有色金屬材料制備及加工技術理論與應用

基于硅鋁溶膠復合的碳化硅磨料制備與表征 995     

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摘要: 碳化硅因其高硬度和良好的耐磨性而成為一種重要磨料。在碳化硅制備過程中往往會產生一些超細的碳化硅粉體，無法達到磨料使用要求。本文以所制備的硅鋁溶膠作為粘結劑與碳化硅微粉進行混合、制粒、燒結，以獲得可用作磨料的碳化硅粉體。通過激光粒度、XRD、SEM對樣品進行表征發現：硅鋁溶膠作為結合劑能有效結合碳化硅微粉，增大碳化硅顆粒粒徑。硅鋁溶膠濃度和燒結溫度對樣品粒徑均有一定影響，溶膠濃度和燒結溫度升高可以增大樣品的粒徑，但濃度過高對于粒徑增加有限反而影響制粒，在溶膠濃度為10 wt%、燒結溫度1300℃達到最優效果。

高性能鈷鋁雙金屬氫氧化物超級電容器儲能性能研究 409     

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摘要: 設計高性能電極材料是提高超級電容器比電容的關鍵，具有挑戰性。在此通過簡單的共沉淀法制備了具有三維層狀結構的電極材料。電化學測試表明，CoAl-LDH電極在1 Ag?1時的比電容可達805.0 Fg?1，循環4000圈后，比電容僅衰減5.7%。將CoAl-LDH作為正極，辦公廢紙衍生的碳材料AC為負極構建非對稱超級電容器?；贑oAl-LDH//AC的非對稱超級電容器(ASC)在749.2 W kg?1時具有34.9 Wh kg?1的高能量密度，并且在3000次循環后具有出色的容量保持率95.6%。并由兩個串聯器件驅動風扇模型和小船模型。

動態合成Al-Ti-B細化劑的制備工藝和細化性能研究 512     

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摘要: Al-Ti-B-RE細化劑能夠提升細化劑的綜合性能，是目前最有研發價值和最有潛力的鋁用晶粒細化劑之一。采用常規攪拌工藝存在比重偏析，影響晶粒細化效果及鋁合金的整體性能。本研究首先通過中國知網和愛思唯爾學術平臺分析Al-Ti-B細化劑的研究現狀，并進一步分析混合熔融法、氟鹽反應法、超聲攪拌法、電磁振動法等制備工藝的優缺點，以及不同稀土、不同配比、以及細化劑中毒的內在機理。結果表明，可以采取超聲攪拌法、電磁振動法等動態合成技術，并考慮微量元素在Al-Ti-B細化劑中的配比，以獲取更小晶粒和更好力學性能的Al-Ti-B-RE細化劑。

Al3Zr/Al復合燃料的熱性能研究 1015     

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摘要: 為研究Al3Zr/Al復合燃料熱性質的影響，本文采用非自耗電弧熔煉技術以及緊耦合氣霧化法制備了Al3Zr/Al復合燃料，并通過激光粒度儀、XRD、SEM和熱分析對復合粉末的粒徑、物相、形貌、結構以及熱性質做了表征。結果表明，Al3Zr/Al復合燃料主要物相組成為Al和Al3Zr。鋯的加入使得Al3Zr/Al復合燃料的內部形成了金屬間化合物Al3Zr內嵌到鋁基體的特殊結構。Al3Zr/Al復合燃料的特殊結構以及Al3Zr的非選擇性氧化促進了Al3Zr/Al復合燃料的氧化。TG-DTA結果表明Al3Zr/Al復合燃料與純鋁粉相比，放熱更加集中，放熱溫度更加提前，表現出更強的熱反應活性。此外，本文還對Al3Zr/Al復合燃料的氧化過程和氧化機理進行了探討。

導電聚合物PEDOT:PSS包覆對LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料性能的影響 1290     

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摘要: 本文采用濕法包覆法成功制備了聚(3,4-亞乙基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸鹽) (PEDOT:PSS)包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正極材料，研究了包覆改性前后材料的微觀結構及電化學性能。LiNi0.8Co0.15Al0.05O2顆粒表面的聚合物PEDOT:PSS包覆層厚度大約為14 nm，PEDOT:PSS包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有良好的電化學性能，在0.1 C倍率下首次放電比容量193.8 mAh/g，1 C循環100次后容量保持率為90.3%。PEDOT:PSS包覆層具有高電導率，可以提高材料的導電性，因此PEDOT:PSS包覆的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有高放電比容量、好的循環穩定性和良好的倍率性能。

Al2O3/Ti2AlN復合材料的微觀組織分析 1068     

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摘要: 采用真空熱壓法原位形成強化相Al2O3，制備出Al2O3顆粒增強Ti2AlN基復合材料。本文采用金相顯微鏡，掃描電鏡，透射電鏡分析了熱壓態復合材料的微觀組織，采用x-射線衍射分析(XRD)分析了熱壓態復合材料的相組成。制備的Al2O3/Ti2AlN復合材料由熱力學穩定的α-Al2O3相和Ti2AlN相組成，其中Al2O3顆粒彌散分布在連續的Ti2AlN基體里。Al2O3相的體積分數為40% ± 5%，呈等軸狀，顆粒尺寸分布在500 nm~2 μm之間，平均為1 μm左右。Ti2AlN相晶粒為盤狀，厚度大約是100 nm，長度在0.5~2 μm之間，平均幾何尺寸0.3 μm左右。

電沉積方式對鋯鈮合金表面制備純鋯涂層結構與性能的影響 679     

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摘要: 金屬鋯可以有效降低失水事故下包殼的氧化速率，改善反應堆的安全裕量。本文采用FLINAK-K2ZrF6熔鹽體系，分別以直流，單脈沖，正反脈沖的電沉積方式，在鋯鈮合金基體表面進行了純鋯涂層的制備。通過XRD、SEM以及劃痕測試等技術，對比研究了不同電沉積方式下所得到純鋯涂層的晶體結構與顯微組織、厚度以及與基體間的結合力。結果表明：采用直流、單脈沖和雙脈沖電沉積方式均可以在鋯鈮合金基體上得到純鋯涂層，其結構都是密排六方結構。其中，直流電沉積得到的鋯涂層表面孔隙率較大，鋯晶粒沿(110)方向取向優先。脈沖電沉積得到的鋯涂層更加致密，鋯晶粒均沿(002)方向取向優先。其中雙向脈沖電沉積得到的鋯涂層硬度值最大，達到885 HV，與鋯鈮合金基體的結合強度最高，達到35 N。

固體電解質以及使用該固體電解質的二次電池 1187     

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本發明提供可傳導鎂離子的新穎的固體電解質以及使用該固體電解質的二次電池。所述固體電解質具有用通式MgxMySiOz(其中，M為選自Ti、Zr、Hf、Ca、Sr以及Ba之中的至少1種，x滿足0＜x＜2，y滿足0＜y＜2，z滿足3＜z＜6)來表示的組成。

石墨烯增強鋁基復合材料的研究進展 925     

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摘要: 石墨烯具有優異的力學性能、高導熱系數和低密度，被公認為金屬基復合材料(MMC)的理想增強材料。本文綜述了石墨烯增強鋁基復合材料的制備方法，歸納了粉末冶金法、攪拌鋳造法及其他多種方法的研究現狀。重點討論了不同制備方法對石墨烯增強鋁基復合材料組織和性能的影響。并對石墨烯增強鋁基復合材料的工業化應用前景作了展望。

添加劑對鎂鋁尖晶石燒結性能的影響 1157     

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摘要: 以實驗室化學共沉淀法制備的納米鎂鋁尖晶石粉體為原料，研究了MgF2、AlF3、TiO2和ZnO四種添加劑對鎂鋁尖晶石燒結性能的影響。結果表明，TiO2、ZnO能與鎂鋁尖晶石形成固溶體，可以起到很好促進燒結的作用，而添加MgF2、AlF3的試樣開裂、疏松多孔，不利于制品的燒結致密化。

超疏水鋁表面抗腐蝕性研究進展 728     

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摘要: 鋁基超疏水表面由于自身的表面粗糙結構以及低表面能特性，具備了抗腐蝕、抗菌、抗結冰、自清潔以及對流體產生很低的表面阻力等性能，具備極好的應用前景和重要的研究價值。本文綜述了鋁及其合金超疏水表面的研究進展，歸納了鋁基超疏水表面的抗腐蝕機理，同時對超疏水材料的發展前景進行了展望。

氧化鋁基板導熱性能數值分析 1063     

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摘要: 高效的熱傳遞是確保電子器件的正常運作、延長壽命、和提高效率的關鍵因素。當前的重要課題之一，就是怎樣提高電子器件的導熱性能。本文通過對氧化鋁基板熱傳導方程解析結果的數值模擬，從理論上預測了結構參數變化對系統導熱性能的影響。本結果為電子器件的高效熱傳遞結構設計提供了理論基礎。

磁性納米氧化鋁球的合成及性能研究 743     

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摘要: 本文以α-α-Fe2O3核，硬脂酸為模板劑，通過異丙醇鋁水解，縮聚過程以及模板劑自組裝合成了一種新型均一核殼結構氧化鐵/氧化鋁納米球，然后通過H2/N2還原得到磁性氧化鋁球。該納米球具有均一殼層，厚度為30 nm，比表面積為140 m2/g，孔容為0.22 cm3/g，比飽和磁化強度為50.2 emu/g。

磷鎢酸對鋁塑復合材料的分離效應研究 1274     

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摘要: 我國是鋁塑復合材料消費量最大的國家之一，但其回收率卻很低。本研究以綠色無污染、高酸性的磷鎢酸作為鋁塑分離劑，考察了磷鎢酸濃度、液固比、分離溫度對鋁塑分離時間和鋁塑損失率的影響。研究結果表明，磷鎢酸是一種優異的分離劑，在濃度為0.6 mol/L，液固比為300 L/kg，分離溫度為90℃條件下，鋁塑完全分離時間為32 min，鋁塑損失率為12.9%。開發低揮發性且綠色環保的固體雜多酸有望成為實現鋁塑高效分離回收的新型分離劑。

鋁離子電池正極材料的研究進展與展望 1326     

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摘要: 鋁離子電池是一種以金屬鋁為負極，鋁基離子液體為電解質的新型電化學儲能器件，具有負極容量高，安全性好及成本低等優點。而目前鋁離子電池的發展主要受限于其正極性能，如容量低，循環性差等，這限制了其進一步發展和未來的實際應用。因此尋找合適的鋁離子電池正極材料，特別是性能相對突出的正極材料，是目前鋁電池研究方向的重中之重。本文綜述了近年來鋁電池正極材料的研究進展和相關優化方法。最后，對未來鋁離子電池正極材料的發展提出展望。

石墨烯摻雜誘導準2D納米氧化鋁的制備和表征 1143     

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摘要: 通過在醇鋁法制備納米氧化鋁的過程中，添加不同摻雜量的石墨烯納米材料，經溶劑熱、干燥和煅燒等過程后，制備了準2D結構的片狀納米氧化鋁材料；通過SEM和XRD的測試表征，隨著石墨烯含量的增加，納米氧化鋁有呈現準2D的片狀結構的趨勢，當石墨烯含量在0.04%質量比時，氧化鋁幾乎全部形成準2D片狀結構，石墨烯含量進一步增加時，形成氧化鋁相互堆疊的立體結構。

超聲波輔助沉淀法制備納米氧化鋁粉體 1140     

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摘要: 以硝酸鋁和碳酸氫銨為原料，采用超聲波輔助沉淀法制備Al2O3粉體，利用XRD和SEM對所制備的粉體的物相和形貌進行表征，考察了干燥方式和水浴溫度對粉體制備的影響。結果表明真空冷凍干燥較傳統鼓風干燥制得的氧化鋁粉體分散性更好，粒徑更均勻；氧化鋁粉體的粒徑隨著反應溫度的升高而增大，適宜的水浴溫度為25℃；利用超聲波輔助沉淀法制得了粒徑分布窄、分散性好的納米氧化鋁粉體。

高固含晶體硅太陽能電池雙面鋁漿研究 1134     

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摘要: 為研發出更高固含量的鋁漿，將苯乙烯–馬來酸酐共聚物(SMA)引入到鋁漿中，多角度表征并分析了SMA對鋁漿性能的影響。流變性能測試和沉降實驗結果表明：SMA分子通過吸附在鋁粉表面以提高鋁漿的分散性和穩定性，添加量為0.6% (質量分數)時效果最好。當固含量為80%的鋁漿中含有SMA時，漿料具有良好的印刷性，鋁柵線線寬約148.13 μm，線電阻率約1.3 × 10?5 Ω·cm。

鋁合金車體工件加工變形控制方法及應用研究 853     

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摘要: 鋁合金零部件的加工精度直接關系到車體部件裝配質量。為降低鋁合金車體工件在加工過程中的變形，從型材變形、焊接變形、撓度變形和加工條件引起的變形等方面對車體零部件的變形種類和原因進行了闡述。在此基礎上，提出了控制加工變形的工藝措施，即誤差補償、改善裝夾方式、試切法和合理設計切削參數，并結合生產實際對變形控制方法進行了應用研究，結果表明本文所提出的控制方法可以有效地減小加工變形，為解決鋁合金零件加工變形問題提供參考。

摩擦系數對5083鋁合金熱壓縮試驗變形行為影響的有限元模擬研究 481     

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摘要: 在熱模擬試驗機上對5083鋁合金進行熱壓縮試驗，并利用有限元分析軟件DEFOM-3D研究了不同接觸摩擦系數0、0.2、0.4和0.6對5083鋁合金在熱壓縮試驗中的試樣形態、載荷力、應變速率以及應變分布的影響規律。研究表明：接觸摩擦系數對載荷力基本沒有影響，但對應變速率和應變的分布影響顯著，隨著接觸摩擦系數的增加，變形不均勻性增大，應變速率和應變量從試樣兩端面到心部逐漸增大，且接觸摩擦系數越大，鼓肚現象越明顯。

激光粉末床熔融技術成形鋁合金缺陷研究 823     

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摘要: 在過去二十年中，增材制造工藝已廣泛應用于許多工業領域的復雜形狀部件制造，其主要應用領域之一是航空航天業。激光粉末床熔融技術成形鋁合金因其具有極高的強度–重量比以及出色的可加工性，在該領域廣泛使用。然而，增材制造工藝對高強鋁合金的適用性仍受到缺陷的限制。打印過程中鋁合金形成的缺陷主要有球化、氣孔、表面質量差、裂紋、幾何變形等，這些缺陷嚴重影響了鋁合金組織結構的均勻性與完整性，進而影響其綜合力學性能。本文概括了粉末床熔融技術打印鋁合金過程中缺陷形成的原因及影響。

鋁鋰合金攪拌摩擦搭接焊接頭組織與性能研究 579     

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摘要: 以厚度為1.5mm的5A90鋁鋰合金為研究對象，開展了鋁鋰合金攪拌摩擦搭接焊工藝研究，分析不同焊接速度對搭接接頭組織及硬度的影響。結果表明：當轉速為1200 r/min，焊接速度為100 mm/min時，焊接接頭組織致密，焊核區為細小均勻的等軸晶粒；熱機影響區出現彎曲或拉伸變形，熱影響區晶粒尺寸發生粗化。搭接接頭母材區的硬度最高，在熱機影響區和熱影響區硬度下降，在焊核區硬度上升。在焊核區與熱機影響區的交界處硬度會發生突變現象。

熱處理工藝對導電鋁合金力學性能的影響 743     

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摘要: 導電鋁合金以其質量輕，導電性能好，成本低等優點，成為了目前導電材料領域的研究熱點之一。本文制備了新型Al-0.5Zr-0.2RE-0.2B合金，討論了熱處理工藝參數對其力學性能的影響規律。研究表明：隨固溶溫度、固溶時間、時效溫度、時效時間的增加，合金的強度都隨之增加，并達到一個最大值。隨后，隨這些工藝參數的增加，材料性能反而降低。由此，得到了合金的最佳熱處理工藝為在440℃固溶12小時，水淬后在205℃時效16小時。本文的研究為導電鋁合金的應用提供了數據支持。

熱處理對3005鋁合金組織與性能的影響 1288     

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摘要: 以3005鋁合金為研究對象，研究了退火處理對3005鋁合金板材組織與性能的影響規律。結果表明：3005鋁合金在退火時發生軟化現象，隨著退火溫度的增加，抗拉強度和屈服強度逐漸減小，而延伸率逐漸增加；而3005鋁合金經冷軋變形后其顯微組織為纖維狀的條紋，經過退火處理后，合金內部發生回復與再結晶，再結晶開始溫度為270℃。

(Al11La3+Al2O3)/Al復合材料的高溫性能及其強化機制 1089     

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利用Al-La2O3的原位反應和粉末冶金工藝制備出(Al11La3+Al2O3)/Al復合材料。結果表明，高能球磨和高溫燒結促進了原位反應，使Al與La2O3充分反應并制備出致密無缺陷的材料。對其微觀組織的分析表明，微米Al11La3和納米Al2O3顆粒均勻分散于基體之中。這種復合材料的室溫抗拉強度為328 MPa、延伸率為10.5%，350℃的高溫抗拉強度為119 MPa、延伸率為10.2%。與傳統Al-Cu-Mg-Ag和Al-Si-Cu-Mg耐熱鋁合金相比，本文的制備的(Al11La3+Al2O3)/Al復合材料其高溫抗拉強度提高了大約20%。這種材料的室溫強化機制源于Al11La3和Al2O3的位錯強化和載荷傳遞強化，而高溫強化機制則源于Al2O3的晶界釘扎。

長時熱暴露對一種抗熱腐蝕單晶高溫合金/Pt-Al涂層體系微觀組織演化的影響 817     

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用電鍍Pt和氣相滲鋁方法在抗熱腐蝕鎳基單晶高溫合金DD413表面制備Pt-Al涂層并將其分別在850℃和1000℃長時熱暴露，用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、透射電子顯微鏡(TEM)和X射線衍射儀(XRD)等手段表征其基體/涂層間的互擴散行為和近涂層基體界面的微觀組織，研究了長時熱暴露對其微觀組織演化的影響。結果表明：隨著熱暴露時間的延長互擴散區(IDZ)內的MC碳化物和σ-TCP相都發生不同程度的溶解，并在界面上析出M23C6碳化物。同時，二次反應區(SRZ)的尺寸及其內的σ-TCP相的含量不斷提高。近涂層基體中的立方狀γ'相依次發生球化和相互聯接呈筏形轉變。熱暴露溫度越高上述組織退化過程越明顯，長時熱暴露引起的組織退化與高溫下元素的擴散密切相關。

焊后熱處理對7055-0.1Sc鋁合金攪拌摩擦焊接頭的組織與力學性能的影響 1138     

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對11 mm厚的7055-0.1Sc-T4鋁合金板材進行攪拌摩擦焊接，研究了焊后熱處理對接頭的組織和力學性能的影響。結果表明，熱處理前接頭的硬度分布呈“W”形，接頭前進側和后退側都有一個最低硬度區，強度系數為63.0%~73.8%，拉伸斷口位于后退側最低硬度區。焊后人工時效(120℃×24 h)熱處理使焊核的硬度提高，但是不改變接頭最低硬度區的硬度，對拉伸性能和斷裂行為的影響甚微。焊后的固溶(470℃×1.5 h+水淬)+人工時效(120℃×24 h)(T6)熱處理不改變低焊速接頭的晶粒組織，但是使高焊速接頭焊核區底部的晶粒異常長大；T6熱處理使接頭各區域原有的沉淀相溶解，重新生成細小均勻的η'和η(MgZn2)沉淀相，使其硬度顯著提高；T6熱處理使接頭沿“S”線附近出現微小的孔洞、在拉伸過程中沿“S”線開裂、其抗拉強度比焊接態大幅度提高，達到母材強度的87%，但是其塑性嚴重降低。

增強顆粒尺寸對B4C/Al-Zn-Mg-Cu復合材料微觀組織及力學性能的影響 1194     

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用真空熱壓法制備不同B4C顆粒尺寸(7 μm、14 μm、20 μm)的15%B4C/Al-6.5Zn-2.8Mg-1.7Cu復合材料，研究了增強顆粒尺寸對其微觀組織和力學性能的影響。結果表明，在這三種復合材料中B4C顆粒均勻分布，B4C-Al界面反應較為輕微，未見明顯的界面反應產物。三種復合材料基體中沉淀相的尺寸基本相同(約為5.5 nm)。B4C顆粒的尺寸對復合材料力學性能有較大的影響。B4C顆粒尺寸為7 μm的復合材料性能最佳，屈服強度為648 MPa，抗拉強度為713 MPa，延伸率為3.3%。隨著顆粒尺寸的增大復合材料的強度和延伸率均降低。對三種復合材料的強化機制和斷裂機制的分析結果表明：小尺寸B4C顆粒增強的復合材料強度較高，顆粒在變形過程中不易斷裂，因此其塑性較好。

亞微米Al2O3 對重結晶碳化硅的作用機制 634     

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使用不同粒徑的SiC和亞微米Al2O3添加劑制備重結晶燒結碳化硅并表征其物相組成、微觀形貌、孔徑分布和耐壓性能,研究了亞微米Al2O3對重結晶碳化硅的作用機制。結果表明,在亞微米Al2O3作用下,重結晶碳化硅的燒結過程可分為液相燒結和重結晶燒結兩個階段。在液相燒結過程中高活性的亞微米Al2O3促進了液相的形成,使SiC的傳質方式由擴散傳質演變為粘性流動傳質。在重結晶燒結溫度SiC的傳質以蒸發-凝聚為主,形成含鋁氣相并與SiC固溶促進了6H-SiC向4H-SiC晶型的轉變。引入亞微米Al2O3后,重結晶碳化硅材料的孔徑分布由單峰分布轉變為多峰分布,其中孔徑較小的特征峰對應重結晶燒結形成,而較大孔徑的特征峰則來源于液相燒結的形成；同時,隨著保溫時間的延長SiC晶粒生長發育更為完全,由不規則顆粒狀轉變為較規則六方結構。但是,體積密度的下降、SiC晶粒尺寸不均一以及材料孔徑的多峰分布使其耐壓強度降低。

7B04鋁合金超塑變形過程中空洞的演變和能量耗散 1120     

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對平均晶粒尺寸分別為10和20 μm的7B04鋁合金板材在530℃/3×10-4 s-1變形條件下開展了不同變形量的超塑拉伸實驗。結果表明,隨著變形量的增大空洞形態的變化為：空洞形核→球形空洞彌散分布→非球形空洞沿拉伸方向伸長→空洞沿拉伸方向聚合→大尺寸空洞的非拉伸方向聚合。在拉伸斷裂前的變形階段,合金組織中出現尺寸大于260 μm的聚合空洞。在空洞聚合的初期,沿拉伸方向的空洞聚合不會使材料斷裂。大尺寸空洞沿非拉伸方向聚合,是判斷材料失穩的依據。根據實驗數據計算空洞長大的公式并繪制了空洞的演變機理圖,包括空洞的形核、擴散長大、塑性長大和聚合長大的公式,據此可判斷空洞的形態和材料失穩。根據組織演變建立了空洞擴散、塑性長大的物理模型,可用于計算超塑變形過程中空洞演變所需的能量耗散和繪制能量耗散圖。