高性能鋼鐵的案例
48種元素對(duì)鋼鐵性能的影響
元素21：Ga（鎵）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
鎵在鋼中是封閉γ區(qū)的元素。微量鎵易固溶于鐵素體中，形成代位式固溶體。它不是碳化物形成元素，同時(shí)也不形成氧化物、氮化物、硫化物。在γ+a兩相區(qū)時(shí)，微量鎵易于從奧氏體向鐵素體擴(kuò)散，它在鐵素體中濃度高。微量鎵對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響主要是固溶強(qiáng)化。鎵對(duì)鋼的耐腐蝕性有很小的改善作用。
元素22：As（砷）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
礦石中的砷在燒結(jié)過程中只能除去一部分,也可以用氯化焙燒方法去除，砷在高爐冶煉過程中全部還原進(jìn)入生鐵中，鋼中含砷大于0.1%以上時(shí)，使鋼增加脆性并使焊接性能變壞。應(yīng)控制礦石中砷含量，要求礦石中含砷量不應(yīng)超過0.07%。
砷有提高低碳圓鋼屈服點(diǎn)σs、抗拉強(qiáng)度σb 和降低延伸率δ5的傾向，降低普碳圓鋼常溫沖擊韌性Akv的作用較明顯。
元素23：Se（硒）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
硒可以改善碳素鋼、不銹鋼和銅的切削加工性能，零件表面光潔。
高磁感取向硅鋼中常以MnSe2作抑制劑，MnSe2有益夾雜要比 MnS 有益夾雜對(duì)初次再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大的抑制作用更強(qiáng)、更有利于促進(jìn)二次再結(jié)晶晶粒擇優(yōu)長(zhǎng)大，從而可獲得高取向（110）[001]織構(gòu)。
元素24：Zr（鋯）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
鋯是強(qiáng)碳化物形成元素，它在鋼中的作用與鈮、鉭、釩相似。加入少量鋯有脫氣、凈化和細(xì)化晶粒作用，有利于鋼的低溫性能，改善沖壓性能，它常用于制造燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和彈道導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)使用的超高強(qiáng)度鋼和鎳基高溫合金中。
元素25：Nb（鈮）
對(duì)鋼鐵性能的影響：
鈮常和鉭共生，它們?cè)阡撝械淖饔孟嘟ｂ壓豌g部分溶入固溶體，起固溶強(qiáng)化作用。溶入奧氏體時(shí)顯著提高鋼的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒形式存在時(shí)，細(xì)化晶粒并降低鋼的淬透性。它能增加鋼的回火穩(wěn)定性，有二次硬化作用。
展開 【收藏】49種元素對(duì)鋼鐵性能的影響！總結(jié)得太全面了！
鎢在優(yōu)質(zhì)彈簧鋼中形成難熔碳化物，在較高溫度回火時(shí)，能緩解碳化物的聚集過程，保持較高的高溫強(qiáng)度。鎢還可以降低鋼的過熱敏感性、增加淬透性和提高硬度。65SiMnWA彈簧鋼熱軋后空冷就具有很高的硬度，50mm2截面的彈簧鋼在油中即能淬透，可作承受大負(fù)荷、耐熱（不大于350℃）、受沖擊的重要彈簧。30W4Cr2VA高強(qiáng)度耐熱優(yōu)質(zhì)彈簧鋼，具有大的淬透性，1050～1100℃淬火，550～650℃回火后抗拉強(qiáng)度達(dá)1470～1666Pa。它主要用于制造在高溫（不大于500℃）條件下使用的彈簧。
由于鎢的加入，能顯著提高鋼的耐磨性和切削性，所以，鎢是合金工具鋼的主要元素。
Pb（鉛）
鉛可以改善切削加工性。鉛系易切削鋼有良好的力學(xué)性能和熱處理性。由于污染環(huán)境以及在廢鋼回收熔煉過程中的有害作用，鉛有被逐漸替代的趨勢(shì)。
鉛與鐵難以形成固溶體或化合物，易以球狀偏聚于晶界，是鋼在200～480℃產(chǎn)生脆性及焊縫產(chǎn)生裂紋的根源之一。
Bi（鉍）
在易切削鋼中加入0.1~0.4的鉍，可改善鋼的切削性能。當(dāng)鉍均勻分散在鋼中時(shí)，微粒鉍與切削工具接觸后熔化，起潤(rùn)滑劑作用，并且使切削斷裂，避免過熱，從而可提高切削轉(zhuǎn)速。最近已大量在不銹鋼中添加鉍，以改善不銹鋼的切削性能。
Bi在易切削鋼中以3種形態(tài)存在：?jiǎn)为?dú)存在于鋼基體中、被硫化物包裹和介于鋼基體與硫化物之間。S-Bi易切削鋼鑄錠中，MnS夾雜物的變形率隨Bi含量增加而降低。鋼中Bi金屬在鋼錠鍛造過程中可起到抑制硫化物變形的作用。
在鑄鐵中加入0.002-0.005%的鉍，可改善可鍛鑄鐵的鑄造性能，增加白口傾向和縮短退火時(shí)間，零件的延伸性能變優(yōu)。在球墨鑄鐵中加入0.005%的鉍可改善其抗震性和抗拉伸性。在鋼鐵中添加鉍存在一定難度，因?yàn)樵?500℃時(shí)鉍已大量揮發(fā)，難以均勻地將鉍滲到鋼鐵中去。
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這是一款專為現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)型或高性能車輛設(shè)計(jì)的高性能輪轂 ￥5
這是一款專為現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)型或高性能車輛設(shè)計(jì)的高性能輪轂。該模型采用輕質(zhì)而堅(jiān)固的多輻合金結(jié)構(gòu)，并針對(duì)強(qiáng)度、耐用性和美觀性進(jìn)行了優(yōu)化。
我將此模型分享給其他學(xué)生和希望練習(xí)汽車設(shè)計(jì)技巧的 SolidWorks 學(xué)習(xí)者，作為學(xué)習(xí)資源。
來源：learnsolidworks
《Nature Commun》：高性能輕量化高熵合金的高通量設(shè)計(jì)
在這類材料的開發(fā)中，關(guān)鍵的目標(biāo)導(dǎo)向的設(shè)計(jì)策略是先決條件，包括廉價(jià)的原材料，低密度，高熔點(diǎn)(Tm)，良好的抗氧化性，大的蠕變抗力，高強(qiáng)度和可接受的延展性等等。因此，合理地選擇化學(xué)成分，考慮這些必要因素是非常重要的。研究者此前的工作發(fā)現(xiàn)了Al-Cr-Fe-Mn-Ti體系中潛在的L21沉淀強(qiáng)化輕量化HEAs (LWHEAs)，而脆性C14 Laves相的形成，由于C14 Laves相與BCC基相的晶體結(jié)構(gòu)和熱膨脹系數(shù)的不同，使C14 Laves相的裂紋傾向增大，使其性能惡化。因此，探索合適的化學(xué)成分而不形成有害的金屬間相是開發(fā)所需材料的關(guān)鍵。然而，巨大的構(gòu)圖空間為有效篩選合適的構(gòu)圖提出了巨大的挑戰(zhàn)。
實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)的方法顯然是不合適的，因?yàn)樵诰薮蟮某煞挚臻g中實(shí)驗(yàn)篩選合適的合金是非常昂貴且費(fèi)時(shí)的
。這種趨勢(shì)甚至適用于五元體系，更不用說高階(n≥5)多組分體系，如Al-Cr-Fe-Mn-Ti體系。幸運(yùn)的是，理論上，高效的計(jì)算篩選方法和工具的發(fā)展，可以加快發(fā)現(xiàn)有前途的HEAs的步伐。
在此，研究者利用基于CALPHAD的高通量計(jì)算工具，有效地探索Al-Cr-Fe-Mn-Ti體系，發(fā)現(xiàn)了新型沉淀強(qiáng)化HEAs。通過高通量篩選，從數(shù)千種初始成分中發(fā)現(xiàn)了析出強(qiáng)化輕量高熵合金，在室溫和高溫下，與其他同類合金相比，其強(qiáng)度增強(qiáng)。對(duì)其強(qiáng)化機(jī)制和有序-無序轉(zhuǎn)變的成功案例和失敗案例的實(shí)驗(yàn)和理論理解，進(jìn)一步提高了所發(fā)現(xiàn)的合金系統(tǒng)熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性。該研究表明，將高通量篩選、多尺度建模和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合，可以有效地促進(jìn)由高熵合金概念調(diào)整的先進(jìn)沉淀強(qiáng)化結(jié)構(gòu)材料的發(fā)現(xiàn)。
圖1 Al-Cr-Fe-Mn-Ti體系中最佳合金成分的高通量篩選。
圖2 發(fā)現(xiàn)了的LWHEAs微觀結(jié)構(gòu)信息。
展開 青島大學(xué)《JMST》封面：復(fù)合材料設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高性能電磁波吸收性能！
研究表明，含Ni13.17%的Ni/NiO@C復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波吸收性能，最小反射損耗值（RLmin）在2.4 mm時(shí)達(dá)到了-51.1 dB，同時(shí)在2.7 mm時(shí)最大吸收帶寬（EAB，RL≤-10 dB）達(dá)到5.12 GHz。
背景介紹
電子通信設(shè)備的日益發(fā)展所引起的電磁波干擾已成為當(dāng)今世界亟需解決的難題。這些電磁波不僅會(huì)對(duì)人體健康造成危害，還會(huì)干擾正常的通訊交流。因此，探索并制備新型高性能電磁波吸收材料來降低電磁波的不利影響成為了當(dāng)下研究熱點(diǎn)。
近年來，磁/介電損耗型復(fù)合材料由于兼具磁損耗以及介電損耗的優(yōu)勢(shì)而被制備用于高性能電磁波吸收材料，同時(shí)異質(zhì)界面的增加也會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)材料體系的介電損耗能力。因此，對(duì)于復(fù)合材料各組分的合理設(shè)計(jì)對(duì)優(yōu)化復(fù)合材料的電磁波吸收性能具有重要意義。
本文亮點(diǎn)
（1）通過不同的制備工藝調(diào)整復(fù)合材料的Ni與NiO的比例；
（2）不同組分的含量對(duì)電磁波吸收性能有顯著的影響；
（3）在Ni/NiO中Ni的比例為13.17%的復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的反射損耗與吸收帶寬。
展開 軟件定義汽車的基石：高可靠高性能芯片
05 高性能芯片對(duì)功能安全的支持和開發(fā)挑戰(zhàn)
高性能多核芯片的應(yīng)用一方面是為了提高計(jì)算能力，另一方面則是通過多核可實(shí)現(xiàn)不同ASIL等級(jí)的拆解，但在多核系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)ISO26262定義的功能安全卻并非易事。要想在多核系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)一定的功能安全設(shè)計(jì)目標(biāo)，會(huì)對(duì)硬件和軟件兩方面產(chǎn)生一定的影響。
在硬件方面，可能就是多核處理器的鎖步概念：在鎖步模式下，兩個(gè)核分別執(zhí)行相同的代碼，獨(dú)立的比較器對(duì)兩個(gè)核的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，并在出現(xiàn)差異時(shí)生成一個(gè)trap。之后的處理取決于ECU的硬件條件和安全架構(gòu)，其中硬件設(shè)計(jì)上必須確保在trap發(fā)生后ECU仍然處于安全狀態(tài)（鎖步核的增加不是提高計(jì)算能力的多核架構(gòu)，而是一種保證系統(tǒng)安全的多核機(jī)制，個(gè)人的理解）。而在軟件方面，開發(fā)人員根據(jù)軟件的可并行性和相關(guān)安全架構(gòu)，將上層軟件模塊分配給AUTOSAR中定義的OS Application。這一分配過程對(duì)應(yīng)于ISO26262中定義的"分區(qū)"，且該過程能夠使ECU在運(yùn)行時(shí)不會(huì)引起內(nèi)部區(qū)域的相互干擾。在多核ECU中，OS Application被分配給不同的處理器內(nèi)核。從開發(fā)人員的角度來看，分區(qū)的主要目的并非程序并行性或是程序安全性：首要任務(wù)是確保OS應(yīng)用程序之間不受互相干擾。為此，尤其需要引入運(yùn)行時(shí)監(jiān)控（Runtime Monitoring）并避免對(duì)安全相關(guān)的存儲(chǔ)器內(nèi)容進(jìn)行篡改。
總之，高可靠高性能的汽車芯片在提供豐富外設(shè)的同時(shí)更給復(fù)雜的汽車軟件開發(fā)和應(yīng)用提供了根基。雖然很長(zhǎng)一段時(shí)間，芯片核心技術(shù)被國(guó)外壟斷，但我們國(guó)內(nèi)的很多企業(yè)，例如地平線、芯馳科技都在研發(fā)上取得了不俗的創(chuàng)新和良好的市場(chǎng)表現(xiàn)，讓我們有充分理由相信智能化浪潮的演進(jìn)會(huì)比預(yù)期中更快更精彩。
展開 【公開課】如何用高性能計(jì)算加速CAE仿真性能
4月17日19：30【技術(shù)鄰直播】
Altair官方高級(jí)技術(shù)經(jīng)理傾情分享
如何用高性能計(jì)算加速CAE仿真性能
眾所周知，CAE作為一門新興的學(xué)科已經(jīng)逐漸的走下神壇，成為了各大企業(yè)中設(shè)計(jì)新產(chǎn)品過程中不可缺少的一環(huán)。目前在航空、航天、能源動(dòng)力等工業(yè)領(lǐng)域，利用 CAE 進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化也已成為標(biāo)準(zhǔn)的必經(jīng)步驟和手段。不同的CAE 應(yīng)用程序?qū)τ布Y源例如處理器、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)的要求各不相同，如何用高性能計(jì)算加速CAE仿真性能，這就是本期老師要分享的內(nèi)容。
課程大綱
Ⅰ
不同的CAE應(yīng)用該如何配置高性能計(jì)算
Ⅱ
引入HPC及云平臺(tái)加速現(xiàn)有資產(chǎn)價(jià)值
Ⅲ
Altair PBS關(guān)鍵技術(shù)介紹
講師：王軼華
Altair企業(yè)解決方案部技術(shù)經(jīng)理
十多年時(shí)間專注在HPC技術(shù)領(lǐng)域工作，數(shù)十個(gè)高性能計(jì)算項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，負(fù)責(zé)國(guó)內(nèi)多個(gè)航空航天，汽車，能源客戶的HPC基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)劃及性能優(yōu)化，目前主要負(fù)責(zé)中國(guó)區(qū)Altair PBS Works產(chǎn)品線的團(tuán)隊(duì)建設(shè)、產(chǎn)品售前、合作伙伴支持等工作。
戳戳戳“立即報(bào)名”
TIPS：如果想提升CAE仿真工作效率，千萬不要錯(cuò)過這場(chǎng)免費(fèi)公開課哦！
展開 《Nature》高性能液晶高分子的3D打印
作者制備并對(duì)比了幾種同樣帶開口，但有著不同的纖維排列的液晶高分子層壓板。在下圖a/b中可以看到，在開口附近引入了精確打印的纖維以適配拉伸過程中開口處的應(yīng)力，可顯著提升樣品的力學(xué)性能（比各向同性的高分子高出30-55倍）。這說明，纖維的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體特定的受力情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。液晶高分子打印線和部件的比剛度、比強(qiáng)度和抗震性能優(yōu)于現(xiàn)有打印高分子，接近碳纖維增強(qiáng)高分子材料（下圖c）。進(jìn)一步的，作者打印出了極度復(fù)雜同時(shí)有優(yōu)異力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)（下圖d/e）。
3D打印液晶高分子的力學(xué)性能以及負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)模型。圖片來源：Nature
作者還證明這種材料可回收再利用。考慮到對(duì)于打印而言，黏度（流動(dòng)性）是非常關(guān)鍵的參數(shù)，作者測(cè)試了原始的和回收的材料熔融后的流動(dòng)性。結(jié)果表明，對(duì)于未經(jīng)熱退火的回收樣品，流動(dòng)性并未發(fā)生顯著變化。經(jīng)過熱退火的回收樣品在熔融后流動(dòng)性大大下降，不過作者猜想，可以通過適當(dāng)?shù)乃馐沟梅肿恿肯陆担瑥亩档瓦@些的樣品的黏度，提高加工性能。可回收的特性讓這種3D打印的液晶高分子材料相比于傳統(tǒng)的纖維增強(qiáng)高分子材料更具競(jìng)爭(zhēng)力。
3D打印液晶高分子材料具備循環(huán)利用的可能性。圖片來源：Nature
綜上，作者注意到熱致液晶高分子在3D打印擠出過程中的取向以及所形成的獨(dú)特核殼結(jié)構(gòu)，由此得到具有優(yōu)異力學(xué)性能的纖維，力學(xué)性能比目前最先進(jìn)的3D打印高分子材料要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。在單個(gè)纖維水平上細(xì)致地研究了不同打印條件對(duì)3D打印出纖維力學(xué)性能的影響后，作者深入研究復(fù)合纖維的力學(xué)性能，并挖掘液晶取向和3D打印結(jié)合所帶來的對(duì)局部力學(xué)性能的精確控制。這一成果將3D打印“自上而下”的自由成形能力與液晶高分子“自下而上”分子取向控制相結(jié)合，帶來了無數(shù)新的可能。
展開 海工與高技術(shù)船舶用鋼等每年要突破3~4個(gè)品種
《方案》提出了鋼鐵、有色金屬、石化化工和建筑等4個(gè)細(xì)分行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，其中明確，到2020年，海洋工程及高技術(shù)船舶等領(lǐng)域用高端鋼材的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得積極進(jìn)展，每年突破3~4個(gè)關(guān)鍵鋼材品種；高技術(shù)船舶等重點(diǎn)領(lǐng)域用有色金屬材料質(zhì)量均一性提高，中高端產(chǎn)品有效供給能力增強(qiáng)。
《方案》明確以提升原材料工業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益為核心，堅(jiān)持企業(yè)主體、市場(chǎng)主導(dǎo)、政府引導(dǎo)，堅(jiān)持需求牽引、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)用融合，提高產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性、穩(wěn)定性、一致性水平，增加高性能、功能化、差別化產(chǎn)品的有效供給，帶動(dòng)原材料工業(yè)質(zhì)量品牌整體提升，為制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供保障。
到2020年，我國(guó)鋼鐵行業(yè)領(lǐng)域，通用鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性和耐久性明顯提高，高性能鋼鐵材料的批次穩(wěn)定性和一致性穩(wěn)步提高，鋼材產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量達(dá)到國(guó)際水平的產(chǎn)品比例超過50％；海洋工程及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通、航空航天等領(lǐng)域用高端鋼材的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得積極進(jìn)展，每年突破3~4個(gè)關(guān)鍵鋼材品種。
有色金屬行業(yè)領(lǐng)域，高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通、節(jié)能與新能源汽車等重點(diǎn)領(lǐng)域用有色金屬材料質(zhì)量均一性提高，中高端產(chǎn)品有效供給能力增強(qiáng)；有色金屬產(chǎn)品整體質(zhì)量水平提高，航空鋁材、銅板帶材等精深加工產(chǎn)品綜合保障能力超過70％。
石化化工行業(yè)領(lǐng)域，大宗基礎(chǔ)有機(jī)化工原料、重點(diǎn)合成材料、專用化學(xué)品的質(zhì)量水平顯著提升；攻克一批新型高分子材料、膜材料以及高端專用化學(xué)品的技術(shù)瓶頸；烯烴、芳烴等基礎(chǔ)原料和化工新材料保障能力顯著提高；綠色產(chǎn)品占比顯著提高，新型肥料比重提升到30％左右。
展開 貴州大學(xué)謝蘭教授團(tuán)隊(duì)：高導(dǎo)熱的高性能電磁屏蔽材料
因此，迫切需要開發(fā)具有高導(dǎo)熱率的高性能電磁屏蔽材料。
謝蘭教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事生物質(zhì)基新材料的研究工作，圍繞“構(gòu)建結(jié)構(gòu)與功能化一體的高性能生物質(zhì)基新材料”關(guān)鍵問題，從“多層次結(jié)構(gòu)調(diào)控-表面/界面作用機(jī)制分析-高性能/功能化實(shí)現(xiàn)-指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用”幾個(gè)方面開展了系統(tǒng)性研究工作，并取得一系列研究成果（Chemical Engineering Journal, 2020, 397, 125297；Composites Part B: Engineering, 2020, 203, 108467; Macromolecules, 2015, 48, 2127; Materials Horizons, 2014, 1, 546; ACS Sustainable Chemistry & Engineering,2017, 5, 3279; Biomacromolecules, 2016, 17, 985;CS Sustainable Chemistry & Engineering, 2016, 4, 334; Applied Surface Science, 2020, 502, 144098. Applied Surface Science, 2020, 517, 146135;…….）
圖1. 基于填料多尺度設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)基高分子的高性能與多功能化。
展開 
納米粒子增強(qiáng)高性能高彈性模量鋼
由于鐵(Fe)的密度與其他輕質(zhì)合金(例如Al、Mg)相比較高，鋼的比強(qiáng)度(YS/ρ和UTS/ρ)通常處于劣勢(shì)，而剛度是相似的。通過先進(jìn)的合金化和微結(jié)構(gòu)工程，鋼的特殊強(qiáng)度可以顯著提高，達(dá)到或超過先進(jìn)輕合金的水平。但是，用于提高比強(qiáng)度的策略對(duì)鋼的楊氏模量(190-210 GPa)沒有顯著影響，比剛度大約為24-26 GPa·cm3/g，因此，高強(qiáng)度鋼制成薄壁部件時(shí)無法抵抗較小的變形，例如彎曲撓曲。通過結(jié)合剛性和輕質(zhì)陶瓷相，可以同時(shí)提高鋼的比強(qiáng)度和比剛度（例如加入二硼化鈦TiB2），但是基于Fe-TiB2復(fù)合材料制備高模量鋼（HMS）存在著增強(qiáng)的機(jī)械性能和主流生產(chǎn)制造之間權(quán)衡的一大難題。
來自美國(guó)加利福尼亞大學(xué)、北京科技大學(xué)等單位的研究人員提出了新的概念，使用低體積分?jǐn)?shù)的納米顆粒（TiB2）生產(chǎn)高性能高模量鋼（HMS），研究納米處理的Fe-Ti-BHMS的微觀結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)HMS力學(xué)性能更高，屈服強(qiáng)度達(dá)510MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)950MPa，同時(shí)保持高楊氏模量、低密度和延展性，滿足大規(guī)模生產(chǎn)條件。相關(guān)論文以題為“Nano particle enabled high performance high modulus steels”發(fā)表在Scripta Materialia。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.113954
本文通過熔融鹽混合物將少量異質(zhì)形核劑TiB2納米顆粒（7.35%-12%）加入到共晶Fe-5.53Ti-2.29B中，此過程稱為納米處理（NT），而后以小于5K/s的冷卻速率緩慢凝固（接近平衡凝固）。冷卻后將鑄錠在1050℃鍛造成矩形棒，后進(jìn)行爐冷以消除殘余應(yīng)力。
展開 高性能計(jì)算是高技術(shù)領(lǐng)域世界各國(guó)競(jìng)相爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)
高性能計(jì)算是21世紀(jì)高技術(shù)領(lǐng)域世界各國(guó)競(jìng)相爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。它包括并行計(jì)算和網(wǎng)格計(jì)算。并行計(jì)算是高性能計(jì)算的初級(jí)階段，是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算速度和處理能力的一種有效手段，它的基本思想是用多個(gè)處理器來協(xié)同求解同一問題，將被求解的問題分解成若干個(gè)部分，各部分均由一個(gè)獨(dú)立的處理機(jī)來并行計(jì)算。網(wǎng)格計(jì)算則可利用處于不同位置經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的多臺(tái)并行機(jī)，它是高性能計(jì)算的高級(jí)階段。美國(guó)政府十幾年前開始預(yù)研計(jì)算網(wǎng)格。1992年提出概念設(shè)計(jì)，現(xiàn)在已成為研究熱點(diǎn)。我國(guó)計(jì)劃從2003年開始，將在全國(guó)范圍內(nèi)建立兩大網(wǎng)格系統(tǒng)。有人認(rèn)為，美國(guó)70年代關(guān)于Internet的研究導(dǎo)致了今天網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的繁榮，而現(xiàn)在對(duì)網(wǎng)格的研究可與70年代對(duì)Internet的研究相提并論，10年后網(wǎng)格將如同今天的Internet一樣普及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。
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展開 一種高性能超低溫材料：高熵合金
CIENCE CHINA Materials 近期在線發(fā)表的一篇論文深入研究了CoCrFeNi高熵合金的超低溫服役行為，發(fā)現(xiàn)液氦環(huán)境下孿晶主導(dǎo)的變形機(jī)制引發(fā)了鋸齒流變行為，變形孿晶和相變行為的共同作用導(dǎo)致了其優(yōu)異的力學(xué)性能。
超低溫材料在深空探測(cè)、應(yīng)用超導(dǎo)和氣體工業(yè)領(lǐng)域有諸多應(yīng)用。隨著聚變反應(yīng)堆領(lǐng)域和空間技術(shù)的進(jìn)步，針對(duì)高性能低溫材料的需求越來越迫切。高熵合金作為多主元合金（多種合金元素等比例或近似等比例組成）的代名詞，近些年引起研究人員的廣泛關(guān)注。由于其合金設(shè)計(jì)理念的不同，高熵合金被認(rèn)為具有突破傳統(tǒng)材料諸多性能極限的潛力。
美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)射的好奇號(hào)、洞察號(hào)火星探測(cè)器和洞察號(hào)傳回地球的第一張圖片。（來自pixabay和百度圖片）
聚變反應(yīng)堆裝置示意圖
該文詳細(xì)研究了具有面心立方結(jié)構(gòu)的CoCrFeNi高熵合金的超低溫服役行為，結(jié)果顯示該合金在極低溫環(huán)境下，能夠保持高強(qiáng)度和極優(yōu)異的韌性。
CoCrFeNi高熵合金的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線
歸根結(jié)底，這些優(yōu)異的綜合性能源于多組元合金極低的層錯(cuò)能，使變形孿晶在超低溫環(huán)境下大量出現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致材料在極限溫度下保持高強(qiáng)高韌的特點(diǎn)。另外，研究還發(fā)現(xiàn)該合金在超低溫環(huán)境準(zhǔn)靜態(tài)拉伸時(shí)表現(xiàn)出FCC-HCP相變行為，說明在極低溫且高應(yīng)力狀態(tài)下，HCP結(jié)構(gòu)的CoCrFeNi合金比FCC結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，加深了我們對(duì)高熵合金相穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)。除此之外，高熵合金在液氦溫區(qū)拉伸時(shí)出現(xiàn)了鋸齒流變行為，作者認(rèn)為這種特異性的現(xiàn)象是由孿晶主導(dǎo)的變形機(jī)制引起的，且相變行為的出現(xiàn)導(dǎo)致了該鋸齒行為不穩(wěn)定。
不同金屬材料在4.2 K時(shí)的拉伸強(qiáng)度-延伸率圖
以上結(jié)果及上圖顯示，與傳統(tǒng)的金屬材料相比，高熵合金在極低溫環(huán)境結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域具有很大的工業(yè)應(yīng)用潛力。
展開 武漢理工&廣州大學(xué)：高通量計(jì)算快速篩選出高性能吸附材料！
事實(shí)上，具有高選擇性的材料，其比表面積和孔體積較高，理論上應(yīng)當(dāng)具有較高的吸附性能，但是其吸附量卻很低，使得APS值較低。這是由于這部分材料對(duì)水分子的吸附量很高，具有很強(qiáng)的親水性，與水分子的競(jìng)爭(zhēng)性吸附是這部分材料具有高選擇性的原因。此外，具有最高APS的PPN的孔徑在 3.8 - 4.8 ?之間。如果孔徑太小，氣體分子就無法進(jìn)入空腔。相反，如果孔徑太大，客體分子與孔壁之間的親和力會(huì)減弱，從而導(dǎo)致選擇性低。最佳的VSA和GSA分別在500-2250 m2·cm-3和500-3500 m2·g-1范圍內(nèi)。具有高APS的PPN ,其孔隙率高度集中在 3×10-3-0.1 的范圍內(nèi)，最佳孔容位于6×10-3 - 0.15 cm3·g-1，最佳密度在600-1500 g·cm-3范圍內(nèi)。
圖4. 各種結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)PPNs的吸附選擇性的影響
決策樹是一種經(jīng)典的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，根據(jù)不同特征的節(jié)點(diǎn)劃分，可快速規(guī)劃出設(shè)計(jì)高性能材料的基本原則。
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