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关键词： 材料科学基础   二元匀晶相图   正常凝固   杠杆定律   液相平均成分线  

摘要： 二元匀晶合金正常凝固时液相平均成分线的偏移,大多数教材语焉不详,容易引起学生疑惑,不利于学生学习材料科学基础相图章节后续的内容。为此,针对二元匀晶合金的正常凝固,利用杠杆定律,分析液相和固相平均成分线偏离方向一致的原因;以Si-Ge二元计算相图为例,通过数值计算,验证液相平均成分线的一致偏离;利用非平衡态下的热力学解释,唯象地说明液相平均成分线发生一致偏离的原理。本工作可以帮助学生理解二元伪共晶区形成的原因,理解其他二元相图非平衡凝固时液相线、偏析线的变化规律,提高学生对相图的领悟能力,为材料类专业课教师提供匀晶相图教学参考。

关键词： GH4169高温合金   Deform模拟   开坯   温度场   应变场  

摘要： 目的针对GH4169锭型逐渐增大、铸锭开坯时的锻透性更差的问题,通过有限元模拟技术,探究开坯阶段坯料温度、等效应变与晶粒组织的分布及演变特征,以优化开坯工艺设计。方法利用DEFORM-3D平台,基于弹塑性有限元法建立三维热力耦合模型,对GH4169镍基高温合金铸锭的开坯自由锻造工艺进行数值模拟。结果模拟结果表明,镦粗后坯料芯部温度可达1110℃,径向温差小于50℃,芯部与边缘等效应变差值约0.2,再结晶体积分数最高达36%;终锻时,坯料温度为970~1070℃,表面应变约7.5,芯部应变约4,晶粒尺寸均小于20μm,且径向尺寸差小于10μm,组织均匀性得到显著提升;损伤因子分析结果揭示了最大损伤区域的分布规律。结论所设计的工艺流程显著改善了GH4169合金的微观组织,使晶粒均匀细化,有效提升了锻件的组织均匀性,为优化GH4169合金大规格铸锭的开坯工艺提供了理论依据。

关键词： 药品包装材料   X射线荧光光谱仪   机器学习   KNN   BPNN   RF  

摘要： 目的 构建一种常见纸质药品包装材料的分类预测模型。方法 采用高灵敏度X射线荧光光谱技术对150个纸质药品包装材料样本进行检测,根据超轻元素和金属元素含量差异进行人工分组。数据标准化处理后进行K均值聚类确定最佳聚类数量,主成分分析降维后分别构建K-最近邻算法、反向传播神经网络和随机森林三个机器学习模型,探究不同模型对于分类结果预测判别的准确性。结果“K-最近邻算法”(K-nearest neighbors algorithm,KNN)综合准确率为97.78%,BPNN综合准确率为95.46%,RF综合准确率为96.16%。结论 构建的数据处理和分类预测模型(K-means-PCA-KNN)可以实现对于案件现场未知类别的纸质药品包装材料作出快速准确的倾向性认定。

关键词： 激光定向能量沉积   Fe-Cr-C-Al硬质合金   元素分布   微观组织   耐磨性  

摘要： 采用激光定向能量沉积的方式在316L不锈钢基体上制备Fe-Cr-C-Al硬质合金沉积层。基于实验观测、有限元仿真以及性能试验,系统地研究沉积层元素分布、物相组成和机械性能。结果表明,沉积层中元素分布均匀,Fe、Cr元素沿线扫的波动较大,而C、Al元素较小。沉积层微观组织主要由铁素体基体、晶界残留奥氏体、(Fe,Cr)_(7)C_(3)和(Fe,Cr)_(3)C型碳化物构成。沉积层顶部较高的冷却速率导致晶粒尺寸较小。而底部过渡区由于基体元素的稀释,(Fe,Cr)_(7)C_(3)和碳化物总量减少导致硬度降低。性能测试发现Fe-Cr-C-Al沉积层具有较高的硬度和优异的耐磨性能。

关键词： Fe-1.5%C合金   枝晶生长   高温激光共聚焦   二元合金  

摘要： 运用KKS模型构建二维及三维相场模型,探究Fe-1.5%C合金在凝固阶段的三维微观组织生长机制。通过高温激光共聚焦技术,实现二元合金结构的原位观测,并将观测结果与模拟数据进行对比,以此验证相场模拟的准确性。研究结果表明,不同冷却速率下,枝晶生长的长度存在明显差异。进一步分析发现,三维相场模拟在预测合金凝固过程中枝晶生长情况的准确性高于二维模拟。当冷却速率为2000℃/min时,三维模拟中主枝晶生长长度达到0.6μm,与实验值0.5μm相近;而当冷却速率提升至3000℃/min时,三维模拟结果为1.4μm,与实验观测值1.45μm高度一致。此外,各向异性强度对枝晶生长具有决定性作用,其值在0.045临界点时,决定了二维和三维空间中枝晶生长的稳定性,一旦超过此临界值,会导致枝晶发生失稳现象。

关键词： Fe-Cr-Mo-C堆焊合金   M_(7)C_(3)碳化物   磨粒磨损   焊后热处理  

摘要： 单齿辊在工作过程中面临着严重的高温磨粒磨损问题。为了提高其服役寿命,采用药芯焊丝电弧焊制备Fe-Cr-Mo-C耐磨堆焊合金,并分析不同Cr含量(14wt.%、18wt.%、23wt.%)和焊后热处理对Fe-Cr-Mo-C耐磨堆焊合金微观组织和磨粒磨损性能的影响。结果表明,Fe-Cr-Mo-C耐磨堆焊合金主要由马氏体、残余奥氏体和M_(7)C_(3)碳化物组成。随着Cr含量从14wt.%增加到23wt.%,M_(7)C_(3)碳化物面积分数从48.9%增加到57.2%,而其尺寸则从27.9μm减小至23.7μm;随着Cr含量的增加,堆焊合金的耐磨性提升,这是因为随着Cr含量的增加,堆焊合金中碳化物硬质相的含量增加,并且硬质相组织细化,提高了合金抵抗磨粒的切削能力,从而提高了合金的磨损性能。然而,900℃下进行焊后热处理使三种堆焊合金中M_(7)C_(3)碳化物的面积分数分别降低至41.4%、48.9%、50.8%,而碳化物尺寸分别增加至32.1μm、27.3μm、26.4μm,使得堆焊合金的硬度和耐磨性下降。研究焊后热处理对Fe-Cr-Mo-C耐磨堆焊合金组织和磨损性能的影响为单齿辊修复方面的研究和应用提供了参考。

关键词： 铁路工程   土工合成材料   高分子   材料分类   材料选取   应用场景  

摘要： 基于相关规范和实际工程经验,调研总结土工合成材料应用成果,优化土工合成材料分类方法,系统分析各应用场景下土工合成材料选取原则和工程经验,为土工合成材料的工程应用提供参考。

关键词： 稀土   均匀化   Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金   搅拌摩擦焊接   显微组织   腐蚀  

摘要： 稀土Sc和Zr微合金化的Al-Mg-Mn合金铸锭分别在300、350、440℃均匀化退火8 h,再经热轧、冷轧和稳定化退火获得Al-5.5Mg-0.4Mn-0.23Sc-0.08Zr合金板材,对板材进行搅拌摩擦焊接(Friction stir welding,FSW)。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、硬度计等仪器和设备以及耐蚀性检测方法,研究铸锭均匀化退火温度对FSW接头组织性能的影响。结果表明,随铸锭均匀化退火温度的降低,共格的Al_(3)(Sc_(1-x)Zr_(x))稀土粒子在焊核区内尺寸从35 nm减小至10 nm,且粒子的密度提高,对位错和晶界的钉扎力增强,提高了FSW接头整体硬度和强度。此外,焊前均匀化退火温度的降低促进了Al_(3)(Sc_(1-x)Zr_(x))稀土粒子与晶体缺陷的交互作用,增加了FSW接头整体晶体缺陷密度,降低了接头腐蚀电位,其中对基材区和热影响区影响最为明显。基材区和热影响区的剥落腐蚀评级均从PA级降低至EC级,48 h析氢密度分别从1.989 mL/cm^(2)、1.583 mL/cm^(2)上升至93.80 mL/cm^(2)、77.05 mL/cm^(2),腐蚀电流密度从17.53μA·cm^(-2)、2.999μA·cm^(-2)分别增至95.50μA·cm^(-2)、89.13μA·cm^(-2)。

关键词： 纳米材料   医疗器械   分类  

摘要： 纳米材料的快速发展为医疗器械的高质量创新带来了突破性机遇,同时也成为监管部门面临的新挑战。如何科学、合理地评估应用纳米材料的医疗器械产品的风险并确定其管理类别成为急需研究的重要课题。为解决好此问题,该研究以应用纳米材料的医疗器械产品为对象,对比分析国内外相关分类监管政策要求,梳理相关产品的注册现状,并就应用纳米材料的医疗器械产品分类监管应考虑的关键问题给出建议,以促进我国医疗器械监管的高质量发展。

关键词： 互连材料   二元合金   拓扑半金属   二维材料   人工智能  

摘要： 随着芯片在通信、汽车电子与高性能计算等领域的深入应用,低功耗、高性能的芯片需求持续上升。在摩尔定律推动下,器件微型化带来量子隧穿效应和布线电阻增加等挑战,尤其在5 nm及以下工艺节点,芯片互连成为性能瓶颈。Cu互连面临尺寸效应导致的电阻激增,推动对新型低电阻材料的探索。综述了集成电路互连在先进节点下的核心挑战,分析Co、Ru等替代金属及二元合金、拓扑半金属、二维材料的发展前景,并探讨人工智能在互连材料设计中的应用,为工业界开发新一代互连材料提供参考路径。