摘要：时效析出相的结构是主导合金强度提升的关键,因此从原子尺度认识析出相的结构出发,有助于更好地设计新合金.使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)结合选区电子衍射(SAED)技术系统表征了峰时效Mg-Zn(-Al)系合金中的非周期性析出相结构.研究结果表明,Mg-8Zn二元合金等温时效析出的棒状相是由72°菱形和72°等边六边形结构单元在(0001)α面上沿5个方向拼砌形成的,具有带Laves晶体特征的纳米畴结构.Al的添加可以显著改变Mg-Zn合金的时效析出行为,Mg-8Zn-4Al合金中析出了两种非周期性结构:一种是由36°菱形、72°菱形和72°等边六边形等结构单元自适应组装形成的块状析出相,其伪10次轴完全平行于[0001]α方向;还有一种是菱形的三维二十面体准晶相,其5次轴完全平行于[0001]α方向.这些原子尺度的相结构信息不仅可以增进人们对凝聚态物质结构的认识,还可为设计高强度的ZK,AZ系列镁合金提供理论依据.

摘要：大幅提升低成本变形镁合金的绝对强度是轻合金研究领域的关键瓶颈问题之一。本研究基于相图计算设计了一种包含低含量轻稀土元素的新型Mg-Sm-Ce-Mn系合金,通过低温挤压实现了近400 MPa的超高强度。Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn(EM10,质量分数,%)合金经低温挤压后形成了双组态晶粒组织,并表现为典型的丝织构,动态析出了Mg41(Ce,Sm)5和Mg12Ce微米第二相;低的挤压温度及高密度纳米第二相的析出,促进EM10合金的再结晶晶粒尺寸细化至约0.93μm,同时在未再结晶区域内残留有高密度的残余位错;细晶强化、第二相强化、织构强化及位错强化的综合作用,使EM10合金的屈服强度可高达约379 MPa,同时保持约4.7%的延伸率。继续提升Ce和Sm元素的含量,会引入更多的脆性微米级第二相,将损伤合金的塑性。因此,通过低温挤压工艺和成分优化,设计制备出了一种高强度Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn合金,相关结果可为低合金化、超高强度变形镁合金的制备提供理论指导。

摘要：Noble metals are downsized to nano-/subnanoscale to improve their catalytic activity and ***,the stabilities in chemical state and catalytic performance of these nanocatalysts often suffer during harsh *** Pt nanoparticles(NPs)supported on CeO2,activated oxygen diffused from the support over-stabilizes the active sites of Pt,degrading its performance at mild *** this work,Pt nanocatalysts with unique structure of triple-junction are synthesized by selectively growing Pt NPs on the carbon-CeO2 ***,the Pt NPs exhibit much enhanced catalytic stability and high activity for CO oxidation at mild *** enhancement is attributed to electron donation from graphitized carbon and the confinement effect from the high-density nanopores of the CeO2 *** triple-junction of Pt-C-CeO2,combining the merits of CeO2 for activating O2 and electron donating capability of carbon,provides new inspiration to the fabrication of high-performance nanocatalysts.

摘要：以Mg-8Gd-3Y-0.5Zr(GW83K)镁合金为研究对象,探索通过调控混晶显微组织来提高其力学性能的途径。将具有混晶组织的合金抽象为一种不同尺寸的晶粒嵌入到晶界中的颗粒复合体模型,在该模型中基体相为晶界,不同的颗粒相是不同尺寸的晶粒;然后基于Taylor关系的非局部塑性理论修正不同粒子嵌入到基体后对基体性能的影响,建立具有混晶组织特征的有限元平面应变细观力学模型。采用该模型模拟了含有混晶组织的GW83K镁合金在拉伸条件下的应力-应变行为,模拟结果对比实验数据验证了模型的有效性。在此基础上,通过真实时空相场模拟出的不同退火工艺下的混晶组织作为力学模型的几何输入参数,建立"工艺参数-混晶组织-力学性能"之间的关系。模拟结果对比发现,具有混晶组织的GW83K镁合金强度随平均晶粒尺寸的变化符合Hall-Petch关系,粗晶含量和分布显著影响着合金的塑性,当合金在623 K下退火90 min后对应的混晶组织可在保持高强度的同时有效提升塑性,为混晶组织的设计提供了参考。

摘要：基于Pandat相图设计了一种新型的Mg-0.2Ce-0.2Ca(质量分数,%)三元合金,经常规挤压变形后的屈服强度约364 MPa、总合金化含量约0.4%,实现了高强度、低合金化。对挤压过程中不同阶段的组织进行表征,发现Mg-0.2Ce-0.2Ca合金中的孪晶存在于挤压的整个阶段,表现出了高的孪晶迁移阻力,并且在挤压变形的中后期,部分动态再结晶晶粒沿着孪晶变体交割区域形核,导致孪晶界面比例显著降低。Mg-0.2Ce-0.2Ca合金在挤压变形的早期阶段即存储了大量位错,这些位错的运动阻力大,因此位错主导的回复再结晶机制直至挤压变形的后期才大量启动,并直接促进了该阶段镁合金中高比例超细晶粒的形成。分析认为,Mg-Ce-Ca合金挤压过程中微观组织演变的主要原因是Ca元素的添加提升了Mg基体孪晶运动阻力,且Ce、Ca元素的共添加诱导了多系滑移。

摘要：为了进一步加强专业实践育人,以新工科建设和“中国制造2025”为指导思想,对计算材料学课程中的实验教学环节进行改革,以前沿科研内容引领实验教学创新,在上机实验中增设材料数据+计算模拟实验环节。学生通过团队协作,依据预设设计指标,完成收集材料数据、筛选和提取特征数据、制定模拟方案和计算材料性能、建立组织-性能的关系等一系列实验环节,引导学生转变仅以经验和实验为主的材料研发思路,领会“数据+计算”驱动的材料设计内涵,同时提高学生的团队协作、自主学习、动手实践、科研分析、创新思维等能力。

摘要：系统研究了Al含量对铸态和挤压态Mg-2.5Sn-2Ca-x Al (x=2、4、9,质量分数,%)合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Al含量的升高,合金的强度有所降低,延伸率增加。Mg-2.5Sn-2Ca-2Al、Mg-2.5Sn-2Ca-4Al和Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金的屈服强度分别约为370、325和290 MPa,延伸率分别约为6.2%、11.0%和12.0%。第四组元Al元素的加入改变了Mg-Sn-Ca合金中纳米尺寸第二相的类型和含量。Mg-2.5Sn-2Ca-2Al和Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金中分别形成高密度的G.P.区和Mg17Al12第二相,Mg-2.5Sn-2Ca-4Al合金中未见明显的纳米相析出。高密度的G.P.区阻碍再结晶晶粒长大的效率较Mg17Al12纳米相更为显著,因此Mg-2.5Sn-2Ca-2Al合金的再结晶晶粒更为细小(约0.5μm)。同时TEM观察表明,Mg-2.5Sn-2Ca-2Al合金的晶粒内部还存在较高密度的位错,且这些位错一般与G.P.区伴生,因而合金内部还保留有较高密度的亚晶片层组织(片层厚度0.2~1.0μm)。大量G.P.区以及残余位错的存在会成为新产生位错运动的障碍,这些均会对Mg-2.5Sn-2Ca-2Al合金高的屈服强度做出贡献,但同时也会损伤合金材料的塑性。在Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金中,由于高含量Al元素的存在以及Mg17Al12纳米相阻碍位错运动能力相对较弱,导致残余位错密度更低,所以Mg-2.5Sn-2Ca-9Al合金表现出了更大的晶粒尺寸、较低的屈服强度以及更高的塑性。

摘要：通过对Mg-3Al-1Sn合金(AT31)进行挤压以及后续的单道次大应变量轧制变形,得到强度和塑性兼备的新型变形镁合金板材。组织分析表明,AT31合金中析出了一定数量的Mg17Al12相和Mg2Sn相,挤压态合金经轧制之后晶粒均得到有效的细化,因此合金的强度显著提高。经250℃低温轧制后,AT31合金的晶粒尺寸细化最明显,单道次约58%应变量之后晶粒尺寸约4.72μm;随着应变量提升至约66%,AT31合金的晶粒尺寸略有长大,约4.94μm。经300℃下轧制之后,最低晶粒尺寸可达到约5.58μm;同样,随着应变量的增加,晶粒尺寸先显著降低后有所上升。与此对应,这与拉伸所测的屈服强度变化规律完全一致的,即符合经典的细晶强化理论。经过250℃温度下的单道次约58%大应变量轧制变形后,Mg-3Al-1Sn合金板材的抗拉强度及伸长率匹配性最优,屈服强度约185 MPa,抗拉强度约256 MPa,伸长率约29.2%,具备优异的强塑性兼备特性。鉴于此,Mg-Al-Sn合金在工业中有着广阔的应用潜力。