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合金元素对一种定向凝固钴基高温合金组织和性能的影响

本文研究微量合金元素Ｃ，８，Ａｌ，Ｚｒ对钴基高温合金组织和性能的作用．表明Ｃ．Ｂ含量增加，极为显著地提高合金高温持久性能，Ａｌ的影响次之．随Ａｌ含量增加．合金性能降低，Ｚｒ无明显影响，Ｃ和８有较为明显的交互作用．据此，研制成Ｘ４０Ｍ合金，该合上和Ｘ４０相比，高温持久性能和塑性都有极为显著的提高，可提高使用温度４５℃．合金有两种碳化物强比机制：碳化物承载和碳化物弥散强化，合金元素是通过改变合会相变温度和碳化物相的含量，种类、分布和形态对合金的持久性能产生作用

关键词: 定向凝固 , Co-base superalloy , carbide strengthening mechanism

DZ40M钴基高温合金的中温蠕变形变与断裂

姜文辉 , 姚向东

金属学报

本文研究了新近开发的定向凝固ＤＺ４０Ｍ钴基高温合金在７００℃, ３６０－３４０ＭＰａ时蠕变形变特点, 用扫描电镜和透射电镜分别观察了蠕变断裂断口、纵向剖面和形变后组织结构. 结果表明：ＤＺ４０Ｍ合金７００℃起始蠕变阶段蠕变应变εβ和ｔ＾１／３间呈线性关系；稳态蠕变速率可用ε＝Ａｅｘｐ（ｂσ／κＴ）来表示, 其中Ａ＝８．７２７０×１０＾１３％ｈ－１, ｂ＝０．９０３９×１０＾２１ｃｍ＾３.

关键词: 定向凝固 , null , null , null , null

纤维共晶生长界面前沿三维扩散场解析

姚向东 , 胡壮麒 , 黄韬 , 周尧和

材料研究学报

修正Jackson和Hunt关于在垂直生长方向截面上溶质扩散各向同性假设,求解三维Laplace方程,获得纤维共晶生长界面前沿三维稳态扩散场,并证明Jackson和Hunt的二维模型是实际生长的二维简化和一阶近似并用了二腈((SCN)-樟脑(CAM)纤维共晶系统计算生长界面前沿溶质分布

关键词: 纤维共晶生长 , null , null

DZ40M合金高温低周疲劳性能及其断口分析

姜文辉 , 姚向东 , 管恒荣 , 胡壮麒

金属学报

测定了定向凝固钴基高温合金DZ40M900℃低周疲劳性能并观察了疲劳断口．结果表明：DZ40M合金具有较高的抗高温低周疲劳性能；疲劳裂纹起源于试样表面优先氧化的碳化物，基体中骨架状分布的碳化物阻滞裂纹扩展；氧化不仅促进疲劳裂纹的形成，而且加速了裂纹扩展DZ40M合金的高温疲劳破坏是机械疲劳与环境氧化双重作用所致.

关键词: 定向凝固 , cobalt-base superalloy , low cycle fatigue , high temperature oxidation , fracture analysis

DZ40M钴基高温合金950℃长期时效后的组织与性能

姜文辉 , 姚向东 , 管恒荣 , 胡壮麒

金属学报

研究了新近开发的一种定向凝固钴基高温合金DZ40M950℃长期时效后的组织与性能．结果表明，合金时效后室温强度提高，塑性降低980℃，83MPa持久性能提高，而816℃，215MPa持久性能下降．在时效过程中，初生碳化物M7C3和MC缓慢分解，细小的M23C6在基体中大量析出，M6C在一些M7C3表面生成．分析认为，合金性能变化主要归因于M(23)C6沉淀析出初生碳化物M7C3和MC分解，释放出碳原子，促进M(23)C6沉淀反应、M6C形成是由于钨的局部偏聚所致．

关键词: 钴基高温合金 , Co-base superalloy , ageing , carbide transformation , mechanical property

钴基高温合金DZ40M高温高周疲劳过程中碳化物的行为

姜文辉 , 姚向东 , 管恒荣 , 胡壮麒

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2000.01.001

研究了DZ40M合金900℃高周疲劳过程中碳化物的行为.在900℃疲劳试验过程中, DZ40M合金中初生碳化物M7C3和MC发生溶解,同时,沉淀析出大量细小的二次碳化物M23C6,它与基体具有立方取向关系.M23C6相钉扎位错及亚晶界,强化合金基体,提高形变抗力.初生碳化物发生了断裂,降低了疲劳断裂抗力.DZ40M合金表面发生了严重的氧化,优先氧化的碳化物是疲劳裂纹源.

关键词: 钴基高温合金 , 定向凝固 , 碳化物 , 疲劳 , 氧化

人造水晶温度控制系统的研制

姚向东

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.1998.03.021

关键词:

镍基单晶高温合金中的类树枝晶γ′相晶体生长

张静华 , 姚向东 , 张志亚 , 李英敖 , 管恒荣 , 胡壮麒

材料研究学报

在镍基单晶高温合金中,发现以类树枝晶形态析出的γ′相

关键词: 类树枝晶 , single crystal superalloy , undercooling

负载铂的缺陷活性炭作为一种在碱性条件下具有优异氧还原反应性能的催化剂

严学成 , 贾毅 , 张龙舟 , 姚向东

催化学报 doi:10.1016/S1872-2067(17)62765-7

燃料电池因其高的能量转化效率和无污染的特点而被认为是目前最有发展前景的高效清洁发电技术,然而燃料电池迟缓的阴极氧还原反应(ORR)极大地降低了其整体性能.目前,铂碳(Pt/C)仍然是催化ORR最有效的催化剂.但是,由于Pt的价格很高以及其稳定性差等缺点极大地限制了燃料电池的大规模化应用,因此设计与开发廉价高效稳定的ORR电催化剂对实现燃料电池的大规模商业化应用具有重要的意义.在过去的几十年中,研究发现Pt和其他的非贵金属形成合金,如Pt-Fe,Pt-Ni和Pt-Co等不仅可以降低Pt的用量,而且也可以使所得催化剂具有较高的ORR活性.此外,研究发现核-壳结构也可以提高铂基ORR催化剂的活性与稳定性.但是,这些催化剂的制备一般会使用毒性和危险性较高的有机化学试剂并且其制备过程繁杂,因此并不适用于大规模的实际生产.从这个角度来说,开发一种简易的方法来制备高效廉价的ORR催化剂显得尤为重要.之前的研究表明,Pt的载体对提高所得ORR催化剂来说非常关键.可以发现大部分载体都是经过改进的碳材料,如微孔/介孔材料,杂原子掺杂的石墨烯以及缺陷碳等.尤其是我们课题组最近提出的一种缺陷催化机理表明,在碳材料中特定类型的缺陷(如缺陷活性炭(D-AC)和缺陷石墨烯等)可以使纯的碳材料具有很高的电催化活性.尽管D-AC的ORR催化活性在不含金属的催化剂中位居前列,但是其催化性能仍然比商业化的Pt/C差.鉴于此,如果我们可以通过使用具有较高ORR催化活性的D-AC作为Pt的载体而降低Pt的用量,但并不牺牲其催化活性,这将是一个很具有前景的方法来解决昂贵ORR催化剂的问题,进而有可能实现燃料电池的大规模化生产.在本研究中,我们通过一种简易的液相浸渍法以D-AC作为Pt的载体而制备了一种高效的ORR催化剂.具体来说,我们通过调节合成过程中的还原温度实现了控制所得催化剂中Pt颗粒尺寸的目的,同时我们也对催化剂中的Pt含量对其催化性能的影响进行了探讨.研究表明,所得催化剂中Pt的颗粒尺寸以及其结晶性都可能影响其ORR催化活性.更为重要的是,所得样品D-AC@5.0%Pt中含有约5 wt%的Pt,然而其在碱性条件下的ORR催化活性已经超过了商业化的含有20 wt%Pt的Pt/C,例如其起始电位和半波电位都优于商业化的Pt/C,并且其稳定性也比商业化的Pt/C好.除此之外,D-AC@5.0%Pt在催化ORR的过程中表现出了一种一步四电子的反应路径,而且中间产物过氧化氢的产率很低.所得催化剂D-AC@5.0%Pt优异的ORR反应活性表明D-AC中的特殊缺陷以及负载的Pt纳米颗粒都对提高其催化活性具有很大的贡献,同时也说明选择合适的载体对提高电催化剂的活性至关重要.实验结果还表明,D-AC@5.0%Pt在酸性条件下的ORR催化活性也有一定的提高,虽然比商业化的Pt/C要差一些.更进一步减小Pt的颗粒尺寸到亚纳米甚至原子级别可能会明显地提高其在酸性电解液中的ORR催化活性.

关键词: 活性炭 , 缺陷 , 铂 , 氧还原反应 , 燃料电池