摘要：采用基于第一性原理的密度泛函理论计算了硼化钛的稳定性、电子结构、弹性模量、各项异性参数和低温热容等。计算结果表明,硼化钛的成键包含金属、共价和离子键,Ti2B的金属性最强,而TiB2的共价性最明显;其中TiB_Pm3m与TiB_F43m分别为热力学与力学失稳结构,而TiB2的稳定性最佳,TiB2的体模量、剪切模量和杨氏模量分别为251.4,260.1和564.6 GPa,显著高于其他硼化钛。B/G值表明,TiB2的韧性差,从而限制了其作为切削工具或耐磨部件的应用。因此,认为要获得良好的韧性与耐磨性,应设计制备TiB2基复合材料。

摘要：为了提高大学生的实践能力、创新能力和科学研究的能力,工程材料基础课程组进行了综合性实验的探索与实践。课程组紧密结合课程重难点内容,设计了“急性子的钢与慢性子的铝合金热处理强化机制研究”这一综合性实验题目供学生探索研究。通过自主设计实验方案、完成实验操作、分析实验结果、撰写实验报告,学生从“被动接受”转变为“主动探索”;通过分析碳钢和铝合金材料淬火前后硬度与组织的变化规律,学生不仅加深了对课程知识点的理解和掌握,深入体会了材料成分—工艺—组织—性能这一课程主线,而且提高了综合分析与解决问题的能力、创新能力。

摘要：适应新工科形势要求,践行新材料的“材料基因组”创新研究模式,讨论并精选材料综合计算实践内容,培养学生在材料与零件创新设计中的新材料源头设计(结构与性能)计算、成形工艺仿真计算和服役与安全评估计算这一全链条、跨尺度材料开发应用过程中的综合计算能力,减少材料开发研究与零件设计研究中炒菜式试错试验,使材料与零件创新设计的思路尽可能发散而不受束缚。项目研究选取相关典型计算案例,设计出开放性虚拟仿真实验项目,通过这些具体实验使学生掌握目前先进的材料计算软件,既补全了学生材料学科知识体系,也适应新工科形势下的材料教学与研究需求。

摘要：为大型球磨机用衬板设计了一种2Cr10NiMo低碳中铬合金钢材料。通过热力学和动力学计算,得到该合金钢的热力学平衡相和相变温度,据此制定了衬板的热处理工艺,探究了淬火温度和淬火的冷却方式对该合金钢组织及性能的影响。结果表明:经1050℃保温油淬+250℃低温回火后,该合金钢的组织为回火马氏体。此时,合金钢具有良好的综合性能,洛氏硬度约达到50 HRC,冲击韧性为38 J/cm^2。冲击试样的断口有大量韧窝和解理台阶,属于韧性断裂和准解理断裂的混合型断裂。

摘要：为了解决纯碳化硼陶瓷摩擦学性能不佳的问题,设计新型复相陶瓷碳化硼/六方氮化硼(B4C/hBN)并探究其摩擦学性能,在MMU-5G型销-盘式摩擦磨损试验机上,采用纯碳化硼(B4C)陶瓷和六方氮化硼(hBN,质量分数为30%)的B4C/hBN复相陶瓷分别与灰铸铁(HT)配副进行干摩擦、乳化液润滑及20#机油润滑下的摩擦磨损实验。采用扫描电子显微镜(SEM)观察摩擦表面形貌;采用能谱仪(EDS)、X光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)表征磨面和磨屑的物质组成。研究结果表明:干摩擦条件下,纯B4C陶瓷与HT配副时,摩擦因数高达0.5,而B4C/hBN复相陶瓷与HT配副摩擦因数降低至0.2,这是由于在复相陶瓷摩擦表面生成了由Fe2O3、Fe3O4、B2O3、hBN组成的连续的表面膜的润滑作用;在乳化液润滑条件下,hBN水解导致复相陶瓷剥落,使该配副未达到流体润滑,故纯B4C陶瓷与HT配副摩擦因数低于B4C/hBN复相陶瓷与铸铁配副;当采用20#机油为润滑剂时,2配副摩擦因数相当。