摘要：铜基复合材料由于优异的综合性能在电子封装、电接触等领域具有重要应用价值。然而,克服材料的强-塑性倒置关系一直面临着极大的挑战,层状构型设计被认为是解决该倒置难题的有效策略。本文采用粉末冶金并结合原位反应法,通过控制铺粉工艺,制备出Cu层与TiB2/Cu复合层交叠分布的Cu-TiB2/Cu层状复合材料。研究了Cu-TiB2/Cu层状复合材料的力学性能及断裂特征,并讨论了层状结构参数对材料综合性能的影响。当Cu层与TiB2/Cu复合层的层厚比为1∶3时,Cu-TiB2/Cu层状复合材料的极限抗拉强度(UTS)为315 MPa,断裂伸长率为18%,实现了良好的强塑性匹配。基于复合材料裂纹扩展路径表征与分析,揭示了层状构型设计在抑制裂纹扩展、促使裂纹偏转等方面的作用机制,为高强韧铜基复合材料的构型设计和性能优化提供新思路。

摘要：TC21钛合金具有高强度、高抗断裂韧性和低裂纹扩展速率等特点,是应用于新型飞机上的一种重要结构材料。为达到强度与韧性的最佳匹配,TC21常用热加工工艺为准β锻造。但在实际生产过程中,TC21钛合金锻件常常出现强度和塑性不匹配问题,给工厂带来了严重的质量损失。为此,本文对准β锻造前坯料的组织演变进行研究,并提出了改进型准β锻造工艺,以指导TC21热加工方案设计。

摘要：铁路、建筑、机械等行业的发展对结构材料的安全性和轻量化提出了严格的要求,为此,需要开发高强韧先进高强钢。先进高强钢的特点是通过创新工艺设计实现多相微观结构的组合来满足现代工业对性能要求。目前,第三代先进高强钢主要包括相变诱导塑性(Transformation-induced plasticity,TRIP)钢、淬火-配分(Quenching and partitioning,Q&P)钢、中Mn钢和无碳化物贝氏体(Carbide-free bainite,CFB)钢,因为可以实现力学性能良好的匹配,被认为是未来轻量化结构材料。本文首先概述了近年来第三代先进高强钢的成分设计、固态相变以及组织调控等内容,特别是各种先进热处理工艺过程中合金元素配分对组织转变的作用规律。先进高强钢中复相组织一般包括马氏体、贝氏体、铁素体和残余奥氏体。残余奥氏体的体积分数和稳定性对先进高强钢的力学性能至关重要。接着本文介绍了影响钢中残余奥氏体稳定性的内在因素,并阐述了残余奥氏体对钢强塑性、韧性和疲劳性能的影响规律,为在多相微观组织中获得一定体积的亚稳态残余奥氏体以及探究微观组织与力学性能的关系提供参考。文章最后简述了先进高强钢的发展趋势,为提高金属材料力学性能探索新的方法。

摘要：协同利用残余奥氏体、高密度共格NiAl和半共格(Mo, Cr)_(2)C析出相,设计了Fe-Ni-Al-Cr-Mo-Mn-C新型无Co超高强度双相钢,屈服强度和抗拉强度分别达到1 730和2 105 MPa,断后伸长率为12.1%,其中均匀伸长率达到7.3%,明显优于传统马氏体时效钢。通过透射电镜和电子背散射衍射等表征技术发现,钢中含有体积分数近12%的残余奥氏体,主要以1~2μm的颗粒形态分布于原奥氏体晶界和板条界等位置,这种非连续的奥氏体颗粒在不明显降低材料强度的同时极大提升了应变硬化和均匀伸长率。而马氏体基体中在无Co条件下通过两相协同作用避免了生成脆性渗碳体,并形成了等效半径均为1.5 nm左右的超高密度的共格NiAl和半共格M_(2)C析出相,显著提升了材料强塑性。结果表明,通过协同调控软硬相分布和协同析出行为可开发新型低成本无Co高性能超高强度钢。

摘要：高熵合金(HEAs),又称为多主元固溶体合金,其因独特的合金设计理念和优异的综合性能而引起国内外研究人员的普遍关注,逐渐成为金属材料领域的研究热点。难熔高熵合金(RHEAs)是基于难熔元素的高熵合金而设计开发的一种新型高温合金,与传统的高温合金相比,RHEAs具有更高的高温强度、高温抗氧化性能及高温相稳定性,在航空航天、石油化工等领域具有广阔的应用前景,自2010年被提出以来,已成为高熵合金研究领域的一个重要分支。迄今为止,学者们主要将第4、5、6周期及第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ副族的9种元素(Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W)以及Al、C、Co、Ni等附加元素作为难熔高熵合金的主元,形成了复杂多样的合金体系。已报道的合金体系有100多种,这些合金的相结构从单相BCC结构到BCC1+BCC2、BCC+Laves等两相再到多相结构,呈现出结构多样性,组织有枝晶、等轴晶以及共晶组织或形变孪晶组织等,由此得到的性能也各有所长。RHEAs的制备最先采用熔炼法,包括电弧熔炼和感应熔炼,要求在高纯保护气体下进行多次重熔。近年来也有研究采用粉末冶金法制备RHEAs,获得了颗粒尺寸细、成分较均匀的合金。此外,激光熔覆法、磁控溅射等也被引入到RHEAs的材料或涂层制备。可见,RHEAs在成分设计、制备工艺、相结构与微观组织、室温及高温性能等方面的研究正不断取得新的进展。本文综述了近年来国内外RHEAs的研究现状,就其主元组成、相结构和制备方法进行了系统的介绍,并归纳了包括密度和强塑性、高温抗氧化性以及耐磨耐蚀性等性能的演变规律,最后指出了RHEAs面临的挑战并提出未来研究重点的建议。

摘要：以Cu-Ti-B体系为研究对象,利用球磨和振动混粉方法进行构型设计,通过热压烧结制备出TiB_(2)富集区(硬区)包裹纯Cu区(软区)的谐波结构TiB_(2)/Cu复合材料。研究了球形Cu粉粒径对谐波结构复合材料微观组织、传导性能和力学性能的影响。结果显示:当球形Cu粉粒径较小时,谐波结构特征不明显,且强塑性较差。当球形Cu粉粒径大于15μm时,谐波结构特征逐渐显著。当Cu粉粒径在53~75μm时,谐波结构复合材料的致密度和传导性能最优,同时TiB_(2)富集区与纯Cu区之间的不兼容变形有助于在纯Cu区产生背应力使其强化,并在TiB_(2)富集区产生相应的正应力使其韧化,背应力与正应力的共同作用使谐波结构TiB_(2)/Cu复合材料发挥较好的协调变形能力,获得更优的强塑性匹配。随着球形Cu粉粒径进一步增加,复合材料的强塑性逐渐降低。因此,在谐波结构复合材料中,调控合适的非均匀组织特征对复合材料综合性能至关重要。

摘要：石油膨胀管是现代石油工业领域新兴的一项技术,被称为21世纪石油套管的一次技术革命。通过大量的实验研究,介绍了石油膨胀管材料铁基膨胀合金的设计准则,即膨胀管材料应具备高塑性、高强度和高加工硬化率等3个特点;提出了新概念“材料的强塑性”。为了便于设计石油膨胀管材料,推导了铁基合金ε马氏体的相变起始温度Ms(ε)的计算公式。

摘要：界面工程是提升工程合金强度和塑性等力学性能的重要途径。双相片层Ti-6Al-4V合金作为典型的工程合金,其原子尺度界面结构对材料变形行为和强塑性的调控作用尚不清晰。本文综述了传统片层Ti-6Al-4V合金中α/β界面和增材制造法制备的片层Ti-6Al-4V合金中α/界面层/β和α′/β界面对强塑性的影响。因为α/β界面两侧存在特定的取向关系,所以对不同滑移方向位错运动的阻碍作用具有各向异性,同时其原子尺度台阶状的界面结构又促进了孪晶在界面处的形核。α/界面层/β界面结构因为界面层的存在,对位错运动具有更强的阻碍作用,并且在较低应变下产生形变孪晶,促进孪生变形;α′/β界面结构因为α′和β两相显著的变形不协调导致界面应力集中,在α′/β界面处易形成微裂纹。这些不同的界面结构导致材料强塑性的差异。通过系统论述Ti-6Al-4V合金不同界面结构对材料变形行为及强塑性的影响,为合理设计界面结构实现双相Ti-6Al-4V合金强塑性的提升提供思路。

摘要：低成本高性能和生产难度适中是生产第3代汽车钢追求的目标。东北大学RAL基于复合添加Mn（Wl Mn）=2.0%~3.0%和Al（a）（Al）=1.0%~2.0%）的化学成分设计,将Mn分配和C分配相关联,通过控制轧制和简单热处理工艺的协同配合,促进马氏体的逆转变和残余奥氏体含量的最大化,从而大幅度提高钢铁材料的强塑性能。