钢_铝异种金属激光焊接Fe_Al界面微合金化的第一性原理研究

合集下载

Fe掺杂碳纳米管吸附Al原子的第一性原理研究-中国有色金属学报

利用第一性原理对
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51172062，51472074)；河北省引进海外高层次人才“百人计划”资助项目(E2012100005) 收稿日期：2016-05-26；修订日期：2016-11-20 通信作者：安立宝，教授，博士；电话：0315-8805440；E-mail: lan@
由于具有理想的一维结构和独特的物理、化学性质
[1−3]
碳纳米管与 Al 接触界面进行了理论计算，结果表明碳纳米管与 Al 之间有很高的肖特基势垒。GAO 等[15]研究了 Pd 和 Al 与碳纳米管接触界面的电子结构和接触电阻，结果表明：提高 Al 与碳纳米管之间的杂化作用能降低它们之间的接触电阻。在碳纳米管表面掺杂的研究中，B、N、Si 是经常采用的掺杂元素，而掺杂过渡金属的研究却很少，特别是 Fe 具有与碳纳米管相近的功函数，并且与碳纳米管的接触电阻相对较低[13]。因此，本文作者采用第一性原理对本征和掺杂 Fe 碳纳米管对 Al 的吸附进行模拟，研究掺杂 Fe 原子前后碳纳米管对 Al 原子的吸附能，以及本征和掺 Fe 碳纳米管吸附 Al 原子前后的能带结构和电荷分布，从而探究掺杂 Fe 对 Al 在碳纳米管表面吸附性能的影响。
，碳纳米管被认为是制备高性能复合材料的理想
目前，国内外已经开展了包括多种金属基增强体[4−5]。碳纳米管复合材料的研究，其中 Al 基碳纳米管复合材料具有耐腐蚀、低密度、易加工等优良性能，具有非常广阔的应用前景
[6−7]
。但已有研究表明，Al 金属基[9]体与碳纳米管之间因浸润性差而存在吸附强度低、界面接触电阻高等问题。ESPEJEL-MORALES 等研究发现碳纳米管表面掺杂 B 原子后形成了缺电子结构，并减小了碳纳米管的能隙。ZHANG 等

基于第一性原理研究合金化对NbSi系金属间化合物性能的影响

工学硕士学位论文基于第一性原理研究合金化对Nb-Si 系金属间化合物性能的影响楚晓晨哈尔滨理工大学2015 年3 月工学硕士学位论文基于第一性原理研究合金化对Nb-Si 系金属间化合物性能的影响硕士研究生：楚晓晨**：***申请学位级别：工学硕士学科、专业：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015 年 3 月授予学位单位：哈尔滨理工大学Dissertation for the Master Degree in EngineeringEffect of Alloying on the Property of Nb-Si Intermetallic Compounds by FirstPrinciples StudyCandidate:Chu Xiaochen Supervisor:Yu ZeminAcademic Degree Applied f or:Master of Engineering Specialty:Materials ScienceDate of Oral Examination:March, 2015University:Harbin University of Science andTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于第一性原理研究合金化对Nb-Si 系金属间化合物性能的影响》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。

据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。

对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。

本声明的法律结果将完全由本人承担。

作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《基于第一性原理研究合金化对Nb-Si 系金属间化合物性能的影响》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。

微合金化元素对FeAl界面结合的第一性原理研究

（１．ＫｅｙＬａｂｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓｏｆＹｔｍｍｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｋｍｎ－ｃａｎｇ６５００９３，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｕｎｍｉｎｇＭｅｔｓｌｌｍ＇ｇｙＣｏｌｌｅｇｅ。Ｋｍ＇ｎ＇ｎｉｎｇ６５００９３，Ｃｈｉｎａ）
布居是指电子在各原子轨道上的分布，分析这种布居，对于了解分子中原子的成键情况有帮助【９｜，因此本文计算了界面处参与成键的Ｆｅ原子和舢原子间单位键长的电荷布居（ＣｈａｒｇｅＰｏｐｕｌａ— ｔｉｏｎ）．为描述原子间的相对键强，表中还列出了单位键长的平均电荷布居Ｐ．
由表２中数据和图２可以判定掺杂后的趟（０１）一Ｆｅ（０５）电荷布居数比掺杂前都增大而且键长减小，说明～（０１）一Ｆｅ（０５）间较以前有更强的成键作用．虽然ＡＩ（０１）一Ｆｅ（０６）、Ａ１（０１）一Ｆｅ（０７）键长比
由上表可知，Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ都会优先替换界面处的Ｆｅ原子，使得界面结合能增加，体系更稳定，有利于界面的结合，界面杂质偏聚能依次为７．１３０１
ｅｖ、５．６４９７ｅＶ、５．０３６４ｅＶ．
３．２界面结合强度的检测结果与讨论
表２为相同保温时间（０．５ｈ）不同退火温度条件下，根据ＧＢ５９３５—８６结合强度测试标准检测得到的钢铝复合板的弯曲实验结果．
从试样剥离强度曲线图２来看：曲线变化的总体趋势是随温度升高，试样的剥离强度值逐渐上升，然后成一平台达到铝的抗拉强度，后降低．在３５０℃以下时，各试样的剥离强度值均处在上升阶段，其中２＃试样的上升幅度较大，其余几个试样的剥离强度的上升幅度相当．但各试样在３５０℃所测得的剥离强的值均达到理想最大值５．８８Ｎ／ｍｍ（铝层被拉断时的值）．当温度持续升高到５００℃

铝合金激光焊接的研究介绍

TEM测试
13
案例：6061铝合金激光焊接
6.实验结论
（1）.表面状态对增加低功率铝合金激光焊接的吸光性能及熔深有一定的作用，但也会带来较多的气孔缺陷；
（2）.焊接参数对焊缝熔深有一定的影响；
（3）.高功率激光焊接接头的硬度明显降低，焊缝力学性能下降，表现为焊缝的软化；（4）.采用不同的固溶温度及时效温度，对高功率激光焊接接头进行人工时效，可以降低接头的软化效果。
铝合金激光焊接的研究介绍
北京工业大学杨勇维
2015年6月3日
1 2 3
铝合金激光焊基础案例：6061铝合金激光焊接铝合金激光焊的研究进展
一、铝合金激光焊基础
原理：利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。按焊接熔池形成的机理区分，激光焊接有两种基本模式： 1.热导焊 2.深熔焊
一、铝合金激光焊基础
焊缝熔深较大能量密度高总的热输入较小材料热损伤小冶金结合强度高
优势
变形较小接头成形好焊缝晶粒细小
残余应力小强度提高
焊接速度快
大规模引入机器人焊接，易实现自动化
一、铝合金激光焊基础
较高初始反射率反射效应等离子体屏蔽效应 CO2初始反射率高达97% 能量损耗高
ห้องสมุดไป่ตู้ 案例：6061铝合金激光焊接
5.焊后时效对焊接接头组织及力学性能的影响
焊缝组织焊后人工时效，只改变接头中的析出相的种类及数量，不改变接头的晶粒形态与大小；
450℃*6h+180℃*6h:平均约为60HV，明显低于母材；显微硬度时效结果 DSC分析 530℃*6h+180℃*6h:平均约为75HV，与母材接近； 530℃*6h+160℃/200 ℃ *6h:平均约为50HV； 1.180 ℃为一个比较合适的时效温度； 2.不同时效温度，时效不足与过时效均为降低焊缝力学性能； 530℃*6h+180℃*6h时效后，焊缝中存在大量的30-50纳米左右，直径几个纳米的针状β "相，起强化作用。

激光焊接钢铝金属间化合物力学性质及组织性能探析

管理及其他M anagement and other激光焊接钢铝金属间化合物力学性质及组织性能探析苗莉莉，寇晓晨摘要：钢铝金属是汽车生产制造中的主要材料，属于轻质化材料，与汽车制造轻质化的发展方向相互吻合，因此，已经成为今后材料使用的主要发展方向。

在实际焊接中，由于钢铝之间的性能差异较为明显，因此，在焊接中非常容易形成脆性金属间化合物，为了实现二者之间的高效焊接，需要采取激光焊接技术。

基于此，首先，确定激光焊接技术的运用要点。

其次，分析钢铝金属间化合物力学性质。

最后，研究其组织性能，保证焊接质量的同时，为今后钢铝金属综合性能的提升提供条件。

关键词：激光焊接技术；钢铝金属间化合物；力学性能；组织性能随着我国节能减排战略的进一步落实，控制温室气体排放和环境污染问题，已经成为相关人员关注的重点问题。

对于汽车行业来说，轻量化发展已经成为其今后主要方向。

要想实现这一目标，可以分为两种方式，一种为选择强度高、重量轻的材料制造，其中包括铝合金以及高强度钢材等。

另一种为对车身结构进行优化，促进零部件向着小型化、复合化的方向发展，优化车身的设计工艺，其中钢铝一体化车身结构，能够实现汽车的轻质化以及高性能建设。

1 激光焊接技术的运用要点及金属化合物形成机理1.1 激光焊接技术运用要点激光具有单色性以及方向性好等特点，根据激光能量密度中存在的差异，可以将激光焊接分为两种类型，分别为传导焊接以及深熔焊接，如果焊接中激光焊接的密度在105W/cm2以下，则实际工件的吸收能量，无法支撑焊缝实现金属气化，该种情况下焊接缝表面的金属出现熔化反应，并其散发的热量影响下层金属，熔深的深度较浅。

工件实际接收激光功率密度在107W/cm2以上的情况下，金属焊接缝在较短的时间之内会发生熔化和气化反应，产生较大蒸气压，形成匙孔，激光束会对内部金属进行直接加热，该技术类型属于深熔焊接模式，该种情况下形成的熔深较大，主要运用在厚度较大的板材焊接中，但是以上过程中非常容易卷入空气，出现焊接其气孔。

铝合金激光焊接技术的研究进展

工艺气孔，是由匙孔不稳定引起的。
氢在固态及液态铝合金中的溶解度不同，在金属凝固时，过饱和的氢从熔池中析出形成气泡，气泡在上浮过程中搁浅而产生氢气孔。减少氢气孔的有效措施便是切断供氢源，如焊前清除材料表面油污、氧化膜，
速度快、热影响区小、深宽比大，同时加工柔性好、焊接
１．１初始反射率高铝合金自由电子密度高，很容易与激光中携带能量的光子作用将能量反射掉，所以铝合金的激光加工
中遇到的首要问题便是对激光具有很高的表面初始反
焊接是铝合金结构最常用的成形工艺，采用传统
的熔化焊方法（如ＴＩＧ焊、ＭＩＧ焊等），热源是发散的，
随着大功率激光器尤其是以光纤激光器、碟形激光器为代表的固体激光器的发展，铝合金激光焊的应用范围不断扩大。但也存在着初始反射率高、气孔、热
以通过表面预处理ｊ、改变焊接结构、缩小光斑直径等
Ａ３４０飞机全部铝合金内隔板均采用激光焊接，实现了
飞机制造业的技术革命ｊ。但铝合金的导热性强、电离能低、对激光的反射率
措施来降低反射，改善吸收。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９０５０９９）；教育部博士点基金

AlFeCrCuX高熵合金力学性能的第一性原理计算

AlFeCrCuX高熵合金力学性能的第一性原理计算高熵合金是上世纪九十年代发现并命名的一种新型合金,它突破了以一种或两种元素为主元的传统合金设计理念,近年来已成为材料研究的热点之一。

高熵合金被定义为五到十三种合金按照等原子比或接近于等原子比进行混合后所形成的合金,其中多主元金属元素混合所产生的高熵效应,使高熵合金具有简单的立方系晶体结构,并不形成金属间化合物或复杂相,因此高熵合金表现出很多传统合金所不具有的优异性能,如高加工硬化性、高硬度、耐腐蚀性、耐高温软化性、高电阻率、耐高温氧化性等。

近几年的研究又发现了一些较简单的六方结构的高熵合金。

但是目前对于高熵合金的研究大都靠实验室支持,做一些高熵合金相组成、性能检测和设计方面的工作,相关的理论研究较少,因此对其性能的研究结果非常有限。

本文采用虚拟晶体近似的方法建立AlFeCrCuX(X=CoNi,TiZn)高熵合金的晶体模型,利用基于密度泛函理论的第一性原理的CASTEP软件包,计算了两种典型高熵合金AlFeTiCrZnCu和AlCoCrCuFeNi的结构及稳定性、弹性和塑性性能。

通过对AlFeCrCuX(X=CoNi,TiZn)高熵合金结构性能的计算发现,高熵合金的原子种类较多的晶格常数小,密度大,说明多原子的高熵合金结合能较大,结构稳定;高熵合金元素含量对其结构也有一定影响,Al、Ti、Cr等元素含量增加会使高熵合金的晶格常数增大,密度减小,Fe和Ni等元素含量增加会使高熵合金的晶格常数减小,密度增大。

对AlFeCrCuX(X=CoNi,TiZn)高熵合金基态总能量和生成热进行计算,生成热决定了高熵合金的热力学稳定性。

六元合金体系的基态总能量最小,系统稳定性最好。

从生成热计算结果中可以看出,除五元合金AlFeTiCrZn外的生成热皆为负值,说明两种高熵合金在热力学性能是稳定的,元素含量及压力变化并不会改变高熵合金的热力学稳定性。

高熵合金需要很大的压力才会发生结构相变,因此在高压作用下的稳定性较好。

铝钢异种材料焊接研究现状与发展前景

铝钢异种材料焊接研究现状与发展前景摘要：各种新的科技成果涌现出来，应用于各个领域中，实现行业新发展，特别是工业企业，新技术成果带来日新月异的变化。

改革开放几十年，工业企业的发展中成效显著，我国长期以来走科学发展道路，尤其是持续健康发展战略提出来，对戏产业革新起到一定的促进作用，正如近年来铝钢异种材料焊接技术快速发展起来。

但是，与西方发达国家相比较，异种材料焊接技术发展依然存在滞后性。

该技术要实现更哈发展，就要了解其现状，从实际角度出发分析，本论文着重于研究铝钢异种材料焊接研究现状以及未来发展前景。

关键词：铝钢异种材料；焊接技术；研究现状；未来发展前景引言中国长期以来走科技强国道路，这是发挥科学技术的作用为国家发展指明了方向。

在经济水平逐渐提高的情况下，人们的绿色理念竖立起来，于是开始倡导“绿色生活”，相应的需求增加，促使各种异种材料应运而生，其中极具典型意义的是铝合金。

铝合金的主要成分是铝和钢，结合使用其他异种材料，采用焊接技术获得焊接物。

这种材料的重要特点是比较轻，有很强的硬度，现在很多高端机械制造领域都使用这种材料[1]。

但是，这种铝制品的制作过程中，进行异种材料焊接的时候有很高的技术要求。

近年来，国家通过深入研究焊接技术，很多新技术出现，虽然技术上有所更新的，但是应用于铝钢焊接上依然存在不足之处，这就需要从应用领域需求出发进一步深入研究，以实现铝合金材料量生化，扩大应用范围。

一、铝钢异种材料焊接现状（一）铝钢异种材料中熔焊技术的应用现状熔焊作为一种焊接方法是比较常见的，在焊接的过程中主要发挥作用的是激光、电流以及气体，将两种相同材料或者不同材料连接起来。

焊接技术应用中，应用管熔焊技术，需要在高温作用下将焊接接头融化，之后连接两个被焊的接头，冷却处理之后在重力的作用下融合两个工件。

在对不同种类的材料进行焊接的过程中通常会采用这种焊接技术，就是使用焊条和电弧就可以完成焊接工作，还要将气体合理运用可以对焊接起到很好的保护作用。

3.20 铝和钢的激光焊接.

吹，与板材平面成40度角）
铝
钢
渗透层 ≤0.5mm 图1 钢与铝搭接激光焊示意图
铝合金板
镀锌钢板图2 镀锌钢板与铝合金焊接接头微观组织
3. 小结
异种材料焊接性较差，需采取特殊工艺措施来获得符合要
求的接头；钢和铝的激光焊同样存在较多困难，对接时在钢
侧施加过渡层，搭接时钢在上面并控制渗透层厚度。
2）异种材料焊接的主要问题
取决于两种材料的组织结构、物理化学性能等，两种材料的这些性能差异越大，焊接性越差。
2.2 钢与铝焊接的主要困难
（1）裂纹倾向大：熔点、导热系数、线胀系数、力学性能差异
大，见表2；焊接时不同时熔化，难熔合；（2）生3）铝在高温生成的Al2O3影响熔合；
铝和钢的激光焊接
课程名称：激光加工技术主讲人：王文权单位：浙江工贸职业技术学院
铝和钢的激光焊接
1. 教学目标
了解异种材料的焊接特点，掌握铝和钢的激光焊接工
艺要点。
2.铝和钢的激光焊接
2.1 异种材料的焊接特点
1）异种材料焊接的概念
指不同化学成分、不同组织性能的两种材料的焊接
表1 异种材料焊接的分类和主要问题
4. 作业思考题
1）异种材料焊接的主要问题是什么？
2）激光焊接钢和铝时主要困难时什么，怎样克服？
表2 碳钢与铝的物理性能指标对比
2.3 钢铝焊接时采取的措施
（1）钢表面钎焊一薄层Zn或Ag等过渡金属后熔焊；
（2）对接时，坡口开在钢一侧，焊接时热源偏向铝侧，防止
过渡层蒸发；
（3）惰性气体保护；
2.4 钢与铝搭接激光焊参数
4mm厚碳钢与铝板搭接,钢在上面：
激光功率：3.5KW

【CN109909613A】提高异种铝合金激光焊焊接接头力学性能的工艺方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910315666.9(22)申请日 2019.04.17(71)申请人上海应用技术大学地址 200235 上海市徐汇区漕宝路120号(72)发明人方志勇　郭艳辉　贾坤宁　(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人王晶(51)Int.Cl.B23K 26/21(2014.01)B23K 26/60(2014.01)B23P 15/00(2006.01)C22C 21/08(2006.01)C22F 1/00(2006.01)C22F 1/047(2006.01)(54)发明名称提高异种铝合金激光焊焊接接头力学性能的工艺方法(57)摘要本发明是一种提高异种铝合金激光焊焊接接头力学性能的工艺方法，其步骤为：(1)将标准成分的5052、6061铝合金切成尺寸为150×100×2mm的两块，打磨；(2)将两块铝合金对齐后在YLS -2000大功率光纤激光器下焊接，调节焊接功率为1800W、焊接速度为0.02m/s、离焦量为0mm；(3)将焊接完成的试样在530℃下固溶30min，之后进行时效处理，时效温度为175℃，时效时间为6h，水淬。

使用本方法处理的5052-6061异种铝合金不仅焊缝成形美观，焊缝表面均匀连续平整，力学性能也能得到显著提高，其焊接接头抗拉强度可达300Mpa，硬度可达100HV，已达到汽车零部件的力学性能要求。

权利要求书1页说明书4页附图2页CN 109909613 A 2019.06.21C N 109909613A权　利　要　求　书1/1页CN 109909613 A1.一种提高异种铝合金激光焊焊接接头力学性能的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将标准成分的5052、6061铝合金切成长×宽×厚为150×100×2mm的两块，打磨，消减氧化皮在焊接过程中对焊缝组织的影响；(2)将步骤(1)中的两块铝合金对齐后在YLS-2000大功率光纤激光器下焊接，调节其焊接功率为1800W、焊接速度为0.02m/s、离焦量为0mm；(3)将步骤(2)焊接完成的试样在530℃下固溶30min，之后进行时效处理，时效温度为175℃，时效时间为6h，水淬。

微合金钢中Mo对α-FeNbC界面影响的第一性原理研究

第４２卷　第５期　上　海　金　属　Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．５９４　２０２０年９月　ＳＨＡＮＧＨＡＩＭＥＴＡＬＳ　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０２０作者简介：程汉，男，主要从事微合金钢性能与第一性原理研究，Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇｈａｎ＿ｓｈｕ＠１６３．ｃｏｍ通信作者：张恒华，男，教授，博导，Ｅｍａｉｌ：ｈｈｚｈａｎｇ＠ｓｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ微合金钢中Ｍｏ对α Ｆｅ／ＮｂＣ界面影响的第一性原理研究程　汉　陈万超　张恒华（上海大学材料科学与工程学院，上海　２００４４４）【摘要】　利用基于密度泛函理论的第一性原理方法，研究了钼元素掺杂前后α Ｆｅ／ＮｂＣ界面的黏附功、界面能、电子结构和成键特征等性质。

考虑了２种不同原子的终端界面，并分析了６种Ｍｏ原子置换位置对α Ｆｅ／ＮｂＣ界面结构的影响。

结果表明：Ｃ终端界面结构的稳定性比Ｎｂ终端界面的稳定性更强，而Ｍｏ原子进入界面ＮｂＣ侧置换Ｎｂ原子形成的α Ｆｅ／（Ｎｂ，Ｍｏ）Ｃ界面则表现出比未掺杂界面更好的稳定性。

因此，Ｍｏ对ＮｂＣ在铁素体中的形核有一定的促进作用。

另外，６种界面的差分电荷密度、态密度和Ｍｉｌｌｉｋｅｎ布居分析也解释了Ｍｏ能强化α Ｆｅ／ＮｂＣ界面的原因。

【关键词】　碳化铌　界面能　钼　第一性原理ＦｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅＳｔｕｄｙｏｎＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＭｏｏｎα Ｆｅ／ＮｂＣＩｎｔｅｒｆａｃｅｉｎＭｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄＳｔｅｅｌＣＨＥＮＧＨａｎ　ＣＨＥＮＷａｎｃｈａｏ　ＺＨＡＮＧＨｅｎｇｈｕａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００４４４，Ｃｈｉｎａ）　　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】　Ｗｏｒｋｏｆａｄｈｅｓｉｏｎ，ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｅｎｅｒｇｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｂｏｎｄｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆα Ｆｅ／ＮｂＣｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒＭｏｄｏｐｉｎｇｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｅｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｙ．Ｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｔｏｍｉｃｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｉｘｋｉｎｄｓｏｆＭｏａｔｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆα Ｆｅ／ＮｂＣｉｎｔｅｒｆａｃｅｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｔｏｐｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＮｂｔｏｐｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ａｎｄｔｈｅα Ｆｅ／（Ｎｂ，Ｍｏ）ＣｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｒｅｐｌａｃｉｎｇｔｈｅＮｂａｔｏｍｓｏｎｔｈｅＮｂＣｓｉｄｅｅｘｈｉｂｉｔｅｄｂｅｔｔｅｒｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｌｅａｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ＭｏｗａｓｆａｖｏａｒｂｌｅｆｏｒｐｒｏｍｏｔｉｎｇｔｈｅｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｏｆＮｂＣｉｎｆｅｒｒｉｔｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙ，ｄｅｎｓｉｔｙｏｆｓｔａｔｅａｎｄＭｉｌｌｉｋｅｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｂｏｖｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｓａｌｓｏｅｘｐｌａｉｎｅｄｔｈｅｒｅａｓｏｎｗｈｙＭｏｃａｎｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆα Ｆｅ／ＮｂＣｉｎｔｅｒｆａｃｅ．【Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ】　ＮｂＣ，ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｅｎｅｒｇｙ，Ｍｏ，ｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ微合金钢的强化机制有固溶强化、位错强化、细晶强化和析出强化４种，而析出强化是最有效的一种强化方式，通过分散的析出相显著提高钢的屈服强度与抗脆断性能。

Cr、Ce对Fe-Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理和实验研究

Cr、Ce对Fe-Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理和实验研究Cr、Ce对Fe-Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理和实验研究摘要：本文通过第一性原理计算和实验研究，探讨了Cr、Ce对Fe-Al合金电子结构和力学性能的影响。

结果表明，Cr和Ce的掺杂可以显著改变Fe-Al合金的电子结构，并对其力学性能产生重要影响。

引言：Fe-Al合金是一种重要的材料，具有良好的耐热和抗氧化性能，被广泛应用于高温、高压和腐蚀环境中。

然而，Fe-Al合金的低塑性限制了其在某些应用中的使用。

为了改善合金的力学性能，往往采用添加其他元素的方法。

本研究重点关注了Cr和Ce元素的掺杂对Fe-Al合金电子结构和力学性能的影响。

方法：首先，我们使用第一性原理计算方法研究了Fe-Al合金的晶体结构和电子结构。

采用了基于密度泛函理论的VASP软件包，利用赝势平面波方法对体系进行了优化。

然后，分别引入Cr和Ce元素，并计算了掺杂后合金的晶体结构和电子结构。

对于力学性能的研究，采用了实验测试方法，包括拉伸试验、硬度测试和断裂韧性测试。

结果与讨论：我们发现，掺杂Cr和Ce元素可以显著改变Fe-Al合金的电子结构。

Cr元素的添加会产生附加的d电子态，引起能带结构的调整。

在合金中，Cr会形成与邻近Al原子的键合，这有助于提高合金的塑性。

而Ce元素掺杂会在合金中产生额外的f电子态，对合金的电子结构和力学性能有较大影响。

此外，Cr 和Ce元素的掺杂还会导致晶格参数的变化，影响合金的晶体结构和稳定性。

实验结果显示，掺杂Cr和Ce元素可以显著改善Fe-Al合金的力学性能。

Cr元素的掺杂提高了合金的拉伸强度和硬度，同时增加了合金的断裂韧性。

而Ce元素的掺杂则进一步提高了合金的力学性能，使其具有更高的屈服强度和延展性。

结论：本文通过第一性原理计算和实验研究，揭示了Cr、Ce对Fe-Al合金电子结构和力学性能的影响。

结果表明，Cr和Ce的掺杂可以显著改变合金的电子结构，并对其力学性能产生重要影响。

先进表征技术在铝

管理及其他M anagement and other 先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接中的应用研究王钢摘要：本文对先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接的概念、特点进行详细分析，以汽车、火车、飞机零部件焊接为例，从温度场表征技术、应力场表征技术、变形场表征技术三个方面入手，研究了先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接中的应用。

在此基础上，结合实际情况，对先进表征技术在铝铜异种金属激光焊接中的优化措施进行系统梳理，为充分发挥先进表征技术的各项功能作用、提高铝铜异种金属激光焊接质量奠定坚实基础。

关键词：先进表征技术；铝铜异种金属激光焊接；温度场；应力场；变形场由于铝和铜的化学性质不同，焊接过程中易产生裂纹、孔洞、变形等缺陷，严重影响焊接质量和连接强度。

因此，如何准确地表征铝铜异种金属激光焊接过程中的温度场、应力场和变形场，优化焊接工艺，提高焊接质量和连接强度成为研究的重点。

1 先进表征技术概述先进表征技术是指在材料科学、生命科学、工程学等领域中，用于对物质或系统进行准确描述、分析和表征的一系列先进技术和方法。

它们能够提供关于物质组成、结构、性质和功能等方面的详细信息，帮助科学家和工程师深入理解物质的特性和行为。

先进表征技术通常基于物质与能量的相互作用原理，结合先进的仪器设备和数据处理技术，可以对材料、生物体、器件等进行微观到宏观不同尺度的观测和分析。

这些技术可以提供高分辨率、高灵敏度和高准确性的信息，揭示物质的内部结构、表面形貌、化学成分、热力学特性、电磁特性、力学性能等重要特征。

常见的先进表征技术主要包括：扫描电子显微镜（SEM）使用电子束扫描样品表面，获取高分辨率的表面形貌和形貌特征。

透射电子显微镜（TEM）主要使用电子束穿透样品，观察样品的内部结构，获得高分辨率的原子级图像。

原子力显微镜（AFM）是通过探针与样品之间的相互作用力，实现对样品表面的原子级、纳米级形貌和性质的观测。

X射线衍射（XRD）是利用X射线与物质的相互作用，获得物质的晶体结构、晶格常数和晶体学信息。

Al异种金属激光焊接试验研究的开题报告

Mg/Al异种金属激光焊接试验研究的开题报告一、研究背景轻量化汽车技术的迅速发展要求汽车零部件重量更轻，同时拥有更高的强度和刚度。

而Mg/Al合金由于其轻质、高强度、高塑性和高刚性等优良特性，被广泛研究和应用于汽车零部件的制造中。

然而，由于Mg/Al异种金属的焊接难度和焊接质量的不稳定性，目前尚未推广应用于实际生产中。

激光焊接是一种高能量密度的非接触式焊接技术，其能够同时完成高速、高效、高质量的焊接，因此成为了异种金属焊接的重要技术之一。

本研究旨在通过对Mg/Al异种金属激光焊接进行试验研究，探究焊接参数对焊缝化学成分和微观组织的影响，并寻求一种高效、高质量的Mg/Al 异种金属激光焊接技术。

二、研究内容1. 研究Mg/Al异种金属材料的热物理性质和化学成分，确定激光焊接参数范围；2. 研究Mg/Al异种金属激光焊接的焊接过程和焊接接头的微观组织结构，分析Mg/Al异种金属激光焊接的强度和耐腐蚀性；3. 探究Mg/Al异种金属激光焊接参数对焊缝化学成分和微观组织的影响，寻求一种高效、高质量的Mg/Al异种金属激光焊接技术。

三、研究方法本研究将采用以下研究方法：1. 首先研究Mg/Al异种金属材料的热物理性质、结构与组成等方面的信息，调节激光焊接参数，包括激光功率、焊接速度等；2. 进行Mg/Al异种金属激光焊接试验，评估焊缝的外形、缺陷和结构特征等性质，并对焊接过程进行记录和分析；3. 对焊缝的化学成分和微观结构进行分析和观察，利用金相显微镜、扫描电子显微镜等测试方法分析焊缝强度和耐腐蚀性；4. 通过试验和分析，确定最佳的Mg/Al异种金属激光焊接参数，研究焊接参数对焊缝化学成分和微观组织的影响。

四、预期成果本研究将研发出一种高效、高质量的Mg/Al异种金属激光焊接技术，为轻量化汽车技术的发展提供新的解决方案。

同时，通过对焊接参数对焊缝化学成分和微观组织的影响进行深入研究，提高异种金属激光焊接的质量和稳定性，扩展其应用范围，为工业生产提供更加科学有效的技术支持。

Al对NiCr2O3界面结构及力学性能影响的第一性原理研究的开题报告

Al对NiCr2O3界面结构及力学性能影响的第一性原
理研究的开题报告
题目：Al对NiCr2O3界面结构及力学性能影响的第一性原理研究
背景：
NiCr2O3是一种常用的高温抗氧化材料，常被用于汽车和机器设备
的制造。

但当NiCr2O3用于高强度应力下的应用时，容易出现界面剥离
和断裂等问题，这主要是由于NiCr2O3界面与其他材料之间的化学亲和
力较弱，力学性能上存在一定局限性，因此需要进行相关研究。

研究目的：
本研究旨在探究添加Al元素对NiCr2O3界面结构和力学性能的影响，为优化材料设计和改进高温应用性能提供理论基础。

研究内容：
1. 建立NiCr2O3-Al复合材料模型，并进行第一性原理计算，探究Al 元素与NiCr2O3界面化学亲和力的影响；
2. 对NiCr2O3-Al界面的结构进行分析，研究Al元素添加对NiCr2O3界面晶格参数、电子结构等影响，并揭示Al元素与NiCr2O3界面的相互
作用机制；
3. 通过模拟NiCr2O3-Al界面应力应变曲线和杨氏模量等力学性质，探究Al元素添加对NiCr2O3材料力学性能的影响。

研究意义：
本研究将有助于深入理解NiCr2O3-Al界面结构和力学性能，并揭示
Al元素与NiCr2O3界面的相关机制，为提高NiCr2O3-Al复合材料的高温力学性能提供理论基础。

此外，研究的方法和思路也可以为其他金属氧
化物界面的力学性能分析提供借鉴。

Al-Ti-B强化铝合金机制第一性原理地的研究

Al-Ti-B强化铝合金机制第一性原理研究摘要：第一性原理作为一种重要的理论研究方法和手段，目前已经得到广泛的应用。

本文介绍了铝合金细化剂以与第一性原理计算的背景，重点分析了第一性原理探究Al-Ti-B强化铝合金机制的研究进展，并对第一性原理方法研究在铝合金细化剂领域应用作出展望。

关键词：铝合金细化剂第一性原理机制铝是地壳中含量最丰富的金属元素,，但金属铝质地较软且强度较低，很难有广泛的工程应用。

因此，将Mg、Si、Cu等元素掺入纯铝中，经适当处理后可以得到性能优良的铝合金。

大量研究和生产实践明确，铝合金密度低，但强度比拟高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。

此外，一些铝合金还可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。

但随着铝合金在相关国家经济民生领域应用越来越广泛，对其性能的要求也进一步提升。

铝合金的主要强化方式主要包括细化组织强化、固溶强化、时效强化、过剩相强化以与冷形变强化。

相比拟而言，细化组织强化是提高综合力学性能和机械加工性能最为有效的途径之一，它除了能够提高塑性变形能力，还可以改善第二相的形态、尺寸和分布，使组织趋于均匀，减少偏析倾向。

研究[1]明确：铝合金在铸态时，其最优的微观组织为等轴晶组织，且等轴晶的枝晶间距越细小、分布越均匀，越有利于提高其力学性能。

目前，铝合金常用细化剂有Al-5Ti-1B[2,3][4,5]等中间合金，它们对铝合金良好的晶粒细化效果已被大量研究所证明，且前者细化晶粒效果优于后者[6]，但两种中间合金的晶粒细化机制还有待于深入研究。

已经提出的一些细化机制能够解释细化过程中的一些现象，但这些机制往往缺乏直接的证据，各种细化机制之间甚至存在一些相互矛盾之处。

第一性原理计算，即根据原子核和电子互相作用的原理与其根本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法。

第一性原理计算方法有半经验方法不可比拟的优势，因为它只需要知道构成微观体系各元素的原子序数，而不需要任何其它参数，就可以应用量子力学来计算出该体系的总能、电子结构等物理性质。

Fe-Al微叠层复合材料的制备及界面表征

ＤＳＣ曲线上呈现出 ~ ５５９ꎬ ~ ５７１和 ~ ６６７ ℃ 三个放热峰ꎬ分别代表ＦｅＡｌ３ ꎬＦｅ２Ａｌ５和ＦｅＡｌ的相转变ꎻ固－固和
固－液合金化后得到的Ｆｅ－ＡｌＭＩＬ力学性能较差ꎬ均易发生分层断裂现象ꎬ而固－半固态合金化热处理后
其力学性能最佳.
关键词: 微叠层复合材料ꎻ热轧复合ꎻ冷轧减薄ꎻ合金化ꎻ界面
ａｕｔｈｏｒ: ＺＵＧｕｏ￣ｙｉｎꎬ Ｅ￣ｍａｉｌ: ｚｕｇｙ＠ｓｍｍ. ｎｅｕ. ｅｄｕ. ｃｎ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｌａｙｅｒｓｏｆｐｕｒｅｉｒｏｎａｎｄｐｕｒｅａｌｕｍｉｎｕｍｓｈｅｅｔｓｗｅｒｅａｌｔｅｒｎａｔｅｌｙｓｔａｃｋｅｄꎬ ａｎｄｔｈｅＦｅ￣Ａｌ
ｍｅｔａｌ￣ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ￣ｌａｍｉｎａｔｅ ( ＭＩＬ ) ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｏｔ￣ｒｏｌｌｉｎｇ
ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃｐｅａｋｓｏｆ ~ ５５９ꎬ ~ ５７１ａｎｄ ~ ６６７ ℃ ꎬ ｗｈｉｃｈｒｅｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｐｈａｓｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓｏｆＦｅＡｌ３ ꎬ
Ｆｅ２Ａｌ５ ꎬ ａｎｄＦｅＡｌꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＦｅ￣ＡｌＭＩＬｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｏｂｔａｉｎｅｄ
制技术及合金化热处理工艺所制备的Ｆｅ－Ａｌ
ＭＩＬ界面情况研究较少. 此外ꎬＦｅ－Ａｌ系金属间
化合物相的类型较多ꎬ脆性也随着铝含量的增加而
素已被证明是改善其室温脆性及提高力学性能的
增大ꎬ进而影响Ｆｅ－ＡｌＭＩＬ的使用性能[３] . 目前ꎬ对

中科院力学所发动机关键部件异种材料激光焊接取得新突破

中科院力学所发动机关键部件异种材料激光焊接取得新突破佚名
【期刊名称】《《现代制造》》
【年(卷),期】2008(000)005
【摘要】近日，中科院力学研究所发动机科学与工程联合实验室在涡轮增压器异种材料激光焊接技术方面取得重要进展。

与传统焊接工艺相比，优化后的激光焊接工艺在满足高焊接强度要求的同时，极大地提高了焊接效率，为提高柴油发动机性能提供了重要技术支持。

【总页数】1页(P10)
【正文语种】中文
【中图分类】TG453.9
【相关文献】
1.国内发动机异种材料激光焊接技术取得突破 [J], 李傲;
2.航天11所发动机仿真技术取得新突破 [J], 国家国防科技工业局网
3.发动机异种材料激光焊接技术取得进展 [J],
4.航天五院510所发动机领域的“活塞革命”取得重大突破 [J],
5.发动机关键部件异种材料激光焊接获新进展 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

钛／铝异种轻金属熔焊技术的研究进展

钛／铝异种轻金属熔焊技术的研究进展
刘坤;李亚江;王娟;魏守征
【期刊名称】《现代焊接》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】近年来钛／铝异种轻金属复合结构在航空航天领域的应用受到越来越多的关注。

但由于钛／铝之间物化性能相差较大，在进行熔焊连接时易出现裂纹、焊接变形较大、易生成脆性金属间化合物，导致接头较难实现可靠连接。

文中针对钛／铝异种轻金属熔焊难点，阐述了国内外对钛／铝异种轻金属之间熔焊技术（激光熔钎焊、电子束焊、钨极氩弧焊）的研究进展，针对各种熔焊技术中存在的不足，讨论了钛／铝异种金属熔焊工艺的改进措施。

【总页数】5页(P5-9)
【作者】刘坤;李亚江;王娟;魏守征
【作者单位】山东大学材料液固结构演变及加工教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG456
【相关文献】
1.钢/铝异种合金激光深熔焊接头界面金属间化合物的EBSD研究
2.钢/铝异种合金激光深熔钎焊与深熔焊工艺研究进展
3.铝/钛异种金属焊接技术研究进展
4.焊接速度对钢/铝异种金属激光深熔焊接头特性的影响
5.钛铝系合金与镍基高温合金异种连接技术研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。