聚丙烯釜内合金研究的机遇、挑战与对策

以催化合金化(Catalloy)为代表的反应器颗粒技术(RGT)的开发和应用使从反应器内直接合成宽范围的聚丙烯釜内合金(聚丙烯多相共聚物)成为现实, 极大地拓宽了聚丙烯的性能范围, 为其更广阔的应用奠定了基础. 目前, 中国汽车工业的高速发展为聚丙烯釜内合金研究提供了前所未有的机遇, 聚丙烯在汽车塑料中的大范围应用符合汽车材料轻量化和可回收化的发展要求. 然而, 中国聚丙烯釜内合金的基础和工程化研究均处于起步阶段, 能否成功突破国外专利技术封锁、获得自主创新的聚丙烯釜内合金技术, 面临极大挑战. 通过制备高孔隙率氯化镁(MgCl2)负载齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)/茂金属复合催化剂, 我们提出了全新概念的聚丙烯釜内合金化学方法; 通过调控催化剂形态与组成、控制聚合反应和优化聚合工艺, 开发了具有自主知识产权的聚丙烯釜内合金的关键技术.     

Ni对FeNiBPNb非晶合金非晶形成能力及软磁性能的影响

研究了Ni元素对(Fe1-xNix)75.5B14.5P7Nb3(x=0～0.6)系合金非晶形成能力及其软磁性能的影响.结果表明,添加Ni能有效地提高该合金系过冷液相区的稳定性,并使其更接近共晶点,非晶形成能力和软磁性能明显提高.随着Ni含量的增加,过冷液相区从49增加到75K,约化玻璃转变温度从0.540增加到0.594,γ参数从0.373增加到0.405.当Ni含量为0.5和0.6时,采用铜模铸造法成功制备了直径为1mm的块体非晶.该非晶合金系具有优异的软磁性能,其饱和磁感应强度为0.37～1.20T,矫顽力为1.4～3.3A/m,在1kHz频率时的有效磁导率为13100～20900,为开发新型FeNi基软磁块体非晶合金提供了良好的前景.     

镍钛形状记忆合金在医学中的应用及其进展

NiTi形状记忆合金具有优良的形状记忆效应、超弹性以及生物相容性.能为医学领域中某些尚未解决的难题提供独特的解决办法,是极有发展潜力的一种生物医用材料.NiTi合金的医用研究从70年代末开始,目前已经开发出多种医用产品,但有关的医学基础研究却相对落后.本文综述了NiNi合金在医用研究中的最新进展.     

含CuZr相Zr_(49)Cu_(44)Al_7块体非晶合金复合材料高压下的稳定结构

制备了含CuZr纳米相的三元Zr49Cu44Al7块体非晶合金复合材料,该材料具有1.6%的弹性变形和1.78GPa的抗压强度,利用角散射同步辐射研究了该三元块体非晶合金复合材料高压下的结构变化.结果表明,室温下非晶合金基体直至40.8GPa仍保持稳定的非晶结构,没有压力诱发CuZr纳米相的消失或长大.根据Bridgman状态方程获得了该复合材料体弹模量B0为115.2GPa.     

轧制变形对Zr65Al7.5Ni10Cu12.5Ag5块体非晶合金微观结构的影响

非晶合金具有许多优异的性能.然而,在室温下进行压缩或拉伸时,非晶合金通常沿着主剪切带方向发生脆性断裂,非晶合金较差的室温塑性严重制约了其在工程上的应用.已有理论和相关实验表明,非晶合金的机械性能与自由体积的含量密切相关.因此,充分认识非晶合金中自由体积的形成和演化规律进而发展调控自由体积的技术对非晶合金的开发应用具有重要的意义.     

生产梯度材料的双流浇注连续铸造方法

提出了一种双流浇注连续铸造的方法 ,用来生产合金成分随铸件截面连续梯度变化的结构材料 .该方法与传统连续铸造不同的是从两个中间包中同时浇注不同成分的两种金属液体 ,通过确保浇注时的物质和热量的稳态传输和结晶区的顺序凝固来实现铸件截面的成分连续梯度分布 .采用双流浇注半连续铸造方式对Al Si和Al Cu合金系进行了Al/AlSi,AlSi/Al和AlCu/Al3个系列的初步实验 ,通过调整铸造工艺参数 ,得到了合金成分随铸件截面连续梯度变化的合金 .试样的洛氏硬度、显微组织和成分分布有较好的对应关系 .该方法工艺过程简单 ,生产成本较低 ,有较好的开发前景 ,为解决材料在服役环境中不同部位要求不同性能这类问题提供了新的途径 ,为合金设计开辟了广阔的空间 .     

生产梯度材料的双流浇注连续铸造方法

提出了一种双流浇注连续铸造的方法 ,用来生产合金成分随铸件截面连续梯度变化的结构材料 .该方法与传统连续铸造不同的是从两个中间包中同时浇注不同成分的两种金属液体 ,通过确保浇注时的物质和热量的稳态传输和结晶区的顺序凝固来实现铸件截面的成分连续梯度分布 .采用双流浇注半连续铸造方式对Al Si和Al Cu合金系进行了Al/AlSi,AlSi/Al和AlCu/Al3个系列的初步实验 ,通过调整铸造工艺参数 ,得到了合金成分随铸件截面连续梯度变化的合金 .试样的洛氏硬度、显微组织和成分分布有较好的对应关系 .该方法工艺过程简单 ,生产成本较低 ,有较好的开发前景 ,为解决材料在服役环境中不同部位要求不同性能这类问题提供了新的途径 ,为合金设计开辟了广阔的空间 .     

上海大学材料研究所非晶材料研究团队简介

正以基础科学和前沿理论发展为导向,以开发具有优越性能(包括磁学性能和力学性能)的非晶材料为最终学术目标,通过研究非晶合金的微观结构和机械及物理性能,建立结构一性能的关联性,进而指导新型非晶合金的开发。上海大学非晶合金研究团队在非晶合金微结构与非晶形成能力及力学性能的关系研究上处于国内研究的前沿领域,目前承担着科技部973课题1项,国家自然科学基金面上项目6项以及自然科学基金委优秀青年科学基金1项。     

Er-Al-Co 块体非晶合金的磁热效应

利用水冷铜模铸造法制备了一系列不同成分的Er-Al-Co 三元块体非晶合金, 研究了该系列合金的非晶形成能力和磁热效应. 结果表明, 在磁场诱发下, 该系列非晶合金在9 K 左右发生了顺磁-铁磁性二级磁性转变. 由于具有较高的有效磁子数, 该系列非晶合金具有优异的磁热效应, 其中Er₅₆Al₂₄Co₂₀ 非晶合金最大磁熵变和磁致冷能力分别为16.06 J kg^-1 K^-1和465.7J kg^-1, 是氢液化区有竞争力的磁致冷候选材料.     

具有高密度纳米级球状析出相的高强度变形镁合金

析出强化效应差是镁合金研究和开发过程中存在的重要问题. 本文报道了添加微量重稀土元素镱(Yb)对变形镁合金ZK60的析出相和力学性能的影响. 用金属型铸锭和热挤压的方法制备了含Yb 1.78 wt%(0.26 at%)的ZK60-Yb镁合金, 用透射电子显微镜等对挤压态和经过T6热处理的合金进行了观察研究, 发现Yb对合金的析出相和析出行为的影响非常显著, 合金在挤压过程中出现了动态析出现象, T6热处理得到了均匀的高度弥散的纳米级球状析出相, 颗粒直径5~20 nm, 分布间距10~30 nm. 合金具有优异的析出强化效应, 室温最高抗拉强度达到417.5 MPa.     

高速撞击诱导大梯度纳米结构化高熵合金的力学行为

国防军工与航天领域的防护结构要求材料能经受住弹体或空间碎片的高速撞击,包括处于极低温环境.高熵合金因其特殊的化学结构与优异的综合力学性能,成为新型装甲防护材料研究的新范式.本文通过弹丸高速撞击高熵合金靶板的响应分析,提出了一种通过室温和低温高速冲击制备大梯度纳米晶和纳米孪晶混合结构高熵合金的新方法,并研究了该梯度纳米结构高熵合金的拉伸力学性能以及变形机理.结果表明,大梯度纳米结构从冲击端到自由面,微结构过渡主要为:纳米晶-纳米晶带-高密度纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-稀疏纳米孪晶带/高密度位错带/点阵旋转带-高密度位错-稀疏位错.单纯纳米晶和纳米孪晶混合结构的梯度层厚度达到4 mm,远超传统手段制备的梯度层厚度(小于500μm).相比初态样品,大梯度纳米结构高熵合金的强度提升明显,最高提升390%,塑性仍保持在较大范围内:21%～62%.这得益于大梯度样品“软区”和“硬区”共存,除了较大背应力提供额外强化外,软硬组织弹塑性变形的不同步和断裂发生的不同步也会额外提高力学性能.本研究不仅可为开发块体大梯度纳米结构材料提供新方法,也可为理解高熵合金的抗弹行为并指导装甲防护材料设计提供...     

Cu-Ti合金时效过程中形成的一种新有序相

时效硬化Cu-Ti合金因其相变涉及到原子的短程有序化、调幅分解和长程有序化等复杂过程而成为连续相变研究的重要合金,上述每一相变行为存在与否及其发生的顺序目前仍存在很大分歧.针对上述问题,作者通过透射电子显微镜研究了Cu(-2%,3%和4%(重量百分数))Ti合金经固溶处理后,不同温度时效试样的相变过程,其结果支持了Biehl等人对该合金的原子探针场离子显微镜的研究结果.研究发现,Cu-Ti合金时效过程中除出现已经实验所证实的Dl_a型(Ni_4MO)的Cu_4Ti有序相(其电子衍射斑点如图1(a))外,     

锡元素对Ni-Nb-Zr块体非晶合金玻璃形成能力和力学性能的影响

本文研究了添加锡元素(Sn)对Ni-Nb-Zr三元系玻璃形成能力和力学性能的影响.实验结果表明,一定量Sn的添加有利于提高该合金系的玻璃形成能力.对于Ni61Nb35.5–xZr3.5Snx(x=0,1,2,3,4,5,6,7at.%)合金系列,当x=1时具有最大的玻璃形成能力,通过铜模浇注可得直径至少3mm的纯非晶样品.随着Sn含量增加,合金的玻璃     

CZA—1型合金异形型材热挤压工艺研究

CZA-1型合金是由Cu、Zn、Al、Ni、Mn等元素组成的多元合金。它具有内外一致的金黄色泽,酷似黄金,故俗称仿金合金。据行家鉴别评估,该合金在现代建筑装潢、豪华灯具、工艺美术饰品、手表带(壳)和眼镜框架等领域具有明显的开发应用价值。与目前广泛采用的铝合金和各种表面着色金属材料相比,更具有色泽豪华美观、耐蚀和抗变色能力强、综合机械性能好和造价低的优势,是一种新型的装饰合金材料。     

合金固液共存结构粘弹塑性流变特性研究

合金高温下固液共存结构是凝固过程的重要状态;对该过程及其结构深入认识所存在的固有复杂性及高度跨学科性已构成长期以来凝固理论发展的瓶颈问题.其中,合金固液共存状态力学特性的研究尤为薄弱.60年代,美国麻省理工学院的Flemings开展对合金半固态剪切的研究,从中获得了对合金在凝固两相区流变性的初步认识,70年代末,俄罗斯学者Balandin提出了合金的五元件流变模型及凝固热裂的弹性理论.早期的五元件流变模型沿     

共晶Al71.6Ge28.4合金液-固结构相关性

利用高温液态X射线衍射仪研究了共晶Al_71.6Ge_28.4合金熔体的液态结构及其液固相关性. 研究表明, 对Al_71.6Ge_28.4合金熔体而言, 在1150~550℃的温度范围内, 熔体原子团簇结构没有变化, 有序度随温度降低而提高; 进一步通过纳米晶粒模型分析指出, 该熔体是由72.8%α相原子团簇和27.2%β相原子团簇组成, 但其液态结构和固态结构存在较大的差异. 同时对该合金在凝固时容易产生过冷状态的原因进行了探讨.     

三维原子探针--从探测逐个原子来研究材料的分析仪器

材料是科学技术和国民经济发展的重要基础,研究和开发先进材料,满足科学技术发展的要求,是材料研究工作者的永恒主题.材料的成分和加工工艺,决定了材料的显微组织,而材料的性能又与显微组织有着密切的关系.因此,研究材料的显微组织是研究开发先进材料的工作基础,而充分并正确利用现代的各种分析仪器,是研究显微组织的关键.本文介绍了一种能够分析逐个原子的仪器——三维原子探针,用这种仪器可以了解金属材料中不同合金元素在微区中不均匀分布的问题;可以了解合金元素在各种界面及晶体缺陷处的偏聚分布;可以了解显微组织变化初期时只有数十个不同原子发生团聚时的过程.三维原子探针是目前最微观的分析仪器,能够进行成分的定量分析,在研究金属材料的许多问题时都可以发挥重要的作用.     

高压加热过程中Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni1oBe22.5块状非晶合金中的非晶-晶化-非晶相转变

众所周知,非晶合金的晶化是指由非晶态到结晶态的转变,在加热过程中这种转变是不可逆的.在研究高压下Zr41 2Ti1 3 8CU1 2 sNi1oBe22 5块状非晶合金晶化过程时,发现该非晶合金在加热的某一阶段出现了晶态到非晶态的逆转变.这种反常现象可能是由于在高压退火过程中形成了吉氏自由能高于非晶态的过饱和固溶体相.     

一种在表面形成Al2O3膜的新型耐热奥氏体不锈钢

一类以在材料表面形成Al2O3膜的奥氏体不锈钢（AFA）的开发正如火如荼地在全球展开。这类合金与传统的、在其表面形成Cr2O3膜的不锈钢相比，在不牺牲其成本、蠕变抗力和可焊性等其它性能的同时具有更高的使用温度和更好的耐环境侵蚀能力。作者简要介绍了该合金的开发方法和其抗氧化和蠕变抗力方面的数据。     

大块非晶合金Zr64.80Cu14.85Ni10.35Al10的室温超塑性

通常大块非晶合金在室温单轴载荷作用下表现出极其有限的塑性变形能力, 其塑性变形量一般不超过2%. 通过合理的合金成分设计, 采用铜模吸铸法制备了直径为2 mm的Zr_64.80Cu_14.85Ni_10.35Al₁₀非晶棒, 用X射线衍射和示差扫描量热仪研究了该非晶的结构和热稳定性, 并用单轴压缩试验研究了其室温下的塑性变形行为. 研究结果表明, 该非晶合金的玻璃转变温度和晶化温度分别为646和750 K, 其显微硬度为594.7 Hv. 压缩试验中, 在工程应变和工程应力分别达到9.05%和1732 MPa, 即真应变和真应力达到9.42%和1576 MPa时, 非晶棒开始发生屈服; 屈服后, 随着载荷增大及应变量的增加, 非晶试样被压成圆饼状, 在工程应变量大于70%, 即真应变量超过120%时, 尚未发生断裂, 表现出室温超塑性. 通过合理的合金成分设计, 成功制得具有室温超塑性的新型大块非晶合金.