2017年第46卷第12期文章目次
2017, 46(12):3577-3582.
摘要:
采用低温回流技术,以Co4(CO)12和S粉为原料,在1, 6-己二醇溶剂中一步合成了钴硫化物催化剂。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对合成的化合物进行了表征。XRD分析表明合成样品为立方结构的Co9S8化合物,其SEM图片显示了花椰菜状的表面形貌。Co9S8化合物表现出良好的氧还原催化活性,开路电位为0.75 V(vs. NHE)。在电荷转移控制电位区,电极反应传递系数和塔菲尔斜率分别为0.50和119 mV。同时,将催化剂的催化活性和电化学稳定性与商业铂催化剂进行了比较。
采用低温回流技术,以Co4(CO)12和S粉为原料,在1, 6-己二醇溶剂中一步合成了钴硫化物催化剂。用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对合成的化合物进行了表征。XRD分析表明合成样品为立方结构的Co9S8化合物,其SEM图片显示了花椰菜状的表面形貌。Co9S8化合物表现出良好的氧还原催化活性,开路电位为0.75 V(vs. NHE)。在电荷转移控制电位区,电极反应传递系数和塔菲尔斜率分别为0.50和119 mV。同时,将催化剂的催化活性和电化学稳定性与商业铂催化剂进行了比较。
2017, 46(12):3583-3588.
摘要:
在喷涂复杂形状部件时，喷涂焰流和基体表面几乎不可能固定一个角度。研究喷涂角度对涂层性质的影响是必要的。本文研究凹面曲率半径对沉积率的影响。实验使用团簇烧结的WC-10Co-4Cr粉末（粒径15~45μm）。实验时喷涂参数不变，喷涂半径为10,15,25mm的凹面。研究表明，喷涂角度严重影响涂层沉积率。喷涂角度减小导致沉积率减少。当喷涂角度少于30°.，涂层性质显著降低。涂层沉积分布和不同凹面半径的关系被推导。
在喷涂复杂形状部件时，喷涂焰流和基体表面几乎不可能固定一个角度。研究喷涂角度对涂层性质的影响是必要的。本文研究凹面曲率半径对沉积率的影响。实验使用团簇烧结的WC-10Co-4Cr粉末（粒径15~45μm）。实验时喷涂参数不变，喷涂半径为10,15,25mm的凹面。研究表明，喷涂角度严重影响涂层沉积率。喷涂角度减小导致沉积率减少。当喷涂角度少于30°.，涂层性质显著降低。涂层沉积分布和不同凹面半径的关系被推导。
2017, 46(12):3589-3594.
摘要:
对相同退火温度和相同尺寸的T2纯铜板和H62铜合金进行单向拉伸试验,分析两种材料在不同应变状态下对损伤度的影响。结果表明,T2纯铜和H62铜合金的断裂与损伤与其在拉伸作用微结构演变密切相关,微结构的演变对认识两种材料的断裂机理非常重要。两种材料的形状因子随着应变增大具有相似的变化趋势,但不同的是H62铜合金形状因子较大并且快速增大,而T2纯铜的形状因子较小并且缓慢增大。两种材料相对形状因子的变化非常相似,形状因子的相对增长趋势完全一致。H62铜合金比T2纯铜较早进入塑性变形阶段,并且比T2纯铜的塑性变形阶段较短。在突破一定阈值以后,比T2纯铜更快发生破坏变形。通过指数函数对两种材料的归一化形状因子曲线进行了拟合,建立了拟合方程,揭示材料宏观变形与微结构之间的关系。
对相同退火温度和相同尺寸的T2纯铜板和H62铜合金进行单向拉伸试验,分析两种材料在不同应变状态下对损伤度的影响。结果表明,T2纯铜和H62铜合金的断裂与损伤与其在拉伸作用微结构演变密切相关,微结构的演变对认识两种材料的断裂机理非常重要。两种材料的形状因子随着应变增大具有相似的变化趋势,但不同的是H62铜合金形状因子较大并且快速增大,而T2纯铜的形状因子较小并且缓慢增大。两种材料相对形状因子的变化非常相似,形状因子的相对增长趋势完全一致。H62铜合金比T2纯铜较早进入塑性变形阶段,并且比T2纯铜的塑性变形阶段较短。在突破一定阈值以后,比T2纯铜更快发生破坏变形。通过指数函数对两种材料的归一化形状因子曲线进行了拟合,建立了拟合方程,揭示材料宏观变形与微结构之间的关系。
2017, 46(12):3595-3600.
摘要:
氧化膜破裂理论是目前定量预测核电高温水环境中镍基合金应力腐蚀开裂速率应用最为广泛的理论模型之一，其中应力强度因子是衡量应力腐蚀开裂速率的重要参量。为进一步了解氧化膜破裂机理及裂纹扩展驱动力特性，提出了膜致应力强度因子。为了深入了解膜致应力强度因子在 EAC 裂纹扩展过程中裂尖的力学状况，在不考虑外载的情况下，从理论和数值模拟两方面分析研究了EAC 裂尖基体金属区域的应力应变分布状态，得出了膜致应力强度因子对裂尖Mises应力、等效塑性应变、拉伸应力、拉伸应变及拉伸应变梯度的影响规律，为提高定量预测高温高压水环境中镍基合金及不锈钢 EAC 扩展速率精度奠定基础，进而完善了氧化膜破裂机理。
氧化膜破裂理论是目前定量预测核电高温水环境中镍基合金应力腐蚀开裂速率应用最为广泛的理论模型之一，其中应力强度因子是衡量应力腐蚀开裂速率的重要参量。为进一步了解氧化膜破裂机理及裂纹扩展驱动力特性，提出了膜致应力强度因子。为了深入了解膜致应力强度因子在 EAC 裂纹扩展过程中裂尖的力学状况，在不考虑外载的情况下，从理论和数值模拟两方面分析研究了EAC 裂尖基体金属区域的应力应变分布状态，得出了膜致应力强度因子对裂尖Mises应力、等效塑性应变、拉伸应力、拉伸应变及拉伸应变梯度的影响规律，为提高定量预测高温高压水环境中镍基合金及不锈钢 EAC 扩展速率精度奠定基础，进而完善了氧化膜破裂机理。
2017, 46(12):3601-3605.
摘要:
二氧化钒(VO2)在接近室温时发生由半导体态向金属态的Mott相变，在智能窗和红外自适应伪装技术领域具有一定的应用前景。本文采用一种新颖的水热法制备均匀自支撑的VO2纳米线。合成的纳米线的直径为150±30 nm，长度达到几十微米。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜和选取电子衍射等手段验证了高纯单斜相VO2纳米线的成功制备。而且,VO2纳米线的可逆相变性能采用差示量热扫描、变温XRD和变温Raman光谱进行了探究。结果表明：VO2纳米线升温相变点为65.2 °C,磁滞回线宽度窄至6.5 °C,具有良好的可逆相变性。这些为VO2纳米线的金属-半导体相变研究提供基础。
二氧化钒(VO2)在接近室温时发生由半导体态向金属态的Mott相变，在智能窗和红外自适应伪装技术领域具有一定的应用前景。本文采用一种新颖的水热法制备均匀自支撑的VO2纳米线。合成的纳米线的直径为150±30 nm，长度达到几十微米。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜和选取电子衍射等手段验证了高纯单斜相VO2纳米线的成功制备。而且,VO2纳米线的可逆相变性能采用差示量热扫描、变温XRD和变温Raman光谱进行了探究。结果表明：VO2纳米线升温相变点为65.2 °C,磁滞回线宽度窄至6.5 °C,具有良好的可逆相变性。这些为VO2纳米线的金属-半导体相变研究提供基础。
2017, 46(12):3606-3612.
摘要:
使用CO2和N2利用磁过滤阴极弧法（FCVA）在Si（100）和304不锈钢上沉积Ti(C,N,O)薄膜。采用XPS, XRD, Raman, SEM, 摩擦磨损试验机，电化学实验站检测得出气体流速对薄膜成分、相结构和薄膜性能的作用。当混合气体流量从10sccm升高的50sccm时，薄膜中的C和N含量有明显增加，而O和Ti含量有小幅下降；当混合气体流量从50sccm升高到80sccm时，薄膜中的C和N含量下降，而Ti含量有小幅上升，O含量急剧上升。薄膜由nc-Ti(C,N,O)纳米晶结构，转变为nc-Ti(C,N,O)/a-CNx，a-TiO2/a-CNx,N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构。N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构薄膜具有最低的摩擦系数（0.34），nc-Ti(C,N,O)/a-CNx，N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构薄膜在Hanks溶液中均表现出良好的抗腐蚀能力。
使用CO2和N2利用磁过滤阴极弧法（FCVA）在Si（100）和304不锈钢上沉积Ti(C,N,O)薄膜。采用XPS, XRD, Raman, SEM, 摩擦磨损试验机，电化学实验站检测得出气体流速对薄膜成分、相结构和薄膜性能的作用。当混合气体流量从10sccm升高的50sccm时，薄膜中的C和N含量有明显增加，而O和Ti含量有小幅下降；当混合气体流量从50sccm升高到80sccm时，薄膜中的C和N含量下降，而Ti含量有小幅上升，O含量急剧上升。薄膜由nc-Ti(C,N,O)纳米晶结构，转变为nc-Ti(C,N,O)/a-CNx，a-TiO2/a-CNx,N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构。N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构薄膜具有最低的摩擦系数（0.34），nc-Ti(C,N,O)/a-CNx，N-doped a-TiO2/a-C纳米复合结构薄膜在Hanks溶液中均表现出良好的抗腐蚀能力。
2017, 46(12):3613-3620.
摘要:
本研究以AgSnO2电接触材料为研究对象,借助高速摄像技术并与电接触试验机组成电接触-高速摄像试验体系,观测电触头对在不同负载条件下熔桥行为的基本特征和规律,并进行定量测量研究,同时通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对熔桥行为后触头表面的微观结构和元素分布进行分析。结果表明,AgSnO2触头熔桥演化行为可分为接触区域熔化、熔桥稳定存在和熔桥失稳及断开三个阶段,熔桥和电弧现象可以同时存在,并且存在一定的协同和竞争关系,AgSnO2触头材料的熔桥尺寸为微米级(0.027-0.295 mm),熔桥直径随电流的增大而增大,熔桥长度随电流的增大而减小,熔桥演化行为过程中熔桥形状依次表现为墩粗型、圆柱型和哑铃型,熔桥行为会改变触头的表面形貌和元素分布。
本研究以AgSnO2电接触材料为研究对象,借助高速摄像技术并与电接触试验机组成电接触-高速摄像试验体系,观测电触头对在不同负载条件下熔桥行为的基本特征和规律,并进行定量测量研究,同时通过扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对熔桥行为后触头表面的微观结构和元素分布进行分析。结果表明,AgSnO2触头熔桥演化行为可分为接触区域熔化、熔桥稳定存在和熔桥失稳及断开三个阶段,熔桥和电弧现象可以同时存在,并且存在一定的协同和竞争关系,AgSnO2触头材料的熔桥尺寸为微米级(0.027-0.295 mm),熔桥直径随电流的增大而增大,熔桥长度随电流的增大而减小,熔桥演化行为过程中熔桥形状依次表现为墩粗型、圆柱型和哑铃型,熔桥行为会改变触头的表面形貌和元素分布。
2017, 46(12):3621-3625.
摘要:
实验采用电子束蒸发法在钢基体表面制备高熵合金涂层，探究不同Al 元素对微观结构、表面形貌和电化学性能的影响。涂层表面的X射线、电子探针和原子力显微镜实验结果表明，不同成分的合金涂层均呈典型的树枝晶结构，组织中仍保持原有的化学组成。涂层表面平整分布均匀，膜层致密。在0.5 mol/L H2SO4 溶液和 1 mol/L NaCl 溶液中，高熵合金的宽钝化区大于700mV，具有较大的腐蚀电势-129mV和较小的腐蚀电流密度约2.2×10-6 A/cm2，Al0.5FeCoCrNiCu 涂层的耐蚀性最佳。
实验采用电子束蒸发法在钢基体表面制备高熵合金涂层，探究不同Al 元素对微观结构、表面形貌和电化学性能的影响。涂层表面的X射线、电子探针和原子力显微镜实验结果表明，不同成分的合金涂层均呈典型的树枝晶结构，组织中仍保持原有的化学组成。涂层表面平整分布均匀，膜层致密。在0.5 mol/L H2SO4 溶液和 1 mol/L NaCl 溶液中，高熵合金的宽钝化区大于700mV，具有较大的腐蚀电势-129mV和较小的腐蚀电流密度约2.2×10-6 A/cm2，Al0.5FeCoCrNiCu 涂层的耐蚀性最佳。
2017, 46(12):3626-3632.
摘要:
利用纳米压痕仪和扫描探针显微镜对高纯钨单晶的载荷-位移曲线、弹性模量、压痕形貌、纳米硬度-加载深度以及弹性回复率的变化情况进行了研究。结果表明，W(111)晶面在加载和卸载过程中分别经历了弹性变形和塑性变形阶段，荷载-位移曲线未出现不连续现象，表明在加载过程中压痕内部未产生裂纹或脆性断裂；钨单晶的残余压痕表现出堆积形貌，表明钨单晶有较低的加工应变硬化趋势；采用连续刚度法测量了钨单晶的纳米压痕硬度以及弹性模量，结果表明，钨单晶纳米压痕硬度和弹性模量存在尺寸效应，即随着加载深度的增加，单晶的纳米压痕硬度和弹性模量减小；采用 Nix-Gao 模型对钨单晶的纳米压痕力学特征和进行了分析，计算了钨单晶的微观特征长度（h^*）为1490nm，无压痕尺寸效应时的纳米硬度值（H_0）为6.79GPa，尺寸效应因子（m）为0.18，即压入深度小于1490nm时，钨单晶具有明显的尺寸效应，当压入深度超过1490nm时，尺寸效应将减弱。当压入深度超过2450nm时，钨单晶的纳米尺寸效应将消失。
利用纳米压痕仪和扫描探针显微镜对高纯钨单晶的载荷-位移曲线、弹性模量、压痕形貌、纳米硬度-加载深度以及弹性回复率的变化情况进行了研究。结果表明，W(111)晶面在加载和卸载过程中分别经历了弹性变形和塑性变形阶段，荷载-位移曲线未出现不连续现象，表明在加载过程中压痕内部未产生裂纹或脆性断裂；钨单晶的残余压痕表现出堆积形貌，表明钨单晶有较低的加工应变硬化趋势；采用连续刚度法测量了钨单晶的纳米压痕硬度以及弹性模量，结果表明，钨单晶纳米压痕硬度和弹性模量存在尺寸效应，即随着加载深度的增加，单晶的纳米压痕硬度和弹性模量减小；采用 Nix-Gao 模型对钨单晶的纳米压痕力学特征和进行了分析，计算了钨单晶的微观特征长度（h^*）为1490nm，无压痕尺寸效应时的纳米硬度值（H_0）为6.79GPa，尺寸效应因子（m）为0.18，即压入深度小于1490nm时，钨单晶具有明显的尺寸效应，当压入深度超过1490nm时，尺寸效应将减弱。当压入深度超过2450nm时，钨单晶的纳米尺寸效应将消失。
2017, 46(12):3633-3638.
摘要:
在本研究中，通过冷坩埚感应区熔提纯铈以避免坩埚材料的污染。溶质再分配数值模型结合遗传算法搜寻优化区熔参数以提高溶质的再分配效率，并考虑变溶质分配系数对计算结果的影响。15次区熔后的化学结果分析显示，具有相近分配系数的Fe和Ni在试棒中部分别降低50%和90%，主要差别为初始含量不同。实验结果和计算结果的主要差别源于后续区熔实验过程中较窄熔区的不稳定。研究结果表明，GA是一种获得最优熔区长度的有力工具，但是需要采取有效办法获得稳定的熔区以促使杂质顺利迁移，另外杂质的初始含量应尽可能降低以获得好的提纯效果。
在本研究中，通过冷坩埚感应区熔提纯铈以避免坩埚材料的污染。溶质再分配数值模型结合遗传算法搜寻优化区熔参数以提高溶质的再分配效率，并考虑变溶质分配系数对计算结果的影响。15次区熔后的化学结果分析显示，具有相近分配系数的Fe和Ni在试棒中部分别降低50%和90%，主要差别为初始含量不同。实验结果和计算结果的主要差别源于后续区熔实验过程中较窄熔区的不稳定。研究结果表明，GA是一种获得最优熔区长度的有力工具，但是需要采取有效办法获得稳定的熔区以促使杂质顺利迁移，另外杂质的初始含量应尽可能降低以获得好的提纯效果。
2017, 46(12):3639-3644.
摘要:
近年来,围绕超细晶纯钛的制备及其性能提升方面开展了许多研究。本文综述了制备超细晶纯钛块材的等通道转角挤压工艺及其重要参数,分析了挤压过程中纯钛的位错滑移及孪晶变形机制。超细晶纯钛的强度、塑性、抗疲劳性能显著提高,而耐蚀性测试结果呈多样性,有待进一步研究。等通道转角挤压和后续热机械处理的结合,可进一步提高超细晶纯钛的综合性能,表明采用ECAP技术制备的超细晶纯钛在各行各业有着广阔的发展前景。
近年来,围绕超细晶纯钛的制备及其性能提升方面开展了许多研究。本文综述了制备超细晶纯钛块材的等通道转角挤压工艺及其重要参数,分析了挤压过程中纯钛的位错滑移及孪晶变形机制。超细晶纯钛的强度、塑性、抗疲劳性能显著提高,而耐蚀性测试结果呈多样性,有待进一步研究。等通道转角挤压和后续热机械处理的结合,可进一步提高超细晶纯钛的综合性能,表明采用ECAP技术制备的超细晶纯钛在各行各业有着广阔的发展前景。
2017, 46(12):3645-3650.
摘要:
金属熔滴均匀连续沉积是一种新型的3D打印技术和快速原型(RP)技术。本文系统研究了铝熔滴连续沉积到基板表面的瞬态传热传质现象,沉积机理主要包括金属熔体的毛细现象及固液界面的传热、凝固、搭接和重熔。采用VOF方法对连续沉积的金属熔滴在水平固定铝基板表面沉积进行3D建模。针对凝固传热过程中不同参数下熔滴在铝基板表面沉积、凝固进行了研究,通过数值计算与实验验证,各种工艺参数的影响,如喷射速度、基板温度、熔滴直径与碰撞最大铺展因子的影响,显示了很好的一致性。基于上述研究,成形形貌和内部微观结构之间的定量关系进一步验证了金属熔滴连续沉积、凝固重叠工艺的可行性。此工艺为金属微沉积制造实施有效的过程控制提供指导。
金属熔滴均匀连续沉积是一种新型的3D打印技术和快速原型(RP)技术。本文系统研究了铝熔滴连续沉积到基板表面的瞬态传热传质现象,沉积机理主要包括金属熔体的毛细现象及固液界面的传热、凝固、搭接和重熔。采用VOF方法对连续沉积的金属熔滴在水平固定铝基板表面沉积进行3D建模。针对凝固传热过程中不同参数下熔滴在铝基板表面沉积、凝固进行了研究,通过数值计算与实验验证,各种工艺参数的影响,如喷射速度、基板温度、熔滴直径与碰撞最大铺展因子的影响,显示了很好的一致性。基于上述研究,成形形貌和内部微观结构之间的定量关系进一步验证了金属熔滴连续沉积、凝固重叠工艺的可行性。此工艺为金属微沉积制造实施有效的过程控制提供指导。
2017, 46(12):3651-3657.
摘要:
为了形成均匀的表面硬化层,采用逐行、无搭接的电子束高频偏转扫描技术(DSEB)对 TC18 钛合金的表面进行处理。重点研究了电子束束流、聚焦电流和处理次数等关键参数对TC18组织、表面硬度和处理深度的影响。处理的试样通过电镜扫描(SEM)、光镜和维氏硬度计进行检测。经 DSEB 处理后,TC18 钛合金表面形成了主要由针状马氏体组成的表面硬化层,表面硬度得到提高；硬化区的金相组织均匀,在扫描束斑相邻区域没有明显的过渡；硬化层深度均匀,可达200 μm以上。试验结果表明 DSEB 有望成为大面积、复杂形状的钛合金构件的表面处理新方法。
为了形成均匀的表面硬化层,采用逐行、无搭接的电子束高频偏转扫描技术(DSEB)对 TC18 钛合金的表面进行处理。重点研究了电子束束流、聚焦电流和处理次数等关键参数对TC18组织、表面硬度和处理深度的影响。处理的试样通过电镜扫描(SEM)、光镜和维氏硬度计进行检测。经 DSEB 处理后,TC18 钛合金表面形成了主要由针状马氏体组成的表面硬化层,表面硬度得到提高；硬化区的金相组织均匀,在扫描束斑相邻区域没有明显的过渡；硬化层深度均匀,可达200 μm以上。试验结果表明 DSEB 有望成为大面积、复杂形状的钛合金构件的表面处理新方法。
2017, 46(12):3658-3662.
摘要:
本文研究了由阴极析氢导致的烧结钕铁硼磁体矫顽力和热稳定性下降。使用SQUID-VSM、DSC、XRD、TEM和SEM系统地研究了磁性能，相结构和形貌的变化。阴极析氢后，300 K时矫顽力从13 kOe下降到12.1 kOe。温度系数α从-0.253 %/℃下降到-0.3229 %/℃，β从-0.7518 %/℃下降到-0.7738 %/℃。其作用机制如下：在阴极析氢过程中，部分产生的氢与Nd2Fe14B相和富钕相反应，相应地生成Nd2Fe14BHx和NdHx。生成的NdHx有体积膨胀，导致了晶间裂纹和应力。XRD和微观形貌都确认了这些缺陷的存在。这些缺陷促进了反磁化畴的形核，进而降低了磁体的矫顽力和热稳定性。
本文研究了由阴极析氢导致的烧结钕铁硼磁体矫顽力和热稳定性下降。使用SQUID-VSM、DSC、XRD、TEM和SEM系统地研究了磁性能，相结构和形貌的变化。阴极析氢后，300 K时矫顽力从13 kOe下降到12.1 kOe。温度系数α从-0.253 %/℃下降到-0.3229 %/℃，β从-0.7518 %/℃下降到-0.7738 %/℃。其作用机制如下：在阴极析氢过程中，部分产生的氢与Nd2Fe14B相和富钕相反应，相应地生成Nd2Fe14BHx和NdHx。生成的NdHx有体积膨胀，导致了晶间裂纹和应力。XRD和微观形貌都确认了这些缺陷的存在。这些缺陷促进了反磁化畴的形核，进而降低了磁体的矫顽力和热稳定性。
2017, 46(12):3663-3668.
摘要:
通过磁控溅射法在碳/碳复合材料表面成功制得了SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层并对结构及其在高温有氧环境中的抗氧化性能进行了研究。结果表明制备的SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层呈柱状晶结构且均匀性良好，其在1273K和1773K的有氧环境中氧化60min失重率分别是5.6×10-2 g/cm2 和 6.3×10-2 g/cm2。
通过磁控溅射法在碳/碳复合材料表面成功制得了SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层并对结构及其在高温有氧环境中的抗氧化性能进行了研究。结果表明制备的SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层呈柱状晶结构且均匀性良好，其在1273K和1773K的有氧环境中氧化60min失重率分别是5.6×10-2 g/cm2 和 6.3×10-2 g/cm2。
2017, 46(12):3669-3674.
摘要:
通过温和的湿化学合成法将Ag/AgCl纳米粒子固载于CoFe2O4纤维表面,固载银/氯化银纳米粒子的量可控。利用X射线衍射,扫描电子显微镜和电子显微镜等技术对制备的Ag/AgCl@CoFe2O4组成、形貌等进行了表征。以甲基橙的降解脱色为模型反应,考察了Ag/AgCl纳米粒子的不同负载量对催化性能的影响。实验结果表明：AAC-4型固载纤维光催化剂展示出比其它类型固载光催化剂以及单纯Ag/AgCl纳米粒子更高的光催化性能,可使甲基橙溶液60min的脱色率达98.2%,且Ag/AgCl纳米粒子在CoFe2O4纤维表面的固载 促进了光催化剂催化效率和催化稳定性的提升。
通过温和的湿化学合成法将Ag/AgCl纳米粒子固载于CoFe2O4纤维表面,固载银/氯化银纳米粒子的量可控。利用X射线衍射,扫描电子显微镜和电子显微镜等技术对制备的Ag/AgCl@CoFe2O4组成、形貌等进行了表征。以甲基橙的降解脱色为模型反应,考察了Ag/AgCl纳米粒子的不同负载量对催化性能的影响。实验结果表明：AAC-4型固载纤维光催化剂展示出比其它类型固载光催化剂以及单纯Ag/AgCl纳米粒子更高的光催化性能,可使甲基橙溶液60min的脱色率达98.2%,且Ag/AgCl纳米粒子在CoFe2O4纤维表面的固载 促进了光催化剂催化效率和催化稳定性的提升。
2017, 46(12):3675-3681.
摘要:
利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了机械合金化制备的具有纳米相复合结构的Al-Pb互不溶体系中Pb相的粗化动力学和添加Cu对其粗化的影响。结果表明在573、623、673和723 K退火不同时间后，尽管Al-Pb纳米相复合结构合金中组成相的尺寸均在纳米量级，Pb相的平均颗粒尺寸与退火时间之间仍满足三次方定律。Pb相的粗化激活能为84.80 kJ/mol，此值接近于基体Al的晶界自扩散激活能。这表明Pb相的粗化受晶界扩散控制。添加Cu降低了Pb相的粗化速率，这与Cu在Al和Pb相的界面偏聚，降低了Al/Pb的界面能有关。添加Cu后，Pb相的长大激活能增加。
利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了机械合金化制备的具有纳米相复合结构的Al-Pb互不溶体系中Pb相的粗化动力学和添加Cu对其粗化的影响。结果表明在573、623、673和723 K退火不同时间后，尽管Al-Pb纳米相复合结构合金中组成相的尺寸均在纳米量级，Pb相的平均颗粒尺寸与退火时间之间仍满足三次方定律。Pb相的粗化激活能为84.80 kJ/mol，此值接近于基体Al的晶界自扩散激活能。这表明Pb相的粗化受晶界扩散控制。添加Cu降低了Pb相的粗化速率，这与Cu在Al和Pb相的界面偏聚，降低了Al/Pb的界面能有关。添加Cu后，Pb相的长大激活能增加。
2017, 46(12):3682-3687.
摘要:
无保护层激光冲击强化是一种可以诱导高数值残余压应力和微观组织变化来达到提高金属材料疲劳性能目的的先进表面强化技术。本文的研究目标是通过采用无保护层激光冲击强化提高K24镍基合金的抗疲劳特性。首先，采用高周振动疲劳试验验证了无保护层激光冲击强化效果，疲劳试验结果表明，强化后K24镍基合金疲劳强度相比于未强化试件的282 MPa提高到328 MPa。其次，本文通过采用扫描电镜（SEM）观察、残余应力和显微硬度测试研究了多次冲击对K24镍基合金机械性能以及断口形貌的影响。残余应力测试结果表明，无保护层激光冲击强化后表面形成了压应力，表面最大达到-595 MPa，且影响深度为150 μm。同样3次冲击后表面显微硬度增加到526 HV0.5，深度约为100μm。断口形貌特征表明强化后裂纹源区更加平坦，同时裂纹扩展速率降低。最后，基于疲劳试验和力学性能测试结果进一步讨论了激光冲击强化提高疲劳强度的影响机制。
无保护层激光冲击强化是一种可以诱导高数值残余压应力和微观组织变化来达到提高金属材料疲劳性能目的的先进表面强化技术。本文的研究目标是通过采用无保护层激光冲击强化提高K24镍基合金的抗疲劳特性。首先，采用高周振动疲劳试验验证了无保护层激光冲击强化效果，疲劳试验结果表明，强化后K24镍基合金疲劳强度相比于未强化试件的282 MPa提高到328 MPa。其次，本文通过采用扫描电镜（SEM）观察、残余应力和显微硬度测试研究了多次冲击对K24镍基合金机械性能以及断口形貌的影响。残余应力测试结果表明，无保护层激光冲击强化后表面形成了压应力，表面最大达到-595 MPa，且影响深度为150 μm。同样3次冲击后表面显微硬度增加到526 HV0.5，深度约为100μm。断口形貌特征表明强化后裂纹源区更加平坦，同时裂纹扩展速率降低。最后，基于疲劳试验和力学性能测试结果进一步讨论了激光冲击强化提高疲劳强度的影响机制。
2017, 46(12):3688-3692.
摘要:
用基于化学镀方法的钯银共沉积和分步沉积两种方法制备了PdAg膜。对比研究了两种方法制备的钯银膜的形貌、相结构、成分均匀性和致密性。实验结果表明共沉积法获得的钯银膜是树枝状的、成分不均匀、且致密性很差。分步沉积获得的钯银膜成分均匀、沿侧面生长趋势好,更适合制备超薄致密的用于氢气分离的钯银合金膜。多层分步镀形成Pd-Ag合金需要更高的温度和更长的时间热处理。Ag层的交替使得Pd的晶粒减小,并且最终沉沉积的膜表面更光滑。
用基于化学镀方法的钯银共沉积和分步沉积两种方法制备了PdAg膜。对比研究了两种方法制备的钯银膜的形貌、相结构、成分均匀性和致密性。实验结果表明共沉积法获得的钯银膜是树枝状的、成分不均匀、且致密性很差。分步沉积获得的钯银膜成分均匀、沿侧面生长趋势好,更适合制备超薄致密的用于氢气分离的钯银合金膜。多层分步镀形成Pd-Ag合金需要更高的温度和更长的时间热处理。Ag层的交替使得Pd的晶粒减小,并且最终沉沉积的膜表面更光滑。
2017, 46(12):3693-3698.
摘要:
热障涂层作为燃气轮机高温部件的关键材料,其服役过程中的脱落与失效机理一直是研究的热点问题。本文主要研究了应变幅和相角度对含热障涂层的镍基高温合金热机械疲劳性能的影响。研究结果表明,在相同相角度下,热机械疲劳寿命随应变幅的增大而降低。固定应变幅,同相位下样品的热机械疲劳寿命要高于反相位样品。所有样品中,裂纹萌生于热生长氧化物层,在粘结层与陶瓷层界面扩展形成分层裂纹,分层裂纹与陶瓷层内贯穿裂纹连接起来导致大面积的陶瓷层剥落,从而导致TBC层失效。另外,本文分析了热障涂层中的应力分布,初步建立了含热障涂层的镍基高温合金热机械疲劳寿命模型,发现含热障涂层的镍基高温合金热机械疲劳寿命与涂层中的最大应力呈指数关系。
热障涂层作为燃气轮机高温部件的关键材料,其服役过程中的脱落与失效机理一直是研究的热点问题。本文主要研究了应变幅和相角度对含热障涂层的镍基高温合金热机械疲劳性能的影响。研究结果表明,在相同相角度下,热机械疲劳寿命随应变幅的增大而降低。固定应变幅,同相位下样品的热机械疲劳寿命要高于反相位样品。所有样品中,裂纹萌生于热生长氧化物层,在粘结层与陶瓷层界面扩展形成分层裂纹,分层裂纹与陶瓷层内贯穿裂纹连接起来导致大面积的陶瓷层剥落,从而导致TBC层失效。另外,本文分析了热障涂层中的应力分布,初步建立了含热障涂层的镍基高温合金热机械疲劳寿命模型,发现含热障涂层的镍基高温合金热机械疲劳寿命与涂层中的最大应力呈指数关系。
2017, 46(12):3699-3714.
摘要:
基于Pandat热力学计算软件及PanNi数据库, 采用热力学相平衡计算方法, 研究了合金成分对低铼DD6合金平衡相析出行为的影响。结果表明: DD6合金平衡相主要为γ相、γ′相、μ相及碳化物MC和M23C6, 计算结果与实验结果吻合。γ′相析出量主要由Al、Ta和Nb含量控制, 随Al、Ta和Nb含量增加, γ′相析出量显著增加, 固溶温度明显升高, 液相初凝与终凝温度逐渐降低。C含量决定MC和M23C6的析出量, MC和M23C6析出量随C含量增加而增大。μ相析出主要受Re、W、Mo和Cr的影响, 随Re、W、Mo和Cr含量增加, μ相开始析出温度显著升高, 析出温度范围明显变宽, 最大析出量明显增大。
基于Pandat热力学计算软件及PanNi数据库, 采用热力学相平衡计算方法, 研究了合金成分对低铼DD6合金平衡相析出行为的影响。结果表明: DD6合金平衡相主要为γ相、γ′相、μ相及碳化物MC和M23C6, 计算结果与实验结果吻合。γ′相析出量主要由Al、Ta和Nb含量控制, 随Al、Ta和Nb含量增加, γ′相析出量显著增加, 固溶温度明显升高, 液相初凝与终凝温度逐渐降低。C含量决定MC和M23C6的析出量, MC和M23C6析出量随C含量增加而增大。μ相析出主要受Re、W、Mo和Cr的影响, 随Re、W、Mo和Cr含量增加, μ相开始析出温度显著升高, 析出温度范围明显变宽, 最大析出量明显增大。
2017, 46(12):3715-3720.
摘要:
研究了课题组开发的一种新型超高强铝锂合金的组织与力学性能。结果表明：该合金具有优异的常规力学性能,典型T8热处理时抗拉强度600 MPa以上,延伸率超过10%。10 mm厚热轧板材及2 mm厚冷轧薄板T8峰时效(150oC)时析出强化相相均为T1相(Al2CuLi)与q￠相(Al2Cu),且两种厚度板材中析出相分数和尺寸均相当,但10 mm厚热轧板材T8峰时效抗拉强度比2 mm厚冷轧薄板高50~70 MPa左右。力学性能的差异主要来源于固溶处理后变形织构分数的不同；经固溶处理后10 mm厚热轧板材变形织构体积分数远高于2 mm冷轧薄板。
研究了课题组开发的一种新型超高强铝锂合金的组织与力学性能。结果表明：该合金具有优异的常规力学性能,典型T8热处理时抗拉强度600 MPa以上,延伸率超过10%。10 mm厚热轧板材及2 mm厚冷轧薄板T8峰时效(150oC)时析出强化相相均为T1相(Al2CuLi)与q￠相(Al2Cu),且两种厚度板材中析出相分数和尺寸均相当,但10 mm厚热轧板材T8峰时效抗拉强度比2 mm厚冷轧薄板高50~70 MPa左右。力学性能的差异主要来源于固溶处理后变形织构分数的不同；经固溶处理后10 mm厚热轧板材变形织构体积分数远高于2 mm冷轧薄板。
2017, 46(12):3721-3727.
摘要:
为促进铝合金板材在脉冲电磁力作用下调形方法的工艺化,研制了调形设备,满足了规格小于等于1500mm×800mm×6mm的试件调形要求。基于此设备,研究了电磁力调形道次对2198-T3铝合金试件形貌和曲率半径的影响。采用平面螺旋电磁线圈对试件进行不同道次的调形试验,结果显示原始平直状态的试件经过调形后呈现出双曲率的曲面特征。随着调形道次的增加,试件曲率半径减小,弯曲变形量增大,其变形量随调形道次的增加而趋于饱和。
为促进铝合金板材在脉冲电磁力作用下调形方法的工艺化,研制了调形设备,满足了规格小于等于1500mm×800mm×6mm的试件调形要求。基于此设备,研究了电磁力调形道次对2198-T3铝合金试件形貌和曲率半径的影响。采用平面螺旋电磁线圈对试件进行不同道次的调形试验,结果显示原始平直状态的试件经过调形后呈现出双曲率的曲面特征。随着调形道次的增加,试件曲率半径减小,弯曲变形量增大,其变形量随调形道次的增加而趋于饱和。
2017, 46(12):3728-3732.
摘要:
对固溶处理淬火后自然时效时间不同的6061铝合金在室温下进行恒定应变率的拉伸实验,研究了自然时效对Portevin-Le Chatelier(PLC)效应的影响。实验发现,材料强度、锯齿周期和临界应变三者在自然时效0~1 h期间均无明显变化,在自然时效超过1 h以后随自然时效时间延长而增大；锯齿幅值在自然时效0~2 h期间随自然时效时间延长而减小,在自然时效超过2 h后趋于稳定值。自然时效过程中,强化效果明显的β""相在自然时效时间1~2 h之间开始形成并随自然时效时间线性增加。结合动态应变时效模型的分析结果与实验相符合,揭示了有强化效果的析出相对PLC效应的作用机制：具有强化效果的析出相含量增多将缩短可动位错的等待时间,使得可动位错更难被钉扎,从而导致锯齿周期和临界应变增大。分析结果还表明,该合金中溶质原子主要以体扩散方式向可动位错聚集从而实现对可动位错钉扎。
对固溶处理淬火后自然时效时间不同的6061铝合金在室温下进行恒定应变率的拉伸实验,研究了自然时效对Portevin-Le Chatelier(PLC)效应的影响。实验发现,材料强度、锯齿周期和临界应变三者在自然时效0~1 h期间均无明显变化,在自然时效超过1 h以后随自然时效时间延长而增大；锯齿幅值在自然时效0~2 h期间随自然时效时间延长而减小,在自然时效超过2 h后趋于稳定值。自然时效过程中,强化效果明显的β""相在自然时效时间1~2 h之间开始形成并随自然时效时间线性增加。结合动态应变时效模型的分析结果与实验相符合,揭示了有强化效果的析出相对PLC效应的作用机制：具有强化效果的析出相含量增多将缩短可动位错的等待时间,使得可动位错更难被钉扎,从而导致锯齿周期和临界应变增大。分析结果还表明,该合金中溶质原子主要以体扩散方式向可动位错聚集从而实现对可动位错钉扎。
2017, 46(12):3733-3738.
摘要:
在变形温度为973～1123K和应变速率0.01～10s-1条件下对Cu-6 wt.% Ag合金进行等温热压缩实验。利用实验所得流变应力—应变曲线,分析了高应变速率下Cu-6 wt.% Ag合金高温塑性变形时微观组织的演变行为；研究了高温塑性变形中材料的塑性变形机制；构建了一种简化的本构模型,并引入Arrhenius方程及Z参数对模型进行改进。研究结果表明：Cu-6 wt.% Ag合金在热塑性变形过程中发生了明显的动态回复和动态再结晶,在应变速率为0.1s-1、1s-1温度为1123K变形条件下发生孪生行为,造成流变应力突变而升高,出现应力谷值；经改进后的本构模型,集成了变形温度、变形速率及应变对流变特性的影响,预测精度高,更利于通过计算机语言写入有限元软件分析计算。
在变形温度为973～1123K和应变速率0.01～10s-1条件下对Cu-6 wt.% Ag合金进行等温热压缩实验。利用实验所得流变应力—应变曲线,分析了高应变速率下Cu-6 wt.% Ag合金高温塑性变形时微观组织的演变行为；研究了高温塑性变形中材料的塑性变形机制；构建了一种简化的本构模型,并引入Arrhenius方程及Z参数对模型进行改进。研究结果表明：Cu-6 wt.% Ag合金在热塑性变形过程中发生了明显的动态回复和动态再结晶,在应变速率为0.1s-1、1s-1温度为1123K变形条件下发生孪生行为,造成流变应力突变而升高,出现应力谷值；经改进后的本构模型,集成了变形温度、变形速率及应变对流变特性的影响,预测精度高,更利于通过计算机语言写入有限元软件分析计算。
2017, 46(12):3739-3743.
摘要:
为探明室温下不同预应变对TA2钛板滞后回弹的影响，采用万能试验机进行了不同预应变的滞后回弹实验。预应变分别取自均匀塑性变形区、分散性失稳区以及集中性失稳区。拉伸变形组织采用光镜和透射电镜进行表征。结果表明，TA2钛板卸载后的滞后回弹效应明显，均匀变形区和失稳区的滞后回弹应变(TDSS)累积值随预应变的提高分别以不同的指数规律增长。组织分析表明，孪晶数量与TDSS变化规律相关；失稳区的加载历史对TDSS和弛豫饱和时间tIP产生了一定影响。
为探明室温下不同预应变对TA2钛板滞后回弹的影响，采用万能试验机进行了不同预应变的滞后回弹实验。预应变分别取自均匀塑性变形区、分散性失稳区以及集中性失稳区。拉伸变形组织采用光镜和透射电镜进行表征。结果表明，TA2钛板卸载后的滞后回弹效应明显，均匀变形区和失稳区的滞后回弹应变(TDSS)累积值随预应变的提高分别以不同的指数规律增长。组织分析表明，孪晶数量与TDSS变化规律相关；失稳区的加载历史对TDSS和弛豫饱和时间tIP产生了一定影响。
2017, 46(12):3744-3752.
摘要:
以石墨纤维2.5维机织物为增强体,铝合金ZL301为基体材料,采用真空辅助压力浸渗法制备了2.5维织物Cf/Al复合材料,研究了三种织物预热温度下制备的复合材料相对致密度和微观组织形貌,分析了其界面产物组成与界面结构特征,测试了其经、纬向准静态拉伸变形力学行为并分析了其断口形貌。结果表明：复合材料织物的细观结构完整,内部纤维分布均匀,致密度随预热温度提高而略有上升,界面棒状产物为Al4C3相,其相对含量随预热温度的提高而增加,从而引起复合材料经向和纬向力学性能的下降。复合材料经向拉伸强度高于纬向拉伸强度,且其应力-应变行为呈现出显著的非线性特征,复合材料经向和纬向拉伸变形过程均可划分为三个阶段：初始弹性变形阶段、中间弹塑性变形阶段和最终损伤与断裂阶段。
以石墨纤维2.5维机织物为增强体,铝合金ZL301为基体材料,采用真空辅助压力浸渗法制备了2.5维织物Cf/Al复合材料,研究了三种织物预热温度下制备的复合材料相对致密度和微观组织形貌,分析了其界面产物组成与界面结构特征,测试了其经、纬向准静态拉伸变形力学行为并分析了其断口形貌。结果表明：复合材料织物的细观结构完整,内部纤维分布均匀,致密度随预热温度提高而略有上升,界面棒状产物为Al4C3相,其相对含量随预热温度的提高而增加,从而引起复合材料经向和纬向力学性能的下降。复合材料经向拉伸强度高于纬向拉伸强度,且其应力-应变行为呈现出显著的非线性特征,复合材料经向和纬向拉伸变形过程均可划分为三个阶段：初始弹性变形阶段、中间弹塑性变形阶段和最终损伤与断裂阶段。
2017, 46(12):3753-3759.
摘要:
采用激光立体成形(Laser Solid Forming, LSF)技术制备了一种镍基单晶高温合金,对沉积态和热处理态试样进行了显微组织观察。结果表明,沉积态单晶高温合金试样中下部为二次枝晶不发达的微细枝晶,一次枝晶间距随试样高度的增大而略有增加；试样的顶部存在转向枝晶层。枝晶间均匀弥散分布着类圆形显微疏松和小块状MC型碳化物。透射显微镜观察可知,沉积态试样γ基体中分布着大量纳米级γ"颗粒。沉积过程中累积的残余应力在γ基体中萌生了位错,并推动了位错滑移,致使一些位错在γ基体通道中发生缠结,有些位错甚至切入γ"。进行固溶+两级时效热处理后,试样发生了完全再结晶,再结晶晶粒大小极度不均匀,有些再结晶晶粒中还存在孪晶。热处理后,LSF试样中γ"析出相的尺寸分布与传统铸造合金热处理后相似。
采用激光立体成形(Laser Solid Forming, LSF)技术制备了一种镍基单晶高温合金,对沉积态和热处理态试样进行了显微组织观察。结果表明,沉积态单晶高温合金试样中下部为二次枝晶不发达的微细枝晶,一次枝晶间距随试样高度的增大而略有增加；试样的顶部存在转向枝晶层。枝晶间均匀弥散分布着类圆形显微疏松和小块状MC型碳化物。透射显微镜观察可知,沉积态试样γ基体中分布着大量纳米级γ"颗粒。沉积过程中累积的残余应力在γ基体中萌生了位错,并推动了位错滑移,致使一些位错在γ基体通道中发生缠结,有些位错甚至切入γ"。进行固溶+两级时效热处理后,试样发生了完全再结晶,再结晶晶粒大小极度不均匀,有些再结晶晶粒中还存在孪晶。热处理后,LSF试样中γ"析出相的尺寸分布与传统铸造合金热处理后相似。
2017, 46(12):3760-3766.
摘要:
多晶体塑性模型能够反映材料的微观结构和各种力学响应,但是模型复杂,计算量大,而唯象学弹塑性本构模型相对简单,但是基于变形率张量弹塑性加法分解的唯象学弹塑性本构模型在大变形时会产生误差。本文分别采用以上两种本构模型对纯铝与单晶铝的有限变形单向拉伸过程进行了计算分析,比较了两种模型在不同变形量下计算结果的差别。研究了变形量对唯象学弹塑性本构模型计算误差的影响规律,结果表明,纯铝唯象学弹塑性本构模型在真应变超过25.5%时,应力应变曲线开始出现误差,且随应变的增加而增大。多晶体塑性模型能够从变形、织构和残余应力等方面反映纯铝和单晶铝大变形产生的各向异性。
多晶体塑性模型能够反映材料的微观结构和各种力学响应,但是模型复杂,计算量大,而唯象学弹塑性本构模型相对简单,但是基于变形率张量弹塑性加法分解的唯象学弹塑性本构模型在大变形时会产生误差。本文分别采用以上两种本构模型对纯铝与单晶铝的有限变形单向拉伸过程进行了计算分析,比较了两种模型在不同变形量下计算结果的差别。研究了变形量对唯象学弹塑性本构模型计算误差的影响规律,结果表明,纯铝唯象学弹塑性本构模型在真应变超过25.5%时,应力应变曲线开始出现误差,且随应变的增加而增大。多晶体塑性模型能够从变形、织构和残余应力等方面反映纯铝和单晶铝大变形产生的各向异性。
2017, 46(12):3767-3772.
摘要:
采用离子色谱、火焰吸收等方法分析反应器中的残渣和尾气凝液，结果表明：残渣的主要成分为FeCl2/FeCl3、NiCl2、CrCl2/CrCl3和CaCl2，其中以铁的氯化物含量最高；凝液主要由HCl、HClO、H2O以及金属氯化物所组成。分析认为反应器内的气体包括：Cl2、HCl、HClO、H2O、金属氯化物蒸气和通入的氩气等。模拟计算表明，在常用的1.0 L/min的氩气流量下，难以将反应器内的HCl、HClO等腐蚀性气体及时排出反应器，它们与反应器内壁发生反应形成金属氯化物，对设备造成严重腐蚀，并且会对电解过程产生一定的影响。通过模拟计算不同流量的氩气在反应器内的流动状况，并结合尾气吸收实验，确定在2 h的预电解期，氩气通入量宜改为5.0 L/min。在不同的氩气通入方案下电解TiO2发现，改进后的氩气通入方案有利于电解速度的提高，且设备的腐蚀情况有所缓解。
采用离子色谱、火焰吸收等方法分析反应器中的残渣和尾气凝液，结果表明：残渣的主要成分为FeCl2/FeCl3、NiCl2、CrCl2/CrCl3和CaCl2，其中以铁的氯化物含量最高；凝液主要由HCl、HClO、H2O以及金属氯化物所组成。分析认为反应器内的气体包括：Cl2、HCl、HClO、H2O、金属氯化物蒸气和通入的氩气等。模拟计算表明，在常用的1.0 L/min的氩气流量下，难以将反应器内的HCl、HClO等腐蚀性气体及时排出反应器，它们与反应器内壁发生反应形成金属氯化物，对设备造成严重腐蚀，并且会对电解过程产生一定的影响。通过模拟计算不同流量的氩气在反应器内的流动状况，并结合尾气吸收实验，确定在2 h的预电解期，氩气通入量宜改为5.0 L/min。在不同的氩气通入方案下电解TiO2发现，改进后的氩气通入方案有利于电解速度的提高，且设备的腐蚀情况有所缓解。
2017, 46(12):3773-3778.
摘要:
利用内耗方法结合DSC、SEM、 XRD研究了82.2Mn-15.8Cu-2Al(at.%)合金随着经历的热循环增加内耗峰、DSC吸、放热峰均向高温方向移动的变化规律。结果表明：该变化规律是由于合金发生Spinodal分解,形成富Mn区和富Cu区。结合微观组织的作用机制对内耗峰进行分析,计算出了合金低温侧弛豫内耗峰激活能及弛豫时间指前因子分别为:Ea=0.66 eV(升温)、Ea=0.74 eV(降温)；t0=1.4×10-15s(升温)、t0=3.2×10-18s(降温)。采用峰分离方法,分离出相互耦合的马氏体和反铁磁转变引起的内耗峰,根据分峰拟合结果合理的解释试验现象。
利用内耗方法结合DSC、SEM、 XRD研究了82.2Mn-15.8Cu-2Al(at.%)合金随着经历的热循环增加内耗峰、DSC吸、放热峰均向高温方向移动的变化规律。结果表明：该变化规律是由于合金发生Spinodal分解,形成富Mn区和富Cu区。结合微观组织的作用机制对内耗峰进行分析,计算出了合金低温侧弛豫内耗峰激活能及弛豫时间指前因子分别为:Ea=0.66 eV(升温)、Ea=0.74 eV(降温)；t0=1.4×10-15s(升温)、t0=3.2×10-18s(降温)。采用峰分离方法,分离出相互耦合的马氏体和反铁磁转变引起的内耗峰,根据分峰拟合结果合理的解释试验现象。
2017, 46(12):3779-3784.
摘要:
选用Al86Ni6Y4.5Co2La1.5铝基非晶粉体材料，采用自研的低温超音速喷涂系统，在ZM5表面制备了具备良好耐蚀性能的铝基金属玻璃涂层，分析了涂层的孔隙类型及成因，优选出X射线三维成像法测定了涂层孔隙率，表征了涂层孔隙几何特征，阐明了孔隙对涂层腐蚀行为的影响规律。结果表明，涂层主要包含宏观型、层间型、微球型和微细型四类常规孔隙缺陷；涂层孔隙率基本小于1%且沿厚度方向上变化不大，孔隙呈近球形，尺寸均小于10μm，尤以5μm左右居多；不同孔隙率的涂层均呈现出较宽的自钝化区间，自腐蚀电位较为接近，腐蚀电流密度与孔隙率正相关，大尺寸、贯穿型、边界处的个别特殊孔隙是导致涂层腐蚀失效的根本原因。
选用Al86Ni6Y4.5Co2La1.5铝基非晶粉体材料，采用自研的低温超音速喷涂系统，在ZM5表面制备了具备良好耐蚀性能的铝基金属玻璃涂层，分析了涂层的孔隙类型及成因，优选出X射线三维成像法测定了涂层孔隙率，表征了涂层孔隙几何特征，阐明了孔隙对涂层腐蚀行为的影响规律。结果表明，涂层主要包含宏观型、层间型、微球型和微细型四类常规孔隙缺陷；涂层孔隙率基本小于1%且沿厚度方向上变化不大，孔隙呈近球形，尺寸均小于10μm，尤以5μm左右居多；不同孔隙率的涂层均呈现出较宽的自钝化区间，自腐蚀电位较为接近，腐蚀电流密度与孔隙率正相关，大尺寸、贯穿型、边界处的个别特殊孔隙是导致涂层腐蚀失效的根本原因。
2017, 46(12):3785-3791.
摘要:
本文采用化学镀的方法，先后用氯化亚锡敏化、氯化钯活化，在石墨烯表面沉积钴纳米粒子。XRD、TEM结果显示钴在石墨烯表面的晶体结构和含量因钴前驱体盐和还原剂浓度而异。电磁测试结果表明：钴含量的增加和石墨烯的还原均能提升Co-RGO的电导率；同时，Co-RGO纳米复合材料由于具有磁损耗和大量界面引入的介电损耗，吸波性能优异，Co-RGO*1在1~18GHz频段内反射率低于-10dB的频宽约为4GHz，Co-RGO*2在26.5~40GHz频段内反射率均小于-23dB。
本文采用化学镀的方法，先后用氯化亚锡敏化、氯化钯活化，在石墨烯表面沉积钴纳米粒子。XRD、TEM结果显示钴在石墨烯表面的晶体结构和含量因钴前驱体盐和还原剂浓度而异。电磁测试结果表明：钴含量的增加和石墨烯的还原均能提升Co-RGO的电导率；同时，Co-RGO纳米复合材料由于具有磁损耗和大量界面引入的介电损耗，吸波性能优异，Co-RGO*1在1~18GHz频段内反射率低于-10dB的频宽约为4GHz，Co-RGO*2在26.5~40GHz频段内反射率均小于-23dB。
2017, 46(12):3792-3798.
摘要:
本文从微观结构上研究了不同晶向下单晶γ-TiAl合金中微裂纹扩展过程及断裂机理。利用分子动力学方法模拟单晶γ-TiAl合金中[100]、[110]及[111]晶向下预置微裂纹的扩展过程。研究表明：[100]晶向的裂纹启裂应力值最小,裂纹强度最低,以脆性解理形式扩展,扩展过程中应力始终集中在裂尖上,该体系应力随时间的增大而减小；[111]晶向裂纹启裂应力值最大,裂纹强度最大,最难扩展,裂纹扩展过程表现出明显取向效应,微裂纹通过裂尖发射滑移位错及裂尖上形成的孪晶进行扩展,扩展过程中应力分布主要集中于裂尖和孪晶面上,且随时间的增大而减小；[110]晶向的微裂纹启裂应力值介于其它两个晶向之间,扩展初期为解理扩展,扩展到一定时间后裂尖原子出现混乱,之后裂尖发射位错使得裂尖钝化,随着加载继续,钝化裂尖的一端再次尖锐并且萌生与主裂纹不在一个平面上的子裂纹,最后主子裂纹相连形成呈台阶状扩展的微裂纹,扩展过程表现出一定取向效应,应力始终集中在裂尖上,并随时间的增大而减小。不同晶向对微裂纹扩展有很大影响。
本文从微观结构上研究了不同晶向下单晶γ-TiAl合金中微裂纹扩展过程及断裂机理。利用分子动力学方法模拟单晶γ-TiAl合金中[100]、[110]及[111]晶向下预置微裂纹的扩展过程。研究表明：[100]晶向的裂纹启裂应力值最小,裂纹强度最低,以脆性解理形式扩展,扩展过程中应力始终集中在裂尖上,该体系应力随时间的增大而减小；[111]晶向裂纹启裂应力值最大,裂纹强度最大,最难扩展,裂纹扩展过程表现出明显取向效应,微裂纹通过裂尖发射滑移位错及裂尖上形成的孪晶进行扩展,扩展过程中应力分布主要集中于裂尖和孪晶面上,且随时间的增大而减小；[110]晶向的微裂纹启裂应力值介于其它两个晶向之间,扩展初期为解理扩展,扩展到一定时间后裂尖原子出现混乱,之后裂尖发射位错使得裂尖钝化,随着加载继续,钝化裂尖的一端再次尖锐并且萌生与主裂纹不在一个平面上的子裂纹,最后主子裂纹相连形成呈台阶状扩展的微裂纹,扩展过程表现出一定取向效应,应力始终集中在裂尖上,并随时间的增大而减小。不同晶向对微裂纹扩展有很大影响。
2017, 46(12):3799-3804.
摘要:
通过扫描电镜、透射电镜和小角散射研究了Cu-20Ni-20Mn合金在573 K ~ 698 K温度下的时效析出行为,确定不连续析出和连续析出之间的相互作用。结果表明：当时效温度低于623 K,沉淀相析出主要以不连续析出为主导。时效温度大于673 K时,沉淀相析出则主要由连续析出和不连续析出共同控制。时效过程中,沉淀相优先在晶界形核长大,形成由NiMn相和贫溶质原子基体组成的片层状不连续析出胞状组织。然而连续析出沉淀相的存在会抑制不连续胞状组织的长大,当沉淀相直径约大于5 nm时,将能有效阻碍不连续析出胞状组织界面前沿的迁移。利用Aaronson-Liu模型估算出不连续析出的晶界化学扩散混合积sδDb,进一步通过Arrhenius方程分析得出不连续析出胞状组织的激活能约为77.3-110.9 kJ/mol。界面激活能要远低于Ni、Mn元素在Cu中扩散所需的激活能,表明沉淀相易于在晶界处形核析出。
通过扫描电镜、透射电镜和小角散射研究了Cu-20Ni-20Mn合金在573 K ~ 698 K温度下的时效析出行为,确定不连续析出和连续析出之间的相互作用。结果表明：当时效温度低于623 K,沉淀相析出主要以不连续析出为主导。时效温度大于673 K时,沉淀相析出则主要由连续析出和不连续析出共同控制。时效过程中,沉淀相优先在晶界形核长大,形成由NiMn相和贫溶质原子基体组成的片层状不连续析出胞状组织。然而连续析出沉淀相的存在会抑制不连续胞状组织的长大,当沉淀相直径约大于5 nm时,将能有效阻碍不连续析出胞状组织界面前沿的迁移。利用Aaronson-Liu模型估算出不连续析出的晶界化学扩散混合积sδDb,进一步通过Arrhenius方程分析得出不连续析出胞状组织的激活能约为77.3-110.9 kJ/mol。界面激活能要远低于Ni、Mn元素在Cu中扩散所需的激活能,表明沉淀相易于在晶界处形核析出。
2017, 46(12):3805-3810.
摘要:
采用激光沉积制造技术原位合成以TiB-TiC为增强相的钛基复合材料。借助XRD、SEM、EDS以及硬度测试和室温耐磨实验,研究钛基复合材料的组织及其耐磨性能。结果表明：制备样品中的强化相为TiC和TiB,其中TiC呈近似等轴状,TiB呈晶须状或棱柱状；随着增强相含量的增加,钛基复合材料硬度增加,但摩擦系数变化不大,磨损失重先减小后增大,说明钛基复合材料的耐磨性能不仅仅与硬度有关；与基材相比,B元素和C元素为1.2wt%和0.84wt%的钛基复合材料具有较好的耐磨性能,其磨损失重仅为基材的53%；钛基复合材料的磨损机制为磨粒磨损和极少量氧化磨损的共同作用。
采用激光沉积制造技术原位合成以TiB-TiC为增强相的钛基复合材料。借助XRD、SEM、EDS以及硬度测试和室温耐磨实验,研究钛基复合材料的组织及其耐磨性能。结果表明：制备样品中的强化相为TiC和TiB,其中TiC呈近似等轴状,TiB呈晶须状或棱柱状；随着增强相含量的增加,钛基复合材料硬度增加,但摩擦系数变化不大,磨损失重先减小后增大,说明钛基复合材料的耐磨性能不仅仅与硬度有关；与基材相比,B元素和C元素为1.2wt%和0.84wt%的钛基复合材料具有较好的耐磨性能,其磨损失重仅为基材的53%；钛基复合材料的磨损机制为磨粒磨损和极少量氧化磨损的共同作用。
2017, 46(12):3811-3817.
摘要:
为了研究稀土钇(Y)对铸态ZK30镁合金高温塑性变形行为的影响,在变形温度为573~723 K、应变速率为0.001~1s-1条件下,通过Gleeble热力模拟试验机对其进行了一系列恒温压缩实验,结合组织观察,研究了Y添加1.5wt%时对合金组织结构、流变行为、本构参数及高温塑性变形行为的影响。研究显示,Y细化了铸态合金晶粒,三角晶界处共晶产物明显增多、并演变为清晰的块状、网状结构；Y未对合金流变应力曲线的特征产生显著影响,但引起流变应力水平、峰值应力普遍增大。根据双曲正弦函数,线性拟合确定了Y添加前后合金的本构参数,建立了定量描述流变应力同变形温度和应变速率之间关系的本构方程,其中Y使应力指数(n=5.778)、表观变形激活能(Q=181.082)的平均值增幅超过14.2%和21.6%,表明Y导致合金塑性变形抗力增大。另外,高温压缩后的组织显示,Y有利于促使合金发生动态再结晶,晶界处再结晶晶粒增多、晶粒尺寸更细小,表明含稀土Y第二相影响了晶界界面迁移。
为了研究稀土钇(Y)对铸态ZK30镁合金高温塑性变形行为的影响,在变形温度为573~723 K、应变速率为0.001~1s-1条件下,通过Gleeble热力模拟试验机对其进行了一系列恒温压缩实验,结合组织观察,研究了Y添加1.5wt%时对合金组织结构、流变行为、本构参数及高温塑性变形行为的影响。研究显示,Y细化了铸态合金晶粒,三角晶界处共晶产物明显增多、并演变为清晰的块状、网状结构；Y未对合金流变应力曲线的特征产生显著影响,但引起流变应力水平、峰值应力普遍增大。根据双曲正弦函数,线性拟合确定了Y添加前后合金的本构参数,建立了定量描述流变应力同变形温度和应变速率之间关系的本构方程,其中Y使应力指数(n=5.778)、表观变形激活能(Q=181.082)的平均值增幅超过14.2%和21.6%,表明Y导致合金塑性变形抗力增大。另外,高温压缩后的组织显示,Y有利于促使合金发生动态再结晶,晶界处再结晶晶粒增多、晶粒尺寸更细小,表明含稀土Y第二相影响了晶界界面迁移。
2017, 46(12):3818-3824.
摘要:
根据超重力合成TiC-TiB2装甲陶瓷的细观结构和断裂机理，建立TiC-TiB2装甲陶瓷细观强度模型，分两种失效形式讨论了氧化铝杂质颗粒对材料强度的影响。首先根据相互作用直推估计法计算了TiC-TiB2基体的等效刚度，认为氧化铝杂质颗粒稀疏分布在TiC-TiB2基体中，根据等效夹杂理论计算了杂质颗粒内部和附近残余应力和应力场分布，得出氧化铝杂质颗粒可能的失效形式；然后根据杂质颗粒可能出现的界面脱粘和颗粒破坏两种失效形式分别建立模型进行讨论，并以两者的最小值定义为复合材料的强度，分析了材料强度随细观结构和性能参数的变化规律，并与实验结果进行了对比。结果表明，模型能够反映材料失效机理，对于具有与本文相似细观结构的材料，杂质颗粒与等效基体的相对弹性性能和相对热膨胀性能、杂质颗粒尺寸、等效基体韧性等都可能影响杂质颗粒失效形式，但是杂质颗粒直径增加、基体韧性降低必然降低材料强度。对于含氧化铝杂质颗粒的TiC-TiB2装甲陶瓷，界面脱粘是杂质颗粒主要的失效形式。
根据超重力合成TiC-TiB2装甲陶瓷的细观结构和断裂机理，建立TiC-TiB2装甲陶瓷细观强度模型，分两种失效形式讨论了氧化铝杂质颗粒对材料强度的影响。首先根据相互作用直推估计法计算了TiC-TiB2基体的等效刚度，认为氧化铝杂质颗粒稀疏分布在TiC-TiB2基体中，根据等效夹杂理论计算了杂质颗粒内部和附近残余应力和应力场分布，得出氧化铝杂质颗粒可能的失效形式；然后根据杂质颗粒可能出现的界面脱粘和颗粒破坏两种失效形式分别建立模型进行讨论，并以两者的最小值定义为复合材料的强度，分析了材料强度随细观结构和性能参数的变化规律，并与实验结果进行了对比。结果表明，模型能够反映材料失效机理，对于具有与本文相似细观结构的材料，杂质颗粒与等效基体的相对弹性性能和相对热膨胀性能、杂质颗粒尺寸、等效基体韧性等都可能影响杂质颗粒失效形式，但是杂质颗粒直径增加、基体韧性降低必然降低材料强度。对于含氧化铝杂质颗粒的TiC-TiB2装甲陶瓷，界面脱粘是杂质颗粒主要的失效形式。
2017, 46(12):3825-3831.
摘要:
将不同含量的WB粉末添加到传统成分的WC-Co粉末中,利用低压烧结技术制备了系列含WB的WC-Co型硬质合金,并对其物相组成、组织结构和力学性能进行了系统表征分析。研究发现,在低压烧结过程中WB与Co发生反应,生成了具有超高硬度的WCoB相,由此降低了粘结相Co对WC晶粒的隔离,增加了WC晶粒间的接触度,引起合金韧性下降。添加WB制备的硬质合金材料其摩擦系数更低,随WB添加量的增加,硬度和耐磨性明显提高,当WB添加量为30wt%时,制备的硬质合金材料的硬度达到1900kg/mm2,其磨损速率仅为传统WC-Co硬质合金1/10。然而,添加WB的WC-Co合金的断裂韧性约为传统WC-Co硬质合金的83%~91%。
将不同含量的WB粉末添加到传统成分的WC-Co粉末中,利用低压烧结技术制备了系列含WB的WC-Co型硬质合金,并对其物相组成、组织结构和力学性能进行了系统表征分析。研究发现,在低压烧结过程中WB与Co发生反应,生成了具有超高硬度的WCoB相,由此降低了粘结相Co对WC晶粒的隔离,增加了WC晶粒间的接触度,引起合金韧性下降。添加WB制备的硬质合金材料其摩擦系数更低,随WB添加量的增加,硬度和耐磨性明显提高,当WB添加量为30wt%时,制备的硬质合金材料的硬度达到1900kg/mm2,其磨损速率仅为传统WC-Co硬质合金1/10。然而,添加WB的WC-Co合金的断裂韧性约为传统WC-Co硬质合金的83%~91%。
2017, 46(12):3832-3837.
摘要:
采用植酸对纯钛SLA表面进行改性处理，然后在模拟体液（SBF）中矿化，研究植酸改性对SLA表面生物活性的影响。通过SEM、EDS和接触角测试等检测方法表征样品的微观形貌、元素组成和润湿性。探讨人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）在不同表面的增殖、粘附和分化行为。结果表明：植酸改性SLA表面接触角为0°，为超亲水表面；植酸改性处理提高了SLA表面诱导磷灰石沉积的能力；植酸改性SLA表面可以增加细胞的增殖、粘附和分化，提高SLA表面的生物活性。 关键词：纯钛、植酸、表面改性、生物活性、超亲水性
采用植酸对纯钛SLA表面进行改性处理，然后在模拟体液（SBF）中矿化，研究植酸改性对SLA表面生物活性的影响。通过SEM、EDS和接触角测试等检测方法表征样品的微观形貌、元素组成和润湿性。探讨人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）在不同表面的增殖、粘附和分化行为。结果表明：植酸改性SLA表面接触角为0°，为超亲水表面；植酸改性处理提高了SLA表面诱导磷灰石沉积的能力；植酸改性SLA表面可以增加细胞的增殖、粘附和分化，提高SLA表面的生物活性。 关键词：纯钛、植酸、表面改性、生物活性、超亲水性
2017, 46(12):3838-3842.
摘要:
本文采用尿素高温分解产生的氧化性气氛在氢化锆表面制备多元复合膜层。利用XRD、SEM、EDS、XPS、AES等分析测试手段对氢化锆表面膜层的相结构、截面形貌、元素成分及价态进行性能表征。物相分析结果表明膜层主要有氧化锆相和ZrN相,且氧化锆相由单斜相(m-ZrO2)和四方相(t-ZrO2)组成。扫描电镜形貌分析表明原位生长氧化物膜层致密,膜层与氢化锆基体结合紧密。俄歇电子能谱结果表明膜层由C、N、O、Zr元素组成,并具有明显的分层现象,膜层由外向内分为富(C/N)层及富O层,随膜层表面溅射时间增加,O、Zr元素相对含量明显增加,C、N元素相对含量明显降低。X射线光电子能谱分析表明多元复合膜层存在Zr-O、Zr-C、Zr-N-O、Zr-N、O-H等键,C、N、O原子协同作用,使涂层具有较好的阻氢渗透作用。
本文采用尿素高温分解产生的氧化性气氛在氢化锆表面制备多元复合膜层。利用XRD、SEM、EDS、XPS、AES等分析测试手段对氢化锆表面膜层的相结构、截面形貌、元素成分及价态进行性能表征。物相分析结果表明膜层主要有氧化锆相和ZrN相,且氧化锆相由单斜相(m-ZrO2)和四方相(t-ZrO2)组成。扫描电镜形貌分析表明原位生长氧化物膜层致密,膜层与氢化锆基体结合紧密。俄歇电子能谱结果表明膜层由C、N、O、Zr元素组成,并具有明显的分层现象,膜层由外向内分为富(C/N)层及富O层,随膜层表面溅射时间增加,O、Zr元素相对含量明显增加,C、N元素相对含量明显降低。X射线光电子能谱分析表明多元复合膜层存在Zr-O、Zr-C、Zr-N-O、Zr-N、O-H等键,C、N、O原子协同作用,使涂层具有较好的阻氢渗透作用。
2017, 46(12):3843-3848.
摘要:
采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料，研究了微观组织中TiAl3相对复合材料100-250℃高温下干摩擦磨损行为的影响。结果表明：高温下原位TiC/Al-4.5Cu复合材料磨损量均随载荷（15-55N）增加而增加，但含TiAl3相的复合材料磨损量始终较高。当载荷大于35N，复合材料存在一个磨损加剧的临界转变温度；含TiAl3相的复合材料该临界转变温度较低。TiAl3相的存在降低了复合材料的耐磨性。
采用接触反应法制备了原位TiC/Al-4.5Cu复合材料，研究了微观组织中TiAl3相对复合材料100-250℃高温下干摩擦磨损行为的影响。结果表明：高温下原位TiC/Al-4.5Cu复合材料磨损量均随载荷（15-55N）增加而增加，但含TiAl3相的复合材料磨损量始终较高。当载荷大于35N，复合材料存在一个磨损加剧的临界转变温度；含TiAl3相的复合材料该临界转变温度较低。TiAl3相的存在降低了复合材料的耐磨性。
2017, 46(12):3849-3852.
摘要:
采用有机溶剂保护实现了纯铝和纯镍的扩散连接。利用扫描电子显微镜、能谱分析以及X射线衍射等分析手段，确定了Al/Ni扩散连接接头典型的界面结构为Al/Al3Ni2/Ni。在扩散连接过程中利用有机溶剂防止铝表面发生二次氧化，相比直接扩散连接可得到更好的焊接质量。研究了连接温度对Al/Ni接头界面结构的影响规律，随着连接温度的升高各反应层厚度逐渐增加。当连接温度为490℃，连接时间为60min，连接压力为2MPa时，接头抗剪强度达到最大值，为17.83MPa，比该工艺下直接扩散连接得到的焊接接头强度提高了约55%。
采用有机溶剂保护实现了纯铝和纯镍的扩散连接。利用扫描电子显微镜、能谱分析以及X射线衍射等分析手段，确定了Al/Ni扩散连接接头典型的界面结构为Al/Al3Ni2/Ni。在扩散连接过程中利用有机溶剂防止铝表面发生二次氧化，相比直接扩散连接可得到更好的焊接质量。研究了连接温度对Al/Ni接头界面结构的影响规律，随着连接温度的升高各反应层厚度逐渐增加。当连接温度为490℃，连接时间为60min，连接压力为2MPa时，接头抗剪强度达到最大值，为17.83MPa，比该工艺下直接扩散连接得到的焊接接头强度提高了约55%。
2017, 46(12):3853-3857.
摘要:
采用三次阳极氧化法制备了TiO2纳米孔阵列,然后通过连续离子层吸附法在其上负载30 nm左右的Ag纳米颗粒,并将Ag/TiO2作为SERS活性基底,研究了其对罗丹明6G(R6G)的表面增强拉曼散射(SERS)效应,同时对基底的均匀性、稳定性和可再生性能进行了系统研究。结果显示,在激发波长为532 nm的情况下,该基底对R6G分子的检测限达到~10-7mol/L,且具有较好的均匀性和稳定性；吸附了R6G分子的Ag/TiO2基底经模拟太阳光照射后,30 min内即可将所吸附的待测分子降解,显示出良好的可再生性能。基于其高度有序的结构和良好的性能,所制备的Ag/TiO2多孔孔阵列有望作为一种理想的SERS活性基底而在相关领域获得应用。
采用三次阳极氧化法制备了TiO2纳米孔阵列,然后通过连续离子层吸附法在其上负载30 nm左右的Ag纳米颗粒,并将Ag/TiO2作为SERS活性基底,研究了其对罗丹明6G(R6G)的表面增强拉曼散射(SERS)效应,同时对基底的均匀性、稳定性和可再生性能进行了系统研究。结果显示,在激发波长为532 nm的情况下,该基底对R6G分子的检测限达到~10-7mol/L,且具有较好的均匀性和稳定性；吸附了R6G分子的Ag/TiO2基底经模拟太阳光照射后,30 min内即可将所吸附的待测分子降解,显示出良好的可再生性能。基于其高度有序的结构和良好的性能,所制备的Ag/TiO2多孔孔阵列有望作为一种理想的SERS活性基底而在相关领域获得应用。
2017, 46(12):3858-3861.
摘要:
采用高能球磨方法制备Ag-SnO2复合粉末,将球磨粉末冷喷涂到铜基板上,能够获得几毫米厚度的较致密的AgSnO2触点涂层。850 ℃退火后涂层发生进一步致密化并且在原始粉末颗粒边界形成富银区,涂层材料硬度略为降低。电弧侵蚀和电接触试验表明,冷喷涂的AgSnO2涂层材料具有低而稳定的接触电阻,能够满足触点的基本性能要求。
采用高能球磨方法制备Ag-SnO2复合粉末,将球磨粉末冷喷涂到铜基板上,能够获得几毫米厚度的较致密的AgSnO2触点涂层。850 ℃退火后涂层发生进一步致密化并且在原始粉末颗粒边界形成富银区,涂层材料硬度略为降低。电弧侵蚀和电接触试验表明,冷喷涂的AgSnO2涂层材料具有低而稳定的接触电阻,能够满足触点的基本性能要求。
2017, 46(12):3862-3867.
摘要:
本文采用高压低温SPS烧结的新工艺制备了高硬度高电导率的CuCr25/石墨烯复合材料。X射线衍射（XRD）和拉曼分析（Raman）揭示石墨烯在新合金的制备过程中并未变性亦无新相产生，利用扫描电镜（SEM）以及能谱仪（EDS）进行形貌分析显示石墨烯在新合金中分散均匀。性能测试结果显示，在600℃，300MPa条件下经SPS烧结后制得的CuCr25/石墨烯合金，与对比试验中采用相同工艺制得的未添加石墨烯的CuCr25合金相比，硬度提高了11.3%，电导率下降了4.2%；而与传统工艺制备的CuCr25合金相比，其电导率和硬度则分别提高了35%和48%，表明成分和工艺的改进对性能的提高均有贡献。
本文采用高压低温SPS烧结的新工艺制备了高硬度高电导率的CuCr25/石墨烯复合材料。X射线衍射（XRD）和拉曼分析（Raman）揭示石墨烯在新合金的制备过程中并未变性亦无新相产生，利用扫描电镜（SEM）以及能谱仪（EDS）进行形貌分析显示石墨烯在新合金中分散均匀。性能测试结果显示，在600℃，300MPa条件下经SPS烧结后制得的CuCr25/石墨烯合金，与对比试验中采用相同工艺制得的未添加石墨烯的CuCr25合金相比，硬度提高了11.3%，电导率下降了4.2%；而与传统工艺制备的CuCr25合金相比，其电导率和硬度则分别提高了35%和48%，表明成分和工艺的改进对性能的提高均有贡献。
2017, 46(12):3868-3874.
摘要:
本文应用BP神经网络算法分析并预测了高能行星式球磨过程中工艺参数和球磨后Ti2AlNb基合金粉末的形貌特征之间的关系，建立了粉末参数预测模型。BP网络模型的输入参数为球磨转速，球磨时间，球料比；输出参数为球磨后Ti2AlNb基合金粉末的晶粒尺寸。BP网络模型中间隐含层节点数为9，输入、输出函数分别为tansig、purelin。通过检验样本验证了所建立神经网络模型的准确性。结果表明：该模型在容错性和通用性等方面优点突出，可用于预测球磨法制备细晶Ti2AlNb基合金粉末的晶粒尺寸，还可以弥补各种球磨过程物理模型应用与表述方面的不足，对于实际的粉末冶金工艺研究工作具有一定的应用价值和指导意义。
本文应用BP神经网络算法分析并预测了高能行星式球磨过程中工艺参数和球磨后Ti2AlNb基合金粉末的形貌特征之间的关系，建立了粉末参数预测模型。BP网络模型的输入参数为球磨转速，球磨时间，球料比；输出参数为球磨后Ti2AlNb基合金粉末的晶粒尺寸。BP网络模型中间隐含层节点数为9，输入、输出函数分别为tansig、purelin。通过检验样本验证了所建立神经网络模型的准确性。结果表明：该模型在容错性和通用性等方面优点突出，可用于预测球磨法制备细晶Ti2AlNb基合金粉末的晶粒尺寸，还可以弥补各种球磨过程物理模型应用与表述方面的不足，对于实际的粉末冶金工艺研究工作具有一定的应用价值和指导意义。
2017, 46(12):3875-3881.
摘要:
采用径向锻式应变诱发法对铝合金6063挤压棒料进行处理,主要研究了径向锻对铝合金6063微观组织的影响,讨论分析了对铝合金6063直接半固态等温处理和先径向锻预变形后半固态等温处理两种方式下的半固态微观组织演化过程。结果表明：随着断面收缩率的增加,径向锻后铝合金6063微观组织的紧密程度增加,但当断面收缩率高于70%时,该变化趋势不明显；相比于半固态等温处理法,采用径向锻式应变诱发法能够获得较为理想的半固态坯料微观组织。
采用径向锻式应变诱发法对铝合金6063挤压棒料进行处理,主要研究了径向锻对铝合金6063微观组织的影响,讨论分析了对铝合金6063直接半固态等温处理和先径向锻预变形后半固态等温处理两种方式下的半固态微观组织演化过程。结果表明：随着断面收缩率的增加,径向锻后铝合金6063微观组织的紧密程度增加,但当断面收缩率高于70%时,该变化趋势不明显；相比于半固态等温处理法,采用径向锻式应变诱发法能够获得较为理想的半固态坯料微观组织。
2017, 46(12):3882-3886.
摘要:
通过粉末冶金方法利用等离子电火花烧结在850℃制备了石墨烯增强钛基复合材料，并利用Gleeble-1500D研究了复合材料在室温和800℃时的压缩变形行为。研究发现：石墨烯均匀的分散在钛基体中，细化了钛基体的微观组织，提高了基体室温和高温的压缩强度和硬度。其中室温和高温屈服强度分别提高了22.87%和23.07%， 抗压强度分别提高了13.91%和28.57%，室温和高温的硬度分别提高了16.4%和10%。同时发现石墨烯和钛基体反应生成了少量的碳化钛颗粒，能对基体产生强化效应。研究结果表明石墨烯/钛复合材料可成为一种高性能的特种材料，具有潜在的工程应用价值。
通过粉末冶金方法利用等离子电火花烧结在850℃制备了石墨烯增强钛基复合材料，并利用Gleeble-1500D研究了复合材料在室温和800℃时的压缩变形行为。研究发现：石墨烯均匀的分散在钛基体中，细化了钛基体的微观组织，提高了基体室温和高温的压缩强度和硬度。其中室温和高温屈服强度分别提高了22.87%和23.07%， 抗压强度分别提高了13.91%和28.57%，室温和高温的硬度分别提高了16.4%和10%。同时发现石墨烯和钛基体反应生成了少量的碳化钛颗粒，能对基体产生强化效应。研究结果表明石墨烯/钛复合材料可成为一种高性能的特种材料，具有潜在的工程应用价值。
2017, 46(12):3887-3892.
摘要:
以紫钨、四氧化三钴、炭黑为原料,在高真空度条件下利用原位反应合成技术制备出物相纯净、粒径约为80nm的WC-Co复合粉。研究了制备工艺参数对纳米复合粉相组成、粒径、氧含量及最终烧结硬质合金块体材料组织性能的影响。结果表明,纳米复合粉中氧含量较高时,会导致后续烧结过程中发生脱碳反应,使烧结制备的块体材料致密度和力学性能明显下降。将纳米复合粉在800oC下真空热处理2.5h可有效降低粉末中的氧含量,同时热处理后的粉末颗粒无明显长大,平均粒径为85nm。向复合粉中加入1.1%TiC与0.9%VC进行SPS烧结,烧结块体平均晶粒尺寸为105nm,且尺寸分布均匀,致密度达99%以上,硬度为2145HV30,断裂韧性达到9.81MPa*m1/2。
以紫钨、四氧化三钴、炭黑为原料,在高真空度条件下利用原位反应合成技术制备出物相纯净、粒径约为80nm的WC-Co复合粉。研究了制备工艺参数对纳米复合粉相组成、粒径、氧含量及最终烧结硬质合金块体材料组织性能的影响。结果表明,纳米复合粉中氧含量较高时,会导致后续烧结过程中发生脱碳反应,使烧结制备的块体材料致密度和力学性能明显下降。将纳米复合粉在800oC下真空热处理2.5h可有效降低粉末中的氧含量,同时热处理后的粉末颗粒无明显长大,平均粒径为85nm。向复合粉中加入1.1%TiC与0.9%VC进行SPS烧结,烧结块体平均晶粒尺寸为105nm,且尺寸分布均匀,致密度达99%以上,硬度为2145HV30,断裂韧性达到9.81MPa*m1/2。
2017, 46(12):3893-3896.
摘要:
采用熔盐电沉积与水溶液电沉积工艺制备了W-Ni-Cu复合材料。经800 ℃依次保温60 min、120 min、180 min退火后，可获得梯度层厚度分别为25 μm、35 μm、45 μm的W-Ni-Cu梯度材料，其中Ni起到桥接W和Cu的作用。试样经热冲击和热疲劳试验处理后，表面无突起、裂纹或脱落现象，说明镀层与基体之间具有良好的冶金结合性能。导热性试验表明，在25～800 ℃范围内，纯W板和W-Ni-Cu梯度材料的导热系数随温度升高而降低；相同温度下，纯W板的导热系数比W-Ni-Cu梯度材料的导热系数大，且W-Ni-Cu梯度材料的导热系数随梯度层厚度升高而降低。
采用熔盐电沉积与水溶液电沉积工艺制备了W-Ni-Cu复合材料。经800 ℃依次保温60 min、120 min、180 min退火后，可获得梯度层厚度分别为25 μm、35 μm、45 μm的W-Ni-Cu梯度材料，其中Ni起到桥接W和Cu的作用。试样经热冲击和热疲劳试验处理后，表面无突起、裂纹或脱落现象，说明镀层与基体之间具有良好的冶金结合性能。导热性试验表明，在25～800 ℃范围内，纯W板和W-Ni-Cu梯度材料的导热系数随温度升高而降低；相同温度下，纯W板的导热系数比W-Ni-Cu梯度材料的导热系数大，且W-Ni-Cu梯度材料的导热系数随梯度层厚度升高而降低。
2017, 46(12):3897-3902.
摘要:
在镁合金中加入适量钙元素，具有细化晶粒、提高强度和耐热性能等优点。本文通过OM、SEM、EBSD、XRD等分析手段，研究了不同钙含量对Mg-2Al-xCa-0.2Gd (x=0.2, 0.5, 1.0, 2.0; mass%)合金晶粒尺寸、织构和力学性能的影响。研究结果表明：随着钙含量的不断增多，合金晶粒尺寸不断减小，强度不断增加。但织构具有不同的演化规律，{0001}<11 0>基面织构组分不断降低，而包含<11 3>方向的锥面织构组分呈现出先增加后减小的趋势，导致合金的延伸率和杯突值先增加后减小。当钙含量为0.5%时，合金表现出最强的横向分裂织构特征，综合力学性能最优，最大强度为238MPa、最大延伸率为22%、杯突值为4.31mm。
在镁合金中加入适量钙元素，具有细化晶粒、提高强度和耐热性能等优点。本文通过OM、SEM、EBSD、XRD等分析手段，研究了不同钙含量对Mg-2Al-xCa-0.2Gd (x=0.2, 0.5, 1.0, 2.0; mass%)合金晶粒尺寸、织构和力学性能的影响。研究结果表明：随着钙含量的不断增多，合金晶粒尺寸不断减小，强度不断增加。但织构具有不同的演化规律，{0001}<11 0>基面织构组分不断降低，而包含<11 3>方向的锥面织构组分呈现出先增加后减小的趋势，导致合金的延伸率和杯突值先增加后减小。当钙含量为0.5%时，合金表现出最强的横向分裂织构特征，综合力学性能最优，最大强度为238MPa、最大延伸率为22%、杯突值为4.31mm。
2017, 46(12):3903-3909.
摘要:
以超细WC粉末为原料，采用低压预烧结和梯度烧结两步法制备了超细晶梯度硬质合金。通过添加不同的立方相，研究了立方相对超细晶梯度硬质合金组织和性能的影响。结果表明，仅添加Ti(C,N)可以形成较厚的梯度层，但梯度烧结后WC晶粒尺寸有较大的增长。(W,Ti)C和(Nb,Ta)C的加入不利于较厚梯度层的形成，但在梯度烧结过程中可以抑制WC晶粒的生长。添加(Ti,W)C的合金在梯度烧结后出现了少量尺寸大于1 μm的WC晶粒，(Ta,Nb)C的加入可以很好的抑制合金中芯环结构立方相的形成。
以超细WC粉末为原料，采用低压预烧结和梯度烧结两步法制备了超细晶梯度硬质合金。通过添加不同的立方相，研究了立方相对超细晶梯度硬质合金组织和性能的影响。结果表明，仅添加Ti(C,N)可以形成较厚的梯度层，但梯度烧结后WC晶粒尺寸有较大的增长。(W,Ti)C和(Nb,Ta)C的加入不利于较厚梯度层的形成，但在梯度烧结过程中可以抑制WC晶粒的生长。添加(Ti,W)C的合金在梯度烧结后出现了少量尺寸大于1 μm的WC晶粒，(Ta,Nb)C的加入可以很好的抑制合金中芯环结构立方相的形成。
2017, 46(12):3910-3915.
摘要:
采用静态高压釜腐蚀试验研究了在Zr-1Nb锆合金基础上添加Cu的Zr-1Nb-xCu（x=0~0.5，质量分数，%)合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能，用TEM和SEM分别观察了合金的显微组织和氧化膜的断口形貌。结果表明，当Zr-1Nb合金中添加的Cu含量不超过0.2％时，大部分Cu都固溶在α-Zr中，合金中析出的第二相主要为尺寸细小的β-Nb，这时合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能会随着合金中Cu含量的增加而得到明显的提高；当Zr-1Nb合金中添加的Cu含量超过0.2％时，合金中析出了Zr2Cu型第二相，且析出的Zr2Cu型第二相会随着Cu含量的增加而数量增多，尺寸增大。在Zr-1Nb-0.35Cu合金中，析出了适量的Zr2Cu型第二相，这对改善合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性是有利的；但是在Zr-1Nb-0.5Cu合金中，由于析出了数量较多且尺寸较大的 Zr2Cu型第二相，在400 ℃过热蒸汽中腐蚀时将诱发疖状腐蚀，对合金的耐腐蚀性能是有害的。
采用静态高压釜腐蚀试验研究了在Zr-1Nb锆合金基础上添加Cu的Zr-1Nb-xCu（x=0~0.5，质量分数，%)合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能，用TEM和SEM分别观察了合金的显微组织和氧化膜的断口形貌。结果表明，当Zr-1Nb合金中添加的Cu含量不超过0.2％时，大部分Cu都固溶在α-Zr中，合金中析出的第二相主要为尺寸细小的β-Nb，这时合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能会随着合金中Cu含量的增加而得到明显的提高；当Zr-1Nb合金中添加的Cu含量超过0.2％时，合金中析出了Zr2Cu型第二相，且析出的Zr2Cu型第二相会随着Cu含量的增加而数量增多，尺寸增大。在Zr-1Nb-0.35Cu合金中，析出了适量的Zr2Cu型第二相，这对改善合金在400 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性是有利的；但是在Zr-1Nb-0.5Cu合金中，由于析出了数量较多且尺寸较大的 Zr2Cu型第二相，在400 ℃过热蒸汽中腐蚀时将诱发疖状腐蚀，对合金的耐腐蚀性能是有害的。
2017, 46(12):3916-3921.
摘要:
采用放电等离子体烧结（SPS）技术制备出cBN-WC-12Co硬质合金，分析了cBN的热稳定性，研究了cBN添加量和烧结温度对合金硬度和致密度的影响，并讨论了cBN强化机理。结果表明：cBN的热稳定性温度为1355℃，cBN-WC-12Co合金的烧结致密化最低温度在1150℃左右，当烧结温度为1250℃，cBN保持了较好的热稳定性，不发生相变；在相同烧结温度下，cBN-WC-12Co合金致密性均要好于WC-12Co合金；1150℃时合金C15的致密度和硬度（HV10）均达到最大值，分别为99.7%和1997；当cBN含量低于15vol%时，在一定程度上，cBN含量的增加有利于抑制合金中WC晶粒长大，并通过WC晶粒的毛细吸附促进合金致密化；合金中的cBN可以阻止裂纹等缺陷进一步扩展，有利于改善合金力学性能。
采用放电等离子体烧结（SPS）技术制备出cBN-WC-12Co硬质合金，分析了cBN的热稳定性，研究了cBN添加量和烧结温度对合金硬度和致密度的影响，并讨论了cBN强化机理。结果表明：cBN的热稳定性温度为1355℃，cBN-WC-12Co合金的烧结致密化最低温度在1150℃左右，当烧结温度为1250℃，cBN保持了较好的热稳定性，不发生相变；在相同烧结温度下，cBN-WC-12Co合金致密性均要好于WC-12Co合金；1150℃时合金C15的致密度和硬度（HV10）均达到最大值，分别为99.7%和1997；当cBN含量低于15vol%时，在一定程度上，cBN含量的增加有利于抑制合金中WC晶粒长大，并通过WC晶粒的毛细吸附促进合金致密化；合金中的cBN可以阻止裂纹等缺陷进一步扩展，有利于改善合金力学性能。
2017, 46(12):3922-3927.
摘要:
核反应堆运行期间燃料元件锆合金包壳发生腐蚀吸氢至延性降低,包壳延性降低的程度与吸收的氢含量有必然的联系。采用气相渗氢方法,获得了氢含量在100~1000μg/g范围的试样,开展了不同氢含量对N36锆合金管环向拉伸性能的影响研究。结果表明,当氢含量高于约150μg/g左右时,延伸率随着氢含量的增加而降低,当氢含量达到1000μg/g左右,延伸率降低到9%左右,仍保留有一定的延性；1000μg/g范围内的氢含量对N36锆合金包壳管拉伸强度和屈服强度的影响都很小。吸氢后N36锆合金包壳管环向拉伸的断裂模式与氢含量有直接的关系,随着氢含量的增加,断口形式表现为从45°剪切断裂到杯锥状断裂再到正向断裂的特征。
核反应堆运行期间燃料元件锆合金包壳发生腐蚀吸氢至延性降低,包壳延性降低的程度与吸收的氢含量有必然的联系。采用气相渗氢方法,获得了氢含量在100~1000μg/g范围的试样,开展了不同氢含量对N36锆合金管环向拉伸性能的影响研究。结果表明,当氢含量高于约150μg/g左右时,延伸率随着氢含量的增加而降低,当氢含量达到1000μg/g左右,延伸率降低到9%左右,仍保留有一定的延性；1000μg/g范围内的氢含量对N36锆合金包壳管拉伸强度和屈服强度的影响都很小。吸氢后N36锆合金包壳管环向拉伸的断裂模式与氢含量有直接的关系,随着氢含量的增加,断口形式表现为从45°剪切断裂到杯锥状断裂再到正向断裂的特征。
2017, 46(12):3928-3934.
摘要:
采用机械高能球磨、常规模压和真空无压烧结相结合的粉末冶金法制备TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS三种钛基生物医用材料, 对比研究了三种材料的在不同摩擦条件下的摩擦学行为及显微硬度。结果表明：在室温、载荷100 g、频率10 HZ、干摩擦条件下，与Si3N4陶瓷球对摩15 min，HA/TNZS钛基生物医用材料具有较低的摩擦系数和最高的耐磨损性，TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS三者摩擦系数分别为0.4323、0.5643和0.4338，平均磨痕宽度分别为0.33 mm、0.26 mm和0.18 mm，磨损机理都是磨粒磨损为主，氧化磨损、粘着磨损为辅；TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS钛基生物医用材料在人工体液摩擦条件下的平均摩擦系数和磨损情况都优于干摩擦下的平均摩擦系数与磨损情况，HA/TNZS生物钛基材料的耐磨性优于其它两者，三者平均摩擦系数分别为0.3309、0.4301和0.3840，平均磨痕宽度分别为0.27 mm、0.19 mm和0.17 mm，磨损机理都是磨粒磨损为主，伴有轻微氧化磨损和粘着磨损；TiO2/TNZS的显微硬度值最高，三者的显微硬度值分别为525.43 HV、551.23 HV和479.27 HV。
采用机械高能球磨、常规模压和真空无压烧结相结合的粉末冶金法制备TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS三种钛基生物医用材料, 对比研究了三种材料的在不同摩擦条件下的摩擦学行为及显微硬度。结果表明：在室温、载荷100 g、频率10 HZ、干摩擦条件下，与Si3N4陶瓷球对摩15 min，HA/TNZS钛基生物医用材料具有较低的摩擦系数和最高的耐磨损性，TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS三者摩擦系数分别为0.4323、0.5643和0.4338，平均磨痕宽度分别为0.33 mm、0.26 mm和0.18 mm，磨损机理都是磨粒磨损为主，氧化磨损、粘着磨损为辅；TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS钛基生物医用材料在人工体液摩擦条件下的平均摩擦系数和磨损情况都优于干摩擦下的平均摩擦系数与磨损情况，HA/TNZS生物钛基材料的耐磨性优于其它两者，三者平均摩擦系数分别为0.3309、0.4301和0.3840，平均磨痕宽度分别为0.27 mm、0.19 mm和0.17 mm，磨损机理都是磨粒磨损为主，伴有轻微氧化磨损和粘着磨损；TiO2/TNZS的显微硬度值最高，三者的显微硬度值分别为525.43 HV、551.23 HV和479.27 HV。
2017, 46(12):3935-3940.
摘要:
利用扫描电镜、粗糙度轮廓仪、三维视频显微镜和电化学测试技术研究了Ti-6Al-4V合金在溴化锂溶液中空化腐蚀的破坏过程及腐蚀和空化的协同作用。从粗糙度、平均空化腐蚀深度和微观形貌随时间的变化观察到Ti-6Al-4V合金空化腐蚀破坏的三个阶段：线性增长的初始阶段；增长速率降低的过渡阶段；粗糙度基本不变的稳定阶段。Ti-6Al-4V合金的低强度α相吸收空泡溃灭产生的冲击能优先发生塑性变形,材料表面变形不均匀,在空化作用下α相局部区域表面钝化膜破裂并暴露出钛合金基体,由于α相电位低于β相,形成小阳极大阴极,同时腐蚀物和腐蚀产物在空化的搅拌作用下能够及时扩散,加速了腐蚀溶解,产生的腐蚀坑又导致局部内应力更加集中而加强力学因素,表面凹凸程度增加。空化力学和电化学腐蚀的共同作用使腐蚀坑继续发展并促进了新腐蚀坑的生成,腐蚀坑周边的β相发生脱落,从而导致表面凹凸程度降低。初期阶段,电化学腐蚀促进了空化作用。
利用扫描电镜、粗糙度轮廓仪、三维视频显微镜和电化学测试技术研究了Ti-6Al-4V合金在溴化锂溶液中空化腐蚀的破坏过程及腐蚀和空化的协同作用。从粗糙度、平均空化腐蚀深度和微观形貌随时间的变化观察到Ti-6Al-4V合金空化腐蚀破坏的三个阶段：线性增长的初始阶段；增长速率降低的过渡阶段；粗糙度基本不变的稳定阶段。Ti-6Al-4V合金的低强度α相吸收空泡溃灭产生的冲击能优先发生塑性变形,材料表面变形不均匀,在空化作用下α相局部区域表面钝化膜破裂并暴露出钛合金基体,由于α相电位低于β相,形成小阳极大阴极,同时腐蚀物和腐蚀产物在空化的搅拌作用下能够及时扩散,加速了腐蚀溶解,产生的腐蚀坑又导致局部内应力更加集中而加强力学因素,表面凹凸程度增加。空化力学和电化学腐蚀的共同作用使腐蚀坑继续发展并促进了新腐蚀坑的生成,腐蚀坑周边的β相发生脱落,从而导致表面凹凸程度降低。初期阶段,电化学腐蚀促进了空化作用。
2017, 46(12):3941-3946.
摘要:
在Q235钢表面激光熔覆制备了MoFeCrTiWSix（x=0，0.2，0.6，0.8，1.0）多主元合金涂层，采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和硬度计等系统研究了Si对涂层的组织、相结构、显微硬度及高温抗氧化性能的影响。结果表明：激光熔覆MoFeCrTiW多主元合金涂层为简单BCC结构，组织为等轴晶。添加Si后，涂层主体相仍为BCC结构，当x≥0.4后，会有少量金属间化合物生成，合金涂层由先共晶BCC相和共晶组织（BCC相+Cr5Fe50Mo8.9Si5.2Ti20.4相）组成，随着Si量的增加，先共晶相的形态由胞状树枝晶转变为柱状树枝晶和等轴树枝晶，共晶组织逐渐增多。涂层从表面至结合区的混合熵呈高熵-中熵变化。涂层硬度和900℃时的抗氧化性能随着Si含量的增加有所提高，当x=1时，涂层平均硬度及抗氧化性能最高。
在Q235钢表面激光熔覆制备了MoFeCrTiWSix（x=0，0.2，0.6，0.8，1.0）多主元合金涂层，采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和硬度计等系统研究了Si对涂层的组织、相结构、显微硬度及高温抗氧化性能的影响。结果表明：激光熔覆MoFeCrTiW多主元合金涂层为简单BCC结构，组织为等轴晶。添加Si后，涂层主体相仍为BCC结构，当x≥0.4后，会有少量金属间化合物生成，合金涂层由先共晶BCC相和共晶组织（BCC相+Cr5Fe50Mo8.9Si5.2Ti20.4相）组成，随着Si量的增加，先共晶相的形态由胞状树枝晶转变为柱状树枝晶和等轴树枝晶，共晶组织逐渐增多。涂层从表面至结合区的混合熵呈高熵-中熵变化。涂层硬度和900℃时的抗氧化性能随着Si含量的增加有所提高，当x=1时，涂层平均硬度及抗氧化性能最高。
2017, 46(12):3947-3952.
摘要:
本文以离子交换树脂为碳源，偏钨酸铵（AMT）为钨源和亚铁氰化钾（K4Fe(CN)6·3H2O）为催化剂，采用离子交换法制备树脂基前躯体，在氮气气氛下高温还原同步碳化制备碳化钨/石墨碳（WxC/GC）复合物。以WxC/GC为载体，采用微波加热乙二醇还原法负载纳米铂（Pt）颗粒制备了Pt/WxC/GC催化剂。通过XRD、TG和SEM等测试技术分析了WxC/GC的形成过程及其形貌。并在酸性介质中测试Pt/WxC/GC的电催化性能。实验结果表明：制备的WxC/GC复合物颗粒细小，分散均匀，WxC粒径为2-30 nm左右。载质量分数10%Pt的Pt/WxC/GC在酸性介质中具有较好的电催化活性和稳定性，对甲醇的氧化电流密度峰值为39 mA·cm-2。
本文以离子交换树脂为碳源，偏钨酸铵（AMT）为钨源和亚铁氰化钾（K4Fe(CN)6·3H2O）为催化剂，采用离子交换法制备树脂基前躯体，在氮气气氛下高温还原同步碳化制备碳化钨/石墨碳（WxC/GC）复合物。以WxC/GC为载体，采用微波加热乙二醇还原法负载纳米铂（Pt）颗粒制备了Pt/WxC/GC催化剂。通过XRD、TG和SEM等测试技术分析了WxC/GC的形成过程及其形貌。并在酸性介质中测试Pt/WxC/GC的电催化性能。实验结果表明：制备的WxC/GC复合物颗粒细小，分散均匀，WxC粒径为2-30 nm左右。载质量分数10%Pt的Pt/WxC/GC在酸性介质中具有较好的电催化活性和稳定性，对甲醇的氧化电流密度峰值为39 mA·cm-2。
2017, 46(12):3953-3960.
摘要:
为了提高铌合金的高温抗氧化性，采用化学镀结合包埋渗技术在铌合金表面制备了含有CeO2颗粒的复合涂层，研究了复合涂层的微观结构和高温抗氧化性能。结果表明，不含CeO2的Al/Ni涂层以NiAl相为主，Al/Ni-CeO2涂层则含NiAl、NiAl3、Al3Nb和CeO2等相。经1000℃氧化测试，Al/Ni复合涂层氧化50h后增重为8.0 mg/cm2，表面主要生成Al2O3、AlNbO4相；Al/Ni-CeO2复合涂层50h后氧化增重为4.0 mg/cm2，表面以Al2O3、CeO2、NiAl、NiAl3、Al3Nb、AlNbO4相为主。高温氧化后，两种涂层样品表面均生成连续致密的Al2O3膜，涂层与基体结合良好；含CeO2的涂层，其稀土氧化物主要在Ni膜拖拽力作用下富集于涂层互扩散区。稀土氧化物颗粒的添加细化涂层组织，降低涂层中Al元素的消耗，填补涂层中的孔洞，增强了氧化膜与涂层的粘附力，有效提高了涂层的抗氧化性。
为了提高铌合金的高温抗氧化性，采用化学镀结合包埋渗技术在铌合金表面制备了含有CeO2颗粒的复合涂层，研究了复合涂层的微观结构和高温抗氧化性能。结果表明，不含CeO2的Al/Ni涂层以NiAl相为主，Al/Ni-CeO2涂层则含NiAl、NiAl3、Al3Nb和CeO2等相。经1000℃氧化测试，Al/Ni复合涂层氧化50h后增重为8.0 mg/cm2，表面主要生成Al2O3、AlNbO4相；Al/Ni-CeO2复合涂层50h后氧化增重为4.0 mg/cm2，表面以Al2O3、CeO2、NiAl、NiAl3、Al3Nb、AlNbO4相为主。高温氧化后，两种涂层样品表面均生成连续致密的Al2O3膜，涂层与基体结合良好；含CeO2的涂层，其稀土氧化物主要在Ni膜拖拽力作用下富集于涂层互扩散区。稀土氧化物颗粒的添加细化涂层组织，降低涂层中Al元素的消耗，填补涂层中的孔洞，增强了氧化膜与涂层的粘附力，有效提高了涂层的抗氧化性。
2017, 46(12):3961-3966.
摘要:
对TZM、掺杂La-TZM合金进行酸性和碱性介质腐蚀试验,设计腐蚀周期分别为10d、30d、50d、70d四个阶段。通过对两种TZM和掺杂La-TZM合金在两种腐蚀介质中不同腐蚀周期的质量损失、失重速度、平均腐蚀率以及腐蚀形貌的研究与比较,分析TZM合金在两种介质中的腐蚀机理,以及掺杂La对于TZM合金的耐酸、碱腐蚀性能的影响。研究表明TZM合金在酸性介质中主要发生电池反应,阳极金属溶解,阴极析氢；腐蚀在金属表面缺陷、杂质富集、晶界处以及位错处优先进行,并且表面存在划痕处的小于0.0001inch (0.025~0.1mm)的窄缝处发生缝隙腐蚀。TZM合金在碱性介质中几乎不发生腐蚀；掺杂稀土元素镧可以略微提升TZM合金的耐蚀性,但提升效果不显著。
对TZM、掺杂La-TZM合金进行酸性和碱性介质腐蚀试验,设计腐蚀周期分别为10d、30d、50d、70d四个阶段。通过对两种TZM和掺杂La-TZM合金在两种腐蚀介质中不同腐蚀周期的质量损失、失重速度、平均腐蚀率以及腐蚀形貌的研究与比较,分析TZM合金在两种介质中的腐蚀机理,以及掺杂La对于TZM合金的耐酸、碱腐蚀性能的影响。研究表明TZM合金在酸性介质中主要发生电池反应,阳极金属溶解,阴极析氢；腐蚀在金属表面缺陷、杂质富集、晶界处以及位错处优先进行,并且表面存在划痕处的小于0.0001inch (0.025~0.1mm)的窄缝处发生缝隙腐蚀。TZM合金在碱性介质中几乎不发生腐蚀；掺杂稀土元素镧可以略微提升TZM合金的耐蚀性,但提升效果不显著。
2017, 46(12):3967-3971.
摘要:
本文通过对600°C用Ti60高温钛合金在不同温度固溶热处理，获得α′单相和α+α′两相组织，对比了两种组织特征及室温、300℃和600℃下的拉伸性能，探讨了初生α相对力学性能的影响规律。结果表明淬火过程中β相只析出α′马氏体相，α+α′组织保留约10%初生α相，初生α相的存在引起马氏体组织抗拉强度降低和塑性提升，进而获得更加匹配的强度和塑性。其中α+α′组织韧窝尺寸较大，因为少量初生α相则能够细化β晶粒尺寸，通过增加晶界面积阻碍裂纹扩展，进而提高塑性，随着温度升高，初生α相对合金塑性影响逐步减小。
本文通过对600°C用Ti60高温钛合金在不同温度固溶热处理，获得α′单相和α+α′两相组织，对比了两种组织特征及室温、300℃和600℃下的拉伸性能，探讨了初生α相对力学性能的影响规律。结果表明淬火过程中β相只析出α′马氏体相，α+α′组织保留约10%初生α相，初生α相的存在引起马氏体组织抗拉强度降低和塑性提升，进而获得更加匹配的强度和塑性。其中α+α′组织韧窝尺寸较大，因为少量初生α相则能够细化β晶粒尺寸，通过增加晶界面积阻碍裂纹扩展，进而提高塑性，随着温度升高，初生α相对合金塑性影响逐步减小。
2017, 46(12):3972-3976.
摘要:
采用磁控溅射沉积40μm铜膜作为中间层，分别在950℃、980℃和1050℃下通过热等静压（HIP）焊接技术制备了国际热核聚变实验堆（ITER）计划W/CuCrZr偏滤器部件焊接模块，以考察温度对磁控溅射沉积40μm铜膜作为中间层W/CuCrZr偏滤器部件焊接质量的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱（EDS）分析焊接界面的形貌和成分，利用超声波无损探伤（NDT）仪对焊接界面缺陷进行了检测，利用力学拉伸试验机考察了焊接界面的结合强度和CuCrZr合金的力学性能。结果表明：磁控溅射法沉积40μm铜膜作为中间层，可以有效的提高HIP焊接界面质量。特别是在980℃时，所制备的焊接模块能够满足ITER计划对于偏滤器部件连接性能的要求。
采用磁控溅射沉积40μm铜膜作为中间层，分别在950℃、980℃和1050℃下通过热等静压（HIP）焊接技术制备了国际热核聚变实验堆（ITER）计划W/CuCrZr偏滤器部件焊接模块，以考察温度对磁控溅射沉积40μm铜膜作为中间层W/CuCrZr偏滤器部件焊接质量的影响。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线能谱（EDS）分析焊接界面的形貌和成分，利用超声波无损探伤（NDT）仪对焊接界面缺陷进行了检测，利用力学拉伸试验机考察了焊接界面的结合强度和CuCrZr合金的力学性能。结果表明：磁控溅射法沉积40μm铜膜作为中间层，可以有效的提高HIP焊接界面质量。特别是在980℃时，所制备的焊接模块能够满足ITER计划对于偏滤器部件连接性能的要求。
2017, 46(12):3977-3982.
摘要:
以偏钨酸铵、可溶钴盐、可溶碳源为原料,经喷雾转化、煅烧、低温还原碳化制备超细晶WC-Co复合粉；采用同样成分配比及工艺,在煅烧后增加短时球磨工艺,制备出另一种超细晶WC-Co复合粉；分别以两种复合粉为原料,用放电等离子直接烧结制备超细WC-Co硬质合金。采用SEM、XRD、钴磁仪、矫顽磁力计、维氏硬度计等对复合粉形貌、合金显微组织与性能进行表征分析。结果表明,未短时球磨的粉末呈现出球形结构,WC颗粒被Co相粘结在一起,可观察到烧结颈并有异常长大晶粒,经过短时球磨工序制备的粉末为分散颗粒,两种粉末中Co相同时以fcc与hcp的结构存在,粉末WC晶粒度约为0.26 μm；未短时球磨的粉末制备的合金存在少量孔隙,致密度较低,有异常长大晶粒。短时球磨能有效提高粉末颗粒的分散性,减少烧结体中的显微组织缺陷,制备的合金综合性能得到提高。
以偏钨酸铵、可溶钴盐、可溶碳源为原料,经喷雾转化、煅烧、低温还原碳化制备超细晶WC-Co复合粉；采用同样成分配比及工艺,在煅烧后增加短时球磨工艺,制备出另一种超细晶WC-Co复合粉；分别以两种复合粉为原料,用放电等离子直接烧结制备超细WC-Co硬质合金。采用SEM、XRD、钴磁仪、矫顽磁力计、维氏硬度计等对复合粉形貌、合金显微组织与性能进行表征分析。结果表明,未短时球磨的粉末呈现出球形结构,WC颗粒被Co相粘结在一起,可观察到烧结颈并有异常长大晶粒,经过短时球磨工序制备的粉末为分散颗粒,两种粉末中Co相同时以fcc与hcp的结构存在,粉末WC晶粒度约为0.26 μm；未短时球磨的粉末制备的合金存在少量孔隙,致密度较低,有异常长大晶粒。短时球磨能有效提高粉末颗粒的分散性,减少烧结体中的显微组织缺陷,制备的合金综合性能得到提高。
2017, 46(12):3983-3988.
摘要:
为保证热连接过程中热电材料与导流电极之间实现良好连接，同时形成有效的阻隔界面防止界面元素扩散致使材料性能下降，本研究以Cu片作电极，引入中间层Ni箔作扩散阻挡层，采用电场激活压力辅助烧结(FAPAS)法，在合成高纯硅化镁(Mg2Si)热电材料的同时，同步制得Cu/Ni/Mg2Si热电接头。利用SEM、EDS以及XRD对接头界面的微观相组成、元素扩散特征以及新相生长规律进行了探讨，并且采用热震试验和四探针法对接头分别进行了力学性能和电传输性能的测试。结果表明，合成的Mg2Si纯度高，高温热膨胀性能稳定；Ni层能有效阻隔界面元素扩散，与Mg2Si实现良好的冶金结合，连接界面新相层的生成次序依次为Mg2SiNi3和Mg2Ni。Cu/Ni/Mg2Si具有较好的热膨胀匹配性能，连接界面在持续60次的热震循环后依然保持完整。随着时效时间延长，界面扩散层增厚，接触电阻有所增大，与 具有近线性关系，且700℃下未时效的接头获得最小接触电阻率112μΩ?cm2。
为保证热连接过程中热电材料与导流电极之间实现良好连接，同时形成有效的阻隔界面防止界面元素扩散致使材料性能下降，本研究以Cu片作电极，引入中间层Ni箔作扩散阻挡层，采用电场激活压力辅助烧结(FAPAS)法，在合成高纯硅化镁(Mg2Si)热电材料的同时，同步制得Cu/Ni/Mg2Si热电接头。利用SEM、EDS以及XRD对接头界面的微观相组成、元素扩散特征以及新相生长规律进行了探讨，并且采用热震试验和四探针法对接头分别进行了力学性能和电传输性能的测试。结果表明，合成的Mg2Si纯度高，高温热膨胀性能稳定；Ni层能有效阻隔界面元素扩散，与Mg2Si实现良好的冶金结合，连接界面新相层的生成次序依次为Mg2SiNi3和Mg2Ni。Cu/Ni/Mg2Si具有较好的热膨胀匹配性能，连接界面在持续60次的热震循环后依然保持完整。随着时效时间延长，界面扩散层增厚，接触电阻有所增大，与 具有近线性关系，且700℃下未时效的接头获得最小接触电阻率112μΩ?cm2。
2017, 46(12):3989-3993.
摘要:
本文使用电沉积方法在铜基表面分别制备了纯银层、银石墨复合镀层和纯银/银石墨复合镀层，研究了处理温度对三种镀层接触电阻的影响。研究表明，室温时相同力矩下复合镀层与纯银镀层相比具有更低的接触电阻，5 N m力矩下纯银镀层、银石墨复合镀层和纯银/银石墨复合镀层的接触电阻分别为24.9 μΩ、19.4 μΩ和19.9 μΩ。25~240 ℃处理后，三种镀层的接触电阻变化不大。240~600 ℃处理后，纯银镀层和纯银/银石墨复合镀层的接触电阻随温度增加而逐渐增大，600 ℃处理后5 N m力矩下分别为54.3 μΩ和42.6 μΩ；银石墨复合镀层的接触电阻随温度增加而迅速增大，480 ℃处理后已达125.5 μΩ，镀层表面出现严重“脱皮”现象。
本文使用电沉积方法在铜基表面分别制备了纯银层、银石墨复合镀层和纯银/银石墨复合镀层，研究了处理温度对三种镀层接触电阻的影响。研究表明，室温时相同力矩下复合镀层与纯银镀层相比具有更低的接触电阻，5 N m力矩下纯银镀层、银石墨复合镀层和纯银/银石墨复合镀层的接触电阻分别为24.9 μΩ、19.4 μΩ和19.9 μΩ。25~240 ℃处理后，三种镀层的接触电阻变化不大。240~600 ℃处理后，纯银镀层和纯银/银石墨复合镀层的接触电阻随温度增加而逐渐增大，600 ℃处理后5 N m力矩下分别为54.3 μΩ和42.6 μΩ；银石墨复合镀层的接触电阻随温度增加而迅速增大，480 ℃处理后已达125.5 μΩ，镀层表面出现严重“脱皮”现象。
2017, 46(12):3994-3999.
摘要:
作为第三代锆合金的主要合金元素，Nb元素的作用引起了广泛关注。本文通过透射电子显微镜、光学显微镜、显微硬度计等手段研究了Nb含量对Zr-xNb（x=0, 0.3, 0.7, 1.0）合金显微组织及再结晶过程的影响。结果显示，随着Nb含量的增加，Zr-xNb合金中第二相的数量迅速增多，平均尺寸逐渐减小，其再结晶过程逐渐减慢；尤其在Zr-1Nb合金中，第二相对再结晶过程的阻碍作用明显加强。Zr-0.3Nb合金中的第二相主要为Zr(Nb,Fe,Cr)2，Zr-1Nb中第二相主要为β-Nb。
作为第三代锆合金的主要合金元素，Nb元素的作用引起了广泛关注。本文通过透射电子显微镜、光学显微镜、显微硬度计等手段研究了Nb含量对Zr-xNb（x=0, 0.3, 0.7, 1.0）合金显微组织及再结晶过程的影响。结果显示，随着Nb含量的增加，Zr-xNb合金中第二相的数量迅速增多，平均尺寸逐渐减小，其再结晶过程逐渐减慢；尤其在Zr-1Nb合金中，第二相对再结晶过程的阻碍作用明显加强。Zr-0.3Nb合金中的第二相主要为Zr(Nb,Fe,Cr)2，Zr-1Nb中第二相主要为β-Nb。
2017, 46(12):4000-4005.
摘要:
采用热氧化技术对TC4合金进行表面处理，使用扫描电镜，能谱仪，光学显微镜，辉光光谱分析仪和X射线衍射仪分析热氧化层的特征，研究了热氧化TC4合金在模拟油田介质中的冲蚀磨损行为。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，更低的冲蚀磨损失重。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田介质中的抗冲蚀磨损性能。
采用热氧化技术对TC4合金进行表面处理，使用扫描电镜，能谱仪，光学显微镜，辉光光谱分析仪和X射线衍射仪分析热氧化层的特征，研究了热氧化TC4合金在模拟油田介质中的冲蚀磨损行为。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，更低的冲蚀磨损失重。热氧化处理显著提高了TC4合金在模拟油田介质中的抗冲蚀磨损性能。
2017, 46(12):4006-4011.
摘要:
本文报导了两种化学试剂和两种表面改性剂,通过4种不同的组合方式在镁合金表面制备超疏水膜层的简单方法。先分别使用氯化铜和硫酸锌对镁合金进行化学刻蚀,再通过油酸和硬脂酸对其进行表面修饰。改性以后试样的静态接触角均达到150°以上,滚动角在6.5°左右；且试样的超疏水性能保持稳定,在空气中暴露半年之久后,其接触角依然保持在150°以上,变化幅度非常小。对四种不同的超疏水试样进行电化学测试,比较发现采用氯化铜刻蚀后经过硬脂酸自组装得到的超疏水表面拥有最好的耐腐蚀性,其自腐蚀电位达到-1.11V,相比于镁合金基体提高了0.33V,且容抗弧直径是基体的6-7倍。
本文报导了两种化学试剂和两种表面改性剂,通过4种不同的组合方式在镁合金表面制备超疏水膜层的简单方法。先分别使用氯化铜和硫酸锌对镁合金进行化学刻蚀,再通过油酸和硬脂酸对其进行表面修饰。改性以后试样的静态接触角均达到150°以上,滚动角在6.5°左右；且试样的超疏水性能保持稳定,在空气中暴露半年之久后,其接触角依然保持在150°以上,变化幅度非常小。对四种不同的超疏水试样进行电化学测试,比较发现采用氯化铜刻蚀后经过硬脂酸自组装得到的超疏水表面拥有最好的耐腐蚀性,其自腐蚀电位达到-1.11V,相比于镁合金基体提高了0.33V,且容抗弧直径是基体的6-7倍。
2017, 46(12):4012-4020.
摘要:
单壁碳纳米管（SWNTs）由于其高强度、高韧性、高导电率和高导热率被广泛用于微纳电子器件领域。然而，目前普通方法制备的SWNTs均为金属型和半导体型的混合物，极大地阻碍了SWNTs的应用。实现不同结构的SWNTs的有效分离是解决其研究与应用困境的有效途径。本文以金属型SWNTs（m-SWNTs）和半导体型SWNTs（s-SWNTs）的选择性制备为目标，系统分析和比较近几年发展的“原位”选择性制备的主要技术和方法，并在此基础上总结了SWNTs的金属型和半导体型控制生长的基本思路及实现途径，以期为后续SWNTs的规模化制备奠定基础。
单壁碳纳米管（SWNTs）由于其高强度、高韧性、高导电率和高导热率被广泛用于微纳电子器件领域。然而，目前普通方法制备的SWNTs均为金属型和半导体型的混合物，极大地阻碍了SWNTs的应用。实现不同结构的SWNTs的有效分离是解决其研究与应用困境的有效途径。本文以金属型SWNTs（m-SWNTs）和半导体型SWNTs（s-SWNTs）的选择性制备为目标，系统分析和比较近几年发展的“原位”选择性制备的主要技术和方法，并在此基础上总结了SWNTs的金属型和半导体型控制生长的基本思路及实现途径，以期为后续SWNTs的规模化制备奠定基础。
