简介：结合图、表和公式综述了材料设计从宏观到微观的不同层次理论的研究现状，包括连续介质力学、结构动力学、缺陷动力学、分子动力学和量子力学等，其中，量子力学属于微观层次，分子动力学主要属于介观层次，其余属于宏观层次；进而讨论了材料设计领域的构建材料结构与性质关系、以及沟通与整合各层次理论的跨尺度关联问题。最后，介绍了现阶段材料设计的知识库和数据库技术、专家系统技术、计算机模拟技术和纯理论计算方法等4种途径。

简介：采用Ag-Cu-Ti钎料连接C／C复合材料，用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）等分析连接层的微观结构与相组成，并测试连接层的剪切强度。结果表明：C／C复合材料连接层的剪切强度跟连接温度与保温时间有关；在850℃、保温30min条件下获得的连接层剪切强度最高，达到26．7MPa；同时连接层与基体材料形成机械嵌合，界面发生元素扩散和冶金反应。钎焊连接层形成固溶体和化合物，包括Ag（s．s）、Cu（s．s）、Cu4Ti3和TiC。剪切断口形貌表明钎焊层与C／C坯体之间结合较好，具有一定的连接强度。

简介：引入“固态扩渗＋轧制”的表面改性方式，即在研究镁合金薄板表面改性方法及工艺的基础上，采用固态粉末包覆热扩渗的方法，对AZ31镁合金薄板进行表面改性处理，获得研究目标材料；借助有限元软件Ls—DYNA模拟其冷轧过程，获得最优的轧制工艺参数并进行轧制实验，通过x．射线衍射（xRD）、金相显微镜、布氏硬度测量计、往复式摩擦磨损试验机和CorrTest腐蚀电化学测试系统检测材料表面的组织与性能。结果表明：轧制变形后的表面组织晶粒更加细小、均匀；耐磨性有所改善，表面硬度由HB61．4提高至HB63．5，摩擦因数由0．52变为0．6，表面摩擦磨损质量损失由0．33mg降低至0．26mg；表面耐腐蚀性能显著提高，其开路电位由-1．594V变为-1．574V，自腐蚀电位由-1．574V变为-1．38V，自腐蚀电流密度由6．2×10-3mA／cm2变为7．0×10-4mA／cm2。

简介：利用金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）等测试方法研究Nb含量对铸造TiAl-xNb（x=1,3,5,7；原子分数，%）合金组织的影响。结果表明：Nb含量为1%时，TiAl-Nb合金铸锭组织主要为单相的γ组织；随Nb含量升高，合金组织主要为α2/γ层片组织；并在层片组织间存在2种偏析，分别是网状β相和γ相，合金的层片晶团平均尺寸逐渐增加，β相的体积分数逐渐升高；当合金中Nb的含量从1%增加到7%，层片晶团平均尺寸由89μm增加至190μm，β相的体积分数从1.9%增至12.9%；随合金中Nb含量增加，β相中Nb含量增加而Cr含量减少，γ相的偏析区域宽度变窄。

简介：以氩气雾化法制备的镍基高温合金FGH96粉末为原料,采用放电等离子烧结(sparkplasmasintering,SPS)工艺制备FGH96高温合金,同时在与SPS工艺相同条件下对原料粉末进行热处理,并采用热等静压(hotisostaticpressing,HIP)工艺制备FGH96高温合金,通过分析在不同SPS温度或不同保温时间下合金的微观组织与晶粒尺寸以及对比热处理后的粉末和热等静压合金的晶粒取向与晶粒尺寸,研究SPS镍基粉末高温合金的组织特征。结果表明,合金在SPS40min后达到高度致密。烧结温度为1070℃时,合金的显微组织为细小的胞晶和枝晶组织,碳化物析出相主要分布在晶粒内部、少量分布在晶界上,未观察到明显的原始颗粒边界(priorparticleboundaries,PPBs)。烧结温度为1170℃时,合金的显微组织为等轴晶晶粒,碳化物析出相沿PPBs分布,且存在明显的PPBs。放电等离子烧结工艺能在一定程度上消除原始颗粒边界,但改善合金晶粒尺寸的作用不明显。

简介：研究了粉末冶金方法制备的Ni-5%Ag合金的微观组织、力学性能、电阻率、抗碱性侵蚀能力,并与同等条件下制备的镍棒进行了对比分析.结果表明:合金为纯Ni+纯Ag两相构成;大部分银分布在晶界位置;这些银可有效地阻止在高温退火时合金晶粒的长大;合金晶粒粒径为15μm,室温抗拉强度达382MPa,延伸率为42%,远高于纯镍对比样品;合金电阻率为68.2nΩ·m,与对比样品相比降低达13%;合金电阻率符合两单相合金并联加和的规律;合金具有与对比样品相同的抗碱性(31%KOH水溶液)腐蚀能力.

简介：利用雾化沉积炉制备喷射成形2060高速钢沉积坯，经过锻造后再进行盐浴淬火和回火处理，研究喷射成形2060高速钢及其热处理后的组织与力学性能。结果表明：喷射成形2060高速钢沉积坯的表面较光洁，无明显的宏观偏析，晶粒较细小，晶粒尺寸约为20邮1，沉积坯的相对密度在99．5％以上；沉积坯中主要存在M6C和MC两种碳化物相，均匀弥散分布在晶界与晶内以及基体中，氧含量只有1．6×101左右。2060高速钢的抗弯强度随淬火温度升高而逐渐降低，淬火温度应低于1210℃。在1170-1190℃下淬火时可获得抗弯强度≥3000MPa、硬度≥70HRC的良好综合力学性能。

简介：采用激光熔覆方法在45#钢基体上制备含TiC质量分数为20%~50%的Fe基TiC复合涂层。分别用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X线衍射（XRD）、显微硬度计、摩擦磨损机对熔覆层的微观组织、物相、硬度及耐磨性进行研究。结果表明：当TiC质量分数为30%时,涂层组织致密,TiC颗粒分布均匀、部分溶解、尺寸减小;涂层主要是由α-Fe固溶体,FeC,FeB,B4C,B4Si,Cr5B3,TiB以及未溶解的TiC等组成;当TiC质量分数为30%时,熔覆层平均维氏硬度为783.8,磨损率为45#钢基体的1/38。

简介：基于元胞自动机法耦合有限差分法原理,对经超声外场处理的7050铝合金熔体凝固组织进行微观模拟,研究施振功率和冷却方式对7050铝合金微观组织的影响,在实验验证的基础上,对超声细化晶粒的机制进行说明。模拟和实验结果表明：熔体经超声处理,凝固组织明显细化,组织形貌由枝状晶变为细小等轴晶,超声的空化效应和声流效应使得形核率增加是晶粒细化的主要原因;在实验功率范围内,超声功率为240W时晶粒细化效果最佳,此时晶粒的平均尺寸为72μm;超声细晶过程需要1个最短必要时间tmin,冷却强度低时,超声有效作用时间延长,晶粒的均匀化和细化程度增加。超声功率为200W时,改变冷却方式,随炉冷却方式所得晶粒最小,平均尺寸为82μm。

简介：采用粉末冶金组合烧结技术制备由Fe-Cr-Mo-P-Si-Cu-C凸轮和16Mn钢管为芯轴组成的中空凸轮轴,对凸轮的密度、硬度等物理性能、摩擦磨损性能和微观组织进行测试与分析,研究烧结致密化机理,并与传统凸轮材料球墨铸铁的摩擦磨损性能进行对比。结果表明：Fe-Cr-Mo-P-Si-Cu-C凸轮材料在烧结过程中产生Fe-C-P三元液相,Cr、Mo元素溶解于液相中使得液相量显著增加,促进液相烧结,体积收缩率高达19.1%。凸轮材料的平均密度为7.51g/cm3,平均硬度（HRC）53.7,与钢制芯轴形成牢固的冶金结合,扭矩高达1150N·m,连接可靠性较好;该凸轮材料的硬度与传统球墨铸铁凸轮材料相近,耐磨性是球墨铸铁的3倍,质量减轻35%,满足发动机使用要求。

简介：对AA1050工业纯铝在动态高应变速率（1.2×10^3s-1）和准静态低应变速率（1×10^-3s-1）下进行单向压缩和多向压缩加载,单向和多向压缩以相同的道次应变量进行,累计应变量分别为1.6和3.0,利用TEM观察变形后合金的微观组织与结构特征。结果表明,多向加载或/和高应变速率变形有助于金属塑性的发挥。单向压缩变形后的试样产生类似竹节状片层组织,拉长的亚晶或位错胞分布于组织内。经多向压缩变形的合金组织表现为大量近似等轴状的亚晶或位错胞,位错缠结严重。高应变速率变形过程中,动态回复受到抑制,可产生更高的位错密度,从而组织细化效果优于低应变速率变形。

简介：采用气体雾化法制备Fe-12Cr-2.5W-0.4Ti-0.25（Y2O3）铁基合金粉末,分别在该粉末中添加1%Al粉和1%Fe2O3粉,在1250℃下热挤压,随后在1050℃热处理。通过X射线衍射、扫描电镜和光学显微镜等研究Al和Fe2O3对铁基合金热挤压和热处理态显微组织的影响。结果表明：与基体合金相比,Al的添加可促进铁素体基体中元素的扩散,导致晶粒尺寸增大,同时由于Fe、Al互扩散系数的差异引起柯肯达尔效应,使合金孔隙度增大;添加Fe2O3后合金的孔隙度更大,氧化物和大量残余孔隙阻碍晶粒长大,因而晶粒尺寸减小。3种合金在1050℃进行热处理时晶粒的长大规律均满足BECK方程,添加Al可提高合金的晶粒生长指数,而添加Fe2O3则相反。

简介：将真空烧结的铁基合金奥氏体化、油淬后，在600~700℃温度下进行回火处理，保温1h，空冷。测试回火后合金的硬度和冲击韧性，并用金相显微镜、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）观察和分析合金的组织、结构与断口形貌，研究回火温度对铁基合金组织与力学性能的影响。结果表明：随回火温度升高，第二相碳化物粒子M23C6的含量（质量分数）基本保持不变，约为3.5%；碳化物M6C的数量大幅减少，平均尺寸明显减小，碳化物M6C的第二相强化效果降低，硬度下降，同时基体组织软化，冲击吸收功增大。回火温度为675℃时，铁基合金保持较高的硬度40HRC，冲击韧性较回火前提高11%。回火处理后的铁基合金断口形貌为典型的沿晶断裂。

简介：将7039铝合金热轧板材在470℃／2h条件下固溶后，分别进行T6处理、T73处理以及RRA处理。利用Hopkinson压杆技术对3种热处理态的7039铝合金进行冲击压缩实验，用光学显微镜和透射电镜对冲击后的试样进行组织观察，分析热处理制度对合金动态应力-应变行为和微观组织的影响。结果表明：经T6处理的7039铝合金在高速冲击加载时的绝热剪切敏感性明显低于T73和RRA处理的合金，经RRA处理的合金绝热剪切敏感性最大；不同热处理状态的合金在应变率为3000s^-1时，组织中均产生绝热剪切带以及变形带：合金在高速冲击加载过程中产生的绝热剪切带内部组织主要是一种强回复组织。

简介：采用宏观腐蚀、X射线衍射分析和扫描电镜观察，研究在不同冷却速度下凝固的Al-1％Si-0．5％Cu（质量分数，下同）合金的宏观和微观组织。实验结果表明，冷却速度对Al—Si—Cu合金的凝固组织有显著影响。随着冷却速度增大，Al-Si—Cu合金凝固组织的晶粒形状和尺寸以及第二相的大小、形貌和分布都发生明显的变化：炉冷试样晶粒为粗大树枝晶状，第二相呈带状富集在晶界处，宽度达15μm：铁模和铜模铸造试样具有典型铸锭组织，大部分第二相呈不到3μm宽的线状富集在晶界处，但铜模铸造试样的柱状晶区较窄，且晶粒较细小；水冷铜模铸造试样几乎完全为细小的等轴晶，晶粒尺寸小而均匀，第二相呈直径约3μm的细小点状弥散分布在α—Al基体中，可得到成分和结构都较均匀的靶材。

简介：采用粉末冶金方法制备含Y2O3的稀土钼合金,利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）等手段对钼合金的断裂特征和组织结构进行对比分析,研究稀土氧化物Y2O3含量对钼合金组织和性能的影响。研究表明：添加Y2O3能细化晶粒、改善钼合金的晶粒均匀性和致密度、提高钼合金的性能;拉伸强度和屈服强度随Y2O3含量的增加呈现先增高后降低的趋势,在Y2O3含量为1%时,抗拉强度达511.43MPa,屈服强度456.99MPa,分别是纯钼材料的1.31倍和1.57倍,综合力学性能最佳;在烧结坯中,Y2O3颗粒分布均匀,主要以球形和等轴状形式存在于晶界上。

简介：采用高压扭转（highpressuretorsion）法将粒径比分别为1：1，1：7，1：21的SiC颗粒和纯铝粉末的混合物固结成金属基复合材料。利用金相显微镜、显微维氏硬度计、万能试验机和扫描电镜研究不同SiC粒径比对SiCp/Al复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明，与SiC粒径比1：1的试样相比，粒径比为1：7和1：21的试样中SiC颗粒分布更加均匀，颗粒间无明显团聚现象；大颗粒加入后对材料硬度的影响较为复杂，1：21试样硬度值最低；材料伸长率分别提高130%和113%，致密度也高于1：1的试样，材料断裂形式为韧性断裂。SiC粒径比为1：7试样的致密度、伸长率高于粒径比为1：21试样，综合性能较好。

简介：对厚度为25mm的T851态2A97铝锂合金进行搅拌摩擦焊焊接,利用显微硬度、金相显微镜（OM）和透射电镜（TEM）等对焊缝的显微硬度和微观组织进行研究。结果表明：接头基材硬度最高,热影响区和热机影响区硬度降低,焊缝中心硬度又升高,硬度最低位置在热影响区。焊核区发生动态再结晶,形成细小等轴的晶粒;焊核区S′相全部溶解,T1相几乎全部溶解,在随后的冷却和时效过程中,焊核区析出GP区和细小弥散的δ′相;热影响区的T1相部分溶解,S′相全部溶解,析出θ″相、δ′相和δ′/β′的复合相。

简介：以铝热反应法制备无昂贵合金元素添加的纳米结构白口铸铁，采用XRD、OM、SEM和拉伸及压缩等分析、测试手段研究碳含量对纳米结构白口铸铁组织和力学性能的影响。结果表明：随碳含量增加，白口铸铁由不同形态的珠光体和渗碳体组成，其中层片状珠光体含量减少，粒状珠光体含量增加；层片状珠光体的片间距分别为165、231和250nm。碳含量为3.5%，3.7%和4.3%的纳米结构白口铸铁的维氏硬度分别为552、577和575HV，抗压强度为2224、2460和2220MPa，抗拉强度为383、416和245MP，均呈现先增大后减小的趋势；伸长率为3%、2.5%和1%，呈现逐渐下降的趋势。无昂贵合金元素添加的纳米结构白口铸铁的力学性能与Ni-Hard2铸铁相当。

简介：对Al-Fe-Mg-Si和Al-Fe-Mn-Si2个四元系进行热力学优化评估,并对这2个四元系富Al角的零变量平衡反应温度和液相成分进行了计算.采用光学显微镜,扫描电镜和电子探针技术,系统研究了多组元Al基合金Al356.1定向凝固的显微组织及显微偏析.计算模拟了3个多组元Al合金(Al356.1,Al356.2,Al518.2)的平衡凝固和非平衡凝固的显微组织及显微偏析.模型计算结果与实测数据很吻合,证实了所建立的多组元体系热力学及动力学数据库的可靠性.