2017年第46卷第8期文章目次
2017, 46(8):2041-2048.
摘要:
人体植入物的杨氏模量在减少因植入物杨氏模量远大于骨组织而带来的应力屏蔽，提高植入物器件在人体的服役寿命具有十分重要的作用。本文采用一种新型的钛网层叠烧结法制备多孔钛，研究多孔钛的微观孔形貌，压缩变形特点和具有可控性的多孔钛孔隙率、孔径大小和孔分布对多孔钛微观组织及力学性能的影响。研究结果表明：这种方法制备的多孔钛在微观结构上具有不同方向有不同的微观孔形貌，因而使多孔钛具有异性；轴向压缩应力应变曲线表明多孔钛具有平稳、光滑的弹性和塑性变形行为；当增加孔隙率，或相同孔隙率下，减小孔名义尺寸，改变孔分布由规则到错排时，均能降低多孔钛的弹性模量。因此，通过调控多孔钛的这些结构参数，可使其具有与不同骨组织相匹配的力学性能和利于骨组织长入的孔径尺寸。这种与骨组织适配的力学性能和孔结构，在提高植入物器件的服役寿命具有很大的潜力。
人体植入物的杨氏模量在减少因植入物杨氏模量远大于骨组织而带来的应力屏蔽，提高植入物器件在人体的服役寿命具有十分重要的作用。本文采用一种新型的钛网层叠烧结法制备多孔钛，研究多孔钛的微观孔形貌，压缩变形特点和具有可控性的多孔钛孔隙率、孔径大小和孔分布对多孔钛微观组织及力学性能的影响。研究结果表明：这种方法制备的多孔钛在微观结构上具有不同方向有不同的微观孔形貌，因而使多孔钛具有异性；轴向压缩应力应变曲线表明多孔钛具有平稳、光滑的弹性和塑性变形行为；当增加孔隙率，或相同孔隙率下，减小孔名义尺寸，改变孔分布由规则到错排时，均能降低多孔钛的弹性模量。因此，通过调控多孔钛的这些结构参数，可使其具有与不同骨组织相匹配的力学性能和利于骨组织长入的孔径尺寸。这种与骨组织适配的力学性能和孔结构，在提高植入物器件的服役寿命具有很大的潜力。
2017, 46(8):2055-2059.
摘要:
本文通过真空熔炼炉在氩气保护下制备了Mg-9Li-3Al-xSi(x=0,0.1,0.5,1.0 wt%)合金。实验使用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),力学性能测试和X射线衍射(XRD)研究合金的微观组织和力学性能。实验结果表明：铸态Mg-9Li-3Al合金组织中主要由α-Mg、β-Li、Mg17Al12相组成。加入Si后,合金中出现了新相Mg2Si,晶粒得到了明显细化；当合金中的Si含量过高时,α-Mg相粗化,且会在相界处出现块状和汉字状的Mg2Si相。合金的强度随着Si含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Si含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当合金中Si含量为0.1%时,抗拉强度达到最大值182.5MPa,延伸率为12.1%,相比未添加Si的Mg-9Li-3Al合金,抗拉强度提高了59.6%。
本文通过真空熔炼炉在氩气保护下制备了Mg-9Li-3Al-xSi(x=0,0.1,0.5,1.0 wt%)合金。实验使用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),力学性能测试和X射线衍射(XRD)研究合金的微观组织和力学性能。实验结果表明：铸态Mg-9Li-3Al合金组织中主要由α-Mg、β-Li、Mg17Al12相组成。加入Si后,合金中出现了新相Mg2Si,晶粒得到了明显细化；当合金中的Si含量过高时,α-Mg相粗化,且会在相界处出现块状和汉字状的Mg2Si相。合金的强度随着Si含量的增加呈现先增加后降低的趋势,合金的延伸率随着Si含量的增加呈现逐渐降低的趋势。当合金中Si含量为0.1%时,抗拉强度达到最大值182.5MPa,延伸率为12.1%,相比未添加Si的Mg-9Li-3Al合金,抗拉强度提高了59.6%。
2017, 46(8):2060-2064.
摘要:
采用电弧熔炼及高能球磨工艺制备出 DyxPr2-xFe17 (x =0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) 合金微粉，借助XRD、SEM、振动样品磁强计和网络矢量分析仪等仪器分别对合金微粉的结构、形貌、磁性能及其微波吸收性能进行了研究。研究发现, 随着Dy含量的增加，DyxPr2-xFe17微粉的饱和磁化强度降低。DyxPr2-xFe17合金的最小反射峰频率随Dy含量的增加往高频方向移动，最小反射损耗呈先增大后减小的变化趋势；其中Dy0.3Pr1.7Fe17合金具有最好的吸波效果，在最佳匹配厚度2.5 mm下，Dy0.3Pr1.7Fe17合金的最小反射损耗在5.04 GHz处达到-42.38 dB左右，反射损耗小于-10 dB的频带宽度达到了1.20 GHz。
采用电弧熔炼及高能球磨工艺制备出 DyxPr2-xFe17 (x =0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) 合金微粉，借助XRD、SEM、振动样品磁强计和网络矢量分析仪等仪器分别对合金微粉的结构、形貌、磁性能及其微波吸收性能进行了研究。研究发现, 随着Dy含量的增加，DyxPr2-xFe17微粉的饱和磁化强度降低。DyxPr2-xFe17合金的最小反射峰频率随Dy含量的增加往高频方向移动，最小反射损耗呈先增大后减小的变化趋势；其中Dy0.3Pr1.7Fe17合金具有最好的吸波效果，在最佳匹配厚度2.5 mm下，Dy0.3Pr1.7Fe17合金的最小反射损耗在5.04 GHz处达到-42.38 dB左右，反射损耗小于-10 dB的频带宽度达到了1.20 GHz。
2017, 46(8):2065-2069.
摘要:
以氯化钯(PdCl2)为金属前驱体，利用简易可见光辅助法制备具有单晶和多重孪晶结构的钯纳米颗粒。结果表明，不同纳米结构的形成取决于还原速率的控制。与多重孪晶结构的钯纳米颗粒不同，单晶钯纳米粒子在可见光区域表现了表面等离子共振吸收峰。纳米钯粒子的电化学性质也采用循环伏安法进行了研究。通过比较单晶和多重孪晶钯纳米粒子氧化过程的电化学参数，表明多重孪晶钯纳米粒子对乙醇有较好的电催化活性和抗中毒能力。
以氯化钯(PdCl2)为金属前驱体，利用简易可见光辅助法制备具有单晶和多重孪晶结构的钯纳米颗粒。结果表明，不同纳米结构的形成取决于还原速率的控制。与多重孪晶结构的钯纳米颗粒不同，单晶钯纳米粒子在可见光区域表现了表面等离子共振吸收峰。纳米钯粒子的电化学性质也采用循环伏安法进行了研究。通过比较单晶和多重孪晶钯纳米粒子氧化过程的电化学参数，表明多重孪晶钯纳米粒子对乙醇有较好的电催化活性和抗中毒能力。
2017, 46(8):2070-2075.
摘要:
采用慢应变速率拉伸试验、显微硬度和电导率测试、晶间腐蚀和剥落腐蚀试验、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析方法，研究微量稀土对7085铝合金（Al-7.5Zn-1.5Mg-1.4Cu-0.15Zr）力学性能和腐蚀性能的影响。研究结果表明，与未添加稀土的合金相比，添加微量稀土使合金组织细化，时效后强度、硬度提高，电导率略有降低。同时，合金的耐腐蚀性大大提高，其中抗晶间腐蚀性能由四级提高为二级、48 h下的剥落腐蚀性能由EB提高为PA、反映应力腐蚀性能的ISSRT值由65%提高到96%。
采用慢应变速率拉伸试验、显微硬度和电导率测试、晶间腐蚀和剥落腐蚀试验、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜等分析方法，研究微量稀土对7085铝合金（Al-7.5Zn-1.5Mg-1.4Cu-0.15Zr）力学性能和腐蚀性能的影响。研究结果表明，与未添加稀土的合金相比，添加微量稀土使合金组织细化，时效后强度、硬度提高，电导率略有降低。同时，合金的耐腐蚀性大大提高，其中抗晶间腐蚀性能由四级提高为二级、48 h下的剥落腐蚀性能由EB提高为PA、反映应力腐蚀性能的ISSRT值由65%提高到96%。
2017, 46(8):2076-2079.
摘要:
本文研究了两种不同显微组织对一种新型Ti-Al-Cr-Mo-W系高强、高韧β钛合金的性能的影响。研究结果表明，相变点之下固溶时效处理得到的含有等轴或短棒状初生α、细小片层次生α的混合组织的强度超过1400MPa ，断裂韧性达到50.7 Mpa.m1/2.，该性能表明合金与同类高强钛合金相比具有更优异的强-韧性匹配。β区固溶缓冷处理得到的魏氏组织相比于混合组织具有较低的强度和较高的韧性。
本文研究了两种不同显微组织对一种新型Ti-Al-Cr-Mo-W系高强、高韧β钛合金的性能的影响。研究结果表明，相变点之下固溶时效处理得到的含有等轴或短棒状初生α、细小片层次生α的混合组织的强度超过1400MPa ，断裂韧性达到50.7 Mpa.m1/2.，该性能表明合金与同类高强钛合金相比具有更优异的强-韧性匹配。β区固溶缓冷处理得到的魏氏组织相比于混合组织具有较低的强度和较高的韧性。
2017, 46(8):2080-2086.
摘要:
本研究在Ti和Al均过量时，表征了Ti/Al在520℃~630℃范围内不同时间下的固相扩散反应行为。结果发现，当试样退火46小时后，Ti/Al界面的反应产物为单一相TiAl3，而且TiAl3/Al界面上的TiAl3生长速度比Ti/TiAl3界面上的TiAl3生长速度快。此外，本研究建立了TiAl3生长动力学模型，Ti/Al扩散反应激活能为170.1 kJ/mol，动力学指数为n=0.5，TiAl3生长随时间呈抛物线规律增长，利用Ti/Al复合粉末体作为试验材料，证明了所建立的TiAl3生长动力学方程的正确性。
本研究在Ti和Al均过量时，表征了Ti/Al在520℃~630℃范围内不同时间下的固相扩散反应行为。结果发现，当试样退火46小时后，Ti/Al界面的反应产物为单一相TiAl3，而且TiAl3/Al界面上的TiAl3生长速度比Ti/TiAl3界面上的TiAl3生长速度快。此外，本研究建立了TiAl3生长动力学模型，Ti/Al扩散反应激活能为170.1 kJ/mol，动力学指数为n=0.5，TiAl3生长随时间呈抛物线规律增长，利用Ti/Al复合粉末体作为试验材料，证明了所建立的TiAl3生长动力学方程的正确性。
2017, 46(8):2087-2092.
摘要:
对TC21钛合金进行双重固溶+时效热处理,研究固溶冷却速率、温度对合金显微组织的影响。研究表明,初生α相形貌主要受一次高温固溶温度控制,高温固溶冷却速率对次生α相含量及长宽比有显著的影响。高的固溶冷却速率可以保留更多的亚稳定β相,从而在时效过程析出更多细小的次生α相,导致强度增加,塑性及韧性下降。二次低温固溶温度对合金后续的时效响应有显著的影响,高的固溶温度可以保留更多的β相,促使更多细小的转变α相在时效中析出；低的固溶热处理温度导致固溶残余β相相含量减小,时效敏感性降低。时效过程导致残余β相的分解,特别是大块亚稳定β相区。
对TC21钛合金进行双重固溶+时效热处理,研究固溶冷却速率、温度对合金显微组织的影响。研究表明,初生α相形貌主要受一次高温固溶温度控制,高温固溶冷却速率对次生α相含量及长宽比有显著的影响。高的固溶冷却速率可以保留更多的亚稳定β相,从而在时效过程析出更多细小的次生α相,导致强度增加,塑性及韧性下降。二次低温固溶温度对合金后续的时效响应有显著的影响,高的固溶温度可以保留更多的β相,促使更多细小的转变α相在时效中析出；低的固溶热处理温度导致固溶残余β相相含量减小,时效敏感性降低。时效过程导致残余β相的分解,特别是大块亚稳定β相区。
2017, 46(8):2092-2096.
摘要:
本研究以激光工艺制备了添加纳米La2O3初料的镍基涂层。激光熔覆之前，高能球磨机充分混合的Ni60A和La2O3粉床预置于基体30CrMnSiNi2A表面。La偏聚于枝晶间从而限制了二次枝晶的成长和熟化。显微组织得到了细化。由于更高的La富集，涂层上表面显微组织细化更为显著，这一现象的上述解释得到EPMA结果佐证。同时EPMA结果说明Fe稀释会造成涂层硬度降低。熔覆涂层经过RE显微组织细化和净化，硬度、耐磨性均相对基体金属显著提升，而涂层中裂纹和孔隙均未出现。Ni60A-La涂层的摩擦系数曲线COF明显低于基体和Ni60A涂层，Ni60A-La磨擦体积损失率分别少于基体和Ni60A涂层数值的1/10和1/5，显微硬度值是基体4倍。
本研究以激光工艺制备了添加纳米La2O3初料的镍基涂层。激光熔覆之前，高能球磨机充分混合的Ni60A和La2O3粉床预置于基体30CrMnSiNi2A表面。La偏聚于枝晶间从而限制了二次枝晶的成长和熟化。显微组织得到了细化。由于更高的La富集，涂层上表面显微组织细化更为显著，这一现象的上述解释得到EPMA结果佐证。同时EPMA结果说明Fe稀释会造成涂层硬度降低。熔覆涂层经过RE显微组织细化和净化，硬度、耐磨性均相对基体金属显著提升，而涂层中裂纹和孔隙均未出现。Ni60A-La涂层的摩擦系数曲线COF明显低于基体和Ni60A涂层，Ni60A-La磨擦体积损失率分别少于基体和Ni60A涂层数值的1/10和1/5，显微硬度值是基体4倍。
2017, 46(8):2097-2101.
摘要:
针对TiC涂层在高温烧蚀过程中氧化生成熔融TiO2。当温度高于2000℃时,熔融TiO2的厚度随之增加,这将进一步导致涂层结合强度降低,本文采用等离子喷涂方法制备了不同ZrO2添加量的TiC/ZrO2复相涂层,以提高涂层的抗冲刷性能。分别利用XRD、SEM和EDS对烧蚀前后材料的相结构、微观形貌和成分进行了分析,探讨了添加高熔点相ZrO2的复合涂层的抗烧蚀机理。结果表明：TiC/ZrO2复相涂层展现出更好的抗烧蚀性能,2000℃下的质量烧蚀率仅为1.5×10-4 g.cm-2.s-1。烧蚀过程中产生的ZrO2层可以阻止内部TiC的进一步氧化,并且可以在一定程度上降低氧乙炔焰对涂层的产生的剪切力,以提高涂层的康冲刷性能。
针对TiC涂层在高温烧蚀过程中氧化生成熔融TiO2。当温度高于2000℃时,熔融TiO2的厚度随之增加,这将进一步导致涂层结合强度降低,本文采用等离子喷涂方法制备了不同ZrO2添加量的TiC/ZrO2复相涂层,以提高涂层的抗冲刷性能。分别利用XRD、SEM和EDS对烧蚀前后材料的相结构、微观形貌和成分进行了分析,探讨了添加高熔点相ZrO2的复合涂层的抗烧蚀机理。结果表明：TiC/ZrO2复相涂层展现出更好的抗烧蚀性能,2000℃下的质量烧蚀率仅为1.5×10-4 g.cm-2.s-1。烧蚀过程中产生的ZrO2层可以阻止内部TiC的进一步氧化,并且可以在一定程度上降低氧乙炔焰对涂层的产生的剪切力,以提高涂层的康冲刷性能。
2017, 46(8):2102-2107.
摘要:
利用金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高温拉伸对挤压态ZM61-xSn(x=2, 4, 8 wt. %)合金的显微组织，高温力学性能和断裂机制进行了研究。结果表明添加Sn 元素可有效细化合金组织且细化效果随Sn 含量的增加而增强。挤压态ZM61-xSn(x=2, 4, 8 wt. %)合金的平均晶粒尺寸分别为11, 8和4 μm。随 Sn 含量的增加，合金的力学性能先升高后降低。 在所有的实验合金中ZM61-4Sn合金的强度最高，当在180 ℃下进行拉伸实验时，其极限抗拉强度和屈服强度分别为216和173 MPa。合金的延伸率随Sn 含量的增加而增加，当拉伸温度为300 ℃时，ZM61-xSn(x=2, 4, 8wt. %)合金的延伸率分别为183.8%, 235.8% 和258.6%。ZM61-4Sn合金具有最好的强度和塑性的结合。试样最后的断裂主要由局部缩颈引起以及试样的主要断裂机制为显微孔洞的聚集。当在260和300 ℃下拉伸时，合金发生了不完全的动态再结晶。
利用金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和高温拉伸对挤压态ZM61-xSn(x=2, 4, 8 wt. %)合金的显微组织，高温力学性能和断裂机制进行了研究。结果表明添加Sn 元素可有效细化合金组织且细化效果随Sn 含量的增加而增强。挤压态ZM61-xSn(x=2, 4, 8 wt. %)合金的平均晶粒尺寸分别为11, 8和4 μm。随 Sn 含量的增加，合金的力学性能先升高后降低。 在所有的实验合金中ZM61-4Sn合金的强度最高，当在180 ℃下进行拉伸实验时，其极限抗拉强度和屈服强度分别为216和173 MPa。合金的延伸率随Sn 含量的增加而增加，当拉伸温度为300 ℃时，ZM61-xSn(x=2, 4, 8wt. %)合金的延伸率分别为183.8%, 235.8% 和258.6%。ZM61-4Sn合金具有最好的强度和塑性的结合。试样最后的断裂主要由局部缩颈引起以及试样的主要断裂机制为显微孔洞的聚集。当在260和300 ℃下拉伸时，合金发生了不完全的动态再结晶。
2017, 46(8):2108-2113.
摘要:
以Ti，Al和TiC为原材料，用无压煅烧合成法制备三元化合物Ti3AlC2。详细讨论了煅烧温度和铝含量对多晶Ti3AlC2纯度的影响。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和场发射透射电镜研究了粉末材料的组织结构、晶粒大小、层板厚度和选区电子衍射花样。结果表明1300℃是合成Ti3AlC2粉末的最佳煅烧温度，1:1.2:2是Ti/Al/TiC原材料的最佳摩尔比。用热压法制备了不同烧结温度下的Ti3AlC2块体试样，在1300℃热压制备的Ti3AlC2块体的相对密度可达99.9%，其维氏硬度和三点抗弯强度分别为5.7 GPa和630 MPa。通过场发射扫面电镜观察材料的断口形貌，进一步分析了Ti3AlC2块体材料的强化机理。
以Ti，Al和TiC为原材料，用无压煅烧合成法制备三元化合物Ti3AlC2。详细讨论了煅烧温度和铝含量对多晶Ti3AlC2纯度的影响。利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜和场发射透射电镜研究了粉末材料的组织结构、晶粒大小、层板厚度和选区电子衍射花样。结果表明1300℃是合成Ti3AlC2粉末的最佳煅烧温度，1:1.2:2是Ti/Al/TiC原材料的最佳摩尔比。用热压法制备了不同烧结温度下的Ti3AlC2块体试样，在1300℃热压制备的Ti3AlC2块体的相对密度可达99.9%，其维氏硬度和三点抗弯强度分别为5.7 GPa和630 MPa。通过场发射扫面电镜观察材料的断口形貌，进一步分析了Ti3AlC2块体材料的强化机理。
2017, 46(8):2114-2118.
摘要:
采用铜模吸铸法成功制备Cu含量不同但直径相同的TiNi基非晶复合材料试样(Ti0.5Ni0.5)100-XCuX,研究Cu含量在(X=0,10,15,20,25,30,35,40)情况下对TiNi基非晶复合材料组织和力学性能的影响。试验结果表明,在铜的含量x=20时,合金断裂强度和塑性应变都很高,此时合金具有最优良的综合性能。随着x值的增大,(Ti0.5Ni0.5)100-XCuX合金的非晶形成能力呈现一个从上升、降低再到上升的波形变化,但总体呈现降低趋势。Cu元素在TiNi基复合材料中的适量添加(x=25左右时)可以提高Ti基非晶材料的塑性,但添加量较多(x>30)时,既不能提高合金的非晶形成能力又不能提高合金的强度。在x=15时,合金有最高的断裂强度2440MPa,达到了1471MPa的较高的屈服强度值,且其产生了17.15%塑性应变,在X=25时,合金塑性应变有所提高,塑性变形达到了21.35%。
采用铜模吸铸法成功制备Cu含量不同但直径相同的TiNi基非晶复合材料试样(Ti0.5Ni0.5)100-XCuX,研究Cu含量在(X=0,10,15,20,25,30,35,40)情况下对TiNi基非晶复合材料组织和力学性能的影响。试验结果表明,在铜的含量x=20时,合金断裂强度和塑性应变都很高,此时合金具有最优良的综合性能。随着x值的增大,(Ti0.5Ni0.5)100-XCuX合金的非晶形成能力呈现一个从上升、降低再到上升的波形变化,但总体呈现降低趋势。Cu元素在TiNi基复合材料中的适量添加(x=25左右时)可以提高Ti基非晶材料的塑性,但添加量较多(x>30)时,既不能提高合金的非晶形成能力又不能提高合金的强度。在x=15时,合金有最高的断裂强度2440MPa,达到了1471MPa的较高的屈服强度值,且其产生了17.15%塑性应变,在X=25时,合金塑性应变有所提高,塑性变形达到了21.35%。
2017, 46(8):2119-2122.
摘要:
采用超高重力场燃烧合成技术，通过陶瓷和不锈钢之间的熔化连接与原子互扩散，制备出界面具有化学成分梯度特征的TiB2基陶瓷/1Cr18Ni9Ti不锈钢复合材料。因超高重力场燃烧合成工艺具有“爆燃”的特性以及超高重力场所形成的高温真空环境，使得不锈钢表面发生部分熔化，进而实现了陶瓷/不锈钢的熔化连接。经XRD、FESEM 及EDS 分析发现，接头界面连接良好，并因原子的强烈互扩散在界面过渡区形成了三维网络陶瓷/金属梯度复合结构。经测试发现，维氏硬度值与陶瓷基体至不锈钢基底测试距离的关系曲线呈近似抛物特征。同时，复合材料的界面剪切强度达到325±25 MPa，其界面断裂模式是由TiB2片晶沿晶断裂和Fe-Ni-Cr合金相延性断裂的混合模式组成。
采用超高重力场燃烧合成技术，通过陶瓷和不锈钢之间的熔化连接与原子互扩散，制备出界面具有化学成分梯度特征的TiB2基陶瓷/1Cr18Ni9Ti不锈钢复合材料。因超高重力场燃烧合成工艺具有“爆燃”的特性以及超高重力场所形成的高温真空环境，使得不锈钢表面发生部分熔化，进而实现了陶瓷/不锈钢的熔化连接。经XRD、FESEM 及EDS 分析发现，接头界面连接良好，并因原子的强烈互扩散在界面过渡区形成了三维网络陶瓷/金属梯度复合结构。经测试发现，维氏硬度值与陶瓷基体至不锈钢基底测试距离的关系曲线呈近似抛物特征。同时，复合材料的界面剪切强度达到325±25 MPa，其界面断裂模式是由TiB2片晶沿晶断裂和Fe-Ni-Cr合金相延性断裂的混合模式组成。
2017, 46(8):2123-2129.
摘要:
C、B作为镍基高温合金中常见的晶界强化元素,易与合金中其他元素结合形成碳化物和硼化物,从而影响高温合金的力学性能。本文研究了一种镍基铸造高温合金蠕变过程中碳化物和硼化物的演变行为,通过分析不同条件下的蠕变机理,并对比分析蠕变前后合金中碳、硼化物的形态、分布、晶体结构,来研究不同蠕变温度和应力条件对碳、硼化物析出和演变行为的影响,并揭示碳、硼化物对镍基高温合金不同条件下蠕变性能的影响。
C、B作为镍基高温合金中常见的晶界强化元素,易与合金中其他元素结合形成碳化物和硼化物,从而影响高温合金的力学性能。本文研究了一种镍基铸造高温合金蠕变过程中碳化物和硼化物的演变行为,通过分析不同条件下的蠕变机理,并对比分析蠕变前后合金中碳、硼化物的形态、分布、晶体结构,来研究不同蠕变温度和应力条件对碳、硼化物析出和演变行为的影响,并揭示碳、硼化物对镍基高温合金不同条件下蠕变性能的影响。
2017, 46(8):2130-2136.
摘要:
基于DCPD方法测量了690合金在室温空气、325℃空气和325℃除氧超纯水中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果采用Priddle模型进行拟合分析,得到690合金在三种条件下的疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅值△Kth和失稳断裂应力强度因子Kc。结果表明,高温水环境下,疲劳裂纹萌生和扩展加快,这可以用滑移-溶解机理很好的解释；高温下,材料强度下降,△Kth和Kc也下降,高温加速了材料的疲劳断裂。SEM断口形貌表明,空气中的疲劳断口均观察到明显的滑移台阶,疲劳破坏形式为穿晶断裂；高温水下的疲劳断口则同时出现穿晶和沿晶特征,为混合型断口特征。
基于DCPD方法测量了690合金在室温空气、325℃空气和325℃除氧超纯水中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果采用Priddle模型进行拟合分析,得到690合金在三种条件下的疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅值△Kth和失稳断裂应力强度因子Kc。结果表明,高温水环境下,疲劳裂纹萌生和扩展加快,这可以用滑移-溶解机理很好的解释；高温下,材料强度下降,△Kth和Kc也下降,高温加速了材料的疲劳断裂。SEM断口形貌表明,空气中的疲劳断口均观察到明显的滑移台阶,疲劳破坏形式为穿晶断裂；高温水下的疲劳断口则同时出现穿晶和沿晶特征,为混合型断口特征。
2017, 46(8):2137-2143.
摘要:
在镍基高温合金的研究中，原子探针层析技术(APT)可以提供独特定量的高质量信息，本文采用原子探针设备LEAP 4000X Si对镍基高温合金的纳米结构和化学成分进行研究，主要包括以下四个方面的内容：γ''相纳米结构(形貌、尺寸、数量密度和体积分数)、微量难熔金属元素相分配(元素原子浓度和分配系数)、γ/γ''共格界面(界面宽度和元素界面偏聚)及原子簇聚和有序化(局部径向分布函数)。
在镍基高温合金的研究中，原子探针层析技术(APT)可以提供独特定量的高质量信息，本文采用原子探针设备LEAP 4000X Si对镍基高温合金的纳米结构和化学成分进行研究，主要包括以下四个方面的内容：γ''相纳米结构(形貌、尺寸、数量密度和体积分数)、微量难熔金属元素相分配(元素原子浓度和分配系数)、γ/γ''共格界面(界面宽度和元素界面偏聚)及原子簇聚和有序化(局部径向分布函数)。
2017, 46(8):2144-2148.
摘要:
利用恒电位极化和EIS技术研究G3合金在高温高H2S/CO2分压环境下的临界点蚀温度。结果表明,利用恒电位极化技术测试G3合金在高温高H2S/CO2分压环境下的临界点蚀温度为58.5℃,而利用EIS方法测试得到G3合金在模拟环境下的临界点蚀温度在50-60℃之间,分别利用恒电位极化和EIS方法测试所得G3合金在模拟环境下的的临界点蚀温度基本一致。
利用恒电位极化和EIS技术研究G3合金在高温高H2S/CO2分压环境下的临界点蚀温度。结果表明,利用恒电位极化技术测试G3合金在高温高H2S/CO2分压环境下的临界点蚀温度为58.5℃,而利用EIS方法测试得到G3合金在模拟环境下的临界点蚀温度在50-60℃之间,分别利用恒电位极化和EIS方法测试所得G3合金在模拟环境下的的临界点蚀温度基本一致。
2017, 46(8):2149-2155.
摘要:
研究了热挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为和微观组织演变，分析了该合金在温度为623K-723K，应变速率为1x10-4s-1-1x10-2s-1条件下的流变应力随温度和应变速率的变化，归纳了温度、应变速率与流变应力的关系。研究结果表明：温度和应变速率是影响流变应力的主要因素，在变形过程中，流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。在本实验条件下，该合金的变形本构方程可用双曲正弦函数 来描述，应力指数n=3.286，激活能Q=238kJ/mol，表明该合金的高温塑性变形机制主要是位错滑移和攀移。
研究了热挤压态Mg-3Al-3Zn-1Ti-0.6RE镁合金的高温拉伸变形行为和微观组织演变，分析了该合金在温度为623K-723K，应变速率为1x10-4s-1-1x10-2s-1条件下的流变应力随温度和应变速率的变化，归纳了温度、应变速率与流变应力的关系。研究结果表明：温度和应变速率是影响流变应力的主要因素，在变形过程中，流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。在本实验条件下，该合金的变形本构方程可用双曲正弦函数 来描述，应力指数n=3.286，激活能Q=238kJ/mol，表明该合金的高温塑性变形机制主要是位错滑移和攀移。
2017, 46(8):2156-2162.
摘要:
本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法, 研究了储氢材料LiN2H3BH3的高温相(简称α-LiHB), 低温相(简称β-LiHB)和LiNH2BH3(简称LiAB)的晶体结构, 能带结构, 态密度以及化学键性质. 氢原子解离能的计算表明与Li+相连的Hδ (N1)在初始析氢阶段起主导作用, 低温β-LiHB较高温α-LiHB更易于析氢. 然后, 通过Dmol3计算的HOMO和LUMO图表明α-LiHB可能析氢途径为H-N1…B和H-N2…B, 而β-LiHB 和LiAB仅有H-N1…B途径. HOMO-LUMO的能隙大小表明LiAB, α-LiHB和β-LiHBH的化学稳定性为: LiAB＞α-LiHB＞β-LiHB. 以上所有研究都为实验合成的多相LiHB提供了一定的理论基础.
本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理方法, 研究了储氢材料LiN2H3BH3的高温相(简称α-LiHB), 低温相(简称β-LiHB)和LiNH2BH3(简称LiAB)的晶体结构, 能带结构, 态密度以及化学键性质. 氢原子解离能的计算表明与Li+相连的Hδ (N1)在初始析氢阶段起主导作用, 低温β-LiHB较高温α-LiHB更易于析氢. 然后, 通过Dmol3计算的HOMO和LUMO图表明α-LiHB可能析氢途径为H-N1…B和H-N2…B, 而β-LiHB 和LiAB仅有H-N1…B途径. HOMO-LUMO的能隙大小表明LiAB, α-LiHB和β-LiHBH的化学稳定性为: LiAB＞α-LiHB＞β-LiHB. 以上所有研究都为实验合成的多相LiHB提供了一定的理论基础.
2017, 46(8):2163-2168.
摘要:
为探索沉积态贫铀（DU）薄膜更有效的防护层新材料与更薄的防护层制备技术，开展了纳米Al涂层的磁控溅射制备技术研究，制备了Al与DU单层、Al/DU/Al三层薄膜样品并开展了纳米Al防护层Al/DU/Al样品大气环境下72h的防氧化性能研究。利用扫描电镜（SEM）观察样品表面形貌，X射线光电子能谱仪（XPS）测量样品元素组成与价态变化，X射线衍射（XRD）测量样品物相组成与变化。结果表明：厚度大于10nm即可生成连续的Al涂层，Al涂层晶粒随着厚度增加呈现长大的趋势；30nm厚Al防护涂层有效阻止了DU薄膜大气环境的氧化：72h内，DU层O含量没有发现明显的变化。
为探索沉积态贫铀（DU）薄膜更有效的防护层新材料与更薄的防护层制备技术，开展了纳米Al涂层的磁控溅射制备技术研究，制备了Al与DU单层、Al/DU/Al三层薄膜样品并开展了纳米Al防护层Al/DU/Al样品大气环境下72h的防氧化性能研究。利用扫描电镜（SEM）观察样品表面形貌，X射线光电子能谱仪（XPS）测量样品元素组成与价态变化，X射线衍射（XRD）测量样品物相组成与变化。结果表明：厚度大于10nm即可生成连续的Al涂层，Al涂层晶粒随着厚度增加呈现长大的趋势；30nm厚Al防护涂层有效阻止了DU薄膜大气环境的氧化：72h内，DU层O含量没有发现明显的变化。
2017, 46(8):2169-2174.
摘要:
采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)技术研究了标准盐雾环境下铀钛合金的表面腐蚀行为。结果表明,在标准盐雾条件下,铀钛合金表面发生不均匀腐蚀,腐蚀程度主要受附着的液膜厚度和暴露时间影响。铀钛合金早期以点蚀为主,液膜越厚腐蚀越严重。随着暴露时间的延长,腐蚀加剧,形成局域性的腐蚀,并出现腐蚀产物的开裂。对铀钛合金两种典型腐蚀区域U4f谱的深度剖析表明,黑色区域的物质组成结构为U3O8/UO2+x/UO2/U,而黄色区域的物质组成结构为UO2 x/UO2/U。
采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)技术研究了标准盐雾环境下铀钛合金的表面腐蚀行为。结果表明,在标准盐雾条件下,铀钛合金表面发生不均匀腐蚀,腐蚀程度主要受附着的液膜厚度和暴露时间影响。铀钛合金早期以点蚀为主,液膜越厚腐蚀越严重。随着暴露时间的延长,腐蚀加剧,形成局域性的腐蚀,并出现腐蚀产物的开裂。对铀钛合金两种典型腐蚀区域U4f谱的深度剖析表明,黑色区域的物质组成结构为U3O8/UO2+x/UO2/U,而黄色区域的物质组成结构为UO2 x/UO2/U。
2017, 46(8):2175-2180.
摘要:
自大块非晶合金问世以来,非晶形成能力(glass forming ability, GFA)一直是人们关注的热点,提高GFA,克服非晶合金在尺寸上的限制,以及GFA的表征是研究者努力追求的主要目标之一。本文利用内耗法研究了五种不同GFA的锆基非晶(分别为Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5、Zr55Al10Ni5Cu30、Zr45Cu45Ag5Al5、Zr65Al7.5Ni10Cu17.5、Zr57Ti5Al10Cu20Ni8) 的力学行为,探索了内耗与GFA之间的关系。内耗温度曲线结果表明,GFA越大,非晶试样所产生的内耗峰值越高,且通过计算过冷液相区的激活能与从内耗的物理意义相联系,提出了一个表征同种体系GFA的新参数—内耗峰峰值。此外根据内耗频率曲线考察了不同GFA的锆基非晶的力学弛豫行为,GFA越大,其在过冷液相区内原子失稳的数量越多,力学弛豫时间越短。
自大块非晶合金问世以来,非晶形成能力(glass forming ability, GFA)一直是人们关注的热点,提高GFA,克服非晶合金在尺寸上的限制,以及GFA的表征是研究者努力追求的主要目标之一。本文利用内耗法研究了五种不同GFA的锆基非晶(分别为Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5、Zr55Al10Ni5Cu30、Zr45Cu45Ag5Al5、Zr65Al7.5Ni10Cu17.5、Zr57Ti5Al10Cu20Ni8) 的力学行为,探索了内耗与GFA之间的关系。内耗温度曲线结果表明,GFA越大,非晶试样所产生的内耗峰值越高,且通过计算过冷液相区的激活能与从内耗的物理意义相联系,提出了一个表征同种体系GFA的新参数—内耗峰峰值。此外根据内耗频率曲线考察了不同GFA的锆基非晶的力学弛豫行为,GFA越大,其在过冷液相区内原子失稳的数量越多,力学弛豫时间越短。
2017, 46(8):2181-2184.
摘要:
本文旨在研究Al-N-H潜在储氢体系，通过NaAl(NH2)4的热解过程研究分析该物质作为储氢材料的可行性。首先，实验通过NaAlH4与液氨反应成功制备出 NaAl(NH2)4，并利用XRD与FT-IR对其进行了表征。其次，通过热分析、XRD、FT-IR以及对制备样品不同温度热处理产物物相分析等方式对NaAl(NH2)4的热解过程进行了研究，实验结果表明：NaAl(NH2)4在68℃时开始缓慢发生分解放出NH3，250℃时热解基本完成，共放出约2倍摩尔量的NH3。中间产物NaAl(NH)2为非晶态，并在113.8 ℃左右发生分解。NaAl(NH2)4中[NH2]? - Al键，N-H键均为共价键，热解过程，[NH2]? -Al键先行断裂从而生成NH3，NaAl(NH2)4最终热解产物为NaNH2、AlN并伴随NH3的生成。
本文旨在研究Al-N-H潜在储氢体系，通过NaAl(NH2)4的热解过程研究分析该物质作为储氢材料的可行性。首先，实验通过NaAlH4与液氨反应成功制备出 NaAl(NH2)4，并利用XRD与FT-IR对其进行了表征。其次，通过热分析、XRD、FT-IR以及对制备样品不同温度热处理产物物相分析等方式对NaAl(NH2)4的热解过程进行了研究，实验结果表明：NaAl(NH2)4在68℃时开始缓慢发生分解放出NH3，250℃时热解基本完成，共放出约2倍摩尔量的NH3。中间产物NaAl(NH)2为非晶态，并在113.8 ℃左右发生分解。NaAl(NH2)4中[NH2]? - Al键，N-H键均为共价键，热解过程，[NH2]? -Al键先行断裂从而生成NH3，NaAl(NH2)4最终热解产物为NaNH2、AlN并伴随NH3的生成。
2017, 46(8):2185-2189.
摘要:
基于密度泛函理论的第一性原理，建立Al2O3和RuO2晶胞模型，计算了RuAl合金氧化物Al2O3和RuO2的氧化能，结果显示：Al2O3的氧化能为-11.43eV，RuO2的氧化能为-2.28eV，Al2O3比RuO2的结构稳定性更稳定。通过态密度、Bander电荷密度等分析，发现W合金化提高RuAl抗氧化性能的根本原因是：由于W对O的吸附作用，使W周围的Al-O和Ru-O成键强度降低，Al2O3和RuO2的氧化能减少，从而降低其结构稳定性。其中，Al2O3结构稳定性降低更加明显。同时，W合金化可降低RuAl合金体系基体内部的Al2O3结构稳定性，阻碍生成内氧化过程的生成条件，减少了垂直于表层界面的Al2O3的形成，促使表层界面的横向方向上Al2O3氧化层的成长，形成连续性致密的Al2O3氧化层，提高RuAl抗氧化性。
基于密度泛函理论的第一性原理，建立Al2O3和RuO2晶胞模型，计算了RuAl合金氧化物Al2O3和RuO2的氧化能，结果显示：Al2O3的氧化能为-11.43eV，RuO2的氧化能为-2.28eV，Al2O3比RuO2的结构稳定性更稳定。通过态密度、Bander电荷密度等分析，发现W合金化提高RuAl抗氧化性能的根本原因是：由于W对O的吸附作用，使W周围的Al-O和Ru-O成键强度降低，Al2O3和RuO2的氧化能减少，从而降低其结构稳定性。其中，Al2O3结构稳定性降低更加明显。同时，W合金化可降低RuAl合金体系基体内部的Al2O3结构稳定性，阻碍生成内氧化过程的生成条件，减少了垂直于表层界面的Al2O3的形成，促使表层界面的横向方向上Al2O3氧化层的成长，形成连续性致密的Al2O3氧化层，提高RuAl抗氧化性。
2017, 46(8):2190-2196.
摘要:
多孔NiTi合金由于其良好的生物相容性以及独特的力学性能在生物医用领域具有广阔的应用前景。本文采用Micro-FAST技术成功制备出多孔NiTi合金,烧结时间短,成本低,节能环保。研究结果表明,随着烧结温度的升高,试样的孔隙度先减小后增加,再略微减小,有害相NiTi2和Ni3Ti减少,趋于形成NiTi单相。当烧结温度为1100℃时,试样孔隙分布均匀,随着烧结保温时间的延长,烧结试样孔隙度高达32.2%,孔径范围在100μm左右,符合人体骨组织植入物的要求。
多孔NiTi合金由于其良好的生物相容性以及独特的力学性能在生物医用领域具有广阔的应用前景。本文采用Micro-FAST技术成功制备出多孔NiTi合金,烧结时间短,成本低,节能环保。研究结果表明,随着烧结温度的升高,试样的孔隙度先减小后增加,再略微减小,有害相NiTi2和Ni3Ti减少,趋于形成NiTi单相。当烧结温度为1100℃时,试样孔隙分布均匀,随着烧结保温时间的延长,烧结试样孔隙度高达32.2%,孔径范围在100μm左右,符合人体骨组织植入物的要求。
2017, 46(8):2197-2202.
摘要:
采用射频磁控溅射方法在单晶硅基底表面制备了单一相纳米结构二氧化钒 (VO2) 薄膜,相变幅度超过2个量级,利用快速热处理设备对VO2薄膜进行热处理,研究氮气氛下快速热处理温度对VO2相变特性的影响。通过x射线衍射仪、扫描电子显微镜、高精度透射电子显微镜和四探针测试仪对热处理前后薄膜的结晶结构、表面形貌和电学相变特性分别进行了测试。实验结果表明,快速热处理状态下,温度为300℃时,VO2薄膜的电阻相变幅度由200倍增加到277倍,但是当温度超过350℃后,相变性能迅速变差,相变幅度由2个量级降低为小于1个量级,当温度超过500 ℃时,相变特性消失；温度升高的过程中,单斜VO2(011)结晶结构逐渐消失,薄膜的成分转变为V4O7；快速热处理过程中薄膜内的颗粒尺寸保持不变。研究结果将有助于增强对VO2薄膜在温度差异大、变化速度快环境中的特性进行分析与应用。
采用射频磁控溅射方法在单晶硅基底表面制备了单一相纳米结构二氧化钒 (VO2) 薄膜,相变幅度超过2个量级,利用快速热处理设备对VO2薄膜进行热处理,研究氮气氛下快速热处理温度对VO2相变特性的影响。通过x射线衍射仪、扫描电子显微镜、高精度透射电子显微镜和四探针测试仪对热处理前后薄膜的结晶结构、表面形貌和电学相变特性分别进行了测试。实验结果表明,快速热处理状态下,温度为300℃时,VO2薄膜的电阻相变幅度由200倍增加到277倍,但是当温度超过350℃后,相变性能迅速变差,相变幅度由2个量级降低为小于1个量级,当温度超过500 ℃时,相变特性消失；温度升高的过程中,单斜VO2(011)结晶结构逐渐消失,薄膜的成分转变为V4O7；快速热处理过程中薄膜内的颗粒尺寸保持不变。研究结果将有助于增强对VO2薄膜在温度差异大、变化速度快环境中的特性进行分析与应用。
2017, 46(8):2203-2207.
摘要:
以Al-6.3Cu+Al-5Mg为填丝材料进行铝合金双丝VP-GTAW增材制造试验。结果表明，采用双丝VP-GTAW制备试样可提高成形效率，且成形稳定；通过调节两种丝材的送丝速度可以获得不同主要合金元素含量的Al-Cu-Mg合金，合金组织主要由柱状晶和等轴枝晶组成，且呈非均匀分布特征，调节主要合金元素含量可实现对铝合金试样性能的控制。原始状态下铝合金试样的显微硬度为90-100HV，抗拉、屈服强度分别可达286MPa和183MPa，但塑性较差，仅为4.5%。
以Al-6.3Cu+Al-5Mg为填丝材料进行铝合金双丝VP-GTAW增材制造试验。结果表明，采用双丝VP-GTAW制备试样可提高成形效率，且成形稳定；通过调节两种丝材的送丝速度可以获得不同主要合金元素含量的Al-Cu-Mg合金，合金组织主要由柱状晶和等轴枝晶组成，且呈非均匀分布特征，调节主要合金元素含量可实现对铝合金试样性能的控制。原始状态下铝合金试样的显微硬度为90-100HV，抗拉、屈服强度分别可达286MPa和183MPa，但塑性较差，仅为4.5%。
2017, 46(8):2208-2213.
摘要:
裂纹在交变载荷作用下会不断扩展造成失效,引起灾难性的破坏。本文以再制造为目标,利用高能脉冲电流冲击装置对含有单边裂纹的316奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理。采用金相显微镜、X-射线衍射仪、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段,研究高密度脉冲电流对裂纹尖端区域微观组织与结构的影响,分析裂纹尖端组织加热熔化及热处理时的组织演变过程。结果表明：脉冲电流处理后,裂纹尖端组织发生了明显细化并出现组织梯度,包括柱状晶区、再结晶区及基体区。脉冲电流的快速加热和快速冷却、高速电子风的产生、电致塑性等作用降低了再结晶或相变时的热力学屏障,提高了形核率,抑制了晶粒长大过程,获得了比原始晶粒尺寸小的再结晶晶粒,材料的力学性能得到提高。
裂纹在交变载荷作用下会不断扩展造成失效,引起灾难性的破坏。本文以再制造为目标,利用高能脉冲电流冲击装置对含有单边裂纹的316奥氏体不锈钢进行脉冲电流处理。采用金相显微镜、X-射线衍射仪、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段,研究高密度脉冲电流对裂纹尖端区域微观组织与结构的影响,分析裂纹尖端组织加热熔化及热处理时的组织演变过程。结果表明：脉冲电流处理后,裂纹尖端组织发生了明显细化并出现组织梯度,包括柱状晶区、再结晶区及基体区。脉冲电流的快速加热和快速冷却、高速电子风的产生、电致塑性等作用降低了再结晶或相变时的热力学屏障,提高了形核率,抑制了晶粒长大过程,获得了比原始晶粒尺寸小的再结晶晶粒,材料的力学性能得到提高。
2017, 46(8):2214-2219.
摘要:
采用SEM、EDS、XRD、TEM、DSC等对晶态和快速凝固Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo钎料的显微组织、熔化特性及相应钎焊γ-TiAl接头的界面显微组织进行了分析，并检测了钎焊接头的抗拉强度。结果表明：快速凝固Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料呈非晶态，其熔化区间比相应晶态的明显窄，且在γ-TiAl表面具有良好的润湿铺展性能。晶态和非晶态两种钎料的钎焊接头均包含界面反应层Ⅰ和中心钎焊层Ⅱ；当钎焊时间为10min、钎焊温度为925℃~1050℃时，随钎焊温度的升高，两种钎料的接头的抗拉强度均先增大后减小，且非晶钎料钎焊接头具有更高的抗拉强度。采用非晶钎料经1000℃钎焊10min获得的接头的抗拉强度最大，为302MPa。
采用SEM、EDS、XRD、TEM、DSC等对晶态和快速凝固Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo钎料的显微组织、熔化特性及相应钎焊γ-TiAl接头的界面显微组织进行了分析，并检测了钎焊接头的抗拉强度。结果表明：快速凝固Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo钎料呈非晶态，其熔化区间比相应晶态的明显窄，且在γ-TiAl表面具有良好的润湿铺展性能。晶态和非晶态两种钎料的钎焊接头均包含界面反应层Ⅰ和中心钎焊层Ⅱ；当钎焊时间为10min、钎焊温度为925℃~1050℃时，随钎焊温度的升高，两种钎料的接头的抗拉强度均先增大后减小，且非晶钎料钎焊接头具有更高的抗拉强度。采用非晶钎料经1000℃钎焊10min获得的接头的抗拉强度最大，为302MPa。
2017, 46(8):2220-2226.
摘要:
采用光学显微镜、扫描电镜、浸泡质量损失和拉伸测试等手段研究了高应变速率轧制对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：固溶处理后进行高应变速率轧制，Mg-4Zn合金发生了均匀的动态再结晶，平均晶粒尺寸为4 μm，力学性能明显改善，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为285 MPa、180 MPa和27.4%。固溶态、轧制态合金由于第二相含量及尺寸明显小于铸态，腐蚀方式为较均匀的丝状腐蚀，耐蚀性大大提高。Hank’s溶液中浸泡15 d实验表明，轧制态耐蚀性最佳，平均腐蚀速率为0.25 mg/cm2?d，约为铸态的1/5；其剩余抗拉强度最高为215 MPa，远高于铸态和固溶态。
采用光学显微镜、扫描电镜、浸泡质量损失和拉伸测试等手段研究了高应变速率轧制对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：固溶处理后进行高应变速率轧制，Mg-4Zn合金发生了均匀的动态再结晶，平均晶粒尺寸为4 μm，力学性能明显改善，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为285 MPa、180 MPa和27.4%。固溶态、轧制态合金由于第二相含量及尺寸明显小于铸态，腐蚀方式为较均匀的丝状腐蚀，耐蚀性大大提高。Hank’s溶液中浸泡15 d实验表明，轧制态耐蚀性最佳，平均腐蚀速率为0.25 mg/cm2?d，约为铸态的1/5；其剩余抗拉强度最高为215 MPa，远高于铸态和固溶态。
2017, 46(8):2227-2233.
摘要:
本文研究了固溶温度对双态组织TC4钛合金中转变β区体积分数的影响,并利用分离式霍普金森压杆,进一步研究了转变β区体积分数对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,转变β区的体积分数随之增加；在动态压缩实验条件下,双态组织TC4钛合金的动态抗压强度随着转变β区体积分数的增加,呈现出先升高后降低的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最大值,而塑性应变则随着转变β区体积分数的增加,呈现出依次降低的规律；在强迫剪切实验条件下,双态组织TC4钛合金的绝热剪切敏感性随着转变β区体积分数的增加,呈现出先降低后升高的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最低值；且各双态组织TC4钛合金均随着撞击杆初速的提高,其绝热剪切敏感性增加。
本文研究了固溶温度对双态组织TC4钛合金中转变β区体积分数的影响,并利用分离式霍普金森压杆,进一步研究了转变β区体积分数对双态组织TC4钛合金动态压缩性能及其绝热剪切敏感性的影响。结果表明：随着固溶温度的升高,转变β区的体积分数随之增加；在动态压缩实验条件下,双态组织TC4钛合金的动态抗压强度随着转变β区体积分数的增加,呈现出先升高后降低的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最大值,而塑性应变则随着转变β区体积分数的增加,呈现出依次降低的规律；在强迫剪切实验条件下,双态组织TC4钛合金的绝热剪切敏感性随着转变β区体积分数的增加,呈现出先降低后升高的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最低值；且各双态组织TC4钛合金均随着撞击杆初速的提高,其绝热剪切敏感性增加。
2017, 46(8):2234-2239.
摘要:
摘要：以铸造态钛合金β20C、TC4、TA15和TA18为研究对象，开展了以钛合金为面板、A3钢为背板的复合装甲抗弹性能试验、基于分离式Hopkinson Bar技术的动态压缩试验和室温条件下的准静态压缩和准静态拉伸试验。并对铸造态钛合金β20C、 TC4、TA15和TA18抗弹性能的影响因素进行了对比与分析。结果发现：铸造态钛合金β20C的A3钢背板具有最小残余穿深值4.7mm，分别比铸造态钛合金TC4、TA15和TA18低22%、37%和23%，且β20C的质量防护系数也相应有最大值2.61，表明β20C具有最佳抗弹性能；铸造态钛合金β20C的动态压缩强度、准静态抗压强度、准静态拉伸屈服强度和准静态抗拉强度值分别达1578MPa、1474 MPa、1052 MPa和1101MPa，各强度值在四种钛合金中均是最高的，表明动态强度及准静态强度对铸造态钛合金的抗弹性能的影响是决定性的；四种铸造态钛合金的冲击吸收功、动态塑性、临界断裂应变和断后伸长率则与抗弹性能呈现出一定的波动关系，表明冲击吸收功、动态塑性和准静态塑性对抗弹性能的影响是非决定性的；铸造态钛合金β20C靶板正面出现了尺寸为10×12mm的开坑现象，在四种铸造态钛合金中是最明显的，同时没有发现明显的剪切冲塞破环现象。
摘要：以铸造态钛合金β20C、TC4、TA15和TA18为研究对象，开展了以钛合金为面板、A3钢为背板的复合装甲抗弹性能试验、基于分离式Hopkinson Bar技术的动态压缩试验和室温条件下的准静态压缩和准静态拉伸试验。并对铸造态钛合金β20C、 TC4、TA15和TA18抗弹性能的影响因素进行了对比与分析。结果发现：铸造态钛合金β20C的A3钢背板具有最小残余穿深值4.7mm，分别比铸造态钛合金TC4、TA15和TA18低22%、37%和23%，且β20C的质量防护系数也相应有最大值2.61，表明β20C具有最佳抗弹性能；铸造态钛合金β20C的动态压缩强度、准静态抗压强度、准静态拉伸屈服强度和准静态抗拉强度值分别达1578MPa、1474 MPa、1052 MPa和1101MPa，各强度值在四种钛合金中均是最高的，表明动态强度及准静态强度对铸造态钛合金的抗弹性能的影响是决定性的；四种铸造态钛合金的冲击吸收功、动态塑性、临界断裂应变和断后伸长率则与抗弹性能呈现出一定的波动关系，表明冲击吸收功、动态塑性和准静态塑性对抗弹性能的影响是非决定性的；铸造态钛合金β20C靶板正面出现了尺寸为10×12mm的开坑现象，在四种铸造态钛合金中是最明显的，同时没有发现明显的剪切冲塞破环现象。
2017, 46(8):2240-2243.
摘要:
本文采用电解充氢的方法研究了具有不同组织形貌的Ti-6Al-4V钛合金的室温吸氢能力的差异及其形成原因。研究表明,Ti-6Al-4V钛合金组织形貌不同,其室温吸氢能力也有明显的不同。双态组织的室温吸氢能力最弱,而魏氏组织的室温吸氢能力最强。β相的形貌、数量、连续性等组织特征对其吸氢能力影响很大,而α相的组织特征对其吸氢能力影响相对较小。双态组织的Ti-6Al-4V钛合金应该具有更好的抗氢脆效果。
本文采用电解充氢的方法研究了具有不同组织形貌的Ti-6Al-4V钛合金的室温吸氢能力的差异及其形成原因。研究表明,Ti-6Al-4V钛合金组织形貌不同,其室温吸氢能力也有明显的不同。双态组织的室温吸氢能力最弱,而魏氏组织的室温吸氢能力最强。β相的形貌、数量、连续性等组织特征对其吸氢能力影响很大,而α相的组织特征对其吸氢能力影响相对较小。双态组织的Ti-6Al-4V钛合金应该具有更好的抗氢脆效果。
2017, 46(8):2244-2248.
摘要:
选用产于茂名和苏州的天然高岭土为原料，通过前处理和化学镀工艺制备了高岭土复合物MK/Co-P和SK/Co-P，对比分析其显微结构、磁性和微波吸收性能。结果表明：Co-P镀层均为单相密排六方结构，在MK/Co-P中均匀沉积在高岭土片层表面，Co和P含量分别为36.62 wt.%和4.41 wt.%。而在SK/Co-P中镀层对高岭土微米级团簇包覆完整，Co和P含量显著下降。与SK/Co-P相比，MK/Co-P的饱和磁化强度和矫顽力较高，介电常数和磁导率大幅上升，其匹配厚度在2.0 ~ 3.0 mm的有效吸波频带(RL ≤ -20 dB)覆盖4.7 ~ 8.2 GHz，反射损耗最大值为-27.32 dB，应用前景较好。
选用产于茂名和苏州的天然高岭土为原料，通过前处理和化学镀工艺制备了高岭土复合物MK/Co-P和SK/Co-P，对比分析其显微结构、磁性和微波吸收性能。结果表明：Co-P镀层均为单相密排六方结构，在MK/Co-P中均匀沉积在高岭土片层表面，Co和P含量分别为36.62 wt.%和4.41 wt.%。而在SK/Co-P中镀层对高岭土微米级团簇包覆完整，Co和P含量显著下降。与SK/Co-P相比，MK/Co-P的饱和磁化强度和矫顽力较高，介电常数和磁导率大幅上升，其匹配厚度在2.0 ~ 3.0 mm的有效吸波频带(RL ≤ -20 dB)覆盖4.7 ~ 8.2 GHz，反射损耗最大值为-27.32 dB，应用前景较好。
2017, 46(8):2249-2253.
摘要:
采用压延辅助双轴织构基板制备路线成功轧制出长度大于100m、厚度约为66μm的Ni-5at.%W(Ni5W)合金长带,从中截取10m长带在自制的卷到卷热处理系统中进行再结晶动态退火处理。XRD织构分析显示,整条长带退火前的轧制织构含量平均值为63.8%(≤10°),动态退火长带面内和面外织构的半高宽平均值分别为7.2°和6.1°。EBSD分析发现,基带立方织构含量为98.7%(≤10°),小角晶界含量为87.7%(≤10°)。长带轧制过程中变更轧机时增加首道次压下量可以有效改善轧制过程中带材断裂的情况。此工艺可以制备出符合YBCO超导层需求的、具有高立方织构含量和均匀性的Ni5W合金长带。
采用压延辅助双轴织构基板制备路线成功轧制出长度大于100m、厚度约为66μm的Ni-5at.%W(Ni5W)合金长带,从中截取10m长带在自制的卷到卷热处理系统中进行再结晶动态退火处理。XRD织构分析显示,整条长带退火前的轧制织构含量平均值为63.8%(≤10°),动态退火长带面内和面外织构的半高宽平均值分别为7.2°和6.1°。EBSD分析发现,基带立方织构含量为98.7%(≤10°),小角晶界含量为87.7%(≤10°)。长带轧制过程中变更轧机时增加首道次压下量可以有效改善轧制过程中带材断裂的情况。此工艺可以制备出符合YBCO超导层需求的、具有高立方织构含量和均匀性的Ni5W合金长带。
2017, 46(8):2254-2259.
摘要:
以钨氧化物、钴氧化物和炭黑为原料,采用创新的原位反应技术快速合成超细WC-η复合粉,在优化的工艺条件下制备复合粉中只含有WC和Co6W6C相,粉末平均粒径为260nm。复合粉经团聚造粒制备得到具有高致密性和良好流动性的热喷涂粉末,以此粉末作为喂料利用超音速火焰喷涂技术制备得到超细结构的WC基涂层,其平均显微硬度达到(1406±34)HV0.3,孔隙率仅为0.3%。熔融锌腐蚀结果表明,制备的超细结构WC基涂层具有良好的耐熔锌腐蚀性能,其腐蚀机制主要是锌液沿微裂纹扩散导致涂层自表层向内部出现缓慢的溶解腐蚀,并逐渐形成贯穿性裂纹而引起涂层材料的大块剥落。
以钨氧化物、钴氧化物和炭黑为原料,采用创新的原位反应技术快速合成超细WC-η复合粉,在优化的工艺条件下制备复合粉中只含有WC和Co6W6C相,粉末平均粒径为260nm。复合粉经团聚造粒制备得到具有高致密性和良好流动性的热喷涂粉末,以此粉末作为喂料利用超音速火焰喷涂技术制备得到超细结构的WC基涂层,其平均显微硬度达到(1406±34)HV0.3,孔隙率仅为0.3%。熔融锌腐蚀结果表明,制备的超细结构WC基涂层具有良好的耐熔锌腐蚀性能,其腐蚀机制主要是锌液沿微裂纹扩散导致涂层自表层向内部出现缓慢的溶解腐蚀,并逐渐形成贯穿性裂纹而引起涂层材料的大块剥落。
2017, 46(8):2260-2265.
摘要:
摘 要：研究了热处理对一种HRS定向凝固技术制备Nb/Nb5Si3原位复合材料组织和性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电子探针（EPMA）等分析手段对热处理过程中组织演变进行了分析：铸态合金主要由Nbss、γ-(Nb,Ti)5Si3、β-(Nb,Ti)5Si3以及初生碳化物组成；热处理后，铸态组织中部分β-(Nb,Ti)5Si3向α-(Nb,Ti)5Si3转变以及二次碳化物析出，同时硅化物相逐渐溶解或破碎成小块并发生球化；1150℃时效可促进(Nb,Ti)5Si3向(Ti,Nb)5Si3转变。热处理后，合金压缩以及室温拉伸强度提高，而1000℃拉伸强度变化不明显；温度对断裂方式有明显影响，低温下为脆性解理断裂，高温下为韧性断裂。
摘 要：研究了热处理对一种HRS定向凝固技术制备Nb/Nb5Si3原位复合材料组织和性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和电子探针（EPMA）等分析手段对热处理过程中组织演变进行了分析：铸态合金主要由Nbss、γ-(Nb,Ti)5Si3、β-(Nb,Ti)5Si3以及初生碳化物组成；热处理后，铸态组织中部分β-(Nb,Ti)5Si3向α-(Nb,Ti)5Si3转变以及二次碳化物析出，同时硅化物相逐渐溶解或破碎成小块并发生球化；1150℃时效可促进(Nb,Ti)5Si3向(Ti,Nb)5Si3转变。热处理后，合金压缩以及室温拉伸强度提高，而1000℃拉伸强度变化不明显；温度对断裂方式有明显影响，低温下为脆性解理断裂，高温下为韧性断裂。
2017, 46(8):2266-2270.
摘要:
以钛铝铌单质元素球磨混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Al-Nb合金涂层。分析了涂层的物相组成、组织形貌及成分、显微硬度,并利用YG6球对磨来测试涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明：在激光功率P=1.8 kW,扫描速度V=5 mm/s,光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体呈良好的冶金结合；涂层组织主要由Ti3Al、AlNb2、α-Ti三种物相组成；Ti-Al-Nb涂层的显微硬度值沿层深方向呈平缓的梯度分布,平均硬度为597 HV,比TC4基体(360 HV)提高了66%；涂层平均摩擦系数为0.45,比TC4钛合金(0.33)降低了27%；涂层的磨损体积为0.044 mm3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm3)的2.95倍。
以钛铝铌单质元素球磨混合粉末为原料,采用激光合金化技术在TC4钛合金表面成功制备出Ti-Al-Nb合金涂层。分析了涂层的物相组成、组织形貌及成分、显微硬度,并利用YG6球对磨来测试涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明：在激光功率P=1.8 kW,扫描速度V=5 mm/s,光斑直径D=2 mm下制备的涂层整体均匀致密、无裂纹,与TC4基体呈良好的冶金结合；涂层组织主要由Ti3Al、AlNb2、α-Ti三种物相组成；Ti-Al-Nb涂层的显微硬度值沿层深方向呈平缓的梯度分布,平均硬度为597 HV,比TC4基体(360 HV)提高了66%；涂层平均摩擦系数为0.45,比TC4钛合金(0.33)降低了27%；涂层的磨损体积为0.044 mm3,耐磨性是钛合金基体(0.13 mm3)的2.95倍。
2017, 46(8):2271-2277.
摘要:
采用高能球磨48h制备Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(TNZS)、5wt.%TiO2/TNZS及5wt.%HA/ TNZS混合粉末并进行冷压烧结,研究了三种混合粉末的形貌、物相以及冷压烧结后三种TNZS基生物材料的组织、成分、相组成、孔隙特征及弹性模量。高能球磨48h的三种混合粉末都发生机械合金化；烧结后TNZS相组成为α-Ti和β-Ti,TiO2/TNZS相组成为α-Ti、β-Ti、金红石TiO2和锐钛矿TiO2,HA/TNZS相组成除α-Ti、β-Ti、HA外,还有Ti2O、CaTiO3、CaO和TixPy新相生成；三者孔隙率分别为2.466%、5.030%和13.027%；三者弹性模量分别为64.00 GPa、103.93 GPa和119.43 GPa。
采用高能球磨48h制备Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(TNZS)、5wt.%TiO2/TNZS及5wt.%HA/ TNZS混合粉末并进行冷压烧结,研究了三种混合粉末的形貌、物相以及冷压烧结后三种TNZS基生物材料的组织、成分、相组成、孔隙特征及弹性模量。高能球磨48h的三种混合粉末都发生机械合金化；烧结后TNZS相组成为α-Ti和β-Ti,TiO2/TNZS相组成为α-Ti、β-Ti、金红石TiO2和锐钛矿TiO2,HA/TNZS相组成除α-Ti、β-Ti、HA外,还有Ti2O、CaTiO3、CaO和TixPy新相生成；三者孔隙率分别为2.466%、5.030%和13.027%；三者弹性模量分别为64.00 GPa、103.93 GPa和119.43 GPa。
2017, 46(8):2278-2282.
摘要:
采用等离子合金化技术在Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb (TLM)表面制备含钼改性层，对改性层组织、成分分布和显微硬度进行分析，并测量去离子水在渗钼试样表面的接触角，同时研究在模拟人工体液中改性层的摩擦磨损行为。结果显示：所制备的钼改性层均匀致密，厚度约为12 μm，主要由Mo相组成。与TLM基体相比，渗钼后试样表面硬度显著增加。由于改性后Mo合金层的形成和表面粗糙度增加，使接触角降低，进而提高了表面润湿性。钼合金化后的TLM具有较低的摩擦系数，耐磨能力较未处理的合金提高约50倍，表现出良好的摩擦磨损性能。
采用等离子合金化技术在Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb (TLM)表面制备含钼改性层，对改性层组织、成分分布和显微硬度进行分析，并测量去离子水在渗钼试样表面的接触角，同时研究在模拟人工体液中改性层的摩擦磨损行为。结果显示：所制备的钼改性层均匀致密，厚度约为12 μm，主要由Mo相组成。与TLM基体相比，渗钼后试样表面硬度显著增加。由于改性后Mo合金层的形成和表面粗糙度增加，使接触角降低，进而提高了表面润湿性。钼合金化后的TLM具有较低的摩擦系数，耐磨能力较未处理的合金提高约50倍，表现出良好的摩擦磨损性能。
2017, 46(8):2283-2287.
摘要:
在钽合金微弧氧化陶瓷层表面电镀镍,分析了陶瓷层和镀镍层的形貌、成分组成及陶瓷层与镀镍层的结合情况,研究了陶瓷层与熔融镍接触时镀镍层对其抗热冲击性能的影响。结果表明：采用微弧氧化技术在钽合金表面制备的陶瓷层主要成分为Ta2O5,厚度可达30~35μm；采用PVD结合电镀的方法在陶瓷层表面制备的镍镀层厚度为20~30μm,且镀镍层表面致密,镀镍层与陶瓷层结合连续紧密；没有镀镍层的钽合金试样在浇铸过程中受到熔融镍的热冲击后表面陶瓷层会开裂失效,导致基体被熔解；有镍镀层的钽合金试样在受到熔融镍的热冲击后表面陶瓷层连续完整,镀镍层可以有效地防止陶瓷层开裂,显著提高陶瓷层的抗热冲击性能。
在钽合金微弧氧化陶瓷层表面电镀镍,分析了陶瓷层和镀镍层的形貌、成分组成及陶瓷层与镀镍层的结合情况,研究了陶瓷层与熔融镍接触时镀镍层对其抗热冲击性能的影响。结果表明：采用微弧氧化技术在钽合金表面制备的陶瓷层主要成分为Ta2O5,厚度可达30~35μm；采用PVD结合电镀的方法在陶瓷层表面制备的镍镀层厚度为20~30μm,且镀镍层表面致密,镀镍层与陶瓷层结合连续紧密；没有镀镍层的钽合金试样在浇铸过程中受到熔融镍的热冲击后表面陶瓷层会开裂失效,导致基体被熔解；有镍镀层的钽合金试样在受到熔融镍的热冲击后表面陶瓷层连续完整,镀镍层可以有效地防止陶瓷层开裂,显著提高陶瓷层的抗热冲击性能。
2017, 46(8):2288-2293.
摘要:
为了研究镍含量对Co-Al-W基高温合金时效组织演变及γ′强化相溶解行为的影响,运用SEM、XRD等对时效处理后合金的γ′相微观组织形貌演变、微观组织结构、γ′相强化相转变温度和显微硬度进行了研究。结果表明,Ni含量增加,γ′相溶解温度出现不同程度的提高,γ′相的体积分数逐渐增加。但合金固相线温度和γ′相的形貌保持未发生明显变化。当Co-8.8Al-9.8W合金中镍含量达到25%(at.%)时,γ′强化相的溶解温度达到了1100℃。四种合金经900℃/50h热处理后,基体均为典型的γ/γ′两相组织。合金经900℃/100h热处理后,Ni含量增加,γ′相的体积分数均出现不同程度的降低,且γ′相发生了明显的粗化。对四种合金900 ℃, 50 h 和 100 h的显微硬度测量结果表明,当Ni含量由5%升高至15%时,其显微硬度升高；但Ni含量进一步增加,合金的显微硬度却降低。随着合金的时效处理时间由50h延长至100h,导致Co-8.8Al-9.8W基合金的显微硬度降低。
为了研究镍含量对Co-Al-W基高温合金时效组织演变及γ′强化相溶解行为的影响,运用SEM、XRD等对时效处理后合金的γ′相微观组织形貌演变、微观组织结构、γ′相强化相转变温度和显微硬度进行了研究。结果表明,Ni含量增加,γ′相溶解温度出现不同程度的提高,γ′相的体积分数逐渐增加。但合金固相线温度和γ′相的形貌保持未发生明显变化。当Co-8.8Al-9.8W合金中镍含量达到25%(at.%)时,γ′强化相的溶解温度达到了1100℃。四种合金经900℃/50h热处理后,基体均为典型的γ/γ′两相组织。合金经900℃/100h热处理后,Ni含量增加,γ′相的体积分数均出现不同程度的降低,且γ′相发生了明显的粗化。对四种合金900 ℃, 50 h 和 100 h的显微硬度测量结果表明,当Ni含量由5%升高至15%时,其显微硬度升高；但Ni含量进一步增加,合金的显微硬度却降低。随着合金的时效处理时间由50h延长至100h,导致Co-8.8Al-9.8W基合金的显微硬度降低。
2017, 46(8):2294-2299.
摘要:
采用热分解法制备了SnO2-Sb2O3-RuO2/Ti电极，并将其用于苋菜红模拟染料废水处理。实验表明电极制备的最佳条件为：烧结温度为500℃，涂层数为6层，n(Sn):n(Sb):n(Ru)=10:1:1。通过XRD、SEM和CV对电极表面形貌、表面微观结构和电化学性能进行测试，结果表明：SnO2-Sb2O3-RuO2/Ti电极表面晶体为四方金红石结构且晶型单一；表面晶粒细小平整，晶粒间结合紧密；具有较好的电催化活性和较长的强化试验寿命。
采用热分解法制备了SnO2-Sb2O3-RuO2/Ti电极，并将其用于苋菜红模拟染料废水处理。实验表明电极制备的最佳条件为：烧结温度为500℃，涂层数为6层，n(Sn):n(Sb):n(Ru)=10:1:1。通过XRD、SEM和CV对电极表面形貌、表面微观结构和电化学性能进行测试，结果表明：SnO2-Sb2O3-RuO2/Ti电极表面晶体为四方金红石结构且晶型单一；表面晶粒细小平整，晶粒间结合紧密；具有较好的电催化活性和较长的强化试验寿命。
2017, 46(8):2300-2305.
摘要:
通过电导率测量、金相观察、扫描电镜分析、透射电镜分析、X射线衍射分析和电子探针微量分析,研究了B的添加对铸造Al-Si合金晶格常数、晶粒尺寸和导电性能的影响。研究结果表明：当B的质量分数低于0.02%时,Al基体内各杂质元素Ti、Cr、Mn、V均以硼化物的形式从Al基体内析出,Al基体内的晶格畸变程度明显降低,电导率提高了6.06%；当B的质量分数超过0.02%时,B与Ti作用形成TiB2,TiB2促进Al3Ti相的形成,TiB2和Al3Ti共同促进晶粒细化,晶界增多,电子散射几率增加,同时过量的B固溶在Al基体内,电导率下降了2.55%；当B的质量分数为0.02%时,在保证合金的抗拉强度不降低的同时,合金的电导率达到最好,为33.00%IACS。
通过电导率测量、金相观察、扫描电镜分析、透射电镜分析、X射线衍射分析和电子探针微量分析,研究了B的添加对铸造Al-Si合金晶格常数、晶粒尺寸和导电性能的影响。研究结果表明：当B的质量分数低于0.02%时,Al基体内各杂质元素Ti、Cr、Mn、V均以硼化物的形式从Al基体内析出,Al基体内的晶格畸变程度明显降低,电导率提高了6.06%；当B的质量分数超过0.02%时,B与Ti作用形成TiB2,TiB2促进Al3Ti相的形成,TiB2和Al3Ti共同促进晶粒细化,晶界增多,电子散射几率增加,同时过量的B固溶在Al基体内,电导率下降了2.55%；当B的质量分数为0.02%时,在保证合金的抗拉强度不降低的同时,合金的电导率达到最好,为33.00%IACS。
2017, 46(8):2306-2312.
摘要:
利用激光增材制造技术,在6063Al基体表面制备了添加不同含量CeO2的Ni60合金层,并通过金相显微镜、XRD、SEM和电化学腐蚀测试仪等设备进行了分析和测试,研究稀土CeO2对6063Al表面激光增材制造镍基合金层与基体结合界面处的组织结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,在表面形貌上,4%~5% CeO2的合金层形貌最好,CeO2含量低于3%时难以获得表面良好的合金层,CeO2含量在5%~10%时,合金层表面气孔、脱落等缺陷较少；在截面形貌上,合金层中CeO2含量在0%~2%时易出现裂纹,含量在5%~10%时主要缺陷为气孔,4% CeO2+Ni60合金层中无明显气孔和裂纹,具有相对较好的截面形貌；添加4% CeO2可以改善Ni60合金层的组织结构,促进合金层的晶粒细化和组织分布均匀；添加不同含量CeO2可以改善铝合金表面Ni60合金层的组织形貌,较佳的稀土添加量是4% CeO2；在1mol/L H2SO4中,CeO2 Ni60合金层的耐腐蚀性能是Ni60合金层的4.25倍；在3.5% NaCl溶液中,CeO2 Ni60合金层耐腐蚀性能是Ni60合金层的1.4倍；在1mol/L NaOH溶液中,CeO2 Ni60合金层的耐腐蚀性是Ni60合金层的1.43倍。
利用激光增材制造技术,在6063Al基体表面制备了添加不同含量CeO2的Ni60合金层,并通过金相显微镜、XRD、SEM和电化学腐蚀测试仪等设备进行了分析和测试,研究稀土CeO2对6063Al表面激光增材制造镍基合金层与基体结合界面处的组织结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明,在表面形貌上,4%~5% CeO2的合金层形貌最好,CeO2含量低于3%时难以获得表面良好的合金层,CeO2含量在5%~10%时,合金层表面气孔、脱落等缺陷较少；在截面形貌上,合金层中CeO2含量在0%~2%时易出现裂纹,含量在5%~10%时主要缺陷为气孔,4% CeO2+Ni60合金层中无明显气孔和裂纹,具有相对较好的截面形貌；添加4% CeO2可以改善Ni60合金层的组织结构,促进合金层的晶粒细化和组织分布均匀；添加不同含量CeO2可以改善铝合金表面Ni60合金层的组织形貌,较佳的稀土添加量是4% CeO2；在1mol/L H2SO4中,CeO2 Ni60合金层的耐腐蚀性能是Ni60合金层的4.25倍；在3.5% NaCl溶液中,CeO2 Ni60合金层耐腐蚀性能是Ni60合金层的1.4倍；在1mol/L NaOH溶液中,CeO2 Ni60合金层的耐腐蚀性是Ni60合金层的1.43倍。
2017, 46(8):2313-2317.
摘要:
对Ti40合金进行1000℃～1500℃的超高温氧化实验。应用SEM、OM、XRD和EDS分析氧化表面以及氧化表面到基体的组织和元素的变化。结果表明Ti40合金在1000℃～1500℃氧化过程中,氧化表层分别经历了V2O5的熔化蒸发、TiO2晶粒的长大,以及表面氧化层由于TiO2的生长应力而导致的开裂剥落的过程。当氧化层脱落后,原有的氧化次表层推至氧化表面,形成和基体结合良好,具有较好保护作用的TiO2和Cr2O3混和氧化层。同时,在氧化层和基体界面依然稳定存在V、Cr元素的富集层。TiO2、Cr2O3混和氧化层和V、Cr元素的富集层使得氧化表层脱落后合金依然具有良好的抗O元素扩散能力。
对Ti40合金进行1000℃～1500℃的超高温氧化实验。应用SEM、OM、XRD和EDS分析氧化表面以及氧化表面到基体的组织和元素的变化。结果表明Ti40合金在1000℃～1500℃氧化过程中,氧化表层分别经历了V2O5的熔化蒸发、TiO2晶粒的长大,以及表面氧化层由于TiO2的生长应力而导致的开裂剥落的过程。当氧化层脱落后,原有的氧化次表层推至氧化表面,形成和基体结合良好,具有较好保护作用的TiO2和Cr2O3混和氧化层。同时,在氧化层和基体界面依然稳定存在V、Cr元素的富集层。TiO2、Cr2O3混和氧化层和V、Cr元素的富集层使得氧化表层脱落后合金依然具有良好的抗O元素扩散能力。
2017, 46(8):2318-2321.
摘要:
为制备更长的TiO2纳米管,在 0.5(wt)％NaF＋甘油溶液中,20V直流电压下,分别在0℃,20℃和40℃的温度下对Ti片进行阳极氧化7h。SEM结果表明：得到的TiO2纳米管长度分别为1.034μm、2.601μm和5.152μm；pH值测试结果表明：温度升高,溶液扩散系数增大,试样附近H+扩散加快,试样附近pH值减少速度慢.在40℃的0.5(wt)％NaF＋甘油溶液中对Ti片进行阳极氧化12h,TiO2纳米管长度超过了10μm。
为制备更长的TiO2纳米管,在 0.5(wt)％NaF＋甘油溶液中,20V直流电压下,分别在0℃,20℃和40℃的温度下对Ti片进行阳极氧化7h。SEM结果表明：得到的TiO2纳米管长度分别为1.034μm、2.601μm和5.152μm；pH值测试结果表明：温度升高,溶液扩散系数增大,试样附近H+扩散加快,试样附近pH值减少速度慢.在40℃的0.5(wt)％NaF＋甘油溶液中对Ti片进行阳极氧化12h,TiO2纳米管长度超过了10μm。
2017, 46(8):2322-2326.
摘要:
Ni-YSZ阳极在SOFC中使用最为广泛,但该阳极材料使用碳氢化合物为燃料存在积碳问题。采用浸渍-自置换法,以RuCl3为添加剂,丙酮为表面活性剂,在阳极支撑SOFC的Ni -YSZ阳极上表面制备纳米Ru功能层,并制备Ru-Ni-YSZ||YSZ||Pd-Ag单电池。通过SEM\TEM\XRD对电极进行表征,发现Ru在Ni-YSZ阳极表面以及内部可以形成多维纳米花状催化层。通过测试不同沉积量、和不同温度下纳米Ru层其对单电池的电性能的影响。在750oC时,以乙醇为燃料, Ru沉积量为0.6wt.% 的燃料电池性能达到最高264 mWcm-2。燃料电池的电池性能在700,750,800oC时,分别达到200、261和304mW /cm2。在开路电压条件下,电池的运行15h,没有出现下降和积碳现象。
Ni-YSZ阳极在SOFC中使用最为广泛,但该阳极材料使用碳氢化合物为燃料存在积碳问题。采用浸渍-自置换法,以RuCl3为添加剂,丙酮为表面活性剂,在阳极支撑SOFC的Ni -YSZ阳极上表面制备纳米Ru功能层,并制备Ru-Ni-YSZ||YSZ||Pd-Ag单电池。通过SEM\TEM\XRD对电极进行表征,发现Ru在Ni-YSZ阳极表面以及内部可以形成多维纳米花状催化层。通过测试不同沉积量、和不同温度下纳米Ru层其对单电池的电性能的影响。在750oC时,以乙醇为燃料, Ru沉积量为0.6wt.% 的燃料电池性能达到最高264 mWcm-2。燃料电池的电池性能在700,750,800oC时,分别达到200、261和304mW /cm2。在开路电压条件下,电池的运行15h,没有出现下降和积碳现象。
2017, 46(8):2327-2344.
摘要:
锂离子电池是高效、清洁的储能装置，在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景，对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而，相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO4倍率性能的发挥，阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO4倍率性能的方法，但纳米粒子存在表面能高，易团聚结块，性能衰减较快等问题。近些年的研究表明，三维多孔结构的LiFePO4兼具纳米与微米级活性材料的优点，是LiFePO4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构－性能关系等方面系统总结多孔LiFePO4材料的研究进展，并展望其发展前景。
锂离子电池是高效、清洁的储能装置，在便携式电子产品、储能设施和电动汽车等领域具有广泛的应用前景，对于缓解能源危机和环境污染具有重要意义。橄榄石型LiFePO4是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而，相对低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了LiFePO4倍率性能的发挥，阻碍其在动力锂离子电池领域的大规模商业化应用。纳米化是一种能有效改善LiFePO4倍率性能的方法，但纳米粒子存在表面能高，易团聚结块，性能衰减较快等问题。近些年的研究表明，三维多孔结构的LiFePO4兼具纳米与微米级活性材料的优点，是LiFePO4正极材料的研究热点和重要的发展方向。本文从合成方法、形貌结构、电化学性能以及结构－性能关系等方面系统总结多孔LiFePO4材料的研究进展，并展望其发展前景。
2017, 46(8):2049-2054.
摘要:
相比汽油车而言,柴油车具有高效、低油耗的优势已得到广泛应用。本实验以ZrO2作为改性剂,探究了ZrO2与Al2O3的质量比对催化剂的影响。研究结果表明：随着ZrO2的加入,Pt粒子先减小后增大；Pt粒子与载体的交互作用先增大后减小。活性实验数据分析表明,ZrO2的最佳添加量为40 wt%,CO和C3H6完全氧化温度分别降低20 oC 、25 oC。贵金属在催化剂的分散度以及贵金属与载体的相互作用随着ZrO2与Al2O3质量比的变化而变化。Pt粒子越小,其与载体的交互作用越强,这表明催化剂性能越强。
相比汽油车而言,柴油车具有高效、低油耗的优势已得到广泛应用。本实验以ZrO2作为改性剂,探究了ZrO2与Al2O3的质量比对催化剂的影响。研究结果表明：随着ZrO2的加入,Pt粒子先减小后增大；Pt粒子与载体的交互作用先增大后减小。活性实验数据分析表明,ZrO2的最佳添加量为40 wt%,CO和C3H6完全氧化温度分别降低20 oC 、25 oC。贵金属在催化剂的分散度以及贵金属与载体的相互作用随着ZrO2与Al2O3质量比的变化而变化。Pt粒子越小,其与载体的交互作用越强,这表明催化剂性能越强。
