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抗断裂的材料设计

肖纪美

金属学报

本文分两部分第一部分是“从失效到设计”，从方法论角度论述三个概念──失效、性能、结构；三者之间的关系，以及分析它们的方法第二部分讨论抗三类断裂的材料设计的方法：（1）蠕变断裂──系统地开发新型合金系统；依据实验数据建立供设计使用的结构、性能和它们之间关系的表象方程（2）沿晶断裂──用归纳法建立晶界杂质浓度与固溶度之间的表象方程月准化学理论演绎晶界杂质对沿晶断裂功的影响；建立专家系统．（3）环境断裂──机理研究结果为材料的改进和设计，提供指南或准则。

关键词: 材料设计 , creep fracture , intergranular fracture , environmental cracking , failure , property , structure

固溶体近程有序结构与合金设计

靳淑静 , 王清 , 董闯

材料导报

工程合金几乎都是基于固溶体,对固溶体合金结构的研究有利于发展性能更优异的新型合金.总结了有关固溶体合金近程有序结构的理论研究以及现有的实验检测分析方法,同时阐述了一种描述固溶体合金近程有序结构的“团簇加连接原子”模型,该模型构成一种重要的材料设计方法.

关键词: 固溶体合金 , 近程有序 , 结构表征技术 , 团簇加连接原子模型 , 材料设计

基于相场模拟对镍基高温合金制备工艺优化及设计

曹东甲 , 塔娜 , 杜勇 , 张利军

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.01.05

材料制备过程中微结构演变的定量描述是材料设计的核心。近年来基于精准热力学和扩散动力学数据库的相场模拟是对微结构演变进行定量描述一种行之有效的方法。作为航空发动机和燃气涡轮叶片等高温零部件的主要用材，高性能镍基高温合金制备工艺的优化及设计一直是各国材料学者研究的热点和难点。首先概述了相场方法及其最新研究进展，以及相场法与 CALPHAD （CALculation of PHAse Diagram）数据库耦合技术的发展，随后详细介绍了国内外有关镍基高温合金凝固、固溶及时效过程微结构演变定量相场模拟的报道，以及当前用于建立镍基高温合金微结构与力学性能关系的可行方法。之后给出了两个基于定量相场模拟对镍基高温合金固溶及时效热处理机制进行优化及设计的实例，进一步证明了相场模拟在高性能镍基高温合金设计中的重要作用。最后，指出了对镍基高温合金制备过程微结构演变进行定量相场模拟以及后续工艺优化和设计中存在的主要问题及发展趋势。

关键词: 镍基高温合金 , 微结构 , 相场模拟 , CALPHAD , 热处理机制 , 材料设计

相图计算技术及其在核用锆合金研发中的应用前景

岳强 , 袁改焕 , 李小宁 , 沈剑韵

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.05.023

相图计算技术作为材料设计研发的重要辅助手段,可以有效地减少实验工作量,缩短研制时间,特别是对于研发周期长的材料意义更为重大.概述了相图计算技术的基本原理、主要软件和应用实例,结合核用锆合金的研发特点,指出相图计算技术可以在新锆合金成分设计、相转变温度预测、析出相种类控制、改善铸锭成分均匀性等方面提供指导和支持.

关键词: 相图计算 , 材料设计 , 锆合金 , 核电站

计算材料热力学与镁合金设计

李长荣 , 郭翠萍 , 杜振民

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2015.01.03

计算材料学经过近30年的发展，已形成针对材料不同层次和尺度的理论模型，包括第一性原理计算、分子动力学、蒙特卡洛模拟、相场理论、CALPHAD技术及有限元分析等。其中计算材料热力学在多层次跨尺度材料设计中占据重要的地位。通过计算材料热力学获得的多元合金体系的相关系、相组成和相对量、相转变驱动力及其它热化学数据等基础性研究成果，将直接服务于相关材料的设计与研发。简要介绍了计算材料热力学的发展历程及其基本原理，结合Mg基合金设计过程，基于建立的部分Mg合金体系的热力学数据库，从固溶强化、时效强化、析出强化、晶粒细化、非晶形成能力等方面，对Mg合金体系的热力学评估方法和研究现状进行了概述，并根据Mg合金热力学数据库中关于Mg-Zn-Zr／Ca体系的热力学特征函数，计算相平衡关系，示例分析了Mg-Zn合金中Zr和Ca的合金化作用。

关键词: 计算材料热力学 , CALPHAD 技术 , 材料设计 , Mg合金

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