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：以金属Zr、Cu和Al为原料,通过真空熔炼和气体雾化制备Zr-Cu-Al合金粉末,再经高能球磨得到Zr50Cu40Al10非晶合金粉末。采用氮/氧分析仪、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和热分析仪（DSC）对其非晶形成能力及晶化行为进行研究。结果表明,球磨120h后可获得Zr50Cu40Al10非晶合金粉末,且随球磨时间增加,粉末的颗粒尺寸逐渐减小,90h后达到亚微米级。球磨过程中由于铁的增加,使合金的结构＂混乱度＂增加、负混合热增大,因而热稳定性增强,其过冷区间ΔTx为62K,约为雾化法制备的非晶合金粉末的2倍。此外,采用非等温晶化方法,用KISSINGER方程计算出机械合金化Zr50Cu40Al10非晶合金的玻璃转变和初始晶化的表观激活能分别为152.6kJ/mol和172.4kJ/mol,远小于相应的气体雾化法制备的Zr50Cu40Al10非晶合金粉末表观激活能,其原因是粉末中氧含量和体系自由能较高。

简介：铝电解用连接导杆是连接阳极和电源的关键部件，在高温电解条件下起承载阳极的作用和承担大电流导通的任务，其原材料必须是导电的、有一定强度和高致密度的。该文采用粉末冶金方法制备Cu-Ni-Fe-Co合金材料，研究烧结温度对其密度及力学性能的影响，进而确定制备高致密度导杆合金材料的最佳烧结工艺。结果表明：该合金的相对密度随烧结温度的提高而提高，当烧结温度为1250℃时能获得综合性能较好、相对密度为95.2％、晶粒尺寸为20-30μm的Cu-Ni-Fe-Co合金材料，其性能完全满足制作铝电解连接导杆的要求。

简介：以多种不同粒径的MgO颗粒为第二相,以HA为基体,采用无压烧结法制备MgO/HA复合材料;研究MgO粒径与MgO/HA复合材料的抗弯强度和断裂韧性之间的关系,探讨冷处理对复合材料性能的影响。结果表明：添加适宜粒径的MgO颗粒能够提高HA复合材料的抗弯强度和断裂韧性,其断裂韧性可达基体断裂韧性的1.5倍,抗弯强度可达基体抗弯强度的1.29倍,MgO颗粒增韧的粒径范围为15～35μm,增强的粒径范围为〈25μm。冷处理可以进一步提高复合材料的强度和韧性,而且可以改变增韧和增强的MgO粒径范围,使增强与增韧粒径的重叠范围变宽。

简介：研究高能球磨制备Nb／Al化合物的工艺，探索在高能球磨过程中Nb、Al形成化合物的机理。结果表明，通过高能球磨可获得Al在Nb中的固溶体，固溶度与球磨转速和球磨时间成正比，并发现选用硬脂酸作为添加剂有利于Nb／Al的机械合金化。对高能球磨中机械合金化的机理进行了讨论，指出高能球磨产生的高比表面能和高密度晶体缺陷大大降低了整体的扩散激活能，使得在高温条件下才能发生的扩散和固溶反应在室温条件下也能进行。

简介：采用热机械合金化制备纳米晶W-Cu复合粉末。通过XRD、SEM、激光粒度测试等方法对球磨后的粉末进行表征。结果表明：随球磨时间延长,W的晶粒尺寸不断减小,球磨30h后W的平均晶粒尺寸为41nm左右;球磨初期,粉末迅速细化;随球磨时间延长,粉末粒度有所增加;进一步增加球磨时间,粉末粒度减小。球磨粉末还原后有较高的烧结活性,1200℃烧结后相对密度可达97%以上。烧结材料的组织非常均匀,且晶粒细小。

简介：采用喷射成形方法制备2124铝合金坯，探索其热轧致密化工艺，并研究热轧变形量和变形温度对材料显微组织和力学性能的影响。结果表明，材料最佳的热轧温度为450℃，在该温度下热轧可以保持喷射成形工艺制备的2124铝合金获得细小晶粒组织的优势，且轧件可以获得较佳的力学性能。热轧过程中，当总变形量小丁30％时，材料的致密化速度较快；当总变形量达到40％时，材料基本完成致密化。当热轧温度为450℃，变形量为80％时，喷射成形＋轧制后材料的拉伸性能高于铸造＋轧制的材料。对喷射成形＋热轧材料进行T6处理，材料强度可较大提高，抗拉强度达到502．2MPa，伸长率为12．23％。

简介：温压是一项以较低的成本制造高性能铁基粉末冶金零部件的新型成形技术.实验发现,颗粒重排是温压过程的主导致密化机理,而为颗粒重排提供协调性的塑性变形是另一重要的致密化机理.作者分析了影响这2个致密化机理的主要因素.在此基础上,提出了温压粉末原料的设计原则,并成功设计了高性能、低成本合金钢粉末的3大体系温压粉末原料.

简介：在Ar,Ar+H2,N2,N2+H2和低真空5种气氛下对MIM316L不锈钢进行了烧结,讨论了烧结气氛对合金致密化和力学性能的影响;得出烧结气氛的露点显著影响合金的致密化和最终力学性能;烧结气氛中的H2可以脱去合金中的碳来影响致密化和力学性能;尺寸精度受注射、脱脂和烧结工序的影响;在采用溶剂脱脂时,3个工序对尺寸精度的影响由大至小依次为烧结、注射和脱脂.在不同气氛下,3个工序对尺寸精度的影响相对稳定.

简介：以微米级蓝钨（WO2.9）、四氧化三钴（Co3O4）和炭黑（C）为原料,采用真空原位还原碳化反应制备超细WC-Co复合粉末,经过真空烧结得到WC-Co合金块体。利用扫描电镜、X射线衍射仪观察和分析复合粉末及合金显微形貌及物相组成,研究原料粉末中配碳量对WC-Co复合粉及合金物相与力学性能的影响。结果表明：所得平均粒径为300nm的超细WC-Co复合粉末的主相均为WC和Co相,含有少量的η相（Co3W3C）;原料粉末中配碳量（质量分数）为16.69%较为合适,此时可获得物相纯净、平均晶粒尺寸470nm的超细晶WC-Co硬质合金,合金的横向断裂强度为2464MPa;原料粉末中配碳量为16.85%时,合金中存在少量的游离碳,横向断裂强度只有1946MPa。

简介：以Mo、Nb、Si、Al元素粉末为原料，采用燃烧合成法制备名义成分分别为（Mo0.97Nb0.03）（Si0.97Al0.03）2、（Mo0.94Nb0.06）（Si0.97Al0.03）2、（Mo0.91Nb0.09）（Si0.97Al0.03）2与（Mo0.88Nb0.12）（Si0.97Al0.03）2等4种不同化含量的合金，研究其燃烧合成行为，分析燃烧合成过程中粉末压坯的燃烧模式、燃烧温度、燃烧波前沿蔓延速率以及产物组成。结果表明：随Nb含量增加，燃烧合成反应模式由螺旋燃烧逐渐转变为稳态燃烧。添加Nb、Al后，合金的最高燃烧温度升高，并随Nb含量增加呈现先升高后降低的变化趋势，其中（Mo0.91Nb0.09）（Si0.97Al0.03）2的燃烧温度最高，达到1924K，但燃烧波蔓延速率随Nb含量增加而逐渐降低。XRD结果表明：（Mo0.97Nb0.03）（Si0.97Al0.03）2合金主要由MoSi2构成，含有少量Mo（SiAl）2和Mo5Si3；（Mo0.94Nb0.06）（Si0.97Al0.03）2中开始出现NbSi2相，（Mo0.91Nb0.09）（Si0.97Al0.03）2和（Mo0.88Nb0.12）（Si0.97Al0.03）2合金中Mo5Si3的衍射峰强度进一步降低，而NbSi2的衍射峰略有增强，因而添加Nb有利于形成C40结构的NbSi2，同时抑制Mo5Si3的产生。SEM观察表明合金为多孔结构。

简介：添加无机填料可改善硅橡胶烧蚀陶瓷残余物的强度，从而加强其结构完整性和高温稳定性。以甲基乙烯基硅橡胶为基体，以黏土矿物为填料制备硅橡胶／黏土可瓷化高分子复合材料，利用TG／DSC等热分析技术研究该材料的热稳定性。结果表明，添加黏土矿物可以改善硅橡胶的热稳定性，使其分解温度提高100℃左右。通过XRD分析和SEM观察发现：除少量杂质相之外，硅橡胶经600℃烧蚀后的物相主要为方石英，1200℃烧蚀后的物相为莫来石和方石英，微观形貌特征分别为不致密絮状结构（600℃烧蚀后）和液相桥连的多孔结构（1200℃烧蚀后）。根据试验结果分析复合材料的瓷化机理。

简介：高比重合金由于具有密度和强度高、延性好等一系列优异的性能,在军工上被用作动能穿甲弹材料.纳米材料被认为是21世纪应用前景最为广阔的新型材料.采用纳米粉末可望大大细化钨合金晶粒,显著提高合金的强度、延性和硬度等力学性能,因而是制备新型高强韧、高比重钨合金的一个很重要的研究方向.作者采用机械合金化(MA)工艺制备了纳米晶钨合金复合粉末,研究了纳米晶钨合金粉末在常压氢气气氛中的烧结致密化和在烧结过程中的钨晶粒长大行为.研究结果表明,MA纳米晶粉末促进了致密化,使致密化温度降低约100～200℃.在一般固相烧结温度时可以得到晶粒尺寸为3～5μm的细晶高强度合金.同时,指出了在液相烧结时存在的问题,即钨晶粒加速重排、产生晶粒聚集与合并,迅速发生钨晶粒长大,在较短时间内液相烧结时,钨晶粒尺寸又长大到接近传统高比重合金水平.

简介：采用粉末冶金方法在常压H2气氛下制备W-TiC合金，研究W-TiC合金的烧结致密化行为，并对合金的性能和组织结构进行分析。结果表明：添加微量强化烧结元素可改善W-TiC合金的烧结活性，在1700℃烧结120min后其相对密度达到99．2％；随着烧结温度的升高，W-TiC合金的拉伸强度提高，在2000℃烧结120min后，拉伸强度达到464MPa；TiC颗粒可有效地抑制合金烧结过程中的晶粒长大。

简介：利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜，研究机械合金化制备的Al-10%Pb（质量分数）纳米相复合结构的热稳定性。结果表明Al-10%Pb纳米相复合结构中Pb相的长大可以用LSW理论描述。但是Pb相的长大激活能显著低于常规多晶材料中溶质原子（Pb）在溶剂基体（Al）晶格中扩散的激活能，而接近于溶剂基体（Al）的晶界自扩散激活能。这主要是由于纳米相复合结构中Pb相的长大机制与常规两相合金不同所致。在纳米相复合结构中，溶质原子的迁移以沿溶剂基体的晶界扩散为主，纳米相基体高的晶界分数可促进扩散的进行。

简介：用搅拌铸造法制备原位合成硼化物增强Mg-Li基复合材料,针对复合材料中增强相分布不均的问题,在制备过程中综合采用B4C粉末沉降分级和B4C/Li-Mg预合金挤压-重熔的工艺,研究该工艺对预合金和硼化物/Mg-Li基复合材料组织和性能的影响。结果表明：对B4C粉末进行沉降分级能明显除去粉末中的微细颗粒,减少粉末间的团聚,并降低粉末氧含量。组合使用粉末沉降分级和预合金挤压-重熔工艺能显著提高预合金的密度和伸长率,改善B4C粉末在预合金中的分散性;用该预合金制备的硼化物增强Mg-Li基复合材料性能最佳,与未采用上述分散工艺制备的复合材料相比,增强相分布的均匀性明显改善,在保持良好抗拉强度的情况下伸长率和抗弯强度分别提高124.47%和7.51%。

简介：β-Ti型结构的钛基材料在生物材料领域具有广泛的应用前景。本文采用机械合金化法和放电等离子烧结制备β-Ti型Ti-Nb基合金，研究不同Nb，Fe含量对合金显微组织及力学性能的影响。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和透射电镜（TEM）等手段分析合金的显微组织变化情况。结果表明：机械合金化过程中，粉末的平均粒度减小，当球磨时间超过60h时粉末易发生团聚。当球磨转速为300r/min，球料比为12：1，Ti和Nb的质量分数分别为64%和24%时，球磨100h后制备的粉体材料中具有一定体积的非晶相。该粉末在1000℃下通过放电等离子烧结（SPS）制备具有均匀细小的球状晶粒组织的Ti-Nb合金，其强度、伸长率和弹性模量分别为2180MPa，6.7%和55GPa。通过控制Nb，Fe的含量，可以促进β-Ti相形成，获得高强度和低杨氏模量的Ti-Nb合金。