【摘 要】
：
铸造铝合金中α-Al和第二相的形貌和尺寸以及共晶Si的形貌、尺寸和长径比对其微观组织极为重要,合金中第二相的形貌和尺寸也与合金整体的微观组织调控及其应用领域息息相关。在单一晶粒细化剂、变质剂的基础上,研究人员结合多种晶粒细化剂和变质剂以实现对多种组成相的调控。然而研究发现晶粒细化剂和变质剂之间会相互作用和影响,很难实现对多层次微观组织高效的全面调控。因此,开发出一种铸造铝合金的高效组织调控剂,对铝
【基金项目】
：
国家自然科学基金:纳米晶种细化铝合金α-Al枝晶的动力学规律与机制（批准号:51771081）； 国家自然科学基金:纳米形核介质、组织构型和强韧化协同调控机制（批准号51971101）； 国家重点研究和发展计划:复合体系相容性集成计算与设计准则（批准号2017YFB0703101）； 吉林省科技发
论文部分内容阅读
铸造铝合金中α-Al和第二相的形貌和尺寸以及共晶Si的形貌、尺寸和长径比对其微观组织极为重要,合金中第二相的形貌和尺寸也与合金整体的微观组织调控及其应用领域息息相关。在单一晶粒细化剂、变质剂的基础上,研究人员结合多种晶粒细化剂和变质剂以实现对多种组成相的调控。然而研究发现晶粒细化剂和变质剂之间会相互作用和影响,很难实现对多层次微观组织高效的全面调控。因此,开发出一种铸造铝合金的高效组织调控剂,对铝合金组成相的全面调控,得到更加优化的微观组织构型具有重要的科学价值和现实意义。本论文对比研究了三种非晶晶化原位纳米晶调控铝合金微观组织,揭示出不同纳米晶种对多种铝合金体系微观组织的影响规律和调控机制,总结了不同纳米晶种的特点、适用范围及其对α-Al、初生Si、共晶Si和第二相的调控规律及机制;研究并揭示了纳米晶种调控Al-7Si-0.3Mg合金微观组织、液固和固态相变的规律和作用机制;研究了纳米晶种调控Al-7Si-0.3Mg合金室温及高温力学性能和抗疲劳性能、高温蠕变行为,揭示了原位纳米晶调控Al-7Si-0.3Mg合金室温和高温强韧化机制和抗疲劳机制。本文主要创新点如下:1)基于对比分析不同体系非晶晶化的原位纳米晶调控铝合金微观组织演变规律及组织调控特点,揭示了原位纳米晶对铝合金中主要相的调控机制和适用条件。原位纳米晶形成机制及差异性:非晶高于晶化温度立即晶化形成纳米晶。FeBSi、ZrCuAlNi和NiNbTi非晶合金原位晶化后分别形成了 Fe2B和Fe3Si、ZrCu（B2）和Zr2Cu、NiTi（B2）,Ni3（Ti,Nb）和NiNb纳米晶。Fe2B,Fe3Si和NiTi相在铝合金熔体中稳定性更好,有效调控时间更长。原位纳米晶种调控α-Al相、Si相和第二相的规律及其机制:在液固相变中纳米晶可作为α-Al和Si相异质形核核心,大部分未形核纳米晶吸附于固液界面前沿,阻碍枝晶生长,细化α-Al和Si相,改善合金元素偏析。纳米晶种对α-Al枝晶和Si相的细化效率为:NiNbTi＞ZrCuAlNi＞FeBSi非晶。三种体系原位纳米晶调控铝合金个性规律及特点:Fe2B和Fe3Si纳米晶调控α-Al和Si相效果较显著,价格低廉,添加量少,缺点:调控共晶硅和纳米析出相不显著。ZrCu（B2）和Zr2Cu纳米晶调控α-Al、初生Si、共晶Si和Al2Cu相效果显著,适用于压铸或铸轧等快速热成型过程或随流孕育,缺点:孕育时间太短,工艺窗口期窄。NiTi和Ni3Nb纳米晶调控α-Al、Si、Al2Cu和Mg2Si相效率最高,可显著细化Mg2Si相,调控效率最高可全方位调控常见铝合金组成相。2)基于分析纳米晶调控Al-7Si-0.3Mg合金凝固行为、多层次微观组织（α-Al枝晶,共晶Si和Mg2Si相）的规律,揭示出原位纳米晶调控多层次组织构型机制。发现微量纳米晶全面调控并细化了 Al-7Si-0.3Mg合金中的α-Al、共晶Si和Mg2Si相。α-Al晶粒尺寸、共晶Si长度和长径比、Mg2Si平均尺寸分别减小至原来的12.7%、47.4%、57.9%和5.4%。揭示组织调控机制为:NiTi纳米晶作为α-Al异质形核核心,促进α-Al晶粒细化;纳米晶阻碍Al-Si共晶相生长,使共晶Si细化且形貌从针状变为短棒状;晶粒细化使Mg和Si原子扩散距离变短以及在热处理过程中NiTi纳米晶发生马氏体转变产生更高密度位错为Mg2Si提供形核能和形核位点,诱导析出尺寸更细小、数量更多的纳米Mg2Si。3)基于对纳米晶调控Al-7Si-0.3Mg合金室温拉伸变形和机械疲劳行为的研究,揭示了纳米晶调控Al-7Si-0.3Mg合金室温强韧化机制和抗疲劳机制。强化机制为:细晶强化、Orowan强化和热错配强化,奥罗万强化起主导作用。塑性提高机制为:共晶Si的细化和球化、晶粒细化。纳米晶调控Al-7Si-0.3Mg合金显著提高了韧性和抗疲劳寿命。60 Hz和20 Hz下,调控合金疲劳极限强度（N=107）分别从81 MPa和92MPa提高到102 MPa和112 MPa,提高了 21.7%和25.9%。室温抗疲劳机制为:晶粒细化,共晶Si细化和球化,析出相细化,初始可动位错减少。4)基于对纳米晶调控Al-7Si-0.3Mg合金高温拉伸、蠕变和机械疲劳行为的研究,揭示了纳米晶调控Al-7Si-0.3Mg合金高温强化机制和高温抗疲劳机制。高温强化机制为:析出强化、短棒状共晶Si钉扎晶界强化和析出相对位错滑移和攀移阻碍作用。塑性提高机制为晶粒细化。抗蠕变机制:均匀分布在晶界的短棒状共晶Si钉扎晶界,阻碍晶界迁移,细化的析出相钉扎位错,阻碍位错运动。微量纳米晶显著提高了 Al-7Si-0.3Mg合金的蠕变断裂时间和抗高温蠕变性能。抗高温疲劳机制:①α-Al晶粒细化和细小短棒状共晶Si减小应力集中,抑制了裂纹源形成;②调控合金中初始可动位错减少,提高了组织稳定性;③高温循环应力下,动态诱发再结晶减小应力集中,α-Al晶粒细化和细小再结晶晶粒使疲劳裂纹扩展路径更曲折,扩展速率降低;④裂纹尖端的β和β"相阻碍了位错的攀移使裂纹扩展速率降低。
其他文献
氨（NH3）不仅在化肥和化学工业中被广泛应用,还被视为碳基燃料的潜在替代品,有望作为全球可再生氢能源的运输载体。目前工业上合成氨主要依赖于能源密集型的Haber-Bosch法。随着能源紧缺和环境污染问题日益严重,发展温和条件下合成氨技术来替代Haber-Bosch法是绿色清洁可持续合成氨的关键。通过可再生能源驱动电化学N2还原反应（NRR）是一种有应用前景的合成氨方法,其可以实现常温常压下合成氨,
小分子（small molecules,SMs）组合使成纤维细胞（fibroblasts,FBs）绕过中间阶段直接重编程为诱导性神经元（induced neuron cells,iNs）的研究成果,极大地推动了再生医学研究的进步。但是,综合现有研究结果,FBs体外重编程获得神经元的效率、质量和数量与后续的基础研究及实际应用的差距,仍然是该领域亟待解决的科学和技术问题。机体内组织细胞结构和功能的维持
无机纳米材料经表面修饰后在保留本征结构的同时可以改善理化性质、提高应用性能、调控表面润湿性以及提高吸附/富集性能等,在油水分离与蛋白分离与富集领域中发挥重要作用。油水分离的主要目的是将油（工业废油、化学品等）与水完全分离,不仅能够高效解决石油、化学品频繁泄漏导致的生态环境污染问题,而且是节约能源和资源循环再利用的有效途径。蛋白分离是指从蛋白酶解液中分离富集多肽等痕量组分。开发高效的分离/富集材料用
微纳米火箭作为一类管状微纳米马达,能够将其他形式能量转化为机械能驱动自身运动,并能在微纳米尺度执行特定的任务。基于强劲的自主运动以及货物运载能力,微纳米火箭在环境修复、药物运输、显微医疗、微纳加工和生物传感等领域具有广阔的应用前景。当前微纳米火箭的合成方法主要包括卷曲法和模板辅助沉积法,而这两种制备方法需要光刻、金属溅射、超临界干燥等复杂的设备。昂贵的成本和复杂的制造工艺限制了微纳米火箭的多元化应
等级孔材料是在同一主体材料中存在两种或两种以上不同孔径的孔道结构,孔径尺寸逐级分布,兼具各级孔结构的优势,每一级孔结构由下一级的孔结构组成,同时具备分级优势的材料。由于等级孔道结构的耦合作用产生功能上的协同效应,等级孔材料在功能和性质上显示出较单一孔材料更为优异且多功能协同效应的特点。目前,制备等级孔材料的合成方法十分有限,大多只适用于等级孔非金属基材料的合成,而针对等级孔金属及金属氧化物材料的普
一、研究背景骨关节炎（osteoarthritis,OA）是慢性退行性骨关节疾病,系由增龄、肥胖、劳损、创伤、关节先天性异常以及关节畸形等诸多因素引起的关节软骨的退化损伤,最终导致关节僵直畸形和功能障碍。随着人口老龄化加剧和肥胖人群比例增多,其发病率仍在逐年上升。关节软骨组织本身无血管结构,而且软骨细胞再生能力极弱,该病一旦发生即呈现进行性加重的临床特点。由于发病机制不明,目前尚无有效的预防和治疗
科技项目经费的管理与使用是否科学合理，是决定科技研发质量与水平的重要因素。新形势下国家大力促进科技发展，推动科技创新，不断引导企业加大科技经费投入力度，为科研单位的技术创新提供资金保障。但就科技经费管理现状来看，企业科技经费管理机制的不完善大大制约了科技创新，因此在实际工作中应正确分析现阶段的问题，积极采取改进措施，在经费占比和开支范围上采取“激励与松绑”相结合的方式，提升科技管理部门和财务部门的
多金属氧簇化学组成丰富、功能多样,在抗菌、抗肿瘤及多功能成像等领域均展现出了优异的应用潜能。多金属氧簇具有灵活的氧化还原可逆性,因而能够应用于肿瘤原位响应的化学动力学及光热治疗领域,尤其是组织穿透力更深、健康组织安全系数更高、可耐受激光功率密度更大的近红外二区光热治疗。目前关于多金属氧簇在光热、化学动力学治疗中的应用主要围绕多金属氧簇裸簇展开,但其p H敏感性及与生物大分子的非特异性结合不利于向临
肠道是人体内最重要的消化器官和排毒器官，而肠道菌群则是一个高度多样化的生态系统，其各种菌群及代谢物之间的相互平衡对于人体的健康至关重要。肠道菌群的种类变化、数量失调、定位转移及其代谢产物等失衡与多种疾病有关。目前关于肠道菌群及代谢物与痛风关系的研究日益成为热点。现通过从肠道菌群及其代谢物概况、痛风患者肠道菌群及其代谢物改变、肠道菌群及其代谢物引起痛风的机制及目前的相关治疗方面进行概述。
背景:急性肺损伤（ALI）/急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是一种以肺实质弥漫性炎症和顽固性低氧血症为特征的临床危重症疾病。COVID-19大流行以来,与之相关的病例也随之增多。临床上,ALI患者肺部往往表现出强烈的炎症反应,活化的中性粒细胞和巨噬细胞会产生大量促炎介质,肺泡上皮细胞间与血管内皮细胞间屏障完整性也会受到破坏。因此,抑制过度的炎症反应和修复肺气血屏障完整性将会是治疗ARDS的重点思路。