【摘 要】
：
钛合金因其比强度高、韧性及耐腐蚀性能好、综合性能突出,广泛应用于航空航天、武器装备、生物医疗等各个领域,但较高的成本已成为影响其进一步发展的主要障碍。镁合金成本低、比重小、阻尼减震性能及导电性能良好,但耐腐蚀性差、热强度低。镁合金和钛合金在性能和经济上互补性很强,形成复合材料具有很强的学术和应用价值。本课题组将点阵材料引入界面,并研究了添加Cu、Ni、Al、Zn过渡层的影响,结合液固复合技术,实现
论文部分内容阅读
钛合金因其比强度高、韧性及耐腐蚀性能好、综合性能突出,广泛应用于航空航天、武器装备、生物医疗等各个领域,但较高的成本已成为影响其进一步发展的主要障碍。镁合金成本低、比重小、阻尼减震性能及导电性能良好,但耐腐蚀性差、热强度低。镁合金和钛合金在性能和经济上互补性很强,形成复合材料具有很强的学术和应用价值。本课题组将点阵材料引入界面,并研究了添加Cu、Ni、Al、Zn过渡层的影响,结合液固复合技术,实现了AZ91D/TC4异种金属的复合。有限元分析是材料服役状态分析的重要手段,界面本构方程是实现液固复合材料进行有限元分析的必要材料参数,但由于液固复合界面的尺寸很小,目前只能得到界面层的显微硬度和剪切强度等力学性能,无法得到界面的本构关系。界面的本构关系研究,对扩大Mg/Ti复合材料的应用具有重要价值。本论文首先研究了基于纳米压痕测试的本构方程反演分析方法,主要有两种方法:一种是量纲分析法,以量纲理论为基础,利用Π定理和经验公式结合纳米压痕实验数据求得本构方程;另一种是有限元法,利用MATLAB调用ABAQUS实现模拟仿真数据与实验数据的对比,利用遗传算法工具箱不断优化参数,使模拟数据最大限度逼近实验数据,最终实现反演分析。其次,本论文将6061铝合金作为验证材料对两种反演方法进行验证发现:量纲分析法无法准确求出材料的本构方程,且误差较大;有限元法可以相对准确的计算出材料的本构关系;选用量纲分析结果作为有限元法的初值比随机设置初始种群的收敛速度更快,拟合度也更好。最后,本论文将反演分析法应用于Mg/Ti液固复合界面上探究界面的本构关系。利用扫描电子显微镜观察,发现TC4表面镀Ni后的AZ91D/TC4液固复合界面主要存在三个扩散反应层Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层分别进行纳米压痕反演计算,得到三个扩散反应层的本构方程,其中扩散反应层Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的屈服强度分别为155.6MPa、71.5MPa、45.2MPa,应变强化指数分别为0.1945、0.1242、0.1172。本论文还对界面组织和本构方程之间的关系进行了研究,结合X射线衍射技术和EDS线扫描和点扫描技术对界面进行分析,分析得到以下结果:（1）靠近TC4棒材的扩散反应层Ⅰ主要包含-Mg和Mg2Ni,由于共晶组织Mg2Ni的存在,其综合力学性能最好;（2）中间扩散反应层Ⅱ主要为块状的Mg-Al-Ni和Al3Ni,金属间化合物Al3Ni提高了材料的硬度,降低了弹塑性,该层的硬度较Ⅰ层有所降低,屈服强度、弹性模量及应变强化指数均小于扩散反应层Ⅰ;（3）靠近AZ91D的扩散反应层Ⅲ层的组织为Mg-Al-Ni和-Mg,该层的Mg-Al-Ni三元相为网状组织,大大降低了反应层的塑性和冲击韧性,其综合力学性能为三层中最低。
其他文献
喷射成形技术发展及其在制备大规格铝合金锭坯上应用的成熟,为航空航天高端装备制造所需的轻量化高性能铝合金基础材料提供重要保障。铝锂合金具有轻质、高强、高模量、良好断裂韧性、耐腐蚀性及耐疲劳裂纹扩展等优良的综合性能,在军、民用飞机及各类飞行器结构件上大量应用。喷射成形工艺具有快速凝固特点,制备的合金锭坯基本无成分偏析、晶粒细小等轴、残余应力低等优点,结合后续制备加工工序,可获得综合性能优异的合金材料或
与传统混凝土相比,超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）具有更为优越的力学强度、抗渗性能和抗冲击性能,是一类新型纤维增强水泥基复合材料。纵观绝大多数配合比,硅灰凭借其独特的材料特性,已成为UHPC中一类必不可少的组成原材料,但其对UHPC早期水化的影响规律及作用机理尚未统一结论、对微观结构演变及强度发展的影响规律及作用机理还不明晰,严重制约了硅灰
近年来,建筑业一路蓬勃发展,但此间能源消耗年均只增不减。要做到绿色发展,需要从多个方面着手,其中磷石膏在建材中的综合利用,就是从原材料上回收再利用,做到资源的节约,实现建筑材料节能。绿色建筑首先需要在建筑材料的制备上减少能源消耗,其次需要建筑材料制品具有高性能表现,最后可以开发新型能源,广泛使用于绿色建筑的应用中,提高能源利用率。故还需从磷石膏的应用出发进行研究,做到低耗能、少排放。工业副产石膏在
质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有污染排放低、启动速度快和比功率高等优点,是当前最有发展前景的绿色高效能源之一。金属双极板是其关键零部件,在PEMFC运行环境中,双极板需要具有较高耐蚀导电性,以保证PEMFC的效率和寿命。钛基双极板具备良好的机加工性、导电性和耐腐蚀性,被视作当下金属双极板的理想材料之一。但钛基双极板在PEMFC运行环境下耐腐蚀性和界面导电性差,需要表面改性处理,改善其耐腐蚀性和
镁合金具有密度低、比强度高、阻尼性能好、生物相容性优等特点,在航空航天、3C、生物医用等领域具有重要应用潜力。然而,室温条件下塑性较差、成形性能较低、易腐蚀等问题,严重阻碍了镁合金的实际大范围应用。近期的研究结果表明,引入梯度结构、层状结构等异构构型,可改善金属材料的综合力学性能。本文以AZ31镁合金为模型材料,通过设计波纹型坯料,将织构梯度与组织梯度引入AZ31镁合金,并通过制备Mg/Al复合板
可热处理强化Al-Cu-Mg-Ag合金具有良好的高温强度、优异的抗蠕变性能及抗疲劳性能被广泛应用于航空航天领域。该合金良好的耐热性能主要源于其基体中{111}A1面形成的大量弥散分布的Ω相,该相在200℃以下表现出良好的抗粗化性能。在适宜的热处理工艺下,微量Ag可以促进Ω相在Al-Cu-Mg-Ag合金中的大量析出。因此,理解Ag元素含量和时效状态对Ω相析出行为的影响规律对于提高Al-Cu-Mg-A
Fe3O4理论比容量高（926 mAh/g）、来源丰富、生物毒性低,是一种有潜力的负极材料。单独作为电极材料时,存在导电性差、体积膨胀等现象,导致活性材料脱落,影响比容量和循环稳定性等。将Fe3O4与其他材料复合,利用复合材料可能存在的静电相互和化学键作用,能一定程度限制Fe3O4的体积膨胀,改善电化学性能。在复合改性过程中存在多种的键合作用,这些键合作用的影响具有复杂性。Fe3O4复合时协同和界
铝合金是汽车轻量化研究领域的重要材料之一,3003铝合金是Al-Mn系不可热处理强化铝合金,因其比强度高、导热性能优良、耐腐蚀性好等优点,被广泛用于生产汽车零部件。目前,对于3003铝合金搅拌摩擦焊及焊后动态拉伸性能的研究较少,没有较准确的本构模型对其在高应变速率下的力学性能进行预测描述。因此,本文选择不同焊接工艺参数对3003铝合金进行搅拌摩擦焊,并系统研究板材及不同焊接参数（800-200和1
搅拌摩擦焊作为一种新型的固相焊接方法,能避免焊后接头出现热裂纹、气孔、夹杂等缺陷,因而非常适用于焊接传统熔化焊难以焊接的Al-Cu系列和Al-Zn系列高强铝合金。由于搅拌摩擦焊固有的特点,高速焊接接头极易出现根部弱连接等焊接缺陷,导致接头力学性能低下。因此,消除高速焊后接头产生的根部缺陷、提高焊接效率成为了高速搅拌摩擦焊接的难点所在。本文通过采用不同焊接前进速度对2195铝锂合金进行搅拌摩擦焊接,
随着能源行业的高速发展,对各种大型低温球罐的需求也有了明显增加。低温球罐长期服役于低温、高压环境,这对用于制作低温球罐的低温压力容器钢的综合力学性能,特别是低温性能提出了极高要求。07MnNiMoDR钢是常用的低温压力容器钢之一,其生产、加工过程包括热轧、淬火、回火等不同热处理工艺。在不同热处理工艺下,其微观组织及低温冲击性能呈现不同的变化规律。本文通过OM、SEM、EBSD等表征方法,并借助维氏