医用可降解Mg-3Zn-0.5Sr合金耐蚀性及细胞毒性

采用仿生法在Mg-3Zn-0.5Sr合金表面制备涂层,通过SEM,EDS和XRD分析表征涂层形貌和结构;采用电化学实验和浸泡腐蚀实验来研究涂层对合金降解速率的影响;采用生物毒性实验验证有无涂层Mg-3Zn-0.5Sr合金的毒性等级.实验结果表明:在Mg-3Zn-0.5Sr合金表面可以沉积致密的羟基磷灰石(HA)涂层,厚度约为30~40μm,HA涂层可以有效地降低Mg合金的降解速率;在体积分数为25%的有无涂层合金浸提液中培养细胞4d,细胞相对增值率均超过100%,有无涂层合金的细胞毒性均为0级.     

铝锡轴承合金的摩擦磨损机理与性能

铝锡轴承合金对大型载重汽车、坦克、高速汽车、拖拉机等的高速高压柴油机的发展有重要的意义。提高铝锡合金的耐摩擦磨损性能可节省大量能源并延长零件的使用寿命,如何取得具有优良的耐摩擦磨损的铝锡合金成为研究的重点。本文介绍了提高铝锡合金的耐摩擦磨损性能的措施及其影响因素,总结铝锡合金中锡元素含量改变、合金元素的添加、热处理与制备工艺的改变对铝锡合金的显微组织以及耐摩擦磨损性能的影响。     

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...     

离散位错动力学算法及其在材料塑性行为模拟中的应用

晶体材料的塑性变形由位错的运动演化而引起.离散位错动力学(discrete dislocation dynamics, DDD)通过直接模拟大量位错的演化而研究材料的塑性变形,因此能够揭示材料微结构-位错微结构-塑性力学行为之间内在的物理关联,并能够自然而然地捕捉塑性变形微米/亚微米特征尺度下本征的尺度效应.它所能模拟的尺度介于微观分子动力学模拟和宏观有限元模拟之间,在多尺度算法中起到承上启下的作用.本文首先系统地发展、完善和丰富了离散位错动力学-有限元(finite element method, FEM)叠加算法、DDD-FEM直接耦合算法(discrete-continuous method, DCM)以及离散位错动力学-扩展有限元(extended finite element method, XFEM)耦合算法等框架体系.在此基础上,利用这些方法对单晶镍基高温合金的塑性变形机理、晶体材料的断裂和损伤变形行为以及塑性行为的微尺度和微结构效应3个方面开展了系统的研究.所得模拟结果指导了基于微结构和位错机制的单晶镍基高温合金晶体塑性本构模型的建立,丰富和加深了人们对材料强化、循环塑性、断裂、损伤、尺度效应和微结构效应的认识.此外,离散位错动力学可进一步应用于诸如高温、高压、高应变率、化学腐蚀环境、高辐照等极端条件下晶体材料塑性行为的研究,是材料力学行为多尺度模拟研究中的重要一环.     

降温过程对Au24Cu19合金团簇结构变化影响

采用基于嵌入原子法的正则系综NVT分子动力学方法在原子尺度上计算了包含24个金原子和19个铜原子的Au24Cu19双金属团簇在急冷和连续降温过程中的结构演化.根据原子平均势能、主要原子键对数目以及原子堆积结构随温度的变化表明，随着温度的降低，团簇表现为铜原子在内，金原子和少量铜原子包覆在外的构型.在温度被降低到较高温度区间时，急冷降温过程中，键对数目呈高-低振荡变化；连续冷却过程中，键对数目则呈低-高振荡变化.在温度较低的区间，直至400K，这两个冷却条件下的键对数目表现为同步变化.     

基于线性规划的炼钢配料优化方案的设计

针对转炉炼钢过程中的钢水"脱氧合金化"配料优化的问题,使用了多元线性回归分析、线性规划的方法,构建了合金收得率预测模型以及配料成本优化模型,使用MATLAB和LINGO软件进行求解,合理预测了C、Mn两种元素的合金收得率,并在此基础上设计出了最优的合金配料方案.     

钒氮合金产品研发及产业化技术研究

本项目围绕钒氮合金制备过程中的原料、催化剂、反应过程、反应条件及反应设备进行研究。以制备特定形貌的低价钒氧化物为原料，用含氮的中性或还原性气体作为制备炉内的反应和保护气体，并使炉内始终保持微正压，物料采用连续式进出制备炉，在炉内将物料加热到1000℃～1800℃，碳化及氮化反应同步进行，反应2～6h后，将物料冷却至一定温度自动出炉，从而得到氮化钒产品。通过对技术条件及参数设计，设计出既满足上述工艺要求，又能实现产业化规模的钒氮合金反应炉窑。对该项目进行产业化应用，该技术具有设备投入低、工艺流程简单、运行周期短、能耗低、生产效率高等特点，其经济、社会效益巨大。     

重熔过共晶Fe-C-B合金初生Fe2B的凝固遗传及消除

通过重熔和施加脉冲电流,研究了过共晶Fe-C-B合金凝固组织中初生Fe2B的遗传性和消除方法.当不施加电脉冲时,重熔难以有效消除过共晶Fe-C-B合金初生Fe2B的凝固遗传性.重熔温度较低时施加电脉冲影响凝固组织中初生Fe2B的空间分布但不改变其长杆状形态.提高重熔温度并施加电脉冲能消除凝固组织遗传的影响,使Fe2B由长杆状转变为颗粒状,并明显减少Fe2B的析出.     

硼对第二代镍基单晶高温合金显微组织的影响

硼(B)是强化镍基单晶合金小角度晶界的重要微量元素,但目前关于B对镍基单晶合金显微组织影响的系统报道非常有限。通过对3种不同B含量(质量分数分别为0、0.01%、0.02%)的第二代镍基单晶合金DD11铸态及热处理态组织定量表征,研究了B对相转变温度、(γ+γ′)共晶组织、硼化物的影响。结果表明:B显著降低合金的固液相线,提高铸态共晶组织体积分数;0.01%B的加入,合金中未出现M3B2型硼化物相;而0.02%B的加入,显著促进了骨架状硼化物的形成,降低合金初熔点,引起残余共晶含量的大幅度提高;骨架状硼化物吸收较多的Cr、Mo和W等元素,降低合金的固溶强化效果,可导致单晶合金基体的蠕变性能大幅度降低。研究结果对认识单晶合金中微量元素B的作用机理及优化B成分范围具有理论指导意义。     

降低酒钢不锈钢生产成本的初步探索

当前国内钢铁行业整体下行,酒钢不锈钢处于发展困境。本文从酒钢不锈钢现有的生产工艺、原材料供给渠道和生产成本着手,分析了有效降低生产成本的途径,包括用战略眼光看待含镍原料,重视废钢回收利用,开发节镍钢种等。