高阻合金的研究进展、应用及未来趋势

摘要:高电阻合金具有高电阻率、高抗拉强度、低电阻温度系数以及良好耐磨性和抗腐蚀性等一系列性能特点,作为精密电阻合金材料具有广泛而重要的应用。本文主要以Ni-Cr基、Fe-Cr-Al基、Pd基、Au-Pd基高电阻合金为例,阐述了不同工艺处理手段对合金性能的影响,并归纳了现今高阻合金的不足之处,最后对高阻合金的应用和发展趋势进行了简要概述。

共晶高熵合金十年发展回顾(2014—2024):设计、制备与应用

摘要:共晶合金是以凝固过程发生共晶反应命名的一类多相合金,具有悠久的历史,是应用最广的铸造合金。高熵合金是多主元的新型合金,自2004 年提出以来取得了迅速发展。共晶高熵合金结合了共晶合金和高熵合金的优点,于2014 年首次公开报道。经历十年发展,共晶高熵合金已经快速经历了成分设计、组织/性能调控、大规模制备与应用几个阶段。共晶高熵合金独特的微观组织特征和优异的综合性能使其在多个领域展现出广阔的应用前景,成为近年来备受关注的新型合金材料。本文对过去十年共晶高熵合金的成分设计、制备和应用进展进行了回顾,并对未来发展趋势进行了展望。

高铁含量2∶17型钐钴永磁材料研究进展

摘要:新能源汽车和轨道交通等领域的快速发展对永磁材料的耐温能力和最大磁能积提出了更高要求。基于2∶17型钐钴(SmCo)磁体的高居里温度优势,适当增加铁对钴的替代量,是开发耐高温磁能积磁体的重要途径。然而,当铁的质量分数超过20%时,磁体中结构缺陷大幅增加,退磁曲线方形度和矫顽力急剧恶化,制约了最大磁能积的提升。基于高铁含量 2∶17型 SmCo永磁材料的研究现状及问题,本文从晶内和晶界两个方面概述了磁体中常见的结构缺陷,并总结了结构优化与磁性能提升的新进展,最后对高铁含量 SmCo永磁材料的研究趋势进行了展望。

新型ECAP工艺制备超细晶材料研究进展

摘要:等径角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)因可制备出超细晶材料而受到界内广泛关注。其制备出块体超细晶材料具有优异的力学性能与耐腐蚀性能,目前已在航空航天、生物医疗、机械电子等领域得到率先应用,成为国内外材料学者研究的热点。然而, ECAP技术在发展和应用过程中仍然受到多重限制。对ECAP工艺进行优化与改进已成为发展趋势。初期,诸多学者通过实验研究证明:新型ECAP可达到“一次挤压,多次应变”的效果,晶粒细化更加明显,可制备出力学性能优异的材料。近年相关学者采用有限元模拟方法,探究新型ECAP技术的影响因素,从而对生产进行指导。本文评述了近年来国内外新型ECAP制备超细晶材料相关研究进展,从工艺原理出发,将新型ECAP工艺分为工艺优化与模具改进两大类,重点对7种不同新型ECAP工艺及研究现状进行归纳总结,对不同ECAP工艺后超细晶材料的显微组织、力学性能进行深入分析, 最后对新型ECAP制备超细晶材料过程中存在的问题与今后的研究方向进行总结与展望,以期为开发晶粒细化效果更佳、生产效率更高的剧烈塑性变形技术提供参考。

真空蒸馏提纯金属镱的理论及实验研究

摘要:采用Miedema模型研究了真空蒸馏提纯金属镱过程中Ca、Mg、Mn等杂质的分离特性及分离规律,并根据理论分析结果开展了不同温度下镱的真空蒸馏提纯实验。计算结果表明:在1000℃以下杂质Fe、Al、Cu、Ni与Yb的饱和蒸气压差值Δp* 极大,而杂质Mg、Ca、Mn与Yb的Δp* 很小;随着温度降低,分离系数βCa,Yb逐渐增大,而分离系数βMg,Yb和βMn,Yb保持稳定,杂质Mg、Ca、Mn的挥发速率急剧下降。实验结果表明,在700℃下真空蒸馏可有效去除金属镱中的杂质Mg、Ca、Mn。

基于机器学习的激光粉末床熔融工艺参数优化、过程监测和服役寿命预测的方法论

摘要:激光粉末床熔融工艺(LPBF)因成形精度较高、制造周期短,成为增材制造的主流方法之一,但其制造工艺的可重复性、生产过程的可解释性和成形构件的可靠性仍面临重大挑战。LPBF成形过程涉及的参数众多袁不同工艺参数的选择会导致构件内部产生不同类型的微观/宏观缺陷,进而影响构件的服役性能。因此明确工艺参数、缺陷和性能三者之间的联系是当前激光粉末床熔融制造的热点与难点。作为大数据与人工智能发展到一定阶段的必然产物,机器学习方法为有效处理高维物理量之间的复杂非线性关系提供了契机,在增材制造过程中工艺参数优化、缺陷监测和性能预测等方面得到持续关注。本文介绍了常用的机器学习(ML)模型,总结了LPBF中ML的输入信息,重点分析了数据驱动和物理驱动ML模型在LPBF各领域的应用,最后指出当前ML的局限性,并探讨了其发展趋势和技术前景。

高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷中的研究现状与展望

摘要:Ti(C,N)基金属陶瓷因其具有良好的硬度、耐磨性和化学稳定性,成为制造业中不可或缺的关键材料,进一步提高金属陶瓷材料的强韧性对扩大其应用领域和应用规模具有十分重要的意义。本文阐述了Ti(C,N)基金属陶瓷的相结构特点,并重点综述了高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷的黏结相和添加相成分设计和制备中的应用。对高熵合金/陶瓷在金属陶瓷的主要研究方向进行了总结展望:在Ti(C,N)基金属陶瓷中加入高熵合金黏结相后组织的演变和对材料性能的影响机理需进一步研究;同时高熵陶瓷添加相在Ti(C,N)基金属陶瓷中的作用及机理也是一个重要的研究方向。

高熵化设计在硬质合金中的应用

摘要:多主元合金,包括高熵合金,由多个主要元素构成,改变了传统合金的设计理念,具有优异的强度-塑性综合调控性能、耐腐蚀、耐高温等特性,为材料性能优化提供了灵活高效的研究思路。在高性能硬质合金材料中,高熵化的概念同时在黏结相和硬质相方面得到了应用。本文针对多主元黏结相和多主元硬质相,重点分析了高熵化对硬质合金材料微观组织、强韧性调控和服役性能的影响机制,并介绍了作者团队的最新研究进展,最后展望了高熵化硬质合金材料的发展前景。

PtCo合金电催化剂在燃料电池氧还原催化中的研究现状与进展

摘要:质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高效、低温、环保等优点,是解决能源短缺和环境污染双重问题的潜在方案。然而,其阴极氧还原反应(ORR)中迟缓的动力学过程不得不依赖稀缺昂贵的Pt基催化剂,这阻碍了PEMFC技术的进一步发展和应用。为了降低成本并保证高效的催化性能,近年来研究人员已开发了多种技术策略,引入过渡金属与Pt合金化为主要策略之一,特别是PtCo双金属催化剂,它表现了更优异的ORR催化性能。本文综述了PtCo合金催化剂在PEMFC氧还原催化中的最新进展和现状,总结了催化剂组分控制、粒径调控、晶面调控、掺杂等调控策略对燃料电池催化活性的影响,详细介绍了最有前途的PtCo合金结构,如多面体、核壳、纳米框架、有序金属间结构等PtCo合金催化剂,并对催化剂载体研究进行了讨论,最后指出了PtCo合金催化剂在其应用中存在的挑战以及未来前景。

铬铁矿无钙焙烧渣中铬的绿色提取

摘要:铬铁矿无钙钠化氧化焙烧—水浸提取是目前铬盐生产的主流工艺,提取剩余的铬渣中仍然存在一定量未反应完全的铬及新生成的含铬矿物。开展从铬渣中深度提取铬的绿色工艺研究,对于资源综合利用具有十分重要的意义。以铬铁矿无钙焙烧铬渣为原料,提出了一种铬渣烧碱焙烧—水浸提铬绿色工艺。研究结果表明:无钙焙烧铬渣通过烧碱焙烧—水浸提铬绿色工艺,不仅降低焙烧反应温度,还可以消除传统焙烧过程中产生的 CO2,实现铬的绿色提取;铬的提取率达到 92%以上,经过焙烧—浸出产生的铬渣中 Cr(Ⅵ)含量降低至 3.85 mg/L;铬的氧化焙烧动力学由内扩散控制,频率因子 A 为 0.39 s-1,反应表观活化能 Ea为 15.22 kJ/mol。该研究结果可为无钙焙烧铬渣的深度绿色提铬及铬渣资源化处理提供新的技术思路。