高熵合金的腐蚀行为及机理研究进展

摘要:高熵合金凭借其优异的综合性能在极端服役环境中展现出重要的应用前景,其中耐蚀性是决定其服役寿命与可靠性的关键因素。综述了高熵合金腐蚀行为及机理的研究进展,其中,重点阐述了合金元素组成与原子比调控对腐蚀性能的影响,并讨论了热处理、轧制等热机械加工过程对微观组织及钝化膜特性的调控作用。研究表明,成分设计与工艺优化能够显著改变合金的腐蚀响应与钝化行为,从而影响其耐蚀性能。未来的研究仍需深入揭示局部腐蚀机理与钝化膜演变过程,结合机器学习和多尺度模拟开展智能化设计,同时建立兼顾力学性能、耐蚀性与成本效益的综合性能评价体系。

高熵高温合金的研究进展

摘要:高熵高温合金作为金属结构材料领域的研究热点,因其在极端环境下的潜在应用价值受到广泛关注。系统阐述了高熵高温合金的组成特征与微观结构设计:在元素组成方面,采用等原子比或近等原子比的多元组分配比构建高熵体系;在组织结构方面,通过面心立方固溶体基体与有序析出相的协同作用实现性能优化。研究显示,HESA在宽温域(20~1200℃)内均能保持优异的强塑性匹配,其力学性能稳定性源于多尺度强化机制的协同作用,包括固溶原子引起的晶格畸变强化、纳米级有序析出相带来的第二相强化,以及晶界工程调控实现的晶界强化。最后对高熵高温合金的研究应用前景进行了展望。

轻质高熵高温合金成分设计研究进展

摘要: 相比于传统镍基高温合金,轻质高熵高温合金可同时具有高强度、低密度等特点,受到了广泛关注。综述了轻质高熵高温合金的研究进展,并依据相结构将其划分为4类: 单相固溶强化合金、金属间化合物相强化合金、共晶组织强化合金和非金属元素强化合金。单相固溶强化合金通过元素调控实现性能优化,例如Al-Nb-V-Ti-Zr体系中Al元素的添加可显著提升其强度和硬度。金属间化合物相强化合金通过第二相的加入提升性能,但需注意某些金属间化合物可能导致脆化。共晶组织强化合金展现出良好的高温性能,但其室温塑性仍需改进。非金属元素强化合金通过多种机制进行强化,但元素添加量的精确控制至关重要。尽管在轻质高熵高温合金的成分设计和微观结构优化方面已取得一定成果,但仍面临成本高和工艺复杂等挑战。未来研究应聚焦于优化成分结构、深化理论研究、降低制备成本以及拓展应用与跨领域合作等方面,以促进轻质高熵高温合金的发展与广泛应用。

我国镍钴锂钒产业链发展现状、问题与对策研究

摘要:镍、钴、锂、钒是支撑我国新能源产业发展的关键矿产,当前面临资源短缺、禀赋条件差与高质利用技术瓶颈三重挑战,亟需推动产业链高质量发展。为明晰镍、钴、锂、钒产业链的发展态势,本文系统分析了镍、钴、锂、钒的全球资源分布格局、“采选冶”及回收利用技术发展现状,总结了我国镍、钴、锂、钒产业链发展的优势与存在的短板,提出了今后发展的重点任务与对策建议。研究发现,我国虽已构建了全球最完备的镍、钴、锂、钒产业链,但仍存在上游资源保障风险突出、对外依存度高、高端材料技术竞争力不足等挑战。为此,本文提出了面向2035 年的镍、钴、锂、钒资源保障路径与重点任务,包括构建矿产基因数据库、突破资源综合利用技术、研发高质材料技术及产品、建设绿色循环利用体系和打造全链条创新平台。最后,为推动产业链的稳健发展,本文对镍、钴、锂、钒产业链提出了针对性对策建议,以期为我国新能源产业的高质量与可持续发展提供坚实的资源保障。

工艺条件对高熵合金耐蚀性能影响的研究进展

摘要: 高熵合金特有的高熵效应和缓慢扩散效应使其展现出优异的耐蚀性能,通过在耐蚀性较差的材料表面熔覆高熵合金涂层/薄膜可有效提高材料的耐蚀性能,因此其在耐蚀领域受到广泛关注。本研究从自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和电阻等参数的变化进行论述,综述了工艺条件,如制备工艺及参数、热处理及加工方法等对高熵合金的显微组织及耐蚀性能的影响,并对高熵合金的耐蚀性能未来的研究方向进行了展望。

高熵合金增材制造技术及组织性能研究进展

摘要:高熵合金凭借独特的多主元设计展现出优异性能,在航空航天、能源电力、海洋工程等领域极具应用潜力。然而,传统制备工艺存在的成分均匀性差、裂纹敏感性高和成本高昂等问题,限制了高熵合金的工业应用。金属增材制造技术凭借逐层制造、设计自由度高和快速冷却等优势,为高熵合金复杂结构制备开辟了新路径。本文综述了高熵合金增材制造技术的研究进展,详细阐述基于激光、电弧和黏结剂为主的金属增材制造技术在高熵合金制备中的应用,深入探讨三种金属增材制造技术对高熵合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。不同金属增材制造技术及工艺参数、热处理条件对高熵合金组织性能影响各异,通过优化工艺和施加后处理技术,可有效调控其微观组织结构与服役性能,为高熵合金在更多领域的实际应用提供理论支持与技术参考。

高熵合金粉体制备及应用的发展现状

摘要:【目的】基于当前高熵合金的研究进展,综述高熵合金粉体的制备方法、固化方式及应用现状,展望高熵合金粉体未来的发展趋势。【研究现状】近年来高熵合金粉体的制备方法主要包括机械合金化法、气-水雾化法、等离子旋转电极雾化法、碳热冲击法、热解法和电冲击法、扫描探针光刻技术、等离子电弧法、直流电弧蒸发法、化学还原法等,对上述方法的优势、局限性进行评价;高熵合金粉体的固化工艺包括材料烧结、涂层、增材制造等;高熵合金粉体的功能性应用包括储氢材料、医学和生物工程材料、高效催化剂、电磁屏蔽材料等。【结论与展望】提出机械合金化法和雾化法是目前制备高熵合金粉体的主要方法,但仍须要提升制备效率和粉体质量;有待进一步研究高熵合金粉体的结构稳定性、力学性能,以及储能、磁性和催化等功能等;通过增材制造技术制备具有特殊位错结构和微观组织的高熵合金,可能成为未来高性能材料的重要研究方向。认为基于材料基因工程理念,可借助粉末冶金高通量技术快速筛选高熵合金成分,从而缩短合金研发周期。利用粉末冶金工艺的灵活性和成分过饱和性等优势,可设计和制备复合结构、层状结构、梯度结构等异质高熵合金材料,有望应用于航空航天、生物医用等领域。

人造金刚石的合成机理研究现状

摘要:人造金刚石合成机理的研究符合发展新质生产力的内在要求,可以高效指导优质金刚石晶体材料的制备,特别是对合成边界条件的预测和探究,形核和长大过程的控制,性能的调控和修饰等具有重要作用。本文就目前金刚石合成方法中的高温高压法、爆轰法、气相沉积法的相关合成机理进行详细的阐述,以期对金刚石的合成过程有更加深入的了解。由于目前的技术条件无法对合成过程进行直接实时观察,对人造金刚石的合成机理暂未形成统一的认识,上述理论研究方法主要通过对实验过程和合成前后产物的分析进行推理。笔者认为借助于分子动力学等方法进行模拟仿真,同时利用原位测量设备如原位X射线进行实时监测,结合合成过程中的其他表征,未来有望进一步揭示人造金刚石合成的本质。

用于难熔金属提纯的等离子体发生器设计优化

摘要:高纯难熔金属是支撑先进电子信息产业发展的关键原材料,然而电子束熔炼、等离子弧熔炼等主流提纯方法普遍存在气体杂质脱除效果有限、电极易受污染等技术局限。感应耦合等离子体熔炼(ICPM)技术可有效克服上述缺陷,是一种高效洁净的提纯技术。等离子体发生器作为ICPM 装备的核心部件,其结构设计的合理性直接决定ICPM 提纯过程的稳定性与连续性。因此,本文首先借助Fluent软件开展数值模拟,对发生器的关键结构参数进行优化。结果表明,当中心进气孔数量为8个、进气孔入射角为8°、冷却气进气槽直径为6mm 时,发生器内部可形成稳定对称的涡流区与均匀冷却的最优流场。进一步采用COMSOL软件构建磁-热-流多场耦合模型,探究线圈功率、中心气流量、冷却气流量等工艺参数对等离子体温度场与流场的影响规律。研究发现,提高线圈功率与中心气流量,可显著增强等离子体射流强度并提升其温度;而冷却气流量存在临界阈值,超过该阈值后继续增大流量,反而会导致等离子体射流强度与温度下降。试验验证结果显示,本文所设计的等离子体发生器可实现稳定运行,且等离子炬的实测形态与模拟结果吻合度较高。本研究可为ICPM 装备等离子体发生器的工程化设计提供科学依据与技术支撑。

深海采矿技术现状与硬质合金需求分析

摘要:深海海底蕴藏丰富的关键金属矿产资源,有效开发深海矿产资源,对于缓解陆地资源枯竭、保障国家矿产资源安全、推进深海关键技术发展具有重要意义。本文在阐述国际海底矿产资源概况及深海采矿技术发展现状的基础上,调研分析了硬质合金材料在深海采矿装备中的应用需求,以多金属硫化物采矿车切割截齿为例,探讨了深海采矿对硬质合金材料性能的具体要求,提出了在深海金属矿产开发领域切割破碎所用硬质合金材料的关键技术,为硬质合金材料在深海采矿领域的应用与发展提供参考。