2014年第43卷第10期文章目次
2014, 43(10):2305-2310.
摘要:
以甲烷为先驱气体通过中频磁控溅射Ti80Si20靶材在硅和不锈钢基底上制备TiSi-C:H薄膜，研究了甲烷流量对薄膜沉积速率、结构、力学和摩擦学性能的影响。结果表明, 甲烷流量对薄膜结构、力学和摩擦学性能有显著影响，随甲烷流量增加薄膜从包含约10 nm晶的锥状纳米晶/非晶复合结构向非晶结构转变，在低甲烷流量下沉积的薄膜具有高硬度、高应力和高磨损率；在高甲烷流量下薄膜硬度和应力降低，而摩擦学性能提高。薄膜力学和摩擦学性能的变化被认为是随甲烷流量增加薄膜结构演化的结果。
以甲烷为先驱气体通过中频磁控溅射Ti80Si20靶材在硅和不锈钢基底上制备TiSi-C:H薄膜，研究了甲烷流量对薄膜沉积速率、结构、力学和摩擦学性能的影响。结果表明, 甲烷流量对薄膜结构、力学和摩擦学性能有显著影响，随甲烷流量增加薄膜从包含约10 nm晶的锥状纳米晶/非晶复合结构向非晶结构转变，在低甲烷流量下沉积的薄膜具有高硬度、高应力和高磨损率；在高甲烷流量下薄膜硬度和应力降低，而摩擦学性能提高。薄膜力学和摩擦学性能的变化被认为是随甲烷流量增加薄膜结构演化的结果。
2014, 43(10):2311-2315.
摘要:
采用喷雾干燥法制备核壳结构的Al2O3/YAG:Ce荧光粉，所得样品为立方Y3Al5O12结构，球形颗粒的粒径为1~8 μm，显示出比共沉淀法高的内部量子效率。核壳结构的Al2O3/YAG:Ce荧光粉的形成机理为，起始悬浮液包含微米级的Al2O3和Y3+、Al3+、Ce3+等形成的聚阳离子，经过雾化形成小液滴，在溶剂挥发过程中，由于聚阳离子比微米级的Al2O3的迁移速度大，在颗粒间的毛细管力的作用下，自组装成为聚阳离子包裹微米级的Al2O3的核壳型结构，在850~1250 ℃时焙烧2 h，就得到了核壳型的荧光粉。
采用喷雾干燥法制备核壳结构的Al2O3/YAG:Ce荧光粉，所得样品为立方Y3Al5O12结构，球形颗粒的粒径为1~8 μm，显示出比共沉淀法高的内部量子效率。核壳结构的Al2O3/YAG:Ce荧光粉的形成机理为，起始悬浮液包含微米级的Al2O3和Y3+、Al3+、Ce3+等形成的聚阳离子，经过雾化形成小液滴，在溶剂挥发过程中，由于聚阳离子比微米级的Al2O3的迁移速度大，在颗粒间的毛细管力的作用下，自组装成为聚阳离子包裹微米级的Al2O3的核壳型结构，在850~1250 ℃时焙烧2 h，就得到了核壳型的荧光粉。
2014, 43(10):2316-2320.
摘要:
荧光粉的发光性能对其形貌非常敏感，特别是荧光粉的尺寸。场发射显示器所需的荧光粉应是微米级的球状，然而可控的微米级荧光粉受到很少的关注。因此，本实验通过改进的共沉淀法制备合成了几微米的近球型红色Y2O3：Eu3+荧光粉。该产品在1050 ℃，pH值为5.5时，形貌均匀，粒径分布为0.9~3.1 μm，且发光亮度较商用的增加50%以上。结果表明，通过改良的共沉淀法可以制备出一种高质量的FED荧光粉。
荧光粉的发光性能对其形貌非常敏感，特别是荧光粉的尺寸。场发射显示器所需的荧光粉应是微米级的球状，然而可控的微米级荧光粉受到很少的关注。因此，本实验通过改进的共沉淀法制备合成了几微米的近球型红色Y2O3：Eu3+荧光粉。该产品在1050 ℃，pH值为5.5时，形貌均匀，粒径分布为0.9~3.1 μm，且发光亮度较商用的增加50%以上。结果表明，通过改良的共沉淀法可以制备出一种高质量的FED荧光粉。
2014, 43(10):2321-2325.
摘要:
采用基于密度泛函理论的广义梯度近似下的平面波赝势方法，模拟了Nb3AlN基本性能，如能带结构和热力学性能。模拟结构表明，Nb3AlN与金属的性能相似，具有良好的导电性和导热性。热容随温度的增加和压强的减小而增加。Grüneisen参数γ随温度的增大而增大，并且随压强的增加Grüneisen参数γ呈非线性减小。德拜温度受温度和压强影响较大，随温度的增加而急剧减小，随压强增加而迅速增加。通过模拟吉布斯自由能和温度的关系表明，采用合适的工艺可以合成Nb3AlN。
采用基于密度泛函理论的广义梯度近似下的平面波赝势方法，模拟了Nb3AlN基本性能，如能带结构和热力学性能。模拟结构表明，Nb3AlN与金属的性能相似，具有良好的导电性和导热性。热容随温度的增加和压强的减小而增加。Grüneisen参数γ随温度的增大而增大，并且随压强的增加Grüneisen参数γ呈非线性减小。德拜温度受温度和压强影响较大，随温度的增加而急剧减小，随压强增加而迅速增加。通过模拟吉布斯自由能和温度的关系表明，采用合适的工艺可以合成Nb3AlN。
2014, 43(10):2330-2334.
摘要:
利用静电纺丝法制备复合纤维前躯体，将前躯体烧结、还原后成功得到了Fe3O4纳米管。研究了电纺工艺参数（PVA浓度、电压、接收距离）对复合纤维前躯体的影响。采用XRD、SEM、TEM等手段对纳米管的物相、形貌进行表征，同时通过改变烧结工艺研究了Fe3O4纳米管的形成机理，并且研究了Fe3O4纳米管的磁性能。结果表明：纳米管均匀、连续，外径和内径分别大约为100和50 nm；Fe3O4纳米管的磁饱和强度、矫顽力和剩磁强度分别为54.2 A·m2/kg，215×79.6 A/m和12.8 A·m2/kg。
利用静电纺丝法制备复合纤维前躯体，将前躯体烧结、还原后成功得到了Fe3O4纳米管。研究了电纺工艺参数（PVA浓度、电压、接收距离）对复合纤维前躯体的影响。采用XRD、SEM、TEM等手段对纳米管的物相、形貌进行表征，同时通过改变烧结工艺研究了Fe3O4纳米管的形成机理，并且研究了Fe3O4纳米管的磁性能。结果表明：纳米管均匀、连续，外径和内径分别大约为100和50 nm；Fe3O4纳米管的磁饱和强度、矫顽力和剩磁强度分别为54.2 A·m2/kg，215×79.6 A/m和12.8 A·m2/kg。
2014, 43(10):2335-2338.
摘要:
研究了以Mo为衬底在Si(100)基片上沉积SmCo7永磁薄膜的高温磁学性能。结果表明，高温老化处理对薄膜的晶体结构和磁性能没有显著影响。根据趋近饱和定律和薄膜的高温磁化曲线，获得了磁晶各向异性常数K1随温度的变化关系。该关系说明随着温度的增加，SmCo晶粒的取向在一定程度上受到了破坏。此外，薄膜磁性能随温度的变化关系适当，可以满足在微电子机械系统（MEMS）中的应用。
研究了以Mo为衬底在Si(100)基片上沉积SmCo7永磁薄膜的高温磁学性能。结果表明，高温老化处理对薄膜的晶体结构和磁性能没有显著影响。根据趋近饱和定律和薄膜的高温磁化曲线，获得了磁晶各向异性常数K1随温度的变化关系。该关系说明随着温度的增加，SmCo晶粒的取向在一定程度上受到了破坏。此外，薄膜磁性能随温度的变化关系适当，可以满足在微电子机械系统（MEMS）中的应用。
2014, 43(10):2354-2358.
摘要:
利用电磁场的影响，生产铸轧合金板材，主要通过光学显微镜对7075合金的微观形貌和晶体尺寸进行研究。结果表明，同传统铸轧板材方式相比，670 ℃下交变振荡电磁场铸轧7075板材的枝晶严重被破坏，拉伸，细化和等轴化。同时，在静磁场条件下的铸板微观组织一定程度上细化和被拉伸，实验条件为励磁电流100 A。中心偏析带在直流磁场和交变振荡磁场条件下明显减轻，然而后者的影响效果更为突出。在表面和横截面处，7075板材硬度依次随着传统铸轧、静磁场铸轧和交变振荡磁场铸轧顺序增加。随着电磁强度增加，板材的强度和性能得到进一步改善。无论板材何处，升高温度都会使电磁场作用效果提高。
利用电磁场的影响，生产铸轧合金板材，主要通过光学显微镜对7075合金的微观形貌和晶体尺寸进行研究。结果表明，同传统铸轧板材方式相比，670 ℃下交变振荡电磁场铸轧7075板材的枝晶严重被破坏，拉伸，细化和等轴化。同时，在静磁场条件下的铸板微观组织一定程度上细化和被拉伸，实验条件为励磁电流100 A。中心偏析带在直流磁场和交变振荡磁场条件下明显减轻，然而后者的影响效果更为突出。在表面和横截面处，7075板材硬度依次随着传统铸轧、静磁场铸轧和交变振荡磁场铸轧顺序增加。随着电磁强度增加，板材的强度和性能得到进一步改善。无论板材何处，升高温度都会使电磁场作用效果提高。
2014, 43(10):2359-2364.
摘要:
合成了4种掺Nd3+的配合物分别是Nd(C2F5COO)3Tfpy，Nd(C3F7COO)3Tfpy，Nd(C2F5COO)2(C6F5COO)Tfpy和Nd(C2F5COO)3Phen，来研究不同的配体对配合物发光性能的影响。通过紫外吸收谱、红外光谱和核磁共振H谱表征了配合物的结构。在吸收谱、荧光谱和辐射寿命的基础上，应用Judd-Ofelt理论对4种配合物进行了分析。结构分析表明配体和中心的钕离子均成功配位。JO理论分析得到较小的Ω2表明钕离子和配体是通过离子键的形式配合的。配合物中的环状结构可以显著地提高钕离子的荧光量子效率。与常用的第二配体Phen相比，Tfpy由于自身较小的对称性和含较少的H原子而成为更好的中性第二配体。本研究合成的4种配合物都有较大的受激辐射面积，可以作为潜在的液体激光材料。
合成了4种掺Nd3+的配合物分别是Nd(C2F5COO)3Tfpy，Nd(C3F7COO)3Tfpy，Nd(C2F5COO)2(C6F5COO)Tfpy和Nd(C2F5COO)3Phen，来研究不同的配体对配合物发光性能的影响。通过紫外吸收谱、红外光谱和核磁共振H谱表征了配合物的结构。在吸收谱、荧光谱和辐射寿命的基础上，应用Judd-Ofelt理论对4种配合物进行了分析。结构分析表明配体和中心的钕离子均成功配位。JO理论分析得到较小的Ω2表明钕离子和配体是通过离子键的形式配合的。配合物中的环状结构可以显著地提高钕离子的荧光量子效率。与常用的第二配体Phen相比，Tfpy由于自身较小的对称性和含较少的H原子而成为更好的中性第二配体。本研究合成的4种配合物都有较大的受激辐射面积，可以作为潜在的液体激光材料。
2014, 43(10):2365-2369.
摘要:
利用超音速火焰喷涂技术在Ni718合金表面制备WC-17Co涂层，然后进行150 ℃/10 h，300 ℃/10 h和450 ℃/10 h恒温热处理。利用纳米压痕和显微压痕的方法研究热处理过程对涂层显微硬度、弹性模量和断裂韧性的影响，利用Almen试片曲率法计算试片中残余应力的变化。结果表明，150，300和450 ℃的热处理过程未对WC-17Co涂层的组织和结构特征造成显著地影响；涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性随热处理温度的升高而降低；涂层机械性能随温度升高而降低的变化趋势是由涂层残余压应力的变化特征引起的。
利用超音速火焰喷涂技术在Ni718合金表面制备WC-17Co涂层，然后进行150 ℃/10 h，300 ℃/10 h和450 ℃/10 h恒温热处理。利用纳米压痕和显微压痕的方法研究热处理过程对涂层显微硬度、弹性模量和断裂韧性的影响，利用Almen试片曲率法计算试片中残余应力的变化。结果表明，150，300和450 ℃的热处理过程未对WC-17Co涂层的组织和结构特征造成显著地影响；涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性随热处理温度的升高而降低；涂层机械性能随温度升高而降低的变化趋势是由涂层残余压应力的变化特征引起的。
2014, 43(10):2383-2388.
摘要:
在gleeble1500力学试验机上，对Sn-4.5Zn-2Bi-In-P，Sn-9Zn-2.5Bi-In-P，Sn-8Zn-3Bi 3种无铅焊料进行系列恒温恒应变速率的压缩试验，实验系列由3种实验温度（20，60，100 ℃）和5种应变速率（101，100，10-1，10-2，10-3）正交组成。结果表明：3种无铅焊料的饱和应力随应变速率的增加而增加，随温度的升高而减小；在所有实验系列中，Sn-8Zn-3Bi合金的饱和应力最大，Sn-4.5Zn-2Bi-In-P最小；应用非线性拟合方法分别确定了描述3种无铅焊料非弹性率相关性的Anand粘塑性本构方程的9个材料常数；通过实验数据与Anand模型预测数据的对比分析，表明Anand模型能有效描述3种新型无铅焊料的粘塑性行为，为3种无铅焊料焊点的可靠性模拟和失效分析提供模型支持。
在gleeble1500力学试验机上，对Sn-4.5Zn-2Bi-In-P，Sn-9Zn-2.5Bi-In-P，Sn-8Zn-3Bi 3种无铅焊料进行系列恒温恒应变速率的压缩试验，实验系列由3种实验温度（20，60，100 ℃）和5种应变速率（101，100，10-1，10-2，10-3）正交组成。结果表明：3种无铅焊料的饱和应力随应变速率的增加而增加，随温度的升高而减小；在所有实验系列中，Sn-8Zn-3Bi合金的饱和应力最大，Sn-4.5Zn-2Bi-In-P最小；应用非线性拟合方法分别确定了描述3种无铅焊料非弹性率相关性的Anand粘塑性本构方程的9个材料常数；通过实验数据与Anand模型预测数据的对比分析，表明Anand模型能有效描述3种新型无铅焊料的粘塑性行为，为3种无铅焊料焊点的可靠性模拟和失效分析提供模型支持。
2014, 43(10):2389-2394.
摘要:
通过数值模拟和实验研究，分析了施加不同励磁电流螺旋磁场时Pb-Sn合金的凝固过程。结果表明：随着励磁电流的增加，冷却速率逐渐降低，熔体内的温度梯度变小，促进晶粒等轴化；轴向分力使熔体沿轴向的环流增强，初生β相趋于弥散分布，宏观偏析基本消除。但大电流产生强烈的搅拌，增加了晶粒之间摩擦与碰撞几率，晶粒聚集程度提高，强烈的感应加热也延缓熔体的冷却速度，导致晶粒粗化。在频率为10 Hz条件下，适宜的励磁电流是100~125 A。
通过数值模拟和实验研究，分析了施加不同励磁电流螺旋磁场时Pb-Sn合金的凝固过程。结果表明：随着励磁电流的增加，冷却速率逐渐降低，熔体内的温度梯度变小，促进晶粒等轴化；轴向分力使熔体沿轴向的环流增强，初生β相趋于弥散分布，宏观偏析基本消除。但大电流产生强烈的搅拌，增加了晶粒之间摩擦与碰撞几率，晶粒聚集程度提高，强烈的感应加热也延缓熔体的冷却速度，导致晶粒粗化。在频率为10 Hz条件下，适宜的励磁电流是100~125 A。
2014, 43(10):2395-2401.
摘要:
对含动态回复(DRV)、动态再结晶(DRX)的钛合金热变形本构模型进行了研究。其中基于经典塑性理论和内变量粘塑性统一本构理论构建模型的思想，在两者相关点的基础上，结合材料的变形特性，通过对相关表达式的具体推导，构建了相应的本构模型，模型物理意义清晰。最后将模型应用于预测新型亚稳β钛合金Ti2448的热变形流变行为。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好，能够有效预测该合金在热变形过程中的流动应力。本研究所建本构模型是有效的，构建方法是合理的，能为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。
对含动态回复(DRV)、动态再结晶(DRX)的钛合金热变形本构模型进行了研究。其中基于经典塑性理论和内变量粘塑性统一本构理论构建模型的思想，在两者相关点的基础上，结合材料的变形特性，通过对相关表达式的具体推导，构建了相应的本构模型，模型物理意义清晰。最后将模型应用于预测新型亚稳β钛合金Ti2448的热变形流变行为。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好，能够有效预测该合金在热变形过程中的流动应力。本研究所建本构模型是有效的，构建方法是合理的，能为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。
2014, 43(10):2402-2406.
摘要:
采用铜模喷铸方式进行了稀土元素添加AZ91镁合金非平衡凝固实验，对比研究了稀土元素种类（Re=Ce, Er）及含量（0.25%，0.5%，0.75%，1%，质量分数）对镁合金晶粒尺寸、基体成分及相结构的影响规律。结果表明，同等含量条件下，Ce元素在α-Mg中的固溶度更低，溶质富集程度更明显，易形成Al11Ce3高熔点化合物相，合金细化效果比Er更好。随Ce含量增加，晶粒尺寸不断减小，β-Mg17Al12共晶相数量减少，分布趋于弥散。当Ce含量大于0.75%时，出现明显的晶粒粗化现象。在此基础上，从形核和生长的角度对上述细化机理进行了合理解释，并利用差热分析实验进行了有效验证。
采用铜模喷铸方式进行了稀土元素添加AZ91镁合金非平衡凝固实验，对比研究了稀土元素种类（Re=Ce, Er）及含量（0.25%，0.5%，0.75%，1%，质量分数）对镁合金晶粒尺寸、基体成分及相结构的影响规律。结果表明，同等含量条件下，Ce元素在α-Mg中的固溶度更低，溶质富集程度更明显，易形成Al11Ce3高熔点化合物相，合金细化效果比Er更好。随Ce含量增加，晶粒尺寸不断减小，β-Mg17Al12共晶相数量减少，分布趋于弥散。当Ce含量大于0.75%时，出现明显的晶粒粗化现象。在此基础上，从形核和生长的角度对上述细化机理进行了合理解释，并利用差热分析实验进行了有效验证。
2014, 43(10):2425-2430.
摘要:
通过控制双氧水/浓硫酸混合氧化液的反应配比和反应温度，在医用纯钛表面得到具有不同纳米形貌的二氧化钛凝胶层。利用场发射扫描电镜（FE-SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）和接触角测定仪对化学氧化处理后的钛表面特性进行了表征，并推导了不同纳米形貌凝胶层的构建机理。结果表明，双氧水/浓硫酸溶液处理是一个热力学控制的化学溶解与氧化的过程，随着浓硫酸含量的增加，溶液中C(H+)增大，凝胶层内TiO2的溶解速度大于溶液沉积出二氧化钛的速度，导致凝胶孔的深度增加最终形成三维网络结构；模拟体液中的矿化实验表明，化学氧化处理钛表面有利于钙磷盐的沉积。
通过控制双氧水/浓硫酸混合氧化液的反应配比和反应温度，在医用纯钛表面得到具有不同纳米形貌的二氧化钛凝胶层。利用场发射扫描电镜（FE-SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）和接触角测定仪对化学氧化处理后的钛表面特性进行了表征，并推导了不同纳米形貌凝胶层的构建机理。结果表明，双氧水/浓硫酸溶液处理是一个热力学控制的化学溶解与氧化的过程，随着浓硫酸含量的增加，溶液中C(H+)增大，凝胶层内TiO2的溶解速度大于溶液沉积出二氧化钛的速度，导致凝胶孔的深度增加最终形成三维网络结构；模拟体液中的矿化实验表明，化学氧化处理钛表面有利于钙磷盐的沉积。
2014, 43(10):2431-2434.
摘要:
采用固相反应法，制备出一系列 SmCo1-xFexAsO（x = 0，0.05，0.1，0.2）多晶样品。XRD测试结果表明所有样品均为单相，且具有ZrCuSiAs型四方结构，随着掺杂量的增加，晶格参数a逐渐减小，c逐渐增加。磁性测量结果表明，低掺杂量样品在5 ~ 300 K之间先后经历了反铁磁－铁磁－顺磁的磁性转变，低场下的M - T曲线表现出明显的不可逆性，且随着掺杂量的增加，反铁磁转变温度降低，铁磁转变温度向高温方向移动，表明样品的反铁磁性逐渐被抑制，而铁磁性逐渐增强。M - H曲线表明，在反铁磁转变温度以下，掺杂量x < 0.2的样品，随着磁场的增加发生了由反铁磁到铁磁性的变磁性转变，且随着掺杂量的增加，在同一温度下的转变磁场变小。在掺杂量x = 0.2时，当温度降低到5 K时仍没有观察到变磁性转变，在掺杂量x = 0.2附近可能存在变磁性临界终点。
采用固相反应法，制备出一系列 SmCo1-xFexAsO（x = 0，0.05，0.1，0.2）多晶样品。XRD测试结果表明所有样品均为单相，且具有ZrCuSiAs型四方结构，随着掺杂量的增加，晶格参数a逐渐减小，c逐渐增加。磁性测量结果表明，低掺杂量样品在5 ~ 300 K之间先后经历了反铁磁－铁磁－顺磁的磁性转变，低场下的M - T曲线表现出明显的不可逆性，且随着掺杂量的增加，反铁磁转变温度降低，铁磁转变温度向高温方向移动，表明样品的反铁磁性逐渐被抑制，而铁磁性逐渐增强。M - H曲线表明，在反铁磁转变温度以下，掺杂量x < 0.2的样品，随着磁场的增加发生了由反铁磁到铁磁性的变磁性转变，且随着掺杂量的增加，在同一温度下的转变磁场变小。在掺杂量x = 0.2时，当温度降低到5 K时仍没有观察到变磁性转变，在掺杂量x = 0.2附近可能存在变磁性临界终点。
2014, 43(10):2435-2439.
摘要:
采用溶胶-凝胶法合成富锂正极材料，900 ℃煅烧12 h得到产物Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1-xCrx]O2-yCly。X射线衍射光谱(XRD)测试表明，材料均具有层状α-NaFeO2结构；扫描电镜(SEM)观察材料颗粒均匀，粒径达到纳米范围；充放电测试显示，Cl-、Cr3+共掺材料在2~4.8 V电压范围及0.1 C倍率下，20 ℃时，首次放电比容量达到239.8 mAh·g-1，首次库伦效率为81.2%；55 ℃时，首次放电比容量和首次库伦效率分别为308.3 mAh·g-1和92.7%。并且40个循环之后在1 C倍率下，材料在20和55 ℃时放电比容量仍分别达到173.5和207.7 mAh·g-1。
采用溶胶-凝胶法合成富锂正极材料，900 ℃煅烧12 h得到产物Li[Li0.2Ni0.15Mn0.55Co0.1-xCrx]O2-yCly。X射线衍射光谱(XRD)测试表明，材料均具有层状α-NaFeO2结构；扫描电镜(SEM)观察材料颗粒均匀，粒径达到纳米范围；充放电测试显示，Cl-、Cr3+共掺材料在2~4.8 V电压范围及0.1 C倍率下，20 ℃时，首次放电比容量达到239.8 mAh·g-1，首次库伦效率为81.2%；55 ℃时，首次放电比容量和首次库伦效率分别为308.3 mAh·g-1和92.7%。并且40个循环之后在1 C倍率下，材料在20和55 ℃时放电比容量仍分别达到173.5和207.7 mAh·g-1。
2014, 43(10):2440-2444.
摘要:
针对铁镍电池充电效率低和自放电大的问题，采用Li2O-2B2O3 (LBO)?这种氧化物，研究表面修饰不同量LBO(0~1%，质量分数)的 Fe3O4电极的组织结构及电化学性能。结果表明：适当的添加量（如0.1% LBO）可实现Fe3O4表面的均匀修饰，且LBO和Fe3O4之间不存在化学反应；修饰0.1% LBO的Fe3O4电极相比纯Fe3O4电极放电容量增大了54.1 mAh/g，达到315.2 mAh/g，其充电效率、循环性能及自放电性能均得到改善；0.1% LBO的Fe3O4电极性能的改善与其电荷转移阻抗减小、析氢过电位及耐腐蚀性能的提高直接相关。
针对铁镍电池充电效率低和自放电大的问题，采用Li2O-2B2O3 (LBO)?这种氧化物，研究表面修饰不同量LBO(0~1%，质量分数)的 Fe3O4电极的组织结构及电化学性能。结果表明：适当的添加量（如0.1% LBO）可实现Fe3O4表面的均匀修饰，且LBO和Fe3O4之间不存在化学反应；修饰0.1% LBO的Fe3O4电极相比纯Fe3O4电极放电容量增大了54.1 mAh/g，达到315.2 mAh/g，其充电效率、循环性能及自放电性能均得到改善；0.1% LBO的Fe3O4电极性能的改善与其电荷转移阻抗减小、析氢过电位及耐腐蚀性能的提高直接相关。
2014, 43(10):2445-2449.
摘要:
研究了含有不同第二相的金属型铸造Mg-Ca-Sn镁合金的显微组织和力学性能。结果表明：在合金中Ca和Sn单独存在可以在一定程度抑制铸态基体晶粒长大，Mg2Ca在晶界或枝晶界处连续分布，Mg2Sn呈颗粒状在晶界和晶内分布。Ca和Sn同时存在时，有CaMgSn在基体上呈半连续的点状或针状，在凝固过程中可作为α-Mg的异质形核核心，与单独添加相比，镁基体的铸态晶粒尺寸显著细化。运用边-边匹配模型分析了CaMgSn化合物与α-Mg之间的异质形核晶体学关系。晶粒细化后的Mg-Ca-Sn镁合金的显微硬度得到明显提高。
研究了含有不同第二相的金属型铸造Mg-Ca-Sn镁合金的显微组织和力学性能。结果表明：在合金中Ca和Sn单独存在可以在一定程度抑制铸态基体晶粒长大，Mg2Ca在晶界或枝晶界处连续分布，Mg2Sn呈颗粒状在晶界和晶内分布。Ca和Sn同时存在时，有CaMgSn在基体上呈半连续的点状或针状，在凝固过程中可作为α-Mg的异质形核核心，与单独添加相比，镁基体的铸态晶粒尺寸显著细化。运用边-边匹配模型分析了CaMgSn化合物与α-Mg之间的异质形核晶体学关系。晶粒细化后的Mg-Ca-Sn镁合金的显微硬度得到明显提高。
2014, 43(10):2450-2454.
摘要:
采用铜模吸铸法制备了Cu56.4Zr31.02Ti6.58Al6大块非晶合金（BMGs），并利用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和同步示差扫描量热仪（DSC）等手段对其晶体结构、晶化激活能和晶化机制进行了研究。利用y(a)和z(a)判据检测了不同晶化模型对于该BMGs初始晶化相晶化过程的适用性。结果显示：该BMGs初晶晶化产物为Cu10Zr7相，Starink-Zahra模型可以很好地描述其晶化机制。拟合参数λi不为零，故晶化过程中软碰撞作用不可忽视；Avrami指数n由2.5减小为2.3，其晶化过程为连续形核过程中伴随着晶核受扩散控制的三维方式长大，且形核速率不断减小。
采用铜模吸铸法制备了Cu56.4Zr31.02Ti6.58Al6大块非晶合金（BMGs），并利用X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和同步示差扫描量热仪（DSC）等手段对其晶体结构、晶化激活能和晶化机制进行了研究。利用y(a)和z(a)判据检测了不同晶化模型对于该BMGs初始晶化相晶化过程的适用性。结果显示：该BMGs初晶晶化产物为Cu10Zr7相，Starink-Zahra模型可以很好地描述其晶化机制。拟合参数λi不为零，故晶化过程中软碰撞作用不可忽视；Avrami指数n由2.5减小为2.3，其晶化过程为连续形核过程中伴随着晶核受扩散控制的三维方式长大，且形核速率不断减小。
2014, 43(10):2455-2458.
摘要:
采用DEFORM-3D软件模拟研究了模具温度、压下速度等因素对半固态6061铝合金触变模锻过程。结果表明：6061合金在650 ℃料温，400 ℃模温，50 mm/s压下速度时半固态金属模锻成形过程较为理想；半固态模锻件经T5处理后，硬度（HV）可达到2166 MPa，高于常规低压铸件170.5%，模拟结果与实际符合很好。
采用DEFORM-3D软件模拟研究了模具温度、压下速度等因素对半固态6061铝合金触变模锻过程。结果表明：6061合金在650 ℃料温，400 ℃模温，50 mm/s压下速度时半固态金属模锻成形过程较为理想；半固态模锻件经T5处理后，硬度（HV）可达到2166 MPa，高于常规低压铸件170.5%，模拟结果与实际符合很好。
2014, 43(10):2463-2468.
摘要:
研究了微弧氧化过程中不同电源脉冲频率下制备的膜层在仿生液中的电化学腐蚀行为。对膜层及腐蚀产物的微观组织，孔隙率，腐蚀形貌及相组成进行了分析。采用动电位极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱（EIS）法对膜层的耐腐蚀性能进行评价。结果表明，脉冲频率对AZ31镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性有重要影响，随着频率的增加，腐蚀电流密度减小，而电化学阻抗增大。因此在本研究范围内，频率3000 Hz下制备的微弧氧化膜层具有最强的耐腐蚀性能。
研究了微弧氧化过程中不同电源脉冲频率下制备的膜层在仿生液中的电化学腐蚀行为。对膜层及腐蚀产物的微观组织，孔隙率，腐蚀形貌及相组成进行了分析。采用动电位极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱（EIS）法对膜层的耐腐蚀性能进行评价。结果表明，脉冲频率对AZ31镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性有重要影响，随着频率的增加，腐蚀电流密度减小，而电化学阻抗增大。因此在本研究范围内，频率3000 Hz下制备的微弧氧化膜层具有最强的耐腐蚀性能。
2014, 43(10):2469-2472.
摘要:
利用热模拟压缩试验，研究了2A02铝合金不同变形条件下的动态软化机制及变形后不同固溶制度下的晶粒演变与微结构演化。结果表明，变形量较低时（变形量为10%、20%与40%）， 2A02铝合金以加工硬化为主，变形量为60%时，加工硬化与动态软化机制交互作用，其中软化机制体现为几何动态再结晶；进一步的光学显微镜与透射电子显微镜观察表明，随着变形量的增加，锯齿状晶界越发明显，在外加应力和热激活的作用下，亚晶通过转动、合并形成大角度晶粒，诱发动态再结晶过程。高温压缩试验后的固溶过程中，固溶时间越长再结晶的等轴晶粒内部位错密度越低，等轴晶粒尺寸随固溶时间的增长而增大。
利用热模拟压缩试验，研究了2A02铝合金不同变形条件下的动态软化机制及变形后不同固溶制度下的晶粒演变与微结构演化。结果表明，变形量较低时（变形量为10%、20%与40%）， 2A02铝合金以加工硬化为主，变形量为60%时，加工硬化与动态软化机制交互作用，其中软化机制体现为几何动态再结晶；进一步的光学显微镜与透射电子显微镜观察表明，随着变形量的增加，锯齿状晶界越发明显，在外加应力和热激活的作用下，亚晶通过转动、合并形成大角度晶粒，诱发动态再结晶过程。高温压缩试验后的固溶过程中，固溶时间越长再结晶的等轴晶粒内部位错密度越低，等轴晶粒尺寸随固溶时间的增长而增大。
2014, 43(10):2473-2478.
摘要:
针对GH3536镍基高温合金无应力集中和带典型应力集中圆棒试样在160，200，240 MPa应力条件下的高温(750 ℃)蠕变性能进行了试验和有限元分析，研究了缺口的存在对材料蠕变性能的影响。采用扫描电镜分析了试样断口的形貌，确定了材料的断裂机制。结果表明：缺口的存在对GH3536镍基高温合金试件的蠕变性能影响较大，其降低了试件的最大蠕变应变及在蠕变各个阶段的蠕变速率。缺口对试件的蠕变寿命存在硬化作用，缺口根部轴向应力的再分配和松弛可简单认为是导致缺口对该合金蠕变寿命起硬化作用的影响因素。断口形貌分析表明由于缺口的存在，2种试件的表面形貌虽有不同，但蠕变断裂机理都是由微孔洞不断增大与聚集引起的。
针对GH3536镍基高温合金无应力集中和带典型应力集中圆棒试样在160，200，240 MPa应力条件下的高温(750 ℃)蠕变性能进行了试验和有限元分析，研究了缺口的存在对材料蠕变性能的影响。采用扫描电镜分析了试样断口的形貌，确定了材料的断裂机制。结果表明：缺口的存在对GH3536镍基高温合金试件的蠕变性能影响较大，其降低了试件的最大蠕变应变及在蠕变各个阶段的蠕变速率。缺口对试件的蠕变寿命存在硬化作用，缺口根部轴向应力的再分配和松弛可简单认为是导致缺口对该合金蠕变寿命起硬化作用的影响因素。断口形貌分析表明由于缺口的存在，2种试件的表面形貌虽有不同，但蠕变断裂机理都是由微孔洞不断增大与聚集引起的。
2014, 43(10):2479-2482.
摘要:
通过对轧制态AZ31镁合金板材进行多向预压缩，运用塑性变形的方式，产生了{102}一次拉伸孪晶和{102}-{102}二次拉伸孪晶，并结合EBSD表征和XRD分析，对预压缩后材料的拉伸压缩实验的结果表明，预压缩对镁合金拉压不对称性的降低和强度的提高有明显效果。交叉预压缩之后，由于产生了孪生，材料组织晶粒细化，使得材料在再变形时，屈服强度和最大强度均明显增强。产生的拉伸孪晶片层可以有效地改变晶粒的取向，在一定程度上削弱了基面织构，在{102}一次拉伸孪晶中产生了{102}-{102}二次拉伸孪晶，二者结合作用，改善了材料的再变形行为，从而降低了镁合金板材的拉压不对称性。
通过对轧制态AZ31镁合金板材进行多向预压缩，运用塑性变形的方式，产生了{102}一次拉伸孪晶和{102}-{102}二次拉伸孪晶，并结合EBSD表征和XRD分析，对预压缩后材料的拉伸压缩实验的结果表明，预压缩对镁合金拉压不对称性的降低和强度的提高有明显效果。交叉预压缩之后，由于产生了孪生，材料组织晶粒细化，使得材料在再变形时，屈服强度和最大强度均明显增强。产生的拉伸孪晶片层可以有效地改变晶粒的取向，在一定程度上削弱了基面织构，在{102}一次拉伸孪晶中产生了{102}-{102}二次拉伸孪晶，二者结合作用，改善了材料的再变形行为，从而降低了镁合金板材的拉压不对称性。
2014, 43(10):2483-2488.
摘要:
采用溶胶-凝胶法在钨纤维的表面制备Al2O3涂层，用热分析（TG-DSC）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电子能谱仪（EDS）等方法研究钨纤维表面Al2O3涂层在不同干燥工艺、不同PVA添加量和不同煅烧温度下的组织特征。结果表明：采用分步干燥工艺可以避免涂层团聚和开裂；溶胶制备中加入体积分数为5%的聚乙烯醇(PVA)可以提高溶胶稳定性，有利于制备均匀且无裂纹的Al2O3涂层；钨纤维表面Al2O3涂层制备的最佳煅烧温度为950 ℃；采用Al2O3涂覆的钨纤维抗氧化温度提高了120 ℃，氧化增重减少了约9%。
采用溶胶-凝胶法在钨纤维的表面制备Al2O3涂层，用热分析（TG-DSC）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电子能谱仪（EDS）等方法研究钨纤维表面Al2O3涂层在不同干燥工艺、不同PVA添加量和不同煅烧温度下的组织特征。结果表明：采用分步干燥工艺可以避免涂层团聚和开裂；溶胶制备中加入体积分数为5%的聚乙烯醇(PVA)可以提高溶胶稳定性，有利于制备均匀且无裂纹的Al2O3涂层；钨纤维表面Al2O3涂层制备的最佳煅烧温度为950 ℃；采用Al2O3涂覆的钨纤维抗氧化温度提高了120 ℃，氧化增重减少了约9%。
2014, 43(10):2492-2496.
摘要:
无缝TA18钛合金管材的制备通常要经历大变形量的冷轧工艺，不可避免地引入残余应力。本实验利用X射线残余应力测试技术，对不同工艺条件制备的TA18(Ti-3Al-2.5V)合金多种规格冷轧管材外表面的残余应力进行了测试，并对比了管材切向残余应力的差别，针对其差别讨论了可能产生的原因。结果表明，工艺不当会导致钛合金管材在切向呈现拉应力，而适宜的工艺则在钛合金管材的切向形成压应力。残余拉应力显著地降低材料的应力腐蚀抗力和疲劳抗力，而残余压应力却可以不同程度地提高材料的疲劳寿命。因此，对比实验数据可以得出，TA18管材需要稳定制备工艺，从而达到残余压应力的应力状态，才能拥有更好的服役性能。
无缝TA18钛合金管材的制备通常要经历大变形量的冷轧工艺，不可避免地引入残余应力。本实验利用X射线残余应力测试技术，对不同工艺条件制备的TA18(Ti-3Al-2.5V)合金多种规格冷轧管材外表面的残余应力进行了测试，并对比了管材切向残余应力的差别，针对其差别讨论了可能产生的原因。结果表明，工艺不当会导致钛合金管材在切向呈现拉应力，而适宜的工艺则在钛合金管材的切向形成压应力。残余拉应力显著地降低材料的应力腐蚀抗力和疲劳抗力，而残余压应力却可以不同程度地提高材料的疲劳寿命。因此，对比实验数据可以得出，TA18管材需要稳定制备工艺，从而达到残余压应力的应力状态，才能拥有更好的服役性能。
2014, 43(10):2502-2506.
摘要:
研究不同固溶处理后GH864合金650 ℃裂纹扩展速率的变化规律。结果表明：随晶粒尺寸和固溶温度增加，裂纹扩展速率呈先降低后增加的趋势。根据多组试验数据拟合得到GH864合金晶粒尺寸与裂纹扩展速率的关系式，预测GH864合金晶粒尺寸在100 μm左右，抗裂纹扩展能力可能存在最佳值。同时得到GH864合金固溶温度与裂纹扩展速率的关系式。用不同固溶温度将裂纹扩展速率变化规律划分为5个区域，低于固溶温度1080 ℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而降低，1080℃固溶处理后合金的裂纹扩展速率最低，高于固溶温度1080 ℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而增加。精准控制固溶温度可得到合适的晶粒尺寸和较好抗裂纹扩展能力。
研究不同固溶处理后GH864合金650 ℃裂纹扩展速率的变化规律。结果表明：随晶粒尺寸和固溶温度增加，裂纹扩展速率呈先降低后增加的趋势。根据多组试验数据拟合得到GH864合金晶粒尺寸与裂纹扩展速率的关系式，预测GH864合金晶粒尺寸在100 μm左右，抗裂纹扩展能力可能存在最佳值。同时得到GH864合金固溶温度与裂纹扩展速率的关系式。用不同固溶温度将裂纹扩展速率变化规律划分为5个区域，低于固溶温度1080 ℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而降低，1080℃固溶处理后合金的裂纹扩展速率最低，高于固溶温度1080 ℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而增加。精准控制固溶温度可得到合适的晶粒尺寸和较好抗裂纹扩展能力。
2014, 43(10):2520-2524.
摘要:
以氧化石墨烯(GO)、Fe2(SO4)3和NiSO4为初始反应物，利用一步水热法合成了Gr/NiFe2O4纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(RS)等分析手段对Gr/NiFe2O4样品进行了表征。结果表明：经过水热反应GO被还原的同时，纳米NiFe2O4成功地负载到石墨烯上，二者之间存在较强的界面相互作用，而且NiFe2O4纳米粒子增加了石墨烯片层间的距离避免了其再次堆垛，实现了石墨烯与NiFe2O4的良好复合。初步讨论了Gr/NiFe2O4纳米复合材料的形成机制，Ni2+、Fe3+在GO的含氧基团处非均相成核，在水热条件下不断长大，其生长过程遵循Ostwald熟化理论，即小尺寸的NiFe2O4粒子由于其较高的表面能而逐渐溶解，被那些尺寸较大的粒子消耗。
以氧化石墨烯(GO)、Fe2(SO4)3和NiSO4为初始反应物，利用一步水热法合成了Gr/NiFe2O4纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(RS)等分析手段对Gr/NiFe2O4样品进行了表征。结果表明：经过水热反应GO被还原的同时，纳米NiFe2O4成功地负载到石墨烯上，二者之间存在较强的界面相互作用，而且NiFe2O4纳米粒子增加了石墨烯片层间的距离避免了其再次堆垛，实现了石墨烯与NiFe2O4的良好复合。初步讨论了Gr/NiFe2O4纳米复合材料的形成机制，Ni2+、Fe3+在GO的含氧基团处非均相成核，在水热条件下不断长大，其生长过程遵循Ostwald熟化理论，即小尺寸的NiFe2O4粒子由于其较高的表面能而逐渐溶解，被那些尺寸较大的粒子消耗。
2014, 43(10):2525-2529.
摘要:
采用红外热像法测量AZ31B镁合金板材在疲劳过程中表面温度场的变化，结果表明，当疲劳载荷大于疲劳强度时，镁合金试样表面的温度变化经历5个阶段：温度上升阶段、温度下降阶段、稳定阶段、断裂前的温升阶段和断裂后温度下降阶段。通过疲劳过程中镁合金试样表面的温度变化规律，基于不同的理论提出了2种预测疲劳寿命的方法：由试验过程中试样表面温升(?TM)特征确定其疲劳寿命，?TM–Nf曲线拟合结果表明，?TM=3.89 ℃为温升极限值，即?TM>3.89 ℃时，试样会发生断裂，与实测疲劳试样的温升值(3.68 ℃)相比，误差为5.7 %；利用能量法提出了镁合金疲劳寿命的计算公式，用能量法和传统试验方法分别绘制S-N曲线，结果具有很好的一致性，用2种方法分别计算了循环次数为1×107时的疲劳强度ΔσeΦ=99.3 MPa、ΔσeSN=99.8 MPa，误差为0.5%。采用红外热像法估算疲劳寿命具有简单、省时等优势。
采用红外热像法测量AZ31B镁合金板材在疲劳过程中表面温度场的变化，结果表明，当疲劳载荷大于疲劳强度时，镁合金试样表面的温度变化经历5个阶段：温度上升阶段、温度下降阶段、稳定阶段、断裂前的温升阶段和断裂后温度下降阶段。通过疲劳过程中镁合金试样表面的温度变化规律，基于不同的理论提出了2种预测疲劳寿命的方法：由试验过程中试样表面温升(?TM)特征确定其疲劳寿命，?TM–Nf曲线拟合结果表明，?TM=3.89 ℃为温升极限值，即?TM>3.89 ℃时，试样会发生断裂，与实测疲劳试样的温升值(3.68 ℃)相比，误差为5.7 %；利用能量法提出了镁合金疲劳寿命的计算公式，用能量法和传统试验方法分别绘制S-N曲线，结果具有很好的一致性，用2种方法分别计算了循环次数为1×107时的疲劳强度ΔσeΦ=99.3 MPa、ΔσeSN=99.8 MPa，误差为0.5%。采用红外热像法估算疲劳寿命具有简单、省时等优势。
2014, 43(10):2556-2660.
摘要:
介绍了NaZn13型La(FexSi1-x)13系磁制冷材料的制备、合金化、磁热效应及其在磁制冷机中的应用情况，并分析了限制该材料在磁制冷机中应用的主要因素。
介绍了NaZn13型La(FexSi1-x)13系磁制冷材料的制备、合金化、磁热效应及其在磁制冷机中的应用情况，并分析了限制该材料在磁制冷机中应用的主要因素。
