摘要：随着电子行业向便携化、智能化、柔性化方向不断发展,非晶合金薄膜由于强度和硬度高、耐磨损及耐腐蚀性好、表面粗糙度低等诸多性能优势,在微纳机电系统、传感器和生物医学方面显示出巨大的应用潜力,成为国内外炙手可热的高新技术材料之一。然而,剪切局域化和应变软化导致的室温脆性是非晶合金薄膜的致命问题,严重制约着其在结构工程领域中的广泛应用。因此,非晶合金薄膜的强韧化设计是目前的研究热点和前沿课题。近年来,随着生产工业和研发技术不断进步,各种新型非晶合金薄膜材料不断涌现。特别地,复合化具有高度的设计性和可控性,在非晶合金薄膜的强韧化研究方面得到广泛关注。本文回顾了非晶合金复合薄膜的几种主要结构设计策略,围绕“微观结构-力学性能-强韧化机制”的本构关系,重点阐述了不同微观结构对非晶合金薄膜力学性能和变形机理的影响,并对该课题研究进程中所面临的主要问题和挑战进行了展望。

摘要：镁锂合金强韧化在机械设计与制造中的运用是一个复杂且重要的研究领域,其涉及到材料科学、机械设计和制造工艺等多个方面.由彭翔、刘文才、吴国华编著,中南大学出版社2023年12月出版的《镁锂合金强韧化及腐蚀行为》一书,以Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y系合金为研究对象,系统研究不同Li含量、热处理和挤压对该系合金微观组织、力学性能、时效行为和腐蚀行为的影响规律及机制.研究结果为热稳定耐腐蚀镁锂合金设计提供理论指导,可推动镁锂合金在航天和电子产品等领域的进一步应用.研究者们深入探讨了镁锂合金的强韧化机制以及其在不同环境下的腐蚀行为,为镁锂合金在机械设计与制造中的应用提供了理论基础和实践指导.

摘要：金属基复合材料的力学性能不仅取决于增强相与基体的成分配比,还取决于2者的复合构型(形状、尺寸和空间分布)。本文主要围绕复合构型设计,包括增强体非均匀构型设计和基体本征异构设计,归纳金属基复合材料构型设计尺度精细化、尺寸定量化、结构参量多元化的发展历程,探讨了基于能量耗散理论的金属基复合材料构型化复合与强韧化的未来发展方向。

摘要：高熵合金突破了传统合金设计理念的桎梏,具有高强度、高硬度、高耐磨性及抗腐蚀性,是一种具有巨大发展前景的新型金属材料。然而,金属材料的强度与塑性之间存在倒置矛盾关系,高熵合金仍受困于这一难题。因此,设计开发兼具高强度与高塑性的高熵合金材料已成为目前研究热点与难点。近年来,异构设计理念在传统金属材料强韧化这一问题上得到发展,如何设计异构高熵合金以实现高熵合金强韧化,使合金兼具高强度与高塑性,引起了科研人员的重视。本文从异构显微组织尺度出发,综述了目前存在的异构显微结构设计方法,分析了不同异构组织对其强韧化机制及力学性能的影响,并对未来高强韧高熵合金显微结构设计进行了展望。

摘要：随着高速飞行器朝着更宽空域、更长时间和更高速度的方向发展,对飞行器的鼻锥、前缘和发动机燃烧室等关键结构的热防护性能提出了更加严苛的要求,发展在极端环境下使用的高性能热防护材料是当前的研究重点。超高温陶瓷复合材料具有优异的抗氧化烧蚀性能,是一类极具应用潜力的非烧蚀型热防护材料。然而,本征脆性问题限制了超高温陶瓷复合材料的工程化应用,需通过组分结构调控对其进行强韧化。同时,飞行器有效载荷提升也对超高温陶瓷复合材料提出了轻量化的要求。本文系统概述了超高温陶瓷复合材料近年来取得的主要研究进展,包括压力烧结、泥浆浸渍、前驱体浸渍裂解、反应熔渗、化学气相渗透/沉积与“固-液”组合工艺等制备方法,颗粒、晶须、软相物质、短切纤维和连续纤维等强韧化方法及其机制,抗氧化烧蚀性能与机理,以及轻量化设计等。讨论了超高温陶瓷复合材料组分、微结构和性能之间的关系,并指出了超高温陶瓷复合材料目前存在的挑战以及未来的发展趋势。

摘要：亿万年的“物竞天择”促进自然界生物进化出精妙绝伦的微观结构,生物材料的力学性能因此得以突破传统结构材料著名的“强度-韧性”倒置关系,这为未来先进工程结构材料的研发提供了新的思路.但复杂的微结构也使生物材料的宏观断裂行为呈现出多尺度、多过程、多介质耦合的复杂特征,为建立基于均匀性假设的经典断裂力学理论方法带来新的挑战.对含有微结构的生物复合材料的断裂力学行为进行深入研究,对拓宽断裂力学的研究范畴,推动断裂力学理论的发展,启发新一代先进结构材料的优化设计具有重要的科学意义和潜在应用前景.本文试从理论分析、数值模拟、实验手段三个方面回顾近年来关于含有精细微结构的生物及仿生复合材料断裂力学的研究进展,重点介绍新方法与新思想,为非均质材料断裂力学的发展和先进材料的强韧化设计提供借鉴.

摘要：多层金属复合材料在航天航空、汽车、船舶、核能电力领域中起着非常重要的作用。相比于传统单一金属,多层金属复合材料具有超高的塑性变形能力和断裂韧性。综述了多层金属复合材料在塑性变形过程中的应变局域化延迟和抗断裂失稳的特征和机理,归纳出周期性颈缩、脱层断裂、隧道裂纹、弥散剪切带对抑制多层金属复合材料塑性失稳的作用机理,并阐明脱层断裂、裂纹分叉、隧道裂纹对多层金属复合材料的增韧机理,和对韧脆转变行为的作用规律,可为金属材料强韧化提供新的设计思路和技术支撑。

摘要：采用Al-TCB晶种合金(TCB指B掺杂型TiC以及C掺杂型TiB_(2)两种粒子的简称)对Al-7Si-0.35Mg合金(A356合金)进行强韧化设计,通过直读式光谱仪、光学显微镜、场发射扫描电镜、万能试验机等对A356铝合金的化学成分、微观组织及力学性能进行了测试和分析。结果表明,Al-TCB晶种合金不仅具有优异的抗Si致细化“中毒”能力,而且还可以通过调整加入量对该合金实现强韧化设计。加入质量分数为0.2%、0.5%和1.0%的Al-TCB晶种合金后,A356铝合金的α-Al晶粒被显著细化,平均晶粒尺寸由1135μm分别细化至140、90和91μm;屈服强度分别提高了6.0%、10.0%和8.0%,抗拉强度分别提高了4.8%、8.1%和7.1%,伸长率也分别提高了40.7%、72.2%和77.8%。力学性能的提高主要归因于α-Al晶粒的细化以及其对共晶Si均匀化分布的改善。

摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机对油井管用30MnNbRE钢进行热压缩试验,研究了30MnNbRE钢的再结晶行为。基于PQF工艺,设计并模拟了30MnNbRE钢TMCP在线形变热处理工艺,并与传统离线热处理工艺的微观组织和力学性能进行对比分析。结果表明,油井管用30MnNbRE钢在实际穿孔过程中可采用动态再结晶型控制轧制,连轧可采用静态再结晶型控制轧制,定(减)径可采用未再结晶型控制轧制。相比传统离线热处理工艺,TMCP在线形变热处理生产的30MnNbRE钢的马氏体板条可细化至0.536μm,NbC尺寸约为88.9 nm,屈服强度提高至1169 MPa,冲击吸收能量提高至98.7 J。

摘要：航天、航空、船舶等工业的飞速发展对耐热合金提出了更高的要求。传统的耐热合金经长期深入发展,其高温性能已经挖掘至接近极限,亟待开发新的耐热合金体系。近年来提出的多主元高熵合金颠覆了传统固溶体合金的设计理念,显著拓宽了合金设计的成分范围,有望利用这一新的合金设计理念开发出性能更加优异的耐热合金体系。已提出的多种耐热多主元合金体系表现出各自独特的性能特点,也存在各自的不足。其中,体心立方结构的难熔多主元合金具有很高的高温强度,但室温韧性较差;而面心立方结构的多主元合金具有优异的韧塑性,但高温强度较低。针对这些问题,研究人员研究了多种强韧化方法,产生了显著的强韧化效果。本文总结了已有的耐热多主元合金体系,分析了不同合金的微观组织特点和强韧化机理,展望了耐热多主元合金的发展方向,以期为突破新型耐热合金体系开发的学术研究和工程应用提供一定的参考。