摘要：对纯钛氩弧焊焊接接头在550℃下氧化不同时间(2,4,6,8h)以及在不同温度(650,750,850,950℃)下氧化4h的氧化动力学、氧化形态和氧化产物进行了研究。结果表明,在550℃下,氧化时间对焊接接头氧化行为的影响有限,而氧化温度对纯钛焊接接头的氧化行为有显著影响,且温度越高,氧化越严重。在低温下,纯钛焊接接头的氧化动力学接近准线性定律,随着温度升高,氧化速率呈指数增长。此外,焊接接头表面产生的氧化产物是具有锐钛矿和金红石结构的TiO_(2),温度对TiO_(2)的类型没有明显影响。纯钛焊接接头的氧化过程可描述为:氧气在表面被吸收;氧化物优先在缺陷区形核;氧化物横向生长、增厚。在较高温度下,氧化膜中出现裂纹或空隙,成为O原子传输通道,导致O和Ti原子的高扩散速率和氧化速率。

摘要：为探究隔热可磨耗封严涂层的失效行为,研究了界面粗糙度、界面附近可磨耗面层结构对复合涂层开裂的影响规律。采用内聚力模型以及相场法描述裂纹沿界面整体剥落以及可磨耗面层内部断裂行为,揭示了涂层的剥落失效机理。研究发现,随着界面粗糙度的增加,涂层结合强度和开裂趋势呈现相反的变化规律。一方面,无损伤复合涂层界面有效接触面积增大,结合强度提高;另一方面,随着粗糙度的增加,面层内部断裂更加容易。因此,需合理优化界面粗糙度。此外,界面附近面层孔隙会降低界面处的结合强度。据此,选择合适的界面粗糙度,并在可磨耗面层与隔热层之间引入抗开裂致密过渡层,以消除面层孔隙对复合涂层界面强度的弱化作用,设计出抗开裂涂层。

摘要：通过表面防护涂层技术制备综合力学性能与摩擦性能优异的涂层材料,对降低构件因碰撞摩擦磨损所引起的损伤失效问题十分重要。相较于单层膜结构防护涂层,金属纳米多层膜涂层材料由于其微观组织结构的独特性与可控性,表现出优异的服役特性,且其综合性能可通过结合新组元或界面调控得到进一步提高,因此该类材料受到了广泛关注。新颖的成分设计理念使得高熵合金具有独特的四大效应,即高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和性能鸡尾酒效应,进而呈现出良好的综合性能。因此,在传统的双金属纳米多层膜结构材料中引入高熵合金组元,形成金属/高熵合金纳米多层膜,有望突破传统金属纳米多层膜的性能局限,极大地提高多层膜结构材料的力学性能。从功能基元序构的视角,围绕近几年金属/高熵合金纳米多层膜的相关研究,首先介绍了其制备方法和工艺原理,针对功能基元微观结构特征,从晶粒形貌、界面结构、组元成分等方面进行了阐释,在此基础上论述了其力学行为以及相应的内在机制,并提出了调控金属/高熵合金纳米多层膜力学性能的优化策略,最后对金属/高熵合金纳米多层膜的未来研究方向和面临的挑战进行展望。

摘要：柴油机气缸套表面热障涂层是协同提升其阻热、耐磨、减摩性能的有效方法。利用超音速高能等离子弧喷涂设备,在38CrMoAlA基体表面制备了厚度为1.5 mm的NiCoCrAlY-YSZ双层结构的热障涂层,并对其微观结构、力学性能与高温摩擦学行为进行了研究。结果发现,涂层孔隙率约为(9.62±2.23)%,与基体结合强度为(30.33±1.89) MPa;当环境温度为200℃时,38CrMoAlA基体的磨损率约为1.96×10^(-4) mm~3/(N·m),高于250℃油润滑条件下YSZ涂层的1.14×10^(-4) mm~3/(N·m);涂层在油润滑时的摩擦磨损性能较为优异,无润滑时的摩擦因数与磨损率分别由0.05和0.54×10^(-4) mm~3/(N·m)增加至0.70和2.97×10^(-4) mm~3/(N·m),其磨损形式以磨粒磨损为主。该研究为低散热柴油机关键部件的设计与防护提供了理论与技术支撑。

摘要：近十几年来,作为一种研究热门的新型合金,高熵合金已获得了材料界广泛的关注。其中,以等原子比CoCrFeNiMn合金为原型,已报道大量力学性能优异的fcc结构的高熵合金。近几年,由于其优异的铸造成形性能与综合力学性能,共晶高熵合金也逐渐得到科研人员的重视。本工作选取CoCrFeNiNb_(x)合金体系,以析出强化型高熵合金和共晶型高熵合金为主要研究对象,分别从成分设计、组织演变、力学性能与强韧化机制等方面总结目前的研究进展,最后分析了当前研究的不足并给出了未来研究的方向。

摘要：通过多弧离子镀(MAIP)在室温下将具有不同调制比(1:2、1:3、1:5)的多层Cr/CrN厚涂层沉积在A100钢基底上。腔室温度在沉积过程中由室温逐渐升高到160~170℃。设计调制结构是为了使膜/基结合强度和机械性能最大化。调制比为1:2的Cr/CrN多层涂层表现出最高的膜/基结合强度(L_(c)=63.8 N),这可能归因于最高的材料硬度(H)/弹性模量(E)和H^(3)/E^(2)数值比(分别为0.083和0.138)。Cr层越厚,多层Cr/CrN厚涂层的塑性和摩擦学性能越好。干摩擦试验表明,与单层CrN相比,Cr/CrN多层涂层的平均摩擦系数和比磨损率分别最高降低了24%和94%。随着Cr层变厚,磨损机理从表面疲劳磨损转变为磨料磨损,这种现象可归因于硬度和塑性的协调变化。

摘要：金属钨是聚变反应堆中面向等离子体的最佳候选材料,辐照产生的缺陷与聚变产生的氢(H)、氦(He)相互作用,往往形成H/He气泡,严重损伤金属钨的结构,导致其热力学性能退化。然而,仅依赖于实验表征技术,尚难以系统揭示缺陷与氢、氦相互作用的物理机制。近年来,多尺度计算模拟方法为研究金属结构缺陷与H、He交互作用提供了一条重要途径。本文综述了国内外在金属钨缺陷与氢、氦相互作用计算模拟研究领域取得的最新进展,系统总结了缺陷类型、尺寸、浓度、分布以及温度等对H、He动力学行为的影响规律,建立了微观组织变化与结合能、俘获能、扩散路径、团簇结构、能量分布等之间的关系,并指出困扰该领域的关键科学技术问题以及发展趋势,为面向等离子体材料的筛选、设计与评价提供理论指导。

摘要：纳米金属多层膜由于其微观结构的可调控性和优异的力学性能受到广泛关注,而建立微观结构与力学性能的内在联系则是设计制备高性能纳米金属多层膜的基础。结合当前国内外关于纳米金属多层膜微观结构和力学性能的最新研究进展,总结了晶体/晶体和晶体/非晶纳米金属多层膜的微观结构特征及其对力学性能的影响,基于位错强化模型,阐述了微观特征尺寸与力学性能之间的关系。现有研究结果表明,由于组元材料本征特性的差异以及强烈的尺寸与异质约束效应,不同组元材料构成的纳米金属多层膜具有不同的晶粒形貌和界面类型与结构,这对其强度/硬度、拉伸延性和变形行为具有显著影响。金属多层膜的力学性能表现出明显的尺寸效应和组元依赖性,而晶体/晶体纳米金属多层膜体系呈现出与晶体/非晶体系截然不同的塑性变形力学和组织结构稳定性。最后,探讨了目前纳米金属多层膜相关研究存在的不足之处及其未来研究的主要方向。

摘要：热障涂层(TBC)被广泛应用于热端金属部件表面,使其免受高温气体侵蚀,其微观组织结构及服役性能与制备工艺和服役状态密切相关并相互作用。本文从热生长氧化物(TGO)增厚、相变、烧结等方面讨论了各种应力诱因导致的TBC失效机理,综述了目前常用于陶瓷层柱状结构制备的方法及其在缓和TBC服役过程中应力的应用。由于TBC制备工艺及服役条件不尽相同,通过与标准TBC比较,评价了不同工艺下制备的TBC使用寿命,总结了柱状结构TBC的长寿命服役机理。本文综述了柱状热障涂层的应力源、微观结构、制备工艺和使用性能的相互作用关系,为高性能TBC设计提供了参考。

摘要：研究了商用Zr702在沸腾硝酸中应用于乏核燃料后处理工业的应力腐蚀开裂(SCC)行为和应力腐蚀敏感性(I_(SCC))。使用独立设计的慢应变率拉伸(SSRT)系统在沸腾的硝酸中获得应变率为10^(-5)s^(-1)的Zr702的应力-应变曲线。进行微观表征以及数值分析以量化Zr702的SCC行为。结果表明,随着HNO_(3)浓度的增加,Zr702的I_(SCC)由5%明显增加到26.67%。商用Zr702在沸腾HNO_(3)溶液中力学性能的急剧下降归因于试样表面的解理断裂,并且解理裂纹的深度随着HNO_(3)浓度的增加而增加。最后,提出了预测商业Zr702在沸腾HNO_(3)溶液中SCC行为的模型和方程。HNO_(3)浓度、I_(SCC)、断裂应力(σ_(SCC))和解理裂纹深度(d_(cc))之间的定量关系可以使用高阶回归方程来描述和预测。