2015年第44卷第3期文章目次
2015, 44(3):527-531.
摘要:
为了通过组织设计获得优异的性能，揭示TA15钛合金三态组织中的 2 种片层α相（次生片层α和转变β基体中细α条）的演化至关重要。采用等温压缩（在950，965和975 ℃），结合双重热处理（在压缩温度以下10~40 ℃进行第 1 次热处理，然后在810 °C进行第2次热处理），研究了2种片层α相的演化规律。结果表明，在低于等温压缩温度以下10 ℃进行第1次热处理，可以获得单独分布的厚片层α相和细α条，这种细α条在第1次热处理后空冷具有集束的形态，而在第1次热处理后水冷具有针状形态。在低于等温压缩温度以下25 ℃进行第1次热处理，可以获得集束和网篮状的片层α相以及细α条。在低于等温压缩温度以下40 ℃进行第 1次热处理，只能获得集束和网篮状的片层α相。另外，在第1 次热处理温度相同的条件下，不同冷却方式对次生片层α相的形态影响较小。
为了通过组织设计获得优异的性能，揭示TA15钛合金三态组织中的 2 种片层α相（次生片层α和转变β基体中细α条）的演化至关重要。采用等温压缩（在950，965和975 ℃），结合双重热处理（在压缩温度以下10~40 ℃进行第 1 次热处理，然后在810 °C进行第2次热处理），研究了2种片层α相的演化规律。结果表明，在低于等温压缩温度以下10 ℃进行第1次热处理，可以获得单独分布的厚片层α相和细α条，这种细α条在第1次热处理后空冷具有集束的形态，而在第1次热处理后水冷具有针状形态。在低于等温压缩温度以下25 ℃进行第1次热处理，可以获得集束和网篮状的片层α相以及细α条。在低于等温压缩温度以下40 ℃进行第 1次热处理，只能获得集束和网篮状的片层α相。另外，在第1 次热处理温度相同的条件下，不同冷却方式对次生片层α相的形态影响较小。
2015, 44(3):532-537.
摘要:
基于晶体塑性模型，研究了近 β 钛合金中(α + β) 两相组织的不协调变形行为。首先，双晶体模型的计算结果表明 (α + β) 两相组织中的塑性变形是不协调的，而且α 相的变形行为与晶体取向和加载方向密切相关。另外，通过耦合三维 Voronoi几何模型，探讨了近 β钛合金中球状初生 α 相对宏观力学响应的影响。利用该 CPFE-VT 数值模型，研究发现 α 相与 β 相的不协调变形导致了合金强度随 α 相体积分数的增加而成线性降低。此外，β 基体中 α 相的分布对合金应力-应变响应也有较大的影响。针对具有两相组织的近 β 钛合金建立的晶体塑性有限元模型为钛合金组织控制技术的发展以及性能预测提供了重要的途径。
基于晶体塑性模型，研究了近 β 钛合金中(α + β) 两相组织的不协调变形行为。首先，双晶体模型的计算结果表明 (α + β) 两相组织中的塑性变形是不协调的，而且α 相的变形行为与晶体取向和加载方向密切相关。另外，通过耦合三维 Voronoi几何模型，探讨了近 β钛合金中球状初生 α 相对宏观力学响应的影响。利用该 CPFE-VT 数值模型，研究发现 α 相与 β 相的不协调变形导致了合金强度随 α 相体积分数的增加而成线性降低。此外，β 基体中 α 相的分布对合金应力-应变响应也有较大的影响。针对具有两相组织的近 β 钛合金建立的晶体塑性有限元模型为钛合金组织控制技术的发展以及性能预测提供了重要的途径。
2015, 44(3):538-543.
摘要:
采用脉冲电镀技术获得了高活性Ni-Mo-W析氢合金阴极。以析氢反应过电位为考察指标，确定了脉冲镀Ni-Mo-W合金的最佳电镀条件，如Na2WO4·2H2O浓度、平均电流密度和占空比等。同时，系统研究了Mo和W含量对Ni-Mo-W合金镀层成分和组成的影响规律。结果表明，在二元合金中添加W能有效提高电极的析氢反应活性 (η200=80 mV)；非晶态Ni-Mo-W合金的组织结构主要取决于Mo含量；与非晶态Ni-Mo合金镀层相比，Ni-Mo-W合金析氢阴极的电化学稳定性得到一定程度的提高。
采用脉冲电镀技术获得了高活性Ni-Mo-W析氢合金阴极。以析氢反应过电位为考察指标，确定了脉冲镀Ni-Mo-W合金的最佳电镀条件，如Na2WO4·2H2O浓度、平均电流密度和占空比等。同时，系统研究了Mo和W含量对Ni-Mo-W合金镀层成分和组成的影响规律。结果表明，在二元合金中添加W能有效提高电极的析氢反应活性 (η200=80 mV)；非晶态Ni-Mo-W合金的组织结构主要取决于Mo含量；与非晶态Ni-Mo合金镀层相比，Ni-Mo-W合金析氢阴极的电化学稳定性得到一定程度的提高。
2015, 44(3):548-552.
摘要:
泡沫铝夹层板是一种综合性能优异的新型功能材料，由具有高孔隙率特性的泡沫铝芯和金属面板组成。由于该材料不仅具有泡沫铝材料所拥有的极低密度，耗能能力好，比强度和比刚度高，隔热隔音性能优越和高阻尼等优异特性，还一定程度上弥补了泡沫铝材料强度低的缺点，致使泡沫铝夹层板材料在诸如要求具有高机械强度和良好散能能力的轻型结构应用等诸多领域受到广泛关注。目前，泡沫铝夹层板材料已经引起广大研究者的高度重视。本文综合论述了泡沫铝夹层板制备技术的研究进展，并对各种制备工艺的优缺点进行了分析。
泡沫铝夹层板是一种综合性能优异的新型功能材料，由具有高孔隙率特性的泡沫铝芯和金属面板组成。由于该材料不仅具有泡沫铝材料所拥有的极低密度，耗能能力好，比强度和比刚度高，隔热隔音性能优越和高阻尼等优异特性，还一定程度上弥补了泡沫铝材料强度低的缺点，致使泡沫铝夹层板材料在诸如要求具有高机械强度和良好散能能力的轻型结构应用等诸多领域受到广泛关注。目前，泡沫铝夹层板材料已经引起广大研究者的高度重视。本文综合论述了泡沫铝夹层板制备技术的研究进展，并对各种制备工艺的优缺点进行了分析。
2015, 44(3):557-562.
摘要:
采用双辉等离子冶金技术制备渗Mo层，并研究其不同载荷下的摩擦行为和磨损机制。采用SEM、EDS和XRD表征渗Mo层的微观形貌、成分分布以及相结构。结果表明：渗Mo层厚度为20 μm，致密均匀，其相主要为Mo、Al3Ti和Al8(Ti3-xMox)。为了研究渗Mo层的摩擦行为，分别在载荷1.3，5.3和9.3 N对其进行滑动磨损试验。随着载荷的增加，渗Mo层的平均摩擦系数和磨损率都呈上升趋势。根据载荷1.3 N条件下的三维形貌、SEM照片和能谱分析，得出其磨损机制为轻微磨粒磨损和氧化磨损；在载荷5.3 N条件下，氧化磨损和磨粒磨损为主要磨损机制；在载荷9.3 N条件下，主要磨损机制为氧化磨损、磨粒磨损和粘着磨损。
采用双辉等离子冶金技术制备渗Mo层，并研究其不同载荷下的摩擦行为和磨损机制。采用SEM、EDS和XRD表征渗Mo层的微观形貌、成分分布以及相结构。结果表明：渗Mo层厚度为20 μm，致密均匀，其相主要为Mo、Al3Ti和Al8(Ti3-xMox)。为了研究渗Mo层的摩擦行为，分别在载荷1.3，5.3和9.3 N对其进行滑动磨损试验。随着载荷的增加，渗Mo层的平均摩擦系数和磨损率都呈上升趋势。根据载荷1.3 N条件下的三维形貌、SEM照片和能谱分析，得出其磨损机制为轻微磨粒磨损和氧化磨损；在载荷5.3 N条件下，氧化磨损和磨粒磨损为主要磨损机制；在载荷9.3 N条件下，主要磨损机制为氧化磨损、磨粒磨损和粘着磨损。
2015, 44(3):567-570.
摘要:
通过宏观和微观组织研究了棒坯边部、心部的晶粒尺寸及裂纹。利用横断面和纵断面的SEM微观组织分析了心部的裂纹形成机理。结果表明：边部的晶粒因为完成了动态再结晶，使晶粒比心部更加细化；心部约40 μm的微裂纹是由于第二相粒子（体心立方的沉淀相Cr及金属间化合物Cu51Zr14 和Cu5Zr）作为微裂纹的形成源，因为晶粒粗大降低了其强度而诱发。因而细化晶粒能防止微裂纹的形成。裂纹形成机理适合微孔形核、长大和聚合的位错模型。
通过宏观和微观组织研究了棒坯边部、心部的晶粒尺寸及裂纹。利用横断面和纵断面的SEM微观组织分析了心部的裂纹形成机理。结果表明：边部的晶粒因为完成了动态再结晶，使晶粒比心部更加细化；心部约40 μm的微裂纹是由于第二相粒子（体心立方的沉淀相Cr及金属间化合物Cu51Zr14 和Cu5Zr）作为微裂纹的形成源，因为晶粒粗大降低了其强度而诱发。因而细化晶粒能防止微裂纹的形成。裂纹形成机理适合微孔形核、长大和聚合的位错模型。
2015, 44(3):576-580.
摘要:
在不同的过热度和电磁搅拌下制备了5% Mg2Si（质量分数）颗粒增强亚共晶Al-Si 基复合材料，并研究了浇注温度（过热度）和电磁搅拌对初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团和共晶Mg2Si形貌和尺寸大小的影响。结果表明，低过热度与电磁搅拌结合的工艺不仅能够细化初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团的尺寸，促进它们非枝晶组织的形成，而且还细化了共晶Mg2Si，改变了(α-Al+Mg2Si)两元共晶的形核方式，从普通铸造条件下在初生α-Al上形核转变为低过热度与电磁搅拌下的初生α-Al晶间形核。
在不同的过热度和电磁搅拌下制备了5% Mg2Si（质量分数）颗粒增强亚共晶Al-Si 基复合材料，并研究了浇注温度（过热度）和电磁搅拌对初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团和共晶Mg2Si形貌和尺寸大小的影响。结果表明，低过热度与电磁搅拌结合的工艺不仅能够细化初生α-Al、(α-Al+Mg2Si)共晶团的尺寸，促进它们非枝晶组织的形成，而且还细化了共晶Mg2Si，改变了(α-Al+Mg2Si)两元共晶的形核方式，从普通铸造条件下在初生α-Al上形核转变为低过热度与电磁搅拌下的初生α-Al晶间形核。
2015, 44(3):581-586.
摘要:
在利用双辊连铸机生产7075铝合金中，会发现许多微观缺陷，如粗大完整的枝晶和严重偏析等。利用金相和SEM测定了7075板坯组织形貌和相成分，并通过与传统生产方式的对比，研究在铸轧工艺中施加0.13 T大小的电磁场对溶质成分分布的差异。就板材显微组织大量细化和偏析带缩小而言，最有效的方式是386 A，50 Hz工频电流下交变振荡电磁场铸轧工艺。另外，晶界处存在大量t（AlZnMgCu）相，并按照直流磁场、半波振荡磁场和交变振荡磁场顺序逐渐均匀细化。并且在振荡电磁场下网状沉淀相完全消失。
在利用双辊连铸机生产7075铝合金中，会发现许多微观缺陷，如粗大完整的枝晶和严重偏析等。利用金相和SEM测定了7075板坯组织形貌和相成分，并通过与传统生产方式的对比，研究在铸轧工艺中施加0.13 T大小的电磁场对溶质成分分布的差异。就板材显微组织大量细化和偏析带缩小而言，最有效的方式是386 A，50 Hz工频电流下交变振荡电磁场铸轧工艺。另外，晶界处存在大量t（AlZnMgCu）相，并按照直流磁场、半波振荡磁场和交变振荡磁场顺序逐渐均匀细化。并且在振荡电磁场下网状沉淀相完全消失。
2015, 44(3):587-591.
摘要:
通过冷轧制备出了Al5052/Mg-9.5Li-2Al合金复合板，研究了复合板退火后的组织与力学性能。结果表明：退火后复合板的结合界面上没有出现类似裂纹或孔洞的缺陷。经623或623 K以上的温度退火后，合金复合的界面形成反应相。Mg-9.5Li-2Al板和Al5052板之间结合界面处的主要反应相依次为α-Mg+β-Li相、Mg17Al12相、Li-dissolved Al3Mg2相和α-Al。在一定温度范围内，随退火温度的升高，界面结合强度逐渐增加。当退火温度为623 K时，复合板的结合强度达到最大值17.83 MPa，而且具有良好的塑性，延伸率达到18.7%，另外，界面未出现剥离现象。当退火温度为673 K时，覆板的拉伸性能由于界面剥离而恶化。
通过冷轧制备出了Al5052/Mg-9.5Li-2Al合金复合板，研究了复合板退火后的组织与力学性能。结果表明：退火后复合板的结合界面上没有出现类似裂纹或孔洞的缺陷。经623或623 K以上的温度退火后，合金复合的界面形成反应相。Mg-9.5Li-2Al板和Al5052板之间结合界面处的主要反应相依次为α-Mg+β-Li相、Mg17Al12相、Li-dissolved Al3Mg2相和α-Al。在一定温度范围内，随退火温度的升高，界面结合强度逐渐增加。当退火温度为623 K时，复合板的结合强度达到最大值17.83 MPa，而且具有良好的塑性，延伸率达到18.7%，另外，界面未出现剥离现象。当退火温度为673 K时，覆板的拉伸性能由于界面剥离而恶化。
2015, 44(3):603-607.
摘要:
运用ANSYS12.0软件对W/Cu梯度材料进行热应力模拟分析，并对结构进行优化设计。结果表明，随着成分分布指数（p）的增加，最大热应力先减小后增大；在p=1.3，热流密度为30 MW/m2时，最大热应力值最小为180 MPa，与非梯度材料相比最大等效热应力降低79%；最优化的梯度层厚度大于3 mm，梯度层数4~6层，钨板的厚度1~3 mm。
运用ANSYS12.0软件对W/Cu梯度材料进行热应力模拟分析，并对结构进行优化设计。结果表明，随着成分分布指数（p）的增加，最大热应力先减小后增大；在p=1.3，热流密度为30 MW/m2时，最大热应力值最小为180 MPa，与非梯度材料相比最大等效热应力降低79%；最优化的梯度层厚度大于3 mm，梯度层数4~6层，钨板的厚度1~3 mm。
2015, 44(3):616-620.
摘要:
采用单辊快淬法制备(Fe1-xCox)80Zr10B10(x=0,0.1,0.2,0.3)非晶合金，并对4种合金在不同温度下进行等温热处理。利用差热分析仪(DTA)，X射线衍射仪(XRD)，透射电镜(TEM)和振动样品磁强计（VSM）等测试手段对样品的热性能、微观结构及磁性能进行研究。结果表明，未添加Co元素的Fe80Zr10B10合金的热稳定性明显高于添加Co元素的合金，而(Fe1-xCox)80Zr10B10(x=0.1,0.2,0.3)合金的热稳定性相差不大。Fe80Zr10B10和Fe72Co8Zr10B10合金的晶化过程相似；Fe64Co16Zr10B10和Fe56Co24Zr10B10合金的晶化过程相似。4种合金的矫顽力（Hc）呈现先上升后下降的趋势，在873 K达到最大值。
采用单辊快淬法制备(Fe1-xCox)80Zr10B10(x=0,0.1,0.2,0.3)非晶合金，并对4种合金在不同温度下进行等温热处理。利用差热分析仪(DTA)，X射线衍射仪(XRD)，透射电镜(TEM)和振动样品磁强计（VSM）等测试手段对样品的热性能、微观结构及磁性能进行研究。结果表明，未添加Co元素的Fe80Zr10B10合金的热稳定性明显高于添加Co元素的合金，而(Fe1-xCox)80Zr10B10(x=0.1,0.2,0.3)合金的热稳定性相差不大。Fe80Zr10B10和Fe72Co8Zr10B10合金的晶化过程相似；Fe64Co16Zr10B10和Fe56Co24Zr10B10合金的晶化过程相似。4种合金的矫顽力（Hc）呈现先上升后下降的趋势，在873 K达到最大值。
2015, 44(3):634-637.
摘要:
采用铜模吸铸法制备了(Nd0.7Pr0.3)60-xFe30Al10Cux (x=0, 1, 2 , 4)大块非晶合金，利用振动样品磁强计(VSM)研究了该合金的磁性能和磁粘滞行为。结果表明, 这几种合金都呈现出较好的硬磁性。随着Cu元素的添加，矫顽力略有增加，但是合金的剩磁却没有变化。利用扫描速率法研究了(Nd0.7Pr0.3)60-xFe30Al10Cux (x=0, 1, 2, 4)大块非晶合金的磁粘滞行为，得到了这几种合金的相关磁性参数：热扰动场Hf为12.1~15.2 mT，热激活体积va为1.5×10-18~1.9×10-18 cm3。在所研究的合金中都存在明显的铁磁交换耦合作用，同时矫顽力与温度之间的关系符合Gaunt提出的畴壁钉扎模型，合金的硬磁性可能是这两方面共同作用的结果。
采用铜模吸铸法制备了(Nd0.7Pr0.3)60-xFe30Al10Cux (x=0, 1, 2 , 4)大块非晶合金，利用振动样品磁强计(VSM)研究了该合金的磁性能和磁粘滞行为。结果表明, 这几种合金都呈现出较好的硬磁性。随着Cu元素的添加，矫顽力略有增加，但是合金的剩磁却没有变化。利用扫描速率法研究了(Nd0.7Pr0.3)60-xFe30Al10Cux (x=0, 1, 2, 4)大块非晶合金的磁粘滞行为，得到了这几种合金的相关磁性参数：热扰动场Hf为12.1~15.2 mT，热激活体积va为1.5×10-18~1.9×10-18 cm3。在所研究的合金中都存在明显的铁磁交换耦合作用，同时矫顽力与温度之间的关系符合Gaunt提出的畴壁钉扎模型，合金的硬磁性可能是这两方面共同作用的结果。
2015, 44(3):649-655.
摘要:
研究并掌握镁合金板材在不同工艺参数条件下的渐进成形规律对完善镁合金单点温渐进成形工艺有着重要的理论和实际应用价值。以变锥角圆台件为研究对象，以有限元软件ANSYS/LS-DYNA为工具，以成形件的等效应力、减薄率和板厚变化为研究指标，研究了不同工艺参数：成形温度、摩擦条件和工具头直径对AZ31B镁合金板材单点温渐进成形的影响。结果表明：在成形温度为250 ℃，静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1，工具头直径在10~12 mm范围内，AZ31B镁合金板材具有良好的单点渐进成形性能。
研究并掌握镁合金板材在不同工艺参数条件下的渐进成形规律对完善镁合金单点温渐进成形工艺有着重要的理论和实际应用价值。以变锥角圆台件为研究对象，以有限元软件ANSYS/LS-DYNA为工具，以成形件的等效应力、减薄率和板厚变化为研究指标，研究了不同工艺参数：成形温度、摩擦条件和工具头直径对AZ31B镁合金板材单点温渐进成形的影响。结果表明：在成形温度为250 ℃，静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1，工具头直径在10~12 mm范围内，AZ31B镁合金板材具有良好的单点渐进成形性能。
2015, 44(3):656-659.
摘要:
利用非平衡分子动力学模拟方法研究了单晶Ge薄膜的厚度以及温度对其面向热导率的影响规律。针对单晶Ge薄膜的结构特点和导热机制，采用Stillinger-Weber势能模型描述Ge粒子间的相互作用，并且建立面向稳态热传导模型。模拟结果显示，单晶Ge薄膜面向热导率具有明显尺寸效应，随薄膜厚度的增加而增大，随温度的升高而减小。与法向热导率的模拟结果进行比较，证明单晶Ge薄膜热导率具有各向异性的特点。
利用非平衡分子动力学模拟方法研究了单晶Ge薄膜的厚度以及温度对其面向热导率的影响规律。针对单晶Ge薄膜的结构特点和导热机制，采用Stillinger-Weber势能模型描述Ge粒子间的相互作用，并且建立面向稳态热传导模型。模拟结果显示，单晶Ge薄膜面向热导率具有明显尺寸效应，随薄膜厚度的增加而增大，随温度的升高而减小。与法向热导率的模拟结果进行比较，证明单晶Ge薄膜热导率具有各向异性的特点。
2015, 44(3):660-664.
摘要:
测量了中低能质子致氘化钛和氘化锆二次电子发射系数。结果表明，20 nA/cm2束流下各二次电子发射系数与其电子能损近似成正比，比例因子Λ较Sternglass理论值偏大约50%，表面吸附层影响二次电子发射系数。束流密度为7 μA/cm2的100 keV质子束长时间测量时，二次电子发射系数γ和正比例因子Λ在前100 s内快速下降并逐渐稳定至理论值。
测量了中低能质子致氘化钛和氘化锆二次电子发射系数。结果表明，20 nA/cm2束流下各二次电子发射系数与其电子能损近似成正比，比例因子Λ较Sternglass理论值偏大约50%，表面吸附层影响二次电子发射系数。束流密度为7 μA/cm2的100 keV质子束长时间测量时，二次电子发射系数γ和正比例因子Λ在前100 s内快速下降并逐渐稳定至理论值。
2015, 44(3):671-675.
摘要:
利用两辊斜轧穿孔机进行了Ti26高强钛合金管坯的斜轧穿孔试验，分析了穿孔过程中应变的分布规律及工艺参数，并研究了氩气保护、感应退火、真空3种不同热处理方式对管坯组织及性能的影响。结果表明：选择合理的穿孔工艺参数，可以获得优质的β钛合金管坯，感应退火处理是穿孔管坯一种有效的均匀化热处理工艺。
利用两辊斜轧穿孔机进行了Ti26高强钛合金管坯的斜轧穿孔试验，分析了穿孔过程中应变的分布规律及工艺参数，并研究了氩气保护、感应退火、真空3种不同热处理方式对管坯组织及性能的影响。结果表明：选择合理的穿孔工艺参数，可以获得优质的β钛合金管坯，感应退火处理是穿孔管坯一种有效的均匀化热处理工艺。
2015, 44(3):676-680.
摘要:
采用光学显微镜、扫描电子显微镜、Gleeble-3800热模拟试验机以及IMVS-1000JMT2数显维氏显微硬度仪研究了等温变形条件下形变热处理对Ti-1300合金组织及硬度性能的影响。结果表明：高温形变热处理可以明显的细化Ti-1300合金的显微组织，并在一定程度上提高合金的力学性能。热轧态合金的组织中粗大块状和长条状α相经高温压缩变形后具有明显的等轴均匀化趋势，然后分别经过淬火时效和固溶时效处理后合金的组织主要由板条状初生α相，针状次生α相以及β相组成，初生α相和次生α相主要分布于晶界和β基体上。与淬火时效态相比，固溶时效态合金的硬度随初生α相板条厚度和含量的增加而降低，最后对影响的机理进行探讨和分析。
采用光学显微镜、扫描电子显微镜、Gleeble-3800热模拟试验机以及IMVS-1000JMT2数显维氏显微硬度仪研究了等温变形条件下形变热处理对Ti-1300合金组织及硬度性能的影响。结果表明：高温形变热处理可以明显的细化Ti-1300合金的显微组织，并在一定程度上提高合金的力学性能。热轧态合金的组织中粗大块状和长条状α相经高温压缩变形后具有明显的等轴均匀化趋势，然后分别经过淬火时效和固溶时效处理后合金的组织主要由板条状初生α相，针状次生α相以及β相组成，初生α相和次生α相主要分布于晶界和β基体上。与淬火时效态相比，固溶时效态合金的硬度随初生α相板条厚度和含量的增加而降低，最后对影响的机理进行探讨和分析。
2015, 44(3):688-691.
摘要:
采用铝热法原位合成出了含TiC颗粒、TiC-TiB2复相陶瓷颗粒增强相体积分数较高的TiC/TiB2-FeNiCr复合材料。利用电子探针分析（EPMA）仪、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）仪等手段研究了该复合材料的显微组织和相结构，同时利用显微硬度仪测量了该复合材料的硬度，利用摩擦磨损试验机测量复合材料的耐磨性能。结果表明，TiC/TiB2-FeNiCr复合材料由TiC颗粒、TiC和TiB2复相陶瓷颗粒、针状Cr7C3相，NiAl相和α-FeNiCr合金基体相组成。复合材料的硬度（HV）为13132.5 MPa。复合材料施加载荷20 N，磨损1 h后的失重为4.2 mg；而45#钢在相同条件下的失重量为13 mg，是复合材料的3倍。
采用铝热法原位合成出了含TiC颗粒、TiC-TiB2复相陶瓷颗粒增强相体积分数较高的TiC/TiB2-FeNiCr复合材料。利用电子探针分析（EPMA）仪、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）仪等手段研究了该复合材料的显微组织和相结构，同时利用显微硬度仪测量了该复合材料的硬度，利用摩擦磨损试验机测量复合材料的耐磨性能。结果表明，TiC/TiB2-FeNiCr复合材料由TiC颗粒、TiC和TiB2复相陶瓷颗粒、针状Cr7C3相，NiAl相和α-FeNiCr合金基体相组成。复合材料的硬度（HV）为13132.5 MPa。复合材料施加载荷20 N，磨损1 h后的失重为4.2 mg；而45#钢在相同条件下的失重量为13 mg，是复合材料的3倍。
2015, 44(3):692-696.
摘要:
在Na2SiO3溶液体系中利用微弧氧化法制备钛合金微弧氧化陶瓷层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、UNMT-1材料表面微纳米力学测试系统等技术手段研究不同脉冲频率下陶瓷膜的表面形貌、组成、微观摩擦磨损性能和耐蚀性能。结果表明：膜层表面有大量微孔，膜层主要由锐钛矿相和金红石相TiO2组成。随脉冲频率的升高，陶瓷膜表面孔隙率先增大后减小、平均孔径先减小后增大，膜层厚度逐渐减小。在脉冲频率为700 Hz时，膜层表面平整、孔隙分布均匀，孔隙率达到最大值、平均孔径达到最小值，其数值分别为11.04%和0.86 μm，此时，膜层耐磨性和耐蚀性较好。
在Na2SiO3溶液体系中利用微弧氧化法制备钛合金微弧氧化陶瓷层。采用扫描电镜、X射线衍射仪、UNMT-1材料表面微纳米力学测试系统等技术手段研究不同脉冲频率下陶瓷膜的表面形貌、组成、微观摩擦磨损性能和耐蚀性能。结果表明：膜层表面有大量微孔，膜层主要由锐钛矿相和金红石相TiO2组成。随脉冲频率的升高，陶瓷膜表面孔隙率先增大后减小、平均孔径先减小后增大，膜层厚度逐渐减小。在脉冲频率为700 Hz时，膜层表面平整、孔隙分布均匀，孔隙率达到最大值、平均孔径达到最小值，其数值分别为11.04%和0.86 μm，此时，膜层耐磨性和耐蚀性较好。
2015, 44(3):703-707.
摘要:
采用水热生长法，在钛基表面制备高度有序、尺寸可控的氧化锌纳米棒阵列，再通过静电吸附的方法在其表面自组装一层具有良好生物相容性的聚乳酸生物涂层。利用SEM，MTT，LDH 方法对细胞形态和生物活性进行表征。结果表明，氧化锌阵列上细胞形态呈圆形，无铺展现象。而经聚乳酸修饰过的材料表面MC3T3细胞外基质铺展较好，细胞分泌的丝状伪足嵌入了阵列结构的空隙中，并且表面细胞数量最多，细胞活性明显高于氧化锌纳米棒及纯钛片。结果表明，聚乳酸涂层提高了氧化锌阵列的生物相容性，为细胞生长提供适宜的微环境，有效促进了细胞的黏附与增殖。
采用水热生长法，在钛基表面制备高度有序、尺寸可控的氧化锌纳米棒阵列，再通过静电吸附的方法在其表面自组装一层具有良好生物相容性的聚乳酸生物涂层。利用SEM，MTT，LDH 方法对细胞形态和生物活性进行表征。结果表明，氧化锌阵列上细胞形态呈圆形，无铺展现象。而经聚乳酸修饰过的材料表面MC3T3细胞外基质铺展较好，细胞分泌的丝状伪足嵌入了阵列结构的空隙中，并且表面细胞数量最多，细胞活性明显高于氧化锌纳米棒及纯钛片。结果表明，聚乳酸涂层提高了氧化锌阵列的生物相容性，为细胞生长提供适宜的微环境，有效促进了细胞的黏附与增殖。
2015, 44(3):708-712.
摘要:
采用铜箔/90W-5Ni-5Co（质量分数，%）混合粉末/镍箔复合中间层，在加压5 MPa、连接温度1120 ℃、保温60 min的工艺条件下，对纯钨（W）和0Cr13Al钢进行了连接。利用SEM、EDS、电子万能试验机及水淬热震实验等手段研究了接头的微观组织、成分分布、断口特征、力学性能及抗热震性能。结果表明，连接接头由钨母材、Cu-Ni-Co合金层、钨基高密度合金层、镍层、钢母材5部分组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-5Ni-5Co混合粉末固相烧结生成，其Ni-Co粘结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀。钨基高密度合金层与钨母材以瞬间液相扩散连接机制实现了良好结合。接头剪切强度达到286 MPa，断裂均发生在钨基高密度合金层/镍层结合区域，断口形貌呈现为韧性断裂。经过60次700 ℃至室温的水淬热震测试，接头无裂纹出现。
采用铜箔/90W-5Ni-5Co（质量分数，%）混合粉末/镍箔复合中间层，在加压5 MPa、连接温度1120 ℃、保温60 min的工艺条件下，对纯钨（W）和0Cr13Al钢进行了连接。利用SEM、EDS、电子万能试验机及水淬热震实验等手段研究了接头的微观组织、成分分布、断口特征、力学性能及抗热震性能。结果表明，连接接头由钨母材、Cu-Ni-Co合金层、钨基高密度合金层、镍层、钢母材5部分组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-5Ni-5Co混合粉末固相烧结生成，其Ni-Co粘结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀。钨基高密度合金层与钨母材以瞬间液相扩散连接机制实现了良好结合。接头剪切强度达到286 MPa，断裂均发生在钨基高密度合金层/镍层结合区域，断口形貌呈现为韧性断裂。经过60次700 ℃至室温的水淬热震测试，接头无裂纹出现。
2015, 44(3):723-726.
摘要:
ZrB2薄膜作为可燃中子毒物在反应堆上得以应用。本研究采用磁控溅射的方法在Si(111)和UO2芯块表面制备了ZrB2薄膜。利用扫描电镜（SEM）对薄膜的表面与截面形貌进行了观察，利用X射线衍射（XRD）仪、X射线能谱（EDS）、X射线光电子谱（XPS）对薄膜的物相及成分进行了表征，采用热循环以及划痕法对膜层与基体的结合性能进行考核。结果表明，所制备的薄膜为ZrB2薄膜且膜层较为纯净，基本只含有Zr和B 2种元素；ZrB2膜层和UO2基体结合性能良好，膜层生长致密均匀；膜层破坏的临界载荷约为455 mN。
ZrB2薄膜作为可燃中子毒物在反应堆上得以应用。本研究采用磁控溅射的方法在Si(111)和UO2芯块表面制备了ZrB2薄膜。利用扫描电镜（SEM）对薄膜的表面与截面形貌进行了观察，利用X射线衍射（XRD）仪、X射线能谱（EDS）、X射线光电子谱（XPS）对薄膜的物相及成分进行了表征，采用热循环以及划痕法对膜层与基体的结合性能进行考核。结果表明，所制备的薄膜为ZrB2薄膜且膜层较为纯净，基本只含有Zr和B 2种元素；ZrB2膜层和UO2基体结合性能良好，膜层生长致密均匀；膜层破坏的临界载荷约为455 mN。
2015, 44(3):727-732.
摘要:
采用普通铸造法制备了Mg-3Al-xSr (x=0.1~0.9，质量分数，%)系列合金。利用金相显微镜、XRD、SEM、电导率测量仪和显微硬度仪等手段对该系列合金的金相组织、显微结构、电导率及维氏显微硬度等性能进行了测试。结果表明，在Mg-3Al合金中添加少量Sr元素 (<0.1%)会生成Al4Sr相，而继续增加Sr后 (>0.1%)合金中开始出现Mg-Al-Sr相 (τ相)，Mg-Al-Sr铸态合金的电导率因此随着Sr含量的增加而不断提高；经高温热处理后 (400 ℃)，热处理态Mg-Al-Sr合金的电导率均随着热处理时间的延长而不断增加，这主要是由τ相逐渐分解并转变为Al4Sr相引起的；添加少量的Sr (<0.1%)会降低Mg-3Al合金的显微硬度，而随着Sr元素的继续添加 (>0.1%)，合金的显微硬度先增大后减小，并在Sr含量达到0.6%时达到峰值；此外，高温热处理会降低Mg-Al-Sr铸态合金的显微硬度。
采用普通铸造法制备了Mg-3Al-xSr (x=0.1~0.9，质量分数，%)系列合金。利用金相显微镜、XRD、SEM、电导率测量仪和显微硬度仪等手段对该系列合金的金相组织、显微结构、电导率及维氏显微硬度等性能进行了测试。结果表明，在Mg-3Al合金中添加少量Sr元素 (<0.1%)会生成Al4Sr相，而继续增加Sr后 (>0.1%)合金中开始出现Mg-Al-Sr相 (τ相)，Mg-Al-Sr铸态合金的电导率因此随着Sr含量的增加而不断提高；经高温热处理后 (400 ℃)，热处理态Mg-Al-Sr合金的电导率均随着热处理时间的延长而不断增加，这主要是由τ相逐渐分解并转变为Al4Sr相引起的；添加少量的Sr (<0.1%)会降低Mg-3Al合金的显微硬度，而随着Sr元素的继续添加 (>0.1%)，合金的显微硬度先增大后减小，并在Sr含量达到0.6%时达到峰值；此外，高温热处理会降低Mg-Al-Sr铸态合金的显微硬度。
2015, 44(3):743-747.
摘要:
用溶胶凝胶法制备了LiNi1/3Co1/3-xMn1/3ZnxO2（x=0，1/24，2/24，4/24）锂离子电池正极材料。由X射线衍射和扫描电镜对其分析结果表明，Zn 掺杂不改变LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的α-NaFeO2层状结构，当掺杂量达到4/24时，杂相产生。电化学研究表明，当Zn掺杂量为2/24时，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量由未掺杂的169.2 mAh·g-1 降低为160.1 mAh·g-1，但循环性能明显提高，30次循环后的容量保持率由未掺杂的89.2%升至97%。并且在20、40、60和80 mA·g-1不同的电流密度下继续循环20次后，当再次恢复到20 mA·g-1的电流密度时，放电容量可恢复到150.3 mAh·g-1。
用溶胶凝胶法制备了LiNi1/3Co1/3-xMn1/3ZnxO2（x=0，1/24，2/24，4/24）锂离子电池正极材料。由X射线衍射和扫描电镜对其分析结果表明，Zn 掺杂不改变LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的α-NaFeO2层状结构，当掺杂量达到4/24时，杂相产生。电化学研究表明，当Zn掺杂量为2/24时，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2首次放电容量由未掺杂的169.2 mAh·g-1 降低为160.1 mAh·g-1，但循环性能明显提高，30次循环后的容量保持率由未掺杂的89.2%升至97%。并且在20、40、60和80 mA·g-1不同的电流密度下继续循环20次后，当再次恢复到20 mA·g-1的电流密度时，放电容量可恢复到150.3 mAh·g-1。
2015, 44(3):748-752.
摘要:
利用白云鄂博共伴生混合稀土（MM）制备了成分为(PrNd)14-xMMxFe80.4B5.6的稀土永磁材料，MM替代30%PrNd合金，磁体磁能积为238.08 kJ/m3，剩磁为1.18 T，矫顽力726.75 kA/m，发现La、Ce元素以氧化物的形式分布在富稀土相中，主相中存在（NdCe）2Fe14B固溶体，相比单独添加La、Ce的磁体，获得相同的磁性能时，(PrNd)14-xMMxFe80.4B5.6磁体的La含量较高，磁体中混合稀土La、Ce、Pr、Nd的协同作用促进了MM的高效利用。利用高场动态磁畴显微镜观察了磁体的畴结构动态变化，磁体内部出现大量的穿晶畴，穿晶畴的畴壁可穿过晶界，磁化过程中磁畴扩展容易。
利用白云鄂博共伴生混合稀土（MM）制备了成分为(PrNd)14-xMMxFe80.4B5.6的稀土永磁材料，MM替代30%PrNd合金，磁体磁能积为238.08 kJ/m3，剩磁为1.18 T，矫顽力726.75 kA/m，发现La、Ce元素以氧化物的形式分布在富稀土相中，主相中存在（NdCe）2Fe14B固溶体，相比单独添加La、Ce的磁体，获得相同的磁性能时，(PrNd)14-xMMxFe80.4B5.6磁体的La含量较高，磁体中混合稀土La、Ce、Pr、Nd的协同作用促进了MM的高效利用。利用高场动态磁畴显微镜观察了磁体的畴结构动态变化，磁体内部出现大量的穿晶畴，穿晶畴的畴壁可穿过晶界，磁化过程中磁畴扩展容易。
2015, 44(3):753-758.
摘要:
采用化学共还原法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的Au/Ni双金属纳米颗粒，采用UV-Vis、TEM对所合成的纳米颗粒进行了表征，研究了双金属纳米颗粒的化学组成对其催化水解NaBH4制氢活性的影响。结果表明：所制备的Au/Ni双金属纳米颗粒的平均粒径为2.9~4.2 nm，Au/Ni双金属纳米颗粒的催化活性高于Au和Ni单金属纳米颗粒的活性，Au50Ni50双金属纳米颗粒的催化活性最高，30 ℃时其催化活性数值达到550 mol-H2·h-1·mol-M-1。XPS和密度泛函理论(DFT)的结果都表明：Au/Ni双金属纳米颗粒优异的催化性能可归因于电荷转移效应，Ni原子与Au原子之间发生的电子转移使得Au原子带负电而Ni原子带正电，荷电的Au和Ni原子成为催化反应的活性中心。Au50Ni50双金属纳米颗粒催化水解NaBH4制氢的活化能为61.9 kJ/mol。
采用化学共还原法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的Au/Ni双金属纳米颗粒，采用UV-Vis、TEM对所合成的纳米颗粒进行了表征，研究了双金属纳米颗粒的化学组成对其催化水解NaBH4制氢活性的影响。结果表明：所制备的Au/Ni双金属纳米颗粒的平均粒径为2.9~4.2 nm，Au/Ni双金属纳米颗粒的催化活性高于Au和Ni单金属纳米颗粒的活性，Au50Ni50双金属纳米颗粒的催化活性最高，30 ℃时其催化活性数值达到550 mol-H2·h-1·mol-M-1。XPS和密度泛函理论(DFT)的结果都表明：Au/Ni双金属纳米颗粒优异的催化性能可归因于电荷转移效应，Ni原子与Au原子之间发生的电子转移使得Au原子带负电而Ni原子带正电，荷电的Au和Ni原子成为催化反应的活性中心。Au50Ni50双金属纳米颗粒催化水解NaBH4制氢的活化能为61.9 kJ/mol。
2015, 44(3):759-762.
摘要:
采用真空熔炼和热压方法制备了Ga和K双掺杂Bi0.5Sb1.5Te3热电材料。XRD结果表明，Ga0.02Bi0.5Sb1.48-xKxTe3块体材料的XRD图谱与Bi0.5Sb1.5Te3的XRD图谱对应一致，但双掺杂样品的衍射峰略微向左偏移。热压块体材料中存在明显的(00l)晶面择优取向。SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征。Ga和K双掺杂可使Bi0.5Sb1.5Te3在室温附近的Seebeck系数有一定的提高，而双掺杂样品的电导率均得到了不同程度的提高，其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3-样品的电导率得到较明显的改善。在300~500 K测量温度范围内，所有双掺杂样品的热导率高于Bi0.5Sb1.5Te3的热导率，在300 K附近双掺杂样品的ZT值得到提高，其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3样品在300 K时ZT值达到1.5。
采用真空熔炼和热压方法制备了Ga和K双掺杂Bi0.5Sb1.5Te3热电材料。XRD结果表明，Ga0.02Bi0.5Sb1.48-xKxTe3块体材料的XRD图谱与Bi0.5Sb1.5Te3的XRD图谱对应一致，但双掺杂样品的衍射峰略微向左偏移。热压块体材料中存在明显的(00l)晶面择优取向。SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征。Ga和K双掺杂可使Bi0.5Sb1.5Te3在室温附近的Seebeck系数有一定的提高，而双掺杂样品的电导率均得到了不同程度的提高，其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3-样品的电导率得到较明显的改善。在300~500 K测量温度范围内，所有双掺杂样品的热导率高于Bi0.5Sb1.5Te3的热导率，在300 K附近双掺杂样品的ZT值得到提高，其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3样品在300 K时ZT值达到1.5。
2015, 44(3):763-767.
摘要:
为了用室温离子液体替代氯化物高温熔盐电解质实现乏燃料干法后处理中铀、钚等锕系元素离子还原，使用镧系元素来模拟锕系元素并通过循环伏安法研究La(Ⅲ)在离子液体N-甲基-N-丙基哌啶双(三氟甲基磺酰)亚胺(MPPiNTf2)中的电化学行为。结果表明：La(Ⅲ)在MPPiNTf2中铂电极上的还原反应为不可逆过程，其在MPPiNTf2中的扩散系数为2.79×10-7cm2/s（323 K），反应活化能为99.4 kJ/mol。电沉积实验表明，在离子液体MPPiNTf2中采用恒电位电解法（–2.9 V(vs.Pd)）实现了金属镧的沉积。
为了用室温离子液体替代氯化物高温熔盐电解质实现乏燃料干法后处理中铀、钚等锕系元素离子还原，使用镧系元素来模拟锕系元素并通过循环伏安法研究La(Ⅲ)在离子液体N-甲基-N-丙基哌啶双(三氟甲基磺酰)亚胺(MPPiNTf2)中的电化学行为。结果表明：La(Ⅲ)在MPPiNTf2中铂电极上的还原反应为不可逆过程，其在MPPiNTf2中的扩散系数为2.79×10-7cm2/s（323 K），反应活化能为99.4 kJ/mol。电沉积实验表明，在离子液体MPPiNTf2中采用恒电位电解法（–2.9 V(vs.Pd)）实现了金属镧的沉积。
2015, 44(3):768-774.
摘要:
GH4169合金是沉淀强化型镍铁基高温合金，在航空发动机、石油、核工业等领域已得到广泛应用。以往研究表明，当使用温度超过650 ℃时，其主要强化相γ"会发生相转变，使强化相的体积分数和强化效应下降，限制了合金在更高温度领域的应用。本研究在总结GH4169合金组织、析出相特征和相关性能的基础上，介绍δ相的析出和分布与合金性能的关系，总结了该合金的成分改性特点，对该合金在700 ℃甚至更高温度/低应力下长期使用的可能性做出了展望。
GH4169合金是沉淀强化型镍铁基高温合金，在航空发动机、石油、核工业等领域已得到广泛应用。以往研究表明，当使用温度超过650 ℃时，其主要强化相γ"会发生相转变，使强化相的体积分数和强化效应下降，限制了合金在更高温度领域的应用。本研究在总结GH4169合金组织、析出相特征和相关性能的基础上，介绍δ相的析出和分布与合金性能的关系，总结了该合金的成分改性特点，对该合金在700 ℃甚至更高温度/低应力下长期使用的可能性做出了展望。
