摘要： High Entropy Superalloys (HESA), an extension of high entropy alloys, exhibit excellent high temperature properties with low density, making them a potential replacement for expensive and heavy superalloys and to be used as reinforcement in metal matrix composites. While multiple processing routes are available for high entropy alloys, spark plasma sintering is becoming increasingly popular due to its ability to fabricate alloy powder in a short period of time. Spark plasma sintering can also be used for processing metal matrix composites. This work reports the phase evolution and microstructural development of gas atomized Al₀.₅CoCrFeNi₂ high entropy superalloy powder fabricated using spark plasma sintering and, the wear properties of the sintered specimen. It also discusses the interaction of Al₀.₅CoCrFeNi₂ reinforcement particles in aluminum matrix and its effect on wear properties of the composite material. The Al₀.₅CoCrFeNi₂ alloy powder and all the specimen sintered in the range of 800℃-1050℃ showed an extremely stable single phase FCC structure. Relative density of 99% was achieved at temperatures of 1000℃ and above. Porosity pinning effect played an important role in densification process and grain growth. In all the sintered specimen, a combination of adhesive, delamination, oxidation, and abrasive wear was observed, with the coefficient of friction values recorded in the range of 0.6-0.7. Al/Al₀.₅CoCrFeNi₂ composites was sintered using spark plasma sintering with varying holding time – 10 min, 15 min, 20 min and 30 min. Specimen with holding time 15 min and above developed an interdiffusion (ID) layer at the interface of reinforcement and the matrix. The interdiffusion layer was rich in Al (60%-80%) as it diffuses inward into the HESA particle whereas Ni, Co, Cr and Fe diffuse outward into the Al matrix. Nanoindentation results showed a sudden increase in hardness in the ID layer region which is higher than that of the HESA particle the matrix. TEM images

关键词： Ag/Ti   SnC复合材料   微/纳米力学行为   微结构演变   COMSOL模拟   多场耦合侵蚀  

摘要： 沿Ag/Ti2SnC电触头横截面从电弧侵蚀层到近电弧侵蚀层再到基体内部依次进行了微/纳米压痕实验，分析对比了不同区域显微硬度、纳米硬度、弹性模量、蠕变以及塑性/弹性性能沿电弧侵蚀方向的梯度变化行为。在综合分析不同区域微观形貌和元素组成的基础上，揭示了增强相Ti2SnC和Ag基体的结构和成分演变，解析了Ag/Ti2SnC复合材料微观结构梯度变化与微/纳米力学性能之间的内在关系。使用COMSOL模拟进一步验证了多场耦合侵蚀下Ag/Ti2Sn C复合材料的物理特征，进而提出电弧侵蚀机理。

关键词： 周期性多孔结构   材料微结构   稳健性拓扑优化   不确定性载荷   摄动法  

摘要： 为了考虑载荷不确定性对多尺度拓扑优化结果的影响,提出一种基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计方法。假设宏观结构由材料微结构周期性排列构成,采用能量均匀化方法求解微结构的宏观等效弹性矩阵。考虑作用载荷的大小和方向不确定性,采用摄动法求解不确定性载荷条件下的周期性多孔结构响应,以宏观结构柔顺度的期望、标准差加权和最小化为目标,以宏观和微观结构体积作为约束,建立基于摄动法的周期性多孔结构稳健性多尺度拓扑优化模型,采用准则优化算法求解优化问题。数值算例结果表明提出的设计方法是有效的;与确定性拓扑优化结果相比,考虑载荷方向不确定的稳健性拓扑优化获得的宏观结构和材料微结构构型有很大不同,以抵抗水平方向载荷的作用;载荷大小不确定对稳健性多尺度拓扑优化结果影响较小。随着权重因子值增大,稳健性多尺度拓扑优化获得的宏观和微观结构构型发生变化,设计的周期性多孔材料结构柔顺度的期望增加,柔顺度的标准差减少。稳健性多尺度拓扑优化获得的结构柔顺度的标准差比确定性多尺度拓扑优化结果小,稳健性设计的周期性多孔结构具有更好的稳健性。

关键词： 矿粉   纳米二氧化硅   早期强度   孔结构  

摘要： 研究了2%掺量纳米二氧化硅(Nano-silica,NS)对纯水泥体系和矿粉-水泥体系抗压强度和凝结时间的影响,并利用X射线衍射分析(XRD)、差热分析(DSC-TG)、扫描电镜(SEM)、压汞法(MIP)等测试手段探究其作用机理。结果表明,由于NS表面活性较高,其掺入可显著促进两种胶凝体系早期水化,明显缩短凝结时间并提高早期强度,且NS对矿粉-水泥体系1、3、7 d强度的提升效果均优于纯水泥体系。矿粉的微填充效应和活性效应可显著提高胶凝体系28 d的致密度,进而提升其28 d强度。矿粉与NS二者复合可有效弥补单掺矿粉带来的早期强度损失。

关键词： 艺术鉴赏能力   材料微结构   二维码   仪器使用   微观世界   大赛   培养探索   美轮美奂  

摘要： 材料之美不仅体现在宏观,也表现在其微观组织。为了让更多材料人欣赏到美轮美奂的材料组织,培养探索微观世界的兴趣,提高仪器使用水平与艺术鉴赏能力,特此举办第七届材料微结构大赛。下方展示的是30张入围作品,更多详情可扫描右侧二维码查看。

关键词： 纳米CaCO_(3)   粉煤灰   再生粗骨料混凝土   抗压强度   微观结构  

摘要： 研究了纳米CaCO_(3)(NC)和粉煤灰(FA)单掺及复掺对再生骨料混凝土(RAC)坍落度、力学性能、抗氯离子渗透性能、水化反应和微观结构的影响.结果表明:NC能够提高RAC的力学性能、抗氯离子渗透性能及水化反应速率,但会降低其坍落度;FA能够提高RAC的抗氯离子渗透性能和后期力学性能,但会降低其水化反应速率和早期力学性能;两者复掺后,单掺NC、FA时的负面影响得到改善,RAC具有较优的坍落度、力学性能、抗氯离子渗透性能和水化反应速率;复掺NC和FA可以降低RAC中氢氧化钙(CH)晶体的含量,填充RAC浆体结构的孔隙,修复新旧砂浆之间的界面过渡区(ITZ),提高RAC的密实度.

关键词： 热电材料   Mg_(3)Bi_(2)/Mg_(2)Sn纳米复合膜   Seebeck系数   相界面   载流子浓度   迁移率   电导率  

摘要： 利用高真空磁控溅射技术,通过高纯Mg靶和自制Mg-Bi-Sn合金靶的顺序溅射沉积,制备了Mg_(3)Bi_(2)/Mg_(2)Sn纳米复合薄膜。沉积薄膜的晶体结构和相组成由X射线衍射(XRD)图谱确定,表面形貌和化学成分用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱仪(EDS)进行观察、测量和分析。沉积薄膜的载流子浓度和迁移率通过霍尔实验获得,电导率和Seebeck系数由Seebeck/电阻测试分析系统进行测量。结果表明,沉积薄膜由Mg_(3)Bi_(2)和Mg_(2)Sn两相组成,随着薄膜中Mg_(2)Sn含量的增加,沉积薄膜的室温载流子浓度增加而迁移率下降。在整个测试温度范围内,随薄膜中Mg_(2)Sn含量的增加,薄膜Seebeck系数不断升高而电导率下降。Mg_(2)Sn相原子含量为28.22%的沉积薄膜在155℃获得最高功率因子为1.2 mW·m^(-1)·K^(-2)。在Mg_(3)Bi_(2)薄膜中加入适量的Mg_(2)Sn第二相,可明显提升Mg_(3)Bi_(2)薄膜材料的功率因子。

关键词： Voronoi   X射线   防热材料   微结构  

摘要： 对几种抗核爆X射线的防热材料随机产生的Voronoi微结构进行能量沉积计算,得到材料在X射线照射方向不同深度处沉积的比内能,结果表明:相同的X射线照射下,不同参数条件的Voronoi结构能量沉积的平缓程度(即剖面梯度)不同。3种随机Voronoi结构的表征值分别为77.22%,79.56%,84.14%,表明Voronoi多边形结构可提高防热材料抗核爆X射线能力。

关键词： 流体机械   运动特性   速度三角形   求解能量头  

摘要： 流体机械是一类应用极为广泛的机械设备。流体机械是以流体(液体或气体)为工作介质与能量载体的机械设备。流体机械的工作过程,是流体的能量与机械的机械能互相转换或不同能量的流体之间能量传递的过程。根据能量传递的方向不同,可以将流体机械分为原动机和工作机;根据流体与机械互相作用的方式,可将流体机械分成容积式和叶片式流体机械;常见的叶片式流体机械有:水轮机汽、轮机等原动机,泵、风机、压缩机等工作机。本文以叶片式流体机械为例简述流体机械中的能量转换与传递过程。流体机械中依靠由速度变化引起的惯性力做功,而速度变化发生的主要部件是叶轮,本文介绍了叶轮当中流体的运动情况,用速度三角形分析流体的运动特性,求解叶轮产生的能量头(或水头、压力)。

关键词： 油菜直播地   土壤含水率   土壤抗剪强度   土壤坚实度   测量装置  

摘要： 针对油菜直播地表农田土壤物理机械特性参数室内测量费时费力、田间测量仪器功能单一等问题,设计了一种油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置,实现集成测量土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角4种土壤物理机械特性参数且测量结果可以通过手机APP实时储存显示。装置基于自走式移动平台实现行走控制,以STM32单片机为核心控制器,利用FDR传感器获取土壤含水率,通过圆锥贯入部件测量土壤坚实度和抗剪切强度参数(包括粘聚力和内摩擦角)。分析了装置的圆锥贯入部件和土壤含水率检测部件测量原理,设计了装置测量控制系统硬件电路及软件,开展了传感器标定试验,确定了柱式压力传感器、薄膜压力传感器和土壤水分传感器的输入输出响应关系。选取71个土壤样本,融合土壤含水率和基于圆锥受力平衡关系获取的摩擦因数,运用最小二乘法建立了土壤粘聚力和内摩擦角数学测量模型,模型决定系数R2分别为0.932和0.956。开展了装置田间测量试验,对土壤含水率、坚实度、粘聚力和内摩擦角进行集成测量,结果表明:相较于AYD-2型土壤坚实度仪、干燥箱干燥法和ZJ-D型直剪仪测量结果,油菜直播地表土壤物理机械特性参数测量装置测量土壤坚实度、含水率、粘聚力和内摩擦角结果的平均相对误差分别为3.34%、5.06%、10.40%和8.20%。研究结果可为油菜直播地表土壤多个物理机械特性参数的快速、集成测量提供技术参考。