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高导热高强度镁合金及其制备方法
镁合金是作为一种轻质金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽效果好、铸造性能优良和加工性能好的优点,获得了广泛的应用前景。在镁合金产业化应用过程中,稀土往往作为制备过程中的优化剂来改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量,同时可大幅度提升合金的强度与延伸率。但是目前普遍使用的稀土镁合金强度低导热性能差,限制了其大规模应用。因此,开发具有高导热性、高强度的镁合金对于扩大镁合金在 5G 通信、3C 器件及汽车产品等需要高散热领域的应用,具有极其重要的意义。 高导热高强度镁合金是在一定配比的 Mg-Zn-Zr 系列合金中添加 Nd 稀土金属,Nd 的添加可以改善合金的熔体纯净度、晶粒细化度及产品外观质量,并有效析出基体中的 Zn和 Zr 原子,有效提升合金的导热性能和力学强度。镁合金的导热性能可以通过导热率来体现,力学性能可以通过抗拉强度,屈服强度体现。高的导热性能可以保证合金在散热器件领域的热导性能指标,使器件可以具有较快的热量传输能力,使设备内部热量及时排出;高的力学强度可以保证合金作为结构件的力学性能指标,使其作为结构件更为可靠。相较于传统镁合金,团队通过添加 Nd 稀土元素可以有效提升镁合金的导热性能和力学强度,Nd 一般分布于晶界,可以弱化镁合金的织构,提升镁合金各晶粒之间的协调能力:而且 Nd 在镁合金成型过程中可以与 Zn 原子结合形成热稳定的第二相,促进动态再结晶提升镁合金的强度:此外,Nd 元素的添加会与基体中的 Zn 元素结合,减弱基体中的晶格畸变,提升镁合金的热导率。
西安交通大学 2025-02-08
可用于增材制造的高强铝镁合金
铝及其合金是工程应用最广泛的结构材料之一。传统的铝合金零件通过铸造、锻造和粉末冶金等方法制造,与这些传统制造过程相关的工具设备增加了制造成本和交付周期。3D打印技术由于为制造设计提供了丰富的自由度而广泛应用于工程零件的制造。现有3D打印技术中,选择性激光熔化(SLM)是发展最为广泛的方法之一。但是SLM工艺中的冶金缺陷如许多裂纹、球化和气孔导致只有有限数量的金属适合该种工艺,且具备满足要求的密度、微观结构和强度。 中南大学粉末冶金研究院李瑞迪研究员和新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位合作通过对合金元素进行调控和热处理工艺的探索,发展了一种适用于SLM制备工艺,具有良好抗裂性和高强度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相关论文以题为“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金属材料顶级期刊《Acta Materialia》在线发表。 在该项工作中,研究人员设计了一系列Al-Mg(-Si)-Sc-Zr合金,并用雾化合金粉末进行3D打印制备。在没有Si元素的情况下,Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr(x=1.5,3.0,6.0wt.%)合金在制备过程中均易发生热裂纹,平均裂纹密度随Mg含量的增加而增大。发现在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能够有效地抑制SLM过程中的热裂纹,同时细化制备合金的微结构,从而提高打印试样的力学性能。 图1:不同成分的打印样品晶粒尺寸和形貌EBSD分析结果:(a)1.5 wt%Mg,合金1;(b)3.0 wt%Mg,合金2;(c)6.0 wt%Mg,合金3;(d)6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si,合金4。晶体学取向用倒极图(IPF)表示。 图2:Mg和Si元素对试样断裂行为的影响。(a)不同合金成分(合金1,合金2,合金3,合金4)的拉应力应变曲线。(b-e)合金1(b)、合金2(c)、合金3(d)、合金4(e)的断口SEM图像。 通过对合金成分的进一步微调,研究人员设计了一种新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。这种新合金具有明显的细化微观组织,由亚微米胞体和胞体中存在的共晶Al3(Sc,Zr)纳米粒子(2-15nm)和粒间Al-Mg2Si共晶(Mg2Si直径10-100nm)组成。打印试样中形成了高密度的层错和独特的9R相。试样的拉伸强度和延伸率分别达到497MPa和11%。经过时效处理后,试样的拉伸强度达到550MPa,塑性在8%~17%之间。除了固溶强化、晶界强化和纳米颗粒强化外,高密度层错也有助于强化。 图3:不同组分(a1-4)合金#4;(b1-4)合金#5的SLM打印样品的细晶区TEM图像:(a1-2)合金4的胞状结构;(a3-4)合金的柱状结构;(b1-5)合金(b2)的胞状结构是(b1)的暗场图像;(b3-4)合金的柱状组织#5;图(a2),(a4),(b2)和(b4)显示了晶间共晶组织;(b5)是SLM-printed Alloy#5细胞的干HAADF图像和主要元素(Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr)的相应EDX图谱。 图4:(a)SLM打印合金#5时效前后的拉伸应力应变曲线。曲线“#5”表示打印合金#5;曲线“#5-HT1”表示360℃时效8h的合金#5;曲线“#5-HT2”表示300℃时效8h的合金#5。(b)在合金#5-HT2断裂处拉伸试样的透射电镜显示具有高密度位错和SFs的变形组织。(c)沿[001]方向的变形亚晶中滑移带和滑移方向的HRTEM图像。(d)在(-100)面上用(c)图中标记区域的傅里叶逆变换图像显示出高密度位错。 这项研究成果通过在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素,形成了精细打印微观组织,获得了无裂纹的打印合金成分。随后通过热处理时效工艺引入高密度层错并细化晶粒,开发出了一种具有低热裂敏感性和高强度的新型铝镁合金。这项工作提供了一种解决和消除SLM工艺中的冶金缺陷的铝镁合金成分设计方法和热处理工艺,推动了SLM制造技术的工程应用。
中南大学 2021-04-11
人工关节软骨材料——半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体
北京科技大学材料科学与工程学院生物医用材料研究室研制开发的半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体是一种新型医用生物材料,可用于人关节软骨的修复或替代。本项目成果属国内外首创,其应用和推广不但会产生100万元/年的经济效益,而且能带来巨大的社会效益。利用反复冷冻-融化法可将聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,缩写PVA)水溶液凝胶化而制成聚乙烯醇水凝胶弹性体(PVA hydrogel elastomers, 缩写PVAHE),由于其PVA结晶度为50%-60%,因此又称为半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体。1998年以来,这种人工关节软骨材料通过三次动物实验(共19个月)表明生物相容性很好,植入材料(PVAHE)周围组织未产生任何炎性反应和退变。2000年6月至2001年10月曾在中国药品生物制品检定所动物实验室进行PVAHE生物学评价并通过产品注册检测。目前,已达到临床应用的水平。从1996年以来,本项目的研究和研制开发工作是在北京市自然科学基金(3962006)、国家自然科学基金(59775038)和北京市科技项目合同(954020400)资助下历时5年完成的。多年实验室试验和动物试验表明,半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体是一种很有产业化前景的医用表面修复材料,它具有以下特点:(1)润滑性能良好(摩擦系数0.05,磨损系数小于10-7mm3/Nm);(2)充分的吸震能力(含水率70%-80%,多微孔);(3)很好的生物相客性;(4)弹性大,强度高(压缩模量14MPa,压缩强度4MPa);(5)能与宿主骨(软骨下骨)牢固连接(界面剪切强度1MPa)。 半晶聚乙烯醇水凝胶弹性体的结构和性能非常接近于人关节软骨,其主要用途是在矫形外科手术中用于修复或替代关节软骨。典型产品为厚度2~3mm的平板状水凝胶弹性体(白色、不透明、触感类似于橡胶)。
北京科技大学 2021-04-11
一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法
本成果是一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法,属于溶液中空气溶解或析出技术领域,具体涉及溶液中空气溶解或析出半周期的测量装置及测量方法。 本发明采用刚性密闭容器进行溶液和气体的存储,刚性容器的上端盖设置有进液口、充放气阀门、压力传感器,压力传感器与电脑连接。刚性容器安装在振动平台上,通过充放气阀门对刚性容器进行充放气,以改变容器内气压大小。当容器内空气与溶液从一种平衡状态改变到另一平衡状态时,通过压力传感器检测该密闭容器内气压变化情况,并记录其对应的时间,从而计算出空气对溶液溶解或析出的半周期,具有准确测量空气在溶液中的溶解或析出半周期的效果,试验装置样机如图所示。 技术指标如下:输入气体压力范围为1~8bar,溶液体积范围为1~4.5L,振动台振动方向为单自由度竖直方向,额定正弦推力为980N,工作频率范围为5~4500Hz,最大位移(空载)为25mm,最大速度(空载)为2m/s,最大加速度(空载)为490m/s2,额定载荷为70kg。 本试验装置通过测量密闭容器内的气压变化时间曲线可以测量在不同的振动条件下,气体溶解于液体的速率,并得到气体溶解析出平衡条件下的气体溶解度。 如果对本试验装置进行适当改进,可以测量罐内液体在不同振动条件下二氧化碳的溶解速度,为提高汽水饮料灌装行业的生产效率,节约生产成本提供有益的参考;也可以用于研究不同溶液在不同振动条件下的各种气体析出过程的影响,从而对汽水饮料的安全运输过程提供参考。
电子科技大学 2021-04-10
一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法
本成果是一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法,属于溶液中空气溶解或析出技术领域,具体涉及溶液中空气溶解或析出半周期的测量装置及测量方法
电子科技大学 2021-04-10
4HBL-4 型自走式半喂入花生联合收获机研制
4HBL-4 型自走式半喂入花生联合收获机由青岛农业大学与山东 五征集团有限公司联合研制成功。该机能够一次性完成两垄四行的挖掘、输送、 去土、摘果、分离、清选及集果等作业,极大地提高了劳动生产率,生产率达 到 0.16hm2/h 以上,使花生挖掘率达到 98%以上,使联合收获的总损失率低于 5%,使含土率低于 20%。经农业部组织专家鉴定认为,整机主要性能指标达到国 际先进水平。该机具有价格低,结构先进、性能优良、操纵方便、效果明显、 受作物密集程度影响小等优点。 
青岛农业大学 2021-04-11
一种抗肿瘤活性天然产物草胡椒素E半合成方法
【发 明 人】王欣之;王天麟;文红梅;李伟;杨帆;刘睿【摘要】            一种抗肿瘤活性天然产物草胡椒素E半合成方法,首次涉及一种具有抗肿瘤活性的天然产物草胡椒素E(peperomin?E)的半合成方法。以中药石蝉草全草中提取得到草胡椒素A(peperomin?A)为原料,经过苯硒基亲核取代和氧化脱苯硒基两步得到草胡椒素E,再经硅胶柱层析精制得到纯度大于99.0%的草胡椒素E精品。
南京中医药大学 2021-04-13
一种沥青路面半刚性基层的快速修复水泥基材料
一种沥青路面半刚性基层的快速修复水泥基材料,涉及一种快凝快硬水泥基材料的 组成,其组分和含量为:快凝快硬水泥∶砂子∶石子∶减水剂∶纤维∶特种添加剂∶水 =15-85%∶0-65%∶0-50%∶0-0.1%∶0-2%∶0-5%∶5-25%重量百分比,该材料各 组分的总量为 100%wt。经过 15-90 秒的常规搅拌后按照沥青路面半刚性基层的修复施 工方法进行施工,经测试其初凝结时间为 2-10 分钟,终凝时间为 10-30 分钟,因此采 用本发明的材料可使沥青路面的修复时间缩短在 4-8 小时以内,从而大大缓解路面修复 对交通拥堵的影响,具有很大的经济意义和社会意义。 
同济大学 2021-04-13
一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法
成果简介: 本成果是一种测量溶液中空气溶解或析出半周期的装置及方法,属于溶液中空气溶解或析出技术领域,具体涉及溶液中空气溶解或析出半周期的测量装置及测量方法。 本发明采用刚性密闭容器进行溶液和气体的存储,刚性容器的上端盖设置有进液口、充放气阀门、压力传感器,压力传感器与电脑连接。刚性容器安装在振动平台上,通过充放气阀门对刚性容器进行充放气,以改变容器内气压大小。当容器内空气与溶液从一种平衡状态改变到另一平衡状态时,通过压力传感器检测该密闭容器内气压变化情况,并记录其对应的时间,从而计算出空气对溶液溶解或析出的半周期,具有准确测量空气在溶液中的溶解或析出半周期的效果,试验装置样机如图所示。 技术指标如下:输入气体压力范围为1~8bar,溶液体积范围为1~4.5L,振动台振动方向为单自由度竖直方向,额定正弦推力为980N,工作频率范围为5~4500Hz,最大位移(空载)为25mm,最大速度(空载)为2m/s,最大加速度(空载)为490m/s2,额定载荷为70kg。 本试验装置通过测量密闭容器内的气压变化时间曲线可以测量在不同的振动条件下,气体溶解于液体的速率,并得到气体溶解析出平衡条件下的气体溶解度。 如果对本试验装置进行适当改进,可以测量罐内液体在不同振动条件下二氧化碳的溶解速度,为提高汽水饮料灌装行业的生产效率,节约生产成本提供有益的参考;也可以用于研究不同溶液在不同振动条件下的各种气体析出过程的影响,从而对汽水饮料的安全运输过程提供参考。
电子科技大学 2017-10-23
一种半弧形Bi2Se3超薄纳米片的制备方法
本发明涉及一种半弧形Bi2Se3超薄纳米片的制备方法,其具体作法是:a、配制混合溶液:分别称量0.1-1mmol Bi(NO)3·5H2O,0.5-1.5mmol Se,1mmolNa2SO3,将其混合后放入高压釜内衬。在高压釜内衬中加入80mL乙醇,用玻璃棒搅拌越5min。b、水热反应:封闭高压釜后,将其放入箱式炉加热至200°C,12h,待自然冷却后取出。c、离心过滤:将b步反应后所得的溶液超声5-8分钟,1000转/分离心过滤,将滤液于80℃下干燥得灰黑色产物,即为半弧形Bi2Se3超薄纳米片。合成步骤少,操作简单,目的产物物性能优良。
西南交通大学 2016-10-20
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