2014年第43卷第3期文章目次
2014, 43(3):530-534.
摘要:
在采用低温共沉淀-水热-煅烧法合成锂离子电池Fe-Ni-Mn体系正极材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的基础上，对合成的材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6进行V2O5的包覆改性研究，以提高材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的首次放电比容量和循环性能。用XRD、SEM、TEM、ICP光谱和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明，V2O5包覆并没有改变材料的晶体结构，只存在于材料的表面，与未包覆的材料相比，V2O5包覆后的材料具有更好的首次放电容量和容量保持率。50周循环后，添加质量分数3%V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的放电比容量可以维持在200.3 mAh/g，大于未添加V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的194.0 mAh/g。CV测试表明，包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应
在采用低温共沉淀-水热-煅烧法合成锂离子电池Fe-Ni-Mn体系正极材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的基础上，对合成的材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6进行V2O5的包覆改性研究，以提高材料Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的首次放电比容量和循环性能。用XRD、SEM、TEM、ICP光谱和恒流充放电测试研究包覆材料的结构和电化学性能。结果表明，V2O5包覆并没有改变材料的晶体结构，只存在于材料的表面，与未包覆的材料相比，V2O5包覆后的材料具有更好的首次放电容量和容量保持率。50周循环后，添加质量分数3%V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的放电比容量可以维持在200.3 mAh/g，大于未添加V2O5样品Li1.6(Fe0.2Ni0.2Mn0.6)O2.6的194.0 mAh/g。CV测试表明，包覆层的存在有效抑制了材料层状结构的转变及电极与电解液的负反应
2014, 43(3):540-543.
摘要:
通过三点弯曲断裂和卸载试验对含B2相TiAl金属间化合物的韧化机理进行研究，通过双缺口四点弯曲试验确定解理断裂的临界事件。通过扫描电子显微镜和能谱分析观察断口形貌和裂纹扩展路径。结果表明：(1) 3PB试验的载荷位移曲线为线性关系，B2相对裂纹的起裂无影响；(2) 块状B2相对裂纹的扩展有一定的阻碍作用，裂纹遇到B2相停止或绕过B2相继续扩展；(3) 解理断裂的临界事件为沿缺口根部开裂裂纹的扩展，穿层断裂对临界事件起着重要的作用；(4) 这种材料的韧化机理包括：块状B2相韧化，裂纹偏转，穿层断裂和剪切韧带韧化
通过三点弯曲断裂和卸载试验对含B2相TiAl金属间化合物的韧化机理进行研究，通过双缺口四点弯曲试验确定解理断裂的临界事件。通过扫描电子显微镜和能谱分析观察断口形貌和裂纹扩展路径。结果表明：(1) 3PB试验的载荷位移曲线为线性关系，B2相对裂纹的起裂无影响；(2) 块状B2相对裂纹的扩展有一定的阻碍作用，裂纹遇到B2相停止或绕过B2相继续扩展；(3) 解理断裂的临界事件为沿缺口根部开裂裂纹的扩展，穿层断裂对临界事件起着重要的作用；(4) 这种材料的韧化机理包括：块状B2相韧化，裂纹偏转，穿层断裂和剪切韧带韧化
2014, 43(3):544-547.
摘要:
通过PCT设备和SEM分析方法主要分析了CeO2对LiAlH4放氢性能的影响。结果显示，掺杂 CeO2明显缩短了LiAlH4的氢分解时间。在所有的试样中，掺杂2 mol% CeO2的试样开始放氢时间最早。有关放氢量的研究发现，掺杂1 mol% CeO2的试样具有最大的放氢量。并且随着掺杂量从1 mol%到5 mol%增加，试样的总放氢量表现出一个下降趋势。进一步有关微观结构的研究发现，掺杂CeO2没有引起LiAlH4微观结构的变化，所有的试样都显示出一种絮状结构
通过PCT设备和SEM分析方法主要分析了CeO2对LiAlH4放氢性能的影响。结果显示，掺杂 CeO2明显缩短了LiAlH4的氢分解时间。在所有的试样中，掺杂2 mol% CeO2的试样开始放氢时间最早。有关放氢量的研究发现，掺杂1 mol% CeO2的试样具有最大的放氢量。并且随着掺杂量从1 mol%到5 mol%增加，试样的总放氢量表现出一个下降趋势。进一步有关微观结构的研究发现，掺杂CeO2没有引起LiAlH4微观结构的变化，所有的试样都显示出一种絮状结构
2014, 43(3):548-552.
摘要:
研究了激光立体成形Ti60合金的缺陷及微观组织对于性能的影响。结果表明, 激光功率对于激光成形试样的微观组织有明显的影响，大激光功率会形成魏氏组织，小功率则会形成网篮组织。魏氏组织的持久性能显著的低于网篮组织，其表现为脆性沿晶断裂, 而网篮组织则为韧性断裂。同时冶金缺陷也会影响其持久性能。采用气雾化法制备的粉末（粉末B）作为成形粉末在成形过程中会形成气孔 ，而采用旋转电极法制备的粉末（粉末A）则无气孔产生。相较于无气孔的试样（采用粉末A制备的试样），当存在气孔（采用粉末B制备的试样）时其高温持久性能会由100 h降至25 h
研究了激光立体成形Ti60合金的缺陷及微观组织对于性能的影响。结果表明, 激光功率对于激光成形试样的微观组织有明显的影响，大激光功率会形成魏氏组织，小功率则会形成网篮组织。魏氏组织的持久性能显著的低于网篮组织，其表现为脆性沿晶断裂, 而网篮组织则为韧性断裂。同时冶金缺陷也会影响其持久性能。采用气雾化法制备的粉末（粉末B）作为成形粉末在成形过程中会形成气孔 ，而采用旋转电极法制备的粉末（粉末A）则无气孔产生。相较于无气孔的试样（采用粉末A制备的试样），当存在气孔（采用粉末B制备的试样）时其高温持久性能会由100 h降至25 h
2014, 43(3):559-562.
摘要:
利用等离子表面合金化技术对Ti6Al4V表面进行Cu/Ni合金化处理, 采用SEM研究了温度对合金层微观结构的影响, 采用GDS和XRD对合金层的成分和相组成进行测试。结果表明，850 ℃制备的合金层与基体冶金结合，厚度约7 μm，主要由Ti, Ti2Ni, TiNi, Cu0.81Ni0.19 和 CuTi相组成。抗菌结果表明，合金化试样在12 h内展现了优良的抗菌性能。表面合金层也显著提高了钛合金的耐磨性能
利用等离子表面合金化技术对Ti6Al4V表面进行Cu/Ni合金化处理, 采用SEM研究了温度对合金层微观结构的影响, 采用GDS和XRD对合金层的成分和相组成进行测试。结果表明，850 ℃制备的合金层与基体冶金结合，厚度约7 μm，主要由Ti, Ti2Ni, TiNi, Cu0.81Ni0.19 和 CuTi相组成。抗菌结果表明，合金化试样在12 h内展现了优良的抗菌性能。表面合金层也显著提高了钛合金的耐磨性能
6 Ammonia-Alkali Solution Coordination-Precipitation Route for Preparation of β-Ni(OH)2 Nano-Particles
2014, 43(3):563-566.
摘要:
在室温条件下，以NiCl2·6H2O, NH3·H2O和NaOH为原料，通过滴加氢氧化钠溶液到[Ni(NH3)6]2+配合物离子溶液中，经氢氧根离子取代氨分子与镍离子结合，实现可控合成氢氧化镍纳米晶粒。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR），综合热分析（TGA-DTG）仪，X射线衍射（XRD）仪和扫描电子显微镜（SEM）等测试技术对实验样品性质进行分析。结果表明：氨-碱均匀沉淀技术制备的样品为β-Ni(OH)2，平均粒径约为100 nm，且β-Ni(OH)2含有较多的镍成分和很少的层间离子，有利于提高β-Ni(OH)2的电化学性质
在室温条件下，以NiCl2·6H2O, NH3·H2O和NaOH为原料，通过滴加氢氧化钠溶液到[Ni(NH3)6]2+配合物离子溶液中，经氢氧根离子取代氨分子与镍离子结合，实现可控合成氢氧化镍纳米晶粒。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR），综合热分析（TGA-DTG）仪，X射线衍射（XRD）仪和扫描电子显微镜（SEM）等测试技术对实验样品性质进行分析。结果表明：氨-碱均匀沉淀技术制备的样品为β-Ni(OH)2，平均粒径约为100 nm，且β-Ni(OH)2含有较多的镍成分和很少的层间离子，有利于提高β-Ni(OH)2的电化学性质
2014, 43(3):567-569.
摘要:
基于铍（Be）冲击制粉颗粒的形貌特征，建立了一个描述Be粉颗粒尺寸分布的物理模型，该模型仅含一个物理意义明确的参数。模型中考虑了2种重要的内在影响机制：具有不同初始动能的颗粒在完成冲击后的存在状态应该遵从Maxwell-Boltzmann分布，即大颗粒具有高的能量，状态不稳定，在冲击过程中容易碎成小颗粒，这一影响可以用颗粒尺寸的负指数函数来描述；获得低表面能的倾向又使得颗粒尽可能具有大的体积，这一影响可以用颗粒尺寸的立方函数来描述。实际的颗粒尺寸分布是这2种影响竞争的结果。计算结果与实验数据符合得很好
基于铍（Be）冲击制粉颗粒的形貌特征，建立了一个描述Be粉颗粒尺寸分布的物理模型，该模型仅含一个物理意义明确的参数。模型中考虑了2种重要的内在影响机制：具有不同初始动能的颗粒在完成冲击后的存在状态应该遵从Maxwell-Boltzmann分布，即大颗粒具有高的能量，状态不稳定，在冲击过程中容易碎成小颗粒，这一影响可以用颗粒尺寸的负指数函数来描述；获得低表面能的倾向又使得颗粒尽可能具有大的体积，这一影响可以用颗粒尺寸的立方函数来描述。实际的颗粒尺寸分布是这2种影响竞争的结果。计算结果与实验数据符合得很好
2014, 43(3):570-574.
摘要:
研究了Mg-2Y-xZn (x = 1, 2, 3 at%)合金在铸态、退火态和挤压态的显微组织与力学性能。结果表明：随着合金中Zn含量的增加，合金显微组织中第二相依次为18R-LPSO相、（LPSO + W）混合物和W相。在退火过程中，层片状的14H-LPSO结构析出并沿块状18R-LPSO结构向基体中生长，W相由铸态时弯曲的条纹状转变为颗粒状。经过挤压变形后，LPSO结构和W相均沿挤压方向排列，合金性能得到大幅度提高，其中Mg-2Y-1Zn合金具有最好的室温力学性能，抗拉强度为320 MPa，延伸率达到11.2%
研究了Mg-2Y-xZn (x = 1, 2, 3 at%)合金在铸态、退火态和挤压态的显微组织与力学性能。结果表明：随着合金中Zn含量的增加，合金显微组织中第二相依次为18R-LPSO相、（LPSO + W）混合物和W相。在退火过程中，层片状的14H-LPSO结构析出并沿块状18R-LPSO结构向基体中生长，W相由铸态时弯曲的条纹状转变为颗粒状。经过挤压变形后，LPSO结构和W相均沿挤压方向排列，合金性能得到大幅度提高，其中Mg-2Y-1Zn合金具有最好的室温力学性能，抗拉强度为320 MPa，延伸率达到11.2%
2014, 43(3):575-578.
摘要:
研究了催化物体系Co2B/稀土氧化物对NaBH4 放氢性能的影响。结果显示，掺杂Co-B/CeO2 和Co2B/Sm2O3明显增加了NaBH4的放氢量，在所有的掺杂试样中，掺杂 Co2B:CeO2 比例为1:1混合催化剂的试样具有最大放氢量274 mL。然而，掺杂混合催化剂试样放氢速率的研究显示，掺杂系统混合催化剂使得NaBH4的放氢速率明显下降。此外，掺杂试样的微观结构研究显示，与掺杂Co2B的试样相比，掺杂混合催化剂试样的微观结构更加松散。Co2B/CeO2催化剂的研究发现，多孔状的微观结构对提高NaBH4放氢量是有益的，但是，对 Co2B/La2O3和 Co2B/Sm2O3 等催化剂的研究结果显示，微观结构中的多孔结构与NaBH4放氢量没有直接关系
研究了催化物体系Co2B/稀土氧化物对NaBH4 放氢性能的影响。结果显示，掺杂Co-B/CeO2 和Co2B/Sm2O3明显增加了NaBH4的放氢量，在所有的掺杂试样中，掺杂 Co2B:CeO2 比例为1:1混合催化剂的试样具有最大放氢量274 mL。然而，掺杂混合催化剂试样放氢速率的研究显示，掺杂系统混合催化剂使得NaBH4的放氢速率明显下降。此外，掺杂试样的微观结构研究显示，与掺杂Co2B的试样相比，掺杂混合催化剂试样的微观结构更加松散。Co2B/CeO2催化剂的研究发现，多孔状的微观结构对提高NaBH4放氢量是有益的，但是，对 Co2B/La2O3和 Co2B/Sm2O3 等催化剂的研究结果显示，微观结构中的多孔结构与NaBH4放氢量没有直接关系
2014, 43(3):595-600.
摘要:
采用基于第一性原理的密度泛函理论计算了硼化钛的稳定性、电子结构、弹性模量、各项异性参数和低温热容等。计算结果表明，硼化钛的成键包含金属、共价和离子键，Ti2B的金属性最强，而TiB2的共价性最明显；其中TiB_与TiB_分别为热力学与力学失稳结构，而TiB2的稳定性最佳，TiB2的体模量、剪切模量和杨氏模量分别为251.4，260.1和564.6 GPa，显著高于其他硼化钛。B/G值表明，TiB2的韧性差，从而限制了其作为切削工具或耐磨部件的应用。因此，认为要获得良好的韧性与耐磨性，应设计制备TiB2基复合材料
采用基于第一性原理的密度泛函理论计算了硼化钛的稳定性、电子结构、弹性模量、各项异性参数和低温热容等。计算结果表明，硼化钛的成键包含金属、共价和离子键，Ti2B的金属性最强，而TiB2的共价性最明显；其中TiB_与TiB_分别为热力学与力学失稳结构，而TiB2的稳定性最佳，TiB2的体模量、剪切模量和杨氏模量分别为251.4，260.1和564.6 GPa，显著高于其他硼化钛。B/G值表明，TiB2的韧性差，从而限制了其作为切削工具或耐磨部件的应用。因此，认为要获得良好的韧性与耐磨性，应设计制备TiB2基复合材料
2014, 43(3):621-626.
摘要:
利用非平衡磁控溅射技术分别在镁合金基体上制备了以Al、Zr、W为过渡层的类石墨镀层。使用透射电子显微镜(TEM)对镀层的截面微观结构及相组成进行分析；使用划痕仪与摩擦磨损机测试镀层的膜基结合强度和摩擦性能。结果表明，镁基体-铝过渡层界面形成了镁和β-Mg17Al12相混合的合金相分层界面；镁基体-锆过渡底层界面形成了较好的局部连续界面；镁基体-钨过渡底层界面为钨粒子对镁合金基体注入形成约20 nm的镁-钨团簇混合界面层。镁基体表面铝、锆、钨掺杂碳镀层的膜基结合力分别为10.2、11.0、4.8 N。掺杂碳镀层工作层成分及结合力的不同，导致镀层耐磨减摩性能差异较大：掺铝碳镀层有较小摩擦系数，在0.1~0.18之间，且耐磨性较好，在球-盘实验结束后镀层依然没有失效；掺锆碳镀层大约在1600 s失效，摩擦系数急剧增大，失效前的摩擦系数在0.08~0.18之间，具有良好的减磨耐磨效果；掺钨碳镀层从一开始摩擦系数就急剧增加，在250 s左右完全失效，出现大面积剥落，在3种镀层中耐磨减摩效果最差
利用非平衡磁控溅射技术分别在镁合金基体上制备了以Al、Zr、W为过渡层的类石墨镀层。使用透射电子显微镜(TEM)对镀层的截面微观结构及相组成进行分析；使用划痕仪与摩擦磨损机测试镀层的膜基结合强度和摩擦性能。结果表明，镁基体-铝过渡层界面形成了镁和β-Mg17Al12相混合的合金相分层界面；镁基体-锆过渡底层界面形成了较好的局部连续界面；镁基体-钨过渡底层界面为钨粒子对镁合金基体注入形成约20 nm的镁-钨团簇混合界面层。镁基体表面铝、锆、钨掺杂碳镀层的膜基结合力分别为10.2、11.0、4.8 N。掺杂碳镀层工作层成分及结合力的不同，导致镀层耐磨减摩性能差异较大：掺铝碳镀层有较小摩擦系数，在0.1~0.18之间，且耐磨性较好，在球-盘实验结束后镀层依然没有失效；掺锆碳镀层大约在1600 s失效，摩擦系数急剧增大，失效前的摩擦系数在0.08~0.18之间，具有良好的减磨耐磨效果；掺钨碳镀层从一开始摩擦系数就急剧增加，在250 s左右完全失效，出现大面积剥落，在3种镀层中耐磨减摩效果最差
2014, 43(3):627-630.
摘要:
采用电弧喷涂技术和自主研发的合金丝材在Q345基体上制备出Zn-22Al-Mg-RE合金涂层。通过SEM、铜加速乙酸盐雾试验、XRD和极化曲线来比较纯锌涂层和Zn-22Al-Mg-RE合金涂层的微观结构及耐蚀性能。结果表明，Zn-22Al-Mg-RE合金涂层相比于纯锌涂层结合强度提高了40%，在铜加速乙酸盐雾试验中出现第一锈点的时间延长1倍以上。电化学实验结果也表明合金涂层具备更优异的耐蚀性能。研究认为，Zn-22Al-Mg-RE合金涂层腐蚀产物中出现大量稳定致密的Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O物相，是耐蚀性能提高的主要原因之一
采用电弧喷涂技术和自主研发的合金丝材在Q345基体上制备出Zn-22Al-Mg-RE合金涂层。通过SEM、铜加速乙酸盐雾试验、XRD和极化曲线来比较纯锌涂层和Zn-22Al-Mg-RE合金涂层的微观结构及耐蚀性能。结果表明，Zn-22Al-Mg-RE合金涂层相比于纯锌涂层结合强度提高了40%，在铜加速乙酸盐雾试验中出现第一锈点的时间延长1倍以上。电化学实验结果也表明合金涂层具备更优异的耐蚀性能。研究认为，Zn-22Al-Mg-RE合金涂层腐蚀产物中出现大量稳定致密的Zn6Al2(OH)16CO3·4H2O物相，是耐蚀性能提高的主要原因之一
2014, 43(3):631-635.
摘要:
采用密度泛函理论B3LYP方法，在6-311+G(d, p)基组水平上研究了Mg(NH2)2与MgH2的放氢反应机理，优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型。为了获得更精确的能量信息，用QCISD/6-311+G(d,p)方法计算了各驻点的单点能，并对总能量进行了零点能矫正。频率分析结果和内禀反应坐标(IRC)分析结果证实了中间体和过渡态的正确性，确认了反应过程。结果分析表明，通道第1步氢取代a反应→第2步氢取代f反应→Mg3N2的异构反应的控制步骤活化能最低，是该反应的主要通道
采用密度泛函理论B3LYP方法，在6-311+G(d, p)基组水平上研究了Mg(NH2)2与MgH2的放氢反应机理，优化了反应过程中反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型。为了获得更精确的能量信息，用QCISD/6-311+G(d,p)方法计算了各驻点的单点能，并对总能量进行了零点能矫正。频率分析结果和内禀反应坐标(IRC)分析结果证实了中间体和过渡态的正确性，确认了反应过程。结果分析表明，通道第1步氢取代a反应→第2步氢取代f反应→Mg3N2的异构反应的控制步骤活化能最低，是该反应的主要通道
2014, 43(3):636-640.
摘要:
选择铸态和挤压态AZ61镁合金，采用SEM、XRD和电化学测试等分析手段，研究在120 ℃和1.8 MPa的NaCl气氛中镁合金的腐蚀形貌和腐蚀机理。结果表明，在NaCl气氛、温度、压力和合金组织状态等多因素耦合作用下，由于β相重新分布以及晶粒尺寸变小，使得挤压态AZ61镁合金的腐蚀速率大于铸态的腐蚀速率，但腐蚀产物均以Mg(OH)2为主。较高的温度与NaCl气氛共同作用是加快镁合金腐蚀的主要原因
选择铸态和挤压态AZ61镁合金，采用SEM、XRD和电化学测试等分析手段，研究在120 ℃和1.8 MPa的NaCl气氛中镁合金的腐蚀形貌和腐蚀机理。结果表明，在NaCl气氛、温度、压力和合金组织状态等多因素耦合作用下，由于β相重新分布以及晶粒尺寸变小，使得挤压态AZ61镁合金的腐蚀速率大于铸态的腐蚀速率，但腐蚀产物均以Mg(OH)2为主。较高的温度与NaCl气氛共同作用是加快镁合金腐蚀的主要原因
2014, 43(3):646-649.
摘要:
采用镓自助熔剂的方法生长出了UFeGa5单晶，采用X射线衍射技术和Rietveld方法对UFeGa5晶体结构进行了研究。结果表明：生长出的UFeGa5单晶体结构完整，结晶性好。UFeGa5具有HoCoGa5型四方结构，空间群为P4/mmm（No.123），其晶格常数为a= 0.42533(2) nm, c= 0.67298(3) nm，并得到了透射电镜(TEM)实验验证
采用镓自助熔剂的方法生长出了UFeGa5单晶，采用X射线衍射技术和Rietveld方法对UFeGa5晶体结构进行了研究。结果表明：生长出的UFeGa5单晶体结构完整，结晶性好。UFeGa5具有HoCoGa5型四方结构，空间群为P4/mmm（No.123），其晶格常数为a= 0.42533(2) nm, c= 0.67298(3) nm，并得到了透射电镜(TEM)实验验证
2014, 43(3):650-654.
摘要:
在充有高纯氮气的石英管中对具有NaZn13型相结构的LaFe11.58Si1.42化合物进行了氮化处理，并对氮化样品的晶体结构和磁热效应做了系统研究。结果表明，对LaFe11.58Si1.42样品进行氮化处理时，压强是一个非常重要的参数。在氮化压强较低的条件下，可以通过提高氮化温度使样品氮化效果明显。间隙原子氮的进入导致样品晶胞体积膨胀，居里温度升高。样品的Arrott曲线表明，磁转变由一级相变逐渐变为二级相变。吸氮使样品的磁熵变减小
在充有高纯氮气的石英管中对具有NaZn13型相结构的LaFe11.58Si1.42化合物进行了氮化处理，并对氮化样品的晶体结构和磁热效应做了系统研究。结果表明，对LaFe11.58Si1.42样品进行氮化处理时，压强是一个非常重要的参数。在氮化压强较低的条件下，可以通过提高氮化温度使样品氮化效果明显。间隙原子氮的进入导致样品晶胞体积膨胀，居里温度升高。样品的Arrott曲线表明，磁转变由一级相变逐渐变为二级相变。吸氮使样品的磁熵变减小
2014, 43(3):660-664.
摘要:
研究了Mn、Ce对再生Al-Si合金富铁相的影响。分别采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDX) 对试样组织进行形貌观察分析和生成相进行成分分析，利用差分扫描量热仪(DSC)研究相转变温度。结果表明，当Mn的含量为1% (质量分数) 时，合金组织出现了初生α-Fe相，同时添加0.1%Ce (质量分数)时，能够有效促进初生α-Fe相形核与长大
研究了Mn、Ce对再生Al-Si合金富铁相的影响。分别采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDX) 对试样组织进行形貌观察分析和生成相进行成分分析，利用差分扫描量热仪(DSC)研究相转变温度。结果表明，当Mn的含量为1% (质量分数) 时，合金组织出现了初生α-Fe相，同时添加0.1%Ce (质量分数)时，能够有效促进初生α-Fe相形核与长大
2014, 43(3):665-670.
摘要:
采用基于密度泛函理论的赝势平面波法，研究了Ni、Co、Cr元素对Fe3Si金属间化合物结构稳定性、弹性性能和电子结构。合金形成热和结合能的计算结果显示，Fe3Si-Ni具有最强的合金化形成能力，且结构最稳定。力学常数的计算结果表明，Ni和Cr的加入可提高化合物的塑性和延性，而Co可提高其硬度，其中Fe3Si-Ni的塑性最好，Fe3Si-Co的热稳定性最好。态密度和布居分析的计算结果表明，Fe3Si-Ni结构最稳定且塑性最佳的原因主要在于其体系的Fermi能级最接近于赝能隙的底部，Fe—Ni键布居数最大，合金化后体系的金属性增强最明显
采用基于密度泛函理论的赝势平面波法，研究了Ni、Co、Cr元素对Fe3Si金属间化合物结构稳定性、弹性性能和电子结构。合金形成热和结合能的计算结果显示，Fe3Si-Ni具有最强的合金化形成能力，且结构最稳定。力学常数的计算结果表明，Ni和Cr的加入可提高化合物的塑性和延性，而Co可提高其硬度，其中Fe3Si-Ni的塑性最好，Fe3Si-Co的热稳定性最好。态密度和布居分析的计算结果表明，Fe3Si-Ni结构最稳定且塑性最佳的原因主要在于其体系的Fermi能级最接近于赝能隙的底部，Fe—Ni键布居数最大，合金化后体系的金属性增强最明显
2014, 43(3):676-681.
摘要:
采用X射线衍射、电化学测试，扫描电镜观察和能谱分析，系统研究了钨极氩弧焊接锆材焊缝区域的组织结构及耐腐蚀性能，探究其腐蚀机理。结果表明：锆材焊接件腐蚀方式为焊缝晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的原因为：氩气保护不充分及焊丝含有少量的氧，在焊缝区域晶界形成了锆的氧化物，导致晶界与晶粒内部存在电化学不均匀性，致使晶界的溶解电流密度大于晶粒，发生晶间腐蚀
采用X射线衍射、电化学测试，扫描电镜观察和能谱分析，系统研究了钨极氩弧焊接锆材焊缝区域的组织结构及耐腐蚀性能，探究其腐蚀机理。结果表明：锆材焊接件腐蚀方式为焊缝晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的原因为：氩气保护不充分及焊丝含有少量的氧，在焊缝区域晶界形成了锆的氧化物，导致晶界与晶粒内部存在电化学不均匀性，致使晶界的溶解电流密度大于晶粒，发生晶间腐蚀
2014, 43(3):682-685.
摘要:
为了研究爆炸焊接参数对锆钢复合板界面波的影响，对锆钢进行了小倾角法爆炸焊接，在不同碰撞速度和碰撞角条件下，得到了连续变化的界面波。通过对界面波进行金相显微观察，测量了不同位置界面波的波长和波高。采用SPH无网格方法对小倾角法爆炸焊接过程进行了数值模拟，计算出了不同位置的碰撞速度、碰撞角、比压强。研究表明，碰撞速度和碰撞角是影响界面波形的关键参数，当碰撞速度为493 m/s，碰撞角为9.8°时，开始产生界面波。随着碰撞速度和碰撞角的增加，界面波波长逐渐增加，比波长先减小后增加
为了研究爆炸焊接参数对锆钢复合板界面波的影响，对锆钢进行了小倾角法爆炸焊接，在不同碰撞速度和碰撞角条件下，得到了连续变化的界面波。通过对界面波进行金相显微观察，测量了不同位置界面波的波长和波高。采用SPH无网格方法对小倾角法爆炸焊接过程进行了数值模拟，计算出了不同位置的碰撞速度、碰撞角、比压强。研究表明，碰撞速度和碰撞角是影响界面波形的关键参数，当碰撞速度为493 m/s，碰撞角为9.8°时，开始产生界面波。随着碰撞速度和碰撞角的增加，界面波波长逐渐增加，比波长先减小后增加
2014, 43(3):686-691.
摘要:
基于Ashby的规则正立方体单胞模型，研究了轻质泡沫金属材料的拓扑构型（孔隙率和孔径大小）对其热传导性能的影响。利用最小热阻法推导了开孔泡沫金属气固两相的等效热传导系数的表达式，并首次采用简化的积分方法，得到了等效热传导系数的近似解析解。应用ABAQUS有限元分析软件模拟了开孔泡沫金属横断面的热流密度分布和稳态热传导Fourier定律，分析了不同孔隙率和孔径大小开孔泡沫材料的热传导性能。结果表明，多孔泡沫金属的热传导系数随着孔隙率的增大而线性减小，且当孔隙率保持恒定时，热传导系数与孔径的大小无关。理论分析和数值模拟结果吻合较好。研究结果对多孔金属的工程应用具有重要的参考价值
基于Ashby的规则正立方体单胞模型，研究了轻质泡沫金属材料的拓扑构型（孔隙率和孔径大小）对其热传导性能的影响。利用最小热阻法推导了开孔泡沫金属气固两相的等效热传导系数的表达式，并首次采用简化的积分方法，得到了等效热传导系数的近似解析解。应用ABAQUS有限元分析软件模拟了开孔泡沫金属横断面的热流密度分布和稳态热传导Fourier定律，分析了不同孔隙率和孔径大小开孔泡沫材料的热传导性能。结果表明，多孔泡沫金属的热传导系数随着孔隙率的增大而线性减小，且当孔隙率保持恒定时，热传导系数与孔径的大小无关。理论分析和数值模拟结果吻合较好。研究结果对多孔金属的工程应用具有重要的参考价值
2014, 43(3):692-697.
摘要:
采用固体粉末渗硼法对新型损伤容限型钛合金TC21表面进行稀土催化化学热处理，通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱（EDS）与金相显微镜（OM）研究了渗层组织形貌和物相组成。结果表明：钛基表面渗硼层包括以整体薄壁状在基体外层分布的TiB2和以须状晶形式在次表层分布的TiB双强化渗层，渗层与基体结合紧密；渗剂中稀土含量对渗层性能的影响存在有最佳值；且发现此方法实现了钛合金TC21表面B、C共渗
采用固体粉末渗硼法对新型损伤容限型钛合金TC21表面进行稀土催化化学热处理，通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、能谱（EDS）与金相显微镜（OM）研究了渗层组织形貌和物相组成。结果表明：钛基表面渗硼层包括以整体薄壁状在基体外层分布的TiB2和以须状晶形式在次表层分布的TiB双强化渗层，渗层与基体结合紧密；渗剂中稀土含量对渗层性能的影响存在有最佳值；且发现此方法实现了钛合金TC21表面B、C共渗
2014, 43(3):698-702.
摘要:
以铸造碳化钨颗粒（Cast Tungsten Carbide Particle，CTCP）与还原铁粉为原料，采用松装烧结工艺制备具有蜂巢状结构的多孔陶瓷预制体；通过铸渗法制备了CTCP/Cr26铁基表层复合材料；采用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针等手段分析了预制体和复合材料的显微组织。结果表明：高温烧结过程中还原铁粉中的Fe与CTCP中的W2C发生反应，在CTCP表面形成了烧结壳层，壳层内侧的物相组成为WC+Fe3W3C，壳层外侧的物相是Fe3W3C；壳层相互连接使预制体具有较高强度，铸渗过程中高强度的预制体能够抵抗高温液态金属的热冲击，从而保证了复合材料中预制体的蜂巢状结构；制备的复合材料中CTCp与金属基体的界面形成明显的过渡层，过渡层的物相组成为WC+Fe3W3C，过渡层的形成是烧结壳层在高温金属液中发生溶解与析出的结果
以铸造碳化钨颗粒（Cast Tungsten Carbide Particle，CTCP）与还原铁粉为原料，采用松装烧结工艺制备具有蜂巢状结构的多孔陶瓷预制体；通过铸渗法制备了CTCP/Cr26铁基表层复合材料；采用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针等手段分析了预制体和复合材料的显微组织。结果表明：高温烧结过程中还原铁粉中的Fe与CTCP中的W2C发生反应，在CTCP表面形成了烧结壳层，壳层内侧的物相组成为WC+Fe3W3C，壳层外侧的物相是Fe3W3C；壳层相互连接使预制体具有较高强度，铸渗过程中高强度的预制体能够抵抗高温液态金属的热冲击，从而保证了复合材料中预制体的蜂巢状结构；制备的复合材料中CTCp与金属基体的界面形成明显的过渡层，过渡层的物相组成为WC+Fe3W3C，过渡层的形成是烧结壳层在高温金属液中发生溶解与析出的结果
2014, 43(3):703-706.
摘要:
低压铸造是生产优质复杂镁合金构件的首选方法之一，但是在应用于大型构件成形时往往受到装备技术的限制。本文从装备机械部分、控制系统以及保护气体混气系统等方面进行了镁合金低压铸造装备技术的研发。研制的铸造装备熔化量为1000 kg镁合金液，最大单件浇注质量可达850 kg。混气系统可实现干燥空气、SF6及CO2保护气体的在线式比例混合，并能实现对铸造过程中镁合金液的有效阻燃保护。此外，模糊PID复合控制算法和数字式组合阀的应用，使控制系统具有很高的压差控制精度
低压铸造是生产优质复杂镁合金构件的首选方法之一，但是在应用于大型构件成形时往往受到装备技术的限制。本文从装备机械部分、控制系统以及保护气体混气系统等方面进行了镁合金低压铸造装备技术的研发。研制的铸造装备熔化量为1000 kg镁合金液，最大单件浇注质量可达850 kg。混气系统可实现干燥空气、SF6及CO2保护气体的在线式比例混合，并能实现对铸造过程中镁合金液的有效阻燃保护。此外，模糊PID复合控制算法和数字式组合阀的应用，使控制系统具有很高的压差控制精度
2014, 43(3):707-711.
摘要:
采用多弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备Cr涂层，用SEM/EDS和XRD 等手段研究了该涂层对γ-TiAl合金在高温下氧化性能的影响。结果表明，涂层在高温下可形成保护性氧化膜，氧化膜主要分为内外两层，其中外层氧化膜在650 ℃下主要为Cr2O3，在750 ℃下为TiO2，在950 ℃为Al2O3，内层氧化膜均为Ti-Al-Cr的混合氧化膜，Ti-Al-Cr的互扩散层可有效阻止氧向基体扩散，显著提高了γ-TiAl的抗高温氧化能力
采用多弧离子镀技术在γ-TiAl合金表面制备Cr涂层，用SEM/EDS和XRD 等手段研究了该涂层对γ-TiAl合金在高温下氧化性能的影响。结果表明，涂层在高温下可形成保护性氧化膜，氧化膜主要分为内外两层，其中外层氧化膜在650 ℃下主要为Cr2O3，在750 ℃下为TiO2，在950 ℃为Al2O3，内层氧化膜均为Ti-Al-Cr的混合氧化膜，Ti-Al-Cr的互扩散层可有效阻止氧向基体扩散，显著提高了γ-TiAl的抗高温氧化能力
2014, 43(3):712-716.
摘要:
为研究电场作用下升温速度对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响，利用Gleeble-1500D热-力学模拟机对原始晶粒尺寸为8和20 μm的TC4钛合金小圆柱体试样，分别以不同的升温速度加热至700 ℃进行了压缩实验。结果表明：电流作用下的高温压缩变形后，8 μm的TC4钛合金晶粒更细小，等轴性较变形前好；等轴α相增多，片层β相减少；等轴α相和片层β相的分布更均匀。20 μm的TC4钛合金在大电流和小电流作用下α相和β相中都出现了蜂窝状结构，且小电流作用下的蜂窝状结构比大电流作用下的蜂窝状结构明显。同等晶粒度下，电流越大，微观组织越均匀、晶粒越细小，等轴性越好
为研究电场作用下升温速度对TC4钛合金高温压缩变形显微组织的影响，利用Gleeble-1500D热-力学模拟机对原始晶粒尺寸为8和20 μm的TC4钛合金小圆柱体试样，分别以不同的升温速度加热至700 ℃进行了压缩实验。结果表明：电流作用下的高温压缩变形后，8 μm的TC4钛合金晶粒更细小，等轴性较变形前好；等轴α相增多，片层β相减少；等轴α相和片层β相的分布更均匀。20 μm的TC4钛合金在大电流和小电流作用下α相和β相中都出现了蜂窝状结构，且小电流作用下的蜂窝状结构比大电流作用下的蜂窝状结构明显。同等晶粒度下，电流越大，微观组织越均匀、晶粒越细小，等轴性越好
2014, 43(3):722-726.
摘要:
采用化学镀工艺在p型(100)单晶硅表面制备了2种Ni-Co-P镀层，对比分析其显微结构和性能。结果表明：Ni48Co46P6镀层为非晶和纳米晶混合结构，表面均匀分布着直径0.2 ~ 3.5 μm的球状团簇。而Ni22Co74P4镀层为单相密排六方结构，含有强烈的(0002)晶面择优取向，表面由纳米级梭状团簇和微米级苞状团簇混合而成。在3.5% NaCl溶液中，2种镀层均表现出活化-钝化-过钝化的腐蚀行为，其中Ni48Co46P6镀层的耐蚀性能较好。而在1.0% H2SO4溶液中，2种镀层的耐蚀性能均大幅下降。与Ni48Co46P6镀层相比，Ni22Co74P4镀层的室温电阻率略有降低，饱和磁化强度和矫顽力显著升高
采用化学镀工艺在p型(100)单晶硅表面制备了2种Ni-Co-P镀层，对比分析其显微结构和性能。结果表明：Ni48Co46P6镀层为非晶和纳米晶混合结构，表面均匀分布着直径0.2 ~ 3.5 μm的球状团簇。而Ni22Co74P4镀层为单相密排六方结构，含有强烈的(0002)晶面择优取向，表面由纳米级梭状团簇和微米级苞状团簇混合而成。在3.5% NaCl溶液中，2种镀层均表现出活化-钝化-过钝化的腐蚀行为，其中Ni48Co46P6镀层的耐蚀性能较好。而在1.0% H2SO4溶液中，2种镀层的耐蚀性能均大幅下降。与Ni48Co46P6镀层相比，Ni22Co74P4镀层的室温电阻率略有降低，饱和磁化强度和矫顽力显著升高
2014, 43(3):733-736.
摘要:
探索了机械合金化-放电等离子体烧结-热等静压(MA-SPS-HIP)技术制备V-4Cr-4Ti-1.8YH2合金的工艺流程，并对其在1000~1200 ℃下真空退火后的性能进行了测试。XRD和SEM分析表明，球磨50 h以上基本上可以达到机械合金化的目的。材料的拉伸测试表明V-4Cr-4Ti-1.8YH2合金有良好的力学性能，并且在退火温度为1100 ℃真空退火后综合力学性能达到最佳。合金材料微观组织分析表明，V合金的晶粒尺寸大多在0.5 μm以下，YH2在烧结过程中转变成了Y2O3，以小于50 nm的粒子弥散分布在基相之中
探索了机械合金化-放电等离子体烧结-热等静压(MA-SPS-HIP)技术制备V-4Cr-4Ti-1.8YH2合金的工艺流程，并对其在1000~1200 ℃下真空退火后的性能进行了测试。XRD和SEM分析表明，球磨50 h以上基本上可以达到机械合金化的目的。材料的拉伸测试表明V-4Cr-4Ti-1.8YH2合金有良好的力学性能，并且在退火温度为1100 ℃真空退火后综合力学性能达到最佳。合金材料微观组织分析表明，V合金的晶粒尺寸大多在0.5 μm以下，YH2在烧结过程中转变成了Y2O3，以小于50 nm的粒子弥散分布在基相之中
2014, 43(3):737-742.
摘要:
为了得到相变温度低且变色性能优越的光学材料，使其能够广泛应用于智能窗领域，对周期结构VO2纳米点阵的相变和光学特性展开了研究。用修正的Sellmeier色散模型结合二维点阵周期结构的等效折射率计算了VO2纳米点阵在不同占空比下的反射率和透射率。利用多孔氧化铝模板掩膜溅射法，先在玻璃上制备钒金属纳米点阵，再经热氧化工艺制备出VO2纳米点阵，测试其表面形貌、组分结构、红外反射和透射谱线。结果表明，占空比为0.83的纳米点阵其相变温度有效降低至43 ℃，在1700 nm处透射率改变量达到29%，表现出良好的变色特性，且透射率整体高于VO2薄膜。说明通过制备较佳占空比的纳米点阵可以有效降低材料的相变温度，提升材料的热致变色性能
为了得到相变温度低且变色性能优越的光学材料，使其能够广泛应用于智能窗领域，对周期结构VO2纳米点阵的相变和光学特性展开了研究。用修正的Sellmeier色散模型结合二维点阵周期结构的等效折射率计算了VO2纳米点阵在不同占空比下的反射率和透射率。利用多孔氧化铝模板掩膜溅射法，先在玻璃上制备钒金属纳米点阵，再经热氧化工艺制备出VO2纳米点阵，测试其表面形貌、组分结构、红外反射和透射谱线。结果表明，占空比为0.83的纳米点阵其相变温度有效降低至43 ℃，在1700 nm处透射率改变量达到29%，表现出良好的变色特性，且透射率整体高于VO2薄膜。说明通过制备较佳占空比的纳米点阵可以有效降低材料的相变温度，提升材料的热致变色性能
2014, 43(3):743-746.
摘要:
采用尿素-NaBr-KBr-甲酰胺-ZnCl2离子液体作为镀液在钕铁硼磁体表面电镀锌，包括基体前处理工艺和镀后处理工艺，考察了添加剂、供电方式等对镀层形貌和耐腐蚀性的影响，通过中性盐雾试验、SEM、XRD等对镀层进行测试表征。结果表明：在电流密度1 A/dm2，温度30 ℃，电镀时间20 min磁力搅拌条件下，当添加剂的量为10 mL·L-1时采用脉冲电镀电源实施电镀，得到的镀层光亮致密均匀，耐腐性能好。此方法为钕铁硼磁体电镀锌提供了一种新思路
采用尿素-NaBr-KBr-甲酰胺-ZnCl2离子液体作为镀液在钕铁硼磁体表面电镀锌，包括基体前处理工艺和镀后处理工艺，考察了添加剂、供电方式等对镀层形貌和耐腐蚀性的影响，通过中性盐雾试验、SEM、XRD等对镀层进行测试表征。结果表明：在电流密度1 A/dm2，温度30 ℃，电镀时间20 min磁力搅拌条件下，当添加剂的量为10 mL·L-1时采用脉冲电镀电源实施电镀，得到的镀层光亮致密均匀，耐腐性能好。此方法为钕铁硼磁体电镀锌提供了一种新思路
2014, 43(3):752-756.
摘要:
先采用二氧化锰氧化-盐酸蒸馏提取煤烟尘中的锗，经提纯后制备得到高纯二氧化锗，同时煤烟尘中的镓在蒸馏过程中充分溶解到了锗蒸馏残渣液中，过滤后镓和蒸馏后残留的锗进入到了蒸馏残液中，调节蒸馏残液的酸度至5.6 mol/L，采用磷酸三丁酯的260# 溶剂油溶液对镓进行萃取，蒸馏残液中的少量锗亦被同时萃取进入到有机相中，用氢氧化钠溶液进行反萃取，反萃取完后调节pH至6.5~6.7，升温至85~95 ℃水解，得到氢氧化镓沉淀和二氧化锗沉淀，经过滤烘干后得到含锗镓精矿。锗的蒸馏回收率可达到92.37 %以上，残液中锗的萃取率可达到86.18 %以上；镓的盐酸浸出率可达81.23 %以上，镓的磷酸三丁酯萃取率可达98.81 %以上，反萃取率可达99.11 %以上，中和沉淀直收率可达93.20 %以上；工艺方法具有工艺流程简短、设备简单、过程易于控制，所用生产辅料较少，是一种从煤烟尘中综合回收锗和镓的高效且经济的方法
先采用二氧化锰氧化-盐酸蒸馏提取煤烟尘中的锗，经提纯后制备得到高纯二氧化锗，同时煤烟尘中的镓在蒸馏过程中充分溶解到了锗蒸馏残渣液中，过滤后镓和蒸馏后残留的锗进入到了蒸馏残液中，调节蒸馏残液的酸度至5.6 mol/L，采用磷酸三丁酯的260# 溶剂油溶液对镓进行萃取，蒸馏残液中的少量锗亦被同时萃取进入到有机相中，用氢氧化钠溶液进行反萃取，反萃取完后调节pH至6.5~6.7，升温至85~95 ℃水解，得到氢氧化镓沉淀和二氧化锗沉淀，经过滤烘干后得到含锗镓精矿。锗的蒸馏回收率可达到92.37 %以上，残液中锗的萃取率可达到86.18 %以上；镓的盐酸浸出率可达81.23 %以上，镓的磷酸三丁酯萃取率可达98.81 %以上，反萃取率可达99.11 %以上，中和沉淀直收率可达93.20 %以上；工艺方法具有工艺流程简短、设备简单、过程易于控制，所用生产辅料较少，是一种从煤烟尘中综合回收锗和镓的高效且经济的方法
2014, 43(3):757-761.
摘要:
TiAl金属间化合物以其低的密度、高的比强度和比模量，具有较好的抗氧化性能以及优异的抗疲劳性能成为一种新型轻质高温结构材料，在航空航天工业和汽车等民用工业领域引起了广泛的关注。本研究着重介绍了TiAl金属间化合物的几种制备方法及其应用，并展望了TiAl金属间化合物的发展前景
TiAl金属间化合物以其低的密度、高的比强度和比模量，具有较好的抗氧化性能以及优异的抗疲劳性能成为一种新型轻质高温结构材料，在航空航天工业和汽车等民用工业领域引起了广泛的关注。本研究着重介绍了TiAl金属间化合物的几种制备方法及其应用，并展望了TiAl金属间化合物的发展前景
