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铍铝合金微弧氧化膜的微观结构、成分及性能

谢垚 , 李军义 , 刘兆刚 , 饶晓方 , 王东新 , 王战宏 , 李峰 , 钟景明

目前国内尚未开展铍铝合金的微弧氧化技术研究.采用微弧氧化技术在粉末冶金铍铝合金材料表面原位生长出一层氧化膜;采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对氧化膜层的结构、形貌和成分组成进行表征分析.结果表明:氧化膜层平滑、致密,表面分布着Be、O、Al等元素.在微弧放电的高温下,氧化膜层的形成是各个反应过程的综合结果.所得氧化膜层的厚度均值为11.221μm,从氧化膜表层到基体方向,O、Si、P元素的含量有明显减少的趋势,而Al元素和Be元素含量的变化趋势则刚好相反.膜层有一定的结合强度、硬度和较小的表面粗糙度,并且能耐114 h的盐雾试验,击穿电压高于1 000 V.

关键词: 铍铝合金 , 微弧氧化 , 氧化膜 , 微观结构 , 性能

金属铍的应用进展

钟景明 , 许德美 , 李春光 , 王战宏 , 李峰 , 王莉 , 李志年

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2014.09.05

综述了近20年来金属Be在核能、惯性导航系统、红外光学系统、热学、结构件、高能物理学和商业等领域的最新应用进展，以及金属Be优异的性能在促进其应用领域技术进步和改进产品性能和质量中所起的重要作用。从金属Be的应用范围和效果，说明金属Be作为“战略性、关键性”工程材料，对一个国家国防、航空航天和战略核能发展所起的关键支撑作用。并简要介绍了我国金属Be的应用现状，指出我国必须大幅度提高Be在惯性导航系统和红外光学系统的应用水平，以增强我国空间争夺和对抗能力。最后，总结了世界范围内金属Be的应用市场格局，预计未来金属Be市场仍以国防、航空航天和战略核能为主，且在民用工业中也将占据重要地位。

关键词: 金属Be , 惯性导航系统 , 红外光学系统

粉末冶金多晶态铍室温断裂行为的研究进展

康慧灵 , 何力军 , 许德美 , 钟景明 , 王战宏 , 孙本双 , 刘霄霞

材料导报

介绍了粉末冶金法生产的多晶态铍的性能、生产工艺.综述了多晶态铍室温断裂行为的研究状况,包括铍的室温断裂特征,以及诸如铍粉粒度和形态、粉末压制过程、表面残余应力,机械加工损伤、多种杂质(BeO,Fe,Al,Cr,Ag,Si,C等)对铍室温断裂性能的影响.预测了未来关于铍在工程领域可能开展的基础性研究.

关键词: 多晶态 , 铍 , 断裂 , 室温

国内外铍及含铍材料的研究进展

许德美 , 秦高梧 , 李峰 , 王战宏 , 钟景明 , 何季麟 , 何力军

中国有色金属学报

综述近20年来国外铍及含铍材料的研究进展，主要包括铍的冶金制备、铍合金、铍和氧化铍金属基复合材料、铍金属间化合物等。概括我国在铍材料方面取得的研究与生产技术进展，以及与国外研发水平的差距。并展望未来10年我国铍及含铍材料需要重点发展的新材料以及突破的关键技术。

关键词: 铍 , 铍雾化粉 , 铍铝合金 , 铍/氧化铍金属基复合材料 , 近净形

多晶Be室温拉伸变形和断裂行为

许德美 , 秦高梧 , 李峰 , 王战宏 , 钟景明 , 李志年 , 何力军

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2014.00062

通过SEM原位拉伸实验观察室温下多晶Be的变形、裂纹萌生和扩展过程,利用电子背散射衍射(EBSD)标定断裂解理面,结合OM分析孪晶变形,研究多晶Be室温拉伸变形和断裂行为及其机理.结果表明,室温拉伸应力条件下,多晶Be的滑移和孪晶变形均难以发生.滑移带仅在少数取向有利的晶粒中出现,最终孪晶变形晶粒约占晶粒总数的5％.变形过程中存在(0001)基面和{10(1)0}柱面之间的交滑移.多晶Be的微裂纹起源于晶界一侧,发生穿晶扩展后,在另一侧晶界终止,裂纹萌生符合Stroh位错塞积生裂纹理论.因晶界对裂纹强烈的阻碍作用,多晶Be的裂纹长大依靠不同微裂纹之间的汇合,汇合路径有解理台阶和撕裂2种.多晶Be断裂基本解理面为(0001)基面和{10(1)0}柱面,两者均是多晶Be解理萌生和扩展的主要路径.未观察到因孪晶变形诱发的微裂纹.

关键词: 多晶Be , 断裂机理 , 解理面 , 孪晶变形

粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能

马玲 , 赵双群 , 王战宏 , 买学锋 , 赵玉林

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2006.06.011

通过室温拉伸试验和扫描电镜观察与分析,研究不同铍铝配比对粉末冶金铍铝合金的显微组织和力学性能的影响.结果表明,随着铍含量的增加,铝含量的降低,铍铝合金的弹性模量、抗拉强度、屈服强度显著升高,延伸率降低.合金的断裂模式受成分配比的影响不大,断裂是由铝相的韧窝断裂和铍相的解理断裂构成的混合型断裂.铍铝合金实质上是由纯铍和纯铝构成的颗粒增强复合材料,可通过不连续颗粒增强复合材料的唯象模型对不同铍铝配比铍铝合金的弹性模量及应力-应变响应进行较为准确的预测.

关键词: 铍铝合金 , 铍铝配比 , 力学性能 , 颗粒增强复合材料

粉末冶金BeAl材料疲劳性能宏微观分析

吴艳青 , 牛莉莎 , 施惠基 , 王战宏

稀有金属材料与工程

用原位SEM观测研究了粉末冶金BeAl材料应力控制的疲劳机制.断裂时,低应力疲劳比高应力的平均累积塑性应变小得多.前者的累积塑性应变变化速率随着循环次数增大明显减小,后者则接近线性变化规律,表明高应力水平下的疲劳损伤累积更接近线性假设.低应力疲劳可从表面观测到一条疲劳主裂纹,由微观尺度下的累积塑性应变控制;高应力水平疲劳加载初期很快有宏观尺度的累积塑性应变,使Be与Al结合相界面同时产生较多裂纹.裂纹主要沿Al和Be结合强度较弱的表面路径扩展,随后沿纵深方向扩展,在材料内部裂纹扩展方向会变为与加载方向平行的Be基滑移面方向.当裂纹达到临界尺寸,局部塑性应变控制变为主应力方向控制,促使裂纹向前方扩展,宏观断口呈现出有层次的撕裂型.

关键词: BeAl材料 , 粉末冶金 , 疲劳机制 , SEM原位观测 , 累积塑性应变

多晶铍微观弹性失配行为的数值分析

万朔 , 何力军 , 张伟 , 许德美 , 钟景明 , 王战宏

稀有金属 doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2015.08.014

考虑了晶粒取向随机的影响,分别建立了多晶铍的规则和非规则晶形二维多晶模型,对多晶铍的微观弹性失配行为进行了有限元(FEM)数值分析.规则模型晶粒形状取为正方形或正六边形;非规则模型利用Voronoi方法获得接近真实的非规则形状晶粒.考虑到单晶体力学性能的各向异性,对具有HCP结构单晶铍晶粒的含有5个参数的弹性刚度矩阵进行坐标变换,得到任意取向铍晶粒的弹性性能参数.将各组弹性性能参数随机地赋给各个晶粒,实现在晶粒取向随机化分布条件下对弹性性能差异性考虑的目的.基于以上工作对两类铍多晶模型进行了FEM应力分析,结果表明,两类不同模型的失配应力集中均发生在晶界处;相比规则多晶模型,不规则多晶模型的弹性失配效应更为显著;最大失配应力较平均应力(即不考虑弹性失配影响时的应力)高出10％左右.

关键词: 多晶铍 , Voronoi图 , 晶粒取向 , 弹性失配 , 有限元法(FEM)

不同伸长率多晶Be室温拉伸断口分析

许德美 , 李峰 , 王战宏 , 钟景明 , 李志年 , 秦高梧

稀有金属材料与工程

通过扫描电镜系统分析了伸长率＞5％和零伸长率多晶Be室温拉伸断口形貌.发现多晶Be无论伸长率高低,拉伸断口均平整、无颈缩;断口宏观形貌分纤维区和放射区,微观形貌既有裂纹沿一定结晶学表面扩展形成的解理断裂特征,又有一定塑性变形产生的撕裂棱,属准解理断口.但是,伸长率＞5％的多晶Be断口纤维区和放射区界限不清晰,放射花样细小且走向多变,断口没有明显的主裂纹源,断裂是由多个裂纹源汇合所致.而零伸长率多晶Be断口纤维区和放射区界限清晰,放射花样粗大且走向单一,并且纤维区占整个断口比例极小,放射花样则几乎遍布断口通区,断口上可见明显的主裂纹源,主裂纹源中心往往存在某种组织缺陷,断裂主要是单一裂纹扩展所致.这表明多晶Be的伸长率主要来自于裂纹形核阶段,微观组织缺陷造成裂纹过早地达到临界裂纹扩展尺寸,是导致多晶Be材室温伸长率降低的主要原因.

关键词: 多晶Be , 伸长率 , 准解理断口 , 纤维区 , 放射区