张聪
,
张伟彬
,
彭英彪
,
陈伟民
,
周鹏
,
陈利
,
张利军
,
刘树红
,
杜勇
,
王社权
中国材料进展
doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.01.01
硬质合金是由难熔金属化合物和粘结相通过粉末冶金工艺制成的材料，它具有硬度高、耐磨、强度和韧性好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。介绍了包含 C-Co-Cr-W-Ta-Ti-Nb-N 等元素的硬质合金热力学和动力学数据库。简述了热力学数据库中的热力学模型和优化计算，并以 C-Cr-Ta 三元系为例介绍了热力学优化计算的方法和步骤。所建立的硬质合金动力学数据库包含液相和 fcc 相不同元素的原子迁移参数。利用修正的 Sutherland 方程对液相的原子迁移参数进行了评估，而 fcc 相原子迁移参数是基于对实验测定数据和文献数据的评估获得的。利用建立的硬质合金热力学和动力学数据库，可以计算多元系的相平衡、获取不同相的热力学性质和溶解度信息、模拟合金中元素和相的分布等。该数据库可用于设计合金成分和烧结温度、预测元素含量及烧结气氛等对梯度硬质合金形成的影响、优化合金烧结工艺等。最后指出相图热力学和扩散动力学数据库及热物性数据库结合相场、有限元方法，定量描述硬质合金结构－性能的关系是今后的发展趋势。
关键词:
硬质合金
,
热力学
,
动力学
,
数据库
,
计算模拟
,
应用
张伟彬
,
杜勇
,
彭英彪
,
李娜
,
周鹏
,
程开明
,
张聪
,
张忠健
,
王社权
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160201
用于研发硬质合金的集成计算材料工程是将微观(10-10～10-8 m)、细观(10-8～ 10-4m)、介观(10-4～10-2 m)和宏观(10-2～10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到硬质合金设计开发的全过程中,通过成分-工艺-结构-性能的集成化分析,把硬质合金的研发由传统经验式提升到科学设计,从而大大加快硬质合金材料的研发速度,降低研发成本.本文详细阐述了第一性原理计算、CALPHAD方法、相场模拟和有限元模拟等计算模拟方法及各种微结构表征和性能测定的实验方法,论述了其在硬质合金研发中所发挥的具体作用.基于集成计算材料工程,提出了从用户需要、设计制备和工业生产的3个层面研发硬质合金的具体框架.通过应用实例,展示了集成计算材料工程在新型硬质合金研发中的强大功能,为新型硬质合金的设计和开发提供了新模式.
关键词:
硬质合金
,
集成计算材料工程
,
多尺度模拟
,
关键实验
,
应用
张伟彬
,
沙春生
,
杜勇
,
温光华
,
谢文
,
王社权
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00151
建立了多组元梯度硬质合金W-C-Co-Ti-Ta-Nb-N体系的热力学和扩散动力学数据库,采用Thermo-Calc相图热力学计算软件描述了梯度烧结过程中出现的各相及其成分,并采用DICTRA扩散动力学软件对WC-Ti(C,N)-Co,WC-Ti(C,N)-TaC-Co和WC-Ti(C,N)-NbC-Co合金梯度层的各相体积分数及各组元成分随距离的分布进行了计算机模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.在热力学和扩散动力学数据库基础上制备了WC-(Ti,W)C-Ti(C,N)-(Ta,Nb)C-Co合金,采用SEM观察梯度层的显微结构,利用EDS分析合金组元分布,并对合金梯度层的形成进行了计算模拟,模拟结果与实验结果吻合良好.
关键词:
梯度硬质合金
,
热力学
,
动力学
,
相图计算
,
模拟
张卓
,
张文熊
,
张伟彬
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.z1.026
合成了半柔性热致液晶聚酰胺(TLCPa),通过熔融共混方法制备了TLCPa/PA66共混物.用差示扫描量热(DSC)、广角X射线衍射(WAXD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等分析手段对共混物进行了综合研究.DSC研究表明:TLCPa的加入使共混物的熔融温度和结晶温度向低温方向漂移,结晶速率下降.根据WAXD分析:强剪切有利于TLCPa与PA66分子间形成氢键作用,TLCPa与PA66形成共晶.SEM分析显示:TLCPa与PA66具有良好的相容性,沿流动方向TLCPa变形成为微纤.FTIR分析显示TLCPa与PA66分子间存在氢键作用.
关键词:
原位复合材料
,
热致液晶
,
尼龙66
,
共混物
