合金设计

摘要： 诺贝丽斯日前宣布,推出第二代轻型电动汽车电池外壳解决方案。据悉,第二代方案在第一代概念的基础上引入创新材料,与钢或铝型材制成的传统EV电池外壳相比,先进的铝板强化设计能够最大限度地减轻重量、降低成本并提供更高的电池能量密度。第二代EV电池外壳采用高性能Novelis Advanzs650合金设计,比传统钢外壳的重量减少50%,并且比挤压件更具成本效益,可轻松适应特定的OEM车辆设计。

摘要： 随着增材制造技术的日益成熟,其在钢铁材料制备领域逐渐崭露头角。首先介绍了国内外增材制造技术的发展现状,简述了目前增材制造金属材料的前沿技术;之后汇总了大量增材制造钢铁材料的研究成果,包括不锈钢粉末的制备技术、增材制造不锈钢改性工艺、先进钢铁丝材的增材制造等;从多个角度回顾了近几年来国内外增材制造钢铁材料的研究进展。基于对现有研究成果的总结,指出了增材制造技术在未来钢铁材料领域的重要意义,并为中国钢铁材料增材制造技术的发展提出了展望与规划。

摘要： 研究机械合金化工艺制备(CoCrFeNiMn)_(90)M_(10)(M=Al,Hf)高熵合金粉末的合金化行为和显微组织。(CoCrFeNiMn)_(90)Al_(10)粉末具有双相固溶体结构;而在(CoCrFeNiMn)_(90)Hf_(10)粉末中发现了非晶相及纳米晶HfNi_(3)相。(CoCrFeNiMn)_(90)Al_(10)粉末表现出更好的铁磁性能,这主要归因于双相共格界面易于诱导磁畴的运动。结合我们以前的工作,初步提出球磨态高熵合金粉末中固溶体和非晶相的形成规律。与已报道的铸态高熵合金规律相比,在球磨态高熵合金粉末中形成的固溶体相的混合焓随原子尺寸差变化的范围更宽。此外,高熵合金粉末中非晶相的混合焓或熵随原子尺寸差变化的范围比大块高熵金属玻璃的范围更宽。

摘要： 近几年来,锌合金凭借其良好的生物相容性、促成骨活性以及在体内无害降解等优势,展现出作为骨科内植物材料的巨大潜力。本文介绍了纯锌的生理作用、降解速率以及力学性能等方面的特性,以上述指标与骨科临床需求存在的差距为引,以合金化元素为分类依据,阐述了目前研究人员通过改变材料的微观组织结构并触发相应的强化机制,以及利用添加元素的生理协同功能等方式改善锌基材料性能的现有成果。对医用锌基材料领域在标准制定和合金设计改进以及引入增材制造等新技术等方面进行了讨论,以期匹配多样化的临床诊疗需求。

摘要： 为弥补传统高强度双相钢拉延性能的不足,通过合金设计及工业试制开发增强成型性热镀锌双相钢DH590D+Z。经过试制发现,C元素的占比和退火工艺参数对DH590D+Z的组织性能有重要影响。通过多次成分及工艺参数调整后得知:C元素质量分数控制在0.105%~0.115%时,钢卷的屈服强度和强拉强度均符合要求;依据过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,在高于临界冷却速率15°C/s前提下,通过提高退火温度和保温时间可以增加残余奥氏体的占比,有效提高DH590D+Z的延伸率。

摘要： 区别于传统的合金材料,高熵合金没有溶质溶剂概念的划分.多主元成分配比造成的晶格畸变、尺寸错配等使高熵合金表现出显著的固溶强化效应,因而可获得优异的力学强度.然而,经典合金固溶强化理论中关于稀释溶质的假设并不适用于高熵合金,相关强化模型无法有效预测其力学强度,这阻碍了高熵合金成分的理性设计及相关应用.近年来,基于高熵合金的成分特点,人们不断探究其固溶强化的起源,尝试建立有效的预测模型,实现合金强度的准确预测,进而指导面向性能需求的高熵合金快速设计,最终推动高熵合金的科学研究和工程应用.本文总结了高熵合金固溶强化问题的研究进展,介绍了三种典型的固溶强化模型,对比分析了各模型的建模思路、预测效果、存在问题及在高熵合金设计中的具体应用,最后对高熵合金固溶强化机制的探索、强化模型的发展及应用进行了展望.

摘要： 智慧安全瑞达数据中心高功率电池符合数据中心要求瑞达高功率蓄电池,针对数据中心对蓄电池的高功率放电应用需求,在电池电解液,极板合金设计.汇流排设计、隔板选择及饱和度设计等方面进行不同侧重点的优化设计,实现了高功率、高可靠性的最佳结合。配备远程智能电池监控系统,在保障安全的基础上,帮助数据中心节约成本,提升效益。

摘要： 阐述了热力学相图计算在合计设计中的作用,利用CALPHAD方法建立Fe-C-Cr-Ni全成分范围的热力学数据库,在此基础上添加了 Al-B-Co-Cu-Mg-Mn-Mo-N-Nb-O-P-S-Si-Ti-V-W富Fe-C-Cr-Ni角热力学数据,而形成的铁基合金系热力学数据库.利用此铁基合金热力学数据库,对常见的不锈钢合金进行热力学分析,进一步证明热力学数据库可以为不锈钢开发提供理论支撑.

摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理分别研究了镍基单晶高温合金γ-Ni与γ'-Ni3Al相中Al及3d(Ti、Cr、Co、Ni)、4d(Mo)、5d(Hf、Ta、W)9种合金元素的相择优与位点择优占位,计算了1062种单位点、双位点和三位点掺杂体系的置换能.结果表明:所研究的合金元素都倾向于占据γ-Ni相.当合金元素掺杂γ'-Ni3 Al相时,其位点择优与掺杂元素的原子半径密切相关,掺杂元素的原子半径越小,掺杂元素原子越倾向于占据Ni位,掺杂元素的原子半径越大,掺杂元素原子越倾向于占据Al位.用Al、Ti、Ta和Hf置换γ-Ni相中的Ni位点时,缺陷构型的能量较稳定,而且使其他元素在其近邻位点的置换也较稳定.多组元的多位点共掺杂可形成稳定缺陷复合结构,可能在镍基单晶高温合金的固溶强化机制中起重要作用.

摘要： 高熵合金通常被定义为含有5个以上主元素的固溶体,且每个元素的摩尔比为5%~35%。作为合金材料界的新秀,它的问世打破了传统合金设计理念。高熵合金具有优异的力学、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能,在很多领域均展现出了巨大的发展潜力。近期,中国科学院兰州化学物理研究所环境材料与生态化学研究发展中心高祥虎副研究员、刘刚研究员带领的科研团队,通过组分调控、构型熵优化和结构设计,成功制备了系列高熵合金基高温太阳能光谱选择性吸收涂层。

摘要： 为了获得强塑积为30000MPa·％的相变诱发塑性钢(TRIP钢),本研究采用相图计算结合准确实验,设计了不同成分含钒、钛、铝的实验钢,采用SEM、TEM、XRD以及室温拉伸性能测试研究了不同合金元素对实验钢组织和力学性能的影响规律,并在此基础上设计了含碳量0.31wt％的实验钢,其在820°C等温3min,400°C等温5min的TRIP处理条件下,获得理想的强塑积(30212MPa·％).

摘要： 先进裂变反应堆及聚变堆要求材料在高温高压、强中子辐照、长服役周期等苛刻服役环境下具有卓越的结构和性能稳定性.氧化物弥散强化(ODS)钢由于其优异的耐高温及耐辐照性能成为第四代反应堆包壳及核聚变包层最有希望的候选材料.基于材料的中子辐照损伤特性,文中主要介绍了抗辐照ODS钢的合金设计、制备工艺路线、纳米第二相粒子的多种先进表征技术及抗辐照性能的研究进展.

摘要： 材料基因方法旨在于利用目前先进的理论计算方法,探索材料微观结构和宏观性能的内在关联,辅以实验数据的及时反馈,建立多组元材料物理化学性能数据库,为材料研究和系统设计提供更强并更为丰富的计算和分析能力,以期实现将材料研发时间缩短超过50％的目的.本研究利用热力学计算(CALPHAD)和第一性原理计算(ab inito),依托北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所工程化开发平台,研究采用由低元到高元逐级进行合金设计的方案，基于第一性原理和热力学计算，得到了Ti-Zr,Ti-Zr-V,Ti-Zr-V-Fe基合金物相结构、吸氢容量、吸氢平衡压力等特性一与成分的关系，确定了多元合金的最佳成分范围，并进行了试验验证，在实际试验数据反馈的基础上，通过进一步优化设计，最终开发出了具有自主知识产权的高容量、高吸氢速率的新一代高性能钛基吸氢材料。

摘要： 粉末冶金铜(Cu)基含油轴承是最早投入使用的自润滑材料,也是机械制造工业中应用面最广、应用量最大的粉末冶金零件之一.鉴于近年来低端Cu基含油轴承产能过剩,而尖端产品却依赖进口的现状,笔者认为国内厂家需要从合金设计和粉料制备等基础方面加强认识和开发,提高含油轴承的设计和制造水平.本文综述了目前国内粉末冶金Cu基含油轴承粉料制备技术方面的研究进展,特别就粉料制备和成分优化两方面做了阐述.本文就粉末冶金Cu基含油轴承粉料制备技术的一些进展做了评述。电子、电器、通讯设施、IT、汽车和机械等行业发展越来越快，对高端产品的需求也越来越大，粉末冶金含油轴承正向精密化、轻量化、微小型、低噪音、高速重载荷等尖端领域发展。因此，在当前粉末冶金行业工艺技术水平快速提高的情况下，国内企业要充分发掘粉末冶金设备和工艺的优势，从粉料制备技术出发，对生产过程进行精确的控制，提高粉末冶金Cu基含油轴承的技术水平和质量控制水平!

摘要： 本文针对高钢级厚规格管线钢生产所涉及的理论和技术问题,研究了合金设计,特别是低碳高铌钢的奥氏体化行为、再结晶行为、相变行为、以及影响高钢级、厚规格管线钢强韧性、特别是DWTr的主要因素等.研究结果表明,0.03C-0.10Nb钢在1180°C加热可保证Nb充分溶解；高Nb可显著细化再加热奥氏体晶粒；较高的Nb含量可有效抑制变形奥氏体再结晶且对再结晶奥氏体晶粒长大有明显的抑制作用,细化再结晶奥氏体晶粒尺寸,为改善高强度厚规格管线钢的断裂韧性创造有利条件；高钢级厚规格管线钢有较强的各向异性,其主要是由(112)＜110＞织构导致的,适当调整轧制工艺可改善高钢级管线钢的各向异性.

摘要： 借助于热模拟、数值模拟的方法，采用添加铌、锰、铬、硼，不含钼的低成本合金设计，通过2种铌质量分数（0.09%和0.05%）钢种的对比，探讨了HTP工艺技术在厚度小于等于100 mm、屈服强度大于等于600 MPa级别高强度钢中的应用。试验结果表明：采用HTP+回火工艺，可提高钢板的未再结晶温度；改善钢板厚度方向均匀性和钢板的心部冲击韧性，钢板表面和厚度1/4处的组织多为板条贝氏体组织，芯部组织为粒状贝氏体+黑色的珠状组织。

摘要： 本文采用经济型C-Mn-Cr-Nb合金体系设计,应用纯净钢冶炼连铸、热机械轧制(TMCP)等技术开发API X70M管线钢热轧卷板.通过固溶、细晶、位错、析出和相变等强化机制,产品具有细小均匀的针状铁素体组织,同时具有高强度高韧性、低硬度(≤230HV10)和良好的焊接性等显著特点.热轧卷板在钢管厂经成型-焊接制成D762×15.9mm规格螺旋埋弧焊钢管,各项技术指标合格,产品出口印度应用输气管道工程.

摘要： 本文采用经济型C-Mn-Cr-Nb合金体系设计,应用纯净钢冶炼连铸、热机械轧制(TMCP)等技术开发API X70M管线钢热轧卷板.通过固溶、细晶、位错、析出和相变等强化机制,产品具有细小均匀的针状铁素体组织,同时具有高强度高韧性、低硬度(≤230HV10)和良好的焊接性等显著特点.热轧卷板在钢管厂经成型-焊接制成D762×15.9mm规格螺旋埋弧焊钢管,各项技术指标合格,产品出口印度应用输气管道工程.

摘要： 本文采用经济型C-Mn-Cr-Nb合金体系设计,应用纯净钢冶炼连铸、热机械轧制(TMCP)等技术开发API X70M管线钢热轧卷板.通过固溶、细晶、位错、析出和相变等强化机制,产品具有细小均匀的针状铁素体组织,同时具有高强度高韧性、低硬度(≤230HV10)和良好的焊接性等显著特点.热轧卷板在钢管厂经成型-焊接制成D762×15.9mm规格螺旋埋弧焊钢管,各项技术指标合格,产品出口印度应用输气管道工程.

摘要： 本文采用经济型C-Mn-Cr-Nb合金体系设计,应用纯净钢冶炼连铸、热机械轧制(TMCP)等技术开发API X70M管线钢热轧卷板.通过固溶、细晶、位错、析出和相变等强化机制,产品具有细小均匀的针状铁素体组织,同时具有高强度高韧性、低硬度(≤230HV10)和良好的焊接性等显著特点.热轧卷板在钢管厂经成型-焊接制成D762×15.9mm规格螺旋埋弧焊钢管,各项技术指标合格,产品出口印度应用输气管道工程.

摘要： 本发明提供了一种镍基单晶高温合金籽晶合金的成分设计方法及镍基单晶高温合金籽晶合金，属于单晶高温合金制备技术领域。本发明所述成分设计方法所得镍基单晶高温合金籽晶合金能与镍基单晶高温合金的母合金保持高度的匹配性，使两者晶格常数差不超过1.5％；本发明所述镍基高温合金籽晶与其所生长的单晶合金在相同温度梯度下的枝晶间距不超过50μm，能够减小籽晶和单晶母合金之间的界面能，并减小单晶中各元素在枝晶间的偏析，有效提高了籽晶外延生长速率与单晶高温合金组织的致密性和均匀性；本发明所制备的镍基单晶高温合金籽晶合金与母合金的液相线温度相差不超过20°C，有效降低了因籽晶回熔产生的杂晶，从而防止单晶制备失败或取向偏离的概率。

摘要： 本发明公开了一种基于电子合金理论进行高熵合金成分设计的方法，首先算得目标高熵合金的平均Md值和平均Bo值，然后根据平均Md值和平均Bo值的关系获取目标高熵合金的相结构，再根据目标高熵合金的相结构及表达式获取各组元的重量百分比，最后按重量百分比称取各组元进行合金化熔炼制得目标高熵合金；根据平均Md值和平均Bo值的关系获取目标高熵合金的相结构具体为根据与的关系判断目标高熵合金的相结构。本发明的方法，首次提出基于电子合金理论预测高熵合金的相结构，预测快速且准确，避免了现有技术需实际熔炼后对合金进行分析才可了解其相结构造成的成本及时间上的极大浪费，极具应用前景。

摘要： 本发明公开了一种基于高阻尼合金销的减振齿轮及该合金销的设计方法。该减振齿轮包括齿轮、高阻尼合金销和套设于齿轮中的芯部传动件，齿轮的内部圆周上设置有若干凹槽，芯部传动件的外部圆周上、与齿轮上的凹槽相对位置上也设置有若干凹槽，高阻尼合金销设置于齿轮的凹槽与芯部传动件的凹槽共同形成的通孔内。本发明提出利用在齿轮芯部加入高阻尼合金销，形成一级或者二级减振阻尼齿轮，可以保证在保证刚度、强度和弯曲/接触疲劳寿命的条件下，达到降低振动和噪声的目的。

摘要： 本发明提供了一种镍基单晶高温合金籽晶合金的成分设计方法及镍基单晶高温合金籽晶合金，属于单晶高温合金制备技术领域。本发明所述成分设计方法所得镍基单晶高温合金籽晶合金能与镍基单晶高温合金的母合金保持高度的匹配性，使两者晶格常数差不超过1.5％；本发明所述镍基高温合金籽晶与其所生长的单晶合金在相同温度梯度下的枝晶间距不超过50μm，能够减小籽晶和单晶母合金之间的界面能，并减小单晶中各元素在枝晶间的偏析，有效提高了籽晶外延生长速率与单晶高温合金组织的致密性和均匀性；本发明所制备的镍基单晶高温合金籽晶合金与母合金的液相线温度相差不超过20°C，有效降低了因籽晶回熔产生的杂晶，从而防止单晶制备失败或取向偏离的概率。

摘要： 本发明公开了一种基于Mg‑Gd‑Y制备高浓高性能镁合金的设计方法，采用镁、镁钇中间合金、镁钆中间合金为原料，以等比例高合金化为手段，通过对Gd和Y合金元素的配比和总含量的调控，不仅提高稀土镁合金的合金化程度，还能调控析出相类型、比例和形貌，再加之固溶强化、细晶强化及沉淀强化等耦合方式提升综合性能，从而开发一系列高合金化高性能稀土变形镁合金。本发明优化制备的镁合金经室温力学性能测试，挤压态下屈服强度可达345MPa，抗拉强度可达348MPa，且研究发现，通过此方法制备的镁合金体系得到的力学性能随合金含量增加呈非线性的变化规律，Gd和Y元素总含量为16～18wt％时获得最优的力学性能。本发明为多元素复合添加开发高性能变形镁合金提供了理论基础。

摘要： 本发明公开了种使用三丝电弧增材制造技术对NiTi基形状记忆合金合金元素添加的设计开发。利用TIG(Tungsten Inert Gas Welding)焊接技术，使用TC4，ER‑Ni和HS201三种不同焊丝为原料在Ti6Al4V基板上沉积NiTi基单道墙构件，从而实现将Cu，Al，V三种元素随同丝材送入到熔池中进行凝固。沉积完成后，构件的相组成为Ti(Ni，Cu)和Ti2(Ni，Cu)，其中Ti(Ni，Cu)为基底，Ti2(Ni，Cu)为晶界析出相，构件整体硬度较于传统NiTi形状记忆合金有了较大的提升，达到了561HV0.2。平均压缩强度可以达到1761.56MPa，平均压缩应变可以达到7.74％。由于Al，V，Cu三种元素的共同作用，导致马氏体相变温度急剧下降，未在可测范围内。

摘要： 本发明公开了一种基于两种四元非晶合金元素组合的五元高熵非晶合金成分设计方法，通过检索现有的文献报道，选取两种四元非晶合金成分；通过四元非晶合金成分所用元素的组合，获得五元高熵合金成分；通过实验的方法，确认五元高熵合金是否具有非晶态结构。本发明能够指导高熵非晶合金的成分设计工作，促进这类材料的进一步研究和应用。

摘要： 本发明提供了一种防止焊接裂纹的核电用镍基合金焊丝的成分设计方法、核电用镍基合金焊丝，涉及焊接材料技术领域。本发明通过控制显微组织Laves相的体积百分比防止结晶裂纹，比通过控制化学成分防止结晶裂纹更直接、更有效。采用本发明提供的设计方法能够同时防止结晶裂纹和抗高温失塑裂纹，解决三代核电主设备镍基合金焊接裂纹问题。

摘要： 本发明公开了一种基于电子合金理论进行高熵合金成分设计的方法，首先算得目标高熵合金的平均Md值和平均Bo值，然后根据平均Md值和平均Bo值的关系获取目标高熵合金的相结构，再根据目标高熵合金的相结构及表达式获取各组元的重量百分比，最后按重量百分比称取各组元进行合金化熔炼制得目标高熵合金；根据平均Md值和平均Bo值的关系获取目标高熵合金的相结构具体为根据与的关系判断目标高熵合金的相结构。本发明的方法，首次提出基于电子合金理论预测高熵合金的相结构，预测快速且准确，避免了现有技术需实际熔炼后对合金进行分析才可了解其相结构造成的成本及时间上的极大浪费，极具应用前景。

摘要： 本发明提供一种耐应力腐蚀海洋用低合金高强钢的二元合金设计方法，属于低合金高强钢的合金成分设计领域。所述的二元合金设计方法利用二元合金化处理协同实现逆阳极溶解过程和逆氢脆过程，从而制备得到耐应力腐蚀海洋用低合金高强钢，并且使得海洋用低合金高强钢在模拟SO2污染海洋大气环境中的耐应力腐蚀能力增幅超过50％。本发明利用一种微合金化处理来改善海洋环境中低合金高强钢的表面锈层性质，降低局部微环境下的电化学活性，从而实现了逆阳极溶解作用；利用另一种微合金化处理降低阴极析氢过程，形成NbC析出相来提高氢陷阱密度，并提高组织结构的抗氢能力，从而实现了逆氢脆作用；显著地提高材料的耐应力腐蚀能力。