【摘 要】
：
目前耐热铝合金（Al-Cu系和Al-Si-Cu系合金）的应用限制在250℃左右。随着对构件使用温度的要求升高,这些合金的高温强度和延展性成为一个关键参数。从设计角度来看,一个更好的参数是材料的蠕变抗力,这决定了工程部件的高温承载性能和寿命。工业用铝合金中含有多种复杂的二次相(如θ、T-Al20Cu2Mn3、S-Al Cu2Mg、富Ni相和新开发的富锰相等),其尺寸、形貌和热稳定性决定了铝合金的高温
论文部分内容阅读
目前耐热铝合金（Al-Cu系和Al-Si-Cu系合金）的应用限制在250℃左右。随着对构件使用温度的要求升高,这些合金的高温强度和延展性成为一个关键参数。从设计角度来看,一个更好的参数是材料的蠕变抗力,这决定了工程部件的高温承载性能和寿命。工业用铝合金中含有多种复杂的二次相(如θ、T-Al20Cu2Mn3、S-Al Cu2Mg、富Ni相和新开发的富锰相等),其尺寸、形貌和热稳定性决定了铝合金的高温性能。然而,这些二次相对高温蠕变性能影响尚未被很好地理解,其知识可以提供新的、更好的合金设计策略。本文研究了含有三类第二相颗粒的铝合金高温蠕变行为,并阐明了蠕变机理。本研究由三部分组成。在第一部分,研究了常规铸造Al-Cu-Mn耐热合金的显微组织和室温与高温力学性能。对Al-Cu-Mn合金（Al-1.6wt%Cu-0.3wt%Mn和Al-2.2wt%Cu-0.8wt%Mn）凝固组织的热力学计算和实验研究表明,在这两种合金体系中都形成了亚稳的富锰相。在所研究的Al-Cu-Mn合金中发现了一种多相组织,由α-Al、θ-Cu Al2和亚稳态二十面体准晶I-相(Al13Cu4Mn3)组成。这是第一次发现在常规铸造铝合金中形成准晶I-相,并发现该相在固溶处理过程会转变为T-Al20Cu2Mn3相。Mn/Cu含量对合金的力学性能有显著影响。在每个试验温度下,高Mn/Cu含量的Al-Cu-Mn合金由于其T6态组织中含有大量的弥散的T-Al20Cu2Mn3相颗粒,其屈服强度和抗拉强度都明显高于低Mn/Cu含量的Al-Cu-Mn合金的。在第二部分,研究了含有少量细小析出相颗粒（θ?相,<500nm）的Al-Cu-Mn合金（Alloy-1 Al-1.6wt.%Cu-0.3wt.%Mn）和含有大量相对粗大析出相颗粒相(T-Al20Cu2Mn3,500nm-1μm)合金（Alloy-2,Al-2.2wt.%Cu-0.8wt.%Mn）在高温高应力条件下的蠕变行为。结果表明:随温度的升高,Alloy-1的应力指数增大而Alloy-2的减小。所研究温度范围内,两种合金都表现出两种蠕变机制的转换,498K为转变温度。对于Alloy-1,低于498K蠕变机制为位错交互作用,高于498K蠕变机制为位错攀移;对于Alloy-2,低于498K蠕变机制为位错管扩散,高于498K蠕变机制为晶界滑移。同Alloy-1相比,Alloy-2展现出低得多的蠕变速率,在经历了100小时蠕变暴露后总的蠕变也较小。考虑到蠕变速率和总的蠕变应变,Alloy-2具有更好的蠕变抗力。在第三部分,研究了两种含有十分粗大的富Mn初生相的近共晶Al-Si-Cu-Mn合金（Alloy-3含有尺寸粗大的枝晶/棒状的初生富Mn相;Alloy-4含有尺寸较小的星状初生富Cr-Mn相）在40-70MPa应力和448-523K作用下的蠕变行为。尽管Alloy-3的高温强度比Alloy-4低,但它展示了更低的蠕变速率和更小的蠕变应变,具有更好的蠕变抗力。两种合金拥有共同的蠕变机制,在448K-498K和40-70MPa应力作用下,晶界扩散机制控制着蠕变过程,但当温度超过498K、应力为60/70MPa时由于初生富Mn相低的承载能力使蠕变抗力遭损害,特别是富Cr-Mn初生相。在本文中,系统研究了三种类型耐热铝合金在高温和高应力水平下的蠕变行为,并获得了相应的蠕变机制。在高温和高应力水平下,Alloy-2、Alloy-3和Alloy-4都展现出优异的蠕变抗力。尽管Alloy-4的高温强度高于Alloy-3,Alloy-3高于Alloy-2,但是Alloy-2拥有最好的蠕变抗力,之后是Alloy-3,最后是Alloy-4。这强烈表明,高的高温强度并不意味着好的高温蠕变抗力。
其他文献
研究背景克罗恩病（Crohn’s disease,CD）发病率我国虽不及欧美国家,但近些年有明显上升趋势。其发病机制及迁延不愈、出现多种并发症原因迄今未明。国内外学者提出多种假说,并从遗传易感、免疫功能缺陷、肠道生态菌群失调、食物抗原刺激等方面对CD发病机制进行实验及临床研究,但这些结果不尽相同,尚无公认、重复性高的研究结果来充分证明克罗恩病发病机理。目前比较倾向于克罗恩病的发生是基因和环境因素共
明清时期是徽州民居木雕艺术的鼎盛期,它以独特的静态形制和动态活动而成为中国木雕艺术的经典之一,并体现出徽州先人的伦理观念、族群民俗、生态意识、信仰传统、艺术品格等文化形态,具有吉祥审美的象征符号意义和传承表达的基本特征。它以遮与露、高与敞、闭与通、隔与透的对照点画天井、厅堂、门窗、栏杆等处的木雕静态存在,以及民居木雕在制与用、造与赏、传与承等方面的动态活动。徽州民居木雕艺术就装饰母题而言,明代民居
氯盐引起的钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构劣化的主要原因,世界各国每年因钢筋锈蚀而产生巨额的维护与维修费用。钢筋锈蚀会引起钢筋横截面的减小、钢筋-混凝土粘结力的下降及混凝土保护层的顺筋锈胀开裂。在实际工程中,通常将混凝土保护层锈胀开裂定义为钢筋混凝土结构的极限使用状态。钢筋-混凝土界面区腐蚀产物的分布（生成与扩散）是影响混凝土锈胀开裂的重要因素,对钢筋混凝土结构的安全性和耐久性研究至关重要,因而具有重
钢结构的疲劳性能衰退问题一直是困扰工程师和学者们的热点问题,美国土木工程师协会关于钢结构失效的调查统计数据表明,80%-90%钢结构的失效与疲劳损伤及断裂相关。工业建筑钢结构具有十分繁重的生产任务,长期且频繁地承受吊车来回运行引起的循环荷载,较之普通钢结构,它们的疲劳失效问题更为严重。多数工业钢结构服役于高温环境,高温不仅会降低金属材料的力学性能,而且会使金属内部产生与时间相关的应变（即蠕变）,从
在土木工程、水利工程、海岸和近海工程中,结构物通常承受竖向荷载和水平荷载作用。承受水平荷载作用的结构,如桥梁、挡土结构、海上风电、海上结构物等,通常会将复杂的荷载组合传递至下部地基基础。海洋工程结构物的基础承受复杂的荷载组合包括:由上部结构自重、填土、表面超载、设备等引起的竖向荷载,由最恶劣的环境（如波浪、风、水流、地震等）引起的水平荷载和附加弯矩荷载。这些不同方式的竖向荷载、水平荷载和弯矩荷载可
摆振是一种可能发生在摩托车、汽车、飞机、拖车和手推车等轮式运输设备转向机构上的自激振动现象,也是一种影响运输设备正常工作的质量缺陷。汽车摆振表现为转向轮绕其主销的持续摆动,其实质是非线性机械振动系统的一种分岔现象。汽车摆振只发生在某一个速度区间内,当车速进入摆振速度区间时,摆振才可能发生,离开该速度区间则会消失。当车速的变化使得汽车发生摆振或摆振消失时,则该系统发生了Hopf分岔,因此摆振属于Ho
高速飞行器在服役时会面临由高温、振动、噪声等载荷组成的复杂力学环境,宽频和高强的噪声载荷使得结构动响应呈现出明显的宽频特性。准确地宽频动响应预示是指导飞行器结构设计、地面试验方案与试验条件制定的重要依据。由于薄壁结构在高频段的模态密集、其高频响应对不确定性因素较为敏感等原因,结构高频段动响应大多采用统计化的平均能量进行表征,常用的分析方法为统计能量分析。现阶段有关统计能量分析的研究大多针对常温环境
基于自动驾驶系统,智能汽车能实现自主行驶,可有效减少交通事故,降低交通拥堵及环境污染,是目前国内外产业界及学术界的研究热点。智能汽车的主动安全技术是其发展及应用中面临的核心问题之一。与传统有人驾驶汽车相比,装备自动驾驶系统的智能汽车可完全控制车辆运动,这对智能汽车的主动安全技术有着更高的要求。如何为智能汽车设计完善的控制策略是智能汽车主动安全技术发展中的主要难点。当前对一些危险交通场景的研究尚不完
近年来,随着我国逐渐加快推进住宅产业化发展,装配式钢结构因其抗震性能优越以及轻质环保等诸多优点,从而得到大力推广和广泛应用。但是,当前我国应用的钢结构住宅体系尤其是应用的高层住宅钢结构体系存在着工厂制作程度较低、标准化应用较差以及围护体系落后等一系列问题,从而制约了国内装配式钢结构住宅的应用和推广。针对我国装配式钢结构住宅体系中存在的上述问题,本文基于标准化制作和设计理念提出一种新型装配式异形束柱
铁基块体非晶合金作为一元素多样化的合金家族,其成分可调范围广、磁相变温度区间跨度大以及制造成本低,具有作为室温磁制冷工质的潜力。另一方面,铁基非晶合金的长程无序结构可以突破微成型加工中晶粒尺寸效应的限制,有望成为更理想的微成型磁性材料。然而,由于大部分铁基块体非晶合金的形成能力有限、过冷液相区间窄,所以目前较难实现其作为近室温磁工质的应用和过冷液相区间的热塑性加工。为了开发具有高非晶形成能力和宽过