难熔金属钼及钼合金焊接研究进展

摘要:钼及钼合金作为高温难熔金属,在极端环境中具有广阔的工程应用前景,但其焊接接头易出现缺陷,存在脆性大、焊接性差等问题,严重制约了其规模化工程应用。通过综述钼及钼合金焊接技术的研究进展,系统梳理了熔化焊、高能束焊(激光焊、电子束焊)、扩散焊、真空钎焊等焊接工艺在钼及钼合金连接中的应用现状,分析了现存关键问题,并明确了下一步研究方向,为其高效稳定连接提供理论与实践支撑。结果表明,传统熔化焊易产生裂纹、气孔等焊接缺陷;高能束焊存在氧化、热裂纹问题;扩散焊可实现高质量精密连接,但接头脆化问题尚未解决;钎焊适用于复杂构件,钎料研发与工艺优化是提升接头性能的关键。当前相关研究多关注于接头剪切强度,而对密封性、韧性等研究较为匮乏。未来需聚焦低氧环境施焊、新型焊材与中间层的研发,结合数值模拟技术调控接头微观组织,实现脆性断裂有效抑制,提升接头综合性能,推动钼及钼合金在极端高温环境中的稳定应用。

弥散强化钼合金及第二相调控研究进展

摘要:第二相强化钼合金(ODS、CDS以及复合强化型)因其高强韧性、高耐热性和高的再结晶温度等特征,是一种很有前途的新型高性能耐热材料,在高温领域有广泛的应用前景,如高功率空间反应堆包壳及堆芯结构材料等。本文综述了加入不同氧化物和碳化物等第二相颗粒对钼合金微观组织和力学性能影响的研究结果。重点讨论了稀土氧化物La2O3和Y2O3、陶瓷氧化物Al2O3和ZrO2、难熔TiC和ZrC碳化物等单一或复合掺杂方式对Mo合金性能的影响。分析了第二相强化相的种类、大小、晶内/晶间分布情况以及与基体相界面关系对弥散强化钼合金性能的影响,讨论了不同掺杂技术获得高性能钼合金的特点。以期为通过添加第二相颗粒设计高性能钼合金的研究工作提供帮助,扩展钼合金的应用范围。

钼铼合金组织与性能调控研究进展

摘要:为明确铼元素对钼基合金组织与性能的作用规律,系统比较了固-固、固-液和液-液3种掺杂工艺,并分析了不同铼含量对合金力学性能、微观结构及核环境下行为的影响。研究表明:随着铼含量增加,合金强度显著提高,Mo-51Re室温抗拉强度达1252MPa。在10%~41%(质量分数)Re含量内的钼铼合金延伸率达到了35%~45%,其中低铼合金(铼含量2%~15%,质量分数)硬度约164HV,高铼合金(铼含量30%~50%,质量分数)的硬度可达300HV以上。铼的加入促使位错类型由刃型主导向混合型转变,晶粒尺寸随铼含量增加而细化,Mo-42Re平均晶粒为20~25μm,铼含量超40%(质量分数)时孪晶显著增多。在450~800℃中子辐照条件下,低铼合金(铼含量2%~15%,质量分数)表现出更优的辐照适应性。本研究为钼铼合金在极端工况下的成分设计与工艺选型提供了依据。

外加能场辅助快速沉积高熵合金的研究进展

摘要:近年来,以多组元近等比混溶为特点的高熵合金在工业生产、资源开发及航空航天等多个领域展现出较大的应用潜力。基于快速沉积技术在常规金属零部件表面制备高熵合金涂层可有效提高零部件表面服役性能。然而,快速沉积过程中热输入高、急热骤冷等特性导致成形高熵合金的微观组织缺陷及残余应力大的问题仍需进一步解决。在快速沉积过程中引入磁场、电场等外能场,改善成形过程中熔池流动、温度梯度等,可有效提高成形高熵合金的性能。介绍了磁场、超声场及电场等不同外加能场辅助的高熵合金快速沉积制备技术的工作原理,着重分析了能场辅助下快速沉积制备的高熵合金微观组织及性能,并阐述了外加能场对高熵合金组织状态和性能的调控机理,最后对外加能场辅助快速沉积制备高熵合金的研究趋势进行了展望。

镍基耐蚀合金热变形行为研究进展

摘要:镍基耐蚀合金因其优异的综合性能而被广泛应用于核电、海洋工程以及航空航天等领域。由于变形抗力高、合金元素复杂,镍基耐蚀合金加工对设备要求高,热加工窗口窄,变形过程中极易出现粗晶、混晶和裂纹等不利情况,影响材料的服役性能。通过建立本构模型、动态再结晶模型和热加工图,将热变形工艺参数对显微组织演变的影响进行定量化和可视化分析,有助于优化镍基耐蚀合金的热加工工艺,提高其成形性能和产品质量。本文阐述了不同体系镍基耐蚀合金的成分特性与应用, 着重总结了镍基耐蚀合金热变形流变应力特征和组织演变规律方面的研究进展,以期为镍基耐蚀合金的工艺优化和性能提升提供理论支撑。

双相高熵合金的研究进展

摘要:高熵合金因其独特的组织结构和性能引起了广泛关注,但单相固溶体结构的高熵合金很难兼具高强度和良好塑性的综合性能。双相高熵合金由于不同相结构的力学优势及变形过程中相之间的相互作用,有望实现高强度和良好塑性的综合力学性能,目前已成为高熵合金研究领域的一大热点。概述了双相高熵合金的成分设计准则,列举了共晶型、非晶型、析出强化型以及亚稳态型等四种常见双相高熵合金的组织结构和性能特点,总结了元素变化及热处理工艺对双相高熵合金的组织和性能的影响,并展望了双相高熵合金的发展趋势。

中高熵合金黏结相WC基硬质合金制备工艺及强韧化机理研究进展

摘要:硬质合金因其优异的力学性能被广泛应用于切削加工、航空航天等领域,MEAs/HEAs拥有独特的高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和“鸡尾酒效应”,展现出作为新型黏结相的潜力。本文系统综述了MEAs/HEAs黏结相在WC基硬质合金中的成分设计、制备工艺、微观组织演变机制及强韧化机理等方面的研究成果,阐述了MEAs/HEAs黏结相通过缓慢扩散效应和界面反应等机制抑制WC晶粒长大、固溶强化和裂纹偏转等机制提升力学性能的作用机理。然而,WC-MEAs/HEAs硬质合金仍存在界面反应机制不明确、工业化烧结工艺不成熟等问题,未来应着力开发机器学习辅助的成分设计方法,优化烧结工艺,建立成分-性能评价体系,推动MEAs/HEAs黏结相硬质合金的发展。

高熵合金的多维度性能及应用进展

摘要:高熵合金因其多主元元素组成和优异性能备受关注,在热学、电学、磁学及耐腐蚀等方面表现出色,适用于航空航天、电子器件、磁性材料、催化剂和能源材料等领域。综述了高熵合金多维度性能的最新研究进展,探讨了其在不同领域中的应用前景和未来发展方向。高熵合金的高温稳定性好但热导率低,电阻率高但可通过成分设计和工艺优化改善导电性和电磁兼容性。其磁学性能表现出从反铁磁性到铁磁性的多样性。凭借高熵效应和钝化特性,高熵合金在恶劣环境中表现出色。尽管硬度较高,但增材制造和热处理技术可改善其可加工性和强塑性。未来研究需聚焦于通过计算材料学和机器学习优化合金成分、探索先进制造技术及降低成本,以推动其在工业领域的应用。

锆合金焊接技术的研究现状与展望

摘要:近年来,清洁核能发展迅速,锆合金因其耐腐蚀性能好、中子吸收截面小等优势被用作水冷核反应堆的燃料元件包壳材料。燃料组件装配过程中,通常采用焊接方法将核燃料密封在锆合金包壳内。其中,传统熔焊的热输入高,焊后易出现变形超差,钎焊过程中易产生气孔和连续分布的金属间化合物(intermetallic compounds,IMCs)损害接头性能,而采用低温扩散焊可以避免上述问题的出现。为此,本文分析了锆及锆合金的焊接性,综述了锆合金熔焊、钎焊和扩散焊等焊接技术的国内外研究现状,阐述了两种焊前优化方法,即表面机械研磨处理(surface mechanical attrition treatment,SMAT)和热氢处理技术(thermo-hydrogen processing,THP),最后对其在锆合金的低温扩散焊的应用进行总结和展望。

增材制造多孔钽骨科植入材料研究进展

摘要:钽作为一种“亲生物”的高性能医用金属材料,被广泛应用于骨结构重建和骨功能修复领域。多孔钽骨科植入物具有优异的力学性能、生物学性能和体内骨融合以及骨长入性能,临床治疗效果突出。本论文在团队近年来研究工作基础上,结合文献分析,重点评述增材制造多孔钽材料的制备工艺、结构设计及优化、力学性能、生物学性能、体内骨融合和骨长入能力以及临床应用方面的最新研究进展。增材制造(3D打印)技术在多孔钽材料及骨科植入物领域的应用,为骨组织修复提供了新的解决方案,通过精准调控三维贯通仿生多孔结构,实现孔隙率、孔径分布及连通性的优化,模拟天然骨组织的孔道结构,为细胞迁移、营养物质传输及骨长入创造适宜的微环境。多孔钽材料展现出优异的静动态力学性能,其弹性模量与天然骨相匹配,有效避免应力屏蔽效应。多孔钽材料表现出显著的骨传导性,并与宿主骨组织形成稳定的界面结合,实现良好的骨整合效果。此外,增材制造技术能够基于患者医学影像数据,实现个性化定制植入物的高效制备,显著提高植入物的适配性和治疗效果。在临床应用方面,增材制造多孔钽材料在复杂骨缺损修复、关节置换及脊柱融合等人体骨功能重建和骨疾病治疗领域展现出广阔的应用前景。