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大型GH4738合金真空感应熔炼铸锭凝固与缩孔研究
张亨年;李澍;江河;姚志浩;董建新;作为大型高温合金铸锻件的初始熔炼工艺，真空感应熔炼（VIM）直接影响铸锭质量、成材率及后续材料性能。本文结合ProCAST软件建立大尺寸高温合金VIM铸锭的三维凝固模型，模拟分析了??500 mm锭型（6 t级）GH4738合金的凝固行为及缩孔分布。结果表明：随锭型扩大，铸锭中心区域凝固时间显著长于铸锭表面和冒口区域，存在的孤立液相，易形成缩孔缩松，影响整支铸锭内部质量，增加开裂风险。进一步探讨不同工艺参数对缩孔分布的影响，结果表明：增加冒口高度可显著增强补缩效果，降低浇注速度和温度有助于改善缩孔形态，减少缩孔尺寸，选择合适的模具温度也可以改善铸锭内部缩松条带长度，合理优化工艺参数可有效改善铸锭质量，提高收得率和生产效率。该方法与相关研究结果可为大型GH4738合金VIM铸锭凝固行为与缺陷预测提供理论依据与工艺优化参考。
Cu-Ni-Cr合金激光熔覆层在空化射流中的空蚀研究
刘福来;刘宗德;孔耀;程可翰;甘蓉;宁华清;采用激光熔覆技术制备了Cr质量分数分别为5%,10%,15%,20%的Cu-Ni-Cr涂层，研究了Cr含量对涂层组织结构的影响，并利用空化射流试验机测试了各涂层的空蚀失质量表现。结果表明：涂层的累积失质量随Cr含量增加而降低。空蚀1 h后，20%（质量分数，下同）的涂层失质量最低（78.82 mg），而5%Cr涂层的失质量最高，为其2.28倍。此外，Cr含量越高，涂层在空蚀过程中的加速期持续时间越长，其最大质量损失率与稳态失质量率也越低。这归因于Cr含量的增加提升了基体相中Cr的过饱和度，促进了溶质原子团的形成，并阻碍位错运动，加速加工硬化层的形成，从而共同提升了涂层的耐空蚀性能。因此，20%Cr涂层的耐空蚀性能最好。
超声振动作用下PBX成型过程的离散元模拟
何良泽;李晨亮;吕珂臻;丁晓敏;冯立羊;吕晓龙;为研究横向超声振动对PBX(plastic bonded explosive)成型过程及其作用机理的影响，在较低压制速度下，分别对有无超声振动作用的PBX试样成型过程进行了模拟，并探讨了横向超声振动下不同压制速度对成型过程的影响。结果表明：在较低压制速度下，超声振动能有效降低PBX试样的孔隙率，相较于无振动条件，施加振动时孔隙率下降更显著。横向振动载荷有助于改善PBX颗粒的流动性，增强颗粒间有效接触，从而提高压制过程中颗粒间的载荷传递能力。在较低压制速度下，PBX颗粒的运动速度受压制速度与超声振动共同影响；而在较高压制速度下，颗粒的流动主要源于两侧压头传递的速度，颗粒在压头作用下发生位移，超声振动使其在该位置产生高频微幅振动。因此，为使PBX试样成型更均匀，应使超声振动功率与压制速度相匹配，避免采用过高的压制速度。
基于DIC的刚性隔热瓦材料热膨胀系数研究
李大涛;陈明煜;魏霞慧;刚性隔热瓦材料作为可重复使用的航天器重要隔热材料，对于保障航天器安全服役至关重要。航天器返回大气层时面临严重的气动加热，不同隔热材料之间的热不匹配，易导致其界面产生裂纹，从而影响材料的隔热性能，因此掌握高温下刚性隔热瓦材料的热膨胀系数具有重要意义。为测定刚性隔热瓦材料的热膨胀系数，基于数字图像相关（DIC,digital image correlation）技术，开展了材料在面内（IP,in-plane）和厚度（TTT,through-the-thickness）2个方向的热膨胀系数测定试验，获得了材料在300～1 000℃下的热膨胀系数，给出了热膨胀系数与温度之间的线性表达式，通过模拟散斑试验证实了DIC算法的可行性。结果表明：刚性隔热瓦材料的热膨胀系数随温度的升高而线性增加，且TTT方向的热膨胀系数高于IP方向。
SPS参数对ZrC-SiC陶瓷微观结构及力学性能的影响
任静;解静;王龙;张前;孙国栋;李辉;贾研;采用放电等离子烧结（SPS）工艺在不同烧结温度、保温时间、烧结压力下制备了一系列ZrC-SiC复相陶瓷，研究工艺参数对材料微观结构和力学性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高，陶瓷致密度与硬度均有所提升，高于1 500℃后提升缓慢，需增大压力或延长保温时间来进一步提高致密度，但过高的压力和保温时间会导致材料致密度和力学性能下降。在1 500℃/50 MPa/5 min下制备的ZrC-SiC复相陶瓷展现出优异的力学性能，其相对密度达到99.95%，维氏硬度和弯曲强度分别为21.01 GPa和357.37 MPa。
多激光SLM Ti6Al4V合金的成形性能
刘文鹏;郑智锋;康勇;郝贤;刘敬阳;原义刚;张丹娜;多激光SLM中，搭接区组织、局部性能及宏观外形与非搭接区差异明显，成形幅面内应力大，易裂纹萌生。针对该问题，本文研究了多激光SLM Ti6Al4V的宏观外形、孔隙、微观组织及力学性能。结果表明：双激光拼接区外形地势峰值最低，相较于单激光、四激光，下降幅度4.3%、3.9%；上表面粗糙度方面，单激光和四激光成形区均高于双激光的，上升幅度27.6%、5.8%；上表面孔隙量方面，相较于单激光、四激光，双激光最少；微观组织方面，上表面均为马氏体α′，相较于单激光，双激光上升幅度18%；相较于双激光，四激光上升幅度为38%；拉伸性能方面，拼接区宽度0.1mm时，拼接区拉伸性能差；拼接区宽度≥0.2mm时，拼接区优于非拼接区的，且拼接区中断裂形貌的微观结构增大、韧窝数量减少。
K447A+GH4169合金惯性摩擦焊接头组织与性能
王金雪;袁鸿;郭震国;余槐;张国栋;张鹏;李金营;针对K447A镍基铸造高温合金和GH4169变形高温合金开展了惯性摩擦焊试验，采用光镜与透射电镜对焊接接头的组织特征进行表征分析，并对接头650 ℃的高温力学性能进行了测试。结果表明：K447A+GH4169合金惯性摩擦焊具有良好的焊接性，采用8 MPa摩擦压力、1300 r/min转速及25 kg·m2转动惯量能够获得质量优异的焊接接头；焊接界面非常窄，宽度不超过50μm，K447A铸造合金一侧热影响区，其近界面区未发生明显的塑性变形，位错含量较低；GH4169合金一侧热影响区由于动态再结晶的发生形成了大量细晶等轴组织，并伴有剧烈的位错增殖；接头室温断裂强度为945 MPa，高温断裂强度为1009 MPa，且试样均断裂于K447A母材，断口呈明显的韧性断裂特征，接头室温及高温拉伸强度均达到与K447A母材等强水平。
热浸镀Zn-35Al-xSi合金镀层组织和耐蚀性研究
张杰;刘亚;涂浩;占杨方;苏旭平;热浸镀Zn-35%Al-xSi合金镀层具有重要的海洋腐蚀防护潜力，但其显微组织与耐蚀性受Si含量的显著影响。本研究通过调节Si含量（Si的质量分数x在0%到1%），系统分析了Zn-35Al-xSi涂层的凝固组织、镀层结构及其与耐蚀性之间的关联，并结合中性盐雾试验与电化学测试进行综合评价。结果表明：Si的加入可细化凝固组织，抑制Fe-Al反应层生长，并改善耐蚀性；当Si的质量分数为0.7%时，合金凝固组织最为细密均匀，Fe-Al反应层厚度最小且腐蚀速率最低，电化学综合防护电阻最高。过量Si（质量分数达到1.0%）则导致初生Si相在晶界团聚，破坏组织连续性，降低耐蚀性。本研究明确了Si在高铝Zn-Al镀层中的优化机制，为开发高性能Zn-Al-Mg-Si镀层提供了理论依据与工艺参考。
单晶Al纳米压痕塑性变形的分子动力学模拟
吴忠胜;张平;陈晶晶;建立单晶Al与虚拟刚性压头的三维原子尺度物理模型。采用分子动力学法，研究纳米压痕下的单晶Al塑性变形行为，比较三种不同晶面和极端低温到高温下的单晶Al塑性变形差异，对比不同晶面和极端低温到高温变化对单晶Al载荷与位移曲线﹑剪切变形﹑原子位移幅度﹑相变百分比含量﹑微结构演化﹑径向分布函数的影响。研究指出：极端低温到高温变化对单晶Al载荷与位移曲线影响显著。从低温T=1 K到高温T=700 K，单晶Al最大载荷呈逐渐下降趋势。(001)面﹑(110)面﹑(111)面对应的最大载荷下降幅度分别为23.96%﹑22.27%﹑26.47%。不同晶面的单晶Al纳米压痕最大载荷﹑剪切变形﹑原子位移幅度﹑相变百分比含量﹑径向分布函数表现出显著的各向异性特征。纳米压痕的单晶Al紧密接触区受载产生的剪切变形和原子位移幅度的趋势获得高度一致性。单晶Al宽温域下的塑性变形机制主要以Shockley分位错和FCC结构向HCP结构和非晶原子数产生的协同作用为主导。研究结果将对界面结构设计提高金属Al在极端温度服役工况的强韧化性能提升方面具有重要理论参鉴意义。
镍-钨双层药型罩射流成形及侵彻过程数值模拟
王廖子;杨帅;刘鹏;贾志伟;宋振坤;菅茂渊;为探究优良的双层药型罩材料组合，满足复杂作战场景对高效毁伤的需求，本文使用纯镍作为双层药型罩的外罩，纯钨作为内罩，对其射流成形及侵彻过程进行了数值模拟。结果表明以镍为外罩，钨为内罩的双层药型罩形成的射流头部尖锐，前端连续性好，杵体部分占比小，射流形态良好。镍-钨双层药型罩与纯钨药型罩相比头部速度提升19.96%，对靶板的开口孔径提高12.02%，侵彻深度提高56.04%。
钛合金TC4的研究开发与应用
刘莹,曲周德,王本贤综述了国内外主要的TC4(Ti6Al4V)材料的基本特性、力学性能和应用领域,介绍了目前TC4的研究现状与进展, 各种工艺对TC4产品力学性能的影响,以及TC4的超塑成形、近β锻造和计算机模拟等。通过塑性变形和热处理工艺的 结合,可获得具有较高强度和优良延展性的TC4材料,并将成为21世纪最重要的民用材料之一。
双相不锈钢的研究进展及其应用
高娃,罗建民,杨建君简要地介绍了国内外铁素体+奥氏体双相不锈钢的发展史及近年来研究的进展情况,综述了国内外双相不锈钢的主要种类、力学性能、腐蚀性能等特点,介绍了国外研制开发的几种新型双相不锈钢及其在工业上的一些主要应用,并初步探讨了双相不锈钢在武器装备上应用的必要性和应用前景。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状
王文明,潘复生,曾苏民从复合材料的制备工艺、微观组织与力学性能等方面综述了国内外碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状,指出了开发与应用中存在的问题,并对今后的发展趋势作出了预测。
金属基电子封装材料进展
刘正春,王志法,姜国圣对照几种传统的金属基电子封装材料 ,较详细地阐述了 W Cu、Mo Cu、Si C/ Al等新型封装材料的性能特点、制造方法、应用背景以及存在的问题。介绍了金属基电子封装材料的最新发展动态 ,指出国际上近年来的研究与开发主要集中在净成型技术、新材料体系探索以及材料的集成化应用等方面。最后 ,文章对金属基电子封装材料的发展趋势进行了展望 ,作者认为 ,未来的金属基电子封装材料将朝着高性能、低成本、轻量化和集成化的方向发展
石墨烯的制备方法及发展应用概述
周银;侯朝霞;王少洪;王立国;隋春华;王彩;石墨烯是由单层碳原子构成的新型二维晶体材料,已经在微电子、量子物理、材料和化学领域表现出优异的性能和广泛的应用前景,使碳材料继碳纳米管后再次成为国内外的研究热点。综述石墨烯的制备方法,如机械剥离法、取向附生法、加热SiC法、石墨插层法、化学气相沉积法和氧化石墨还原法等,分析制备方法的优缺点,阐述石墨烯在能源储存、超导材料、超高效太阳能电池、传感器等方面的最新应用及发展前景。
钛合金TC4的研究开发与应用
刘莹,曲周德,王本贤综述了国内外主要的TC4(Ti6Al4V)材料的基本特性、力学性能和应用领域,介绍了目前TC4的研究现状与进展, 各种工艺对TC4产品力学性能的影响,以及TC4的超塑成形、近β锻造和计算机模拟等。通过塑性变形和热处理工艺的 结合,可获得具有较高强度和优良延展性的TC4材料,并将成为21世纪最重要的民用材料之一。
纳米陶瓷材料的性能及其应用
江炎兰;梁小蕊;与传统陶瓷材料相比,纳米陶瓷材料由于其独特的结构与性能而倍受人们的关注。着重介绍纳米陶瓷材料的优良力学性能、光学性能以及电学性能,并结合国内外研究现状,对其应用前景进行探讨。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状
王文明,潘复生,曾苏民从复合材料的制备工艺、微观组织与力学性能等方面综述了国内外碳化硅颗粒增强铝基复合材料开发与应用的研究现状,指出了开发与应用中存在的问题,并对今后的发展趋势作出了预测。
电磁屏蔽材料与吸波材料的性能测试方法及进展
陈光华;黄少文;易小顺;材料表征技术是材料研究的基础,近年来各种新型电磁屏蔽材料和吸波材料的快速发展,对该类材料的性能测试技术提出新的要求。系统介绍目前国内外常用的测定材料电磁屏蔽性能和吸波性能的方法、装置和工作原理,对各测试方法进行归类,并对其使用条件、应用范围和优缺点进行评述。