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西安交大科研人员研制出400C级别耐热高强铝合金

  航空航天、交通运输等领域对材料轻量化的需求日益迫切,同时许多部件构件的服役温度逐渐跨越到250400范围内,轻质、高强、耐热的新型金属材料应用潜力巨大。但合金的耐热温度一般地与其熔点和比重正相关,即熔点越高、比重越大其耐热温度越高,反之亦然,因此轻质低熔点耐热合金的研发就成为了金属材料领域国际竞争的焦点之一。相对于其它金属材料,铝合金是在该温度范围内使用最具竞争力的一类高强轻合金材料。但是传统铝合金中赖以强化的纳米沉淀相颗粒在200以上温度会发生严重的粗化,使其对基体的强化效果损失严重,特别是在施加外力的高温蠕变工况下,传统铝合金材料将发生快速软化、导致最终结构失稳。如何提高纳米沉淀相颗粒的热稳定性,进而改善高强铝合金的抗高温蠕变性能,是铝合金甚至轻合金体系的国际性科学与技术难题。
  针对耐热高强铝合金的重大需求,西安交通大学金属材料强度国家重点实验室刘刚教授和孙军院士团队开展了持续研究。近日,该团队博士研究生薛航与青年教师杨冲、张鹏、张金钰和刘福柱合作,在400C级别耐热高强铝合金材料的研发上取得突破。他们提出了纳米沉淀相颗粒晶格间隙位置异质原子有序化的全新热稳定化设计策略,在常见的AlCuMgAg合金中添加微量稀土Sc原子,采用双级时效工艺克服了慢扩散原子Sc与快扩散原子Cu之间有效耦合在时间上的失配,在原有纳米沉淀相的基础上,通过原位相变路径实现了这两类原子在空间上的周期性自组装(图1),形成了具有极高热稳定性,同时具有大体积百分数的一种新型纳米沉淀相颗粒(命名为V相)。该纳米沉淀相颗粒即使在400C(0。7倍铝合金绝对熔点温度)的长时服役(200小时)后仍未见粗化,保持了完美的界面共格结构,从而使得材料表现出超常的高温力学性能:400oC拉伸强度100MPa,超过所有报导的铝合金1倍以上;400oC下拉伸蠕变稳态蠕变塑性与所有报导的高强铝合金或铝基复合材料相比降低了23个数量级,特别是在107s临界稳态蠕变速率下蠕变应力突破了40MPa(图2)。这一高性能耐热铝合金的研制成功突破了高强铝合金的服役温度极限,为开发新型耐高温轻质金属材料提供了微观组织设计思路。特别是研究工作还发现了沉淀相界面上共格台阶提供Sc原子扩散浸入通道的相变新机制(图3),这是1960年代Aaronson提出台阶为盘片状纳米沉淀相颗粒生长机制以来,所揭示的台阶另一个功能性作用,拓展了台阶在金属材料固态相变中的调控潜力。
  图1相(ab)与V相(de)晶体结构的HAADF照片及其对比
  Sc原子在间隙位置的周期性分布可从HAADF照片以及能谱图(cf)上确定
  图2研发的新型耐热铝合金在400C下的拉伸曲线(a)和蠕变性能(b)及其与其它铝合金铝基复合材料的对比
  (a中插入图为室温屈服强度vs400C拉伸强度的对比)
  图3原位相变过程中界面台阶(CL)提供Sc原子扩散通道并诱发相V相相变的原子尺度HAADF
  和三维原子探针(APT)实验结果:a、b和c分别代表相变前、相变中和相变后
  d显示出一个相在多处同时发生了V相原位转变(V1,V2,V3),每一处相变位置均与共格台阶有关
  相关研究结果以《高热稳定性纳米共格沉淀相:扩散控制的溶质侵入与间隙有序化调控》(Highlystablecoherentnanoprecipitatesviadiffusiondominatedsoluteuptakeandinterstitialordering)为题在线发表在《自然材料》(NatureMaterials)上,博士生薛航和杨冲副教授为文章共同第一作者,刘刚教授和孙军院士为共同通讯作者。文章合作者还包括法国格勒诺布尔大学的F。DeGeuser博士和A。Deschamps教授,兰州大学陈斌博士和彭勇教授,以及意大利帕多瓦大学的边建军博士。《自然材料》(NatureMaterials)期刊同时还发表了由美国橡树岭国家实验室合金设计团队负责人A。Shyam博士署名的题为《耐热铝合金》(Heatresistantaluminumalloys)的专题评述文章,认为该工作创制新型纳米沉淀相的合金设计新策略,使得所制备的铝合金在近乎其绝对温度熔点的80,即高达400C下仍然具有史无前例的高强度和抗高温蠕变性能,将对航空航天、交通运输等关键部件用、近熔点温度下服役的合金设计制备与应用及其未来发展产生深远影响。
  近年来,该团队专注于高强铝合金的热稳定化研究,先后提出了沉淀相界面溶质偏聚、多层级组织界面共格互锁、高浓度空位复合体化、沉淀相间隙有序化等多个微观组织设计策略,分别形成了300400C温度段高温瞬时和高温持久的设计理念,开发了4个不同体系的新型耐高温铝合金材料,分别在哈尔滨东安发动机(集团)有限公司、西南铝业(集团)有限责任公司等公司完成了大尺寸铸件、板材和锻件的中试实验,所制备的材料正在多家单位开展应用合作研究。同时还在《自然通讯》(NatureCommunications)、《材料学报》(ActaMaterialia)、《材料研究快报》(MaterialsResearchLetters)等期刊上发表了一系列文章,并获得了MaterialsResearchLetters期刊首届唯一一篇最具影响力论文奖。

安倍遇刺后,抖音里喜庆锣鼓敲起来,不由得让我想起有的人昨天(7月7日)中午在食堂吃饭,还和同事说起日本前首相安倍这一阵子太狂妄了,天天叫嚣干涉台海,简直是铁了心要和中国人民做对。我们都不约而同地引用了中国古语天若要其亡,必先要其狂。这敖木巴斯尔敖木巴斯尔艺术简介敖木巴斯尔,蒙古族,男,1951年出生,内蒙古赤峰人,中学高级教师。中央教科所访问学者,中国文化书院研究生。1976年参加教育工作,在林东师范学校从事教育学心理学天气预报2022年三伏冷热?雨水多少?昨天小暑有预兆,谚语咋说真知新坐标前言三伏天是一年之中最热的时段,每到这个时节,人们总是会热得难以忍受。2022年三伏热不热?雨水多少?昨天小暑节气有预兆,看看老祖宗总结的谚语怎么说!昨天是二十四节气之一CCTV5直播足球之夜中超专辑中国男排中国选手出战F1,5转温网CCTV5直播足球之夜中超专辑中国男排VS保加利亚中国选手出战F1,5转温网北京时间7月9日(周六),中央广播电视总台发布了体育频道(CCTV5)体育赛事频道(CCTV5)奥林匹克9个孩子了!马斯克劈腿女下属,喜提双胞胎生了生了,马斯克又生了马斯克是全球最富有的男人,而在私底下,他还是不折不扣的生育狂人。全球各地的生育率都在下降,而马斯克一直致力于应对人口不足的危机,并且强调一个尽我所能。以前小雷孩子摸妈妈乳房成瘾致性早熟?出现这种情况,父母一定要重视来源妈妈手册上周带着蛋蛋在楼下玩,偶然看到了这样尴尬的一幕一个三四岁的宝宝在公共场合突然掀开了妈妈的上衣,甚至还伸出了小手想摸妈妈的胸部。而正与邻居交谈甚欢的妈妈,只好尴尬的拍打了书香中国一书一世界靳飞三位朋友的书原创靳飞本文刊载于作家文摘第2548期7版仁慈江湖我其实很害怕读樊国宾兄的文字,读他的文字,淌下的全是为自己的热泪。我们年龄相仿,意气相投,读得懂我们一样的时代。在他笔下,无论提到刚退休3个月,国开行又一官员落马!全行刚加强家庭家教家风建设,年内7人被查点蓝字关注,不迷路随着金融系统反腐的持续推进,退休后仍被调查的剧情再次上演。7月6日,据中央纪委国家监委网站显示,国家开发银行新疆分行原党委书记行长饶国平涉嫌严重违纪违法,目前正接李天一即将刑满,82岁的老父亲李双江,在为他找工作?2013年11月27日,17岁的李天一被判处有期徒刑10年。这是他没想到的事。正是在2013年,李天一和朋友轮番凌辱一名女子,被法院以强奸罪判处10年有期徒刑,锒铛入狱。他从来没有救命神器人工心肺机救不了安倍晋三全球仅千余台,开机费每天至少5万元本文来源时代财经作者李傲华图片来源图虫创意当地时间7月8日18时左右,日本奈良县立医科大学附属医院举行记者会对外宣布,日本前首相安倍晋三因伤势过重,于17时03分被确认身亡,终年6宝马第二季度美国电动汽车销量显著增长来源盖世汽车星云据外媒报道,宝马集团(包括宝马和MINI)第二季度在美国的汽车交付量同比下降了20。6,至84,036辆。其中宝马品牌销量为78,905辆,同比下滑18。3MINI
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