淬火态Zr-4合金高温水蒸气氧化性能研究中期报告
FeAl基合金的高温抗氧化性能分析
含碳量较高的材质较普通 FeAl 基合金的硬度高；B 元素改善晶界脆性，Zr 使晶界固溶强化，提高了材料的冲击韧度
和抗拉强度；1000 ℃下，含碳量较低的 FeAl 基合金呈完全抗氧化性，其循环氧化动力学曲线均服从抛物线规律。
关键词：FeAl 基合金； 抗氧化性能
中 图 分 类 号 ：TG146.2+1
总的氧化时间为240h然后在此条件下进行周期性的氧化一冷却试验后质量变化用以表征循环氧化动力学3j根据试样单位面积上的氧化增重绘制出其循环氧化动力学曲线样在1000时氧化增重曲线大体呈抛物线试样氧化动力学服从前述抛物线规律试验条件并不是很好地符合抛物线的形状些偏差在0
材料热处理技术 Material & Heat Treatment
确定氧化温 度为 1000 ℃， 总 的 氧 化 时 间 为 240 h， 然后在此条件下进行周期性的氧化-冷却 试验。 试验期间称量试样在各个周期时间点的前 后质量， 试样的增重随着循环周次或氧化时间的 变 化 用 以 表 征 循 环 氧 化 动 力 学 [3]。
根据试样单位面积上的氧化增重绘制出其循 环氧化动力学曲线，如图 2 所示。 可以看出，各试 样在 1000 ℃时氧化增重曲线大体呈抛物线，即各 试样氧化动力学服从前述抛物线规律。 由于受到 试验条件、试验误差等因素的影响，所以图中曲线 并不是很好地符合抛物线的形状， 而是出现了一 些偏差，但在大体上还可以看出，它的氧化增重曲 线服从抛物 线规律。 在 0～16 h 的 氧 化 初 期 ，曲 线的趋势都比较陡， 氧化速率很快，这个阶段试 样由于成分中各元素较纯而很容易被氧化；在 16～120 h 试 样 曲 线 走 势 变 缓 ， 说 明 氧 化 速 率 较 前 段 降 低 了 ； 120 h 之 后 试 样 曲 线 走 势 则 更 加 平 缓，达到非常稳定的状态，说明氧化速率已经变得
航空航天金属间化合物研究现状
航空航天金属间化合物的研究现状摘要：本文主要介绍金属间化合物的分类，现在的研究现状，以及金属间化合物的制备和工艺。
金属间化合物简称IMC(Intem~etallicsCompounds)，主要是指金属元素间、金属元素与类金属元素间形成的化合物，其特点是各元素间既有化学计量的组分，而其成分又可在一定范围内变化从而形成以化合物为基体的固溶体。
为了能在21吐纪保持在航空和航天领域的优势，大力推动了这方面的研究工作，并发展出一种能耐更高温度、比强度更高的新型金属间化合物高温结构材料，给新一代航空和航天器的发展开辟一个新时代。
关键字：航空航天、金属间化合物、引言由于金属间化合物材料在航天航空等国防尖端技术领域和机械、冶金、化工等一般工业领域均有着广阔的应用前景，因此，世界上工业发达的国家都投人大量的人力和资金进行金属间化合物材料的研究。
美国国防部关键技术计划和国家关键技术计划中均将金属间化合物材料列为关键材料之一。
德国和日本等国也有相应的计划。
美国是第一个对金属间化合物燃气轮机涡轮叶片进行试验的国家，在该技术领域居领先地位，而德国、法国和日本主要工作集中在金属间化合物的研究上，而不是应用上。
我国在国家自然科学基金、国家“863”高新技术及国家科技攻关项目中都将金属间化合物结构材料列为重要的研究课题。
金属间化合物是指以金属元素或类金属元素为主构成的二元或多元合金系中出现的中间相化合物。
按照用途可将其分为两类：一类是结构材料，主要是利用其强度、刚度、硬度、耐热性和抗高温蠕变等性能；另一类是功能材料，主要是利用其特殊的光学、电学、声学和热学等特征。
用做结构材料的金属间化合物有多种亚型，其中主要包括镍、铁和钛的铝化物，例如Ni3AI、NiAI、Ti3A1、Ti～及Fe3A1和Fe A1等，它们主要用做高温结构材料。
由于这类高温材料是具有有序结构相的金属间化合物，故又称高温有序合金或高温金属间化合物。
与镍基高温合金相比，这类材料的高温性能更好，可在更高的温度下工作，而且密度小，抗腐蚀能力强，抗蠕变、抗疲劳性能好，因而它们作为新一代飞机发动机、火箭推进系统和空间动力系统的高温结构材料有着极大的竞争力。
哈尔滨工业大学材料科学与工程学科
哈尔滨工业大学材料科学与工程学科
第十三届博士生学术论坛
会议日程
注：参会博士生必须参加论坛全部议程，并于19日上午、下午报告开始前到本人所在会场秘书处签到；如无故缺席，本次中期检查视为无效；如有特殊情况，需提前向王宁老师和秦少华老师请假备案。
第一组 (物化+铸造)
地点：材料楼220
主席：黄永江
委员：方海涛隋解和李伟力孟祥龙李邦盛吴士平宁志良
第二组 (材料学)
地点：材料楼322
主席：郑明毅
委员：孙东立张学习王亚明黄陆军杨治华
第三组 (材料学+空间+光电)
地点：材料楼521
主席：王文
委员：邵文柱李保强黄小萧姜建堂吴宜勇国凤云张勇
主席：王国峰
委员：单德彬胡连喜王忠金刘钢徐永超徐文臣王春举
主席：闫久春
委员：冯吉才方洪渊刘会杰田艳红李卓然张丽霞
主席：黄永宪
委员：高洪明何鹏李俐群张广军陶汪。
三效催化剂机理研究
综述专论引言汽车工业的发展在推动经济繁荣的同时也造成了严重的环境污染。
汽车排放的污染物包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、硫化物、颗粒（铅化合物、黑碳、油雾等）、臭气（甲醛、丙烯醛）等，其中CO、HC、NOx是造成环境污染的三种主要气态污染物，对人体的危害极大，在增加大气污染的同时，也破坏了生态平衡。
更重要的是，这些污染物在一定条件下会生成二次污染物——光化学烟雾，从而对环境造成更大的危害，因此，许多城市将控制机动车尾气作为改善空气质量的重要措施[1]。
而在众多的尾气排放控制手段中，催化净化已经成为控制汽油车尾气污染的重要手段之一[2]。
1.三效催化剂的结构与组成汽车尾气催化剂主要有两种类型：蜂窝型和颗粒型。
但是，由于颗粒型催化剂单位体积的重量为蜂窝型的23倍，且有加热时间长，易磨损等缺点，因此自80年代起，颗粒型催化剂逐渐为蜂窝型催化剂所取代。
汽车尾气催化剂从70年代中期在美国开发并使用三效催化剂机理及技术进展以来，按其特点可以分为以下几个阶段：（1）Pt，Pd氧化型催化剂为第一代产品，主要控制CO和HC的排放，70年代在美国曾得到广泛的应用。
（2）还原氧化双段催化剂为第二代产品，应用于80年代。
在催化剂的还原段，NOx被还原为NH 3，但是经过氧化段又被复原，所以它并未得到实质性的使用。
（3）三元催化剂为第三代产品，主要控制尾气排放中的CO、HC及NOx，其主要活性成分为Pt、Rh、Pd 等贵金属。
（4）单钯催化剂为第四代产品，虽然可耐更高的温度，但对空燃比和燃油的要求也更高，因此未得到工业应用。
现今最为常见的汽车尾气催化剂又被称为三效催化剂或三元催化剂(Three-Way Catalyst，简称TWC)，这是因为它能同时净化汽车尾气中的三种有害成分的缘故。
三效催化剂主要由四部分组成：载体、氧化铝涂层、活性组分和助剂。
1.1载体载体是担载主催化剂和助催化剂组分的组分[3]，从汽车尾气排放标准要求及催化技术发展来看，载体形式主要有颗粒状和整装两类。
Mg-Gd-Y_合金及其构件的组织与性能研究
精 密 成 形 工 程第16卷 第2期 38JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年2月收稿日期：2023-04-10 Received ：2023-04-10基金项目：中央引导地方科技发展专项资金（YDZJTSX2021A027）；中北大学青年学术带头人资助项目（11045505） Fund ：The Central Guidance on Local Science and Technology Development Fund of Shanxi Province(YDZJTSX2021A027); The North University of China Youth Academic Leader Project(11045505)引文格式：顾皞, 蒋清, 常志勇, 等. Mg-Gd-Y 合金及其构件的组织与性能研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(2): 38-45.GU Hao, JIANG Qing, CHANG Zhiyong, et al. Structure and Properties of Mg-Gd-Y Alloy and Its Components[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(2): 38-45. *通信作者（Corresponding author ） Mg-Gd-Y 合金及其构件的组织与性能研究顾皞1，蒋清1，常志勇1，殷凤杰1，肖旅2，顾宝龙1，颜哲1，韩红1，金鑫1，付一峰1，宿常旭1，张建兵1*，鲁若鹏3（1.首都航天机械有限公司，北京 100076；2.上海航天精密机械研究所，上海 201600；3.中北大学 材料科学与工程学院，太原 030051） 摘要：目的 针对VW103（Mg-10Gd-3Y ）和VW63（Mg-6Gd-3Y ）2种铸造镁合金，从材料微观结构入手，探讨分析2种合金力学性能差异性，获取了2种镁合金在工程应用中的铸造性能及其力学特性。
难熔高熵合金研究进展
难熔高熵合金研究进展摘要高熵合金概念的提出开拓了研究者们设计合金的思路，混合的高熵可以稳定晶体结构相对简单的类固溶体相，而不是形成传统意义上复杂的金属间相。
因此，高熵合金的组成虽然复杂，但其微观结构简单。
难熔高熵合金组成元素大多为高熔点元素，同时具有高熵合金的特性，表现出优异的高温性能，成为非常有潜力的高温合金之一，引起国内外研究者的广泛关注。
本文介绍了难熔高熵合金的微观组织结构及相组成；室温和高温下的力学性能及强化机理、高温抗氧化性和耐磨性能；最后对难熔高熵合金的应用前景进行了展望。
关键词：难熔高熵合金；显微组织；力学性能；耐磨性；高温抗氧化性1 引言近年来，航天和军工事业的高速发展，对高温结构材料广泛需求的同时，也对其性能提出了更高的要求。
传统镍基高温合金在自身熔点的制约下，使用温度已接近材料极限，因此开发一种新型的超高温超强度合金既符合发展需要有具有实际意义。
受到高熵合金设计理念的启发，难熔高熵合金首次在2010年由O.N.Senkov提出[1]。
难熔高熵合金优异的高温力学性能得益于难熔元素的低扩散速率和较高的再结晶阻力，此外高熵合金的晶格畸变和BCC结构的高强度也有一定作用。
但其劣势在于，BCC结构的难熔高熵合金在室温下呈现的是脆性，在一定程度上限制了其进一步的应用。
本文介绍了难熔高熵合金的组织结构及相组成；室温和高温下的力学性能及强化机理、高温抗氧化性和耐磨性能；最后对难熔高熵合金的应用前景进行了展望。
2 难熔高熵合金组织结构早期的难熔高熵合金全部由促进BCC结构稳定的难熔合金元素构成，且元素之间大多都为等摩尔或近等摩尔比例混合，如WNbTaMo[2]。
这类合金起初大多采用电弧熔炼技术制备成铸锭，具有单一BCC晶体结构，微观组织为典型的树枝晶，合金表现出非常高的强度。
根据在BCC基体上析出的金属间化合物的结构类型，可将这类析出强化的难熔高熵合金细分为Laves相强化的合金系列和共格BCC/B2强化的合金系列两类。
铸造高强耐热Mg-Y-Nd(-Gd)-Zr和Mg-Gd-Y-Zr系镁合金组织性能和铸造缺陷对比
2021年第1期/第70卷镁合金专题iW\B15铸造局强耐热M g-丫-N d(_G d)-Z r和M g- G d-丫—Z r系镁合金组织性能和铸造缺陷对比陈荣石1,周波1’2,李吉林1’3,单智伟4(1.中国科学院金属研究所，辽宁沈阳110016; 2.中国科学技术大学材料科学与工程学院，辽宁沈阳110016; 3.北方 民族大学材料科学与工程学院，宁夏银川750021; 4.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049)摘要：以Mg-Y-Nd(-Gd>-Zr和Mg-Gd-Y-Zr系高强耐热镁合金为分析对象，从铸造成形方法和铸造缺陷两个方面进行了比较。
结果表明，这些合金可以采用砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、低压熔模铸造和半固态触变成形等方法铸造；铸造缺陷（如热裂和疏松等）形成机理及其对力学性能的影响与其他合金相比没有明显区別；建立了疏松缺陷与力学性能的关系。
关键词：高强耐热；镁合金；铸造工艺；铸造缺陷作者简介：陈荣石（1968-),男，博 士，研究员，研究方向为镁合金材料及其应用。
电 话：138****0711,E-mail: rschen@im 中图分类号：TG292文献标识码：A文章编号：|〇〇1-4977(2021 ) 01-0015-06收稿曰期：2020-09-11。
相比于铝合金，镁合金的绝对强度低、耐热性能差，这极大地限制了镁合金的应用范围111。
添加稀土元素能有效地改善镁合金的强度与耐高温性能；另外，稀土元素在铸造镁合金中还可以有效地减少气体、氧化物和有害元素的影响，起净化、除 气和除渣的作用121。
这些稀土高强耐热镁合金一般采用金属型或砂型重力铸造工艺。
低压反重力铸造过程中的熔体充型平稳，并且外加压力能增加补缩效果，可以改善夹杂和疏松缺陷，但关于低压铸造高强耐热镁合金的研究报道相对较少，目前还处于研发的起步阶段。
高强耐热镁合金还可以采用熔模铸造和半固态触变成形方法，但这两种成形方法在高强耐热撲合金中还不成熟。
材料物理性能第二章 材料的热学性能
原因：忽略振子之间的频率差别 忽略振子之间的相互作用 忽略低频的作用
2．德拜比热模型
德拜考虑了晶体中原子的相互作用，把晶体中原 子振动看成各向同性连续介质的弹性波，振动能量 量子化并假定原子振动频率不同，在0~ωD之间连续 分布。 式中，
＝德拜特征温度
＝德拜比热函数，
其中,
由上式可以得到如下的结论： • （1）当温度较高时，即， 即杜隆—珀替定律。 • （2）当温度很低时，即
度θD时，
低于θD时，CV~T3成正比，不同材
料θD也不同。例如，石墨θD=1973K，BeO 的θD =1173K，
Al2O3的θD=923K。
不同温度下某些陶瓷材料的热容
上图是几种材料的热容-温度曲线。这些材料的θD 约为熔点（热力学温度）的0.2-0.5倍。对于绝大多数 氧化物、碳化物，热容都是从低温时的一个低的数值 增加到1273K左右的近似于25J/K·mol的数值。温度进 一步增加，热容基本上没有什么变化。图中几条曲线 不仅形状相似，而且数值也很接近。
， ，计算得
这表明当T→0时，CV与T3成正
比并趋于0，这就是德拜T3定律，
它与实验结果十分吻合，温度越低，近似越好。说明低温时固体温度升高 吸收能量主要用于原子振动加剧。但T趋于ok时，热容和实验不符。原因： 忽略晶体的各向异性，忽略高频对热容的贡献。
四、材料的热容
1、无机材料的热容：根据德拜热容理论，在高于德拜温
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中期报告 题目： 淬火态Zr-4合金高温水 蒸气氧化性能研究 1. 设计（论文）进展状况 1.1 试验材料 本实验首先将Zr-4合金进行淬火处理，其主要化学成分如表1.1 表2.l实验用热处理后的Zr-4合金的主要成分 合金 SnCrFe O N Si C Zr Zr-4 1.2~1.5 0.1 0.2 0.12 0.006~0.007 0.04 0.01 其余 表1.1
1.2试验数据及分析
1.21 试验数据 附表是500℃水蒸气氧化的增重随时间变化的记录数据，并将时间换算为小时，增重量换算为单位面积增重量。 1.22数据分析 下图是利用 Origin 软件将Zr-4 合金在 500℃水蒸气氧化条件下氧化增重的数据拟合成曲线如下图1.1 所示。图1.1为Zr-4合金在500℃水蒸气氧化曲线。其中，图中黑线为氧化膜单位面积增重与时间的关系曲线，红线为拟合的动力学曲线。
图1.1 500℃水蒸气氧化曲线 从附表和图1.1中的氧化增重记录数据可以看出锆合金单位面积的氧化增重是随时间的增加虽然有小的波动，但总体呈现增大趋势，一直到最后呈现稳定状态。
2. 存在问题及解决措施 （1）由于光学天平的指针来回摆动，再加上读数时看的姿势造成了较多的误差。解决措施：尽量在指针较稳定时读取摆动的中间值，而且读数时身体不要晃动事先要与刻度尺保持垂直。 （2）橡胶管在受热膨胀后水滴的速度会变快。解决的措施：每隔半小时就微调一次，以保持水滴的平均速度在每分钟60~70滴之间。
3. 后期工作安排
（1） 继续把剩下氧化腐蚀温度进行完。 （2） 测量腐蚀时间和腐蚀后重量并记录数据。 （3） 分析不同温度的腐蚀情况，并进行比较。
指导教师签字： 年 月 日 附表500℃去离子水水蒸气氧化试验数据 时间/h 增重/mg mg/dm2 时间/h 增重/mg mg/ dm2 0.03 0.3 5.97 75.82 5.3 105.42 0.07 0.5 9.95 76.82 5.1 101.45 0.10 0.4 7.96 77.82 5.1 101.45 0.13 0.8 15.91 78.82 5 99.46 0.17 0.6 11.93 79.82 5 99.46 0.20 1.1 21.88 80.82 5.3 105.42 0.23 1 19.89 81.82 5.2 103.43 0.32 0.8 15.91 82.82 5.3 105.42 0.40 0.8 15.91 83.82 5.4 107.41 0.48 0.9 17.90 84.82 5 99.46 0.65 1.2 23.87 85.82 5.4 107.41 0.82 1.1 21.88 86.82 5.4 107.41 0.98 1.1 21.88 87.82 5.5 109.40 1.15 1 19.89 88.82 5.4 107.41 1.32 1.1 21.88 89.82 5.5 109.40 1.48 1.2 23.87 90.82 5.6 111.39 1.65 1.3 25.86 91.82 5.6 111.39 1.82 1.4 27.85 92.82 5.7 113.38 1.98 1.5 29.84 93.82 5.6 111.39 2.15 1.5 29.84 94.82 5.8 115.37 2.32 1.4 27.85 95.82 5.7 113.38 2.48 1.5 29.84 96.82 5.9 117.36 2.65 1.5 29.84 97.82 5.7 113.38 2.82 1.5 29.84 98.82 6 119.35 2.98 1.6 31.83 99.82 6 119.35 3.15 1.6 31.83 100.82 5.9 117.36 3.32 1.5 29.84 101.82 6 119.35 3.48 1.7 33.82 102.82 6.1 121.34 3.65 1.9 37.79 103.82 6.2 123.33 3.82 1.9 37.79 104.82 6 119.35 3.98 1.7 33.82 105.82 6.2 123.33 4.15 1.7 33.82 106.82 6.2 123.33 4.32 1.7 33.82 107.82 6.2 123.33 4.48 1.9 37.79 108.82 6.2 123.33 4.65 1.6 31.83 109.82 6.2 123.33 4.82 1.7 33.82 110.82 6.3 125.32 4.98 1.9 37.79 111.82 6.3 125.32 5.15 1.8 35.80 112.82 6.4 127.30 续附表 500℃水蒸气氧化试验数据 时间/h 增重/mg mg/dm2 时间/h 增重/mg mg/ dm2 5.32 1.8 35.80 113.82 6.3 125.32 5.48 1.9 37.79 114.82 6.4 127.30 5.65 1.9 37.79 115.82 6.3 125.32 5.82 1.8 35.80 116.82 6.4 127.30 5.98 1.7 33.82 117.82 6.3 125.32 6.15 1.8 35.80 118.82 6.2 123.33 6.32 2 39.78 119.82 6.2 123.33 6.48 2.1 41.77 120.82 6.2 123.33 6.65 2 39.78 121.82 6.3 125.32 6.82 2.1 41.77 122.82 6.3 125.32 6.98 2.1 41.77 123.82 6.2 123.33 7.15 2.1 41.77 124.82 6.3 125.32 7.48 2.4 47.74 125.82 6.2 123.33 7.82 2.5 49.73 126.82 6.1 121.34 8.15 2.8 55.70 127.82 6.1 121.34 8.48 2.2 43.76 128.82 6 119.35 8.82 2 39.78 129.82 6.2 123.33 9.15 2.3 45.75 130.82 6.1 121.34 9.48 2.8 55.70 131.82 6.2 123.33 9.82 2.4 47.74 132.82 6.2 123.33 10.15 2.3 45.75 133.82 6.4 127.30 10.48 2.4 47.74 134.82 6.4 127.30 10.82 2.2 43.76 135.82 6.4 127.30 11.15 2.3 45.75 136.82 6.5 129.29 11.48 2.4 47.74 137.82 6.6 131.28 11.82 2.3 45.75 138.82 6.7 133.27 12.15 2.2 43.76 139.82 6.5 129.29 12.48 2.3 45.75 140.82 6.6 131.28 12.82 2.5 49.73 141.82 7.3 145.21 13.82 2.5 49.73 142.82 6.9 137.25 14.82 2.5 49.73 143.82 6.8 135.26 15.82 2.4 47.74 144.82 7.1 141.23 16.82 3 59.67 145.82 6.8 135.26 17.82 2.8 55.70 146.82 7 139.24 18.82 2.7 53.71 147.82 6.9 137.25 19.82 2.9 57.68 148.82 7.1 141.23 20.82 3.2 63.65 149.82 7 139.24 21.82 3.8 75.59 150.82 7 139.24 22.82 3.4 67.63 151.82 7.1 141.23 23.82 3.4 67.63 152.82 7.1 141.23 24.82 3.3 65.64 153.82 7 139.24 续附表 500℃水蒸气氧化试验数据 时间/h 增重/mg mg/dm2 时间/h 增重/mg mg/ dm2 25.82 3.5 69.62 154.82 7.1 141.23 26.82 3.5 69.62 155.82 7.2 143.22 27.82 3.5 69.62 156.82 7.1 141.23 28.82 3.5 69.62 157.82 7.5 149.18 29.82 3.3 65.64 158.82 7.6 151.17 30.82 3.3 65.64 159.82 7.5 149.18 31.82 3.3 65.64 160.82 7.4 147.20 32.82 3.4 67.63 161.82 7.3 145.21 33.82 3.4 67.63 162.82 7.4 147.20 34.82 3.4 67.63 163.82 7.5 149.18 35.82 3.5 69.62 164.82 7.9 157.14 36.82 3.6 71.61 165.82 7.6 151.17 37.82 3.7 73.60 166.82 7.7 153.16 38.82 4 79.57 167.82 7.7 153.16 39.82 4.3 85.53 168.82 7.7 153.16 40.82 4.3 85.53 169.82 7.8 155.15 41.82 4.3 85.53 170.82 7.9 157.14 42.82 3.8 75.59 171.82 7.9 157.14 43.82 4.1 81.55 172.82 8 159.13 44.82 3.9 77.58 173.82 8 159.13 45.82 4 79.57 174.82 8.1 161.12 46.82 3.9 77.58 175.82 8.1 161.12 47.82 4 79.57 176.82 8.3 165.10 48.82 4 79.57 177.82 8.2 163.11 49.82 4.1 81.55 178.82 8.4 167.09 50.82 4.3 85.53 179.82 8 159.13 51.82 4.4 87.52 180.82 8.3 165.10 52.82 4 79.57 181.82 8.5 169.08 53.82 4.4 87.52 182.82 8.4 167.09 54.82 4.6 91.50 183.82 8.4 167.09 55.82 4.7 93.49 184.82 8.5 169.08 56.82 4.6 91.50 185.82 8 159.13 57.82 4.7 93.49 186.82 8.1 161.12 58.82 4.6 91.50 187.82 8 159.13 59.82 4.7 93.49 188.82 8.4 167.09 60.82 4.7 93.49 189.82 8.1 161.12 61.82 4.4 87.52 190.82 8.3 165.10 62.82 4.5 89.51 191.82 8.1 161.12 63.82 4.3 85.53 192.82 8.2 163.11