Ti-Al相图(工程材料科学与设计)

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Ti-Al相图(工程材料科学与设计).

一般工业用钛合金Al含量很少超过6％。 α钛合金使用温度≯500℃。 α钛合金不能热处理强化，退火或热轧态下使用。TA7是应用最多的一种。 TA4~TA6是Ti-Al系二元合金
应用特点
2、α+β钛合金
合金化特点含4~6%的β稳定元素→α和β都有较多量。 +α\β元素→α和β同时强化。 α+β合金性能主要由β相元素来决定。 α相元素主要是铝， <6~7%→以免生成α2而 ↓韧性。另补加少量中性元素锡和锆。 β元素选择较复杂。+Mo和V等，再适当+少量Mn和Cr或微量Si。
性能特点
α+β钛合金力学性能变化范围较宽，可适应各种用途，约占航空工业使用的钛合金70％以上。目前国内外应用最广泛的α+β钛合金是Ti-A1-V系的Ti-6A1-4V，即TC4合金。
3、β钛合金
β钛合金是发展高强度钛合金潜力最大的合金。热处理特点合金化特点：加入大量β稳定元素。热处理特点:室温为单相β组织，经时效可↑↑ 强度。淬火态下能冷成型→进行时效处理。强韧性优于α+β合金，具有良好的焊接性和压力加工性。缺点是β元素浓度高，密度↑，易偏析，性能波动大。β相元素多是稀有金属，价格↑，≯200℃使用，应用受限制. 目前应用仅TB2 ，主要用于制造各种整体热处理的冲压件和焊接件；如轮盘、轴类等重载荷旋转件，以及飞机的构件等

熔渗法制备复合材料在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用

一、前言

在材料科学与工程专业的本科教学工作中，学生在大三和大四就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程。其中在材料科学与工程专业课程教学中，在讲述材料的制备工艺方法中讲述过液态金属熔渗方法。液态金属熔渗技术是制备金属基复合材料、金属陶瓷复合材料以及金属间化合物/陶瓷基复合材料的主要方法。熔渗法制备陶瓷基复合材料是利用金属间化合物或者金属熔体借助强润湿性产生的毛细管压强效应，自发渗入陶瓷粉末成型的预制件。通常先把陶瓷粉末在一定的压力下压成具有一定形状和致密度的预制件，再把金属间化合物或者金属原材料置于预制件的顶部或者底部，在高温下金属间化合物或者金属熔化渗入预制件孔隙从而形成复合材料。液态金属熔渗技术由于具有可以达到净近尺寸成形的优势，所以能够广泛应用于工程领域中。在材料科学与工程专业的本科课程教学中，在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过液态金属熔渗技术。此外还可以将液态金属熔渗技术作为一项实验教学内容安排学生进行实验，使学生认识和了解液态金属熔渗工艺过程。所以液态金属熔渗技术在材料科学与工程教学实践中得到广泛的应用。本文首先讲述液态金属熔渗技术的概述与应用，并讲述液态金属熔渗技术在材料科学与工程教学实践中的研究和讨论。

二、熔渗法制备复合材料的原理和过程

熔渗法是熔体在无外力作用下，借助浸润导致的毛细管压力自发进入颗粒多孔预制件的一种工艺。用传统成型工艺使得陶瓷粉末通过压力成型工艺可以预制成所需要的形状和尺寸的预制体，金属性熔体自发渗入并充满预制件中的孔隙，冷却凝固后获得颗粒在连续基体中均匀分布的复合材料。金属熔体熔融浸渗法是首先将陶瓷粉末通过一定的烧结工艺制成预制体，并在高温下使金属熔体或金属间化合物熔体自发的渗入到陶瓷预制体中形成烧结制品。熔渗法是指在高温下金属熔体依靠毛细管力作用下，向多孔预制件体内渗透，形成复合材料的制备工艺，它包括物理渗透和化学渗透两种机理。物理渗透的原理和工艺过程为：陶瓷与熔融金属接触，在一定的气氛，合金成分和工艺条件下，金属对陶瓷的润湿性增强或熔融金属液和预制体内截留的气体发生反应造成真空从而使金属熔体自发渗入陶瓷材料中。化学渗透的原理和工艺过程为：将陶瓷相的组分元素或其化合物充分混合制成压坯置于合金溶液中，在高温下直接与合金液发生反应生成陶瓷颗粒均匀分布在合金液中形成陶瓷基复合材料或金属基复合材料。可用金属熔体熔融浸渗法制备的金属间化合物/陶瓷基复合材料主要有：fe-al 金属间化合物/陶瓷基复合材料，ni-al金属间化合物/陶瓷基复合材料和ti-al金属间化合物/陶瓷基复合材料等。无压熔渗法制备陶瓷基复合材料是利用金属间化合物或者金属熔体借助强润湿性产生的毛细管压强效应，自发渗入陶瓷粉末成型的预制件。通常先把陶瓷粉末在一定的压力下压成具有一定形状和致密度的预制件，再把金属间化合物或者金属原材料置于预制件的顶部或者底部，在高温下金属间化合物或者金属熔化渗入预制件孔隙，从而形成复合材料。因此可以采用熔渗法制备金属间化合物/陶瓷基复合材料。

第八章_功能复合材料（可编辑）

第八章_功能复合材料

功能复合材料

多种材料按照性能优势互补的原则组合在一起而产生了一种新型的材料就称之为复合材料。功能复合材料是复合材料的重要组成部分。

功能复合材料概述

功能复合材料是指除机械性能外提供其它物理性能的复合材料,如超导、磁性、阻尼、吸音、吸波、吸声、屏蔽、导电。阻燃、隔热等等的复合材料。其主要结构包括基体和功能体或两种以上功能体组成。基体用于粘接和赋形,对整体性能也有影响。功能体提供功能性。

功能复合材料的分类

复合材料可以分为结构复合材料和功能复合材料。结构复合材料如纤维复合材料主要用于军工产品;功能复合材料则在激光、隐身材料以及其它声、光、电、磁等方面占有重要地位。按照复合材料的基体分类又可分为有机复合材料和无机复合材料,有机复合材料主要是指聚合物基复合材料,包括热固性复合材料和热塑性复合材料;无机复合材料主要包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料、水泥基复合材料以及碳基复合材料。也有的将复合材料分为常用复合材料和先进复合材料。多数功能复合材料属于先进复合材料。

功能复合材料的复合效应

多种材料复合起来,通过改变结构的复合度、对称性以及联结类型等参数可以大副度地、定向地改变材料的物性参数,因此可以按照不同用途通过优化组合

实现最佳配合,而获得材料的性能最佳值,因此,对于类似的用途可以通过对复合材料的结构调整可以达到满意的结果,而不必要开发新的材料。对功能材料进行复合,可以通过交叉耦合,产生新的功能效应,甚至可以出现新的二者都不具备的新的功能。多种功能复合材料是今后复合材料的发展方向。

陈国良院士传略 - 北京科技大学新金属材料国家重点实验室

陈国良院士传略

（1934-2011）

陈国良，中国共产党党员，著名材料科学家、教育家，中国工程院院士。美国金属学会会士，北京科技大学教授。他在高温合金、金属间化合物新型结构材料、块体金属玻璃材料、高温部件寿命估算等先进金属材料领域做出重大贡献、成果丰硕。他从教50

余载。培养了大批材料学科高级人才。

陈国良1934年3月2日出生于江苏省宜兴市。1951年考入北洋大学（现天津大学），1952年随院

系调整进入清华大学学习，1953年到北京钢铁工业学院（现北京科技大学）学习。1955年毕业留校工作，1979-1981年在美国哥伦比亚大学做访问学者，

1989-1990年在田纳西大学和德国马普研究所

做高级访问学者。历任北京科技大学高温合金教

研室副主任和主任，材料科学与工程系主任，新

金属材料国家重点实验室主任，新金属材料国家

重点实验室学术委员会主任，北京科技大学学术

委员会副主任。1999年当选中国工程院院士。

2005年当选美国金属学会会士（ASM1 Fellow）。

曾多次组织国内和国际学术会议，担任会议主席

及作特邀报告。任教育部科技委委员，中国材料

研究学会顾问、理事，中国金属学会高温合金学分会荣誉理事。担任著名期刊Intermetallics 中

国地区主编，美国International Materials

Review

编委等。

1979冶金部第一批高级访问学者们在美合影1979年在美留学时与著名华裔物理学家吴健熊在一起

与老高温的部分同事合影

1960年，陈国良负责创建了我国第一个高温合金专业，从事教学工作并设立了实验室，解决了国家急需高温合金高级技术人才的问题。1983 ~1993年，在担任北京科技大学材料科学与工程系主任期间，陈国良以发展、创新的思维从事科研及人才培养工作，他将材料系的科研方向由比较单一的以钢铁为主转变成包括先进金属材料及制备技术等多个方向。此种转型的成功，使材料系仅一个系就拿到1987年国家第一批“863”计划中的12个项目。这些改革显著扩大了学校原有的材料专业优势，为北京科技大学在1987年的全国材料专业评比中获材料学科第一

东北大学材料学科介绍

东北大学材料学科介绍－材料先进制备与处理技术研究领域

一、研究领域简介

先进材料制备与处理技术本领域主要从事激光应用技术、材料电磁场制备技术、表面防护技术、焊接与热处理技术及装备的研究与开发。迄今已经形成了一个多学科交叉的研究领域。近年来承担国家973计划、863计划、国家自然科学基金等各级各类科研项目15项，总经费400万元；公开发表学术论文200余篇，其中被SCI、EI、ISTP收录近百篇次，出版专著及教材4部；获科技成果奖励15项，其中省部级科技进步一等奖3项、二等奖5项、三等奖2项；本研究领域现有材料表面技术、热处理及焊接技术、和特殊外场处理技术三个研究方向。

二、学术带头人简介

刘常升，1963年1月出生，博士，教授，博士生导师。现任东北大学材料与冶金学院院长。兼任中国材料研究学会青委会理事、辽宁省机械工程学会理事和材料工程学会理事长，教育部材料先进制备技术工程中心副主任。1999年获国务院颁发的政府特殊津贴奖励。2000年获第二届“辽宁省青年科技奖”二等奖奖励。2000年入选教育部高校中青年骨干教师资助计划。2001年入选教育部“跨世纪优秀人才培养计划”。2003年当选沈阳市十大杰出青年。1995年获得辽宁省科技进步奖一等奖，2001年获得中国冶金科学技术奖二等奖和辽宁省科学技术奖（自然科学）三等奖。出版《激光表面改性与纳米材料制备》专著，申报国家发明专利1项，发表学术论文120篇。

赵骧，1956年生，工学博士，教授，博士生导师。1982年7月毕业于东北工学院（现东北大学）金属材料专业；1987年获硕士学位后留校任教；1990年赴日本东京大学工学部金属材料系留学；1993年获博士学位；1995年至1998年在日本东北大学工学部材料晶界设计讲座任教；回国后在东北大学材料与冶金学院材料研究所任教。1999年至今多次以客座教授身份赴法国Metz大学进行科研合作。1994年和2002年分别被评为东北大学优秀共产党员和先进教育工作者。长期从事电磁场热处理以及材料的织构与性能之间关系的研究；在《Acta Mater.》、《Scripta Materialia》、《Adv. Eng. Mater》等国内外刊物上发表论文60余篇，其中被SCI收录15篇，EI收录10篇，ISTP收录7篇；参编教材一本，合著专著1部；曾获辽宁省自然科学一等奖1项，湖南省科学技术进步一等奖1项。

金属材料学-第2章工程结构钢

主要用于制造容器的板材和其他钢结构。
14MnMoV和14MnMoVBRE钢是我国发展的低碳贝氏体钢，屈服强度为490MPa级
低碳马氏体钢
工程机械上相对运动部件和低温下使用部件，要求有更高的强度和良好的韧性。
≤0.16%C，加入Mo、Nb、V、B及控制Mn或Cr与之配合→ 淬火回火处理组织为低碳回火马氏体。
沉淀析出强化相主要是低温下析出的Nb(C，N)和VC。 Nb≤0.04%时，ΔσG＞Δσph；Nb≥0.04%时，Δσph增量大大增加，而ΔσG保持不变。V引起析出强化增量Δσph最显著，而 Ti的作用处于Nb和V之间。
微合金元素对钢的屈服强度的影响（σG：晶粒细化的贡献 σPh：析出强化的贡献）
如:BHS-1钢的成分为0.10C-1.80Mn-0.45Mo-0.05Nb。锻轧后空冷或直接淬火并自回火。达到合金调质钢调质后的性能水平。
制造汽车的操纵杆、车轴、转向联动节和拉杆等，也可用于冷墩、冷拨及制作高强度紧固件。
2.7 双相钢
成分
主要成分为： ~0.2%C，1.2~1.5%Si， 0.8~1.5%Mn，~0.45%Cr，~0.4%Mo，少量V 、Nb、Ti。（质量分数）
低合金高强度钢是指在C ＜ 0.25%（质量分数）的普通碳素钢的基础上，通过添加一种或多种少量合金元素（低于3%），使钢的强度明显高于碳素钢的一类工程结构用钢，统称低合金高强度钢。

肖特基接触与欧姆接触

欧姆接触

是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。

欲形成好的欧姆接触，有二个先决条件：

（1）金属与半导体间有低的势垒高度(Barrier Height)

（2）半导体有高浓度的杂质掺入(N ≧10EXP12 cm-3)

前者可使界面电流中热激发部分(Thermionic Emission)增加;后者则使半导体耗尽区变窄，电子有更多的机会直接穿透(Tunneling)，而同时使Rc阻值降低。

若半导体不是硅晶，而是其它能量间隙(Energy Cap)较大的半导体(如GaAs)，则较难形成欧姆接触(无适当的金属可用)，必须于半导体表面掺杂高浓度杂质，形成Metal-n＋-n or Met al-p+-p等结构。

理论

任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level）（或者严格意义上，化学势）必须相等。费米能级和真空能级的差值称作工函。接触金属和半导体具有不同的工函，分别记为φM和φS。当两种材料相接触时，电子将会从低工函一边流向另一边直到费米能级相平衡。从而，低工函的材料将带有少量正电荷而高工函材料则会变得具有少量电负性。最终得到的静电势称为内建场记为Vbi。这种接触电势将会在任何两种固体间出现并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原因。内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。明显的能带弯曲在金属中不会出现因为他们很短的屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。

欧姆接触或肖特基势垒形成于金属与n型半导体相接触。

钛及钛合金的研究

1.引言

钛是 20 世纪 50 年代发展起来的一种重要的结构金属，因其具有质轻、高强、耐蚀、耐热、无磁等一系列优良性能，以及形状记忆、超导、储氢、生物相容性四大独特功能，被广泛应用在航空航天、舰船、军工、冶金、化工、海水淡化、轻工、环境保护、医疗器械等领域，并创造了巨大的经济和社会效益，在国民经济发展和国防中占有重要的地位和作用。钛是金属材料王国中“全能的金属”、“海洋金属”、“太空的金属”，从工业价值、资源寿命和发展前景来看，钛被视为继铁、铝之后处于发展中的“第三金属”和“战略金属”。根据在钛中加入β稳定元素的多少及退火后的组织，钛合金可分为α、近α、α+β、近β和β钛合金。美、日、俄罗斯以及中国等许多国家都高度重视钛合金的发展，各国根据不同国情和需求进行了各自的研发，现已得到了广泛的应用[1~3]。

2.钛及钛合金的特点

钛及钛合金具有许多优良特性,主要体现在如下几个方面：

(1)比强度高。钛合金具有很高的强度,其抗拉强度为686~1 176 MPa,而密度仅为钢的60%左右,所以比强度很高。

(2)硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32~38。

(3)弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078@105~1.176@105MPa,约为钢和不锈钢的一半。

(4)高温和低温性能优良。在高温下,钛合金仍能保持良好的机械性能,其耐热性远高于铝合金,且工作温度范围较宽,目前新型耐热钛合金的工作温度可达550~600e;在低温下,钛合金的强度反而比在常温时增加,且具有良好的韧性,低温钛合金在-253e时还能保持良好的韧性。

2017年教育部自然科学奖推荐项目公示材料

1、项目名称:包晶合金凝固理论及过程控制基础

2、推荐奖种:自然科学奖

3、推荐单位:哈尔滨工业大学

4、项目简介:

包晶合金是应用非常广泛的工程合金，如航空发动机叶片材料Ti-Al、不锈钢Fe-Ni-Cr、磁性材料Nb-Fe-B、超导材料Y-Ba-Cu-O等。包晶合金凝固过程会出现典型的包晶反应:液相+初生相?包晶相。初生相和包晶相“相近相争”的生长特性，导致包晶凝固经历较长的非稳态初始过渡，引起组成相及组织形态之间竞争与选择的多样性。但这些竞争选择的物理过程还不清楚。2008年，国际著名凝固科学家Kurz在总结进入二十一世纪以来凝固科学技术取得的重要进展时指出，包晶凝固理论研究仍是今后凝固科学的主要方面之一。本项目将包晶合金宏观上分为两大类，即非小平面包晶合金和小平面包晶合金，针对这两大类合金，围绕以下具体内容开展了系统深入的研究。

(1) 包晶凝固相及组织选择。通过综合考虑溶质分凝及界面过冷，推导出描述各种相临界生长条件的7个数学解析式，建立了从初始过渡向稳态生长发展整个过程的相及组织选择理论模型，获得了带状组织、共生组织存在范围对生长条件的依赖关系，解决了包晶凝固初始过渡阶段相及组织演化预测问题，填补了理论空白。

(2) 非小平面类包晶合金包晶反应动力学及两相生长机理。通过对Fe-Ni、Cu-Ge等非小平面类包晶合金进行系统研究，发现了包晶反应三相交接区内初生相的凝固、重熔与再凝固过程，建立了非小平面类包晶反应动力学模型，获得了包晶反应对包晶两相共生生长形态稳定性影响规律，建立了包晶非等温共生生长模型，定量预测其稳定形成区间，为包晶系共生复合材料制备提供了理论和技术依据。

仿生材料

材料是人类赖以生存和发展的重要基础, 是直接推动社会发展的动力, 材料的发展及其应用是人类社会文明和进步的重要里程碑。材料按其应用一般可以分为两大类: 结构材料和功能材料。结构材料主要是利用其强度、韧性、力学及热力学等性质。功能材料则主要利用其光、电、磁、声、热等特殊的物理、化学、生物学性能。材料科学水平已经成为衡量一个国家科学技术、国民经济水平及综合国力的重要标志, 许多国家都把新材料的研究放在了优先发展的地位。

自然界中的动物和植物经过45亿年优胜劣汰、适者生存的进化, 使它们能适应环境的变化, 从而得到生存和发展, 其结构与功能已达到近乎完美的程度。自古以来, 自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。道法自然, 向生物学习, 向自然界学习, 利用新颖的受生物启发而来的合成策略和源于自然的仿生原理来设计合成有机、无机、有机-无机杂化结构材料和功能材料是近年来迅速崛起和飞速发展的研究领域, 而且已成为化学、材料、生命、力学、物理等学科交叉研究的前沿热点之一。虽然仿生学的历史可以追溯到许多世纪以前,但通常认为, 1960 年美国召开的第一届仿生学讨论会是仿生学诞生的标志。仿生学一词是1960 年由美国斯梯尔(Jack Ellwood Steele)根据拉丁文“bion”(生命方式的意思)和字尾“ic”(“具有……的性质”的意思)构成的。1963 年我国将“Bionics”译为“仿生学”, 它是研究生物系统的结构、性质、原理、行为以及相互作用, 从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学. 简言之, 仿生学就是模仿生物的科学。

纳米陶瓷材料的应用与发展

新材料技术是介于基础科技与应用科技之间的应用性基础技术。而军用新材料技术则是用于军事领域的新材料技术，这部分技术是发展高技术武器的物质基础。目前，世界范围内的军用新材料技术已有上万种，并以每年5％的速

度递增，正向高功能化、超高能化、复合轻量和智能化的方向发展。常见的军用新材料技术：高级复合材料，先进陶瓷材料，高分子材料，非晶态材料，功能材料。

先进陶瓷材料是当前世界上发展最快的高技术材料，它已经由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷，由微米级陶瓷复合材料发展到纳米级陶瓷复合材料。先进陶瓷材料主要有功能陶瓷材料和结构陶瓷材料两大类。其中，在结构材料中，人们已经研制出氮化硅高温结构陶瓷，这种材料不仅克服了陶瓷的致命的脆弱性，而且具有很强的韧性、可塑性、耐磨性和抗冲击能力，与普通热燃气轮机相比，陶瓷热机的重量可减轻 30％，而功率则提高 30％，节约燃料 50％。

陶瓷是人类最早使用的材料之一, 在人类发展史上起着重要的作用。但是, 由于传统的陶瓷材料脆性大, 韧性和强度较差、可靠性低, 使陶瓷材料的应用领域受到较大限制。随着纳米技术的广泛应用, 纳米陶瓷随之产生。所谓纳米陶瓷, 是指陶瓷材料的显微结构中, 晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸都是在纳米级的水平上。纳米陶瓷复合材料通过有效的分散、复合而使异质纳米颗粒均匀弥散地保留于陶瓷基质结构中, 这大大改善了陶瓷材料的韧性、耐磨性和高温力学性能。纳米陶瓷材料不仅能在低温条件象金属材料那样可任意弯曲而不产生裂纹, 而且能够象金属材料那样进行机械切削加工甚至可以做成陶瓷弹簧。纳米陶瓷材料的这些优良力学性能, 使其在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等多方面得到广泛应用并在许多超高温、强腐蚀等苛刻的环境下起着其他材料不可替代的作用。纳米陶瓷在人工关节、人工骨、人工齿以及牙种植体、耳听骨修饰体等人工器官制造及临床应用领域有广阔的应用前景。此外, 纳米陶瓷的高磁化率、高矫顽率、低饱和磁矩、低磁耗, 特别是光吸收效应都成为材料开拓应用的新领域, 是当今材料科学研究的热点。

全球材料类SCI收录期刊影响因子排名-投稿必备

全球材料类SCI 收录期刊影响因子排名

期刊英文名中文名影响因子 Nature 自然 31.434 Scienee 科学 28.103

Nature Material 自然（材料）23.132

Nature Nano tech no logy

自然（纳米技术）20.571

Progress in Materials Science

Progress in Polymer Science

聚合物科学进展16.819

Nature Physics 自然（物理）

16.821

Surface Scie nee Reports 表面科学报告 12.808

Materials Science & Engin eeri ng R-reports 材料科学与工程报告 12.619 An gewa ndte Chemie-I ntern atio nal Editi on 应用化学国际版10.879

Na no Letters 纳米快报 10.371 Advaneed Materials 先进材料 8.191

Journal of the America n Chemical Society 美国化学会志8. Annual Review of Materials Research 材料研究年度评论 7.947 Physical Review Letters 物理评论快报 7. Adva need Functional

Materials 先进功能材料6.808 Adva nces in Polymer Scie nee 聚合物科学发展 6.802

基于第一性原理结构材料力学性质研究

基于第一性原理结构材料的力学性

质研究

基于第一性原理结构材料的力学性质研究

摘要

基于电子结构理论的第一性原理的计算方法是最有前途的材料设计的计算方法之一。虽然只有少数力学性能（例如，理想的强度和弹性常数）是直接由第一性原理计算得出，通过提取适当的计算参数，这种方法可以预测复杂的机械性能，（例如，体弹性模量剪切模量的比例，形成能和晶格缺陷之间的相互作用能）并采取适当的模型（如位错核心的Peierls–Nabarro模型）。在本论文中，我们简要回顾一下最近的第一性原理对结构材料机械性能的研究，涵盖了理想的强度，弹性常数，晶格缺陷等主题。最近的一些主要如相干势耦合近似第一性原理的方法（足够精确的计算具有复杂元素成分的任意合金的弹性常数）对重要的低C11-C12超级属性的BCC-Ti基合金的重视，溶质的相互作用和抗蠕变性都突出显示。

关键词：第一性原理的方法；机械性能；理想的强度；弹性模量；晶格缺

1.前言

机械性能是结构材料的主要性能。获取所需的性能材料的经典方法是所谓的试错，即或多或少从周期表中任意找出数以百计的化学物元素组合来试着找到材料成分的公式。由于花费大量的时间和金钱，这样的‘材料设计’是然不是最佳的。材料科学家早就预计，他们可以有效地为所需的性能材料找到合适的‘公式'，即选择化学元素有意根据目标的机械性能。随着材料的建模方法和计算机技术发展，材料科学家的梦想在逐渐接近现实。在不同的材料建模方法，基于电子结构的理论第一性原理（或从头算）[1]为最有前途的方法之一。通过求解一个系统中给定的化学位置和晶格结构的自洽薛定谔方程（实验或经验参数都不需要），这些方法产生的电，子波函数和有关的物理量，如系统的总能量，原子力等。大多数固体的性能依赖于电子的行为，由于电子是约束原子核和固体的'胶水'，因此可以通过固体的电子结构预测。然而，通过第一性原理对电子结构的计算来了解机械性能有时不是很容易，因为许多因素，从电子到原子，微观结构，连续介质都包含在内。只有少数如理想强度和弹性常数等机械性能直接由第一性原理计算得出。然而，大多数机械性能像屈服强度一样具有晶格结构敏感并且高度依赖于晶格缺陷，例如空缺、间隙或置换原子，位错，晶界，层错等，因此，第一性原理晶格缺陷的调查可以提供一个间接但有效的机械性能预测方式。

金属多孔材料的力学性能及制备方法研究进展

金属多孔材料的力学性能及制备方法研究进展XX:李国灿专业:材料科学与工程班级:材料092 学号:2

摘要:综述了金属多孔材料的几种常见的力学性能的研究进展，并对固相法、液相法、电沉积法、气相沉积法等金属多孔材料的主要制备方法进展了总结。同时，指出当前金属多孔材料开展方向以及前景。

关键词:金属多孔；制备方法；力学性能；开展方向

1 引言

金属多孔材料是一类具有功能和构造双重属性的特殊的工程材料。近年来金属多孔材料的开发和应用日益受到人们的关注。金属多孔(泡沫金属)材料是20世纪80年代后期国际上迅速开展起来的，是由刚性骨架和内部的孔洞组成，具有优异的物理特性和良好的机械性能的新型工程材料。它具备的优异物理性能，如密度小、刚度大、比外表积大、吸能减振性能好、消音降噪效果好、电磁屏蔽性能高，使其应用领域已扩展到航空、电子、医用材料及生物化学领域等。近年来随着金属多孔材料的应用领域不断扩大，对金属多孔材料的性能提出了更高的要求。例如高温气体除尘用的过滤材料要求具有优良的高温强度、良好的耐高温气体腐蚀能力、可再生等要求因此对金属多孔材料力学性能的研究是十分有必要的。为了得到不同性能的多孔金属，各种制备方法被相继提出，如直接发泡法，精细铸造法，气泡法，烧结法

和电沉积法等。

2 金属多孔材料的学性能测试方法与结果

2.1 金属多孔材料的环拉强度

针对过滤管在使用过程中受到径向冲击力的受力状态，设计了环拉强度及其检测方法。其示意图如图l所示。样品采用等静压成型的中Φ50 mm×2 5 mm的管样，2个半圆柱状拉伸模套在多孔管内壁，从拉伸模通孔处施加一对向外的拉力。

相图及其在钛电解新工艺和钛合金设计中的应用

２００７年２６卷第９期
稀有金属快报１
相图及其在钛电解新工艺和钛合金设计中的应用
曹战民，朱鸿民，乔芝郁
（北京科技大学，北京１０００８３）
摘要：相图是材料设计的指导书、冶金工作者的地图和热力学数据的源泉。简要概述了近年来相图计算研究的
进展，举例说明了Ｔｉ－Ｃ－Ｏ三元系及其亚二元系相图在钛电解新工艺研究中的应用及Ｔｉ－Ａｌ相图在钛合金设计中的
相图计算的内涵已由相图和热化学的计算机耦合拓展至宏观热力学计算与动力学模拟相结合，以及宏观热力学计算与量子化学第一性原理计算相结合的新阶段，成为材料设计的一部分。由于热力学与相图间的高度自洽性等一系列优点，使相图计算方法成为溶液理论及相图研究中最活跃的领域
之一。相图计算方法的发展在推动了溶液（液态溶液和固态溶液）模型研究的同时，多元多相平衡计算方法的建立，相关数据库和计算软件的完善以及具有实用价值的多元体系计算相图的构筑和ＣＡＬＰＨＡＤ（ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＰｈａｓｅＤｉａｇｒａｍ）方法在材料物理性质（如表面张力、粘度等）预测中的应用，使相图计算方法成为材料设计、冶金和化工等过程模拟的重要工具，使相平衡研究真正成了材料设计的一部分［２￣１２（］图１），改变了材料，尤其是新金属材料的研究与开发一直沿用的试错法模式。

哈工大2010年大学生创新性实验计划优秀项目评奖结果公示名单

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Ti-Al相图(工程材料科学与设计)