【摘 要】
:
随着航空航天、核反应堆、发电等领域的发展,对所需高温材料的性能提出了更高的要求,传统镍基高温合金已经无法满足需求,需要寻找新型的高温结构材料。基于体心立方结构的难熔高熵合金,以IVB、VB和VⅡB族元素为主要元素,因具有高的高温强度、稳定的热力学性能和优异的耐腐蚀性,成为新型高温结构材料的候选材料之一。本文采用机械合金化+热压烧结制备等摩尔比的NbVMoTa难熔高熵合金,研究了制备工艺参数及轻质元
论文部分内容阅读
随着航空航天、核反应堆、发电等领域的发展,对所需高温材料的性能提出了更高的要求,传统镍基高温合金已经无法满足需求,需要寻找新型的高温结构材料。基于体心立方结构的难熔高熵合金,以IVB、VB和VⅡB族元素为主要元素,因具有高的高温强度、稳定的热力学性能和优异的耐腐蚀性,成为新型高温结构材料的候选材料之一。本文采用机械合金化+热压烧结制备等摩尔比的NbVMoTa难熔高熵合金,研究了制备工艺参数及轻质元素Al的添加对合金室温组织及性能的影响;在此基础上探讨了(NbVMoTa)88Al12难熔高熵合金的高温力学行为。研究发现,越提高球磨转速或延长球磨时间,NbVMoTa难熔高熵合金粉体中不同元素间的互溶现象越明显,在此过程中,熔点最低的V元素最先溶解,Mo、Nb、Ta随后溶解,400 r/min下球磨100 h后,形成单一BCC结构的固溶体,且各元素分布均匀。热压过程中,烧结温度或压制压力的改变对NbVMoTa难熔高熵合金的物相没有明显影响,合金由BCC相和少量的碳化物相组成;合金的硬度、断裂韧性和压缩强度随烧结温度的升高先提高后下降、随烧结压力的升高而提高,1375℃×75 MPa×30 min条件下热压制备的NbVMoTa难熔高熵合金的显微硬度、断裂韧性和压缩强度分别为1162 HV、1.22 MPa·m1/2和3466 MPa。轻质元素Al的添加促进了NbVMoTa难熔高熵合金粉体的机械合金化进程,这与Al元素低的价电子浓度、高的电子密度和费米能级有关。Al含量的高低对合金的物相影响不大,(NbVMoTa)100-xAlx(x=6,8,10,12,14)合金仍为单一BCC相。随着Al含量的增加,(NbVMoTa)100-xAlx合金的压缩强度和室温塑性出现先提高后下降的变化趋势,(NbVMoTa)88Al12合金的压缩强度和塑性应变最高,分别为3191 MPa和12.4%,其屈服强度为2367 MPa。(NbVMoTa)88Al12难熔高熵合金的高温强度随着变形温度的升高或应变速率的降低而减小。变形温度1150℃,应变速率0.1 s-1时,合金的峰值应力为936.7MPa,当应变速率降为0.001 s-1时,合金的峰值应力为671.4 MPa,此时,合金以不连续动态再结晶机制为主要变形机制;变形温度升高到1300℃,应变速率0.001 s-1时,合金的峰值应力为122.9 MPa,此时,连续动态再结晶和不连续动态再结晶机制同时存在。
其他文献
迫在眉睫的能源短缺和环境问题促使人类开发新能源,而电催化水分解被认为是生产氢能最有潜力的技术之一。作为最先进的高活性催化剂,Ir O2、Ru O2等贵金属基电催化剂能显著降低阳极析氧反应过电位。然而,因为其昂贵的价格和较差的稳定性,阻碍了工业化电解水制氢进程。因此,开发高性能非贵金属基电催化剂是目前研究的热点。由多主元金属构成的高熵合金具有独特的物理化学性质,具有丰富的活性中心、强烈的协同效应和熵
整装轻量化是提高航天器承载能力的重要关键技术,而高比强度材料和整体化结构是实现轻量化的两个重要途径。拉杆作为飞行器的重要承力连接构件,对零件轻量化和机械性能有较高要求。传统拉杆制造方法是将缩口成形后的零件与其他技术的复合,这种复合工艺不但制造周期长、工序多、效率低,而且成形出的拉杆接头强度低、质量重、使用寿命短。针对这些问题,本文提出了钛合金薄壁管缩口增厚成形工艺,采用在管坯增厚区进行攻螺纹的方式
硫氧镁水泥是轻烧氧化镁粉与硫酸镁溶液按特定的比例混合凝结成型之后,具有气硬性特性的无机胶凝材料。因其相较于其他镁质水泥材料,原材料来源广泛、成本较低,成型过程水化放热量少、能耗小,且具有早期强度高、低密度、良好的耐火性与耐候性、能与其他改性材料紧密结合等优点,因此,作为一种新型水泥基材被广泛应用在建筑材料、耐火隔墙、轻质构件、制品修复等领域。由于未经过改性的硫氧镁水泥存在强度不高、耐水性能差、高温
铝(Al)和镁(Mg)合金复合结构具有质量轻、强度高等特性,在航空、航天及汽车等领域具有广泛的应用前景。为了实现Al/Mg合金复合结构的可靠连接,搅拌摩擦焊(FSW)技术被认为是其最佳的连接方法之一。然而,对Al/Mg合金厚板FSW而言,仍存在着许多问题,如焊接热-力场分布极不均匀、金属流动性差、界面易形成脆性金属间化合物(IMCs)及共晶组织等,导致接头成形困难。针对上述问题,本文以15 mm厚
光电化学水分解制氢可以有效缓解能源匮乏带来的一系列的问题,而光电极材料的吸光性能差和载流子分离效率低制约了其广泛应用。为了实现高效的光电化学析氢性能,可主要通过构建异质结、引入缺陷以及负载助催化剂的手段来达到这一目标。因此,本论文主要进行了以下方面的研究:1.使用溶剂热法在Bi OBr表面上沉积Cu S,成功制备出了具有紧密界面结合和强化学作用力的Bi OBr/Cu S高低结复合材料。研究了Bi
随着经济的快速发展和各种金属基础设施的大规模扩建,设施的服役环境恶化,容易导致设备损坏而无法正常使用,甚至导致重大人员伤亡事故。因此直接或者间接产生的腐蚀耗费国家大量的财力物力。腐蚀防护就越发显得重要。现有的防腐蚀材料难以适应新环境下苛刻服役要求。氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(RGO)具有优异的综合性能,在涂层防腐领域能够有重要的应用前景。本文将GO、RGO添加进水性环氧涂层中,对改性后的涂
钛合金增材制造技术相较于传统制造技术具有明显优势。但是由于受增材设备成形尺寸和构件变形等问题的限制,大型钛合金构件采用增材制造技术分段制造和焊接技术复合的方式成为了一种有效途径。本文主要研究了电子束熔丝增材制造TC4和TC11钛合金(EBAM-TC4和EBAM-TC11合金)和激光熔化沉积TC4钛合金(LMD-TC4合金)的电子束焊接头微观组织和力学性能,并分析了固溶时效热处理对接头的影响。主要研
黄铜合金是一种性能优秀的合金材料,其在航空航天发动机零件中的使用已经有了一段足够长久的历史。如今,科学技术的发展日新月异,黄铜合金渐渐无法满足目前要求越来越高的行业要求,在其使用过程中,也由于不能适应严酷的工作环境,常常会因为出现表面损伤而不得不废弃,造成大量经济上的损失。为解决黄铜合金在日常工作中出现的缺陷,也为延长其使用寿命,提高其性能,减少浪费提高经济效益,采用具有高耐磨以及高硬度的GH41
低合金钢因其较好的综合力学性能以及低廉的价格而广泛用作火力发电设施、石油化工厂的热端结构材料。在高温服役环境中,合金中的Cr含量对于抗氧化性能有着重要的作用,但是过高Cr含量的Fe-Cr合金会形成脆性相。根据Wanger的经典氧化理论,合金表面保护性Cr2O3氧化膜的形成涉及两个临界Cr含量:(1)NCr(1),实现Cr从内氧化到外氧化转变所需的最低Cr含量,(2)NCr(2),维持现有外Cr2O
随着传统高温合金逐步逼近温度使用极限,SiC/SiC复合材料因优异的耐高温、抗氧化、耐蠕变等优异性能,在新一代航空发动机领域呈现出极大的应用前景。SiC/SiC复合材料通常由SiC纤维、界面相、SiC基体等组分构成。其中,界面相起到调节纤维/基体结合力、提高材料整体损伤容限、保护纤维免受高温氧化环境侵蚀等重要作用。在多种陶瓷基复合材料界面相制备方法中,电泳沉积(EPD)工艺设备简单并可常温制备、耗