2017年第46卷第11期文章目次
2017, 46(11):3169-3175.
摘要:
各向异性是钛合金管的一种重要性能，宏观上通常用收缩应变比（CSR）进行描述，而在微观上则可以通过织构演变分析其变化规律。本文通过EBSD方法研究了Ti-3Al-2.5V管轴向拉伸过程中的织构演变，揭示了CSR与织构演变的内在联系。结果表明，随着轴向塑性应变的增加，钛合金管α相晶体的基轴从开始变形时的沿径向分布逐渐朝着周向方向偏转，然后稳定在与径向成45°左右的位置。另外，β相在轴向拉伸过程中也表现出了明显的择优取向。正是因为织构的变化导致了CSR先迅速减小，然后缓慢减小，最后趋于稳定的变化规律。考虑到α相密排六方晶胞的基轴取向在轴向上的分量，改进了简化的CSR- f （织构量化参数）模型。与实验结果的对比表明，改进模型与实验值符合得较好。
各向异性是钛合金管的一种重要性能，宏观上通常用收缩应变比（CSR）进行描述，而在微观上则可以通过织构演变分析其变化规律。本文通过EBSD方法研究了Ti-3Al-2.5V管轴向拉伸过程中的织构演变，揭示了CSR与织构演变的内在联系。结果表明，随着轴向塑性应变的增加，钛合金管α相晶体的基轴从开始变形时的沿径向分布逐渐朝着周向方向偏转，然后稳定在与径向成45°左右的位置。另外，β相在轴向拉伸过程中也表现出了明显的择优取向。正是因为织构的变化导致了CSR先迅速减小，然后缓慢减小，最后趋于稳定的变化规律。考虑到α相密排六方晶胞的基轴取向在轴向上的分量，改进了简化的CSR- f （织构量化参数）模型。与实验结果的对比表明，改进模型与实验值符合得较好。
2017, 46(11):3176-3181.
摘要:
利用激光熔覆技术,将氧化钽和石墨的混合粉末添加到Ni60包WC的镍基合金粉末中,成功制备了TaC/WC复合涂层。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器分析了镍基合金复合涂层横断面的显微组织,并对其硬度进行研究分析。结果显示在基体与涂层之间形成了良好的冶金结合,复合涂层不仅含有γ-Ni树枝晶、W2C、M7C3、以及大量的弥散分布的TaC颗粒。复合涂层的硬度可达HV965,是Ni60涂层的1.3倍,主要是因为TaC颗粒的分布促使其内部组织结构改变以及相变引起的硬度上升。
利用激光熔覆技术,将氧化钽和石墨的混合粉末添加到Ni60包WC的镍基合金粉末中,成功制备了TaC/WC复合涂层。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器分析了镍基合金复合涂层横断面的显微组织,并对其硬度进行研究分析。结果显示在基体与涂层之间形成了良好的冶金结合,复合涂层不仅含有γ-Ni树枝晶、W2C、M7C3、以及大量的弥散分布的TaC颗粒。复合涂层的硬度可达HV965,是Ni60涂层的1.3倍,主要是因为TaC颗粒的分布促使其内部组织结构改变以及相变引起的硬度上升。
2017, 46(11):3182-3187.
摘要:
Ti-6Al-4V合金是应用于航空和汽车工业领域的关键结构件,但是它硬度高,难加工,价格昂贵,且大尺寸毛坯时材料利用率很低,采用传统加工方法很难满足现代制造的需求。本文针对Ti-6Al-4V机翼,采用铅模拟实验优化了合理的锻坯形状,并引入了一种闭式等温锻造工艺,研究了等温锻造Ti-6Al-4V机翼的成形能力、机械性能和工艺参数等性能。结果表明：与传统加工的钛合金机翼相比,等温锻造机翼显著的改善了零件的机械性能,材料利用率从13%提高到50%；在950℃的等温锻造温度下,Ti-6Al-4V基体内片状α相逐渐转变为β相,而当锻造温度为900℃时,这种相变效果呈减弱趋势。
Ti-6Al-4V合金是应用于航空和汽车工业领域的关键结构件,但是它硬度高,难加工,价格昂贵,且大尺寸毛坯时材料利用率很低,采用传统加工方法很难满足现代制造的需求。本文针对Ti-6Al-4V机翼,采用铅模拟实验优化了合理的锻坯形状,并引入了一种闭式等温锻造工艺,研究了等温锻造Ti-6Al-4V机翼的成形能力、机械性能和工艺参数等性能。结果表明：与传统加工的钛合金机翼相比,等温锻造机翼显著的改善了零件的机械性能,材料利用率从13%提高到50%；在950℃的等温锻造温度下,Ti-6Al-4V基体内片状α相逐渐转变为β相,而当锻造温度为900℃时,这种相变效果呈减弱趋势。
2017, 46(11):3188-3192.
摘要:
合金元素的固溶度对于新型合金的设计和合金动力学过程的研究具有重要的作用。本文利用密度泛函理论,计算了Fe-RE二元化合物的基态,确定了Fe-Y和Fe-Ce体系的稳态和亚稳态结构。计算结果表明,Fe-Y的稳定结构为Fe12Y.tI26、Fe17Y2.hP38和Fe2Y.cF24,Fe-Ce的稳定结构为Fe17Ce2.hP38、Fe19Ce5.hR24和Fe2Ce.cF24。基于稀格子气统计热力学理论,利用第一性原理计算得到了稀土元素在α-Fe中随温度变化的固溶度曲线。结果显示,稀土Y、La和Ce元素在α-Fe中的固溶度为SLa>SCe>SY,这一趋势对应于三者在α-Fe中的溶解形成焓关系Hsol(La)< Hsol(Ce)< Hsol(Y).
合金元素的固溶度对于新型合金的设计和合金动力学过程的研究具有重要的作用。本文利用密度泛函理论,计算了Fe-RE二元化合物的基态,确定了Fe-Y和Fe-Ce体系的稳态和亚稳态结构。计算结果表明,Fe-Y的稳定结构为Fe12Y.tI26、Fe17Y2.hP38和Fe2Y.cF24,Fe-Ce的稳定结构为Fe17Ce2.hP38、Fe19Ce5.hR24和Fe2Ce.cF24。基于稀格子气统计热力学理论,利用第一性原理计算得到了稀土元素在α-Fe中随温度变化的固溶度曲线。结果显示,稀土Y、La和Ce元素在α-Fe中的固溶度为SLa>SCe>SY,这一趋势对应于三者在α-Fe中的溶解形成焓关系Hsol(La)< Hsol(Ce)< Hsol(Y).
2017, 46(11):3193-3196.
摘要:
本文研究了球磨对气雾化法所制备的Zr50.7Cu28Al12.3Ni9金属玻璃粉末结构与吸放氢性能的影响。气雾化的金属玻璃粉末在经过80 h的球磨后，仍呈现为非晶态。球磨对金属玻璃粉末吸放氢性能的影响在一台全自动Sieverts装置上进行了测量。球磨之后，金属玻璃粉末的吸氢性能获得提升，粉末的饱和吸氢量从雾化态的0.96 wt.% (H/M≈0.7)提升至了球磨后的2.66 wt.% (H/M≈1.9)。然而，由于吸氢后金属玻璃粉末内部生成稳定的氢化物相，使得球磨后的金属玻璃粉末的放氢性能未能获得提升。
本文研究了球磨对气雾化法所制备的Zr50.7Cu28Al12.3Ni9金属玻璃粉末结构与吸放氢性能的影响。气雾化的金属玻璃粉末在经过80 h的球磨后，仍呈现为非晶态。球磨对金属玻璃粉末吸放氢性能的影响在一台全自动Sieverts装置上进行了测量。球磨之后，金属玻璃粉末的吸氢性能获得提升，粉末的饱和吸氢量从雾化态的0.96 wt.% (H/M≈0.7)提升至了球磨后的2.66 wt.% (H/M≈1.9)。然而，由于吸氢后金属玻璃粉末内部生成稳定的氢化物相，使得球磨后的金属玻璃粉末的放氢性能未能获得提升。
2017, 46(11):3197-3203.
摘要:
我们研究了经等离子旋转电极法制备的三种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI(低间隙)合金球形粉末经热等静压工艺制件后的显微组织和力学性能。Ti-6Al-4VELI合金球形粉末经940℃及120MPa同时升温升压的热等静压工艺制件。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)可观察到HIP制件中的α+β混合相。研究结果表明,Ti-6Al-4VELI合金球形粉末经热等静压制件后的显微组织与粉末粒径分布有很大关系。与Ti-6Al-4VELI合金中粉(粒径分布范围：100μm~150μm)及粗粉(粒径分布范围：150μm~250μm)制成的热等静压件相比,由Ti-6Al-4VELI合金细粉(粒径分布范围：45μm~100μm)制成的热等静压件呈现出更为优异的显微组织及力学性能,表现为更为细化的显微组织和更高的抗拉强度及延伸率,与粉末热等静压制件的显微断口分析结果相一致。
我们研究了经等离子旋转电极法制备的三种不同粒径分布的Ti-6Al-4VELI(低间隙)合金球形粉末经热等静压工艺制件后的显微组织和力学性能。Ti-6Al-4VELI合金球形粉末经940℃及120MPa同时升温升压的热等静压工艺制件。利用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)可观察到HIP制件中的α+β混合相。研究结果表明,Ti-6Al-4VELI合金球形粉末经热等静压制件后的显微组织与粉末粒径分布有很大关系。与Ti-6Al-4VELI合金中粉(粒径分布范围：100μm~150μm)及粗粉(粒径分布范围：150μm~250μm)制成的热等静压件相比,由Ti-6Al-4VELI合金细粉(粒径分布范围：45μm~100μm)制成的热等静压件呈现出更为优异的显微组织及力学性能,表现为更为细化的显微组织和更高的抗拉强度及延伸率,与粉末热等静压制件的显微断口分析结果相一致。
2017, 46(11):3204-3207.
摘要:
本研究选用三种不同丝径的FeCrAl纤维丝,通过配毡、铺毡、烧结和压制等过程制备出三种不同孔径的FeCrAl纤维毡,分析了孔径对过滤效率,初阻力和容尘量的影响。发现孔径越大,初阻力变小,容尘量增加,过滤效率降低。部分参数参考VDI3926标准对三种纤维毡进行了脉冲清灰测试,在面速为0.06m/s,粉尘浓度为2g/m3,反吹压差为3500KPa时,丝径为22μm的样品3表现出最好的清灰效果,样品增重达12.31g,形成滤饼后的效率高达98.5%,30次人工老化共耗时尽3h,寿命最长。
本研究选用三种不同丝径的FeCrAl纤维丝,通过配毡、铺毡、烧结和压制等过程制备出三种不同孔径的FeCrAl纤维毡,分析了孔径对过滤效率,初阻力和容尘量的影响。发现孔径越大,初阻力变小,容尘量增加,过滤效率降低。部分参数参考VDI3926标准对三种纤维毡进行了脉冲清灰测试,在面速为0.06m/s,粉尘浓度为2g/m3,反吹压差为3500KPa时,丝径为22μm的样品3表现出最好的清灰效果,样品增重达12.31g,形成滤饼后的效率高达98.5%,30次人工老化共耗时尽3h,寿命最长。
2017, 46(11):3208-3212.
摘要:
利用电泳沉积法制备了钛基底纳米金刚石的场发射阴极涂层,热处理后对其进行了氢等离子体工艺处理,然后对样品进行微观表征与场发射特性以及发光效果的测试。研究表明H+的吸附作用和H+的刻蚀作用共同影响着金刚石涂层表面的形貌,氢处理作用不足则达不到效果,过强则会导致对金刚石涂层刻蚀过度,导致涂层的场发射性能以及发光效果变差,适当的氢处理有助于提高场发射性能和发光效果,最后探讨了钛基底纳米金刚石涂层氢处理的场发射机理,解释了发光效果差异的成因。
利用电泳沉积法制备了钛基底纳米金刚石的场发射阴极涂层,热处理后对其进行了氢等离子体工艺处理,然后对样品进行微观表征与场发射特性以及发光效果的测试。研究表明H+的吸附作用和H+的刻蚀作用共同影响着金刚石涂层表面的形貌,氢处理作用不足则达不到效果,过强则会导致对金刚石涂层刻蚀过度,导致涂层的场发射性能以及发光效果变差,适当的氢处理有助于提高场发射性能和发光效果,最后探讨了钛基底纳米金刚石涂层氢处理的场发射机理,解释了发光效果差异的成因。
2017, 46(11):3213-3216.
摘要:
利用自己开发的硅衬底电极无催化剂制备横向 ZnO 纳米线网的技术,实现了二维氧化锌纳米线网电路的制备。本论文涉及的技术一方面可以为突破纳电子器件制备极限提供新技术参考。另一方面,去除了纳米线生长过程中的金催化剂污染,降低成本,简化工艺。
利用自己开发的硅衬底电极无催化剂制备横向 ZnO 纳米线网的技术,实现了二维氧化锌纳米线网电路的制备。本论文涉及的技术一方面可以为突破纳电子器件制备极限提供新技术参考。另一方面,去除了纳米线生长过程中的金催化剂污染,降低成本,简化工艺。
2017, 46(11):3217-3221.
摘要:
采用射频(RF)磁控溅射法在玻璃衬底上制备了SnO2-Al2O3 (SAO) 双金属元素薄膜. 通过扫描电镜(SEM)图像,X射线衍射(XRD)图谱,四探针测量,UV-IR及光致发光(PL)谱研究了衬底温度对薄膜表面形貌,晶体微结构,电学及光学特性的影响. 当衬底温度增加时,SAO薄膜的晶粒尺寸增大. SEM图像及XRD图谱所显示的均质表面结构及大晶粒尺寸表明薄膜具有良好的表面形貌和结晶度. 在400-800nm的可见光范围,薄膜的透射率可达~80%-90%, 计算得到薄膜的带隙约4.11-4.14eV, 表面电阻约7.0 -9.4 . 通过合理选择溅射温度, 薄膜的带隙可得到增宽, 表面电阻可被降低. 测量还发现所制备SAO薄膜的PL谱在UV及红光带发光. 这种多晶SAO薄膜可用于透明导电氧化物(TCO)薄膜, 太阳能电池窗, 传感器及光发射器.
采用射频(RF)磁控溅射法在玻璃衬底上制备了SnO2-Al2O3 (SAO) 双金属元素薄膜. 通过扫描电镜(SEM)图像,X射线衍射(XRD)图谱,四探针测量,UV-IR及光致发光(PL)谱研究了衬底温度对薄膜表面形貌,晶体微结构,电学及光学特性的影响. 当衬底温度增加时,SAO薄膜的晶粒尺寸增大. SEM图像及XRD图谱所显示的均质表面结构及大晶粒尺寸表明薄膜具有良好的表面形貌和结晶度. 在400-800nm的可见光范围,薄膜的透射率可达~80%-90%, 计算得到薄膜的带隙约4.11-4.14eV, 表面电阻约7.0 -9.4 . 通过合理选择溅射温度, 薄膜的带隙可得到增宽, 表面电阻可被降低. 测量还发现所制备SAO薄膜的PL谱在UV及红光带发光. 这种多晶SAO薄膜可用于透明导电氧化物(TCO)薄膜, 太阳能电池窗, 传感器及光发射器.
2017, 46(11):3222-3227.
摘要:
为了研究分析室温下溅射沉积的金属异质结界面演化的尺度依赖性,制备了不同调制周期和Ni:Al调制比等特征结构的Ni/Al型金属纳米多层膜。结合X射线衍射,多光束光学应力传感器(MOSS)实时薄膜曲率测量,研究了应力演化行为,并在此基础上分析推测纳米多层膜在生长过程中的界面特性。实验结果表明,由于各亚层内各向异性纳米晶结构,多层膜界面具有不对称性,这是由于界面处Ni原子向Al晶格内的不对称扩散行为所致。特别地,当此类型多层膜具备最小调制周期和最低Ni:Al调制比这两个特征参量时,上述不对称扩散行为由于界面累积效应变得更为加剧。
为了研究分析室温下溅射沉积的金属异质结界面演化的尺度依赖性,制备了不同调制周期和Ni:Al调制比等特征结构的Ni/Al型金属纳米多层膜。结合X射线衍射,多光束光学应力传感器(MOSS)实时薄膜曲率测量,研究了应力演化行为,并在此基础上分析推测纳米多层膜在生长过程中的界面特性。实验结果表明,由于各亚层内各向异性纳米晶结构,多层膜界面具有不对称性,这是由于界面处Ni原子向Al晶格内的不对称扩散行为所致。特别地,当此类型多层膜具备最小调制周期和最低Ni:Al调制比这两个特征参量时,上述不对称扩散行为由于界面累积效应变得更为加剧。
2017, 46(11):3233-3238.
摘要:
采用Gleeble-1500D热模拟实验机根据设计的轧制工艺对7055合金进行多道次热压缩试验,模拟其企业热轧过程,采用电子背散射衍射和透射电镜研究了再结晶特征。在不同变形条件下,表现出不同的再结晶机制,主要动态再结晶机制有连续动态再结晶和几何动态再结晶。前者的形核机制主要为,原始晶界弓出形核和亚晶合并形核；后者归因于严重的不均匀变形。在道次间的间隙期间,静态再结晶发生。另外,尺寸大于1 μm的第二相也促进再结晶。
采用Gleeble-1500D热模拟实验机根据设计的轧制工艺对7055合金进行多道次热压缩试验,模拟其企业热轧过程,采用电子背散射衍射和透射电镜研究了再结晶特征。在不同变形条件下,表现出不同的再结晶机制,主要动态再结晶机制有连续动态再结晶和几何动态再结晶。前者的形核机制主要为,原始晶界弓出形核和亚晶合并形核；后者归因于严重的不均匀变形。在道次间的间隙期间,静态再结晶发生。另外,尺寸大于1 μm的第二相也促进再结晶。
2017, 46(11):3239-3243.
摘要:
本文采用有限元法来研究钼粉末等温包套锻造中的塑性变形和致密化。采用三种包套材料来进行模拟：45钢、304不锈钢、和GH4169合金。模拟表明，应变、密度和平均应力的分布明显受护套材料影响，应力、密度分布呈现“U”型。并且再相同锻造条件下，坯料的应力和密度随包套材料所受应力的增加而增加。当变形程度超过40%时用304不锈钢材料做包套材料的坯料的均匀性最好。除了边缘的较小区域外，平均应力随着离中心的距离的增加而直线下降。研究表明，在这三种材料中，304不锈钢最适合做钼粉末等温包套锻造的包套材料。
本文采用有限元法来研究钼粉末等温包套锻造中的塑性变形和致密化。采用三种包套材料来进行模拟：45钢、304不锈钢、和GH4169合金。模拟表明，应变、密度和平均应力的分布明显受护套材料影响，应力、密度分布呈现“U”型。并且再相同锻造条件下，坯料的应力和密度随包套材料所受应力的增加而增加。当变形程度超过40%时用304不锈钢材料做包套材料的坯料的均匀性最好。除了边缘的较小区域外，平均应力随着离中心的距离的增加而直线下降。研究表明，在这三种材料中，304不锈钢最适合做钼粉末等温包套锻造的包套材料。
2017, 46(11):3244-3252.
摘要:
本文通过在空气和还原性气氛中煅烧铁离子掺杂的锐铁矿纳米粉体,并且采用水热合成法制备了具有锐铁矿结构的纳米管,研究了它们的微结构和物理化学行为。研究发现,与在空气中煅烧相比,还原性气氛下煅烧引入了低价态Fe2+和Ti3+离子以及更多的表面吸附氧,纳米管的比表面积、亚甲基蓝吸附能力以及光吸收阈值得到显著提高。1 mol% Fe 掺杂以及还原处理产生了最高的吸附和光催化活性及其降解持久性,过多掺杂反而降低了光催化性能。此外,水热合成引起纳米管的含铁量下降。
本文通过在空气和还原性气氛中煅烧铁离子掺杂的锐铁矿纳米粉体,并且采用水热合成法制备了具有锐铁矿结构的纳米管,研究了它们的微结构和物理化学行为。研究发现,与在空气中煅烧相比,还原性气氛下煅烧引入了低价态Fe2+和Ti3+离子以及更多的表面吸附氧,纳米管的比表面积、亚甲基蓝吸附能力以及光吸收阈值得到显著提高。1 mol% Fe 掺杂以及还原处理产生了最高的吸附和光催化活性及其降解持久性,过多掺杂反而降低了光催化性能。此外,水热合成引起纳米管的含铁量下降。
2017, 46(11):3253-3259.
摘要:
在本文中，我们通过两步法合成了具有核壳结构的CoO/NiO纳米线。透射电子显微镜的结果显示，CoO纳米线被NiO的纳米片层结构紧密包覆，同时该样品具有独特的多孔结构。由于其特殊结构，该样品用于超级电容器电极材料显示了优异的电容性能（当电流密度为1 A g-1时，其比电容能够达到708 F g-1），同时该样品显示了良好的倍率特性以及循环稳定性（当循环1000个周期后，其电容保持力为80 %），其电容性能明显优于单组份样品。这主要是由于CoO纳米线和NiO纳米片相比于单一组分能够为氧化还原反应提供更多的活性位点，这种协同作用有助于提高材料整体的比电容以及电化学稳定性。
在本文中，我们通过两步法合成了具有核壳结构的CoO/NiO纳米线。透射电子显微镜的结果显示，CoO纳米线被NiO的纳米片层结构紧密包覆，同时该样品具有独特的多孔结构。由于其特殊结构，该样品用于超级电容器电极材料显示了优异的电容性能（当电流密度为1 A g-1时，其比电容能够达到708 F g-1），同时该样品显示了良好的倍率特性以及循环稳定性（当循环1000个周期后，其电容保持力为80 %），其电容性能明显优于单组份样品。这主要是由于CoO纳米线和NiO纳米片相比于单一组分能够为氧化还原反应提供更多的活性位点，这种协同作用有助于提高材料整体的比电容以及电化学稳定性。
2017, 46(11):3260-3266.
摘要:
以Ti粉、B粉和Cu粉为原材料,球磨后,采用原位热压法合成Cu-15wt%TiB2复合材料。详细讨论了Cu-Ti-B体系的反应过程。通过XRD、SEM、EDS、XPS等手段,确定了Ti和B在Cu基体中原位合成了TiB2,并利用XRD制作TiB2和Cu的定标曲线,采用外标法计算出不同烧结温度下TiB2的合成率,结果表明,在一定的温度范围内,温度越高,合成率越高,在1000℃时TiB2的合成率可达99.27%。并测试Cu-1.5 wt%TiB2块状试样的维氏硬度,电导率和三点弯曲强度,分别为125.68 MPa、80.1% IACS和755.2 MPa,在100℃时的热膨胀系数和导热系数分别为9.3×10-6 /K和260 W/mK。
以Ti粉、B粉和Cu粉为原材料,球磨后,采用原位热压法合成Cu-15wt%TiB2复合材料。详细讨论了Cu-Ti-B体系的反应过程。通过XRD、SEM、EDS、XPS等手段,确定了Ti和B在Cu基体中原位合成了TiB2,并利用XRD制作TiB2和Cu的定标曲线,采用外标法计算出不同烧结温度下TiB2的合成率,结果表明,在一定的温度范围内,温度越高,合成率越高,在1000℃时TiB2的合成率可达99.27%。并测试Cu-1.5 wt%TiB2块状试样的维氏硬度,电导率和三点弯曲强度,分别为125.68 MPa、80.1% IACS和755.2 MPa,在100℃时的热膨胀系数和导热系数分别为9.3×10-6 /K和260 W/mK。
2017, 46(11):3267-3271.
摘要:
为了探明TC4钛合金室温下的滞后回弹效应,采用万能试验机进行了不同预应变和不同加载速率的滞后回弹实验；为了揭示滞后回弹变化规律的微观机理,采用光镜和透射电子显微镜对微观组织进行表征。结果表明：TC4钛合金经过室温塑性变形卸载后尺寸继续变化,具有明显的滞后回弹效应。随着预应变以及加载应变率的提高,滞后回弹应变(TDSS)的绝对值均呈现指数增长。组织分析表明,“流线型”光镜组织、位错塞积以及孪晶组织的演变与滞后回弹变化规律正相关。
为了探明TC4钛合金室温下的滞后回弹效应,采用万能试验机进行了不同预应变和不同加载速率的滞后回弹实验；为了揭示滞后回弹变化规律的微观机理,采用光镜和透射电子显微镜对微观组织进行表征。结果表明：TC4钛合金经过室温塑性变形卸载后尺寸继续变化,具有明显的滞后回弹效应。随着预应变以及加载应变率的提高,滞后回弹应变(TDSS)的绝对值均呈现指数增长。组织分析表明,“流线型”光镜组织、位错塞积以及孪晶组织的演变与滞后回弹变化规律正相关。
2017, 46(11):3272-3276.
摘要:
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Ti1-xVxC（x=0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.75，1）八种碳化钒钛的晶格常数、弹性常数、弹性模量和电子态密度，计算结果与已报道试验结果很好符合。Ti1-xVxC（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.75,1）的晶胞参数随钒含量的增大而减小，在x=0.5时，化合物具有最优的综合力学性能，体模量282.41GPa、剪切模量229.01GPa和剪切模量G/体模量B（G/B）比值0.68。分析电子态密度得知该系列化合物均具有良好的导电性， pd轨道杂化作用明显（除VC外），从而导致了其力学性能的变化。
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Ti1-xVxC（x=0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.75，1）八种碳化钒钛的晶格常数、弹性常数、弹性模量和电子态密度，计算结果与已报道试验结果很好符合。Ti1-xVxC（x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.75,1）的晶胞参数随钒含量的增大而减小，在x=0.5时，化合物具有最优的综合力学性能，体模量282.41GPa、剪切模量229.01GPa和剪切模量G/体模量B（G/B）比值0.68。分析电子态密度得知该系列化合物均具有良好的导电性， pd轨道杂化作用明显（除VC外），从而导致了其力学性能的变化。
2017, 46(11):3277-3281.
摘要:
本文采用高分辨膨胀仪DIL 805 A/D研究了20MPa压应力作用下Ti-1300合金在连续加热过程中ω相变。结果表明：20MPa压应力抑制Ti-1300合金在连续加热时ω相变，相变开始点较无应力时有一定滞后。根据Kissinger-Akahira-Sunose模型计算得出20MPa压应力作用下Ti-1300合金的ω相变的平均激活能为73KJ/mol，高于无应力条件下的平均相变激活能（55KJ/mol），亦说明压应力对合金的ω相变有一定的抑制作用，使β→ω相变更加困难。然而连续加热转变中，随ω相转变量的增加而相变激活能逐渐减小，说明压应力对ω相变的抑制作用逐渐减弱。
本文采用高分辨膨胀仪DIL 805 A/D研究了20MPa压应力作用下Ti-1300合金在连续加热过程中ω相变。结果表明：20MPa压应力抑制Ti-1300合金在连续加热时ω相变，相变开始点较无应力时有一定滞后。根据Kissinger-Akahira-Sunose模型计算得出20MPa压应力作用下Ti-1300合金的ω相变的平均激活能为73KJ/mol，高于无应力条件下的平均相变激活能（55KJ/mol），亦说明压应力对合金的ω相变有一定的抑制作用，使β→ω相变更加困难。然而连续加热转变中，随ω相转变量的增加而相变激活能逐渐减小，说明压应力对ω相变的抑制作用逐渐减弱。
2017, 46(11):3282-3287.
摘要:
采用AgCuTi活性钎料实现了Al2O3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明：Al2O3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为：Al2O3/Ti3(Cu,Al)3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu2Ti/AlCu2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al2O3陶瓷侧的Ti3(Cu,Al)3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880 ℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al2O3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。
采用AgCuTi活性钎料实现了Al2O3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明：Al2O3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为：Al2O3/Ti3(Cu,Al)3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu2Ti/AlCu2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al2O3陶瓷侧的Ti3(Cu,Al)3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880 ℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al2O3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。
2017, 46(11):3288-3292.
摘要:
以Ti粉和碳纤维为原料,采用氩气保护常压烧结的工艺方法,改变烧结温度等工艺参数和碳纤维的形态,获得了α-Ti与C纤维复合材料样品。利用SEM扫描电子显微分析、微区成分分析和XRD物相分析,证明了烧结过程中Ti原子与C原子在Ti基体与碳纤维的界面反应生成了TiC, 并有以碳纤维为导向形成TiC纤维的趋势。通过显微组织、显微硬度等辅助分析,考察了工艺参数对TiC形成及微观形态的影响规律。结果表明,氩气保护常压烧结时,随着烧结温度的提高,Ti基体与碳纤维的界面形成的TiC形态发生了显著变化,由致密的纤维状向具有显著颗粒构成的纤维状转化。碳纤维粉末化后加入时形成了分散的粒状TiC。
以Ti粉和碳纤维为原料,采用氩气保护常压烧结的工艺方法,改变烧结温度等工艺参数和碳纤维的形态,获得了α-Ti与C纤维复合材料样品。利用SEM扫描电子显微分析、微区成分分析和XRD物相分析,证明了烧结过程中Ti原子与C原子在Ti基体与碳纤维的界面反应生成了TiC, 并有以碳纤维为导向形成TiC纤维的趋势。通过显微组织、显微硬度等辅助分析,考察了工艺参数对TiC形成及微观形态的影响规律。结果表明,氩气保护常压烧结时,随着烧结温度的提高,Ti基体与碳纤维的界面形成的TiC形态发生了显著变化,由致密的纤维状向具有显著颗粒构成的纤维状转化。碳纤维粉末化后加入时形成了分散的粒状TiC。
2017, 46(11):3293-3297.
摘要:
研究了Ti17钛合金网篮组织的断裂韧性及断裂行为,发现裂纹扩展路径曲折度(外因)及沿着裂纹扩展路径所消耗的塑性功(内因)对断裂韧性有显著影响,好的塑性及曲折的裂纹扩展路径有利于提高合金的断裂韧性。基于能量原理,建立了综合考虑内因和外因的断裂韧性预测模型,模型预测精度较高,误差在6%以内。分析模型发现,对网篮组织断裂韧性起决定作用的是其本征塑性功,占80%以上,裂纹扩展路径的贡献较小,在20%以内。
研究了Ti17钛合金网篮组织的断裂韧性及断裂行为,发现裂纹扩展路径曲折度(外因)及沿着裂纹扩展路径所消耗的塑性功(内因)对断裂韧性有显著影响,好的塑性及曲折的裂纹扩展路径有利于提高合金的断裂韧性。基于能量原理,建立了综合考虑内因和外因的断裂韧性预测模型,模型预测精度较高,误差在6%以内。分析模型发现,对网篮组织断裂韧性起决定作用的是其本征塑性功,占80%以上,裂纹扩展路径的贡献较小,在20%以内。
2017, 46(11):3298-3304.
摘要:
采用搅拌铸造法,向镁合金熔体中添加漂珠,制备了漂珠/AZ91D复合材料,研究了该复合材料微观组织的均匀性、相组成、力学性能和阻尼性能。结果表明,漂珠在基体中分布均匀,无偏聚现象。在复合材料制备过程中,漂珠与镁合金熔体发生反应并被填充,使得复合材料中有Mg2Si和MgO相生成。与基体合金相比,复合材料的力学性能和阻尼性能均得到明显提高。复合材料的断裂是以解理断裂为主的脆性断裂,在断裂过程中漂珠壁被撕裂。复合材料的阻尼机制主要是位错阻尼和界面阻尼。
采用搅拌铸造法,向镁合金熔体中添加漂珠,制备了漂珠/AZ91D复合材料,研究了该复合材料微观组织的均匀性、相组成、力学性能和阻尼性能。结果表明,漂珠在基体中分布均匀,无偏聚现象。在复合材料制备过程中,漂珠与镁合金熔体发生反应并被填充,使得复合材料中有Mg2Si和MgO相生成。与基体合金相比,复合材料的力学性能和阻尼性能均得到明显提高。复合材料的断裂是以解理断裂为主的脆性断裂,在断裂过程中漂珠壁被撕裂。复合材料的阻尼机制主要是位错阻尼和界面阻尼。
2017, 46(11):3305-3310.
摘要:
采用Gleeble热力模拟试验机对Mg-Zn-Zr-Y合金进行了高温压缩变形实验,分析了合金在变形温度为573~723K、应变速率为0.001~1s-1范围内的流变行为。结果表明,热变形条件对流变特征和流变应力影响显著,流变曲线呈现“饱和非线性”和“正偏态分布”两种特征,应力水平随着变形温度的降低和应变速率的增大而提高。基于Arrhenius和Zener-Holloman方程,线性拟合确定了合金的表观变形激活能(Q=152.307 KJ.mol-1)和应力指数(n=5.521)等参数,建立了描述塑性流变行为的本构方程。结果显示,该本构模型数值计算出的流变应力理论值与实验结果的吻合程度依赖于热变形条件的取值范围,与“饱和非线性”稳态流变特征的塑性变形行为基本吻合；而与加工硬化突出的“正偏态分布”流变行为存在一定偏差,引起理论峰值应变前移,但峰值应力水平仍基本符合。表明该本构模型在Mg-Zn-Zr-Y合金中表现出较好的实用性,尤其适用描述高变形温度(＞623K)和低应变速率(＜0.01 s -1)下稳态塑性变形行为。
采用Gleeble热力模拟试验机对Mg-Zn-Zr-Y合金进行了高温压缩变形实验,分析了合金在变形温度为573~723K、应变速率为0.001~1s-1范围内的流变行为。结果表明,热变形条件对流变特征和流变应力影响显著,流变曲线呈现“饱和非线性”和“正偏态分布”两种特征,应力水平随着变形温度的降低和应变速率的增大而提高。基于Arrhenius和Zener-Holloman方程,线性拟合确定了合金的表观变形激活能(Q=152.307 KJ.mol-1)和应力指数(n=5.521)等参数,建立了描述塑性流变行为的本构方程。结果显示,该本构模型数值计算出的流变应力理论值与实验结果的吻合程度依赖于热变形条件的取值范围,与“饱和非线性”稳态流变特征的塑性变形行为基本吻合；而与加工硬化突出的“正偏态分布”流变行为存在一定偏差,引起理论峰值应变前移,但峰值应力水平仍基本符合。表明该本构模型在Mg-Zn-Zr-Y合金中表现出较好的实用性,尤其适用描述高变形温度(＞623K)和低应变速率(＜0.01 s -1)下稳态塑性变形行为。
2017, 46(11):3311-3315.
摘要:
本文研究了添加不同含量的Sn(3 wt.%, 6 wt.%, 9 wt.%)对铸态、固溶态及时效态Mg-Sn二元合金导热性能的影响。结果表明,铸态及固溶处理态Mg-Sn合金的热导率均随着Sn元素含量的增加不断降低,其中含Sn含量最多的固溶态Mg-10Sn合金所对应的热导率降低至52.6W/m.K；同固溶态合金相比,相同溶质含量的铸态合金的热导率更高。Mg-Sn合金的热导率随时效的进行逐渐升高,Mg-3Sn,Mg-6Sn及Mg-10Sn合金的热导率分别最终可达到125W/m.K、120W/m.K及110W/m.K。分析表明镁合金热导率的不断升高可以归结于基体的纯化效应,Sn元素的原子大小、核外电子分布以及化合价等均会对Mg-Sn合金的导热性能产生影响。
本文研究了添加不同含量的Sn(3 wt.%, 6 wt.%, 9 wt.%)对铸态、固溶态及时效态Mg-Sn二元合金导热性能的影响。结果表明,铸态及固溶处理态Mg-Sn合金的热导率均随着Sn元素含量的增加不断降低,其中含Sn含量最多的固溶态Mg-10Sn合金所对应的热导率降低至52.6W/m.K；同固溶态合金相比,相同溶质含量的铸态合金的热导率更高。Mg-Sn合金的热导率随时效的进行逐渐升高,Mg-3Sn,Mg-6Sn及Mg-10Sn合金的热导率分别最终可达到125W/m.K、120W/m.K及110W/m.K。分析表明镁合金热导率的不断升高可以归结于基体的纯化效应,Sn元素的原子大小、核外电子分布以及化合价等均会对Mg-Sn合金的导热性能产生影响。
2017, 46(11):3316-3320.
摘要:
在566 ℃、0.2%恒定应变条件下对GH4145合金进行2 000小时拉伸应力松弛试验,结果表明：该合金具有良好的抗应力松弛性能。应力松弛试验前,GH4145合金由等轴晶组成,且晶粒大小不均匀,存在着尺寸相差较大的大、小两种晶粒。应力松弛试验后,小尺寸晶粒明显长大,致使合金的平均晶粒尺寸显著增大。应力松弛试验过程中,GH4145合金中各种形态和尺寸的二次γ′相长大缓慢,立方形二次γ′相的体积分数稍有增大,同时析出了尺寸更加细小的球形三次γ′相,致使合金的硬度升高。
在566 ℃、0.2%恒定应变条件下对GH4145合金进行2 000小时拉伸应力松弛试验,结果表明：该合金具有良好的抗应力松弛性能。应力松弛试验前,GH4145合金由等轴晶组成,且晶粒大小不均匀,存在着尺寸相差较大的大、小两种晶粒。应力松弛试验后,小尺寸晶粒明显长大,致使合金的平均晶粒尺寸显著增大。应力松弛试验过程中,GH4145合金中各种形态和尺寸的二次γ′相长大缓慢,立方形二次γ′相的体积分数稍有增大,同时析出了尺寸更加细小的球形三次γ′相,致使合金的硬度升高。
2017, 46(11):3321-3325.
摘要:
通过显微硬度测试、力学性能测试和透射电镜观察等手段，研究了不同预变形程度对2099合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，随着预变形程度增大，合金时效进程显著加快，合金峰时效态的强度显著提高；析出相更为细小弥散地分布于基体中，较为粗大的晶界析出相趋于不连续化、点链化；时效强化相经历了由T1相、δ′相和θ′相三相共存到以T1相为主要强化相的变化过程，表明预变形对时效过程中析出相的大小、类型、分布有重要影响，在促进T1相析出的同时，也消耗了δ′相和θ′相。
通过显微硬度测试、力学性能测试和透射电镜观察等手段，研究了不同预变形程度对2099合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，随着预变形程度增大，合金时效进程显著加快，合金峰时效态的强度显著提高；析出相更为细小弥散地分布于基体中，较为粗大的晶界析出相趋于不连续化、点链化；时效强化相经历了由T1相、δ′相和θ′相三相共存到以T1相为主要强化相的变化过程，表明预变形对时效过程中析出相的大小、类型、分布有重要影响，在促进T1相析出的同时，也消耗了δ′相和θ′相。
2017, 46(11):3326-3331.
摘要:
在轧制温度为350℃,轧辊角速度约为3.14rad/s,壁厚压下量分别为20％、30％、40％的条件下,对尺寸为50mmX7mmX1000mm的AZ31B镁合金管进行纵连轧热力耦合数值模拟,在相同温度不同压下量的轧制条件下,从轧制损伤的应力状态和温度场分布两方面对镁合金管材纵连轧的数值模拟结果进行了探索性研究。结果表明：在相同轧制温度条件下,随着压下量的增大,最大损伤值也随着增大,且最大损伤值均出现在轧辊的辊缝处。同时塑性变形产生的热量也增大,且因轧辊辊顶处和镁管间存在较大的热交换,所以辊缝处的温度要高于辊顶处,两者之间有一定的温度差,壁厚压下量越大则温度差越大。相同压下量条件下,纵连轧镁合金管的损伤程度要比镁合金板材轧制的小。
在轧制温度为350℃,轧辊角速度约为3.14rad/s,壁厚压下量分别为20％、30％、40％的条件下,对尺寸为50mmX7mmX1000mm的AZ31B镁合金管进行纵连轧热力耦合数值模拟,在相同温度不同压下量的轧制条件下,从轧制损伤的应力状态和温度场分布两方面对镁合金管材纵连轧的数值模拟结果进行了探索性研究。结果表明：在相同轧制温度条件下,随着压下量的增大,最大损伤值也随着增大,且最大损伤值均出现在轧辊的辊缝处。同时塑性变形产生的热量也增大,且因轧辊辊顶处和镁管间存在较大的热交换,所以辊缝处的温度要高于辊顶处,两者之间有一定的温度差,壁厚压下量越大则温度差越大。相同压下量条件下,纵连轧镁合金管的损伤程度要比镁合金板材轧制的小。
2017, 46(11):3328-3232.
摘要:
利用超声雾化热解技术 (USP) 在不同温度的电气石和玻璃衬底上生长ZnO纳米片状薄膜。结构研究表明晶体为六方纤锌矿多晶结构。衬底温度越高，Raman特征峰越强，XRD结果给出（002）优势定向越明显，晶体结晶性能越好，晶粒尺寸越大。SEM图像显示片状ZnO晶体沿平行衬底方向叠加形成花状晶柱的微观形貌，沉积温度越高，晶柱宽度越大。UV-Vis表明电气石衬底上ZnO吸收峰强度高于玻璃衬底，最大吸收峰位置发生红移，高温下移动更大。
利用超声雾化热解技术 (USP) 在不同温度的电气石和玻璃衬底上生长ZnO纳米片状薄膜。结构研究表明晶体为六方纤锌矿多晶结构。衬底温度越高，Raman特征峰越强，XRD结果给出（002）优势定向越明显，晶体结晶性能越好，晶粒尺寸越大。SEM图像显示片状ZnO晶体沿平行衬底方向叠加形成花状晶柱的微观形貌，沉积温度越高，晶柱宽度越大。UV-Vis表明电气石衬底上ZnO吸收峰强度高于玻璃衬底，最大吸收峰位置发生红移，高温下移动更大。
2017, 46(11):3332-3337.
摘要:
采用压延辅助双轴织构基板制备路线,结合X射线衍射和电子背散射衍射技术,系统研究了W摩尔含量分别为5%、7%和9.3%的Ni-W合金基带在冷轧形变和再结晶热处理过程中的取向及织构形成的变化规律。研究发现,在冷轧形变过程中,随着W含量的增加,Ni-W合金基带中S和Copper取向含量的增量逐渐降低,而Brass取向含量的增量则呈现上升趋势,最终低W合金获得Copper型轧制织构,而高W合金获得Brass型轧制织构。在再结晶热处理过程中,低W合金立方晶粒形核较早并迅速长大,吞并其它取向,容易获得立方织构；高W合金的立方取向晶粒则和其它取向晶粒一同形核和长大,且长大速度不及其它取向晶粒,最后形成杂乱取向。
采用压延辅助双轴织构基板制备路线,结合X射线衍射和电子背散射衍射技术,系统研究了W摩尔含量分别为5%、7%和9.3%的Ni-W合金基带在冷轧形变和再结晶热处理过程中的取向及织构形成的变化规律。研究发现,在冷轧形变过程中,随着W含量的增加,Ni-W合金基带中S和Copper取向含量的增量逐渐降低,而Brass取向含量的增量则呈现上升趋势,最终低W合金获得Copper型轧制织构,而高W合金获得Brass型轧制织构。在再结晶热处理过程中,低W合金立方晶粒形核较早并迅速长大,吞并其它取向,容易获得立方织构；高W合金的立方取向晶粒则和其它取向晶粒一同形核和长大,且长大速度不及其它取向晶粒,最后形成杂乱取向。
2017, 46(11):3338-3344.
摘要:
利用扫描电子显微镜结合原位拉伸试验研究了颗粒体积分数为4.167%的原位自生TiB2颗粒增强2024-T4铝基复合材料（TiB2/2024-T4）的损伤断裂机理。TiB2/2024-T4在拉伸下的损伤断裂行为依次有微裂纹萌生、微裂纹累积和微裂纹贯通三个典型过程。试验结果表明TiB2/2024-T4中初始微裂纹率先在副产物颗粒、微米级的TiB2颗粒以及TiB2颗粒团聚体中萌生。随着加载的进行，更多的微裂纹出现在TiB2颗粒偏聚带中，最终微裂纹通过颗粒稀疏区域铝合金基体的韧性断裂而贯通，形成宏观裂纹。通过分析单胞有限元模型，研究了颗粒偏聚对偏聚带中的基体微裂纹萌生的影响机理。数值结果表明：相比于颗粒稀疏区域的基体，颗粒偏聚带中的基体最大等效塑性应变和应力三轴度均有提高，诱使微裂纹会因为偏聚带中基体微孔洞长大和聚合进程的加剧而提前萌生，这与原位拉伸试验中的现象是一致的。
利用扫描电子显微镜结合原位拉伸试验研究了颗粒体积分数为4.167%的原位自生TiB2颗粒增强2024-T4铝基复合材料（TiB2/2024-T4）的损伤断裂机理。TiB2/2024-T4在拉伸下的损伤断裂行为依次有微裂纹萌生、微裂纹累积和微裂纹贯通三个典型过程。试验结果表明TiB2/2024-T4中初始微裂纹率先在副产物颗粒、微米级的TiB2颗粒以及TiB2颗粒团聚体中萌生。随着加载的进行，更多的微裂纹出现在TiB2颗粒偏聚带中，最终微裂纹通过颗粒稀疏区域铝合金基体的韧性断裂而贯通，形成宏观裂纹。通过分析单胞有限元模型，研究了颗粒偏聚对偏聚带中的基体微裂纹萌生的影响机理。数值结果表明：相比于颗粒稀疏区域的基体，颗粒偏聚带中的基体最大等效塑性应变和应力三轴度均有提高，诱使微裂纹会因为偏聚带中基体微孔洞长大和聚合进程的加剧而提前萌生，这与原位拉伸试验中的现象是一致的。
2017, 46(11):3345-3351.
摘要:
对电弧基本行为的研究一直是电接触材料领域的研究重点,本研究以AgWC30触头为研究对象,借助高速摄像的手段,观测电触头对在不同工作条件下,电弧行为的基本特征和规律,并进行了定量测量研究。通过扫描电镜对燃弧后触头表面形貌进行分析。结果表明,电弧演化阶段经历起弧,稳定燃烧,迅速熄灭三个过程。起弧阶段存在多点起弧特征,并伴有金属熔滴的喷溅行为,稳定燃烧阶段出现电弧的产生、长大和合并行为,最后电弧迅速熄灭。触头表面存在以WC为骨架覆Ag的大量凸丘与熔桥的产生和断裂行为有密切关系,触头分断过程中熔桥和电弧可同时存在,并存在一定的协助作用。
对电弧基本行为的研究一直是电接触材料领域的研究重点,本研究以AgWC30触头为研究对象,借助高速摄像的手段,观测电触头对在不同工作条件下,电弧行为的基本特征和规律,并进行了定量测量研究。通过扫描电镜对燃弧后触头表面形貌进行分析。结果表明,电弧演化阶段经历起弧,稳定燃烧,迅速熄灭三个过程。起弧阶段存在多点起弧特征,并伴有金属熔滴的喷溅行为,稳定燃烧阶段出现电弧的产生、长大和合并行为,最后电弧迅速熄灭。触头表面存在以WC为骨架覆Ag的大量凸丘与熔桥的产生和断裂行为有密切关系,触头分断过程中熔桥和电弧可同时存在,并存在一定的协助作用。
2017, 46(11):3352-3356.
摘要:
以高纯钨、钴、碳粉为原料,在真空条件下制备获得物相纯净的Co6W6C化合物,对Co6W6C进行系列实验测定并结合计算得出了其相关的热力学参数。结果表明：在原料粉中碳含量为1.06wt.%、真空反应温度为1000℃、保温时间为1h的条件下,可制备获得物相纯净的Co6W6C。结合其等压热容及1173K下氧化反应的反应焓测定结果,通过计算获得了Co6W6C的标准摩尔熵( )、标准摩尔生成焓( )等热力学参数以及其等压热容(Cp)、焓( )、熵( )和吉布斯自由能( )等基础热力学参量随温度变化的函数关系。
以高纯钨、钴、碳粉为原料,在真空条件下制备获得物相纯净的Co6W6C化合物,对Co6W6C进行系列实验测定并结合计算得出了其相关的热力学参数。结果表明：在原料粉中碳含量为1.06wt.%、真空反应温度为1000℃、保温时间为1h的条件下,可制备获得物相纯净的Co6W6C。结合其等压热容及1173K下氧化反应的反应焓测定结果,通过计算获得了Co6W6C的标准摩尔熵( )、标准摩尔生成焓( )等热力学参数以及其等压热容(Cp)、焓( )、熵( )和吉布斯自由能( )等基础热力学参量随温度变化的函数关系。
2017, 46(11):3357-3365.
摘要:
铝合金搅拌摩擦焊拼焊板各区力学性能的差异导致拼焊板成形时严重的不均匀性,降低了拼焊板成形性,极大地限制了铝合金拼焊板的应用。本文以2024铝合金搅拌摩擦焊拼焊板为研究对象,通过实验和有限元模拟系统研究接头力学性能失配对铝合金拼焊板塑性成形性能的影响规律和机理。对铝合金搅拌摩擦焊接头进行金相检验和硬度测试,根据接头组织及硬度分布特征,将搅拌摩擦焊接头划分为焊核区、热机影响区、热影响区以及母材区四个部分,以此建立搅拌摩擦焊接头的有限元模型,并对接头变形过程中的约束与协调变形规律进行分析。接头变形时拉伸应力在屈服应力最小的区域最低,在屈服应力较大的区域相应升高,且在接头中存在失配比交界处都会发生突变。从形变能的角度分析,这主要是由于力学性能失配而导致变形不协调及相互约束,表现在接头拉伸性能上就是屈服强度及屈服位置、拉伸强度、延伸率随失配比组合的差异。
铝合金搅拌摩擦焊拼焊板各区力学性能的差异导致拼焊板成形时严重的不均匀性,降低了拼焊板成形性,极大地限制了铝合金拼焊板的应用。本文以2024铝合金搅拌摩擦焊拼焊板为研究对象,通过实验和有限元模拟系统研究接头力学性能失配对铝合金拼焊板塑性成形性能的影响规律和机理。对铝合金搅拌摩擦焊接头进行金相检验和硬度测试,根据接头组织及硬度分布特征,将搅拌摩擦焊接头划分为焊核区、热机影响区、热影响区以及母材区四个部分,以此建立搅拌摩擦焊接头的有限元模型,并对接头变形过程中的约束与协调变形规律进行分析。接头变形时拉伸应力在屈服应力最小的区域最低,在屈服应力较大的区域相应升高,且在接头中存在失配比交界处都会发生突变。从形变能的角度分析,这主要是由于力学性能失配而导致变形不协调及相互约束,表现在接头拉伸性能上就是屈服强度及屈服位置、拉伸强度、延伸率随失配比组合的差异。
2017, 46(11):3366-3373.
摘要:
采用EDS和XRD表征了Ti改性ZrCo合金的相结构及表面元素分布,采用飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)以及程控升温热解脱附(TPD)方法研究少量CO(1.05%vol.CO+98.95%vol.H2气氛)对Zr0.8Ti0.2Co合金氢化行为的影响及作用机制。结果表明：在纯氢环境下ZrCo合金和Zr0.8Ti0.2Co合金饱和吸氢时间分别少于2分钟和少于4分钟,饱和吸氢容量分别为1.8wt%和1.9wt%。而在含1.05%CO的氢中ZrCo合金和Zr0.8Ti0.2Co合金在2500min内均未能达到吸氢饱和,吸氢容量分别下降到0.91wt%和0.48wt%,Ti改性导致ZrCo合金在CO杂质气氛中的吸氢动力学性能下降。实验表明通过773K、0.5h热抽空处理可恢复至毒化前吸氢性能。
采用EDS和XRD表征了Ti改性ZrCo合金的相结构及表面元素分布,采用飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)以及程控升温热解脱附(TPD)方法研究少量CO(1.05%vol.CO+98.95%vol.H2气氛)对Zr0.8Ti0.2Co合金氢化行为的影响及作用机制。结果表明：在纯氢环境下ZrCo合金和Zr0.8Ti0.2Co合金饱和吸氢时间分别少于2分钟和少于4分钟,饱和吸氢容量分别为1.8wt%和1.9wt%。而在含1.05%CO的氢中ZrCo合金和Zr0.8Ti0.2Co合金在2500min内均未能达到吸氢饱和,吸氢容量分别下降到0.91wt%和0.48wt%,Ti改性导致ZrCo合金在CO杂质气氛中的吸氢动力学性能下降。实验表明通过773K、0.5h热抽空处理可恢复至毒化前吸氢性能。
2017, 46(11):3374-3381.
摘要:
采用第一性原理在JMatPro7.0软件的Al基数据库完成四种Al-Zn-Mg-Cu合金时间-温度-转变(TTT)曲线和CCT曲线计算。结论是: 7055合金的主合金元素总量及Cu含量最高,TTT曲线和CCT曲线在左上方；7085合金的Cu含量最低且Zn/Mg比值最高,TTT曲线和CCT曲线在右下方,平衡相析出的孕育期最长,开始析出温度和鼻尖温度最低,合金的淬火敏感性最低；7075合金Zn/Mg比值最小且晶内存在非共格的E(Al18Cr2Mg3)相,合金的淬火敏感性最高。实验研究表明与冷却速率960℃/s处相比,冷却速率1.8℃/s处7075、7055、7050和7085四种合金淬火态的电导率差值和时效态的硬度下降率均减小,硬度下降率分别为35.5%、19%、13.8%和9.5%,此处四个合金固溶体的晶格常数及淬火析出相的尺寸及面积分数依次减小,因此其淬火敏感性依次降低。
采用第一性原理在JMatPro7.0软件的Al基数据库完成四种Al-Zn-Mg-Cu合金时间-温度-转变(TTT)曲线和CCT曲线计算。结论是: 7055合金的主合金元素总量及Cu含量最高,TTT曲线和CCT曲线在左上方；7085合金的Cu含量最低且Zn/Mg比值最高,TTT曲线和CCT曲线在右下方,平衡相析出的孕育期最长,开始析出温度和鼻尖温度最低,合金的淬火敏感性最低；7075合金Zn/Mg比值最小且晶内存在非共格的E(Al18Cr2Mg3)相,合金的淬火敏感性最高。实验研究表明与冷却速率960℃/s处相比,冷却速率1.8℃/s处7075、7055、7050和7085四种合金淬火态的电导率差值和时效态的硬度下降率均减小,硬度下降率分别为35.5%、19%、13.8%和9.5%,此处四个合金固溶体的晶格常数及淬火析出相的尺寸及面积分数依次减小,因此其淬火敏感性依次降低。
2017, 46(11):3382-3387.
摘要:
高强GH4738高温合金是超大功率烟气轮机/燃气轮机涡轮盘的候选材料,本文利用Thermo-Calc及JMatPro软件进行成分设计优化及拉伸强度预测进而实验验证。研究了不同C,Al,Ti及Cr等元素对该合金中相析出规律及其合金力学性能的变化规律；基于计算结果,制备了不同Al,Ti含量的GH4738合金,测试了其室温拉伸强度并对确定的超大型盘件用高强GH4738合金成分进行相分析研究。结果显示,C含量的增加,可促进碳化物M23C6及MC析出量的增加及其回溶温度的提高,但其对γ￠相含量的变化几乎无影响；Al,Ti含量的增加,都可明显提高合金γ￠相回溶温度及其析出量,并有利于合金拉伸强度的提高；Cr含量的增加,可提高γ￠相的回溶温度,但对其析出量影响不大；影响合金中γ￠相回溶温度及析出量的合金元素顺序依次为Al,Ti,Cr；高强GH4738合金成分设计原则为适当降低C含量,提高Al,Ti含量至合金成分范围高限；高强GH4738合金中γ￠相占约24.0%,其点阵常数为a0=0.357~0.359nm,其组成结构为：(Ni0.9236Co0.0415Fe0.0025Cr0.0322)3(Cr0.0972Al0.3585Ti0.5059Mo0.0366Cr0.0018)。该研究结果为中国大尺寸GH4738难变形高温合金涡轮盘提供了的成分设计思路。
高强GH4738高温合金是超大功率烟气轮机/燃气轮机涡轮盘的候选材料,本文利用Thermo-Calc及JMatPro软件进行成分设计优化及拉伸强度预测进而实验验证。研究了不同C,Al,Ti及Cr等元素对该合金中相析出规律及其合金力学性能的变化规律；基于计算结果,制备了不同Al,Ti含量的GH4738合金,测试了其室温拉伸强度并对确定的超大型盘件用高强GH4738合金成分进行相分析研究。结果显示,C含量的增加,可促进碳化物M23C6及MC析出量的增加及其回溶温度的提高,但其对γ￠相含量的变化几乎无影响；Al,Ti含量的增加,都可明显提高合金γ￠相回溶温度及其析出量,并有利于合金拉伸强度的提高；Cr含量的增加,可提高γ￠相的回溶温度,但对其析出量影响不大；影响合金中γ￠相回溶温度及析出量的合金元素顺序依次为Al,Ti,Cr；高强GH4738合金成分设计原则为适当降低C含量,提高Al,Ti含量至合金成分范围高限；高强GH4738合金中γ￠相占约24.0%,其点阵常数为a0=0.357~0.359nm,其组成结构为：(Ni0.9236Co0.0415Fe0.0025Cr0.0322)3(Cr0.0972Al0.3585Ti0.5059Mo0.0366Cr0.0018)。该研究结果为中国大尺寸GH4738难变形高温合金涡轮盘提供了的成分设计思路。
2017, 46(11):3388-3393.
摘要:
通过扩散渗法在DZ125合金表面制备了Ce-Y联合改性铝化物渗层,分析了共渗层的结构及相组成,并对其组织形成机理和抗冲蚀性能进行了研究。结果表明：1000℃/2h下所制备的Al-Ce-Y共渗层具有多层结构,由外向内依次为NiAl和少量Al3Ni2组成的外层,Al3Ni2内层及富Al的互扩散层,Ce、Y元素主要集中在共渗层的外层,起到细化晶粒及促渗的作用。固体粒子冲蚀结果表明：Al-Ce-Y共渗显著的提高了DZ125合金在小攻角下的抗固体粒子冲蚀性能,冲蚀机理为犁削和切削损伤；随着攻角的增大,Al-Ce-Y共渗层的冲蚀率逐渐增大,冲蚀机理向脆性断裂和疲劳破坏转变,当攻角为90度时,其冲蚀率高于DZ125基体。
通过扩散渗法在DZ125合金表面制备了Ce-Y联合改性铝化物渗层,分析了共渗层的结构及相组成,并对其组织形成机理和抗冲蚀性能进行了研究。结果表明：1000℃/2h下所制备的Al-Ce-Y共渗层具有多层结构,由外向内依次为NiAl和少量Al3Ni2组成的外层,Al3Ni2内层及富Al的互扩散层,Ce、Y元素主要集中在共渗层的外层,起到细化晶粒及促渗的作用。固体粒子冲蚀结果表明：Al-Ce-Y共渗显著的提高了DZ125合金在小攻角下的抗固体粒子冲蚀性能,冲蚀机理为犁削和切削损伤；随着攻角的增大,Al-Ce-Y共渗层的冲蚀率逐渐增大,冲蚀机理向脆性断裂和疲劳破坏转变,当攻角为90度时,其冲蚀率高于DZ125基体。
2017, 46(11):3394-3399.
摘要:
控制细胞与生物材料的互动在植入器械包括药物输送系统，生物感应器等方面的应用是非常渴望的。目前我们对于开发能够限制细胞的粘附以及活性的新材料有着较大的期待。在本实验中我们通过水热法在钛片表面制作钛酸盐纳米线支架，研究了钛酸盐纳米线对于MG63成骨细胞粘附、增殖、分化的影响。结果显示与光滑组钛片比较在纳米线表面有较少的细胞粘附，扫描电镜观察可见仅有少量细胞被纳米线穿刺并固定在纳米线表面，并且细胞形态呈不规则的长条形，免疫荧光染色显示细胞不能形成细胞骨架并且细胞形状不规则；随后的细胞增殖也受到了明显的抑制；碱性磷酸酶以及RUNX2活性检测发现纳米线组细胞其分化能力也相应减弱。结论，在纳米线表面细胞早期粘附以及增殖及分化功能受到严重抑制。这种抗细胞粘附的纳米结构在药物缓释系统以及生物感应器等方面有应用的价值。
控制细胞与生物材料的互动在植入器械包括药物输送系统，生物感应器等方面的应用是非常渴望的。目前我们对于开发能够限制细胞的粘附以及活性的新材料有着较大的期待。在本实验中我们通过水热法在钛片表面制作钛酸盐纳米线支架，研究了钛酸盐纳米线对于MG63成骨细胞粘附、增殖、分化的影响。结果显示与光滑组钛片比较在纳米线表面有较少的细胞粘附，扫描电镜观察可见仅有少量细胞被纳米线穿刺并固定在纳米线表面，并且细胞形态呈不规则的长条形，免疫荧光染色显示细胞不能形成细胞骨架并且细胞形状不规则；随后的细胞增殖也受到了明显的抑制；碱性磷酸酶以及RUNX2活性检测发现纳米线组细胞其分化能力也相应减弱。结论，在纳米线表面细胞早期粘附以及增殖及分化功能受到严重抑制。这种抗细胞粘附的纳米结构在药物缓释系统以及生物感应器等方面有应用的价值。
2017, 46(11):3400-3404.
摘要:
高熵合金是一种新型的结构与功能材料,源于金属-金属间天然的界面结合特性,高熵合金与铝合金基体间的界面润湿性极好。本文采用Al0.25Cu0.75FeNiCo高熵合金颗粒作为增强相来增强铝合金,研究高熵合金含量变化对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明：高熵合金增强相在基体中分布均匀,随着高熵合金体积分数的增大,局部会出现少量颗粒团聚现象。复合材料的弹性模量和硬度随着高熵合金含量的增加而增大,但复合材料的抗拉强度和延伸率呈现出先增大后降低的趋势。当高熵合金的体积分数为5%时,复合材料的极限抗拉强度和伸长率达到最大值(σb：437.6 MPa,ε：11.42%),比铝合金基体分别提高了20.54%和36.6%。TEM分析表明,高熵合金颗粒和铝合金良好的界面结合状态使得复合材料具有较高的综合力学性能。
高熵合金是一种新型的结构与功能材料,源于金属-金属间天然的界面结合特性,高熵合金与铝合金基体间的界面润湿性极好。本文采用Al0.25Cu0.75FeNiCo高熵合金颗粒作为增强相来增强铝合金,研究高熵合金含量变化对复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明：高熵合金增强相在基体中分布均匀,随着高熵合金体积分数的增大,局部会出现少量颗粒团聚现象。复合材料的弹性模量和硬度随着高熵合金含量的增加而增大,但复合材料的抗拉强度和延伸率呈现出先增大后降低的趋势。当高熵合金的体积分数为5%时,复合材料的极限抗拉强度和伸长率达到最大值(σb：437.6 MPa,ε：11.42%),比铝合金基体分别提高了20.54%和36.6%。TEM分析表明,高熵合金颗粒和铝合金良好的界面结合状态使得复合材料具有较高的综合力学性能。
2017, 46(11):3405-3409.
摘要:
为探明GH2036高温合金的低循环疲劳裂纹扩展机理，本文对GH2036高温合金平板在550°C、不同应力比下的低循环疲劳裂纹扩展特性进行了试验研究，采用数字图像相关（DIC）方法确定了GH2036高温合金的张开应力强度因子。结果表明，550°C温度、应力比大于0.7时GH2036高温合金无裂纹闭合现象，在此基础上建立了以残余裂尖张开位移、应力比为参量的GH2036高温合金裂纹闭合模型。而后，断口的SEM分析表明：随着应力比的增加，裂纹扩展区由穿晶断裂向沿晶断裂转化。最后，基于GH2036高温合金的裂纹闭合模型，建立了GH2036高温合金平板的低循环疲劳裂纹扩展寿命预测方法，与试验数据吻合良好，验证了方法的准确性。
为探明GH2036高温合金的低循环疲劳裂纹扩展机理，本文对GH2036高温合金平板在550°C、不同应力比下的低循环疲劳裂纹扩展特性进行了试验研究，采用数字图像相关（DIC）方法确定了GH2036高温合金的张开应力强度因子。结果表明，550°C温度、应力比大于0.7时GH2036高温合金无裂纹闭合现象，在此基础上建立了以残余裂尖张开位移、应力比为参量的GH2036高温合金裂纹闭合模型。而后，断口的SEM分析表明：随着应力比的增加，裂纹扩展区由穿晶断裂向沿晶断裂转化。最后，基于GH2036高温合金的裂纹闭合模型，建立了GH2036高温合金平板的低循环疲劳裂纹扩展寿命预测方法，与试验数据吻合良好，验证了方法的准确性。
2017, 46(11):3410-3415.
摘要:
采用AgCuNiLi钎料对TiC金属陶瓷与GH3128镍基高温合金进行钎焊。研究结果表明：当钎焊温度为840℃,保温10min时,接头典型界面结构可以表示为：TiC金属陶瓷/(Cu,Ni)/Ag(s,s)+Cu(s,s)/(Cu,Ni)/GH3128。随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,TiC金属陶瓷附近的(Cu,Ni)固溶体层厚度增大,且向钎料内部呈树枝状长大,钎料内部的Ag-Cu共晶组织逐渐减少。界面机理分析表明：钎料中Li的加入能促进界面上(Cu,Ni)固溶体的形成；但(Cu,Ni)固溶体的继续长大则受钎料中Cu元素的扩散程度控制。当加热温度由810℃升高到960℃,接头抗剪强度呈现先增大,然后缓慢减小的变化趋势。当加热温度为880℃、保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大值204MPa。
采用AgCuNiLi钎料对TiC金属陶瓷与GH3128镍基高温合金进行钎焊。研究结果表明：当钎焊温度为840℃,保温10min时,接头典型界面结构可以表示为：TiC金属陶瓷/(Cu,Ni)/Ag(s,s)+Cu(s,s)/(Cu,Ni)/GH3128。随着钎焊温度的升高或保温时间的延长,TiC金属陶瓷附近的(Cu,Ni)固溶体层厚度增大,且向钎料内部呈树枝状长大,钎料内部的Ag-Cu共晶组织逐渐减少。界面机理分析表明：钎料中Li的加入能促进界面上(Cu,Ni)固溶体的形成；但(Cu,Ni)固溶体的继续长大则受钎料中Cu元素的扩散程度控制。当加热温度由810℃升高到960℃,接头抗剪强度呈现先增大,然后缓慢减小的变化趋势。当加热温度为880℃、保温时间为10min时,接头抗剪强度达到最大值204MPa。
2017, 46(11):3416-3421.
摘要:
通过微波烧结法制备TiC/TC4 复合材料,研究不同质量分数增强相TiC(0%、5%、10/%、15%)对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明：TiC/TC4复合材料只有TiC和基体ɑ-Ti+β-Ti三种物相组成。随着增强相TiC 含量增加,TiC/TC4复合材料相对密度、显微硬度、室温压缩强度均提高,分别达到98.01%、661 HV、1789MPa,其相对密度与有关文献中的真空烧结相比提高2%~6%,其抗压强度与熔铸法制备的铸态钛基复合材料相比提高5%~15%左右。随TiC含量增加,TiC/TC4复合材料耐磨性提高,摩擦系数在0.25~0.30之间,其室温磨损机制由磨粒磨损和粘着磨损转变为轻微的剥层磨损。
通过微波烧结法制备TiC/TC4 复合材料,研究不同质量分数增强相TiC(0%、5%、10/%、15%)对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明：TiC/TC4复合材料只有TiC和基体ɑ-Ti+β-Ti三种物相组成。随着增强相TiC 含量增加,TiC/TC4复合材料相对密度、显微硬度、室温压缩强度均提高,分别达到98.01%、661 HV、1789MPa,其相对密度与有关文献中的真空烧结相比提高2%~6%,其抗压强度与熔铸法制备的铸态钛基复合材料相比提高5%~15%左右。随TiC含量增加,TiC/TC4复合材料耐磨性提高,摩擦系数在0.25~0.30之间,其室温磨损机制由磨粒磨损和粘着磨损转变为轻微的剥层磨损。
2017, 46(11):3422-3427.
摘要:
对BT25Y合金电子束焊接样品进行700℃/2h AC的退火处理和940℃/2h AC+600℃/8h AC的固溶+时效处理工艺,研究两种热处理工艺对合金焊接区域的组织和力学性能影响。研究结果表明,无热处理情况下,焊缝溶合区主要由α′马氏体构成,焊缝区硬度和强度明显高于基体。700℃/2h AC退火处理后,焊缝区的α′马氏体转变为细小弥散的α相,焊缝区的硬度和强度高于基体,室温拉伸断裂发生基体,焊接样品具有较差的高温持久性能。940℃/2h AC+600℃/8h AC的固溶+时效处理,焊缝熔合区的α′马氏体转变为尺寸较大的片层α相,并且沿原始凝固β晶界存在尺寸较大的连续或断续棒状α析出带,该析出带使得焊接样品在室温拉伸时沿焊缝发生脆性沿晶断裂,该热处理后合金具有较好的高温持久性能。
对BT25Y合金电子束焊接样品进行700℃/2h AC的退火处理和940℃/2h AC+600℃/8h AC的固溶+时效处理工艺,研究两种热处理工艺对合金焊接区域的组织和力学性能影响。研究结果表明,无热处理情况下,焊缝溶合区主要由α′马氏体构成,焊缝区硬度和强度明显高于基体。700℃/2h AC退火处理后,焊缝区的α′马氏体转变为细小弥散的α相,焊缝区的硬度和强度高于基体,室温拉伸断裂发生基体,焊接样品具有较差的高温持久性能。940℃/2h AC+600℃/8h AC的固溶+时效处理,焊缝熔合区的α′马氏体转变为尺寸较大的片层α相,并且沿原始凝固β晶界存在尺寸较大的连续或断续棒状α析出带,该析出带使得焊接样品在室温拉伸时沿焊缝发生脆性沿晶断裂,该热处理后合金具有较好的高温持久性能。
2017, 46(11):3428-3432.
摘要:
采用强脉冲电场条件下物理气相沉积的方法，通过大幅提高脉冲峰值电流的方式，获得晶粒尺寸细小的Ti纳米晶薄膜，并依次对薄膜的生长模式及相关性能进行了对比研究。结果表明：较大的峰值电流可以获得晶粒尺寸细小的Ti纳米晶薄膜，但峰值电流的增大不能改变薄膜内晶体以Ti（100）晶面择优生长。薄膜的表面生长形貌表现为随峰值电流的增大，颗粒间隙大幅降低、粒子团聚尺寸增大、整体呈现圆球状紧密生长的结构。截面生长形貌表现为随峰值电流的增大逐渐由纤维状向柱状形貌过渡，并有效降低薄膜的内部缺陷，致密度显著提高。力学性能表现为随峰值电流的增大，薄膜的硬度，模量都呈现出先增大后减小的变化趋势，且当峰值电流增大到30A-45A之间时，Ti薄膜的硬度与模量存在最大值。
采用强脉冲电场条件下物理气相沉积的方法，通过大幅提高脉冲峰值电流的方式，获得晶粒尺寸细小的Ti纳米晶薄膜，并依次对薄膜的生长模式及相关性能进行了对比研究。结果表明：较大的峰值电流可以获得晶粒尺寸细小的Ti纳米晶薄膜，但峰值电流的增大不能改变薄膜内晶体以Ti（100）晶面择优生长。薄膜的表面生长形貌表现为随峰值电流的增大，颗粒间隙大幅降低、粒子团聚尺寸增大、整体呈现圆球状紧密生长的结构。截面生长形貌表现为随峰值电流的增大逐渐由纤维状向柱状形貌过渡，并有效降低薄膜的内部缺陷，致密度显著提高。力学性能表现为随峰值电流的增大，薄膜的硬度，模量都呈现出先增大后减小的变化趋势，且当峰值电流增大到30A-45A之间时，Ti薄膜的硬度与模量存在最大值。
2017, 46(11):3433-3439.
摘要:
采用热氧化技术对TC4合金进行表面处理，研究了热氧化TC4合金在模拟油田介质中的腐蚀磨损行为。结果表明：热氧化层主要由金红石相组成，热氧化层具有更高的表面硬度，更低的磨损失重和比磨损率。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田介质中的抗腐蚀磨损性能。
采用热氧化技术对TC4合金进行表面处理，研究了热氧化TC4合金在模拟油田介质中的腐蚀磨损行为。结果表明：热氧化层主要由金红石相组成，热氧化层具有更高的表面硬度，更低的磨损失重和比磨损率。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田介质中的抗腐蚀磨损性能。
2017, 46(11):3440-3445.
摘要:
为研发一种以TC4薄板直接作为金属造形材料的快速成形技术,选用自制的Ti基快冷薄带钎料,结合高频感应钎焊技术,制备了层积成形试样。通过对试样的力学性能、钎焊接头界面的显微组织进行分析,结果表明,由非晶态钎料制备的层积成形试样拉伸强度高于TC4,而晶态钎料的低于TC4。两种钎料成形试样的钎焊接头组织均由(Ti,Zr)2(Cu,Ni)+(Ti,Zr)ss共晶组织和富Zr的a-Ti固溶体构成,钎缝的拉伸断口呈人字纹形貌,为脆性断裂。
为研发一种以TC4薄板直接作为金属造形材料的快速成形技术,选用自制的Ti基快冷薄带钎料,结合高频感应钎焊技术,制备了层积成形试样。通过对试样的力学性能、钎焊接头界面的显微组织进行分析,结果表明,由非晶态钎料制备的层积成形试样拉伸强度高于TC4,而晶态钎料的低于TC4。两种钎料成形试样的钎焊接头组织均由(Ti,Zr)2(Cu,Ni)+(Ti,Zr)ss共晶组织和富Zr的a-Ti固溶体构成,钎缝的拉伸断口呈人字纹形貌,为脆性断裂。
2017, 46(11):3446-3450.
摘要:
采用真空非自耗熔炼法制备Ti-36Nb-2Ta-3Zr-xO(x=0,0.1,0.3,0.5,wt.%)合金,通过X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、动态热机械分析仪(DMA)等测试方法研究了氧含量对固溶态Ti-36Nb-2Ta-3Zr-xO合金组织、力学性能和阻尼行为的影响。实验结果表明：氧元素对α″相具有抑制作用。合金呈现Snoek弛豫型阻尼特征并具有良好的高温阻尼性能,其阻尼值随着氧含量的增加而提高,而峰温无明显变化。测试频率为1.0 Hz时,合金的阻尼值从0.0283(x=0)提高到0.0355(x=0.5),峰温在230℃左右。
采用真空非自耗熔炼法制备Ti-36Nb-2Ta-3Zr-xO(x=0,0.1,0.3,0.5,wt.%)合金,通过X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、动态热机械分析仪(DMA)等测试方法研究了氧含量对固溶态Ti-36Nb-2Ta-3Zr-xO合金组织、力学性能和阻尼行为的影响。实验结果表明：氧元素对α″相具有抑制作用。合金呈现Snoek弛豫型阻尼特征并具有良好的高温阻尼性能,其阻尼值随着氧含量的增加而提高,而峰温无明显变化。测试频率为1.0 Hz时,合金的阻尼值从0.0283(x=0)提高到0.0355(x=0.5),峰温在230℃左右。
2017, 46(11):3451-3457.
摘要:
为得到锆-钛-钢爆炸复合板最优热处理工艺，本文采用正交试验法研究保温温度、保温时间和热处理升降温速率三个因素对复合板粘结强度和残余应力的影响。结果表明，保温温度540℃、保温时间1h、热处理升降温速率60℃/h为最优热处理工艺，复合板可以获得最佳粘结强度和残余应力状态组合，保温温度过高，时间太长都会降低粘结强度。此外，本文还对最优热处理工艺下复合板结合面进行了显微硬度测定，微观组织和断口形貌的观察。分析显示，复合板结合界面附近形成细晶区，显微硬度较大；结合面粘结试验断裂形式为韧性加解理混合型断裂。
为得到锆-钛-钢爆炸复合板最优热处理工艺，本文采用正交试验法研究保温温度、保温时间和热处理升降温速率三个因素对复合板粘结强度和残余应力的影响。结果表明，保温温度540℃、保温时间1h、热处理升降温速率60℃/h为最优热处理工艺，复合板可以获得最佳粘结强度和残余应力状态组合，保温温度过高，时间太长都会降低粘结强度。此外，本文还对最优热处理工艺下复合板结合面进行了显微硬度测定，微观组织和断口形貌的观察。分析显示，复合板结合界面附近形成细晶区，显微硬度较大；结合面粘结试验断裂形式为韧性加解理混合型断裂。
2017, 46(11):3458-3463.
摘要:
采用高温固相法合成了Cr3+掺杂的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征,结果显示样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr3+掺杂量对LiCrxNi0.5-0.5xMn1.5-0.5xO4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明：当Cr3+的掺杂量为x=0.1时(LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4)正极材料的性能最好,0.1C、0.5C、1C、2C及5C的首次放电比容量依次为131.54mAh g-1、126.84mAh g-1、121.28mAh g-1、116.49mAh g-1和96.82mAh g-1,1C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。
采用高温固相法合成了Cr3+掺杂的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料,研究了掺杂量对材料物理性能和电化学性能的影响。利用XRD、SEM对材料的结构和形貌进行了表征,结果显示样品具有棱边清晰的尖晶石形貌。讨论了不同Cr3+掺杂量对LiCrxNi0.5-0.5xMn1.5-0.5xO4(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)正极材料性能的影响。充放电测试、循环伏安和交流阻抗测试结果表明：当Cr3+的掺杂量为x=0.1时(LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4)正极材料的性能最好,0.1C、0.5C、1C、2C及5C的首次放电比容量依次为131.54mAh g-1、126.84mAh g-1、121.28mAh g-1、116.49mAh g-1和96.82mAh g-1,1C倍率下循环50次,容量保持率仍为96.5%。
2017, 46(11):3464-3468.
摘要:
本文开展了粉末冶金法制备的20%SiCp/2009Al复合材料坯锭的等温锻造实验,通过金相观察、扫描电镜(SEM)、拉伸和断裂韧性测试等方法研究了不同变形量对锻件微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着等温锻造变形量的增大,SiC颗粒分布更加均匀,锻件的强度和塑性显著提高。通过SEM对材料断裂韧性裂纹扩展路径观察发现,主裂纹扩展发生在SiC颗粒偏聚区域的铝基体中。复合材料的断裂方式为以基体韧性断裂和增强体脆性断裂这两种方式为主。
本文开展了粉末冶金法制备的20%SiCp/2009Al复合材料坯锭的等温锻造实验,通过金相观察、扫描电镜(SEM)、拉伸和断裂韧性测试等方法研究了不同变形量对锻件微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着等温锻造变形量的增大,SiC颗粒分布更加均匀,锻件的强度和塑性显著提高。通过SEM对材料断裂韧性裂纹扩展路径观察发现,主裂纹扩展发生在SiC颗粒偏聚区域的铝基体中。复合材料的断裂方式为以基体韧性断裂和增强体脆性断裂这两种方式为主。
2017, 46(11):3469-3473.
摘要:
以Ni粉和Al粉(摩尔比1:1)为原料,采用冷压-烧结法制备了Ni-Al含能结构材料。研究了烧结温度对Ni-Al含能结构材料界面扩散、力学性能、起始反应温度和能量密度等的影响。结果表明：烧结温度的提高,增加了Ni-Al颗粒间界面扩散速率,从而使含能结构材料界面粘合强度增大,拉伸和压缩强度提高,同时,能量密度降低；当烧结温度为550℃时,可获得强度和能量密度俱佳的含能结构材料,其拉伸和压缩强度分别为66.0 MPa和294.6 MPa,能量密度为436.1 J/g。
以Ni粉和Al粉(摩尔比1:1)为原料,采用冷压-烧结法制备了Ni-Al含能结构材料。研究了烧结温度对Ni-Al含能结构材料界面扩散、力学性能、起始反应温度和能量密度等的影响。结果表明：烧结温度的提高,增加了Ni-Al颗粒间界面扩散速率,从而使含能结构材料界面粘合强度增大,拉伸和压缩强度提高,同时,能量密度降低；当烧结温度为550℃时,可获得强度和能量密度俱佳的含能结构材料,其拉伸和压缩强度分别为66.0 MPa和294.6 MPa,能量密度为436.1 J/g。
2017, 46(11):3474-3478.
摘要:
利用6kW光纤激光器在Q235钢板表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计，研究了不同激光功率下熔覆层组织形态、成分和显微硬度的变化规律。结果表明：WC部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物，析出后以块状、条状、粒状等形态存在；随着激光功率的增加，熔覆层的高度、熔深和稀释率逐渐增加，熔覆层平均硬度先增加后减小，当激光功率为2500W时能够获得最高硬度，可达基体硬度的5倍左右。
利用6kW光纤激光器在Q235钢板表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计，研究了不同激光功率下熔覆层组织形态、成分和显微硬度的变化规律。结果表明：WC部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物，析出后以块状、条状、粒状等形态存在；随着激光功率的增加，熔覆层的高度、熔深和稀释率逐渐增加，熔覆层平均硬度先增加后减小，当激光功率为2500W时能够获得最高硬度，可达基体硬度的5倍左右。
2017, 46(11):3479-3484.
摘要:
为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能并降低其红外发射率,采用包埋–刷涂法在其表面制备了SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层。借助XRD、SEM和EDS等表征分析了涂层的成分与微观结构,并研究了SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层包覆C/C复合材料在1400℃和1500℃动态空气条件下的抗氧化性能,以及在90℃和500℃下的红外发射率。结果表明：由疏松结构SiC内涂层和镶嵌结构ZrSiO4-SiO2外涂层组成的SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层具有优异的抗氧化性能,在1400℃和1500℃流动空气(0.6 L/min)等温氧化条件下氧化50h后试样的氧化失重率分别仅为0.124%和0.03%。在C/C复合材料表面制备SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层后其红外发射率明显降低,并随温度升高而越低。复合涂层包覆试样在90℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.55和0.66；在500℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.48和0.62。SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层包覆C/C复合材料可作为优良的低红外发射率高温热结构材料应用于航空航天领域。
为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能并降低其红外发射率,采用包埋–刷涂法在其表面制备了SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层。借助XRD、SEM和EDS等表征分析了涂层的成分与微观结构,并研究了SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层包覆C/C复合材料在1400℃和1500℃动态空气条件下的抗氧化性能,以及在90℃和500℃下的红外发射率。结果表明：由疏松结构SiC内涂层和镶嵌结构ZrSiO4-SiO2外涂层组成的SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层具有优异的抗氧化性能,在1400℃和1500℃流动空气(0.6 L/min)等温氧化条件下氧化50h后试样的氧化失重率分别仅为0.124%和0.03%。在C/C复合材料表面制备SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层后其红外发射率明显降低,并随温度升高而越低。复合涂层包覆试样在90℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.55和0.66；在500℃时3~5μm和8~14μm波段的平均红外发射率分别为0.48和0.62。SiC/ZrSiO4-SiO2复合涂层包覆C/C复合材料可作为优良的低红外发射率高温热结构材料应用于航空航天领域。
2017, 46(11):3485-3490.
摘要:
摘 要: 等离子旋转电极制粉工艺（PREP）是目前我国制取高温合金粉末的重要手段之一。粉末的质量是粉末冶金领域备受关注的问题。本研究对PREP工艺制取镍基高温合金粉末中的一种异常颗粒进行了观察、分类、统计和分析。研究结果表明，合金粉末中存在粉末与升华物、熔渣、陶瓷、有机物粘连为一体的异常颗粒。这类异常颗粒的产生与母合金的纯净度、夹杂的性质、雾化制粉工艺参数有密切的关系。筛分和静电处理异常颗粒的能力与所粘连夹杂物的尺寸、形态以及化学组成和密度、介电常数等物理性质有关。与筛分处理相比，静电后1kg粉末样品中粘连夹杂的颗粒减少了63%；在50-150μm的成品粉中，粘连熔渣的颗粒占残存夹杂物总量的36%，粘连陶瓷颗粒为4%，粘有机物颗粒占11%。
摘 要: 等离子旋转电极制粉工艺（PREP）是目前我国制取高温合金粉末的重要手段之一。粉末的质量是粉末冶金领域备受关注的问题。本研究对PREP工艺制取镍基高温合金粉末中的一种异常颗粒进行了观察、分类、统计和分析。研究结果表明，合金粉末中存在粉末与升华物、熔渣、陶瓷、有机物粘连为一体的异常颗粒。这类异常颗粒的产生与母合金的纯净度、夹杂的性质、雾化制粉工艺参数有密切的关系。筛分和静电处理异常颗粒的能力与所粘连夹杂物的尺寸、形态以及化学组成和密度、介电常数等物理性质有关。与筛分处理相比，静电后1kg粉末样品中粘连夹杂的颗粒减少了63%；在50-150μm的成品粉中，粘连熔渣的颗粒占残存夹杂物总量的36%，粘连陶瓷颗粒为4%，粘有机物颗粒占11%。
2017, 46(11):3491-3497.
摘要:
利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段研究了单级、双级和三级均匀化热处理对新型5052含Er铝合金显微组织的影响。研究结果表明,合金经560℃/30h高温均匀化热处理后,铸态组织中存在的非平衡共晶相大部分发生回溶,未溶的共晶相是Al3Fe和Al-Fe-Er等富Fe相,第二级较低温的均匀化热处理有利于富Fe共晶相的球化和尺寸细化。研究结果还显示,均匀化制度显著影响析出相的析出行为。560℃/30h单级均匀化后的缓冷过程中有大量杆状β’(Al3Mg2)和球状Al3(Er, Zr)、Al3Zr相析出,但分布、尺寸很不均匀,析出相的总体积分数最高,为7.4%；第二级均匀化有利于细小均匀的Al3(Er, Zr)、Al3Zr纳米析出相形成,其中第二级均匀化温度为150℃时更有利于其弥散形核,析出相数量密度最高(20.3um-1)、尺寸最细小(平均半径14nm)；采用三级均匀化处理可以在控制粒子尺寸的前提下,获得较高的数量密度。
利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段研究了单级、双级和三级均匀化热处理对新型5052含Er铝合金显微组织的影响。研究结果表明,合金经560℃/30h高温均匀化热处理后,铸态组织中存在的非平衡共晶相大部分发生回溶,未溶的共晶相是Al3Fe和Al-Fe-Er等富Fe相,第二级较低温的均匀化热处理有利于富Fe共晶相的球化和尺寸细化。研究结果还显示,均匀化制度显著影响析出相的析出行为。560℃/30h单级均匀化后的缓冷过程中有大量杆状β’(Al3Mg2)和球状Al3(Er, Zr)、Al3Zr相析出,但分布、尺寸很不均匀,析出相的总体积分数最高,为7.4%；第二级均匀化有利于细小均匀的Al3(Er, Zr)、Al3Zr纳米析出相形成,其中第二级均匀化温度为150℃时更有利于其弥散形核,析出相数量密度最高(20.3um-1)、尺寸最细小(平均半径14nm)；采用三级均匀化处理可以在控制粒子尺寸的前提下,获得较高的数量密度。
2017, 46(11):3498-3502.
摘要:
利用激光熔覆技术,在医用钛合金表面制备梯度稀土磷酸钙复合陶瓷涂层。采用OM、XRD、SEM、iCP-MS分别对涂层的界面结合、物相组成、显微形貌、离子溶出进行考察。结果表明：经过激光熔覆后,能够在钛合金表面得到富含HA和β-TCP的梯度磷酸钙陶瓷涂层,且涂层分为基材,合金化层,陶瓷层三个层次,各层间界面结合良好；磷酸钙陶瓷涂层不断被生理盐水降解,重量不断丢失,涂层在生理盐水中能够形成一种类骨磷灰石的新相；伴随着涂层的降解,Ca2+和La3+从涂层中溶出；溶液中Ca2+的溶出浓度在15 PPM ～ 40 PPM的范围内随浸泡时间的延长呈现波动上升的趋势,La3+的析出浓度却在0.15 PPB ～ 0.45 PPB之间随着浸泡时间的延长呈现波动下降的趋势。
利用激光熔覆技术,在医用钛合金表面制备梯度稀土磷酸钙复合陶瓷涂层。采用OM、XRD、SEM、iCP-MS分别对涂层的界面结合、物相组成、显微形貌、离子溶出进行考察。结果表明：经过激光熔覆后,能够在钛合金表面得到富含HA和β-TCP的梯度磷酸钙陶瓷涂层,且涂层分为基材,合金化层,陶瓷层三个层次,各层间界面结合良好；磷酸钙陶瓷涂层不断被生理盐水降解,重量不断丢失,涂层在生理盐水中能够形成一种类骨磷灰石的新相；伴随着涂层的降解,Ca2+和La3+从涂层中溶出；溶液中Ca2+的溶出浓度在15 PPM ～ 40 PPM的范围内随浸泡时间的延长呈现波动上升的趋势,La3+的析出浓度却在0.15 PPB ～ 0.45 PPB之间随着浸泡时间的延长呈现波动下降的趋势。
2017, 46(11):3503-3507.
摘要:
利用多弧离子镀技术，在4Cr13不锈钢表面制备CrN薄膜，并掺杂不同含量的Mo原子，制备CrMoN复合薄膜。用XRD、附着力划痕仪、显微硬度计和电化学测量仪分别检测复合薄膜的相结构、结合力、硬度以及在3.5% NaCl溶液、1 mol?L-1 NaOH溶液和1 mol?L-1 H2SO4溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明；CrMoN复合薄膜形成了以NaCl型面心立方CrN结构为基础的（Cr,Mo）N结构；当Mo含量达到31.08%时，在（311）、(111)方向上出现Mo2N的衍射峰，此时薄膜出现了CrN、(Cr,Mo)N和Mo2N相结构并存的情况。当Mo的原子百分比为7.09% 时，结合力最大为57N，显微硬度达到最大值2962.3 HV；当Mo含量为14.26%时，在H2SO4溶液和NaOH溶液中耐蚀性能最好；当Mo含量为5.15%时，在NaCl溶液中耐蚀性能最好。复合薄膜腐蚀机理主要是局部腐蚀中的小孔腐蚀，缝隙腐蚀和电偶腐蚀也会发生。
利用多弧离子镀技术，在4Cr13不锈钢表面制备CrN薄膜，并掺杂不同含量的Mo原子，制备CrMoN复合薄膜。用XRD、附着力划痕仪、显微硬度计和电化学测量仪分别检测复合薄膜的相结构、结合力、硬度以及在3.5% NaCl溶液、1 mol?L-1 NaOH溶液和1 mol?L-1 H2SO4溶液中的电化学腐蚀性能。结果表明；CrMoN复合薄膜形成了以NaCl型面心立方CrN结构为基础的（Cr,Mo）N结构；当Mo含量达到31.08%时，在（311）、(111)方向上出现Mo2N的衍射峰，此时薄膜出现了CrN、(Cr,Mo)N和Mo2N相结构并存的情况。当Mo的原子百分比为7.09% 时，结合力最大为57N，显微硬度达到最大值2962.3 HV；当Mo含量为14.26%时，在H2SO4溶液和NaOH溶液中耐蚀性能最好；当Mo含量为5.15%时，在NaCl溶液中耐蚀性能最好。复合薄膜腐蚀机理主要是局部腐蚀中的小孔腐蚀，缝隙腐蚀和电偶腐蚀也会发生。
2017, 46(11):3508-3511.
摘要:
Fe40Ni38B19Mo3非晶合金薄带在液氮温度下经不同时间的深冷处理后,采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪和B-H分析仪研究了经过不同深冷处理时间后非晶合金结构及矫顽力的变化规律。结果表明,深冷处理后合金仍然为非晶态,而原子组态变得更无序；随着深冷处理时间的增加,Fe40Ni38B19Mo3非晶合金薄带的自由体积呈现降低的趋势；矫顽力随深冷处理时间的增加呈现非单调性的变化,除了经2 h处理的试样的矫顽力比铸态略大,其他深冷处理试样的矫顽力均低于铸态试样的矫顽力。矫顽力的变化是非晶合金化学短程序的变化和自由体积改变共同作用的结果。
Fe40Ni38B19Mo3非晶合金薄带在液氮温度下经不同时间的深冷处理后,采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪和B-H分析仪研究了经过不同深冷处理时间后非晶合金结构及矫顽力的变化规律。结果表明,深冷处理后合金仍然为非晶态,而原子组态变得更无序；随着深冷处理时间的增加,Fe40Ni38B19Mo3非晶合金薄带的自由体积呈现降低的趋势；矫顽力随深冷处理时间的增加呈现非单调性的变化,除了经2 h处理的试样的矫顽力比铸态略大,其他深冷处理试样的矫顽力均低于铸态试样的矫顽力。矫顽力的变化是非晶合金化学短程序的变化和自由体积改变共同作用的结果。
2017, 46(11):3512-3517.
摘要:
本文采用商用连铸连轧AZ31镁合金板材,通过小辊径非对称轧制工艺,研究在150℃,200℃,250℃温度条件下多道次非对称轧制对镁合金板材组织、织构和力学性能的影响。实验结果表明,不同轧制温度下,镁合金板材的晶粒细化机理不同,150℃时以孪晶细化为主,部分晶粒发生动态再结晶,200℃和250℃时板材晶粒细化机理为动态再结晶。对比分析了对称轧制和非对称轧制板材织构演化规律,随着轧制温度的升高,非对称轧制板材基面织构依次增强,但明显低于对称轧制板材。
本文采用商用连铸连轧AZ31镁合金板材,通过小辊径非对称轧制工艺,研究在150℃,200℃,250℃温度条件下多道次非对称轧制对镁合金板材组织、织构和力学性能的影响。实验结果表明,不同轧制温度下,镁合金板材的晶粒细化机理不同,150℃时以孪晶细化为主,部分晶粒发生动态再结晶,200℃和250℃时板材晶粒细化机理为动态再结晶。对比分析了对称轧制和非对称轧制板材织构演化规律,随着轧制温度的升高,非对称轧制板材基面织构依次增强,但明显低于对称轧制板材。
2017, 46(11):3518-3524.
摘要:
以Mg粉和Zn粉为原料,采用高能球磨混粉和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了含Zn量为0wt%, 2wt, 4wt%, 6wt%, 8wt%的生物Mg-Zn 合金,对其显微组织、力学性能和腐蚀性能进行了研究。结果表明：制备的Mg-Zn合金内部结构致密,组织分布均匀；显微硬度和抗压强度随Zn含量增加而增加,含量为6wt%时达到最大值(69.0 Hv0.1和379.5 MPa)；模拟体液中的电化学腐蚀电位随Zn含量的增加而升高,腐蚀电流密度则降低,在6wt%时分别达到最高值和最小值。浸泡试验中,含Zn量为6wt%合金表现出最好的耐腐蚀性能,随含Zn量的增加,腐蚀形式由严重的点蚀和颗粒剥落转变为轻微的点蚀和颗粒内均匀的晶内腐蚀。
以Mg粉和Zn粉为原料,采用高能球磨混粉和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了含Zn量为0wt%, 2wt, 4wt%, 6wt%, 8wt%的生物Mg-Zn 合金,对其显微组织、力学性能和腐蚀性能进行了研究。结果表明：制备的Mg-Zn合金内部结构致密,组织分布均匀；显微硬度和抗压强度随Zn含量增加而增加,含量为6wt%时达到最大值(69.0 Hv0.1和379.5 MPa)；模拟体液中的电化学腐蚀电位随Zn含量的增加而升高,腐蚀电流密度则降低,在6wt%时分别达到最高值和最小值。浸泡试验中,含Zn量为6wt%合金表现出最好的耐腐蚀性能,随含Zn量的增加,腐蚀形式由严重的点蚀和颗粒剥落转变为轻微的点蚀和颗粒内均匀的晶内腐蚀。
2017, 46(11):3525-3531.
摘要:
为了开发新的高强铸造铝合金材料，分别采用三种铸造工艺，砂型铸造、金属型铸造和挤压铸造，制备了一种以Al-Ni共晶体系为基础的AlZn6Ni4Mg2Cu铸造铝合金材料，研究了Ni元素、热处理和铸造工艺对其微观组织、力学性能的影响规律，揭示了其强化机制。结果表明：4%（质量分数）的Ni在该铝合金中形成了大量的共晶组织（a-Al+Al3Ni），同时改善了其力学性能和铸造性能，起到了共晶强化的作用；热处理导致了Al3Ni相的球化和MgZn2相的时效析出，提高了该铝合金的强度；相比砂型铸造和金属型铸造，挤压铸造时该铝合金的晶粒和Al3Ni相最细小，力学性能最佳，抗拉强度为586MPa，断后伸长率为3.5%；由此得出结论：AlZn6Ni4Mg2Cu铸造铝合金的强化机制为η(MgZn2)相的时效强化和Al3Ni相的弥散强化，挤压铸造加T6热处理后，该铝合金的力学性能达到最佳值。
为了开发新的高强铸造铝合金材料，分别采用三种铸造工艺，砂型铸造、金属型铸造和挤压铸造，制备了一种以Al-Ni共晶体系为基础的AlZn6Ni4Mg2Cu铸造铝合金材料，研究了Ni元素、热处理和铸造工艺对其微观组织、力学性能的影响规律，揭示了其强化机制。结果表明：4%（质量分数）的Ni在该铝合金中形成了大量的共晶组织（a-Al+Al3Ni），同时改善了其力学性能和铸造性能，起到了共晶强化的作用；热处理导致了Al3Ni相的球化和MgZn2相的时效析出，提高了该铝合金的强度；相比砂型铸造和金属型铸造，挤压铸造时该铝合金的晶粒和Al3Ni相最细小，力学性能最佳，抗拉强度为586MPa，断后伸长率为3.5%；由此得出结论：AlZn6Ni4Mg2Cu铸造铝合金的强化机制为η(MgZn2)相的时效强化和Al3Ni相的弥散强化，挤压铸造加T6热处理后，该铝合金的力学性能达到最佳值。
2017, 46(11):3532-3537.
摘要:
本文研究了Fe-25Cr-12Co合金在不同拉速下对定向凝固组织以及磁场施加对合金热处理组织及磁性能的影响。用金相显微镜和TEM对合金的显微组织和结构进行分析,用型振动样品磁强计对合金进行磁性能测试。结果表明,提高拉速有利于减少合金中σ析出相但不利于合金的取向生长。磁场热处理有利于促进α1粒子由颗粒转变为长形状,并且改变合金磁性能,合金在平行于磁场方向的磁性能好于无磁场条件,而合金垂直于磁场方向的磁性能低于无磁场条件。
本文研究了Fe-25Cr-12Co合金在不同拉速下对定向凝固组织以及磁场施加对合金热处理组织及磁性能的影响。用金相显微镜和TEM对合金的显微组织和结构进行分析,用型振动样品磁强计对合金进行磁性能测试。结果表明,提高拉速有利于减少合金中σ析出相但不利于合金的取向生长。磁场热处理有利于促进α1粒子由颗粒转变为长形状,并且改变合金磁性能,合金在平行于磁场方向的磁性能好于无磁场条件,而合金垂直于磁场方向的磁性能低于无磁场条件。
2017, 46(11):3538-3543.
摘要:
本文通过固-液-气(VLS)生长机制,利用化学气相沉积法(CVD)制备SnO2纳米线。利用原子层沉积(ALD)以钛酸四异丙酯为前驱体在SnO2纳米线表面沉积不同厚度的TiO2壳层,形成SnO2@TiO2核-壳纳米线结构。通过中间Al2O3插层,分别制备出金红石和锐钛矿两种不同晶型的TiO2,从而制备出两种不同复合结构的SnO2@TiO2核-壳纳米线。实验研究该复合结构中TiO2的厚度与晶型对紫外光下光催化降解甲基橙溶液活性的影响。
本文通过固-液-气(VLS)生长机制,利用化学气相沉积法(CVD)制备SnO2纳米线。利用原子层沉积(ALD)以钛酸四异丙酯为前驱体在SnO2纳米线表面沉积不同厚度的TiO2壳层,形成SnO2@TiO2核-壳纳米线结构。通过中间Al2O3插层,分别制备出金红石和锐钛矿两种不同晶型的TiO2,从而制备出两种不同复合结构的SnO2@TiO2核-壳纳米线。实验研究该复合结构中TiO2的厚度与晶型对紫外光下光催化降解甲基橙溶液活性的影响。
2017, 46(11):3544-3549.
摘要:
通过高能球磨方法制备了系列W-TaC混合粉末,采用放电等离子体烧结(SPS)制备出弥散强化W-TaC样品,并对W-TaC样品的密度、硬度和微观组织进行了分析。利用核工业西南物理研究院的60kW电子束材料测试平台(EMS-60)对烧结W-TaC的耐瞬态热冲击性能进行了测试,分别模拟了等离子体破裂和边缘局域模热负荷。实验后通过扫描电镜观察了样品加载区域的裂纹及熔化情况,通过透射电镜观察分析了材料的微结构特征。结果表明：W-TaC样品在热负荷作用下可以经受功率密度为740MW/m2、5ms的热冲击而不产生裂纹,但在功率密度为550MW/m2、100次1ms的热疲劳下会产生疲劳微裂纹。SEM和TEM分析表明TaC颗粒在钨晶粒内和晶粒间都有存在,而且TaC会与W形成共格相界和半共格晶界从而增强钨合金的强度。
通过高能球磨方法制备了系列W-TaC混合粉末,采用放电等离子体烧结(SPS)制备出弥散强化W-TaC样品,并对W-TaC样品的密度、硬度和微观组织进行了分析。利用核工业西南物理研究院的60kW电子束材料测试平台(EMS-60)对烧结W-TaC的耐瞬态热冲击性能进行了测试,分别模拟了等离子体破裂和边缘局域模热负荷。实验后通过扫描电镜观察了样品加载区域的裂纹及熔化情况,通过透射电镜观察分析了材料的微结构特征。结果表明：W-TaC样品在热负荷作用下可以经受功率密度为740MW/m2、5ms的热冲击而不产生裂纹,但在功率密度为550MW/m2、100次1ms的热疲劳下会产生疲劳微裂纹。SEM和TEM分析表明TaC颗粒在钨晶粒内和晶粒间都有存在,而且TaC会与W形成共格相界和半共格晶界从而增强钨合金的强度。
2017, 46(11):3550-3555.
摘要:
采用对靶设计的磁控溅射法在SiC纤维表面先后沉积了(Al+Al2O3)扩散阻挡层和Ni-Cr-Al合金先驱层,制备得到SiCf/Ni-Cr-Al先驱丝。研究了涂层的形貌、成分和相组成,以及涂层对SiC纤维力学性能的影响。对先驱丝在850℃/150h和900℃/150h进行真空热处理。研究结果表明：Al2O3涂层均匀致密,呈非晶态,Ni-Cr-Al合金涂层成分分布均匀,与靶材成分相当；涂层与SiC纤维结合良好,且对SiC纤维力学性能影响较小；先驱丝在真空热处理后,Ni-Cr-Al合金层仍保持完整,(Al+Al2O3)涂层有效的抑制了界面处元素扩散和化学反应,保证了高性能的SiCf/Ni-Cr-Al复合材料的制备。
采用对靶设计的磁控溅射法在SiC纤维表面先后沉积了(Al+Al2O3)扩散阻挡层和Ni-Cr-Al合金先驱层,制备得到SiCf/Ni-Cr-Al先驱丝。研究了涂层的形貌、成分和相组成,以及涂层对SiC纤维力学性能的影响。对先驱丝在850℃/150h和900℃/150h进行真空热处理。研究结果表明：Al2O3涂层均匀致密,呈非晶态,Ni-Cr-Al合金涂层成分分布均匀,与靶材成分相当；涂层与SiC纤维结合良好,且对SiC纤维力学性能影响较小；先驱丝在真空热处理后,Ni-Cr-Al合金层仍保持完整,(Al+Al2O3)涂层有效的抑制了界面处元素扩散和化学反应,保证了高性能的SiCf/Ni-Cr-Al复合材料的制备。
2017, 46(11):3556-3563.
摘要:
与传统Ni基单晶高温合金相比，高Mo强化Ni3Al基单晶高温合金具有富Al和富Mo的成分特征，即该合金具有低密度的优势。本文总结了该合金的凝固特性，并发现高Al的成分特征显著提高了平均液相扩散系数，即Ni3Al基单晶高温合金的平均液相扩散系数为10-8 m2/s数量级，比Ni基单晶高温合金高1-2个数量级。同时，高Al和高Mo的成分特征决定了合金具有枝晶间初生γ''相和富Mo相的末期凝固行为，这与Ni基单晶高温合金的枝晶间析出物（γ/γ''共晶和γ''相）明显不同，但高Al和高Mo的成分特征对凝固特征温度的影响较小。Mo在凝固时显著偏析于未凝固的液相，该偏析行为将降低高Mo强化单晶高温合金的雀斑形成倾向。合金凝固特性的研究将为单晶制备工艺与工程应用奠定基础。
与传统Ni基单晶高温合金相比，高Mo强化Ni3Al基单晶高温合金具有富Al和富Mo的成分特征，即该合金具有低密度的优势。本文总结了该合金的凝固特性，并发现高Al的成分特征显著提高了平均液相扩散系数，即Ni3Al基单晶高温合金的平均液相扩散系数为10-8 m2/s数量级，比Ni基单晶高温合金高1-2个数量级。同时，高Al和高Mo的成分特征决定了合金具有枝晶间初生γ''相和富Mo相的末期凝固行为，这与Ni基单晶高温合金的枝晶间析出物（γ/γ''共晶和γ''相）明显不同，但高Al和高Mo的成分特征对凝固特征温度的影响较小。Mo在凝固时显著偏析于未凝固的液相，该偏析行为将降低高Mo强化单晶高温合金的雀斑形成倾向。合金凝固特性的研究将为单晶制备工艺与工程应用奠定基础。
2017, 46(11):3564-3569.
摘要:
涂层成形过程中的缺陷含量、残余应力、沉积效率、组织结构及力学性能等指标均会随着工艺参数与基体预处理状态的不同而发生显著变化，因而需要从更加微观的角度深入理解等离子喷涂涂层的微观构筑过程，即单个熔滴的铺展凝固现象。本文分别从熔滴凝固的类型与机理、不同因素对熔滴凝固过程的影响及凝固斑点形态的定量表征方法三个方面详细综述了等离子喷涂熔滴撞击基体快速凝固过程的研究现状。结果表明，熔滴的铺展形态主要可以分为五类，包括圆盘型、破碎型、放射型、花瓣型及气泡型，影响铺展过程的因素主要包括熔滴特性（速度、温度、粒径、材料属性、熔化状态等）与基体状态（表面粗糙形貌，表面化学状态，吸附物及冷凝物，界面润湿性及接触热阻等）两大类，综合采用一系列参数对熔滴铺展几何形态进行表征可实现熔滴沉积质量的定量评价。
涂层成形过程中的缺陷含量、残余应力、沉积效率、组织结构及力学性能等指标均会随着工艺参数与基体预处理状态的不同而发生显著变化，因而需要从更加微观的角度深入理解等离子喷涂涂层的微观构筑过程，即单个熔滴的铺展凝固现象。本文分别从熔滴凝固的类型与机理、不同因素对熔滴凝固过程的影响及凝固斑点形态的定量表征方法三个方面详细综述了等离子喷涂熔滴撞击基体快速凝固过程的研究现状。结果表明，熔滴的铺展形态主要可以分为五类，包括圆盘型、破碎型、放射型、花瓣型及气泡型，影响铺展过程的因素主要包括熔滴特性（速度、温度、粒径、材料属性、熔化状态等）与基体状态（表面粗糙形貌，表面化学状态，吸附物及冷凝物，界面润湿性及接触热阻等）两大类，综合采用一系列参数对熔滴铺展几何形态进行表征可实现熔滴沉积质量的定量评价。
2017, 46(11):3570-3576.
摘要:
TiAl合金的热加工（锻造、热挤压、板材轧制等）窗口窄，高温变形能力差，室温脆性大等成为限制其应用的关键因素，本文主要综述了合金成分对TiAl合金热变形加工以及超塑性成形影响等方面的研究现状，从TiAl合金的晶体结构、β相含量、显微组织细化、热变形激活能四个方面探讨了合金成分对TiAl合金热变形加工的影响，并指出合金化方式提高TiAl合金热变形加工能力应该遵循的几点原则，以及TiAl合金热变形加工的未来发展趋势。
TiAl合金的热加工（锻造、热挤压、板材轧制等）窗口窄，高温变形能力差，室温脆性大等成为限制其应用的关键因素，本文主要综述了合金成分对TiAl合金热变形加工以及超塑性成形影响等方面的研究现状，从TiAl合金的晶体结构、β相含量、显微组织细化、热变形激活能四个方面探讨了合金成分对TiAl合金热变形加工的影响，并指出合金化方式提高TiAl合金热变形加工能力应该遵循的几点原则，以及TiAl合金热变形加工的未来发展趋势。
