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  • 2016年第45卷第3期文章目次
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    • >材料科学
    • 镍基合金环境致裂过程中裂尖微观力学特性分析

      2016, 45(3):537-541.

      摘要 (1325) HTML (157) PDF 0.00 Byte (1335) 评论 (0) 收藏

      摘要:核电站一回路压力容器、管道及蒸汽发生器等设备和结构中广泛采用镍基合金和奥氏体不锈钢,而这些材料的环境致裂(EAC)却是核电结构的主要安全隐患之一。研究表明,核电高温高压水环境中镍基合金的EAC是裂尖氧化膜破裂和再生成的一个过程。为了深入了解镍基合金EAC裂纹扩展过程中裂尖的力学状况,本文从理论和数值模拟两方面分析研究了EAC裂尖氧化膜和基体金属区域的应力分布规律,为提高定量预测高温高压水环境中镍基合金EAC扩展速率精度奠定基础。

    • 含B2-CuZr相CuZr基块体金属玻璃复合材料应变速率敏感性的变化

      2016, 45(3):542-547.

      摘要 (1570) HTML (147) PDF 0.00 Byte (782) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过应变速率跳跃模式下的单轴压缩试验,研究了含有不同体积分数B2-CuZr相的CuZr基块体金属玻璃复合材料的应变速率敏感性。研究结果发现,随着B2-CuZr相体积分数的增加,在3.7×10?5 s?1至3.7×10?3 s?1的应变速率范围中,该复合材料的应变速率敏感指数可由负值变化为正值。但是,对于B2-CuZr相体积分数高达约80%的复合材料,其应变速率敏感指数的正值仍然是反常的低。这一现象与B2-CuZr相自身力学行为所呈现的有限应变速率依赖性有关,是由于变形过程中B2-CuZr相的马氏体相变效应所致。研究结果显示,CuZr基块体金属玻璃复合材料的极限应变速率敏感性受制于B2-CuZr相。

    • 基于模糊算法的7050铝合金微观结构自动分析

      2016, 45(3):548-554.

      摘要 (1325) HTML (131) PDF 0.00 Byte (945) 评论 (0) 收藏

      摘要:晶粒度是高强度铝合金微观组织分析的关键参数。通常是由人工手动获得,整个过程耗时且容易出错。目前随着数字图像处理技术和模式识别技术的快速发展为定量金相分析提供了一种新的方法。利用人工智能实现自动金相分析可以克服手工工艺的缺点。在本文中提出了确定的金相图像的晶粒尺寸的数字图像处理的一种新方法。基于模糊逻辑的边缘检测算法的提取晶界。并对不同方法的金相图像提取方法进行了对比,验证了该方法的有效性。并基于美国材料试验学会(ASTM)标准获得了晶粒度等微观组织参数。

    • Ti-Nb-Cu作缓冲层的TiC金属陶瓷/304不锈钢扩散连接

      2016, 45(3):555-560.

      摘要 (1336) HTML (138) PDF 380.66 K (962) 评论 (0) 收藏

      摘要:对TiC金属陶瓷和304不锈钢进行真空扩散连接实验,并采用Ti/Nb/Cu中间层以实现活性连接并缓解接头残余应力的目的。对焊接接头进行详细的组织分析和力学性能测试来评估焊接工艺。分析发现在TiC金属陶瓷和304不锈钢之间形成明显的转变过渡区,界面反应产物为(Ti,Nb),剩余Nb,剩余Cu以及 Cu(s.s)。连接温度925℃,保温时间20min,压力8MPa下得到的接头剪切强度达84.6MPa,此时脆性断裂发生在靠近界面处的陶瓷内部。结果表明,中间层Ti/Nb/Cu的合理选择能很好的降低金属间化合物对接头性能的有害作用,而且Nb对接头残余应力的改善起到关键作用,有效的提高了接头强度。

    • N-doped TiO2 nanotube arrays: Synthesis by anodic oxidation in an Ionic Liquid ([BMIM]BF4) and Assessment of Photocatalytic Properties

      2016, 45(3):561-566.

      摘要 (1426) HTML (143) PDF 0.00 Byte (1461) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文简述了以HF水溶液为电解液,离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 [BMIM]BF4)为N源,采用阳极氧化法制备N掺杂TiO2纳米管阵列。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和紫外-可见漫反射光谱(DRS)对N掺杂TiO2纳米管阵列的表面形貌、晶型和氮元素的掺杂方式进行分析。以球形氙灯为光源,亚甲基蓝溶液为目标物质测试N掺杂TiO2纳米管阵列的光催化活性。N掺杂TiO2纳米管阵列对亚甲基蓝溶液的降解率明显高于未掺杂的TiO2纳米管阵列。这是因为N掺杂后产生杂质能级使禁带宽度变窄,并且N掺杂进入TiO2晶格中形成O-Ti-N 键和Ti- O-N键,使氧空位数量增加,从而使光催化活性提高。

    • 过冷液态Zr48Cu36Ag8Al8块体非晶合金的相分离及组织演变

      2016, 45(3):567-570.

      摘要 (1387) HTML (149) PDF 818.89 K (1812) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文通过x射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)和透射电子显微镜(TEM)研究了退火温度对Zr48Cu36Ag8Al8金属玻璃微观结构演化的影响。结果表明,快速凝固获得的样品为典型的非晶态结构。当样品在703K保温20分钟时,均一的非晶基体相分离成两种非晶合金,即,发生相分离。由于相分离结构与非晶基体在等温退火过程是竞争的关系,这个结构很容易向晶化态进行转变,形成AlZr2 AlAg3相。Zr48Cu36Ag8Al8金属玻璃的微观结构在过冷液相区等温退火过程中经历了的局部结构转变,相分离以及纳米晶转变,这个过程意味着Zr48Cu36Ag8Al8金属玻璃的微观结构对退火温度十分敏感。此外,相分离的形成可以加速纳米晶的形成。

    • Pb(Zr0.95Ti0.05)O3纳米粉的制备及其钙钛矿结构的稳定性

      2016, 45(3):571-574.

      摘要 (1848) HTML (131) PDF 475.35 K (1335) 评论 (0) 收藏

      摘要:论文采用溶胶-凝胶技术合成了Pb(Zr0.95Ti0.05)O3纳米粉,并探讨了煅烧温度对PZT(95/5)钙钛矿相结构稳定性的影响。据TGA-DSC的实验结果,确定了干凝胶粉的煅烧温度范围为550℃-750℃。XRD实验结果表明,随着煅烧温度的升高,粉体主晶相的强度逐渐升高,杂质相的峰高逐渐减弱直至消失。当在750℃煅烧时,粉体结构为单一的钙钛矿相。利用SEM观察发现,随着煅烧温度的升高,所合成的粉体的尺寸逐渐变小、均匀。当在750℃煅烧时,单一钙钛矿结构的粉体的平均粒径尺寸为100 nm。

    • TB8钛合金冷变形过程的组织演变及其热处理时效响应

      2016, 45(3):575-580.

      摘要 (1354) HTML (157) PDF 828.46 K (2287) 评论 (0) 收藏

      摘要:钛合金冷加工过程中组织演变行为取决于形变量,而冷形变组织的差异深刻影响着热处理过程中的时效相变行为。本文利用场发射扫描电镜(FE-SEM),X射线衍射仪(XRD),差热分析仪(DSC),硬度分析(HV)等测试手段和分析方法,比较系统地研究了TB8钛合金在冷加工过程中的组织演变以及随后的热处理时效强化响应行为。结果表明:增高的FWHM是由于合金在冷变形中发生晶粒畸变和产生位错引起的,同时维氏硬度的增长也伴随着亚晶和畸变的增加。通过本文相变的研究说明冷变形对于α相析出相变行为的影响,并揭示了冷形变钛合金存在特殊的时效相变行为。

    • 离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织与力学性能的影响

      2016, 45(3):581-587.

      摘要 (1155) HTML (99) PDF 0.00 Byte (1135) 评论 (0) 收藏

      摘要:该论文主要研究在石墨型中不同立式离心力场下离心力及铸件模数对Ti-6Al-4V合金组织及性能的影响。实验过程中铸型的旋转速度主要考虑了三种情况:0, 110及 210 rpm。结果表明:晶粒尺寸及片层厚度随铸件模数的减小和离心力的增加而减小,拉伸强度随铸件模数减小和离心力增加而明显增加,但铸件延伸率呈现相反的变化趋势。文中给出了重力系数、铸件模数与Ti-6Al-4V合金组织和力学性能之间的定量关系。作为与重力场下石墨型中Ti-6Al-4V合金铸件对比分析,研究了金属型中Ti-6Al-4V合金阶梯铸件组织的变化情况,研究发现:两种铸型中浇铸的合金铸件晶粒尺寸、片层厚度随冷却速度的变化趋势基本一致,结合两组实验数据,给出了重力场下Ti-6Al-4V合金铸件组织随冷却速度变化的定量关系。

    • 一种镍基高温合金基体表面的新型高辐射涂层

      2016, 45(3):588-592.

      摘要 (1599) HTML (173) PDF 0.00 Byte (1118) 评论 (0) 收藏

      摘要:在高温条件下由于高辐射涂层辐射传热的有效性,引起了广泛的兴趣。本文通过空气喷涂方法制备了一种新型的高辐射涂层。涂层主要成分包括无定型硼硅玻璃粉,Mg2B2O5, MoSi2 和SiB4。涂层的厚度约50 μm。通过实验发现,涂层具有优良的抗热震性能(能够经受超过100次的从950℃到水的冷热循环)。在950℃时涂层的平均辐射率为0.905?.024。经过100次的热循环后,涂层的辐射系数有轻微的减小。

    • 过氧化氢环境下1Cr18Ni9Ti不锈钢与不同陶瓷配副的摩擦学行为

      2016, 45(3):593-598.

      摘要 (1655) HTML (157) PDF 540.11 K (1512) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究了ZrO2, Si3N4 和SiC三种陶瓷配副对1Cr18Ni9Ti不锈钢在90%的H2O2溶液中摩擦学性能的影响。结果表明,1Cr18Ni9Ti不锈钢在该环境下的摩擦学性能受配副的影响明显。 与ZrO2对磨,发生了粘着行为,导致了大的摩擦系数(0.17~0.27)和最高的1Cr18Ni9Ti不锈钢磨损量。与SiC对磨,发生了氧化和水解反应,形成的胶体膜起到了润滑作用,导致了小的摩擦系数(0.035)和最低的1Cr18Ni9Ti不锈钢磨损量。粘着行为和水解反应均发生于1Cr18Ni9Ti/Si3N4的磨损过程中,粘着与保护膜的耦合,导致了复杂的摩擦系数。对于配副,ZrO2的磨损体积最大,SiC次之,Si3N4表面有粘着层,因此磨损体积最小。

    • Al-(Zr)-(Pr)-(Cr)合金析出和再结晶行为研究

      2016, 45(3):599-605.

      摘要 (1461) HTML (149) PDF 0.00 Byte (808) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用透射电镜和高分辨透射电镜研究了Al-Zr-Pr-Cr合金中析出弥散相的结构和稳定性。采用硬度和金相观察对比了弥散相在500℃的析出硬化作用及其稳定性,以及对合金再结晶的抑制作用。研究结果表明:由于热处理析出了大量共格的、L12结构的15~20nm含Pr的 (Al, Cr)3Zr弥散相,因此Al-0.16Zr-0.26Pr-0.18Cr合金具有显著地析出硬化效果、热稳定性和抑制再结晶效果。其高温析出硬化及抑制铝基体再结晶作用优于Al3Zr和含Pr的Al3Zr弥散相。

    • CMT工艺及其热输入对Al-Cu合金焊缝成形和气孔的影响

      2016, 45(3):606-611.

      摘要 (1949) HTML (147) PDF 0.00 Byte (1471) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用四种冷金属过渡焊接工艺(CMT)分别在不同热输入水平下,使用ER2319焊丝进行AA2219-T851高强铝合金的平板堆焊成形,全面分析其焊缝成形和气孔分布特征。结果表明,常规CMT焊缝具有明显指状熔深特征,气孔缺陷严重并呈全焊缝分布状态;CMT-P焊缝母材熔化面积明显增加,气孔数量显著减少且在适当控制热输入时有助于消除气孔;CMT-ADV焊缝也具有指状熔深特征但熔深显著减小;CMT-PADV焊缝具有显著球形熔滴成形特征且熔深最小,两工艺低热输入和对焊丝表面氧化膜的清理作用有助于消除气孔。

    • 利用固相反应法制备的石榴石结构的Li7La3Zr2O12粉体的形成机制

      2016, 45(3):612-616.

      摘要 (1612) HTML (148) PDF 0.00 Byte (1099) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 纳米压痕法测量Ti6Al4V钛合金室温蠕变应力指数

      2016, 45(3):617-622.

      摘要 (1322) HTML (134) PDF 0.00 Byte (1287) 评论 (0) 收藏

      摘要:主要通过恒加载速率/载荷纳米压痕法测量了Ti6Al4V钛合金在室温下的蠕变应力指数 。通过给金刚石Berkovich压头施加不同的加载速率使其达到不同的最大载荷以观察加载速率和最大载荷对实验结果的影响。在最大载荷下给压头保载5分钟的时间,通过保载过程中材料的压痕应变率和硬度之间的关系得到了该材料在常温下的蠕变应力指数 。实验结果证明加载速率和最大载荷的变化对实验结果的影响微乎其微,可以忽略不计。最终测得Ti6Al4V钛合金在室温下蠕变应力指数的分布范围为7.0513~7.216。

    • >材料工艺
    • 衬底材料对Ti膜形貌及结构的影响

      2016, 45(3):623-628.

      摘要 (1135) HTML (149) PDF 0.00 Byte (1175) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用电子束蒸发法在抛光Mo、石英和单晶硅衬底上沉积了Ti薄膜,并用AFM、XRD及SEM对衬底及薄膜的表面形貌和微观结构进行了分析。结果表明:Ti膜的表面形貌和微观结构受衬底材料影响较大。抛光Mo衬底上的Ti膜表面有微小起伏,断面处发现Ti膜先在衬底形核,后以柱状颗粒的形式竖直向上生长;抛光石英衬底上的Ti膜表面平整,颗粒与界面清晰可见,在界面处有一层等轴晶;粗糙度最低的单晶硅衬底上沉积的Ti膜表面反而最粗糙,通过XRD分析发现有TiSi2的峰存在。

    • WC-Co硬质合金特征晶面分布的研究

      2016, 45(3):629-634.

      摘要 (1339) HTML (136) PDF 0.00 Byte (853) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:采用不同温度进行原位还原碳化反应制备纳米尺度的WC-Co复合粉末,进而利用放电等离子烧结技术进行快速致密化,制备得到致密的纳米晶硬质合金块体材料。系统的检测分析表明,低温下反应制备的以缺碳相为主相的复合粉经烧结致密化后块体试样存在WC晶粒高度取向分布的特征,其中,(0001)面在垂直于压力方向上面积分数达到40%,而在平行于压力方向上(0001)面的面积分数仅为10.72%。与之对比,在高温反应制备的复合粉末烧结制备的块体试样中,没有出现特征晶面分布的各向异性。

    • 第一性原理计算Cu元素含量对高熵合金AlCoCrCuxFeNi的影响

      2016, 45(3):635-639.

      摘要 (1347) HTML (154) PDF 0.00 Byte (2244) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA),用虚拟晶体近似(VCA)的方法建立晶体结构模型,计算了高熵合金AlCoCrCuxFeNi的结构性能、弹性性能和生成热。计算结果表明,高熵合金的密度随Cu元素摩尔含量的增大而增大,晶格常数在Cu元素摩尔含量为1.5时最小。Cu元素的摩尔含量并不能改变高熵合金AlCoCrCuxFeNi的力学稳定性。生成热随着Cu元素摩尔含量的增大而减小,但皆为负值表明高熵合金AlCoCrCuxFeNi在热力学条件下是稳定的。

    • 挤压Mg-6xZn-xY合金微观组织与力学性能

      2016, 45(3):640-643.

      摘要 (1664) HTML (145) PDF 0.00 Byte (1101) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文定量研究了大挤压比(81:1)条件下Mg-6xZn-xY合金的微观组织和力学性能。结果表明:随着Zn、Y含量的增加,准晶相含量逐渐增加,α-Mg基体平均晶粒尺寸先减小后增大,Mg-6Zn-1Y合金中的α-Mg平均晶粒尺寸最小为2.9μm,且尺寸分布最均匀,其标准差也达到最小为0.77μm。随着Zn、Y含量的增加,Mg-Zn-Y合金的屈服强度和拉伸强度逐渐增加,延伸率逐渐降低。相比于α-Mg基体晶粒细化,细小准晶相含量的增加对提高Mg-6xZn-xY合金强度的作用更明显。

    • Mg-3%Al合金中Mn对碳化铝异质形核的影响机制

      2016, 45(3):644-649.

      摘要 (1414) HTML (126) PDF 0.00 Byte (1081) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用光学显微镜、扫描电镜、EDS能谱和差热分析研究了Mg-3Al合金中AlMn中间相的形貌特征,以及Mn含量对碳质变质剂异质形核作用的影响机制。结果表明:加碳变质处理产生的碳化铝可成为?-Mg的有效形核核心;当合金中的Mn含量小于0.32wt.%时,加碳变质处理能使?-Mg晶粒明显细化,最小平均晶粒度达到66μm,此时形成大量细小的球状和杆状AlMn中间相,有助于晶粒细化;但当Mn含量增加到0.56wt.%时,形成更多粗大的十字花瓣状AlMn中间相。过量的溶质Mn易与A14C3粒子结合形成不利于形核的Al-Mn-C-O复杂化合物,并导致?-Mg晶粒粗化。

    • Ag-IPMC物质组分变化及失效机理研究

      2016, 45(3):650-655.

      摘要 (1490) HTML (131) PDF 0.00 Byte (1189) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明确IPMC的失效机理,提高其使用寿命,以制备的Ag-IPMC为研究对象,对Ag-IPMC失效前、后的表面物质组分变化进行分析。采用能谱仪对选取的3处新制Ag-IPMC样件表面和5处失效Ag-IPMC样件表面进行能谱扫描,分析Ag-IPMC样件失效前、后其表面物质组分的变化规律,研究Ag-IPMC表面物质组分变化对运动失效的影响。结果表明:新制的Ag-IPMC样件的表面Ag镀层中几乎没有Ag的氧化物存在,并且Ag镀层的导电性能优良,为基膜内离子的交换提供稳定的电场环境;失效的Ag-IPMC样件表面Ag元素含量降低,在电流作用下镀层中的Ag与O和S发生反应,生成了氧化物和硫化物,使镀层结构产生类似于拉伸断裂的现象,从而增大了Ag-IPMC表面镀层的接触电阻,导致Ag-IPMC失效。

    • 不同伸长率多晶Be室温拉伸断口分析

      2016, 45(3):656-661.

      摘要 (1139) HTML (140) PDF 0.00 Byte (1087) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过扫描电镜系统分析了伸长率>5%和零伸长率多晶Be室温拉伸断口形貌。发现多晶Be无论伸长率高低,拉伸断口均平整、无颈缩;断口宏观形貌分纤维区和放射区,微观形貌既有裂纹沿一定结晶学表面扩展形成的解理断裂特征,又有一定塑性变形产生的撕裂棱,属准解理断口。但是,伸长率>5%的多晶Be断口纤维区和放射区界限不清晰,放射花样细小且走向多变,断口没有明显的主裂纹源,断裂是由多个裂纹源汇合所致。而零伸长率多晶Be断口纤维区和放射区界限清晰,放射花样粗大且走向单一,并且纤维区占整个断口比例极小,放射花样则几乎遍布断口通区,断口上可见明显的主裂纹源,主裂纹源中心往往存在某种组织缺陷,断裂主要是单一裂纹扩展所致。这表明多晶Be的伸长率主要来自于裂纹形核阶段,微观组织缺陷造成裂纹过早地达到临界裂纹扩展尺寸,是导致多晶Be材室温伸长率降低的主要原因。

    • 不同组分Cu-Cr、Cu-Mo机械合金化相演变特征

      2016, 45(3):662-666.

      摘要 (1147) HTML (146) PDF 0.00 Byte (1026) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用X-射线衍射分析(XRD)与透射电镜(TEM)选区电子衍射(SAED)对不同组分Cu-Cr、Cu-Mo高能球磨粉末在机械合金化过程中的相演变特征进行了研究,Mo在Cu中以晶格固溶为主,通过机械合金化手段扩展Mo在Cu中的固溶度有限,随着Mo组分含量增加,Cu晶粒尺寸变小,Mo在Cu中固溶度增大,Cu-80%Mo球磨产物中有非晶相出现。Cr在Cu中的固溶以晶界亚互溶为主,球磨强度影响Cu-50wt%Cr合金化产物,较高球磨强度下生成Cu纳米晶与Cr的氧化物。

    • Zr -0合金中氘化物形成规律的热力学研究

      2016, 45(3):667-670.

      摘要 (1183) HTML (129) PDF 0.00 Byte (808) 评论 (0) 收藏

      摘要:对Zr-0合金在不同温度下吸氘的PCT曲线进行了测试,并根据热力学平衡方程对其热力学参数进行了计算。试验结果显示,随着温度的升高,合金吸氘的平衡压增大,最大吸氘量和放氘量均逐渐增大。900℃时的平衡压及吸氘量分别为0.12MPa和5.2%(mass%),放氘量为2.2%(mass%)。Zr-0合金中析出ZrD的标准摩尔熵变为-32.74J/mol,标准摩尔焓变-47.68kJ/mol,析出的平衡温度为1456K;合金中析出δ-ZrD1.66的标准摩尔熵变为-290.86J/mol,标准摩尔焓变-326.55kJ/mol,析出的平衡温度为1123K,与实验结果相符。

    • Inconel 625合金在熔融碳酸盐中的腐蚀行为

      2016, 45(3):677-680.

      摘要 (1111) HTML (134) PDF 0.00 Byte (1191) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究了Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)2CO3 和(Li,K)2CO3 + Y2O3中的腐蚀行为,采用扫描电镜和XRD衍射仪分析了腐蚀产物的形貌和相组成。研究结果表明,与Inconel625合金在650℃熔融(Li,K)2CO3中的腐蚀速率相比,其在650℃熔融(Li,K)2CO3 + Y2O3中的腐蚀速率较小。这是由于Inconel625合金在650℃熔融 (Li,K)2CO3 + Y2O3中形成了具有保护性的氧化膜,其组成是NiCr2O4、Y2O3、NiO、Cr2O3。

    • 金属橡胶冲压成形数值模拟分析

      2016, 45(3):681-687.

      摘要 (1193) HTML (136) PDF 0.00 Byte (1053) 评论 (0) 收藏

      摘要:以自动毛坯缠绕工艺为支撑,基于实际制备材料、构件工艺参数,建立了空间弯曲螺旋线参数化方程、金属橡胶及毛坯的细观结构数值模型。通过数值模型,预测了构件的成形压力、模具摩擦力、模具应力、构件成形尺寸、回弹量、固相体积分数、接触点数、材料细观结构和组织分布等特性,预测结果与实验结果吻合良好。数值模型具有明确的物理意义和良好的可靠性,对于金属橡胶的制备具有较强的指导作用,为金属橡胶的细观尺度研究提供了途径。

    • 316LN高温热变形行为与热加工图研究

      2016, 45(3):688-695.

      摘要 (1226) HTML (135) PDF 0.00 Byte (1282) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过Gleeble热模拟实验机在1000~1200 ℃,应变速率为0.01~10 s-1条件下的近等温热模拟压缩实验,建立了316LN双曲正弦的流动应力预测模型及其热加工图。该流动应力预测模型考虑了实验过程中塑性变形和摩擦引起的温升,对流动应力进行了修正,考虑应变对流动应力预测模型参数的影响获得了统一流动应力预测模型,模型预测值与实验值的相关系数为0.992,平均相对误差为4.43%;热加工图基于Prasad动态材料模型分别获得了不同应变速率、温度条件下的能量耗散率和失稳系数;分析了应变量、温度和应变速率对于能量耗散率和失稳系数的影响,结果表明:实验条件下最大能量耗散率值为0.38,且高应变速率下失稳,并通过显微组织分析对热加工图进行了验证。

    • 新型Al-Zn-Mg-Cu合金TIG焊接头组织与性能研究

      2016, 45(3):696-701.

      摘要 (1101) HTML (131) PDF 0.00 Byte (1131) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对一种Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Zr-Er合金薄板进行了全自动TIG填丝焊接,观察接头微观组织形貌,并测试其力学性能。结果显示焊缝未出现典型的联生结晶形貌,而是由等轴细晶粒层和大量等轴树枝晶构成,在晶界或枝晶间断续分布复合T(AlZnMgCu)相;焊接热影响区因沉淀相变化,硬度值不同,分为近缝的固溶区和远缝的过时效区,晶粒保持与母材相同的拉长形貌,未见明显长大;接头横截面的显微硬度最低值在焊缝,约为120HV,母材显微硬度约为184HV,接头抗拉强度为421.75MPa,达到母材的65.08%,拉伸断裂位置处于焊缝中,断口形貌为典型的韧性断裂,等轴韧窝底部存在破碎的第二相颗粒,其成分与焊缝中复合T相基本一致。

    • 铸态AZ31B镁合金中厚板热轧制温度场数学模型

      2016, 45(3):702-708.

      摘要 (1471) HTML (138) PDF 0.00 Byte (1313) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用Gleeble1500D热/力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样在变形温度250-450℃、应变速率0.005-5s下进行高温压缩试验,基于高精度流变应力模型,依托于刚塑性有限元分析软件针对镁板不同初轧温度、不同道次压下率以及不同轧制速度条件下的中厚板热轧制过程进行了热力耦合数值分析,利用数学解析的方法建立了不同工艺条件下镁板变形区域的温度场数学模型。研究结果表明,不同热轧工艺条件下轧制变形区域温度的分布有很大区别,温度场数学模型需要划分不同工艺条件针对轧制后滑区和前滑区来分别建立;用简单数学方程来表征镁合金的传热过程,使得温度在线控制机理模型形式上更为简单,并且能够精确表征中厚规格镁板宽范围轧制条件下的传热机制。

    • TC4钛合金熔盐电解法渗硼

      2016, 45(3):709-714.

      摘要 (1132) HTML (140) PDF 0.00 Byte (984) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要:采用熔盐电解法对TC4钛合金表面渗硼以提高其表面硬度。选用硼砂和碳酸钠的混合盐作电解质,施加1.49V电压进行渗硼实验,研究熔盐温度对渗层微观形貌及物相的影响,并对熔盐电解渗硼的反应机理进行了探讨。对不同组分的混合熔盐进行示差扫描热量(DSC)-热重(TG)分析,利用X射线衍射仪(XRD)对渗层表面及熔盐进行物相分析,利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析渗层断面的形貌和元素。结果表明:在900 ℃时渗硼110 min,可获得均匀密实的渗层,主要物相是TiB2和TiB;渗硼后试样的表面硬度为2.4 GPa;渗硼后熔盐中的主要产物是NaBO2;渗层中先有TiB2相生成,TiB在TiB2相的下层形成。

    • Mo对Fe–Nb–B非晶热稳定性和软磁性能的影响

      2016, 45(3):715-719.

      摘要 (1228) HTML (147) PDF 0.00 Byte (1017) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文研究了Mo元素部分替代Fe元素对Fe–Nb–B非晶热稳定性和软磁性能的影响。结果表明,Fe基非晶的晶化过程与合金中Mo含量密切相关,当Mo含量为1 at.%和3 at.%时,合金经历两次晶化过程;而当Mo含量为5 at.%时,合金仅经历一次晶化过程。添加Mo元素能够有效提高Fe基非晶的玻璃化转变温度Tg和晶化起始温度Tx1。随着合金中Mo含量的增加,Fe基非晶的热稳定性显著改善,而非晶形成能力则略有降低。Fe70Nb6B23Mo1合金具有较低的玻璃化转变温度Tg (=830 K)和较宽的过冷液相区宽度ΔTx (=53 K),具有最佳的非晶形成能力,与热力学参数PHS的预测结果相一致。Fe71-xNb6B23Mox (x=1, 3, 5)非晶薄带具有较高的饱和磁感应强度Ms和低的矫顽力Hc,Ms值为60–84 emu/g。Fe基非晶合金热稳定性的高低与其软磁性能具有一致性,即高热稳定性的非晶合金具有更优异的软磁性能。

    • 铝/铝基SiC复合材料搭接微搅拌摩擦焊工艺特性

      2016, 45(3):720-726.

      摘要 (1190) HTML (135) PDF 831.34 K (1616) 评论 (0) 收藏

      摘要:对薄壁铝合金/铝基SiC复合材料搭接接头微搅拌摩擦焊接(μ-FSW)工艺特性、接头形貌特征及力学性能进行研究,并揭示搭接界面形成机制及接头失效机制。结果表明:在较宽的工艺参数窗口内均可得到成形良好的焊缝。由于μ-FSW所特有的金属流动特点,以及SiC颗粒难以流动的特性,搭接界面呈现出一种特殊的“弯钩状”形貌。接头的断裂为界面迁移处 “减薄”区域的拉伸断裂。接头力学性能与载荷方向直接相关,这是由不同的金属塑性流动行为所致。

    • 电沉积制备氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层

      2016, 45(3):727-731.

      摘要 (1352) HTML (126) PDF 0.00 Byte (1216) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电沉积方法在钛表面制备氧化石墨烯-羟基磷灰石(Graphene oxide/Hydroxyapatite, GO/HA)复合涂层,通过调整GO的浓度,研究GO对所得涂层晶体结构及生物学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱分析所得涂层的表面形貌和物相构成,用SEM观察涂层表面MG63成骨样细胞生长情况。结果表明,电沉积法可在钛表面制备GO/HA复合涂层, 且随GO浓度增加,HA结晶度增加。此外,复合涂层较单纯HA涂层更能促进成骨样细胞早期粘附。

    • 不同固溶状态Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.5Zr合金的力学性能及断裂行为研究

      2016, 45(3):732-736.

      摘要 (1204) HTML (140) PDF 0.00 Byte (728) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过在Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金中添加少量Zn制备出一种新型Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.5Zr合金,并利用扫描电子显微镜、拉伸试验机分析研究Mg合金不同状态下的显微组织、力学性能及断裂行为。结果表明:Mg-10Gd-3Y-1.2Zn -0.5Zr合金在不同的时效状态下,铸态塑性差,T4态塑性好,T6态塑性优于铸态但劣于T4态,且所有样品都是脆性解理断裂为主,晶界和层状相界面比化合物界面结合牢固。通过比较3个不同温度下T6态的力学性能,发现提高固溶温度能提高合金的强度,但延伸率会略降。并且Zn促进层状相生长,但是对基体塑性提高作用有限。

    • 超细TiB2对AlMgB14-TiB2力学性能及抗高温磨损性能的影响

      2016, 45(3):737-741.

      摘要 (1839) HTML (145) PDF 0.00 Byte (885) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文采用FAPAS法制备了超硬AlMgB14∕TiB2复合陶瓷材料,分别采用扫描电镜SEM及能谱分析EDS,X射线衍射仪分析了添加超细TiB2第二相颗粒对微观形貌及复合材料韧性的影响;并通过高温摩擦磨损试验表征和分析了复合材料在25℃,300℃,500℃下的抗磨损性能及其摩擦学特征。研究结果表明,添加30 wt% 的纳米级TiB2后,AlMgB14∕TiB2复合材料的平均硬度达32.5 GPa,断裂韧性由未添加时的3.0MPa? m1/2提高到3.95MPa? m1/2 ;摩擦系数在室温及300℃时介于0.4-0.5之间,500℃时达0.65左右,磨损率1.27?0-6 mm-3/(N? m)~6.62?0-6 mm-3/(N? m)。随着摩擦温度的升高,试样摩擦学性能发生变化,由于摩擦表面产生氧化物的润滑作用,300℃时摩擦系数有所减小,磨损机理由室温时的磨粒磨损转变为高温下的粘着磨损脱落。

    • C/C-SiC-ZrC复合材料的制备及其力学性能

      2016, 45(3):742-748.

      摘要 (1695) HTML (143) PDF 0.00 Byte (980) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用浆料浸渗技术将纳米ZrC粒子引入到CFRP先驱体中,裂解CFRP获得C/C-ZrC多孔体,然后采用液硅熔渗反应工艺制备了C/C-SiC-ZrC复合材料。使用扫描电镜(SEM)和XRD对材料微观形貌和组织进行了观察与分析。采用三点弯曲和单边缺口梁法(SENB)对C/C-SiC-ZrC复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别进行了测试。结果表明:采用浆料浸渗技术可以将纳米ZrC粒子均匀的弥散在C/C-ZrC多孔体中,随着引入ZrC纳米粒子含量的增多,C/C-ZrC多孔体孔隙率增大。经液硅熔渗反应后,获得的C/C-SiC-ZrC复合材料具有不同微观组织结构。力学性能测试发现,当纳米ZrC粒子含量为5%时,复合材料弯曲强度和断裂韧性达到了最大值;当ZrC粒子含量超过5%时,其弯曲强度和断裂韧性有所下降,表明适量纳米ZrC粒子的引入,可以改善C/C-SiC-ZrC复合材料的力学性能。

    • HVOF喷涂WC-12Co粒子在不同基体上的沉积行为

      2016, 45(3):749-754.

      摘要 (1452) HTML (135) PDF 0.00 Byte (757) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用超音速火焰(HVOF)喷涂方法在铝合金、紫铜和不锈钢基体上制备WC-12Co扁平粒子,利用扫描电子显微镜(SEM)对半熔化两相粒子的扁平行为及与基体结合状况进行观察分析,并将半熔化WC-Co粒子与基体碰撞模型简化为液相的Co粒子和固相的WC颗粒分别与基体相互作用的过程,通过改进后的数学模型计算基体与粒子的相对形变比λ。结果表明:HVOF喷涂WC-12Co扁平粒子在铝、铜和不锈钢基体上分别呈现半球状、薄饼状和溅射状形貌,不同形貌的扁平粒子形变比λ不同。与半球状(λ>1)和溅射状(λ<1)扁平形式相比,形成薄饼状(λ≈1)的扁平粒子时粒子与基体均发生适度的变形,有助于增加粒子与基体的有效结合面积,提高结合强度

    • 微波辅助MgH2固相反应法制备Mg2Si1-xSnx基热电材料及性能研究

      2016, 45(3):755-759.

      摘要 (1483) HTML (153) PDF 0.00 Byte (997) 评论 (0) 收藏

      摘要:在微波作用下利用MgH2 、纳米 Si粉 、Sn粉和Bi粉进行固相反应,结合电场激活压力辅助合成法(FAPAS)制备了高纯Bi掺杂的Mg2Si1-xSnx(0.4≦x≦0.6)基固溶体热电材料,并对其微观结构和热电性能进行了表征。研究结果表明,MgH2替代传统原料Mg粉显著降低了固相反应温度且防止了Mg的挥发和氧化,同时微波快速低温加热有效抑制晶粒长大,可获得平均晶粒尺寸为200nm的高纯产物。在300-750K的温度区间对样品热电性能进行测试,结果表明细小的片层固溶体组织和Bi的掺杂有效降低了样品热导率,同时改善了其电性能,在600K时,含1.5at%Bi的Mg2Si0.4Sn0.6热电材料具有最大ZT值0.91。

    • La、Zr微合金化对Al-5Mg-0.2Ti合金微观组织和力学性能的影响

      2016, 45(3):760-764.

      摘要 (1178) HTML (140) PDF 0.00 Byte (856) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用铸锭冶金法制备了含稀土La和Zr的Al-Mg-Ti合金,通过力学性能测试及金相显微镜、扫面电镜、能谱和X射线衍射,观察分析了La、Zr微合金化对Al-Mg-Ti合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.2%Zr能有效细化Al-Mg-Ti合金晶粒,说明Ti、Zr的细化作用是相容的,同时基体中析出的脆硬相Al3Zr能显著提高合金硬度,但弱化了晶粒细化对合金强度和塑性的影响。0.2%La和0.2%Zr复合添加时的细化效果更为显著,合金的平均晶粒尺寸仅为55祄,同时La的添加有效避免了脆硬相Al3Zr的析出和粗化,使合金的强度和塑性都得到了显著的提高,而硬度变化较小。

    • 铁钴基块体非晶合金的热膨胀特性和热导率研究

      2016, 45(3):765-770.

      摘要 (1158) HTML (131) PDF 0.00 Byte (1089) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用真空非自耗电弧炉制备出Fe24 XCo24XCr15Mo14C15B6Y2(X=0,2,4,6,8)块体非晶合金,利用热膨胀测试仪和激光闪射热导率测试仪测量合金的热膨胀系数和热导率并与差示扫描量热曲线和高温XRD图谱进行对比,研究不同Co含量块体非晶合金的线性热膨胀行为随温度的变化规律和Co元素含量、不同组织对铁钴基块体合金热导率的影响。结果表明,随着Co含量减小,不同Co含量铁钴基非晶合金均出现规律相似的两次晶化过程,并且二次晶化起始温度依次提高。当X=0时,在875 ℃附近热膨胀系数出现第三个极大值点;25 ℃时Fe24 XCo24-XCr15Mo14C15B6Y2 (X=0,2,4,6,8)铁钴基非晶合金热导率在7.12~7.35 W/(m.K)范围内,在700 ℃温度退火处理的Fe24 XCo24-XCr15 Mo14C15B6Y2 (X=0,2,4,6,8)铁钴基非晶合金的热导率值为7.5~9.46 W/(m.K),然而920 ℃退火处理后,热导率变化比较显著并出现先升高后下降的趋势。

    • 钛合金表面铜铬合金层性能研究

      2016, 45(3):771-775.

      摘要 (1210) HTML (126) PDF 0.00 Byte (1011) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘要:利用等离子表面合金化及辉光轰击热扩散复合处理技术在Ti-6Al-4V表面进行铜铬合金化处理。利用薄膜密贴法对合金层抗菌性能进行测试;同时检测其耐磨性。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪(EDS)分析合金层的物相结构、表面形貌以及元素成分分布,并利用三维超景深显微镜检测磨痕深度。结果表明,渗层厚度约为12μm;合金层含铜量约为11%,铬含量则达13%;铜铬合金层对大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)具有良好的抗菌性能;同时也提高了基材的耐磨性。

    • 锇化学机械抛光过程中表面活性剂作用研究

      2016, 45(3):771-775.

      摘要 (1155) HTML (146) PDF 0.00 Byte (994) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用化学机械抛光方法对锇基片进行表面平坦化处理,通过自制抛光液研究不同表面活性剂对锇化学机械抛光效果的影响。采用电化学分析方法和X射线光电子能谱仪(XPS)分析表面活性剂对锇抛光的影响,利用原子力显微镜(AFM)观察抛光后锇的表面形貌。结果表明:加入四甲基氢氧化铵(TMAOH)后,金属锇的去除速率从5.8nm/min降低到2.9nm/min,同时锇表面粗糙度从2.1nm上升到4.8nm;聚乙二醇400 (PEG-400)、六偏磷酸钠(SHMP)、十二烷基磺酸钠(SDS)三种表面活性剂虽然可以提高金属锇的抛光速率,但是在改善锇表面质量方面并没有帮助;十二烷基硫酸钠(SLS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)不仅可以提高金属锇的抛光速率,而且可以得到更好的表面平坦化效果,其中十六烷基三甲基溴化铵效果更加明显,可以将锇表面粗糙度(Ra)降低到0.57nm,同时将抛光速率提高到14.6nm/min。

    • 表面处理对热障涂层寿命及失效机理的影响研究

      2016, 45(3):776-781.

      摘要 (1356) HTML (129) PDF 0.00 Byte (941) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用真空电弧离子镀和电子束物理气相沉积技术在高温合金DZ125上沉积NiCrAlYSi金属粘结层和YSZ陶瓷面层。研究了抛光、振动光饰、砂纸打磨及吹砂四种不同的表面处理方法对金属粘结层表面微观结构和界面状态的影响。实验结果表明,四种表面处理方法都改善了金属粘结层表面结构,降低了表面粗糙度。进一步探讨了表面处理对涂层结合强度的作用,结果表明经过表面处理后的样品结合强度都得到了提高。并分析了不同表面处理方法对涂层寿命的影响,最终明确了热障涂层失效机理。

    • 超长五重对称铜微米线的水热合成

      2016, 45(3):782-787.

      摘要 (1358) HTML (141) PDF 0.00 Byte (1215) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究利用简单水热法制备了高质量的超长铜微米线,并采用X射线衍射仪(XRD), 扫描电子显微镜(SEM)氮气吸附表征了产品的结构和形貌、织构性质。研究表明,所得铜微米线具有五重对称的正五棱柱状孪晶结构。铜微米线的形成,被归因于CTAB对铜{100}面的吸附和铜晶体结构内部张力的协同作用。并且研究了产品对过氧化氢辅助的罗丹明B的催化脱色性能。在微米铜上过氧化氢辅助的罗丹明B脱色反应的表观反应速率常数(ka=0.00484 min-1)为体相铜的(ka=0.0014 min-1) 3.5倍,归因为前者较高比表面和微米尺寸。本制备方法具有产率高(高达85.9%)、操作简单等优点,易于放大制备。

    • 钛合金刚性拘束热自压连接及接头组织与力学性能

      2016, 45(3):788-792.

      摘要 (1563) HTML (153) PDF 0.00 Byte (1303) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种新的固相连接方法—刚性拘束热自压连接技术,基本原理是:在无外力作用的条件下,利用集中热源非熔化局部加热刚性拘束的待连接材料,形成热弹塑性应力应变场,对连接处热塑性状态金属产生自挤压,实现扩散和固相连接。实验中,在真空条件下,利用电子束热源对TC4进行了刚性拘束热自压连接,验证了刚性拘束热自压连接的可行性,并分析了连接温度对刚性拘束热自压连接的影响。结果表明:热自压连接方法原理可行,加热温度显著影响钛合金接头的组织和性能,在TC4合金相变点以下温度加热时,接头组织均匀,综合力学性能优异。

    • TC27钛合金高温热压缩变形行为

      2016, 45(3):793-797.

      摘要 (1805) HTML (141) PDF 0.00 Byte (1178) 评论 (0) 收藏

      摘要:在Thermecmastor-Z试验机上进行热压缩实验,在应变速率0.01~10s-1、变形温度900~1150℃条件下对TC27钛合金的变形行为进行研究并建立其本构方程。结果表明该材料为温度和应变速率敏感材料。在变形初始阶段,流变应力随真应变的增加迅速增大,达到应力峰值后随真应变的增加缓慢降低,最后趋于相对稳定的状态。流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的增加而增加。热压缩实验过程流变应力随应变速率和变形温度的变化规律可以用材料的本构方程来表征,变形激活能为Q=300 kJ/mol。

    • Gd2Ti2O7:Ce粒子的表观活化能及发光性能

      2016, 45(3):802-809.

      摘要 (1177) HTML (126) PDF 0.00 Byte (1189) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用共沉淀法在不同母盐溶液浓度条件下合成出Gd2Ti2O7:Ce纳米粒子;用XRD、SEM、TG-DTA等测试手段分析了样品的物相、形貌及发光性能;用热分析动力学计算不同升温速率下的样品活化能。结果表明:前驱体在升温过程的物相变化分3个阶段,用Doyle-Ozawa和Kissinger法分别对样品初始浓度0.08mol/L和0.04mol/L条件下各阶段表观活化能计算,其平均值为42.43、145.58、381.98 kJ?mol-1和51.28、161.51、446.30kJ?mol-1,晶粒生长活化能分别为12.58 kJ?mol-1和19.54 kJ?mol-1。在0.08mol/L浓度条件下,1173K煅烧2h制备出Gd2Ti2O7:Ce纳米粒子有较高的表面活性,当铈离子掺杂0.7mol%时发光强度最大。

    • >评述
    • 钛基锡锑氧化物电极掺杂改性及应用研究进展

      2016, 45(3):810-814.

      摘要 (1452) HTML (128) PDF 0.00 Byte (1358) 评论 (0) 收藏

      摘要:电催化氧化水处理技术是近年来发展起来的一种有效处理难降解有机废水的方法,钛基锡锑氧化物涂层阳极(Ti/SnO2-Sb)因其对有机污染物具有较高的电化学氧化活性而受到关注。本文综述了稀土金属、非稀土金属、碳纳米管(CNTs)等物质掺杂改性Ti/SnO2-Sb电极的研究进展。简述了掺杂剂影响Ti/SnO2-Sb电极电催化活性、电流效率和电极寿命的作用机理;介绍了Ti/SnO2-Sb及其改性电极降解有机污染物的应用研究情况;展望了今后Ti/SnO2-Sb电极涂层掺杂改性及应用研究值得关注的方向。

    • 镍铝青铜合金(NAB)的研究进展

      2016, 45(3):815-820.

      摘要 (1260) HTML (135) PDF 0.00 Byte (1923) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘要:镍铝青铜(NAB)由于具有较好的机械和耐腐蚀性能,在船舶螺旋桨和泵、阀等部件上有着广泛的应用。进一步提高其在复杂海洋工况下的腐蚀疲劳性能是制造高服役性能海洋装备的核心之一。本文综述了NAB在显微组织、腐蚀行为、热加工以及表面覆层和改性等方面的研究进展,并提出了研究在实际应用中的问题和进一步研究的主要方向。

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