2017年第46卷第5期文章目次
2017, 46(5):1169-1175.
摘要:
作为锂离子电池阳极材料的铁酸镍及其相关材料，由于其具有较高的理论比容量，近来受到广泛关注。为了克服在充放电过程中的较低导电性与较大的体积膨胀等不良因素，本文通过水热法合成了纳米铁酸镍钉扎在石墨表面而形成的复合物。该纳米铁酸镍/石墨复合物表现出了较高的比容量以及优异的循环性能。其初始放电容量接近1478mAh g-1，并且在100 mA g-1的电流密度下循环50周之后，其可逆容量依然高达1109 mAh g-1。在1000 mA g-1的充电电流情况下，该复合材料的充电容量也能保持750 mA g-1。这优异的电化学性能主要归功于纳米铁酸镍能够稳定的钉扎在石墨表面上，这种特殊的结构增强了材料的导电性同时也增大了材料的表面比容量。
作为锂离子电池阳极材料的铁酸镍及其相关材料，由于其具有较高的理论比容量，近来受到广泛关注。为了克服在充放电过程中的较低导电性与较大的体积膨胀等不良因素，本文通过水热法合成了纳米铁酸镍钉扎在石墨表面而形成的复合物。该纳米铁酸镍/石墨复合物表现出了较高的比容量以及优异的循环性能。其初始放电容量接近1478mAh g-1，并且在100 mA g-1的电流密度下循环50周之后，其可逆容量依然高达1109 mAh g-1。在1000 mA g-1的充电电流情况下，该复合材料的充电容量也能保持750 mA g-1。这优异的电化学性能主要归功于纳米铁酸镍能够稳定的钉扎在石墨表面上，这种特殊的结构增强了材料的导电性同时也增大了材料的表面比容量。
2017, 46(5):1176-1182.
摘要:
阴极的性能通常是和电解过程与电解效率有着密切的关系。本文中测量了焙烧温度对钛精矿阴极的电导率的影响。结果表明焙烧温度对钛精矿阴极导电性影响很大。钛精矿阴极电阻率随着焙烧温度升高和接触面积的增加而增大。另外本文也研究了阴极孔隙率对熔盐电解制备Ti-Fe合金还原过程的影响。结果表明阴极的孔隙率对还原过程有着直接的影响。孔隙率的增加有利于形成中间化合物CaTiO3，从而改善电流效率。
阴极的性能通常是和电解过程与电解效率有着密切的关系。本文中测量了焙烧温度对钛精矿阴极的电导率的影响。结果表明焙烧温度对钛精矿阴极导电性影响很大。钛精矿阴极电阻率随着焙烧温度升高和接触面积的增加而增大。另外本文也研究了阴极孔隙率对熔盐电解制备Ti-Fe合金还原过程的影响。结果表明阴极的孔隙率对还原过程有着直接的影响。孔隙率的增加有利于形成中间化合物CaTiO3，从而改善电流效率。
2017, 46(5):1183-1187.
摘要:
铁基12%Cr合金常用来制造先进发电机转子，这要求材料具有良好的性能和细小的夹杂物，合金中的大尺寸夹杂物会导致材料性能恶化。该研究采用了缓冷实验后淬火的工艺，从而将12%Cr合金熔体冷却与凝固过程中析出的夹杂物保留下来，并分别采用扫描电镜和能谱，对夹杂物的形貌及化学成分进行了观察和测定。实验结果表明，除各种形状的氧化物夹杂外，在试样中也发现了氮化钛夹杂，但在熔炼的过程中却并没有钛元素的加入。对凝固过程夹杂物的析出进行热力学计算，结果表明氮化钛夹杂析出与凝固阶段的末期。即便是痕量来自原料中的钛元素也可以导致氮化钛的析出。这些氮化钛在凝固时能够生长至大尺寸并损害材料性能。与此同时，氧化铝夹杂在液态熔体中即可生成。依据计算结果，对钛和氧的含量控制给出建议，这将对12%Cr合金生产过程起到帮助。通过研究钛和铝之间的浓度竞争，本文也讨论了实验过程中三氧化二钛夹杂析出的可能性。
铁基12%Cr合金常用来制造先进发电机转子，这要求材料具有良好的性能和细小的夹杂物，合金中的大尺寸夹杂物会导致材料性能恶化。该研究采用了缓冷实验后淬火的工艺，从而将12%Cr合金熔体冷却与凝固过程中析出的夹杂物保留下来，并分别采用扫描电镜和能谱，对夹杂物的形貌及化学成分进行了观察和测定。实验结果表明，除各种形状的氧化物夹杂外，在试样中也发现了氮化钛夹杂，但在熔炼的过程中却并没有钛元素的加入。对凝固过程夹杂物的析出进行热力学计算，结果表明氮化钛夹杂析出与凝固阶段的末期。即便是痕量来自原料中的钛元素也可以导致氮化钛的析出。这些氮化钛在凝固时能够生长至大尺寸并损害材料性能。与此同时，氧化铝夹杂在液态熔体中即可生成。依据计算结果，对钛和氧的含量控制给出建议，这将对12%Cr合金生产过程起到帮助。通过研究钛和铝之间的浓度竞争，本文也讨论了实验过程中三氧化二钛夹杂析出的可能性。
2017, 46(5):1188-1191.
摘要:
本文采用电弧离子镀沉积NiCrAlY涂层,探讨NiCrAlY涂层作为阻尼涂层的可行性并研究涂层的阻尼测试方法和阻尼特性。本文采用X射线衍射和扫描电镜等手段分别对涂层的物相结构、表面形貌以及化学成分进行了测试表征。而涂层阻尼的测试则采用动态机械分析仪和正弦扫频的方法进行,实验结果表明NiCrAlY涂层能明显提高样品的阻尼性能。
本文采用电弧离子镀沉积NiCrAlY涂层,探讨NiCrAlY涂层作为阻尼涂层的可行性并研究涂层的阻尼测试方法和阻尼特性。本文采用X射线衍射和扫描电镜等手段分别对涂层的物相结构、表面形貌以及化学成分进行了测试表征。而涂层阻尼的测试则采用动态机械分析仪和正弦扫频的方法进行,实验结果表明NiCrAlY涂层能明显提高样品的阻尼性能。
2017, 46(5):1192-1196.
摘要:
本文以纯钛板与纯铝板为原料,通过爆炸复合法制备钛/铝/钛层状复合材料,之后采用热处理以及热压工艺对钛/铝/钛层状复合材料进行进一步处理。研究结果表明：复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成,铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散,界面结合性能优良,可以承受后续较大的二次塑性变形；热处理后的复合板界面发生明显扩散,在热处理25 h后热压2.5 h后铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl3相以及Ti2Al5相构成。
本文以纯钛板与纯铝板为原料,通过爆炸复合法制备钛/铝/钛层状复合材料,之后采用热处理以及热压工艺对钛/铝/钛层状复合材料进行进一步处理。研究结果表明：复合板界面主要由波状界面和平直状界面构成,铝元素与钛元素在界面上发生了互扩散,界面结合性能优良,可以承受后续较大的二次塑性变形；热处理后的复合板界面发生明显扩散,在热处理25 h后热压2.5 h后铝层完全反应,扩散反应层主要由TiAl3相以及Ti2Al5相构成。
2017, 46(5):1197-1201.
摘要:
本文利用超音速火焰喷涂技术喷涂四种不同粒径的WC-17Co粉末,评价粉末粒径对涂层机械性能和抗磨粒磨损性能的影响。结果表明,粉末的粒径越小,在超音速焰流作用下获得的速度和温度越高,形成的涂层越致密,颗粒间的粘接强度越高,同时涂层的显微硬度也越高。WC-17Co粉末的粒径越小,获得涂层的孔隙直径越小,颗粒间的粘接缺陷越少,因此涂层的抗磨粒磨损性能越好。但是当WC-17Co粉末的粒径过于微小时,涂层的断裂韧性将受到影响。在本文研究的四种粒径分布的WC-17Co粉末中,中间粒径且分布范围集中的粉末制得的涂层兼具良好的机械性能和抗磨粒磨损性能。
本文利用超音速火焰喷涂技术喷涂四种不同粒径的WC-17Co粉末,评价粉末粒径对涂层机械性能和抗磨粒磨损性能的影响。结果表明,粉末的粒径越小,在超音速焰流作用下获得的速度和温度越高,形成的涂层越致密,颗粒间的粘接强度越高,同时涂层的显微硬度也越高。WC-17Co粉末的粒径越小,获得涂层的孔隙直径越小,颗粒间的粘接缺陷越少,因此涂层的抗磨粒磨损性能越好。但是当WC-17Co粉末的粒径过于微小时,涂层的断裂韧性将受到影响。在本文研究的四种粒径分布的WC-17Co粉末中,中间粒径且分布范围集中的粉末制得的涂层兼具良好的机械性能和抗磨粒磨损性能。
2017, 46(5):1202-1206.
摘要:
在硅酸盐和磷酸盐复合电解液体系下,通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备一层陶瓷涂层。运用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)分别对涂层物相、涂层表面、截面和磨痕形貌进行观察分析。采用UMT-3高温摩擦磨损试验机研究涂层在150℃范围内的摩擦磨损性能。结果表明：涂层的平均摩擦系数随温度的变化先逐渐升高,当环境温度高于100℃时涂层平均摩擦系数开始降低。涂层磨损率远远低于镁合金基体磨损率并且涂层磨损率随温度的升高而降低,这可以说明微弧氧化涂层具有良好的耐磨损性能尤其在高温条件下耐磨损性能更好。通过分析载荷为2N作用时的磨痕微观形貌可知不同温度条件下涂层的磨损机理都主要为磨粒磨损。
在硅酸盐和磷酸盐复合电解液体系下,通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备一层陶瓷涂层。运用XRD、SEM、激光共聚焦显微镜(LSCM)分别对涂层物相、涂层表面、截面和磨痕形貌进行观察分析。采用UMT-3高温摩擦磨损试验机研究涂层在150℃范围内的摩擦磨损性能。结果表明：涂层的平均摩擦系数随温度的变化先逐渐升高,当环境温度高于100℃时涂层平均摩擦系数开始降低。涂层磨损率远远低于镁合金基体磨损率并且涂层磨损率随温度的升高而降低,这可以说明微弧氧化涂层具有良好的耐磨损性能尤其在高温条件下耐磨损性能更好。通过分析载荷为2N作用时的磨痕微观形貌可知不同温度条件下涂层的磨损机理都主要为磨粒磨损。
2017, 46(5):1207-1213.
摘要:
材料成形过程中，一个备受关注的问题是能否实现在不发生开裂的基础上达到要求的变形。本文基于热压缩实验（变形温度为1123K-1373K，应变速率为0.01-10s-1，变形量为70%）获得的开裂样本，证实了铸态Ti40合金的主要开裂模式为45°剪切开裂、自由表面纵向开裂和内部三叉晶界沿晶开裂。借助SEM重点分析了变形参数对开裂机制的影响规律，发现在低温1123K变形时，主要是穿晶解理脆性断裂，1273K变形时，转变为韧性断裂，高温1373K变形时，大量的小韧窝被观察到；应变速率对铸态Ti40合金的开裂行为也具有重要影响，在低应变速率0.01s-1变形时，样本没有发生开裂，在0.1和1s-1变形时，在开裂表面观察到大量的韧窝，属于韧性开裂，在高应变速率10s-1变形时，开裂表面呈现脆性开裂特征。最后深入探讨了铸态Ti40合金的损伤机制和开裂原因，绘制了铸态Ti40合金的开裂原理图。
材料成形过程中，一个备受关注的问题是能否实现在不发生开裂的基础上达到要求的变形。本文基于热压缩实验（变形温度为1123K-1373K，应变速率为0.01-10s-1，变形量为70%）获得的开裂样本，证实了铸态Ti40合金的主要开裂模式为45°剪切开裂、自由表面纵向开裂和内部三叉晶界沿晶开裂。借助SEM重点分析了变形参数对开裂机制的影响规律，发现在低温1123K变形时，主要是穿晶解理脆性断裂，1273K变形时，转变为韧性断裂，高温1373K变形时，大量的小韧窝被观察到；应变速率对铸态Ti40合金的开裂行为也具有重要影响，在低应变速率0.01s-1变形时，样本没有发生开裂，在0.1和1s-1变形时，在开裂表面观察到大量的韧窝，属于韧性开裂，在高应变速率10s-1变形时，开裂表面呈现脆性开裂特征。最后深入探讨了铸态Ti40合金的损伤机制和开裂原因，绘制了铸态Ti40合金的开裂原理图。
2017, 46(5):1214-1218.
摘要:
文章通过DEFORM-3D软件模拟了不同的挤压速度与初始坯料温度条件下，模芯的角度（90°, 120°, 150°）对管材静液挤压成形过程的影响。模拟结果显示，静液挤压过程中大角度模芯的压力峰值明显高于小角度模芯的压力峰值，同时随着模芯角度的增大管材的速度场分布不均性增加。
文章通过DEFORM-3D软件模拟了不同的挤压速度与初始坯料温度条件下，模芯的角度（90°, 120°, 150°）对管材静液挤压成形过程的影响。模拟结果显示，静液挤压过程中大角度模芯的压力峰值明显高于小角度模芯的压力峰值，同时随着模芯角度的增大管材的速度场分布不均性增加。
2017, 46(5):1219-1224.
摘要:
以TiN、TiAlN为主的过渡族金属氮化物硬质涂层以其较高的表面硬度、良好的耐磨以及抗高温氧化性能，被广泛应用于材料表面防护涂层。然而，涂层内部积聚的高内应力却容易易引发起涂层与基体的结合力问题。利用PVD技术很难在材料表面制备出厚度超过10微米的TiN或TiAlN涂层。多层复合结构能够有效控制涂层中的应力分布，从而使得其成为获得较厚硬质涂层的一种有效方法。本文在TC4合金以及Si（100）基体上利用等离子增强离子镀技术制备了具有不同复合层数的多层Ti/TiN涂层，并研究了复合层数对涂层力学性能的影响。结果表明，随着复合层数的增加，涂层的各项力学性能得到了显著强化。涂层的显微硬度高达2750HV，厚度大于50微米，且具有较好的韧性。涂层的韧性与显微硬度成正比例关系。同时，48层复合结构的Ti/TiN涂层具有低于0.35的摩擦系数以及最佳的抗磨损性能。然而，随着复合层数的进一步增加，涂层与基体的界面显著弱化了涂层的结合强度。
以TiN、TiAlN为主的过渡族金属氮化物硬质涂层以其较高的表面硬度、良好的耐磨以及抗高温氧化性能，被广泛应用于材料表面防护涂层。然而，涂层内部积聚的高内应力却容易易引发起涂层与基体的结合力问题。利用PVD技术很难在材料表面制备出厚度超过10微米的TiN或TiAlN涂层。多层复合结构能够有效控制涂层中的应力分布，从而使得其成为获得较厚硬质涂层的一种有效方法。本文在TC4合金以及Si（100）基体上利用等离子增强离子镀技术制备了具有不同复合层数的多层Ti/TiN涂层，并研究了复合层数对涂层力学性能的影响。结果表明，随着复合层数的增加，涂层的各项力学性能得到了显著强化。涂层的显微硬度高达2750HV，厚度大于50微米，且具有较好的韧性。涂层的韧性与显微硬度成正比例关系。同时，48层复合结构的Ti/TiN涂层具有低于0.35的摩擦系数以及最佳的抗磨损性能。然而，随着复合层数的进一步增加，涂层与基体的界面显著弱化了涂层的结合强度。
2017, 46(5):1225-1230.
摘要:
采用粉末冶金和轧制工艺制备出TZM合金和稀土镧掺杂的La-TZM合金,通过动电位极化研究合金电化学腐蚀行为,扫描电子显微镜(SEM)观察、能谱定量(EDS)分析表征腐蚀产物显微结构特征。保持Cl-浓度不变分别探讨合金在中性、酸性、碱性介质中耐侵蚀能力。结果表明,TZM合金在中性和碱性介质中抗腐蚀性能优于La-TZM合金,而在酸性介质中La-TZM合金抗腐蚀性能优于TZM合金,两类合金抗腐蚀性均表现为酸性介质强于中性介质,碱性介质最弱。Cl-有效破坏腐蚀表面形成的钝化膜,OH-和Cl-双重侵蚀促使两类合金晶间腐蚀加剧、粉末冶金制备的TZM合金及La-TZM合金对酸性介质具有良好的耐蚀性。
采用粉末冶金和轧制工艺制备出TZM合金和稀土镧掺杂的La-TZM合金,通过动电位极化研究合金电化学腐蚀行为,扫描电子显微镜(SEM)观察、能谱定量(EDS)分析表征腐蚀产物显微结构特征。保持Cl-浓度不变分别探讨合金在中性、酸性、碱性介质中耐侵蚀能力。结果表明,TZM合金在中性和碱性介质中抗腐蚀性能优于La-TZM合金,而在酸性介质中La-TZM合金抗腐蚀性能优于TZM合金,两类合金抗腐蚀性均表现为酸性介质强于中性介质,碱性介质最弱。Cl-有效破坏腐蚀表面形成的钝化膜,OH-和Cl-双重侵蚀促使两类合金晶间腐蚀加剧、粉末冶金制备的TZM合金及La-TZM合金对酸性介质具有良好的耐蚀性。
2017, 46(5):1231-1236.
摘要:
采用等体积浸渍法制备了以改性氧化铝为载体材料的Pd/Al2O3 密偶催化剂, 并采用H2程序升温还原(H2-TPR), CO 化学吸附和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征. 在模拟尾气条件下对催化剂的总包反应及与C3H8相关的单反应活性进行了测试. 结果表明, 老化处理后活性PdOx 数量下降, 并伴随有金属态Pd0的产生. 老化后, 起燃温度(T50)和完全转化温度(T90) 分别提高了 76 oC和64 oC, 即催化剂低温活性比高温活性下降明显. 对比新鲜和老化催化剂上单反应活性, 结果表明, 老化后无水条件下有NO参与的反应的低温活性下降显著. 老化处理过程突出了NO对低温活性的抑制作用和H2O对高温活性的促进作用.
采用等体积浸渍法制备了以改性氧化铝为载体材料的Pd/Al2O3 密偶催化剂, 并采用H2程序升温还原(H2-TPR), CO 化学吸附和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征. 在模拟尾气条件下对催化剂的总包反应及与C3H8相关的单反应活性进行了测试. 结果表明, 老化处理后活性PdOx 数量下降, 并伴随有金属态Pd0的产生. 老化后, 起燃温度(T50)和完全转化温度(T90) 分别提高了 76 oC和64 oC, 即催化剂低温活性比高温活性下降明显. 对比新鲜和老化催化剂上单反应活性, 结果表明, 老化后无水条件下有NO参与的反应的低温活性下降显著. 老化处理过程突出了NO对低温活性的抑制作用和H2O对高温活性的促进作用.
2017, 46(5):1237-1240.
摘要:
对激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层进行900℃退火,保温5h处理。主要对退火前后样品的微观结构和耐磨性进行研究。XRD结果表明，退火后的AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层,其相组成有Co3Ti和BCC结构的AlFe固溶相,出现典型的成分均匀的网状调幅分解组织；退火后的平均显微硬度达到989HV0.5,比退火前提高了73.5%；耐磨性测试结果显示,退火后磨损量比退火前降低了92.5%,磨损宽度是退火前的50%。
对激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层进行900℃退火,保温5h处理。主要对退火前后样品的微观结构和耐磨性进行研究。XRD结果表明，退火后的AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层,其相组成有Co3Ti和BCC结构的AlFe固溶相,出现典型的成分均匀的网状调幅分解组织；退火后的平均显微硬度达到989HV0.5,比退火前提高了73.5%；耐磨性测试结果显示,退火后磨损量比退火前降低了92.5%,磨损宽度是退火前的50%。
2017, 46(5):1241-1244.
摘要:
论文采用水热法合成WO3纳米片,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对WO3纳米片的形貌特征和结构性能进行表征,并进一步系统地考察了利用WO3纳米片制备的传感器的气敏性能。实验结果表明,合成的WO3纳米片尺寸规则,边长在200-300 nm,厚度在50 nm左右,结晶性好。以WO3纳米片为材料制备的气体传感器的最佳工作温度为300 oC,在此工作温度下,WO3纳米片传感器对乙醇表现出超快的响应(2-4秒)和恢复时间(4-16 S)。与其他还原性气体如甲醇,苯、二氯甲烷和正己烷对比检测发现,WO3纳米片传感器对乙醇表现出高的灵敏度和选择性,表明WO3纳米片在乙醇检测气体传感器方面具有极大的应用潜力。
论文采用水热法合成WO3纳米片,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对WO3纳米片的形貌特征和结构性能进行表征,并进一步系统地考察了利用WO3纳米片制备的传感器的气敏性能。实验结果表明,合成的WO3纳米片尺寸规则,边长在200-300 nm,厚度在50 nm左右,结晶性好。以WO3纳米片为材料制备的气体传感器的最佳工作温度为300 oC,在此工作温度下,WO3纳米片传感器对乙醇表现出超快的响应(2-4秒)和恢复时间(4-16 S)。与其他还原性气体如甲醇,苯、二氯甲烷和正己烷对比检测发现,WO3纳米片传感器对乙醇表现出高的灵敏度和选择性,表明WO3纳米片在乙醇检测气体传感器方面具有极大的应用潜力。
2017, 46(5):1245-1250.
摘要:
研究了抽拉速率对一种镍基单晶高温合金组织和成分偏析的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高，一次枝晶间距与二次枝晶间距缩小，γ''相尺寸减小；γ/γ''共晶随着抽拉速率的提高，尺寸变小，但体积分数增加；同时，随着抽拉速率的提高，单晶成分偏析增加。
研究了抽拉速率对一种镍基单晶高温合金组织和成分偏析的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高，一次枝晶间距与二次枝晶间距缩小，γ''相尺寸减小；γ/γ''共晶随着抽拉速率的提高，尺寸变小，但体积分数增加；同时，随着抽拉速率的提高，单晶成分偏析增加。
2017, 46(5):1251-1254.
摘要:
Al含量为0.50 wt.%的 Cu-Al合金薄板在900 ℃下内氧化25 h制备Cu-Al2O3薄板复合材料,并用富集萃取法提取Cu-Al2O3复合材料中的Al2O3相。利用TEM分析了Cu-Al2O3薄板中的Al2O3相的种类、分布、与Cu基体的界面关系,用X射线衍射和TEM研究了萃取粉末的组成。结果表明,Cu-Al薄板内氧化法所得的Cu-Al2O3复合材料的析出相主要为γ-Al2O3,有少量的α-Al2O3和θ-Al2O3相存在。析出相Al2O3颗粒弥散分布在Cu基体上,且析出相γ-Al2O3与Cu基体完全共格；Cu-Al2O3薄板复合材料从表层至深约0.5 mm处,Al2O3颗粒粒径逐渐减小,从14 nm 减小到 5 nm,颗粒间距逐渐增大,从10 nm增加到15 nm。
Al含量为0.50 wt.%的 Cu-Al合金薄板在900 ℃下内氧化25 h制备Cu-Al2O3薄板复合材料,并用富集萃取法提取Cu-Al2O3复合材料中的Al2O3相。利用TEM分析了Cu-Al2O3薄板中的Al2O3相的种类、分布、与Cu基体的界面关系,用X射线衍射和TEM研究了萃取粉末的组成。结果表明,Cu-Al薄板内氧化法所得的Cu-Al2O3复合材料的析出相主要为γ-Al2O3,有少量的α-Al2O3和θ-Al2O3相存在。析出相Al2O3颗粒弥散分布在Cu基体上,且析出相γ-Al2O3与Cu基体完全共格；Cu-Al2O3薄板复合材料从表层至深约0.5 mm处,Al2O3颗粒粒径逐渐减小,从14 nm 减小到 5 nm,颗粒间距逐渐增大,从10 nm增加到15 nm。
2017, 46(5):1255-1259.
摘要:
采用不同的顶锻力对AA5083-H112铝合金和T2纯铜进行了线性摩擦焊接,获得了无明显缺陷的焊接头,并通过扫描电镜、硬度、力学性能试验等方法研究了线性摩擦焊铝铜接头的微观组织和力学性能。结果表明,随着顶锻力的减小,摩擦效应增加,更多的铜颗粒渗入铝基体中；而随着顶锻力的增加,拉伸力学性能明显下降,这是由于较大的顶锻力会使摩擦过程的热输入量增大,从而在铝铜结合处生成层状的第二相Al2CuMg,使焊接头的力学性能降低。
采用不同的顶锻力对AA5083-H112铝合金和T2纯铜进行了线性摩擦焊接,获得了无明显缺陷的焊接头,并通过扫描电镜、硬度、力学性能试验等方法研究了线性摩擦焊铝铜接头的微观组织和力学性能。结果表明,随着顶锻力的减小,摩擦效应增加,更多的铜颗粒渗入铝基体中；而随着顶锻力的增加,拉伸力学性能明显下降,这是由于较大的顶锻力会使摩擦过程的热输入量增大,从而在铝铜结合处生成层状的第二相Al2CuMg,使焊接头的力学性能降低。
2017, 46(5):1260-1264.
摘要:
为了研究添加Al2O3微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al2O3微粉电解液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al2O3表面电荷,讨论了掺杂改性机理。结果表明,加入Al2O3微粉后,氧化电压随Al2O3添加量增加先增加后降低；氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO4等相组成。
为了研究添加Al2O3微粉对AZ31A镁合金微弧氧化膜特性影响,在不同浓度Al2O3微粉电解液中对其进行了微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)观察微弧氧化膜形貌,能谱仪(EDS)分析了膜层表面Ca、Mg、O、Al元素分布,X射线衍射仪(XRD)分析了相组成,测定了膜厚、硬度和氧化液中Al2O3表面电荷,讨论了掺杂改性机理。结果表明,加入Al2O3微粉后,氧化电压随Al2O3添加量增加先增加后降低；氧化膜表面孔洞数量和尺寸减小,膜层表面Ca元素分布逐渐减少,成膜效率降低,膜层致密度和表面疏松层硬度提高,氧化膜主要由MgO和MgO4等相组成。
2017, 46(5):1265-1270.
摘要:
在20~220℃范围内对比研究了AZ80、AZ31、ZK60镁合金和AA6082铝合金在大气中的散热性能，分别测量其环境散热曲线并用指数型热动力学方程T=T0+ΔT0·exp（-t/A0）拟合。结果表明，固溶处理可使铸态或挤压态镁合金热导率下降，而固溶+时效处理后其热导率有所提升。分析了瞬时温差与瞬时温度比值ΔT/T与镁合金、铝合金散热性能的关系，自然对流条件下，柱高对AZ80镁合金散热性能影响较小；在人工强制对流条件下，当0.25<ΔT/T<0.45时，高柱（60mm）散热速率约为低柱（20mm）的两倍。在自然对流条件下，AZ80、AZ31镁合金的散热性能在0.25<ΔT/T<0.45（120~220℃）时，明显优于AA6082铝合金。在0.05<ΔT/T<0.25（20~120℃）时，这三种合金的散热性能无明显差别。
在20~220℃范围内对比研究了AZ80、AZ31、ZK60镁合金和AA6082铝合金在大气中的散热性能，分别测量其环境散热曲线并用指数型热动力学方程T=T0+ΔT0·exp（-t/A0）拟合。结果表明，固溶处理可使铸态或挤压态镁合金热导率下降，而固溶+时效处理后其热导率有所提升。分析了瞬时温差与瞬时温度比值ΔT/T与镁合金、铝合金散热性能的关系，自然对流条件下，柱高对AZ80镁合金散热性能影响较小；在人工强制对流条件下，当0.25<ΔT/T<0.45时，高柱（60mm）散热速率约为低柱（20mm）的两倍。在自然对流条件下，AZ80、AZ31镁合金的散热性能在0.25<ΔT/T<0.45（120~220℃）时，明显优于AA6082铝合金。在0.05<ΔT/T<0.25（20~120℃）时，这三种合金的散热性能无明显差别。
2017, 46(5):1271-1276.
摘要:
通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同SiCp添加量(0wt.%、0.1wt.%、0.4wt.%、1.wt.%)的近β钛合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、维氏显微硬度计和万能材料试验机，系统研究了SiCp添加量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究结果表明，不同SiCp添加量的近β钛合金主要由α-Ti、β-Ti和TiC所组成。近β钛合金的初生β晶粒尺寸取决于SiCp的添加量，SiCp添加量由0%增加到1wt.%时，近β钛合金初生β晶粒尺寸由639μm降低至323μm。由于受细晶强化、TiC承载强化以及Si的固溶强化的影响，随着SiCp添加量的增加，近β钛合金的显微硬度、压缩强度有显著提高，而压缩率却明显降低。
通过真空非自耗熔炼工艺制备了不同SiCp添加量(0wt.%、0.1wt.%、0.4wt.%、1.wt.%)的近β钛合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、维氏显微硬度计和万能材料试验机，系统研究了SiCp添加量对近β钛合金显微组织及力学性能的影响规律。研究结果表明，不同SiCp添加量的近β钛合金主要由α-Ti、β-Ti和TiC所组成。近β钛合金的初生β晶粒尺寸取决于SiCp的添加量，SiCp添加量由0%增加到1wt.%时，近β钛合金初生β晶粒尺寸由639μm降低至323μm。由于受细晶强化、TiC承载强化以及Si的固溶强化的影响，随着SiCp添加量的增加，近β钛合金的显微硬度、压缩强度有显著提高，而压缩率却明显降低。
2017, 46(5):1277-1282.
摘要:
运用超声疲劳试验系统和MTS液压伺服疲劳试验系统开展了Ti-6Al-4V钛合金在不同加载频率下的超高周疲劳试验，使用扫描电镜观察了试样断口形貌并对超高周疲劳试验数据进行了可靠性疲劳寿命分析。结果表明：疲劳循环周数超过107以后，Ti-6Al-4V钛合金试样依然会发生疲劳断裂，不存在传统意义上的疲劳极限。裂纹萌生于试样表面和次表面，随着应力水平降低，萌生位置由表面向次表面转变；试样断口平坦，裂纹源呈现类“鱼眼”特征，裂纹萌生于材料次表面微观组织不均匀处，周围出现黑色颗粒海绵状特征；20Hz和20KHz两种频率下的试验数据吻合良好，加载频率对材料的疲劳性能没有明显影响；Ti-6Al-4V钛合金材料的超高周疲劳寿命服从三参数威布尔分布，采用单侧容限系数法建立了不同置信度和不同存活率下的疲劳寿命模型，给出了p-γ-S-N曲线。
运用超声疲劳试验系统和MTS液压伺服疲劳试验系统开展了Ti-6Al-4V钛合金在不同加载频率下的超高周疲劳试验，使用扫描电镜观察了试样断口形貌并对超高周疲劳试验数据进行了可靠性疲劳寿命分析。结果表明：疲劳循环周数超过107以后，Ti-6Al-4V钛合金试样依然会发生疲劳断裂，不存在传统意义上的疲劳极限。裂纹萌生于试样表面和次表面，随着应力水平降低，萌生位置由表面向次表面转变；试样断口平坦，裂纹源呈现类“鱼眼”特征，裂纹萌生于材料次表面微观组织不均匀处，周围出现黑色颗粒海绵状特征；20Hz和20KHz两种频率下的试验数据吻合良好，加载频率对材料的疲劳性能没有明显影响；Ti-6Al-4V钛合金材料的超高周疲劳寿命服从三参数威布尔分布，采用单侧容限系数法建立了不同置信度和不同存活率下的疲劳寿命模型，给出了p-γ-S-N曲线。
2017, 46(5):1283-1287.
摘要:
选择酒石酸钠环保电解液，用恒电势法在不同浓度条件(1, 5, 15, 30和50 g/.L )下制备TA2纯钛阳极氧化膜。采用原子力显微镜分析膜层的微观三维形貌，使用电化学工作站研究试样在3.5% NaCl溶液低电位下的极化曲线和电化学交流阻抗谱，探讨微观三维形貌对耐腐蚀性能的影响。结果表明：15 g/L浓度时，氧化膜层细小均匀，生长完整，粗糙度较低，具有宽广的钝化区，最大的极化电阻值，较小的致钝电流值和自腐蚀电流值，耐腐蚀性能最佳。
选择酒石酸钠环保电解液，用恒电势法在不同浓度条件(1, 5, 15, 30和50 g/.L )下制备TA2纯钛阳极氧化膜。采用原子力显微镜分析膜层的微观三维形貌，使用电化学工作站研究试样在3.5% NaCl溶液低电位下的极化曲线和电化学交流阻抗谱，探讨微观三维形貌对耐腐蚀性能的影响。结果表明：15 g/L浓度时，氧化膜层细小均匀，生长完整，粗糙度较低，具有宽广的钝化区，最大的极化电阻值，较小的致钝电流值和自腐蚀电流值，耐腐蚀性能最佳。
2017, 46(5):1288-1292.
摘要:
通过集束拉拔技术获得了高强度高电导Cu-Nb微观复合材料，采用SEM及EDS观察了四次复合过程中内部Nb芯丝和Cu层的微观形貌变化，Cu/Nb界面的互扩散行为，通过不同复合条件下的挤压、拉拔样品的XRD测试，表征了芯丝和基体的晶体取向的演变规律，通过HRTEM和IFFT研究了Cu/Nb的界面结构和晶体学位向关系。研究表明，在极塑性变形条件下，Cu/Nb界面在三次复合出现明显扩散，Cu、Nb逐渐形成丝织构取向，界面存在典型的(111)Cu // (110)Nb取向关系，晶面夹角为18.7?，每6个(111)Cu晶面出现一个晶面错配。
通过集束拉拔技术获得了高强度高电导Cu-Nb微观复合材料，采用SEM及EDS观察了四次复合过程中内部Nb芯丝和Cu层的微观形貌变化，Cu/Nb界面的互扩散行为，通过不同复合条件下的挤压、拉拔样品的XRD测试，表征了芯丝和基体的晶体取向的演变规律，通过HRTEM和IFFT研究了Cu/Nb的界面结构和晶体学位向关系。研究表明，在极塑性变形条件下，Cu/Nb界面在三次复合出现明显扩散，Cu、Nb逐渐形成丝织构取向，界面存在典型的(111)Cu // (110)Nb取向关系，晶面夹角为18.7?，每6个(111)Cu晶面出现一个晶面错配。
2017, 46(5):1293-1298.
摘要:
采用液相超声直接剥离法制备了石墨烯负载纳米LaF3复合材料,用SEM、TEM对其形貌进行了表征,利用多功能往复摩擦磨损试验仪考察了石墨烯负载纳米LaF3复合材料在纯水中的摩擦磨损性能。通过SEM、XPS分别分析了磨痕表面的形貌、典型元素的化学状态,初步探讨了石墨烯负载纳米LaF3复合材料在纯水中的润滑机理。结果表明：纳米LaF3均匀分布于多层石墨烯片层表面和层间,其粒径为5~50nm；其作为纯水添加剂具有良好的减摩抗磨性能,如试验载荷10N,浓度0.01wt%时,与纯水润滑时相比,石墨烯负载纳米LaF3复合材料水分散体系润滑下平均摩擦系数和磨损体积分别下降34.35%和52.40%,这主要是由于复合材料在磨损表面形成的吸附膜、摩擦化学反应膜发生协同作用,改变了水的磨损机理,抑制了Fe的氧化,使得摩擦表面的摩擦磨损得到减轻。
采用液相超声直接剥离法制备了石墨烯负载纳米LaF3复合材料,用SEM、TEM对其形貌进行了表征,利用多功能往复摩擦磨损试验仪考察了石墨烯负载纳米LaF3复合材料在纯水中的摩擦磨损性能。通过SEM、XPS分别分析了磨痕表面的形貌、典型元素的化学状态,初步探讨了石墨烯负载纳米LaF3复合材料在纯水中的润滑机理。结果表明：纳米LaF3均匀分布于多层石墨烯片层表面和层间,其粒径为5~50nm；其作为纯水添加剂具有良好的减摩抗磨性能,如试验载荷10N,浓度0.01wt%时,与纯水润滑时相比,石墨烯负载纳米LaF3复合材料水分散体系润滑下平均摩擦系数和磨损体积分别下降34.35%和52.40%,这主要是由于复合材料在磨损表面形成的吸附膜、摩擦化学反应膜发生协同作用,改变了水的磨损机理,抑制了Fe的氧化,使得摩擦表面的摩擦磨损得到减轻。
2017, 46(5):1299-1304.
摘要:
采用微弧氧化法及微弧氧化-水热法对纯钛进行改性,制备了TiO2与TiO2-HA生物陶瓷膜层,通过溶血率实验、动态凝血时间实验和血小板黏附实验等方面评价其血液相容性。研究结果表明：各试样的溶血率都远小于5%,均符合医用材料的溶血率要求,不会产生溶血作用。与钛基TiO2生物陶瓷膜层和钛基材相比,钛基TiO2-HA生物陶瓷膜层的溶血率更低,动态凝血时间曲线变化更为缓慢,黏附的血小板更少,且变形程度更轻,具有更好的抑制血小板的聚集与变形的性能,血液相容性更优。
采用微弧氧化法及微弧氧化-水热法对纯钛进行改性,制备了TiO2与TiO2-HA生物陶瓷膜层,通过溶血率实验、动态凝血时间实验和血小板黏附实验等方面评价其血液相容性。研究结果表明：各试样的溶血率都远小于5%,均符合医用材料的溶血率要求,不会产生溶血作用。与钛基TiO2生物陶瓷膜层和钛基材相比,钛基TiO2-HA生物陶瓷膜层的溶血率更低,动态凝血时间曲线变化更为缓慢,黏附的血小板更少,且变形程度更轻,具有更好的抑制血小板的聚集与变形的性能,血液相容性更优。
2017, 46(5):1305-1309.
摘要:
本文采用工业纯原料感应熔炼制备出公斤级La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金,经退火后通过吸氢处理提高其居里温度到室温附近。研究了在1373-1473 K温度下经不同时间和温度退火对合金微观组织结构的影响。实验发现在1473 K经30 h退火样品的居里温度为202 K，在0-1.5 T变化磁场下的最大磁熵变达8.1-8.6 J/kg.K。在0.13 MPa氢气压力下，经553 K吸氢5 h氢化处理合金的居里温度为320 K，最大磁熵变达7.7-8.0 J/kg.K。
本文采用工业纯原料感应熔炼制备出公斤级La0.6Pr0.4Fe11.4Si1.6B0.2合金,经退火后通过吸氢处理提高其居里温度到室温附近。研究了在1373-1473 K温度下经不同时间和温度退火对合金微观组织结构的影响。实验发现在1473 K经30 h退火样品的居里温度为202 K，在0-1.5 T变化磁场下的最大磁熵变达8.1-8.6 J/kg.K。在0.13 MPa氢气压力下，经553 K吸氢5 h氢化处理合金的居里温度为320 K，最大磁熵变达7.7-8.0 J/kg.K。
2017, 46(5):1310-1314.
摘要:
本文研究了不同稀土元素(RE)添加量对Al-10Sr中间合金组织的影响以及新型Al-10Sr-RE中间合金在Al-Si中的应用。实验结果表明：1)普通Al-10Sr中间合金的组织主要由α-Al基体、Al4Sr相组成；2)添加RE之后,Al-10Sr中间合金中Al4Sr相的形貌发生明显的变化,随着RE含量上升,Al4Sr的形貌由针状向块状转变,当RE添加量达到4%时,Al4Sr相完全成为块状；3)发现当新型Al-10Sr-4RE用于Al-20Si变质处理时,能明显细化初晶硅的晶粒尺寸,使得初晶硅的分布趋于均匀,晶粒的尺寸范围为13.81-37.61μm,平均晶粒尺寸为24.58μm；4)加入RE之后Al4Sr相的分布趋于弥散,细化Al-20Si的效果更加显著。
本文研究了不同稀土元素(RE)添加量对Al-10Sr中间合金组织的影响以及新型Al-10Sr-RE中间合金在Al-Si中的应用。实验结果表明：1)普通Al-10Sr中间合金的组织主要由α-Al基体、Al4Sr相组成；2)添加RE之后,Al-10Sr中间合金中Al4Sr相的形貌发生明显的变化,随着RE含量上升,Al4Sr的形貌由针状向块状转变,当RE添加量达到4%时,Al4Sr相完全成为块状；3)发现当新型Al-10Sr-4RE用于Al-20Si变质处理时,能明显细化初晶硅的晶粒尺寸,使得初晶硅的分布趋于均匀,晶粒的尺寸范围为13.81-37.61μm,平均晶粒尺寸为24.58μm；4)加入RE之后Al4Sr相的分布趋于弥散,细化Al-20Si的效果更加显著。
2017, 46(5):1315-1320.
摘要:
本文通过BiFeO3/La2/3Sr1/3MnO3（BFO /LSMO），研究了多铁/顺磁复合结构的界面输运以及磁电耦合机制。利用激光分子束外延技术制备了单相、质量良好的薄膜结构，采用电学、磁学、光学等多种测试手段对其输运特性、铁磁性、磁介电特性等进行了测试与表征.结果表明界面的漏电导机制是空间电荷限制电流机制；复合薄膜在室温下表现出的铁磁性主要来源于BFO层，界面处诱导出的网状磁矩会使样品产生比较明显的磁电耦合.在零场冷却（ZFC）和场冷却（FC）下，样品的磁介电系数分别在160K和170K达到极大值，介电损耗-温度曲线在150-170附近产生分裂，该温度区间与BFO层的相变相关.
本文通过BiFeO3/La2/3Sr1/3MnO3（BFO /LSMO），研究了多铁/顺磁复合结构的界面输运以及磁电耦合机制。利用激光分子束外延技术制备了单相、质量良好的薄膜结构，采用电学、磁学、光学等多种测试手段对其输运特性、铁磁性、磁介电特性等进行了测试与表征.结果表明界面的漏电导机制是空间电荷限制电流机制；复合薄膜在室温下表现出的铁磁性主要来源于BFO层，界面处诱导出的网状磁矩会使样品产生比较明显的磁电耦合.在零场冷却（ZFC）和场冷却（FC）下，样品的磁介电系数分别在160K和170K达到极大值，介电损耗-温度曲线在150-170附近产生分裂，该温度区间与BFO层的相变相关.
2017, 46(5):1320-1326.
摘要:
利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验，研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10s-1条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大，且800~850℃、应变速率1~10s-1变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的，温度900~950℃、应变速率0.001~0.1s-1条件变形时，流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响，建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程，建立的本构模型精度较好，在800℃、850℃和10s-1条件以及在900℃、950℃和0.1s-1条件下，模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403kJ/mol，平均应变速率敏感指数为0.26。
利用Gleeble-3500热模拟试验机进行等温恒应变速率热压缩实验，研究了TC4钛合金在温度800~950℃、应变速率0.001~10s-1条件下的流动软化行为。研究发现随变形温度降低和应变速率增大TC4钛合金的流动软化程度增大，且800~850℃、应变速率1~10s-1变形时的流动软化主要是塑形流动失稳引起的，温度900~950℃、应变速率0.001~0.1s-1条件变形时，流动软化主要是片状α相的等轴化引起的。引入应变对材料常数α、n、A和Q的影响，建立了考虑应变的TC4钛合金Arrhenius本构方程，建立的本构模型精度较好，在800℃、850℃和10s-1条件以及在900℃、950℃和0.1s-1条件下，模型平均绝对误差分别为4.2%和4.3%。TC4钛合金的平均变形激活能为403kJ/mol，平均应变速率敏感指数为0.26。
2017, 46(5):1327-1333.
摘要:
研究2397-T87铝锂合金的高周疲劳性能及裂纹萌生扩展行为。结果表明：在应力比R=0.1时，2397-T87铝锂合金L方向、LT方向和ST方向光滑试样（Kt=1.0）的疲劳寿命极限分别约为192 MPa，243 MPa和151 MPa；缺口试样（Kt=3.0）的疲劳寿命极限分别约为72 MPa，78MPa和70 MPa。其疲劳裂纹主要萌生于试样表面，以及氧化物、夹杂等脱落形成的空洞，Al（CuFeMn）第二相杂质粒子。驻留滑移带（PSB）和晶粒取向对其疲劳裂纹早期扩展有重要影响。
研究2397-T87铝锂合金的高周疲劳性能及裂纹萌生扩展行为。结果表明：在应力比R=0.1时，2397-T87铝锂合金L方向、LT方向和ST方向光滑试样（Kt=1.0）的疲劳寿命极限分别约为192 MPa，243 MPa和151 MPa；缺口试样（Kt=3.0）的疲劳寿命极限分别约为72 MPa，78MPa和70 MPa。其疲劳裂纹主要萌生于试样表面，以及氧化物、夹杂等脱落形成的空洞，Al（CuFeMn）第二相杂质粒子。驻留滑移带（PSB）和晶粒取向对其疲劳裂纹早期扩展有重要影响。
2017, 46(5):1334-1340.
摘要:
采用半隐式压力关联算法，通过引进VOF函数和分段线性界面结构（PLIC）构建自由曲面，建立了微喷金属熔滴流动和传热数值模型，模拟了7075铝合金熔滴成形过程中撞击速度、熔滴间距、基板温度和熔滴尺寸等工艺参数对成形形貌的影响规律，并对模拟结果进行了实验验证。结果表明：确定合理的撞击速度和熔滴间距是获得好成形精度和质量的关键，熔滴直径为100μm，间距为200μm的7075铝合金熔滴在初始温度为350K的不锈钢基板上以1.5m/s的初速度沉积成形时，可获得较好的成形效果。模拟结果与试验结果基本吻合，较好反映了实际成形过程中熔滴撞击、铺展和固化行为，为该工艺的实际应用提供了参考依据。
采用半隐式压力关联算法，通过引进VOF函数和分段线性界面结构（PLIC）构建自由曲面，建立了微喷金属熔滴流动和传热数值模型，模拟了7075铝合金熔滴成形过程中撞击速度、熔滴间距、基板温度和熔滴尺寸等工艺参数对成形形貌的影响规律，并对模拟结果进行了实验验证。结果表明：确定合理的撞击速度和熔滴间距是获得好成形精度和质量的关键，熔滴直径为100μm，间距为200μm的7075铝合金熔滴在初始温度为350K的不锈钢基板上以1.5m/s的初速度沉积成形时，可获得较好的成形效果。模拟结果与试验结果基本吻合，较好反映了实际成形过程中熔滴撞击、铺展和固化行为，为该工艺的实际应用提供了参考依据。
2017, 46(5):1341-1345.
摘要:
本文采用热-弹-塑性有限元计算模拟了Ti2AlNb合金电子束焊的温度场和应力场。为了准确反映熔透型电子束焊接的特点，对旋转高斯曲面体热源模型进行了改进。研究结果表明：采用改进的热源模型能准确地模拟穿透型电子束焊焊缝横截面轮廓；残余应力的模拟结果与实验结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性；Ti2AlNb合金电子束焊后残余应力以纵向拉应力为主,且集中分布在距焊缝中心线3mm的区域内；横向残余应力在表面附近区域呈压应力,内部呈拉应力,表面横向压应力是由焊缝纵向和厚度方向的收缩导致的；焊缝内部出现三向拉应力的状态。
本文采用热-弹-塑性有限元计算模拟了Ti2AlNb合金电子束焊的温度场和应力场。为了准确反映熔透型电子束焊接的特点，对旋转高斯曲面体热源模型进行了改进。研究结果表明：采用改进的热源模型能准确地模拟穿透型电子束焊焊缝横截面轮廓；残余应力的模拟结果与实验结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性；Ti2AlNb合金电子束焊后残余应力以纵向拉应力为主,且集中分布在距焊缝中心线3mm的区域内；横向残余应力在表面附近区域呈压应力,内部呈拉应力,表面横向压应力是由焊缝纵向和厚度方向的收缩导致的；焊缝内部出现三向拉应力的状态。
2017, 46(5):1346-1352.
摘要:
采用外加ZrO2纳米颗粒的电解液体系在Al-12.5%Si合金表面制备ZrO2- Al2O3- SiO2三相PEO陶瓷层。利用SEM和XRD对陶瓷层微观结构和物相进行分析,并对其隔热及热冲击性能进行测试。结果表明：ZrO2纳米颗粒显著提高了膜层的致密度和结合性,并有效减弱了Si元素对PEO成膜的抑制作用,提高了成膜速率；三相PEO陶瓷层的主要物相为SiO2及高温稳定相α-Al2O3和c-ZrO2,其独特的微结构和成分致使ZrO2纳米颗粒改性的陶瓷层具有良好的热防护性能和热冲击性能。
采用外加ZrO2纳米颗粒的电解液体系在Al-12.5%Si合金表面制备ZrO2- Al2O3- SiO2三相PEO陶瓷层。利用SEM和XRD对陶瓷层微观结构和物相进行分析,并对其隔热及热冲击性能进行测试。结果表明：ZrO2纳米颗粒显著提高了膜层的致密度和结合性,并有效减弱了Si元素对PEO成膜的抑制作用,提高了成膜速率；三相PEO陶瓷层的主要物相为SiO2及高温稳定相α-Al2O3和c-ZrO2,其独特的微结构和成分致使ZrO2纳米颗粒改性的陶瓷层具有良好的热防护性能和热冲击性能。
2017, 46(5):1353-1358.
摘要:
借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明：添加0.05 wt% Ni能细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织；钎焊温度270 ℃和钎焊时间240 s时,钎焊接头剪切强度最大达26.9 MPa,较未添加Ni的钎焊接头提高8.9%；随着热冲击周期的增加,钎焊接头界面金属间化合物层平均厚度增加,界面粗糙度先增大后减小,钎焊接头强度降低；添加0.05wt%Ni能够抑制接头界面金属间化合物的成长、钎焊接头强度的降低,有利于改善接头可靠性。
借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明：添加0.05 wt% Ni能细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织；钎焊温度270 ℃和钎焊时间240 s时,钎焊接头剪切强度最大达26.9 MPa,较未添加Ni的钎焊接头提高8.9%；随着热冲击周期的增加,钎焊接头界面金属间化合物层平均厚度增加,界面粗糙度先增大后减小,钎焊接头强度降低；添加0.05wt%Ni能够抑制接头界面金属间化合物的成长、钎焊接头强度的降低,有利于改善接头可靠性。
2017, 46(5):1359-1364.
摘要:
采用AC-GTAW工艺进行Al-6.3Cu铝合金电弧填丝单道多层成形试验，针对不同热输入、空气和氩气两种环境及不同送丝速度条件，研究过程参数及环境气氛对成形件内部气孔的影响。结果表明，热输入对气孔的影响最大，控制热输入能减少试件中气孔数量和大小；在适当控制热输入条件下，采用氩气环境和低送丝速度可显著减少内部气孔缺陷。试验发现，I=125A，TS=0.30m/min，氩气环境下，WFS=2.0m/min 时，气孔数量最少，尺寸最小。
采用AC-GTAW工艺进行Al-6.3Cu铝合金电弧填丝单道多层成形试验，针对不同热输入、空气和氩气两种环境及不同送丝速度条件，研究过程参数及环境气氛对成形件内部气孔的影响。结果表明，热输入对气孔的影响最大，控制热输入能减少试件中气孔数量和大小；在适当控制热输入条件下，采用氩气环境和低送丝速度可显著减少内部气孔缺陷。试验发现，I=125A，TS=0.30m/min，氩气环境下，WFS=2.0m/min 时，气孔数量最少，尺寸最小。
2017, 46(5):1365-1369.
摘要:
室温下,采用复合细化(ECAP+冷轧+旋锻)工艺,制备出平均晶粒尺寸约为180 nm的超细晶工业纯钛,其抗拉强度高达870 MPa。利用纳米压痕仪对超细晶工业纯钛以恒加载速率/载荷的方式进行测试实验,通过测定压头保载阶段的压入位移和材料的硬度值计算得出室温蠕变速率敏感指数m值。结果表明：超细晶工业纯钛由于晶粒明显细化,晶界数量增多,晶界长度增加,位错增殖,在室温下表现出优良的抗蠕变能力,适合在压力环境下长期工作,其蠕变机理主要为蠕变位错机理。室温蠕变速率敏感指数m值与加载条件无关,主要由材料的微观组织决定。
室温下,采用复合细化(ECAP+冷轧+旋锻)工艺,制备出平均晶粒尺寸约为180 nm的超细晶工业纯钛,其抗拉强度高达870 MPa。利用纳米压痕仪对超细晶工业纯钛以恒加载速率/载荷的方式进行测试实验,通过测定压头保载阶段的压入位移和材料的硬度值计算得出室温蠕变速率敏感指数m值。结果表明：超细晶工业纯钛由于晶粒明显细化,晶界数量增多,晶界长度增加,位错增殖,在室温下表现出优良的抗蠕变能力,适合在压力环境下长期工作,其蠕变机理主要为蠕变位错机理。室温蠕变速率敏感指数m值与加载条件无关,主要由材料的微观组织决定。
2017, 46(5):1370-1374.
摘要:
在1473K,30MPa,1.5h的热压条件下直接烧结TiAl金属间化合物和Ti混合粉末,制备了钛基合金(TiAl+Ti)样品,采用XRD、SEM研究了两种不同成分配比对烧结产物相组成及显微结构的影响。结果表明,不同成分配比热压烧结体的显微组织分布相差较大,但相组成基本相同；对于TiAl和Ti体积比7:3的钛基合金样品,Ti粉末中Fe元素易于固溶到Ti2Al和Ti3Al中,析出相主要由TiAl、Ti2Al(Fe)、Ti3Al(Fe)和富Ti相组成；该比例的混合粉末在热压烧结过程中发生了不同程度的扩散反应,最终形成了组织渐变的Ti/Ti3Al(Fe)//Ti2Al(Fe)/TiAl显微结构。
在1473K,30MPa,1.5h的热压条件下直接烧结TiAl金属间化合物和Ti混合粉末,制备了钛基合金(TiAl+Ti)样品,采用XRD、SEM研究了两种不同成分配比对烧结产物相组成及显微结构的影响。结果表明,不同成分配比热压烧结体的显微组织分布相差较大,但相组成基本相同；对于TiAl和Ti体积比7:3的钛基合金样品,Ti粉末中Fe元素易于固溶到Ti2Al和Ti3Al中,析出相主要由TiAl、Ti2Al(Fe)、Ti3Al(Fe)和富Ti相组成；该比例的混合粉末在热压烧结过程中发生了不同程度的扩散反应,最终形成了组织渐变的Ti/Ti3Al(Fe)//Ti2Al(Fe)/TiAl显微结构。
2017, 46(5):1375-1379.
摘要:
本文研究了Ti-22Al-25Nb合金的显微组织和力学性能,重点介绍了等温锻造温度、固溶时效处理对合金力学性能的影响规律。结果表明：随着等温锻造温度的升高,合金的强度和塑性先增加后降低。在O+B2两相区固溶时,随着固溶温度的升高,具有较高塑性的B2相体积分数的增加和等轴颗粒的减少是合金具有较高塑性的主要原因；而在α2+B2+O三相区固溶时,片层厚度的减小有利于合金强度的提高,但过大的B2相晶粒尺寸和较细的片层厚度则对合金的塑性不利。相的含量、形态、尺寸对合金力学性能的影响较大,尽可能在B2相变点附近进行等温锻造,以控制等轴颗粒数量和B2相晶粒尺寸,在低温时效以获得较细的片层组织从而提高合金的强度和塑性。
本文研究了Ti-22Al-25Nb合金的显微组织和力学性能,重点介绍了等温锻造温度、固溶时效处理对合金力学性能的影响规律。结果表明：随着等温锻造温度的升高,合金的强度和塑性先增加后降低。在O+B2两相区固溶时,随着固溶温度的升高,具有较高塑性的B2相体积分数的增加和等轴颗粒的减少是合金具有较高塑性的主要原因；而在α2+B2+O三相区固溶时,片层厚度的减小有利于合金强度的提高,但过大的B2相晶粒尺寸和较细的片层厚度则对合金的塑性不利。相的含量、形态、尺寸对合金力学性能的影响较大,尽可能在B2相变点附近进行等温锻造,以控制等轴颗粒数量和B2相晶粒尺寸,在低温时效以获得较细的片层组织从而提高合金的强度和塑性。
2017, 46(5):1380-1386.
摘要:
本研究以工业纯钛为密排六方金属的模型材料。通过多道次冷轧工艺制备具有不同位错界面类型的工业纯钛板材。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实现高速形变,采用透射电子显微分析技术观察位错界面结构的变化,从而分析出不同类型位错界面的高速形变响应。结果表明：在应变速率为1000/s时,初始位错界面成为高速形变过程中位错滑移的主要障碍。几何必须位错界面间距为0.5μm的板材冲击后会出现与原始界面交截的新生位错界面,初始几何必须位错界面(GNB)间距为0.3μm以下的工业纯钛在高速形变后会出现位错团结构；初始位错界面在0.1μm或以下,局部剪切的组织模式只是初始位错界面的扭折和位错塞积,在高度局域化的组织中,基体扭折位错界面并未产生,但有位错塞积和亚晶结构。
本研究以工业纯钛为密排六方金属的模型材料。通过多道次冷轧工艺制备具有不同位错界面类型的工业纯钛板材。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)实现高速形变,采用透射电子显微分析技术观察位错界面结构的变化,从而分析出不同类型位错界面的高速形变响应。结果表明：在应变速率为1000/s时,初始位错界面成为高速形变过程中位错滑移的主要障碍。几何必须位错界面间距为0.5μm的板材冲击后会出现与原始界面交截的新生位错界面,初始几何必须位错界面(GNB)间距为0.3μm以下的工业纯钛在高速形变后会出现位错团结构；初始位错界面在0.1μm或以下,局部剪切的组织模式只是初始位错界面的扭折和位错塞积,在高度局域化的组织中,基体扭折位错界面并未产生,但有位错塞积和亚晶结构。
2017, 46(5):1387-1392.
摘要:
以元素粉末为原料,采用模压烧结技术制备了Ti-(8~20)Mo合金,并探讨了烧结工艺及Mo含量对合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1400℃~1500℃范围内可制备出高致密且组织成分均匀的Ti-Mo合金材料。合金烧结致密化所需最低温度随Mo含量升高相应提高。当Mo含量为8~16%,合金为典型魏氏体组织,Mo含量提高可使合金中β相晶粒尺寸减小,α片层含量降低并逐渐细化；而Ti-20Mo合金则由单一等轴β相晶粒组成。模压烧结Ti-Mo合金力学性能优异,其弹性模量范围为59~68 GPa；在1450℃烧结制备的Ti-14Mo合金相对具有最佳的综合性能,其硬度为35.7HRC,弹性模量为62.2GPa,抗压强度为2227MPa,压缩率为29.1%。
以元素粉末为原料,采用模压烧结技术制备了Ti-(8~20)Mo合金,并探讨了烧结工艺及Mo含量对合金组织和力学性能的影响规律。结果表明,在1400℃~1500℃范围内可制备出高致密且组织成分均匀的Ti-Mo合金材料。合金烧结致密化所需最低温度随Mo含量升高相应提高。当Mo含量为8~16%,合金为典型魏氏体组织,Mo含量提高可使合金中β相晶粒尺寸减小,α片层含量降低并逐渐细化；而Ti-20Mo合金则由单一等轴β相晶粒组成。模压烧结Ti-Mo合金力学性能优异,其弹性模量范围为59~68 GPa；在1450℃烧结制备的Ti-14Mo合金相对具有最佳的综合性能,其硬度为35.7HRC,弹性模量为62.2GPa,抗压强度为2227MPa,压缩率为29.1%。
2017, 46(5):1393-1398.
摘要:
以元素粉末为原料,采用机械合金化方法结合放电等离子烧结工艺制备了Ti-Mo-(0~9)Fe合金材料,并对其制备过程及性能进行了表征和分析。结果表明,当铁含量为3~9wt%时,球磨10h粉体经900℃烧结可获得高致密度、并具有超细晶结构的钛合金材料,其显微组织主要由β-Ti相基体及FCC-Ti颗粒组成,其晶粒尺寸约为130~490nm,这是在钛合金块体材料中首次制备出FCC结构Ti相。在机械合金化过程中,Fe元素的加入可显著提高合金体系的非晶形成能力,并随Fe含量增加体系非晶形成能力增强,粉末非晶相比例增加,经10h高能球磨后,即可合成具有良好的热稳定性的非晶/纳米晶Ti-Mo-Fe复合粉末。
以元素粉末为原料,采用机械合金化方法结合放电等离子烧结工艺制备了Ti-Mo-(0~9)Fe合金材料,并对其制备过程及性能进行了表征和分析。结果表明,当铁含量为3~9wt%时,球磨10h粉体经900℃烧结可获得高致密度、并具有超细晶结构的钛合金材料,其显微组织主要由β-Ti相基体及FCC-Ti颗粒组成,其晶粒尺寸约为130~490nm,这是在钛合金块体材料中首次制备出FCC结构Ti相。在机械合金化过程中,Fe元素的加入可显著提高合金体系的非晶形成能力,并随Fe含量增加体系非晶形成能力增强,粉末非晶相比例增加,经10h高能球磨后,即可合成具有良好的热稳定性的非晶/纳米晶Ti-Mo-Fe复合粉末。
2017, 46(5):1399-1403.
摘要:
利用五氯化铼热分解反应,采用冷壁式现场氯化化学气相法在钼基体沉积铼涂层,分析不同沉积温度对铼涂层的物相组成、沉积规律、表面形貌、密度和硬度的影响。实验结果表明：沉积所得均为纯铼涂层,晶粒生长方向均以(002)晶面为主；随着沉积温度的上升,铼涂层的沉积速率和沉积效率大幅提升,表面形貌由复杂多面体态变为六棱锥状；涂层组织致密,相对密度最高可达99.9%,维氏硬度随温度升高而升高,最高达610。
利用五氯化铼热分解反应,采用冷壁式现场氯化化学气相法在钼基体沉积铼涂层,分析不同沉积温度对铼涂层的物相组成、沉积规律、表面形貌、密度和硬度的影响。实验结果表明：沉积所得均为纯铼涂层,晶粒生长方向均以(002)晶面为主；随着沉积温度的上升,铼涂层的沉积速率和沉积效率大幅提升,表面形貌由复杂多面体态变为六棱锥状；涂层组织致密,相对密度最高可达99.9%,维氏硬度随温度升高而升高,最高达610。
2017, 46(5):1404-1410.
摘要:
利用超音速等离子喷涂(SPS)技术制备了陶瓷相增强的NiCr-Cr3C2涂层,采用线接触往复滑动方式进行摩擦磨损实验,测定了NiCr-Cr3C2涂层/Q235碳钢摩擦副在盐雾腐蚀前后涂层的摩擦系数和磨损量,此外,还采用SEM、EDS等技术观察分析了涂层表面的形貌和微区元素分布,探讨了盐雾腐蚀环境对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明：NiCr-Cr3C2涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,而盐雾腐蚀后的磨损机制为腐蚀磨损。盐雾腐蚀后涂层的摩擦系数比盐雾腐蚀前的摩擦系数降低了1/5；不过,盐雾腐蚀后涂层的磨损失重量是盐雾腐蚀前磨损失重量的5倍左右,说明盐雾腐蚀环境加速了其摩擦学性能的恶化,涂层的耐蚀性有待进一步提高。
利用超音速等离子喷涂(SPS)技术制备了陶瓷相增强的NiCr-Cr3C2涂层,采用线接触往复滑动方式进行摩擦磨损实验,测定了NiCr-Cr3C2涂层/Q235碳钢摩擦副在盐雾腐蚀前后涂层的摩擦系数和磨损量,此外,还采用SEM、EDS等技术观察分析了涂层表面的形貌和微区元素分布,探讨了盐雾腐蚀环境对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明：NiCr-Cr3C2涂层的磨损机制主要为磨粒磨损,而盐雾腐蚀后的磨损机制为腐蚀磨损。盐雾腐蚀后涂层的摩擦系数比盐雾腐蚀前的摩擦系数降低了1/5；不过,盐雾腐蚀后涂层的磨损失重量是盐雾腐蚀前磨损失重量的5倍左右,说明盐雾腐蚀环境加速了其摩擦学性能的恶化,涂层的耐蚀性有待进一步提高。
2017, 46(5):1411-1418.
摘要:
本文研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280MPa、180MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制相关文献和本文一系列实验研究的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本文所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向和横向的各向异性。
本文研究了不同轧制变形量和轧制速度对AZ31镁合金板材微观组织和力学性能的影响。轧制变形可显著细化AZ31镁合金板材的晶粒尺寸并提高其综合力学性能。当轧制速度为5m/min,轧制变形量为50%时,板材平均晶粒尺寸最细可达到9μm,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别提高到280MPa、180MPa和30%以上,同时探讨了AZ31镁合金屈服强度与晶粒大小之间的关系。在大量AZ31镁合金轧制相关文献和本文一系列实验研究的基础上,对比分析了不同轧制工艺对AZ31镁合金综合力学性能的影响。研究表明,本文所采用轧制工艺可显著提高AZ31镁合金板材的综合力学性能,同时降低板材轧向和横向的各向异性。
2017, 46(5):1419-1424.
摘要:
针对溅射离子镀离化率低及多弧离子镀易产生微米级熔滴喷溅这一长期制约离子镀技术发展的难题,依据金属靶材内部电子在通过电阻值较大的组织缺陷处会导致该区域温度上升的焦耳热效应和金属表面高温下电子热发射等物理学现象,建立以离子碰撞和靶材热发射为脱靶机制的新型微弧离子镀技术。通过氩离子的轰击动能和金属靶材内电流的焦耳热效应共同促使靶面缺陷处温度迅速上升,增加了该区域内电子和原子的动能使其能够克服表面势垒从靶材表面大量逸出。等离子区内靶材原子和电子数量的增加提高了镀料粒子的碰撞离化率,且靶面未出现明显电弧避免了靶材表面的熔融喷溅,从而获得高离化率、高密度的镀料粒子。实验结果表明：微弧离子镀技术制备的TiN薄膜具有致密的结构、良好的表面质量、较高的显微硬度、较强的膜基结合力和良好的抗腐蚀性能。
针对溅射离子镀离化率低及多弧离子镀易产生微米级熔滴喷溅这一长期制约离子镀技术发展的难题,依据金属靶材内部电子在通过电阻值较大的组织缺陷处会导致该区域温度上升的焦耳热效应和金属表面高温下电子热发射等物理学现象,建立以离子碰撞和靶材热发射为脱靶机制的新型微弧离子镀技术。通过氩离子的轰击动能和金属靶材内电流的焦耳热效应共同促使靶面缺陷处温度迅速上升,增加了该区域内电子和原子的动能使其能够克服表面势垒从靶材表面大量逸出。等离子区内靶材原子和电子数量的增加提高了镀料粒子的碰撞离化率,且靶面未出现明显电弧避免了靶材表面的熔融喷溅,从而获得高离化率、高密度的镀料粒子。实验结果表明：微弧离子镀技术制备的TiN薄膜具有致密的结构、良好的表面质量、较高的显微硬度、较强的膜基结合力和良好的抗腐蚀性能。
2017, 46(5):1425-1430.
摘要:
在不同磁感应强度下对固态Al2O3增强7055铝基复合材料进行了脉冲磁场处理。经脉冲磁场处理后，铝基复合材料的位错密度随磁感应强度的增加呈上升趋势，分析原因在于位错应变能增加和位错钉扎中心自由基对状态的改变。随着磁感应强度的提高，晶内析出相的取向性减小，数量和尺寸增加；晶界析出相由连续状态转变为断开状态，析出相数量减少、尺寸增大，并出现了明显的无沉淀析出带。这些现象主要源于磁场作用增强了晶体内部溶质原子和空位的扩散；畸变能增加、内应力的释放为析出相析出、长大提供了驱动力。力学性能随磁感应强度的增加，呈现出先升高、后降低的趋势。在B=3 T时，抗拉强度、延伸率和显微硬度达到了548.04 MPa、17.235%和122.4 HV，较处理前试样分别提高了10.3%、16.2%和20.7%。力学性能的改善主要源于位错密度增加造成的位错强化和第二相强化。
在不同磁感应强度下对固态Al2O3增强7055铝基复合材料进行了脉冲磁场处理。经脉冲磁场处理后，铝基复合材料的位错密度随磁感应强度的增加呈上升趋势，分析原因在于位错应变能增加和位错钉扎中心自由基对状态的改变。随着磁感应强度的提高，晶内析出相的取向性减小，数量和尺寸增加；晶界析出相由连续状态转变为断开状态，析出相数量减少、尺寸增大，并出现了明显的无沉淀析出带。这些现象主要源于磁场作用增强了晶体内部溶质原子和空位的扩散；畸变能增加、内应力的释放为析出相析出、长大提供了驱动力。力学性能随磁感应强度的增加，呈现出先升高、后降低的趋势。在B=3 T时，抗拉强度、延伸率和显微硬度达到了548.04 MPa、17.235%和122.4 HV，较处理前试样分别提高了10.3%、16.2%和20.7%。力学性能的改善主要源于位错密度增加造成的位错强化和第二相强化。
2017, 46(5):1431-1436.
摘要:
本文采用真空座滴法研究了高温下基体粗糙度对金属/金属非反应性润湿体系润湿性能的影响,所选材料体系为AgCu28/Cu。发现粗糙度可显著促进该润湿体系的润湿性能,随着粗糙度的增加,润湿角逐渐减小,最后趋近于一个最小值,而润湿半径随粗糙度线性增加。当金属液体在粗糙表面润湿时,其润湿模型可分为基体表面的粘性流动和微观V型槽内的毛细流动两部分,两种模式下的润湿动力学均符合幂指数规律。基体表面液滴的润湿驱动力符合杨氏方程,在微观V型槽流动时会存在一种额外的毛细管力,使体系最终润湿角变小,从而获得更好的润湿性。
本文采用真空座滴法研究了高温下基体粗糙度对金属/金属非反应性润湿体系润湿性能的影响,所选材料体系为AgCu28/Cu。发现粗糙度可显著促进该润湿体系的润湿性能,随着粗糙度的增加,润湿角逐渐减小,最后趋近于一个最小值,而润湿半径随粗糙度线性增加。当金属液体在粗糙表面润湿时,其润湿模型可分为基体表面的粘性流动和微观V型槽内的毛细流动两部分,两种模式下的润湿动力学均符合幂指数规律。基体表面液滴的润湿驱动力符合杨氏方程,在微观V型槽流动时会存在一种额外的毛细管力,使体系最终润湿角变小,从而获得更好的润湿性。
2017, 46(5):1437-1444.
摘要:
已有研究表明在镁合金、铝合金及铜合金等高反射率材料激光焊接中，通过采用适当的功率调制措施可以增大熔深、减少飞溅和气孔等缺陷。本文对这一现象背后的物理机制进行了初步探索。基于三元二次正交回归试验设计，进行了AZ31镁合金的正弦调制激光焊试验。获得了平均功率(AP)、调制振幅(A)和调制频率(F)对焊缝横截面面积（FZA）的影响规律。结果表明:激光平均功率较小时功率调制措施可以显著改善焊接过程能量耦合效率，随着AP的增大功率调制的促进作用减弱甚至消失；较小的平均功率下“小振幅+高频率”和“大振幅 低频率”的两种条件都可以增大焊缝FZA。获得并比较了频率8Hz正弦调制焊接在“不锈钢(反射率约60%) 镁合金(反射率约80%)”双金属试板中形成的焊缝纵截面形貌。发现功率从瞬时最大值开始减小时，低反射率材料2205中的熔深马上开始同步减小，而高反射率材料AZ31中熔深开始减小的时刻则滞后了约0.036秒(约占一个正弦周期的30%)。分析认为，高反射率材料激光焊过程中利用大于AP的瞬时功率峰值形成大深宽比小孔后会使激光在小孔内反射次数增加，因此在激光瞬时功率下降的过程中也可以使大深宽比小孔继续维持大约三分之一个正弦周期。大深宽比小孔能够形成并且在较长时间内维持存在是调制措施能够改善高反射率材料激光焊能量耦合效率的关键所在。
已有研究表明在镁合金、铝合金及铜合金等高反射率材料激光焊接中，通过采用适当的功率调制措施可以增大熔深、减少飞溅和气孔等缺陷。本文对这一现象背后的物理机制进行了初步探索。基于三元二次正交回归试验设计，进行了AZ31镁合金的正弦调制激光焊试验。获得了平均功率(AP)、调制振幅(A)和调制频率(F)对焊缝横截面面积（FZA）的影响规律。结果表明:激光平均功率较小时功率调制措施可以显著改善焊接过程能量耦合效率，随着AP的增大功率调制的促进作用减弱甚至消失；较小的平均功率下“小振幅+高频率”和“大振幅 低频率”的两种条件都可以增大焊缝FZA。获得并比较了频率8Hz正弦调制焊接在“不锈钢(反射率约60%) 镁合金(反射率约80%)”双金属试板中形成的焊缝纵截面形貌。发现功率从瞬时最大值开始减小时，低反射率材料2205中的熔深马上开始同步减小，而高反射率材料AZ31中熔深开始减小的时刻则滞后了约0.036秒(约占一个正弦周期的30%)。分析认为，高反射率材料激光焊过程中利用大于AP的瞬时功率峰值形成大深宽比小孔后会使激光在小孔内反射次数增加，因此在激光瞬时功率下降的过程中也可以使大深宽比小孔继续维持大约三分之一个正弦周期。大深宽比小孔能够形成并且在较长时间内维持存在是调制措施能够改善高反射率材料激光焊能量耦合效率的关键所在。
2017, 46(5):1445-1451.
摘要:
在硝酸铈(Ce(NO3)3)转化液中同时加入H2O2和柠檬酸，利用化学转化法在 Mg-9.95Li合金表面获得致密铈转化膜。采用X-射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)表征了致密铈转化膜的成分与形貌，采用电化学阻抗谱、极化曲线和开路电位测试了转化膜的防腐蚀性能。结果表明，转化膜主要由柠檬酸交联的CeO2和Ce(OH)4组成，形成的转化膜更加致密均匀，转化膜的阻抗可以达到104 Ω?cm2；腐蚀电流密度为8.86×10-6 A?cm-2，较Mg-9.95Li合金降低了两个数量级，转化膜对Mg-9.95Li合金具有良好的耐蚀性能。
在硝酸铈(Ce(NO3)3)转化液中同时加入H2O2和柠檬酸，利用化学转化法在 Mg-9.95Li合金表面获得致密铈转化膜。采用X-射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)表征了致密铈转化膜的成分与形貌，采用电化学阻抗谱、极化曲线和开路电位测试了转化膜的防腐蚀性能。结果表明，转化膜主要由柠檬酸交联的CeO2和Ce(OH)4组成，形成的转化膜更加致密均匀，转化膜的阻抗可以达到104 Ω?cm2；腐蚀电流密度为8.86×10-6 A?cm-2，较Mg-9.95Li合金降低了两个数量级，转化膜对Mg-9.95Li合金具有良好的耐蚀性能。
2017, 46(5):1452-1456.
摘要:
MgB2超导体临界温度为39 K,具有价格低廉和临界转变温度相对较高等优点,具有工程应用前景,然而其大尺度应用还依赖于超导性能的改善。经过系统的研究发现高能球磨和元素掺杂是提高MgB2磁场下Jc性能最有效的方法。本文介绍了采用高能球磨法制备MgB2的研究现状,采用高能球磨能有效细化晶粒,有利于提高超导芯丝的致密度,强化MgB2晶粒的连接性,同时晶粒细化形成的更多晶界能形成钉扎中心,进一步提高线/带材在高磁场下的临界电流密度。我们还介绍了通过分步反应法和高能球磨在常压条件下合成MgB2,高能球磨法可以减少MgB2长线中的孔洞并提高粉体密度。
MgB2超导体临界温度为39 K,具有价格低廉和临界转变温度相对较高等优点,具有工程应用前景,然而其大尺度应用还依赖于超导性能的改善。经过系统的研究发现高能球磨和元素掺杂是提高MgB2磁场下Jc性能最有效的方法。本文介绍了采用高能球磨法制备MgB2的研究现状,采用高能球磨能有效细化晶粒,有利于提高超导芯丝的致密度,强化MgB2晶粒的连接性,同时晶粒细化形成的更多晶界能形成钉扎中心,进一步提高线/带材在高磁场下的临界电流密度。我们还介绍了通过分步反应法和高能球磨在常压条件下合成MgB2,高能球磨法可以减少MgB2长线中的孔洞并提高粉体密度。
