杜勇
,
李凯
,
赵丕植
,
杨明军
,
程开明
,
魏明
,
孔毅
,
刘丝靓
,
许慧霞
,
塔娜
,
徐凯
,
张帆
,
李晗
,
金展鹏
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.100-5053.2016.100004
用于铝合金的集成计算材料工程是将微观(10-10~10-8 m)、细观(10-8~10-4 m)、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铝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，把铝合金的研发由传统经验式提升到以组织演化及其与性能相关性为基础的科学设计上，从而大大加快其研发速度，降低研发成本。本文详细阐述了原子尺度模拟、相图计算、相场、元胞自动机和有限元等计算模拟方法及微结构表征和性能测定的实验方法，论述了其在铝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3个层面研发铝合金的具体框架。通过2个应用实例，展示了集成计算材料工程在铝合金研发中的强大功能，这也为新型铝合金及其它新材料的设计和开发提供了新模式。
关键词:
铝合金
,
集成计算材料工程
,
多尺度模拟
,
数据库
,
应用
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
邱玥
,
王辉平
,
孔毅
,
刘向忠
,
李一为
,
徐涛
,
尹超
,
杜勇
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.21.020
随着计算材料科学的发展，通过第一性原理计算加快硬质合金材料的研发速度，降低研发成本逐渐成为备受关注的研究课题。主要介绍了近年来基于密度泛函理论的第一性原理计算与高分辨透射电子显微术、三维原子探针等实验观测在硬质合金界面研究方面的进展。首先从界面强度评估方法、第一性原理界面能计算方法、晶界结构的理论模型等方面，结合硬质合金常见晶界计算，系统地对第一性原理计算界面的基本方法进行总结。然后结合最近的几个研究实例，展示了第一性原理计算在硬质合金研发中发挥的重要作用。最后，通过分析国内外学者的研究成果，阐述了硬质合金第一性原理计算领域存在的不足，以及这一领域可能需要进一步开展的工作。
关键词:
硬质合金
,
第一性原理计算
,
晶界
,
高分辨透射电镜
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
邱成滨
,
彭英彪
,
何旭文
,
杜勇
,
张忠健
,
徐涛
,
刘向中
,
王辉平
,
王社权
硬质合金
doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.04.002
为了测定晶粒生长抑制剂在WC-Ni硬质合金粘结相中的饱和固溶度,为硬质合金热力学数据库的建立及其性能的优化提供必要依据,本文基于相图热力学计算,设计并制备了含晶粒生长抑制剂且粘结相含量高的WC-Ni合金试样.通过控制合金碳势使得合金试样中分别出现石墨相和相.利用LOM、BSE对合金试样的微观结构进行了分析.采用WDS-EPMA测定了硬质合金常用晶粒抑制剂Cr3C2、VC、TaC、NbC及其复合物在WC-Ni合金试样粘结相中的饱和固溶度.结果表明,单独添加Cr3C2、VC、TaC时,碳势对Cr、V、Ta、W的固溶度影响较大;单独添加NbC以及复合添加碳化物时,碳势对各元素的固溶度影响并不大.
关键词:
硬质合金
,
粘结相
,
晶粒抑制剂
,
固溶度
杨丽
,
林修洲
,
梅拥军
,
李月
,
杜勇
,
郑兴文
,
罗淑文
腐蚀与防护
doi:10.11973/fsyfh-201604017
搭建了薄液膜腐蚀试验装置,使用膨体聚四氟乙烯(E-PTFE)防水透气膜准确控制了薄液膜厚度.利用电化学方法研究了质量分数为5％的醋酸钾型除冰液薄液膜厚度对飞机用4130基材钢腐蚀行为的影响.结果表明:该体系腐蚀过程主要受阴极氧扩散控制,薄液膜下腐蚀产物的溶解与扩散过程对腐蚀速率有较大影响;不同液膜厚度下腐蚀体系的阻抗谱均只有一个时间常数,且溶液电阻随液膜厚度增大而减小.当液膜厚度很薄(30 μm左右)时,腐蚀速率很低;随液膜变厚,腐蚀速率先缓慢升高,然后迅速上升;在液膜厚度200μm左右达到极值,然后快速下降;当膜厚进一步增大,接近全浸状态,腐蚀速率又逐渐升高,并趋于稳定.
关键词:
4130钢
,
醋酸钾型除冰液
,
电解液膜
,
电化学测试
杜磊
,
唐强
,
林修洲
,
张国虎
,
程明
,
杜勇
,
古明军
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.增刊(Ⅱ).002
纳米孔超级绝热材料是一种理想的保温隔热材料。概述了纳米孔超级绝热材料的性能特点及应用前景，综述了SiO2纳米孔超级绝热材料的制备工艺及最新研究进展，讨论了 SiO2纳米孔超级绝热材料改性方法及研究进展，分析了各种制备工艺的特点与影响因素，指出了目前研究存在的主要问题和今后的发展方向。
关键词:
超级绝热材料
,
SiO2
,
纳米孔
,
制备工艺
,
研究进展
张颢
,
张卫兵
,
徐涛
,
孔德方
,
钟耿
,
朱婷
,
杜勇
硬质合金
doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.04.003
网状结构硬质合金是一种具有新型微观组织结构的硬质合金复合材料,而界面钴相梯度控制是网状结构硬质合金研究的关键技术.本文以YG20C作为网状合金的基体、YG6X作为团粒制备网状硬质合金试样,结合SEM、EDS等检测手段,研究烧结温度与保温时间对界面钴相扩散的影响.并通过相图计算、第一性原理等理论计算方法对钴相扩散的过程进行进一步研究证明.结果表明,当烧结温度高于1340℃时,即使很短的保温时间界面钴相也很容易扩散均匀,当温度低于1320℃,即使延长保温时间,核壳组织两边的钴相含量没有明显的变化,即界面钴相扩散受到了抑制.实验结果与理论计算相符合.
关键词:
网状结构
,
硬质合金
,
钴相
,
扩散
王少卿
,
陈响明
,
杜勇
,
王社权
硬质合金
doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2013.12.001
本文通过Thermo-Calc相图热力学计算软件建立了包含亚稳Fcc-Ti1-xAlxN相的Ti-Al-N三元体系的热力学模型,并对Ti1-xAlxN涂层的LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition)过程进行了计算模拟.研究了AlCl3,NH3和H2等反应气体成分变化对涂层中的Al含量的影响,理论预测结果与文献报道的实验结果吻合良好.利用计算模拟手段探究了富Al-Ti1-xAlxN涂层的沉积过程,并预测了富Al-Ti1-xAlxN涂层中的Al含量随反应气体成分以及沉积温度改变的变化情况.发现适当增加AlCl3、NH3/H2值及沉积温度均可提高涂层中的Al含量.
关键词:
CVD
,
Ti1-xAlxN涂层
,
热力学计算
