轻质耐高温NiAl基合金制备与复杂构件成形技术进展浅析

NiAl基合金具有优越的低密度、高模量和良好的抗氧化性等特点,特别适合作为高温关键构件使用,在航空航天等领域应用前景广阔。然而,作为一种金属间化合物,固有的延性极限成为NiAl基合金复杂形状构件成形的技术瓶颈,因此亟需开发NiAl基合金复杂构件成形新技术。文章综述了目前NiAl基合金及其构件制备成形常用的熔铸法、高温自蔓延合成法、粉末冶金法及近年来发展的反应制备法,讨论了反应制备成形新方法在薄壁复杂构件制造方面的潜力,以及NiAl基合金复杂构件成形制造技术的发展趋势。     

SiC陶瓷增材制造技术的研究及应用进展

碳化硅(SiC)陶瓷材料具备优异的力学、热学、光学性能,在国防工业和国民生产中应用广泛.然而,传统陶瓷成形工艺在制备复杂SiC构件时面临周期长、成本高、复杂结构成形难等问题.增材制造(additive manufacturing)理论上可成形任意复杂结构,为复杂陶瓷构件的制备提供了有效手段,目前SiC陶瓷增材制造已成为本领域近年来的研究热点.本文针对SiC陶瓷增材制造的研究及应用进展进行了系统总结,详细论述SiC增材制造的原料设计与制备方法、工艺与装备、后处理技术、模拟仿真、性能评测及典型应用等内容,并对SiC陶瓷增材制造技术的未来发展进行了展望.     

大锻件均质化构筑成形研究进展

大锻件是重大装备的核心部件,在国家安全、国民经济中发挥不可或缺的作用.大锻件常采用百吨级铸锭制备,由于金属凝固过程的尺寸效应,大铸锭内部常存在宏观偏析、缩孔疏松等缺陷,严重影响锻件质量,这已成为世界性难题.中国科学院金属研究所在国际上率先发明金属构筑成形技术.该技术以多块小尺寸均质化板坯作为基元,通过表面活化、真空封装、高温形变等手段,使构筑界面与基体在组织和性能上完全一致,进而获得大锻件所需均质化母材,实现"以小制大"的新型制造.本团队通过深入研究构筑界面的组织演化及结合机制,发现了界面氧化物的自分解现象,同时研究了结合界面的动态再结晶机制,进一步完善了界面的愈合机理.该技术已在水电重110 t合金钢主轴、核电φ15.6 m不锈钢支承环等构件上应用,对于推动我国高端装备快速发展,保障核心部件的自主可控发挥了重要作用.     

特种能场微成形技术研究进展

随着微成形加工尺度范围的不断延伸，单纯依靠模具施加载荷(力场)的微成形技术难以突破成形尺度极限，因此迫切需要发展塑性微成形新原理、新方法和新工艺。针对微成形尺度效应这一基本科学问题，将电场、电磁场和超声波等特种能场应用到微成形技术中，利用特种能场与材料相互作用产生的物理效应，突破微成形尺度极限并扩大可加工材料的范围，从而实现跨尺度、多材料和可控微成形。特种能场微成形技术将极大地促进微成形技术的发展和应用，成为微/纳制造技术领域一个重要研究方向。     

生物芯片的应用与研究

生物化学反应和分析过程通常包括样品制备、生物化学和分子生物学反应、检测和数据分析处理几个步骤，将其中的一个步骤或几个步骤微型化集成到一块芯片上就能获得具有特殊功能的生物芯片。主物芯片是借助微电子工业和其他微细加工工业中成熟的微细加工工艺技术(如：光学掩膜光刻技术，反应离子蚀刻，微注入模塑，聚合膜浇注等)进行制造的。     

无机法制备Si-B-C-N系非晶/纳米晶新型陶瓷及复合材料研究进展

可以在高温氧化、剧烈热震、燃气流烧蚀等苛刻条件下服役的新型高温结构和多功能防热材料是现代航空航天技术发展的迫切需求之一.Si-B-C-N系非晶及纳米晶复相陶瓷组织结构独特,高温性能优异,在高温结构和多功能防热领域极具应用潜力.有机聚合物先驱体裂解法(有机法)在致密Si-B-C-N系块体陶瓷的制备方面受限,哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所开创的机械合金化-热压法(无机法)工艺简单,制备材料组织结构均匀、性能优良,成为Si-B-C-N系致密块体陶瓷和耐高温构件的有效制备手段,弥补了有机法的不足,对于丰富和完善该材料的实验数据和理论研究具有重要意义.本文综述了无机法制备Si-B-C-N系陶瓷及复合材料在显微组织结构特征及演变规律、力学和热物理学性能、抗氧化性能、抗热震性能、耐烧蚀性能和相关机理分析等方面的新近成果,并展望了其发展趋势.     

多杆型零件精密冷挤压

材料成形加工技术是先进制造技术(AMT)三大构成部分中最本源内容,它是直接作用于被加工材料的技术,是制造的物理过程之总称．成形加工技术的进步与发展从根本上决定了制造技术的工程技术意义和市场经济价值．     

自然信息

陶瓷合成新工艺陶瓷合成新工艺,包括制备氮化硅陶瓷材料、制造碳化钨和硅化钌纤维,以及低温制备高温法得不到的氧化物陶瓷等。     

Fe对NiAl合金中缺陷电子密度的影响

NiAl合金具有许多优异的物理性能:它的密度低,仅为5.86g/cm~3;它的熔点高达1640℃;它有高的热传导性,是Ni基高温合金的4～8倍;它还具有良好的抗氧化性能.由于NiAl合金具有这些优点,使得它可望成为新一代高温结构材料但单晶和多晶NiAl合金在室温下很脆,这阻碍了它的现时应用Geoyge等人研究了微量B,C,Be对NiAl合金的断裂和晶界化学的影响,结果表明,用B,C,Be对NiAl合金微合金化,没有达到提高合金塑性的目的.而Rachinger等人的实验结果表明,用Cr,Co,Fe,Mn等元素对NiAl合金化能使NiAl有序能减小.Fe含量较高的Ni-20AI-30Fe经挤压后,其室温塑性延伸率达8%目前还没弄清这些合金元素影响NiAl合金力学性能的微观机制.本文通过测量NiAl,Ni_(48)Al_(45)Fe_7和Ni_(50)A1_(20)Fe_(30)的正电子寿命谱,揭示NiAl合金室温脆性的本质.研究Fe对NiAl合金缺陷电子密度的影响.     

纳米TiO2的制备与光催化反应研究进展

TiO2多相光催化能在温和条件下实现许多在通常条件下难以实现或根本不可能进行的反应。以气相法和液相法为代表介绍了多种制备纳米TiO2的方法,液相法中又重点介绍了水解沉淀法和溶胶凝胶法,并阐述了超临界流体干燥法及其优点;介绍了光催化反应的机理及催化活性的影响因素;对以TiO2作为光催化剂在光解水、环境保护方面的无机物和有机物的降解作用、卫生保健方面杀毒灭菌作用以及有机合成等方面的应用也作了扼要阐述;对今后的研究工作做了展望。     

熔盐电解制备难熔金属及合金的回顾与展望

 难熔金属及合金的制备一直以来是一个耗能、复杂且困难的冶金及材料制备过程。如何从复杂高熔点金属氧化物矿物中直接提取获得高价值金属及合金,是新时代冶金及金属材料制备领域的研究重点和难点之一。近年发展起来的新熔盐电脱氧技术,可望对这一困境带来解决途径。笔者对“传统”熔盐电解法制备难熔金属进行了回顾,分析其面临的难题;对Fray-Farthing-Chen(FFC)剑桥法为代表的新熔盐电脱氧方法进行介绍,并重点介绍和展望了本课题组改进的固体透氧膜(SOM)法在该领域的发展和前景。     

Phase selection rules for complex multi-component alloys with equiatomic or close-to-equiatomic compositions

Abstract Alloying greatly expands the amount of available materials beyond the naturally existing ones, and more importantly offers the material scientists opportunities to initiatively control the composition-structure-property relationship in materials. Since commonly used metallic materials are mostly multi-component alloys, the know-how of alloying through compositional control, certainly plays a critical role in designing materials with desired structure and properties. However, alloying in multi-component alloys is an extremely complicated issue, as the alloyed products could be the amorphous phase, various solid solutions and intermetallic compounds containing two or more alloy components. By narrowing down the scope of the multi-component alloys to those with equiatomic or close-to-equiatomic compositions only, and also aiming at framing out the rules that govern the phase selection upon alloying in multi-component alloys in a broad sense, we have identified here a simple and easily executable two-parameter scheme that can effectively predict the formation of the amorphous phase, solid solutions and intermetallic compounds, in multi-component alloys, simply from the given alloy compositions. We believe this scheme reveals a clear physical scenario governing the phase selection in multi-component alloys, helps to simplify the alloy design, and benefits the future development of advanced metallic alloys like bulk metallic glasses and high entropy alloys.     

选区激光熔化(FeCoNi)86Al7Ti7高熵合金腐蚀性能研究

 选区激光熔化技术(SLM)制备的(FeCoNi)₈₆Al₇Ti₇高熵合金，经780 ℃退火处理后，深入分析打印态和退火态合金在 0.5mol/L H₂SO₄溶液中的电化学腐蚀性能。通过电化学工作站测试高熵合金的开路电位、交流阻抗与极化曲线，发现退火态(FeCoNi)₈₆Al₇Ti₇高熵合金自腐蚀电位更高，自腐蚀电流密度更低，容抗弧直径更大，阻抗值更高，以及电荷转移电阻更大。X射线光电子能谱(XPS)，分析腐蚀表面钝化膜的成分及含量表明，退火态高熵合金腐蚀表面氧化物的种类更丰富，含量更高，更易形成稳定的钝化膜。结果表明，780 ℃退火处理能显著改善(FeCoNi)₈₆Al₇Ti₇高熵合金的耐腐蚀性能。     

Microstructures and Magnetic Properties of Fe-Zr-B Based Nanocrystalline Alloys

We have studied the partitioning of B in Fe -14B and of Zr, B, Si, Cu and Au in FeZrB nanocrys-talline soft magnetic alloys by using atom probe field ion microscopy (APFIM) and high resolution electron microscopy (HREM) in atomic or nano-metric scales and'the effect of Si, Cu, andAuaddition on the magnetic properties. For Fe- 14B after annealing, a -Fe particles with diameters of about 50-100 nm formed and they contain high supersaturated B. For Fe - 7Zr-3B -1 Cu amorphous alloy, it was found that Cu atoms formed clusters prior to the crystallization reaction. During the crystallization, Cu-enriched clusters provided nucle-ation sites for a -Fe phase so that the nucleation density of a -Fe phase increased. For Fe - 7Zr -5B- 1Au amorphous alloys, Au clusters were observed during the nucleation and growth stage of primary a -Fe and a -Fe did not form at the sites of Au cluster. Hence Au does not enhance the nucleation density of a -Fe particles. For Fe-7Zr-4Si-2B alloys it was found that Si atoms are reje     

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。     

热力学与动力学相关性,科学与人文的统一

金属热加工通过相变决定材料最终组织和性能。随着非平衡技术的快速发展,热加工工艺趋于极端化和多样化,控制相变的热力学与动力学机制从简单近平衡条件下的相对独立转变为复杂远平衡条件下的高度关联。基于热-动力学独立处理的传统理论已无法应对上述相变涉及的机理描述、组织预测和过程控制。随着催化剂研究体系的扩展,传统的基于独立的反应动力学或吸附热力学的设计已无法满足催化剂的高性能需求与高效筛选。本文从人文领域中的激情与困难的逻辑关系中,引申出科学领域中的热力学驱动力与动力学能垒的相关性,针对非平衡凝固过程、晶界迁移及晶粒长大热稳定性、纯Fe沿Bain路径的马氏体切变,整理出热力学驱动力与动力学能垒的定量关联,建立了组织预测模型,提出了热-动力学协同作用的新理念,并据此设计出高性能DD3高温合金、Fe基纳米晶材料、A356铝合金和应变态电催化材料。     

高<111>取向Tb0.3Dy0.7Fe1.9合金的制备

巨磁致伸缩材料Tb0.3Dy0.7Fe1.9沿易磁化轴《111》取向有着远优于其他取向的性能,探索制备该合金沿《111》取向的方法将提高这类稀土铁材料的应用价值.当材料在静磁场中凝固时,尽管Tb0.3Dy0.7Fe1.9的熔点远高于材料的铁磁相变Curie点,理论上这种高熔点的铁磁类材料在不是很强的静磁场作用下有实现易轴取向生长的可能性.在Tb0.3Dy0.7Fe1.9的凝固实验中,施加1T的静磁场,材料在慢凝的过程中获得了平行于磁场方向的高《111》取向.实验结果证实了理论分析,这一方法也应适用于其他高熔点铁磁性材料.     

铅酸电池板栅的轻量化

铅酸电池板栅是铅酸电池的重要构件之一,对铅酸电池电化学性能和商业化应用均产生重要影响。板栅轻量化要求既能实现铅酸电池整体减重,又不能明显牺牲电池的充放电性能,甚至能同时增加电池的能量密度和寿命。非铅的轻质金属板栅、合金板栅及其相应的板栅结构设计等是实现铅酸电池板栅轻量化的几个重要方向。文章综述了这几个方向的研究现状,尤其是对板栅的选材、机械性能、耐腐蚀性能、电化学性能及板栅结构轻质化技术路线等方面的优势和不足进行了分析。最后,为促进新型轻量化板栅的研发,提出未来几个可能的研究方向。     

试论低压配电系统中无功补偿的应用

在配电网中,选择合适的无功补偿能够减少线路损耗达到最佳的经济效益。文章通过介绍无功补偿的原理和原则,进一步阐述了低压配电网无功补偿的方法,并进行效益分析。     

DNA纳米自组装的研究进展及应用

DNA纳米技术是一种自下而上的分子自组装模式,由分子构造为起点基于核酸分子的物理和化学性质自发地形成稳定结构,遵循严格的核酸碱基配对原则,使得DNA被用作构建结构的材料基元而不是在活细胞中那样作为遗传信息的载体.通过合理地设计碱基链来达成精密控制的纳米级复杂结构的目的,研究人员在这个领域已经建立起诸多二维、三维的复杂纳米结构以及各种具有不同功能的分子机器,比如DNA计算机.本文总结了近年来DNA纳米自组装方面取得的最新进展,同时介绍DNA纳米自组装的几种不同组装方法,并对其相关应用进行了展望.