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研发铝合金的集成计算材料工程

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

硬质合金界面的实验观测与第一性原理计算研究进展?

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

B2FeAl合金晶格动力学的嵌入原子模型计算

孔毅 , 胡望宇 , 黄杨程 , 舒小林

稀有金属材料与工程

应用改进分析型EAM模型,系统计算了B2FeAl合金的晶格动力学性能,包括晶格常数、形成热、弹性常数、声子谱、态密度、比热、德拜温度和热膨胀系数等,并将计算结果与已有实验数据及其他理论计算结果进行了比较.总的来说,仅从合金组成元素的性质出发,不涉及合金本身性质而构建的改进分析型EAM模型成功地描述了B2 FeAl合金原子间的相互作用,所得计算结果与实验值符合很好.

关键词: B2 FeAl合金 , 改进分析型EAM模型 , 晶格动力学性能

低苯基硅橡胶的耐热性能研究

苏正涛 , 刘君 , 孔毅 , 张峥 , 尹艳玲

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.1999.04.002

讨论了多种氧化铁类金属氧化物对提高低苯基硅橡胶耐热性的作用.实验结果表明,铁锡氧化物的复合物对提高低苯基硅橡胶耐热性的效果最好,热失重分析说明添加铁锡氧化物的复合物试样的外延起始热分解温度比空白样提高了70℃.

关键词: 低苯基硅橡胶 , 耐热 , 热失重

耐热聚酯漆包线漆制造与研究

孔毅

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2011.04.004

介绍了一种适用于底涂层生产复合漆包线的耐热聚酯漆包线漆.该耐热聚酯漆包线漆具有突出的高软化击穿性,可适合生产大线规漆包线.

关键词: 耐热聚酯 , 漆包线漆 , 生产工艺

氟硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物低温性能的研究

苏正涛 , 刘君 , 孔毅 , 王洪锐

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.1999.05.008

研究了三氟丙基甲基硅氧烷/二甲基硅氧烷共聚物的性能,尤其是其低温特性,并与通用氟硅橡胶进行了对比.实验结果表明该共聚物有较好的耐油性能和优异的低温性能.共聚物在-60℃下的压缩耐寒系数为0.73,而通用氟硅橡胶仅为0.03.共聚物在-70℃下的压缩耐寒系数仍达0.59.DMTA分析也表明共聚物的损耗模量峰在-84.4℃,通用氟硅橡胶在-62.4℃,共聚物比通用氟硅橡胶具有更好的低温性能.

关键词: 氟硅橡胶 , 共聚物 , 动态机械热分析 , 低温特性

航空用铝合金超微结构实验表征

杨明军 , 李凯 , 杜勇 , 汪炯 , 刘丝靓 , 孔毅

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.100002

为了使铝合金更好的服役于航空领域,就有必要对其微观结构进行实验表征,从而可以在铝合金微观结构和宏观性能之间搭建桥梁,最终优化铝合金的综合性能。本文介绍了航空用2xxx,6xxx和7xxx系铝合金发展历程以及时效析出过程中的微观结构演变,如Al-Cu合金GP区、Al-Cu-Mg合金GPB区等重要物相的结构特征,以及Al-Cu-Mg合金S相析出行为等都已得到了透彻的研究；阐述了透射电镜、扫描透射电镜、三维原子探针等技术的结合在Al-Cu-Mg-Ag合金Ω相、Al-Mg-Si-Cu合金β″相的晶体结构及界面结构以及铝合金晶间腐蚀机理等研究上的应用；本小组实现了复杂选区电子衍射谱的快速模拟及标定,并基于会聚束电子衍射实现了对析出相体积分数的精确测量；最后指出,高分辨透射电镜原位加热研究及透射电镜原位力学测试等新技术手段的应用,对深层次研究铝合金相变规律、变形行为具有跨时代意义。

关键词: 航空用铝合金 , 超微结构 , 表征 , 飞机 , 透射电镜

球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能

材料研究学报

研究了球形孔通孔和闭孔泡沫铝合金在1 MHz～10 MHz的超声衰减性能.结果表明:泡沫铝合金的超声衰减性能决定于其孔结构;通孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随着孔径d的减小、孔隙率Ps减小和比表面积Sv的增加而增大;闭孔泡沫铝合金的超声衰减系数α随孔径d的减小、孔隙率Ps的增加和比表面积Sv的增加而增大;当孔径d、孔隙率Ps相近时,闭孔泡沫铝合金的超声衰减性能优于通孔泡沫铝合金;在1 MHz～10 MHz二者是具有良好阻尼性能的轻质材料.其衰减机制为在弹性范围内超声应力波在具有大量孔隙界面的泡沫铝合金中的衰减.

关键词: 金属材料 , 通孔泡沫铝合金 , 闭孔泡沫铝合金 , 超声衰减系数 , 孔径 , 孔隙率 , 比表面积

介孔材料的调孔方法及机理

曹渊 , 魏红娟 , 王晓

材料导报

介孔材料孔径调节可通过改变表面活性剂及添加辅助剂来实现,其作用机理是在介孔材料形成过程中改变胶束的大小;改变组成配比和温度等反应条件也能实现调孔,这可能涉及合成机理的变化.相比而言,前2种方法运用得较多,也更有效.

关键词: 介孔材料 , 孔径 , 表面活性剂 , 辅助剂

大孔 - 介孔分级孔结构炭材料制备及性能 研究

周颖 , 王志超 , 王春雷 , 王六平 , 许钦一 , 邱介山

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00145

以聚苯乙烯微球以及F127嵌段共聚物自组装结构为模板, 酚醛树脂低聚物为碳前驱体, 双模板法合成了大孔-介孔分级孔结构的炭材料. 对样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM) 、透射电镜(TEM) 和氮吸附-脱附测试, 并研究了样品的电化学性能. 结果表明, 利用这种简便的合成方法可以得到具有三维连通大孔以及二维有序介孔结构的分级孔结构炭材料, 大孔尺寸在 1μm左右 , 介孔孔径集中分布在5nm, 比表面积为 353.8m²/g , 孔容0.36cm³/g. 利用三电极体系测试了产品作为电化学双电层电容器电极材料的性能, 在50mA/g的电流密度下, 放电质量比电容 为40F/g .

关键词: 分级孔结构 , dual-templating method , EDLCs