2017年第46卷第9期文章目次
2017, 46(9):2345-2351.
摘要:
B4C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,但工业上常用的液态搅拌法制备过程中存在着界面润湿性差的问题。本文结合实验及第一性原理的方法,通过研究Al(111)/AlB2(0001)和Al(111)/TiB2(0001)界面的结构来分析工业上添加过渡元素Ti对B4C/Al界面润湿性的改善机制。通过计算发现,Al(111)/TiB2(0001)界面相对Al(111)/AlB2(0001)界面具有更高的粘附功值,说明其界面结合更强。进一步对比Ti掺杂二硼化物和AlB2的偏态密度结构,发现Ti掺杂体具有较低的反键态,表明Ti-3d和B-2p轨道电子杂化后,在B、Ti原子间形成了较强的化学键,从而促进了Al(111)/TiB2(0001)界面处的强结合作用,提高了Al(111)/TiB2(0001)界面粘附功,故而改善了B4C/Al界面的润湿性。根据同样的理论依据,V掺杂体也具有较低的反键态,V和B之间的强结合效果或许能够改善B4C/Al界面的润湿性,成为又一理想的溶体改性掺杂元素。
B4C/Al复合材料是目前最理想的中子吸收材料,但工业上常用的液态搅拌法制备过程中存在着界面润湿性差的问题。本文结合实验及第一性原理的方法,通过研究Al(111)/AlB2(0001)和Al(111)/TiB2(0001)界面的结构来分析工业上添加过渡元素Ti对B4C/Al界面润湿性的改善机制。通过计算发现,Al(111)/TiB2(0001)界面相对Al(111)/AlB2(0001)界面具有更高的粘附功值,说明其界面结合更强。进一步对比Ti掺杂二硼化物和AlB2的偏态密度结构,发现Ti掺杂体具有较低的反键态,表明Ti-3d和B-2p轨道电子杂化后,在B、Ti原子间形成了较强的化学键,从而促进了Al(111)/TiB2(0001)界面处的强结合作用,提高了Al(111)/TiB2(0001)界面粘附功,故而改善了B4C/Al界面的润湿性。根据同样的理论依据,V掺杂体也具有较低的反键态,V和B之间的强结合效果或许能够改善B4C/Al界面的润湿性,成为又一理想的溶体改性掺杂元素。
2017, 46(9):2352-2358.
摘要:
研究了挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2镁合金的位伸行为和压缩行为，探讨了合金在不同PH值的SBF模拟体液中的电化学极化曲线和阻抗谱，以评定合金的腐蚀性能，为镁合金植入材料的制备提供依据。结果表明：挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金表现出准解理断裂的特征，抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为279 MPa、251 MPa和11%，抗压强度为330 MPa。腐蚀介质的PH值对合金的腐蚀性能有显著影响。随着腐蚀介质PH值升高，阻抗谱弧半径大幅度增大，合金的腐蚀电位升高，腐蚀电流密度降低，合金的腐蚀速率明显下降。在阻抗谱的低频端出现了一个时间常数。PH值为7.2和10的SBF溶液中的瞬时腐蚀速率分别为4.1 mm/a和0.2 mm/a。
研究了挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2镁合金的位伸行为和压缩行为，探讨了合金在不同PH值的SBF模拟体液中的电化学极化曲线和阻抗谱，以评定合金的腐蚀性能，为镁合金植入材料的制备提供依据。结果表明：挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金表现出准解理断裂的特征，抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为279 MPa、251 MPa和11%，抗压强度为330 MPa。腐蚀介质的PH值对合金的腐蚀性能有显著影响。随着腐蚀介质PH值升高，阻抗谱弧半径大幅度增大，合金的腐蚀电位升高，腐蚀电流密度降低，合金的腐蚀速率明显下降。在阻抗谱的低频端出现了一个时间常数。PH值为7.2和10的SBF溶液中的瞬时腐蚀速率分别为4.1 mm/a和0.2 mm/a。
2017, 46(9):2359-2365.
摘要:
IN718合金具有优异的高温力学性能和良好的加工能力，广泛地用于航空发动机涡轮盘、压气机盘和传动轴。合金的力学性能，特别是蠕变和疲劳性能是决定发动机安全性和可靠性的关键因素。本文主要研究900~1050 oC固溶处理对合金显微组织和力学性能（包括室温和650 oC高温拉伸，650 oC/700 MPa持久，450 oC低周疲劳）的影响。结果表明：900~990 oC固溶处理，?相体积分数随温度升高而降低，晶粒尺寸保持不变。 990~1050 oC固溶处理，?相回溶，晶粒尺寸从???m长大到????m。借助于显微组织的少量调整，?????合金可以满足航空、石化、核能等领域高温、耐蚀、抗辐射的使用要求。
IN718合金具有优异的高温力学性能和良好的加工能力，广泛地用于航空发动机涡轮盘、压气机盘和传动轴。合金的力学性能，特别是蠕变和疲劳性能是决定发动机安全性和可靠性的关键因素。本文主要研究900~1050 oC固溶处理对合金显微组织和力学性能（包括室温和650 oC高温拉伸，650 oC/700 MPa持久，450 oC低周疲劳）的影响。结果表明：900~990 oC固溶处理，?相体积分数随温度升高而降低，晶粒尺寸保持不变。 990~1050 oC固溶处理，?相回溶，晶粒尺寸从???m长大到????m。借助于显微组织的少量调整，?????合金可以满足航空、石化、核能等领域高温、耐蚀、抗辐射的使用要求。
2017, 46(9):2366-2370.
摘要:
采用磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备出Ti40Ni40Cu20非晶基复合材料板状试样,通过压力试验机对试样进行不同程度的预压缩,然后在150℃、30min下退火,研究了预变形退火工艺对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：奥氏体相在外力作用下发生马氏体相变,形变诱导相变加之退火释放残余热应力从而对非晶基体起到增强增韧的作用。随着预变形程度的增加,马氏体相和奥氏体相均增加,而马氏体相增加的更快,复合材料的屈服强度提高,塑性减小, 塑形阶段预变形能够实现屈服强度可控；
采用磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备出Ti40Ni40Cu20非晶基复合材料板状试样,通过压力试验机对试样进行不同程度的预压缩,然后在150℃、30min下退火,研究了预变形退火工艺对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：奥氏体相在外力作用下发生马氏体相变,形变诱导相变加之退火释放残余热应力从而对非晶基体起到增强增韧的作用。随着预变形程度的增加,马氏体相和奥氏体相均增加,而马氏体相增加的更快,复合材料的屈服强度提高,塑性减小, 塑形阶段预变形能够实现屈服强度可控；
2017, 46(9):2371-2374.
摘要:
在离子液相沉淀体系中,通过受限自组装生长可控制备草酸镍纳米纤维。在氩气环境中,在纤维微结构诱导下,通过热分解草酸镍纤维制备出镍纳米纤维。通过X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等技术检测所得样品的性质。结果表明,氨的存在使草酸镍的生长习性从自由自组装模式转变为了受限自组装模式,制备的草酸镍纤维具有单斜晶体结构,直径100-200nm,长度为1-5μm。 热分解制备的镍纤维表面粗糙,具有面心立方晶体结构,直径100-200nm,长度为1-5μm。在草酸镍纤维形成的细而长空间的诱导作用下,镍原子经过成核、生长和聚合过程,从而形成纤维状纳米镍。
在离子液相沉淀体系中,通过受限自组装生长可控制备草酸镍纳米纤维。在氩气环境中,在纤维微结构诱导下,通过热分解草酸镍纤维制备出镍纳米纤维。通过X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜等技术检测所得样品的性质。结果表明,氨的存在使草酸镍的生长习性从自由自组装模式转变为了受限自组装模式,制备的草酸镍纤维具有单斜晶体结构,直径100-200nm,长度为1-5μm。 热分解制备的镍纤维表面粗糙,具有面心立方晶体结构,直径100-200nm,长度为1-5μm。在草酸镍纤维形成的细而长空间的诱导作用下,镍原子经过成核、生长和聚合过程,从而形成纤维状纳米镍。
2017, 46(9):2375-2378.
摘要:
本文通过弯曲试验研究了双相Ni58Mn25Ga16.9Gd0.1合金的形状记忆效应和回复率。结果表明，该合金具有优异的形状回复能力。在预变形4.6%加热后，可以得到86%的形状回复率，高于已报道的双相Ni-Mn-Ga合金。这是因为Gd掺杂提高了γ 相的临界滑移应力，使γ 相不易发生变形。
本文通过弯曲试验研究了双相Ni58Mn25Ga16.9Gd0.1合金的形状记忆效应和回复率。结果表明，该合金具有优异的形状回复能力。在预变形4.6%加热后，可以得到86%的形状回复率，高于已报道的双相Ni-Mn-Ga合金。这是因为Gd掺杂提高了γ 相的临界滑移应力，使γ 相不易发生变形。
2017, 46(9):2379-2383.
摘要:
烧结不锈钢纤维多孔材料是一种结构功能一体化材料，在冲击能量吸收和过滤分离等领域有广泛应用。本文利用微波加热法制备了316L不锈钢纤维多孔材料，研究了微波烧结工艺对材料微观结构和力学性能的影响。研究表明微波烧结工艺明显降低了材料的烧结温度，缩短了烧结时间，由此抑制了纤维杆上晶粒的生长，材料的力学性能也得到了提升。微波电磁场在金属纤维间引发的微电弧可能起到了加快烧结进程的作用。
烧结不锈钢纤维多孔材料是一种结构功能一体化材料，在冲击能量吸收和过滤分离等领域有广泛应用。本文利用微波加热法制备了316L不锈钢纤维多孔材料，研究了微波烧结工艺对材料微观结构和力学性能的影响。研究表明微波烧结工艺明显降低了材料的烧结温度，缩短了烧结时间，由此抑制了纤维杆上晶粒的生长，材料的力学性能也得到了提升。微波电磁场在金属纤维间引发的微电弧可能起到了加快烧结进程的作用。
2017, 46(9):2384-2388.
摘要:
摘 要：主动式磁蓄冷器中的制冷材料需要满足优良的机械性能、磁热性能和导热性能。然而，目前大多数磁制冷材料在成型和导热性能方面存在着一些问题。在本文中，我们介绍了一种在430 K的温度下，将LaFe11.6Si1.4Hy和铟粉混合后在不同压力下进行压制成型的方法。结果显示，当压制压力超过200 MPa时，复合磁工质的磁热性能将会大幅度降低。在压制压力为100 MPa时，厚度为0.8 mm的片状磁工质在0-2 T的磁场下，达到的最大绝热温变为5.88 K。
摘 要：主动式磁蓄冷器中的制冷材料需要满足优良的机械性能、磁热性能和导热性能。然而，目前大多数磁制冷材料在成型和导热性能方面存在着一些问题。在本文中，我们介绍了一种在430 K的温度下，将LaFe11.6Si1.4Hy和铟粉混合后在不同压力下进行压制成型的方法。结果显示，当压制压力超过200 MPa时，复合磁工质的磁热性能将会大幅度降低。在压制压力为100 MPa时，厚度为0.8 mm的片状磁工质在0-2 T的磁场下，达到的最大绝热温变为5.88 K。
2017, 46(9):2389-2394.
摘要:
研究了不同球磨时间条件下CNTs辅助球磨对Zr粉形貌和氧化性能的影响。采用XRD和SEM分析了球磨过程中Zr粉的物相组成和形貌演变，采用热重（TG）法评估了Zr粉的氧化性能。结果表明：添加CNTs辅助球磨对Zr粉的物相组成没有影响，但是会影响Zr粉的形貌和氧化性能。不添加CNTs时，随着球磨时间的增加（1 h~3 h），Zr粉粒径持续减小，球磨3 h后，Zr粉粒径由十几 μm减小到2~3 μm。添加CNTs辅助球磨后，Zr粉的颗粒细化过程滞后，球磨初期（1 h~2h），Zr粉粒径没有显著变化，直到球磨时间延长到3 h时，Zr粉粒径才开始明显减小。这是因为CNTs在Zr颗粒表面的黏附和CNTs在Zr粉中的团聚阻碍了磨球对Zr颗粒的机械冲击和破碎作用。与直接球磨Zr粉相比，当所得Zr粉粒径相差不大时，添加CNTs辅助球磨使Zr粉的起始氧化温度和峰值氧化温度降低了11 ℃ ~37 ℃，这是因为CNTs的良好导热性促进了Zr粉氧化过程中的传热。另一方面，球磨时间少于2 h时，Zr/CNTs混合物中Zr粉的氧化增重量比纯Zr粉的增重量略有降低，但球磨时间超过2 h时，这种趋势出现反转。前者是因为短时间球磨时，CNTs引起Zr粉的局部团聚，阻碍了团聚体中Zr粉与氧气的接触，并且混合物中的Zr粉颗粒还没有被明显细化，这都降低了Zr粉的氧化程度；随后的反转趋势是因为球磨时间增加后，混合物中的Zr粉开始明显细化，促进了其氧化反应的进行，但是纯Zr粉由于颗粒尺寸提前细化而发生了显著的自发氧化，降低了活性Zr的含量。
研究了不同球磨时间条件下CNTs辅助球磨对Zr粉形貌和氧化性能的影响。采用XRD和SEM分析了球磨过程中Zr粉的物相组成和形貌演变，采用热重（TG）法评估了Zr粉的氧化性能。结果表明：添加CNTs辅助球磨对Zr粉的物相组成没有影响，但是会影响Zr粉的形貌和氧化性能。不添加CNTs时，随着球磨时间的增加（1 h~3 h），Zr粉粒径持续减小，球磨3 h后，Zr粉粒径由十几 μm减小到2~3 μm。添加CNTs辅助球磨后，Zr粉的颗粒细化过程滞后，球磨初期（1 h~2h），Zr粉粒径没有显著变化，直到球磨时间延长到3 h时，Zr粉粒径才开始明显减小。这是因为CNTs在Zr颗粒表面的黏附和CNTs在Zr粉中的团聚阻碍了磨球对Zr颗粒的机械冲击和破碎作用。与直接球磨Zr粉相比，当所得Zr粉粒径相差不大时，添加CNTs辅助球磨使Zr粉的起始氧化温度和峰值氧化温度降低了11 ℃ ~37 ℃，这是因为CNTs的良好导热性促进了Zr粉氧化过程中的传热。另一方面，球磨时间少于2 h时，Zr/CNTs混合物中Zr粉的氧化增重量比纯Zr粉的增重量略有降低，但球磨时间超过2 h时，这种趋势出现反转。前者是因为短时间球磨时，CNTs引起Zr粉的局部团聚，阻碍了团聚体中Zr粉与氧气的接触，并且混合物中的Zr粉颗粒还没有被明显细化，这都降低了Zr粉的氧化程度；随后的反转趋势是因为球磨时间增加后，混合物中的Zr粉开始明显细化，促进了其氧化反应的进行，但是纯Zr粉由于颗粒尺寸提前细化而发生了显著的自发氧化，降低了活性Zr的含量。
2017, 46(9):2395-2398.
摘要:
采用一步微波辅助法制备了纳米银胶,并利用紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等检测手段对纳米银胶相应的性质和结构进行了表征。利用罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了不同反应时间制备的纳米银胶对拉曼散射(SERS)的表面增强效果。结果表明,纳米银胶可以提高拉曼散射的信号强度,比较和分析了增强后的拉曼光谱。同时,我们对纳米银胶增强拉曼散射信号的机理进行了详细的研究。
采用一步微波辅助法制备了纳米银胶,并利用紫外-可见吸收光谱,透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等检测手段对纳米银胶相应的性质和结构进行了表征。利用罗丹明6G(R6G)为探针分子,考察了不同反应时间制备的纳米银胶对拉曼散射(SERS)的表面增强效果。结果表明,纳米银胶可以提高拉曼散射的信号强度,比较和分析了增强后的拉曼光谱。同时,我们对纳米银胶增强拉曼散射信号的机理进行了详细的研究。
2017, 46(9):2399-2404.
摘要:
硅酸盐电解液体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,膜层厚度相同但生长速率不同是本研究的实验设计特色。通过调节电源电压,使得膜层的生长速率分别为1μm/min、5μm/min、15μm/min和25μm/min,从而制备出生长速率不同但厚度相同的微弧氧化膜层,对膜层的微观结构及耐蚀性进行定性及定量研究,从实验室研究及实际应用角度对不同生长速率的各膜层进行综合对比分析。结果表明,生长速率对膜层的表面孔隙率、微孔的尺寸及数量,膜层的质量及质量厚度比,以及膜层耐蚀性均有较大的影响,但对膜层中的成分及元素分布基本无影响；在工业应用中,膜层生长速率的选择,应将膜层的生产效率和膜层性能统筹考量,本研究中生长速率为15μm/min的膜层显示出这样的优势。
硅酸盐电解液体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,膜层厚度相同但生长速率不同是本研究的实验设计特色。通过调节电源电压,使得膜层的生长速率分别为1μm/min、5μm/min、15μm/min和25μm/min,从而制备出生长速率不同但厚度相同的微弧氧化膜层,对膜层的微观结构及耐蚀性进行定性及定量研究,从实验室研究及实际应用角度对不同生长速率的各膜层进行综合对比分析。结果表明,生长速率对膜层的表面孔隙率、微孔的尺寸及数量,膜层的质量及质量厚度比,以及膜层耐蚀性均有较大的影响,但对膜层中的成分及元素分布基本无影响；在工业应用中,膜层生长速率的选择,应将膜层的生产效率和膜层性能统筹考量,本研究中生长速率为15μm/min的膜层显示出这样的优势。
2017, 46(9):2405-2410.
摘要:
利用XRD、OM、SEM、EDS、极化曲线测试和浸泡试验分析研究Sr元素添加Mg-6Zn-4Si铸态合金的显微结构和腐蚀行为。适量的Sr元素能够有效地改善Mg-6Zn-4Si合金中初生及共晶Mg2Si相的形貌和尺寸。随着Sr元素含量的增加，初生Mg2Si相的尺寸先降低后逐渐增加。腐蚀测试结果表明：Sr元素能够有效地改善合金的耐腐蚀性。当Sr添加量为0.5%时，合金具有最优的耐蚀性，此时表现为最高的腐蚀电位，最低的腐蚀电流密度和腐蚀速率。添加Sr元素后，细小且分散均匀的Mg2Si相是耐蚀性提高的主要原因。过量的Sr添加会形成针状SrMgSi新相，降低了合金的耐蚀性。
利用XRD、OM、SEM、EDS、极化曲线测试和浸泡试验分析研究Sr元素添加Mg-6Zn-4Si铸态合金的显微结构和腐蚀行为。适量的Sr元素能够有效地改善Mg-6Zn-4Si合金中初生及共晶Mg2Si相的形貌和尺寸。随着Sr元素含量的增加，初生Mg2Si相的尺寸先降低后逐渐增加。腐蚀测试结果表明：Sr元素能够有效地改善合金的耐腐蚀性。当Sr添加量为0.5%时，合金具有最优的耐蚀性，此时表现为最高的腐蚀电位，最低的腐蚀电流密度和腐蚀速率。添加Sr元素后，细小且分散均匀的Mg2Si相是耐蚀性提高的主要原因。过量的Sr添加会形成针状SrMgSi新相，降低了合金的耐蚀性。
2017, 46(9):2411-2416.
摘要:
本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%；而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。
本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%；而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。
2017, 46(9):2417-2422.
摘要:
多束流电子束焊是一种能够同时产生多个电子束流作为焊接热源的电子束焊接新技术，能够有效的减小焊接应力和变形。为了减小Ti6Al4V钛合金薄板焊接变形，本文提出了一种新型的多束流电子束焊接技术，除了熔化金属的主束流外，还包括两个对称分布的辅助束流用来焊后加热。分别用传统电子束焊和多束流电子束焊对1 mm厚的Ti6Al4V钛合金薄板进行焊接试验，试验表明，通过调节两个辅助束流的位置和能量分布，多束流电子束焊能够有效减小钛合金薄板的焊接变形。
多束流电子束焊是一种能够同时产生多个电子束流作为焊接热源的电子束焊接新技术，能够有效的减小焊接应力和变形。为了减小Ti6Al4V钛合金薄板焊接变形，本文提出了一种新型的多束流电子束焊接技术，除了熔化金属的主束流外，还包括两个对称分布的辅助束流用来焊后加热。分别用传统电子束焊和多束流电子束焊对1 mm厚的Ti6Al4V钛合金薄板进行焊接试验，试验表明，通过调节两个辅助束流的位置和能量分布，多束流电子束焊能够有效减小钛合金薄板的焊接变形。
15 HCA材料的制备与应用
2017, 46(9):2423-2427.
摘要:
为满足越来越严格的汽车尾气排放标准且有效降低冷启动时THC排放以及解决神龙、奇瑞车型在冷启动时钯基催化剂的碳氢吸附性能消失的缺点,本文重点探究了所制备的HCA催化剂在发动机台架上的催化性能、HC吸附性能以及其在整车上的应用。在本研究中,采用沸石和贵金属连接体的Pd /Ce-HZSM-5为HCA材料的主要组分,对神龙和奇瑞车型而言,其排放结果表明：冷启动时,Pd/ Ce-HZSM-5型HCA催化剂对HC捕集效果明显优于传统方式制备的催化剂,由于钯基催化剂具有良好的起燃特性,碳氢吸附的连接体及低起燃性使得Pd/Ce-HZSM-5催化剂的碳氢排放进一步减少。冷启动20-30s时,沸石负载钯基催化剂的碳氢吸附量最大。HCA材料对于满足高标准的低温HC排放质量方面具有很大的研究潜力。
为满足越来越严格的汽车尾气排放标准且有效降低冷启动时THC排放以及解决神龙、奇瑞车型在冷启动时钯基催化剂的碳氢吸附性能消失的缺点,本文重点探究了所制备的HCA催化剂在发动机台架上的催化性能、HC吸附性能以及其在整车上的应用。在本研究中,采用沸石和贵金属连接体的Pd /Ce-HZSM-5为HCA材料的主要组分,对神龙和奇瑞车型而言,其排放结果表明：冷启动时,Pd/ Ce-HZSM-5型HCA催化剂对HC捕集效果明显优于传统方式制备的催化剂,由于钯基催化剂具有良好的起燃特性,碳氢吸附的连接体及低起燃性使得Pd/Ce-HZSM-5催化剂的碳氢排放进一步减少。冷启动20-30s时,沸石负载钯基催化剂的碳氢吸附量最大。HCA材料对于满足高标准的低温HC排放质量方面具有很大的研究潜力。
2017, 46(9):2428-2432.
摘要:
通过机械合金化技术制备了含镓和铟的铝合金,研究该合金与纯水之间的水解反应来考察氢产率的变化。X射线衍射、扫描电镜与能谱分析结果表明镓和铟元素分别主要以溶解与沉积相的形式存在于合金之中。溶解的镓和铟通过增强水解反应活性来提高铝合金的产氢率。此外,由球磨时间决定的沉积相的数量及分布也会直接影响合金的产氢率,具有均匀分布及合适数量沉积相的铝合金能与0℃水反应产生1132.8ml/g的氢气。
通过机械合金化技术制备了含镓和铟的铝合金,研究该合金与纯水之间的水解反应来考察氢产率的变化。X射线衍射、扫描电镜与能谱分析结果表明镓和铟元素分别主要以溶解与沉积相的形式存在于合金之中。溶解的镓和铟通过增强水解反应活性来提高铝合金的产氢率。此外,由球磨时间决定的沉积相的数量及分布也会直接影响合金的产氢率,具有均匀分布及合适数量沉积相的铝合金能与0℃水反应产生1132.8ml/g的氢气。
2017, 46(9):2433-2436.
摘要:
用热压烧结法，在30MPa压力，1600℃，Ar气氛保护状态下，设定两种保温时间，烧结制成了锆硼化物增强铌钼固溶体基复合材料。两种材料的原始成分分别是 42.5%Nb+42.5%Mo+15%ZrB2 (体积分数)和 42.5%Nb+42.5%Mo+10.5%ZrB2+4.5% SiC (体积分数)。使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射法测定了微观结构和相组成，使用显微硬度计和液压式万能试验机测定机械性能。实验观察到，在铌钼固溶体基体上均匀分布着ZrB颗粒。未发现SiC颗粒。两种材料最大的抗压强度与铌钼固溶体基体1380.15MPa相比，提高到了1974.17MPa。屈服强度提高到了1664.13MPa，硬度也是铌钼固溶体基体的3~5倍。复合材料强度和硬度的提高主要是因为固溶强化机制以及ZrB颗粒与铌钼固溶体基体良好的结合性。
用热压烧结法，在30MPa压力，1600℃，Ar气氛保护状态下，设定两种保温时间，烧结制成了锆硼化物增强铌钼固溶体基复合材料。两种材料的原始成分分别是 42.5%Nb+42.5%Mo+15%ZrB2 (体积分数)和 42.5%Nb+42.5%Mo+10.5%ZrB2+4.5% SiC (体积分数)。使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射法测定了微观结构和相组成，使用显微硬度计和液压式万能试验机测定机械性能。实验观察到，在铌钼固溶体基体上均匀分布着ZrB颗粒。未发现SiC颗粒。两种材料最大的抗压强度与铌钼固溶体基体1380.15MPa相比，提高到了1974.17MPa。屈服强度提高到了1664.13MPa，硬度也是铌钼固溶体基体的3~5倍。复合材料强度和硬度的提高主要是因为固溶强化机制以及ZrB颗粒与铌钼固溶体基体良好的结合性。
2017, 46(9):2437-2444.
摘要:
本文研究了搅拌摩擦焊接含Zn Al-Mg合金的腐蚀行为及焊后热处理对搅拌摩擦焊接合金腐蚀行为的影响。结果表明,经焊后热处理后不同焊接区的最大腐蚀深度和主导腐蚀模式随Zn含量增加而发生明显变化。Zn的加入使主导腐蚀模式由晶间腐蚀变为点蚀。与加工硬化态合金相比,时效硬化态合金具有严重的电偶腐蚀倾向。对于析出强化Al-Mg-Zn合金而言,这在很大程度上与不连续分布的晶界析出相及丰富的晶内析出相的形成密切相关,而对无Zn的Al-Mg合金,其则与连续分布的晶界β-AlMg相相关。
本文研究了搅拌摩擦焊接含Zn Al-Mg合金的腐蚀行为及焊后热处理对搅拌摩擦焊接合金腐蚀行为的影响。结果表明,经焊后热处理后不同焊接区的最大腐蚀深度和主导腐蚀模式随Zn含量增加而发生明显变化。Zn的加入使主导腐蚀模式由晶间腐蚀变为点蚀。与加工硬化态合金相比,时效硬化态合金具有严重的电偶腐蚀倾向。对于析出强化Al-Mg-Zn合金而言,这在很大程度上与不连续分布的晶界析出相及丰富的晶内析出相的形成密切相关,而对无Zn的Al-Mg合金,其则与连续分布的晶界β-AlMg相相关。
2017, 46(9):2445-2448.
摘要:
用激冷甩带法制备了Ti-46Ni合金薄带,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、示差扫描热分析仪和弯曲试验研究了合金薄带的组织特性、相变行为和形状记忆效应。结果表明,铸态及400~600℃退火态Ti-46Ni合金薄带的显微组织形态呈树枝状,晶粒细小,由B19ˊ马氏体和B2母相组成；冷却、加热时,该合金薄带发生一阶段马氏体相变；铸态和退火态Ti-46Ni合金薄带均具有良好的形状记忆效应。
用激冷甩带法制备了Ti-46Ni合金薄带,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、示差扫描热分析仪和弯曲试验研究了合金薄带的组织特性、相变行为和形状记忆效应。结果表明,铸态及400~600℃退火态Ti-46Ni合金薄带的显微组织形态呈树枝状,晶粒细小,由B19ˊ马氏体和B2母相组成；冷却、加热时,该合金薄带发生一阶段马氏体相变；铸态和退火态Ti-46Ni合金薄带均具有良好的形状记忆效应。
2017, 46(9):2449-2454.
摘要:
对TC4合金在TC4/GCr15和TC4/ W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损行为及特征进行了研究。利用SEM、EDS以及XRD等对试样磨面和剖面的形貌、成分及结构进行了观察与分析。结果表明：两种摩擦体系中,在25℃,钛合金的磨损率均较高,磨损性能很差；在400℃,合金在TC4/ W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损率远大于TC4/GCr15摩擦体系中的；在600℃,钛合金的磨损率均较低,且在TC4/GCr15摩擦体系中的磨损率低于TC4/ W6Mo5Cr4V2摩擦体系中。在400和600℃,磨盘材料对合金的磨损率具有不同的影响。磨损率的降低与磨损表面的氧化物数量有关,当磨损表面形成大量氧化物且能稳定存在时,磨损率极低,具有优异的磨损性能。
对TC4合金在TC4/GCr15和TC4/ W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损行为及特征进行了研究。利用SEM、EDS以及XRD等对试样磨面和剖面的形貌、成分及结构进行了观察与分析。结果表明：两种摩擦体系中,在25℃,钛合金的磨损率均较高,磨损性能很差；在400℃,合金在TC4/ W6Mo5Cr4V2摩擦体系中的磨损率远大于TC4/GCr15摩擦体系中的；在600℃,钛合金的磨损率均较低,且在TC4/GCr15摩擦体系中的磨损率低于TC4/ W6Mo5Cr4V2摩擦体系中。在400和600℃,磨盘材料对合金的磨损率具有不同的影响。磨损率的降低与磨损表面的氧化物数量有关,当磨损表面形成大量氧化物且能稳定存在时,磨损率极低,具有优异的磨损性能。
2017, 46(9):2455-2458.
摘要:
研究了真空感应熔炼过程铀熔体中Fe元素挥发的动力学规律,结果表明熔体中[Fe]=Fe(g)反应为一级反应,反应的表观活化能约121kJ/mol,挥发过程受熔体中Fe在液相边界层中扩散和液/气界面化学反应共同控制,但溶质扩散影响更大,1673K和1853K温度下挥发反应的传质系数分别为4.52′10-4cm/s 和1.01′10-3cm/s。
研究了真空感应熔炼过程铀熔体中Fe元素挥发的动力学规律,结果表明熔体中[Fe]=Fe(g)反应为一级反应,反应的表观活化能约121kJ/mol,挥发过程受熔体中Fe在液相边界层中扩散和液/气界面化学反应共同控制,但溶质扩散影响更大,1673K和1853K温度下挥发反应的传质系数分别为4.52′10-4cm/s 和1.01′10-3cm/s。
2017, 46(9):2459-2464.
摘要:
Co-Al-W合金是一种由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金，为了研究含硼元素对不锈钢基体上TIG堆焊层的相组成及开裂行为，通过JMatPro热力学模拟计算软件，对堆焊层Co-8.8Al-9.8W-0.2B合金不同部位析出相的类型、含量进行了模拟计算和实验验证。研究发现，堆焊层0.2B合金不同位置相组成相同，但各相的含量不同。根据对堆焊层合金相组成和相对含量的分析发现，堆焊层表面的裂纹主要为热裂纹，裂纹的形成是热应力、相变应力以及Laves相综合作用的结果。
Co-Al-W合金是一种由γ′-Co3(Al,W)相沉淀强化的新型钴基高温合金，为了研究含硼元素对不锈钢基体上TIG堆焊层的相组成及开裂行为，通过JMatPro热力学模拟计算软件，对堆焊层Co-8.8Al-9.8W-0.2B合金不同部位析出相的类型、含量进行了模拟计算和实验验证。研究发现，堆焊层0.2B合金不同位置相组成相同，但各相的含量不同。根据对堆焊层合金相组成和相对含量的分析发现，堆焊层表面的裂纹主要为热裂纹，裂纹的形成是热应力、相变应力以及Laves相综合作用的结果。
2017, 46(9):2465-2469.
摘要:
采用磁控溅射沉积技术在贫铀上镀铝膜，利用X射线衍射原位研究了铝镀层与贫铀基体的界面反应，分析了界面反应产物随温度和时间的变化规律。实验结果显示，镀膜过程Al/U界面没有化合物形成，而在较高温度下（≥335 ℃）两相界面会发生反应并形成金属间化合物UAl3相，反应动力学符合形核—生长机制。形成的UAl3相为疏松的层状结构，且相应的衍射峰强度随温度的升高而逐渐降低，直至消失，文中对该现象的原因进行了分析和讨论。
采用磁控溅射沉积技术在贫铀上镀铝膜，利用X射线衍射原位研究了铝镀层与贫铀基体的界面反应，分析了界面反应产物随温度和时间的变化规律。实验结果显示，镀膜过程Al/U界面没有化合物形成，而在较高温度下（≥335 ℃）两相界面会发生反应并形成金属间化合物UAl3相，反应动力学符合形核—生长机制。形成的UAl3相为疏松的层状结构，且相应的衍射峰强度随温度的升高而逐渐降低，直至消失，文中对该现象的原因进行了分析和讨论。
2017, 46(9):2470-2475.
摘要:
通过拉伸试验和压缩试验,获得了商业纯钛在不同温度和不同应变速率下的拉伸和压缩应力-应变关系,对比分析了拉压变形路径、变形温度和应变速率对商业纯钛塑性变形行为的影响；建立了Zener-Hollomon模型,获得了变形温度和应变速率对商业纯钛压缩变形加工硬化的作用规律及商业纯钛压缩变形加工图；基于电子背散射衍射技术,获得了商业纯钛晶粒取向分布,结合拉压变形特性阐明了商业纯钛拉伸塑性变形机理主要是滑移,压缩塑性变形机理主要分为滑移-孪生-滑移三个阶段。
通过拉伸试验和压缩试验,获得了商业纯钛在不同温度和不同应变速率下的拉伸和压缩应力-应变关系,对比分析了拉压变形路径、变形温度和应变速率对商业纯钛塑性变形行为的影响；建立了Zener-Hollomon模型,获得了变形温度和应变速率对商业纯钛压缩变形加工硬化的作用规律及商业纯钛压缩变形加工图；基于电子背散射衍射技术,获得了商业纯钛晶粒取向分布,结合拉压变形特性阐明了商业纯钛拉伸塑性变形机理主要是滑移,压缩塑性变形机理主要分为滑移-孪生-滑移三个阶段。
2017, 46(9):2476-2480.
摘要:
本文结合熔模铸造条件下K424高温合金出现的高温持久性能下降的问题,对所存在的一些缺陷进行了研究,对缺陷的形态、成因以及对高温持久性能的影响进行了阐述。借助扫描电子显微镜、显微硬度计等仪器对K424合金试棒进行了观察和测试。观察结果表明,试棒的枝晶间存在显微缩松。显微缩松附近有呈规则正八面体的MC碳化物聚集。Cr元素发生了较严重的偏析。显微缩松是相邻枝晶臂搭接,剩余液相被封闭在晶间区域收缩而成。显微缩松在高温持久测试时引起应力集中,作用于薄弱的晶间组织,导致高温持久性能不足。
本文结合熔模铸造条件下K424高温合金出现的高温持久性能下降的问题,对所存在的一些缺陷进行了研究,对缺陷的形态、成因以及对高温持久性能的影响进行了阐述。借助扫描电子显微镜、显微硬度计等仪器对K424合金试棒进行了观察和测试。观察结果表明,试棒的枝晶间存在显微缩松。显微缩松附近有呈规则正八面体的MC碳化物聚集。Cr元素发生了较严重的偏析。显微缩松是相邻枝晶臂搭接,剩余液相被封闭在晶间区域收缩而成。显微缩松在高温持久测试时引起应力集中,作用于薄弱的晶间组织,导致高温持久性能不足。
2017, 46(9):2481-2486.
摘要:
本研究在之前冷辊轧制温升研究的基础上,进一步研究了AZ31B镁合金不同工艺条件下热辊轧制厚度方向温度分布及其与组织的关系,并在此基础上建立了能量守恒的简化方程来预测温升。结果表明：变形过程中温升都与压下量正相关,而与初轧温度反相关。辊温显著影响轧制时的表面温降和总体温升,使得热辊轧制表层组织中孪晶明显减小,轧板中再结晶更加充分。此外,基于能量守恒的简化方程的计算结果与实测数据吻合较好。
本研究在之前冷辊轧制温升研究的基础上,进一步研究了AZ31B镁合金不同工艺条件下热辊轧制厚度方向温度分布及其与组织的关系,并在此基础上建立了能量守恒的简化方程来预测温升。结果表明：变形过程中温升都与压下量正相关,而与初轧温度反相关。辊温显著影响轧制时的表面温降和总体温升,使得热辊轧制表层组织中孪晶明显减小,轧板中再结晶更加充分。此外,基于能量守恒的简化方程的计算结果与实测数据吻合较好。
2017, 46(9):2487-2492.
摘要:
以减少成形过程热输入,控制热影响区分布及成形层应力分布状态为目标,通过“生死单元”的有限元分析方法动态模拟激光再制造成形过程,对比分析连续/脉冲模式激光再制造温度场,采用非接触式红外测温仪验证分析结论,并就连续和脉冲工艺进行再制造成形进行对比试验验证。分析和试验结果表明：脉冲模式优化工艺参数为激光功率1.2Kw,光斑直径3mm,扫描速度5mm/s,单道成形层宽度3.2mm,脉冲激光脉宽10ms,占空比1:1；相同成形工艺和散热条件下,连续输出模式下多层成形层熔池温度最大值约为1400℃,较脉冲模式约高出170℃,且具有更大的热输入及热影响区范围,相关工艺及方法为叶轮叶片激光再制造提供分析和借鉴。
以减少成形过程热输入,控制热影响区分布及成形层应力分布状态为目标,通过“生死单元”的有限元分析方法动态模拟激光再制造成形过程,对比分析连续/脉冲模式激光再制造温度场,采用非接触式红外测温仪验证分析结论,并就连续和脉冲工艺进行再制造成形进行对比试验验证。分析和试验结果表明：脉冲模式优化工艺参数为激光功率1.2Kw,光斑直径3mm,扫描速度5mm/s,单道成形层宽度3.2mm,脉冲激光脉宽10ms,占空比1:1；相同成形工艺和散热条件下,连续输出模式下多层成形层熔池温度最大值约为1400℃,较脉冲模式约高出170℃,且具有更大的热输入及热影响区范围,相关工艺及方法为叶轮叶片激光再制造提供分析和借鉴。
2017, 46(9):2493-2498.
摘要:
采用X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)及能谱(EDX)等方法研究了不同W含量的3种试验单晶高温合金在1100℃的恒温氧化行为。结果表明： 8%W合金氧化增重最大，6%与7%W的增重量相当，3种合金氧化动力学曲线近似遵从抛物线规律。试验合金氧化100h后氧化膜剥落严重，8%W含量试验合金表面氧化膜剥落较6%与7%W合金严重，氧化膜由3层构成：最外层主要为(Ni,Co)O；中间层主要为氧化物和尖晶石相；最内层是连续的A12O3层。在合金基体形成了γ''贫化层。在本合金体系下，随W元素含量变化，改变了试验合金1100℃氧化机制，在合金设计时，兼顾合金高温强度与抗氧化性能，应选择W含量不超过7%为宜。
采用X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)及能谱(EDX)等方法研究了不同W含量的3种试验单晶高温合金在1100℃的恒温氧化行为。结果表明： 8%W合金氧化增重最大，6%与7%W的增重量相当，3种合金氧化动力学曲线近似遵从抛物线规律。试验合金氧化100h后氧化膜剥落严重，8%W含量试验合金表面氧化膜剥落较6%与7%W合金严重，氧化膜由3层构成：最外层主要为(Ni,Co)O；中间层主要为氧化物和尖晶石相；最内层是连续的A12O3层。在合金基体形成了γ''贫化层。在本合金体系下，随W元素含量变化，改变了试验合金1100℃氧化机制，在合金设计时，兼顾合金高温强度与抗氧化性能，应选择W含量不超过7%为宜。
2017, 46(9):2499-2504.
摘要:
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition CVD)法可在较为简单的工艺条件下获得高纯、高致密的钨涂层和制品,且具有很高的实用性,既能充分利用钨材料优异的机械、化学及物理性能,又能极大地缩短制造周期,提高生产效率。本研究结合CVD-W材料的实际应用对其性能及组织结构的要求,详细讨论了随生长阶段的变化CVD-W表面生长形貌-晶体尺寸-表面粗糙度变化特点,获得了CVD-W表面形貌-晶粒生长尺寸-表面粗糙度三者与涂层厚度之间的关系,为CVD厚钨材料应用于高纯钨靶材行业提供了支持；重点研究了CVD-W涂层在高热环境下的组织结构变化特点,为研究CVD-W应用于高温环境中可能发生的组织结构和性能改变提供了借鉴。
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition CVD)法可在较为简单的工艺条件下获得高纯、高致密的钨涂层和制品,且具有很高的实用性,既能充分利用钨材料优异的机械、化学及物理性能,又能极大地缩短制造周期,提高生产效率。本研究结合CVD-W材料的实际应用对其性能及组织结构的要求,详细讨论了随生长阶段的变化CVD-W表面生长形貌-晶体尺寸-表面粗糙度变化特点,获得了CVD-W表面形貌-晶粒生长尺寸-表面粗糙度三者与涂层厚度之间的关系,为CVD厚钨材料应用于高纯钨靶材行业提供了支持；重点研究了CVD-W涂层在高热环境下的组织结构变化特点,为研究CVD-W应用于高温环境中可能发生的组织结构和性能改变提供了借鉴。
2017, 46(9):2505-2511.
摘要:
运用分子动力学方法研究单晶γ-TiAl合金的裂纹扩展行为，模拟时采用嵌入原子势方法，结合原子轨迹图、能量演化图以及应力-应变曲线，分析不同孔洞尺寸对裂纹扩展过程的影响。结果表明：随着孔洞半径增大，裂纹的启裂应力值减小；裂纹与孔洞结合后，R=1?时，孔洞变形后在孔洞边界的中心产生裂纹，沿[100]方向扩展至材料断裂，裂纹扩展中出现子母裂纹传播现象；R=2?时，孔洞变形后在一角处产生裂纹，沿[100]方向扩展至材料断裂；R=3?时，孔洞变形后在两个角处产生裂纹，沿[110]和 方向扩展，[110]方向裂纹扩展中出现子母裂纹传播现象，且边界产生子裂纹并与该方向裂纹汇合后扩展至材料断裂; 此外孔洞抑制裂纹扩展。
运用分子动力学方法研究单晶γ-TiAl合金的裂纹扩展行为，模拟时采用嵌入原子势方法，结合原子轨迹图、能量演化图以及应力-应变曲线，分析不同孔洞尺寸对裂纹扩展过程的影响。结果表明：随着孔洞半径增大，裂纹的启裂应力值减小；裂纹与孔洞结合后，R=1?时，孔洞变形后在孔洞边界的中心产生裂纹，沿[100]方向扩展至材料断裂，裂纹扩展中出现子母裂纹传播现象；R=2?时，孔洞变形后在一角处产生裂纹，沿[100]方向扩展至材料断裂；R=3?时，孔洞变形后在两个角处产生裂纹，沿[110]和 方向扩展，[110]方向裂纹扩展中出现子母裂纹传播现象，且边界产生子裂纹并与该方向裂纹汇合后扩展至材料断裂; 此外孔洞抑制裂纹扩展。
2017, 46(9):2512-2516.
摘要:
采用元胞自动机(CA)方法对高温合金IN690管材挤压变形过程中动态再结晶组织演变规律进行了数值模拟研究。确定了位错密度模型、回复模型、形核模型、晶粒长大模型等。分析了挤压变形过程中动态再结晶的过程,得到了变形过程中的晶粒形态、分布、取向和尺寸。研究结果表明,在相同挤压比条件下,管壁外部的平均晶粒尺寸小于管壁中部；在管材的相同部位,随着挤压比的增大,平均晶粒尺寸减小。平均晶粒尺寸的数值模拟结果与实验结果的相对误差小于16.6％。
采用元胞自动机(CA)方法对高温合金IN690管材挤压变形过程中动态再结晶组织演变规律进行了数值模拟研究。确定了位错密度模型、回复模型、形核模型、晶粒长大模型等。分析了挤压变形过程中动态再结晶的过程,得到了变形过程中的晶粒形态、分布、取向和尺寸。研究结果表明,在相同挤压比条件下,管壁外部的平均晶粒尺寸小于管壁中部；在管材的相同部位,随着挤压比的增大,平均晶粒尺寸减小。平均晶粒尺寸的数值模拟结果与实验结果的相对误差小于16.6％。
2017, 46(9):2517-2522.
摘要:
采用冷轧和时效工艺制备了Cu-24%Ag合金板材,研究了轧制过程中合金组织与性能的演变规律,讨论了合金强化和电导率与组织变化的关系。剧烈的轧制变形后,合金组织演变成Cu基体和Ag相交替排列的纳米层状结构,Cu基体中包含大量细小的Ag析出相纤维,一些Ag层区域分布着(Cu+Ag)共晶体。当变形至94%左右时,纵截面组织出现剪切带。随变形量增大,Cu基体和Ag层之间的相界面间距、Ag析出相纤维间距和共晶体片层间距均逐渐减小至几十纳米,强化效应显著增强,使合金的硬度在变形量大于96%时急剧增大。建立了Cu/Ag界面引起的电阻率增幅与变形量的关系,可以反映轧制变形引起的组织细化对合金电导率的影响规律。
采用冷轧和时效工艺制备了Cu-24%Ag合金板材,研究了轧制过程中合金组织与性能的演变规律,讨论了合金强化和电导率与组织变化的关系。剧烈的轧制变形后,合金组织演变成Cu基体和Ag相交替排列的纳米层状结构,Cu基体中包含大量细小的Ag析出相纤维,一些Ag层区域分布着(Cu+Ag)共晶体。当变形至94%左右时,纵截面组织出现剪切带。随变形量增大,Cu基体和Ag层之间的相界面间距、Ag析出相纤维间距和共晶体片层间距均逐渐减小至几十纳米,强化效应显著增强,使合金的硬度在变形量大于96%时急剧增大。建立了Cu/Ag界面引起的电阻率增幅与变形量的关系,可以反映轧制变形引起的组织细化对合金电导率的影响规律。
2017, 46(9):2523-2527.
摘要:
采用无压烧结制备韧性ZnAl颗粒增强Fe基非晶复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电镜、差热分析仪和激光闪射热导率测试仪分析了复合材料的结构、热稳定性及导热性能。结果表明：在过冷液相区内无压烧结可得到致密的ZnAl/Fe基非晶复合材料；ZnAl的引入没有影响Fe基非晶基体的本质；烧结过程中没有界面反应相生成；复合材料的热稳定性有所降低,但降低幅度不大；在298～423 K范围内,复合材料比Fe基非晶合金有更低的热传导系数,其热扩散系数随温度的升高变化不大,表明材料具有较好的保温性能。
采用无压烧结制备韧性ZnAl颗粒增强Fe基非晶复合材料,利用X射线衍射仪、扫描电镜、差热分析仪和激光闪射热导率测试仪分析了复合材料的结构、热稳定性及导热性能。结果表明：在过冷液相区内无压烧结可得到致密的ZnAl/Fe基非晶复合材料；ZnAl的引入没有影响Fe基非晶基体的本质；烧结过程中没有界面反应相生成；复合材料的热稳定性有所降低,但降低幅度不大；在298～423 K范围内,复合材料比Fe基非晶合金有更低的热传导系数,其热扩散系数随温度的升高变化不大,表明材料具有较好的保温性能。
2017, 46(9):2528-2532.
摘要:
本文研究了含少量Fe或Sn的锆合金显微组织,结果表明Zr-Fe二元合金中的Fe元素(≤1.0 wt.%),除极少量固溶外,基本上是以Zr3Fe第二相的形式析出,而且随着Fe含量的增加,第二相种类不变,尺寸变大。Zr-Sn二元合金中添加的Sn(≤5.0 wt.%)是以完全固溶的状态存在于锆基体中,不会参与形成第二相粒子；添加Sn元素会阻碍Zr合金回复及再结晶进程。在Zr-Sn-Fe合金中,Sn元素的添加可以提高Fe在α-Zr中的固溶含量,并且通过阻碍Zr合金β相快冷时板条晶晶粒长大及Fe元素的迁移,影响Zr3Fe第二相的尺度及分布,可以使其细化并分布更均匀。
本文研究了含少量Fe或Sn的锆合金显微组织,结果表明Zr-Fe二元合金中的Fe元素(≤1.0 wt.%),除极少量固溶外,基本上是以Zr3Fe第二相的形式析出,而且随着Fe含量的增加,第二相种类不变,尺寸变大。Zr-Sn二元合金中添加的Sn(≤5.0 wt.%)是以完全固溶的状态存在于锆基体中,不会参与形成第二相粒子；添加Sn元素会阻碍Zr合金回复及再结晶进程。在Zr-Sn-Fe合金中,Sn元素的添加可以提高Fe在α-Zr中的固溶含量,并且通过阻碍Zr合金β相快冷时板条晶晶粒长大及Fe元素的迁移,影响Zr3Fe第二相的尺度及分布,可以使其细化并分布更均匀。
2017, 46(9):2533-2538.
摘要:
采用机械球磨和放电等离子体烧结制备了W-Lu2O3和W-Nb-C-Lu2O3合金,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)研究分析了合金复合粉末的形貌、合金烧结体表面形貌和断口形貌；测定了合金的致密度、热导率、硬度和强度。实验结果表明：在W-Lu2O3的基础上添加微量Nb和C对钨合金晶粒细化、致密化和强度提高有着明显的效果,W-Nb-C-Lu2O3合金的致密度比W-Lu2O3提高了5.75%,达到了95.12%,晶粒尺寸由8~13 μm细化到2~5 μm,W-Nb-C-Lu2O3合金比W-Lu2O3合金的显微硬度和强度得到明显改善。
采用机械球磨和放电等离子体烧结制备了W-Lu2O3和W-Nb-C-Lu2O3合金,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱(EDS)和透射电子显微镜(TEM)研究分析了合金复合粉末的形貌、合金烧结体表面形貌和断口形貌；测定了合金的致密度、热导率、硬度和强度。实验结果表明：在W-Lu2O3的基础上添加微量Nb和C对钨合金晶粒细化、致密化和强度提高有着明显的效果,W-Nb-C-Lu2O3合金的致密度比W-Lu2O3提高了5.75%,达到了95.12%,晶粒尺寸由8~13 μm细化到2~5 μm,W-Nb-C-Lu2O3合金比W-Lu2O3合金的显微硬度和强度得到明显改善。
2017, 46(9):2539-2545.
摘要:
本文首次制备出具有高稳定性的SmCo8.9Si0.9纳米晶合金，进而系统研究了亚稳相SmCo8.9Si0.9的相变特征及相应的磁性能变化规律。发现添加元素Si可以有效提高过饱和固溶体亚稳相SmCo9.8的稳定性，随着热处理温度的升高,SmCo8.9Si0.9纳米晶合金由SmCo9.8(H)结构的单相转变为Sm2Co17(H)和Co(FCC)相，且伴随相变，矫顽力提高。其机理在于析出的细小Co相造成钉扎机制增强。进一步升高热处理温度，Sm2Co17(H)相转变为Sm2Co17(R)相，同时晶粒长大明显且晶粒尺寸分布不均匀，导致磁性能下降。
本文首次制备出具有高稳定性的SmCo8.9Si0.9纳米晶合金，进而系统研究了亚稳相SmCo8.9Si0.9的相变特征及相应的磁性能变化规律。发现添加元素Si可以有效提高过饱和固溶体亚稳相SmCo9.8的稳定性，随着热处理温度的升高,SmCo8.9Si0.9纳米晶合金由SmCo9.8(H)结构的单相转变为Sm2Co17(H)和Co(FCC)相，且伴随相变，矫顽力提高。其机理在于析出的细小Co相造成钉扎机制增强。进一步升高热处理温度，Sm2Co17(H)相转变为Sm2Co17(R)相，同时晶粒长大明显且晶粒尺寸分布不均匀，导致磁性能下降。
2017, 46(9):2546-2552.
摘要:
高温合金的松弛性能研究对于使用该合金制造的紧固件在服役过程中的工作条件选择以及松弛规律提供实验依据。本文详细研究了紧固件用高温合金GH4738在不同温度和初应力,及不同热处理制度下的应力松弛行为。研究表明：应力松弛的两个阶段之间存在一个槛应力 ,低于此槛应力 时,塑性应变速率快速下降。随着温度的升高,GH4738合金的松弛稳定性下降,应力松弛速率加快,松弛极限降低。随着初应力的提高,松弛第一阶段松弛速率加快,松弛极限有所增大。不同的固溶温度和稳定化热处理工艺主要影响了合金松弛过程的第二阶段,对其槛应力及松弛稳定性均无明显影响。
高温合金的松弛性能研究对于使用该合金制造的紧固件在服役过程中的工作条件选择以及松弛规律提供实验依据。本文详细研究了紧固件用高温合金GH4738在不同温度和初应力,及不同热处理制度下的应力松弛行为。研究表明：应力松弛的两个阶段之间存在一个槛应力 ,低于此槛应力 时,塑性应变速率快速下降。随着温度的升高,GH4738合金的松弛稳定性下降,应力松弛速率加快,松弛极限降低。随着初应力的提高,松弛第一阶段松弛速率加快,松弛极限有所增大。不同的固溶温度和稳定化热处理工艺主要影响了合金松弛过程的第二阶段,对其槛应力及松弛稳定性均无明显影响。
2017, 46(9):2553-2557.
摘要:
采用末端淬火和中断淬火方式,结合透射电镜(TEM),研究了6082铝合金的淬火特性及微观组织变化特征。结果表明：在末端淬火试验条件下,6082铝合金的淬透深度为15-20 mm；淬火敏感区间的平均冷却速率达20 ℃/s时,合金时效后形成细小弥散的β″相,无沉淀析出带(PFZ)窄小。在中断淬火的高温保温过程中,几乎没有β平衡相的析出,时效后获得了较高的硬度；在中温保温过程中,β平衡相因消耗周围的溶质原子而快速形成并长大,导致时效后合金性能大幅度下降；低温保温过程中,β平衡相形成缓慢,随时间增加,析出数量增多并长大,影响后续时效强化效果。合金在慢冷和保温过程中,析出的β平衡相大多是以富铁相颗粒作为不均匀形核的核心,这是造成合金淬火敏感性高的原因之一。
采用末端淬火和中断淬火方式,结合透射电镜(TEM),研究了6082铝合金的淬火特性及微观组织变化特征。结果表明：在末端淬火试验条件下,6082铝合金的淬透深度为15-20 mm；淬火敏感区间的平均冷却速率达20 ℃/s时,合金时效后形成细小弥散的β″相,无沉淀析出带(PFZ)窄小。在中断淬火的高温保温过程中,几乎没有β平衡相的析出,时效后获得了较高的硬度；在中温保温过程中,β平衡相因消耗周围的溶质原子而快速形成并长大,导致时效后合金性能大幅度下降；低温保温过程中,β平衡相形成缓慢,随时间增加,析出数量增多并长大,影响后续时效强化效果。合金在慢冷和保温过程中,析出的β平衡相大多是以富铁相颗粒作为不均匀形核的核心,这是造成合金淬火敏感性高的原因之一。
2017, 46(9):2558-2564.
摘要:
本文利用Bridgman定向凝固技术成功制备了β-Ti增韧的非晶复合材料,并使用XRD、SEM、EBSD、TEM、EDS以及三维组织重构方法对制备的非晶复合材料的组织结构、相组成比例以及相化学成分进行了系统分析,在此基础之上通过对准拉伸过程SEM、EBSD原位观察和断口形貌TEM分析揭示了在变形过程中晶体相和非晶基体界面的变形协调机制。结果表明,晶体相为枝晶形态,二次枝晶臂为1~3 μm,具有很好的连接性,非晶基体和枝晶相的化学成份分别为T45Zr34.8Cu10.6V9.6 和 Ti62.4 Zr18.4 Cu2.6 V16.6 (at %),相应体积分数分别为38%和晶体的体积分数62%。在变形过程中晶体相中主要为位错增殖的过程,而非晶基体相形变主要是以多重剪切带的形式进行,在弹性变形阶段,位错在两相界面积累；在塑性变形阶段,主要是通过在晶体相密排面{110}面上形成滑移台阶进行两相间应力传递,从而实现大的宏观塑性变形。
本文利用Bridgman定向凝固技术成功制备了β-Ti增韧的非晶复合材料,并使用XRD、SEM、EBSD、TEM、EDS以及三维组织重构方法对制备的非晶复合材料的组织结构、相组成比例以及相化学成分进行了系统分析,在此基础之上通过对准拉伸过程SEM、EBSD原位观察和断口形貌TEM分析揭示了在变形过程中晶体相和非晶基体界面的变形协调机制。结果表明,晶体相为枝晶形态,二次枝晶臂为1~3 μm,具有很好的连接性,非晶基体和枝晶相的化学成份分别为T45Zr34.8Cu10.6V9.6 和 Ti62.4 Zr18.4 Cu2.6 V16.6 (at %),相应体积分数分别为38%和晶体的体积分数62%。在变形过程中晶体相中主要为位错增殖的过程,而非晶基体相形变主要是以多重剪切带的形式进行,在弹性变形阶段,位错在两相界面积累；在塑性变形阶段,主要是通过在晶体相密排面{110}面上形成滑移台阶进行两相间应力传递,从而实现大的宏观塑性变形。
2017, 46(9):2565-2570.
摘要:
研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(Ag含量低于20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、CuZn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能；添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17AgCuZn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成型美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25CuZnSn银钎料的性能相当,节银效果显著。
研究了低银Ag-Cu-Zn钎料(Ag含量低于20%)的熔化特性、铺展性能、钎料显微组织。以黄铜/304不锈钢作为母材,采用火焰钎焊方法,进行了搭接钎焊试验。结果表明,低银Ag-Cu-Zn钎料显微组织主要由铜基固溶体、银基固溶体、CuZn化合物相构成。In的添加降低了Ag-Cu-Zn钎料的固、液相线温度,改善了钎料润湿性能；添加In的低银Ag-Cu-Zn钎料在凝固过程中析出富In的银基固溶体,起到了固溶强化的效果,改善了钎焊接头的显微组织,从而提高了钎缝接头的力学性能。使用17AgCuZn-1In火焰钎焊黄铜/304不锈钢,钎焊接头成型美观、组织致密、无缺陷存在,综合性能与含银量为25%的BAg25CuZnSn银钎料的性能相当,节银效果显著。
2017, 46(9):2571-2576.
摘要:
K417G高温合金是制造航空发动机涡轮叶片的的重要材料,合金通过添加V,可以显著提高合金的高温性能,合金的高温抗热腐蚀也是合金的重要性能之一,研究V对该合金热腐蚀性能的影响具有十分重要的意义。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SME)和高温在线电化学测量方法,研究了V对合金900℃热腐蚀行为的影响,结果表明随着V含量的增加,合金的热腐蚀速率呈逐渐增加的趋势.当V含量低于0.6时,腐蚀速率增加较小,0.06%V合金的腐蚀速率是0.016%V合金的4倍,当V含量增加到1.19%时,合金的热腐蚀速率增加100倍还多,腐蚀产物主要为氧化物和硫化物。氧化物主要为Al、Cr、Co、Ti和Ni的氧化物,硫化物主要为NiS、MoS和NiCrS,随着V含量增加,S向基体扩散速度加快,合金表层中的Al和Cr的氧化物层越来越薄,使合金腐蚀层致密性下降,低V时,硫化物主要在外表面形成,高V时,硫化物层紧邻基体,高温极化曲线结果显示,与1.19V合金相比,低V合金(0.016)的自腐蚀电位向正向移动了0.4V,低V合金具有良好的耐热腐蚀性能,高V合金耐热腐蚀性能下降
K417G高温合金是制造航空发动机涡轮叶片的的重要材料,合金通过添加V,可以显著提高合金的高温性能,合金的高温抗热腐蚀也是合金的重要性能之一,研究V对该合金热腐蚀性能的影响具有十分重要的意义。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SME)和高温在线电化学测量方法,研究了V对合金900℃热腐蚀行为的影响,结果表明随着V含量的增加,合金的热腐蚀速率呈逐渐增加的趋势.当V含量低于0.6时,腐蚀速率增加较小,0.06%V合金的腐蚀速率是0.016%V合金的4倍,当V含量增加到1.19%时,合金的热腐蚀速率增加100倍还多,腐蚀产物主要为氧化物和硫化物。氧化物主要为Al、Cr、Co、Ti和Ni的氧化物,硫化物主要为NiS、MoS和NiCrS,随着V含量增加,S向基体扩散速度加快,合金表层中的Al和Cr的氧化物层越来越薄,使合金腐蚀层致密性下降,低V时,硫化物主要在外表面形成,高V时,硫化物层紧邻基体,高温极化曲线结果显示,与1.19V合金相比,低V合金(0.016)的自腐蚀电位向正向移动了0.4V,低V合金具有良好的耐热腐蚀性能,高V合金耐热腐蚀性能下降
2017, 46(9):2577-2582.
摘要:
在几何抑制条件下,对锆基块体非晶试样进行不同加载速率的室温准静态循环加载-卸载压缩实验。结果发现,合金存在明显的滞弹性行为、且滞后环面积与加载速率成反比,这与弹性应力诱发的微观结构演化有关。由于弹性应力诱发的微观结构演化与剪切带的空间增殖密切相关,因此循环加载能量消耗可以作为表征块体非晶合金剪切带空间增殖能力的参数。
在几何抑制条件下,对锆基块体非晶试样进行不同加载速率的室温准静态循环加载-卸载压缩实验。结果发现,合金存在明显的滞弹性行为、且滞后环面积与加载速率成反比,这与弹性应力诱发的微观结构演化有关。由于弹性应力诱发的微观结构演化与剪切带的空间增殖密切相关,因此循环加载能量消耗可以作为表征块体非晶合金剪切带空间增殖能力的参数。
2017, 46(9):2583-2588.
摘要:
以BAg50CuZn钎料为基材,采用电镀热扩散组合工艺制备了镀锡AgCuZnSn钎料。为了揭示镀锡银钎料的热力学特性,借助差示扫描量热仪(DSC)测定了镀锡银钎料的熔化温度,运用热分析动力学中的非等温微分法和积分法分析了镀锡银钎料的相变热力学特性,并利用金相显微镜和X射线衍射仪(XRD)对钎料熔化后润湿界面的显微组织和物相进行了分析。研究表明,随着Sn含量升高,在吸热峰镀锡银钎料由固态向液态转变的温度区间变窄,非等温微分法和积分法得到的钎料相变活化能均逐渐增大。在Sn含量为7.2 %时,镀锡银钎料的相变活化能和指前因子最大,分别为555.56 kJ/mol、1.41×1032,此时镀锡银钎料相变速率方程的表达式为：k=1.41×1032exp(-5.56×105/RT)。7.2 % Sn含量的镀锡银钎料在304不锈钢表面熔化后,润湿界面组织主要由Ag相、Cu相、CuZn相、Cu5Zn8相、Cu41Sn11相、Ag3Sn相组成。
以BAg50CuZn钎料为基材,采用电镀热扩散组合工艺制备了镀锡AgCuZnSn钎料。为了揭示镀锡银钎料的热力学特性,借助差示扫描量热仪(DSC)测定了镀锡银钎料的熔化温度,运用热分析动力学中的非等温微分法和积分法分析了镀锡银钎料的相变热力学特性,并利用金相显微镜和X射线衍射仪(XRD)对钎料熔化后润湿界面的显微组织和物相进行了分析。研究表明,随着Sn含量升高,在吸热峰镀锡银钎料由固态向液态转变的温度区间变窄,非等温微分法和积分法得到的钎料相变活化能均逐渐增大。在Sn含量为7.2 %时,镀锡银钎料的相变活化能和指前因子最大,分别为555.56 kJ/mol、1.41×1032,此时镀锡银钎料相变速率方程的表达式为：k=1.41×1032exp(-5.56×105/RT)。7.2 % Sn含量的镀锡银钎料在304不锈钢表面熔化后,润湿界面组织主要由Ag相、Cu相、CuZn相、Cu5Zn8相、Cu41Sn11相、Ag3Sn相组成。
2017, 46(9):2589-2593.
摘要:
摘要：采用低温热分解法制备了Ti基IrO2-Ta2O5氧化物涂层电极。通过X射线衍射(XRD)，循环伏安曲线，交流阻抗谱，恒流充放电等测试方法分析了Ta含量对IrO2-Ta2O5氧化物涂层组织结构及电容性能的影响。结果表明，Ta2O5可抑制IrO2的晶化程度。随涂层中Ta含量增加，晶化度降低。当Ta含量为60mol%时，IrO2-Ta2O5电极的结晶度为6.4%，具有较小的电荷转移电阻和最高的比电容（239.2F/g），比IrO2电极比电容(54.1F/g)提高了近4倍。
摘要：采用低温热分解法制备了Ti基IrO2-Ta2O5氧化物涂层电极。通过X射线衍射(XRD)，循环伏安曲线，交流阻抗谱，恒流充放电等测试方法分析了Ta含量对IrO2-Ta2O5氧化物涂层组织结构及电容性能的影响。结果表明，Ta2O5可抑制IrO2的晶化程度。随涂层中Ta含量增加，晶化度降低。当Ta含量为60mol%时，IrO2-Ta2O5电极的结晶度为6.4%，具有较小的电荷转移电阻和最高的比电容（239.2F/g），比IrO2电极比电容(54.1F/g)提高了近4倍。
2017, 46(9):2594-2600.
摘要:
本文采用激光熔覆Al-Si/Al2O3粉体来对Mg-Nd-Zn-Zr镁稀土合金进行表面改性，并对熔覆层的形貌、组织、相组成及性能进行了表征。X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）观察显示，熔覆层主要由α-Mg、Mg2Si、Mg12Nd以及Al3.21Si0.47或Mg17Al12几种相组成，而Al2O3则大部分聚集在熔覆层和基体之间的界面处。截面硬度测试显示，熔覆层的显微硬度最高值在309HV至475HV之间，是基体硬度（55HV）的5~8倍以上，这主要归结为熔覆层内晶粒细化、固溶强化、增强相的形成以及氧化物颗粒的弥散强化作用。在3.5wt%NaCl水溶液中的电化学测试显示，激光熔覆后的镁合金腐蚀电位上升，腐蚀电流密度可由基体的1.683×10-4A/cm2下降至激光熔覆后的0.843×10-5A/cm2，表明激光熔覆后样品表面的腐蚀性能也得到显著提高。
本文采用激光熔覆Al-Si/Al2O3粉体来对Mg-Nd-Zn-Zr镁稀土合金进行表面改性，并对熔覆层的形貌、组织、相组成及性能进行了表征。X射线衍射（XRD）分析和扫描电镜（SEM）观察显示，熔覆层主要由α-Mg、Mg2Si、Mg12Nd以及Al3.21Si0.47或Mg17Al12几种相组成，而Al2O3则大部分聚集在熔覆层和基体之间的界面处。截面硬度测试显示，熔覆层的显微硬度最高值在309HV至475HV之间，是基体硬度（55HV）的5~8倍以上，这主要归结为熔覆层内晶粒细化、固溶强化、增强相的形成以及氧化物颗粒的弥散强化作用。在3.5wt%NaCl水溶液中的电化学测试显示，激光熔覆后的镁合金腐蚀电位上升，腐蚀电流密度可由基体的1.683×10-4A/cm2下降至激光熔覆后的0.843×10-5A/cm2，表明激光熔覆后样品表面的腐蚀性能也得到显著提高。
2017, 46(9):2601-2606.
摘要:
采用高能球磨与冷压烧结相结合的粉末冶金法制备了TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS生物钛基材料,并评价了三者的体外组织相容性。研究表明：三种TNZS基生物材料均无细胞毒性；TiO2/TNZS和HA/TNZS表面在1 d、3 d、5 d和7 d的细胞相对增殖抑制率CPIR值大幅低于TNZS组,TiO2和HA的添加显著提高了TNZS材料表面的细胞增殖速度,增强了其细胞增殖能力,更有助于诱导成骨细胞的体外增殖；三种TNZS基材料表面贴附的成骨细胞伪足伸展状态良好,而TiO2/TNZS表面贴附的成骨细胞分布更加均匀。
采用高能球磨与冷压烧结相结合的粉末冶金法制备了TNZS、TiO2/TNZS及HA/TNZS生物钛基材料,并评价了三者的体外组织相容性。研究表明：三种TNZS基生物材料均无细胞毒性；TiO2/TNZS和HA/TNZS表面在1 d、3 d、5 d和7 d的细胞相对增殖抑制率CPIR值大幅低于TNZS组,TiO2和HA的添加显著提高了TNZS材料表面的细胞增殖速度,增强了其细胞增殖能力,更有助于诱导成骨细胞的体外增殖；三种TNZS基材料表面贴附的成骨细胞伪足伸展状态良好,而TiO2/TNZS表面贴附的成骨细胞分布更加均匀。
2017, 46(9):2607-2612.
摘要:
本文针对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金进行双面MIG焊接,观察接头部位组织形貌,并进行力学性能测试,然后基于visual-weld进行温度场的仿真计算,建立接头部位温度场与组织形貌和硬度的关系。然后采用X射线法对焊件进行残余应力测试。结果表明,焊缝中心为粗大等轴树枝状晶,靠近熔合线存在一个细晶层,在细晶层内侧为典型的联生结晶形貌,熔合线外侧出现部分晶界重熔；焊接件残余应力较小,两端应力分布趋势相反,其它部位分布基本相同。由于温度循环和η相的影响,在接头热影响区位置,硬度值明显高于母材和焊缝。
本文针对一种新型Al-Zn-Mg-Cu合金进行双面MIG焊接,观察接头部位组织形貌,并进行力学性能测试,然后基于visual-weld进行温度场的仿真计算,建立接头部位温度场与组织形貌和硬度的关系。然后采用X射线法对焊件进行残余应力测试。结果表明,焊缝中心为粗大等轴树枝状晶,靠近熔合线存在一个细晶层,在细晶层内侧为典型的联生结晶形貌,熔合线外侧出现部分晶界重熔；焊接件残余应力较小,两端应力分布趋势相反,其它部位分布基本相同。由于温度循环和η相的影响,在接头热影响区位置,硬度值明显高于母材和焊缝。
2017, 46(9):2613-2617.
摘要:
在200℃,0.1mol/L的MgCl2溶液中对纯钛进行了水热处理,以期改善其生物活性。采用多种分析手段对水热处理前后试样的形貌、粗糙度、润湿性能及表面化学成分进行了分析；采用模拟体液浸泡法评价了处理前后试样的体外骨传导性。水热处理在试样表面形成了纳米氧化钛颗粒,但并没有改变试样的微米尺度的形貌,经过水热处理的试样表现出了超亲水性。水热处理成功地将Mg元素复合至钛表面；在MgCl2溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以钛酸镁形式存在,而在pH为9.5的MgCl2的溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以Mg(OH)2形式存在。在SBF中浸泡3天后,水热处理试样表面即可观察到典型的羟基磷灰石球状晶簇,而未经处理的试样表面则未能发现沉积,此外,过高的Mg复合量抑制了羟基磷灰石的形核长大。结果表明,水热处理在保持种植体宏观形貌不受影响的前提下可作为种植体生产的最后工序以提高其骨结合性。
在200℃,0.1mol/L的MgCl2溶液中对纯钛进行了水热处理,以期改善其生物活性。采用多种分析手段对水热处理前后试样的形貌、粗糙度、润湿性能及表面化学成分进行了分析；采用模拟体液浸泡法评价了处理前后试样的体外骨传导性。水热处理在试样表面形成了纳米氧化钛颗粒,但并没有改变试样的微米尺度的形貌,经过水热处理的试样表现出了超亲水性。水热处理成功地将Mg元素复合至钛表面；在MgCl2溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以钛酸镁形式存在,而在pH为9.5的MgCl2的溶液中进行水热处理时,Mg元素主要以Mg(OH)2形式存在。在SBF中浸泡3天后,水热处理试样表面即可观察到典型的羟基磷灰石球状晶簇,而未经处理的试样表面则未能发现沉积,此外,过高的Mg复合量抑制了羟基磷灰石的形核长大。结果表明,水热处理在保持种植体宏观形貌不受影响的前提下可作为种植体生产的最后工序以提高其骨结合性。
2017, 46(9):2618-2622.
摘要:
工业纯钛经105°模具1道次ECAP(Equal channel angular pressing，ECAP)变形与冷轧 (Cold Rolling，CR)复合变形获得超细晶钛，通过透射电子显微镜（TEM）、单向拉伸测试及显微硬度测试等方法，研究退火温度对ECAP+CR制备的超细晶钛组织及性能的影响。结果表明：超细晶钛平均晶粒尺寸约为130 nm，抗拉强度高达813 MPa；当试样的退火温度低于400℃时，组织内部无明显变化，强度、硬度下降缓慢，延伸率提高幅度不大；退火温度高于400℃时，晶粒尺寸逐渐长大，晶粒内部位错密度降低，强度、硬度快速下降；当退火温度达到500℃时，晶粒急剧长大，平均晶粒尺寸约为2 μm。
工业纯钛经105°模具1道次ECAP(Equal channel angular pressing，ECAP)变形与冷轧 (Cold Rolling，CR)复合变形获得超细晶钛，通过透射电子显微镜（TEM）、单向拉伸测试及显微硬度测试等方法，研究退火温度对ECAP+CR制备的超细晶钛组织及性能的影响。结果表明：超细晶钛平均晶粒尺寸约为130 nm，抗拉强度高达813 MPa；当试样的退火温度低于400℃时，组织内部无明显变化，强度、硬度下降缓慢，延伸率提高幅度不大；退火温度高于400℃时，晶粒尺寸逐渐长大，晶粒内部位错密度降低，强度、硬度快速下降；当退火温度达到500℃时，晶粒急剧长大，平均晶粒尺寸约为2 μm。
2017, 46(9):2623-2627.
摘要:
采用雾化法制备Ag-Sn-In合金粉末，通过讨论工艺参数（烧结温度、烧结保温时间、压坯压力）对AgSnO2电触头材料性能的影响，确定合理实验参数：压坯压力为200MPa，烧结温度为950℃，烧结保温时间为10h。对比纯氧氛围下烧结和传统烧结工艺的材料性能和显微组织，发现纯氧氛围下更有利于高温烧结，提高了烧结效率，改善烧结坯的烧结组织，提高了材料性能。
采用雾化法制备Ag-Sn-In合金粉末，通过讨论工艺参数（烧结温度、烧结保温时间、压坯压力）对AgSnO2电触头材料性能的影响，确定合理实验参数：压坯压力为200MPa，烧结温度为950℃，烧结保温时间为10h。对比纯氧氛围下烧结和传统烧结工艺的材料性能和显微组织，发现纯氧氛围下更有利于高温烧结，提高了烧结效率，改善烧结坯的烧结组织，提高了材料性能。
2017, 46(9):2628-2632.
摘要:
：以氢化脱氢粉末为原料,采用冷等静压和真空烧结制备了V-5Cr-5Ti 合金,并利用热等静压、热锻和热处理来改善其组织和性能。利用XRD 衍射仪测定原料及V-5Cr-5Ti 合金的物相。利用氧氮分析仪、材料试验机、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等测试了不同状态V-5Cr-5Ti 合金试样的氧氮含量、力学性能及断口形貌。结果表明：粉末冶金V-5Cr-5Ti合金的相对密度达到99%以上,物相组成为单一bcc 相钒合金固溶体。热锻后退火试样氧质量分数小于600mg/g,抗拉强度490 MPa,屈服强度368 MPa,延伸率和断面收缩率分别为28%和61.5%,断口形貌由细小韧窝组成。
：以氢化脱氢粉末为原料,采用冷等静压和真空烧结制备了V-5Cr-5Ti 合金,并利用热等静压、热锻和热处理来改善其组织和性能。利用XRD 衍射仪测定原料及V-5Cr-5Ti 合金的物相。利用氧氮分析仪、材料试验机、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等测试了不同状态V-5Cr-5Ti 合金试样的氧氮含量、力学性能及断口形貌。结果表明：粉末冶金V-5Cr-5Ti合金的相对密度达到99%以上,物相组成为单一bcc 相钒合金固溶体。热锻后退火试样氧质量分数小于600mg/g,抗拉强度490 MPa,屈服强度368 MPa,延伸率和断面收缩率分别为28%和61.5%,断口形貌由细小韧窝组成。
2017, 46(9):2633-2638.
摘要:
通过密炼机将纳米稀土和聚丙烯共混,然后对共混物进行熔融纺丝,采用红外、差示扫描量热、X射线衍射、扫描电子显微镜测试等手段对所得纤维进行结构性能表征,并将短纤维层压作防辐射测试。实验结果表明,氧化镧含量小于50%时,其在聚丙烯基体中呈纳米级分散；随着氧化镧加入量的增加,铅当量也相应增加,稀土/聚丙烯复合防护纤维具有较好的X射线防护功能。
通过密炼机将纳米稀土和聚丙烯共混,然后对共混物进行熔融纺丝,采用红外、差示扫描量热、X射线衍射、扫描电子显微镜测试等手段对所得纤维进行结构性能表征,并将短纤维层压作防辐射测试。实验结果表明,氧化镧含量小于50%时,其在聚丙烯基体中呈纳米级分散；随着氧化镧加入量的增加,铅当量也相应增加,稀土/聚丙烯复合防护纤维具有较好的X射线防护功能。
2017, 46(9):2639-2644.
摘要:
采用激光熔覆技术制备FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层,研究了硼含量对激光熔覆FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层的组织结构、硬度和摩擦磨损性能的影响,以及硼化物中层错形成机制。结果表明：涂层均由简单FCC相和硼化物两相组成。当硼含量x≤0.75时,生成的硼化物以 (Cr, Fe)2B相为主；而当硼含量x=1时,生成大量的(Fe, Cr)2B相。随着硼含量的增加,涂层中的硼化物含量增加,硬度增大,耐磨性能增强。硼化物(Fe, Cr)2B相在(10)中存在大量堆垛层错。硼化物中的层错是(Fe, Cr)2B相通过(10) 面的层错(滑移距离为1/4[11])方式而向(Cr, Fe)2B相转变而产生。
采用激光熔覆技术制备FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层,研究了硼含量对激光熔覆FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层的组织结构、硬度和摩擦磨损性能的影响,以及硼化物中层错形成机制。结果表明：涂层均由简单FCC相和硼化物两相组成。当硼含量x≤0.75时,生成的硼化物以 (Cr, Fe)2B相为主；而当硼含量x=1时,生成大量的(Fe, Cr)2B相。随着硼含量的增加,涂层中的硼化物含量增加,硬度增大,耐磨性能增强。硼化物(Fe, Cr)2B相在(10)中存在大量堆垛层错。硼化物中的层错是(Fe, Cr)2B相通过(10) 面的层错(滑移距离为1/4[11])方式而向(Cr, Fe)2B相转变而产生。
2017, 46(9):2645-2650.
摘要:
为了研究激光沉积制造过程热累积对熔池形貌的影响,利用有限元软件对单道多层激光沉积制造TA15钛合金过程三维温度场进行数值模拟,得到不同沉积层上的节点热循环特性、熔池温度分布规律以及熔池形貌变化,结果表明,沉积过程存在着热累积现象会使熔池面积逐渐变大。并通过对激光沉积过程熔池进行实时监测的试验对模拟进行了验证,结果显示,热累积直接影响沉积层上熔池的宽度以及倾斜角度,且自一定层数之后,熔池温度和熔池宽度逐渐趋于稳定。实验结果和模拟结果吻合较好。
为了研究激光沉积制造过程热累积对熔池形貌的影响,利用有限元软件对单道多层激光沉积制造TA15钛合金过程三维温度场进行数值模拟,得到不同沉积层上的节点热循环特性、熔池温度分布规律以及熔池形貌变化,结果表明,沉积过程存在着热累积现象会使熔池面积逐渐变大。并通过对激光沉积过程熔池进行实时监测的试验对模拟进行了验证,结果显示,热累积直接影响沉积层上熔池的宽度以及倾斜角度,且自一定层数之后,熔池温度和熔池宽度逐渐趋于稳定。实验结果和模拟结果吻合较好。
2017, 46(9):2651-2654.
摘要:
采用规格为Ф4.0×0.3mm冷轧TLM (Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn)合金细径薄壁管材，分别在660，720°C进行固溶处理以及对720°C固溶态管材在510°C进行时效处理，利用金相组织、XRD、室温拉伸及断口扫描分析了固溶、时效对管材组织、力学性能的影响。不同固溶态管材均为等轴组织，随着固溶温度升高，平均晶粒尺寸增大。相变点以上的固溶组织由β相和α'相组成，相变点以下固溶组织还有少量α相。时效过程中，针状的α相在晶界析出更快，合金相变化过程为β+α'→β+α'+α→β+α，时效时间大于3h时，α相的析出使应力-应变曲线的“双屈服”特征减弱；随着时效时间的延长，抗拉强度、屈服强度及弹性模量而升高，而延伸率降低。综合分析表明: 720°C+510°C,3h时效态具有较好的综合力学性能。
采用规格为Ф4.0×0.3mm冷轧TLM (Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn)合金细径薄壁管材，分别在660，720°C进行固溶处理以及对720°C固溶态管材在510°C进行时效处理，利用金相组织、XRD、室温拉伸及断口扫描分析了固溶、时效对管材组织、力学性能的影响。不同固溶态管材均为等轴组织，随着固溶温度升高，平均晶粒尺寸增大。相变点以上的固溶组织由β相和α'相组成，相变点以下固溶组织还有少量α相。时效过程中，针状的α相在晶界析出更快，合金相变化过程为β+α'→β+α'+α→β+α，时效时间大于3h时，α相的析出使应力-应变曲线的“双屈服”特征减弱；随着时效时间的延长，抗拉强度、屈服强度及弹性模量而升高，而延伸率降低。综合分析表明: 720°C+510°C,3h时效态具有较好的综合力学性能。
2017, 46(9):2655-2660.
摘要:
本研究采用取向分布函数(ODF)详细分析了具有等轴组织的Ti-6Al-4V热轧退火板在450℃、600℃和750℃下经过~45%的温轧压下量后沿层厚的宏观织构演变。结果表明采用多道次温轧的方法成功获得可改善Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性的纤维织构ND//和基面织构(0001)[2-1-10]或(0001)[1-210]。而且,轧板通体上均形成了ND//纤维织构,中心层的横向织构(-12-10)[10-10]随轧制温度而变化,表层的基面织构通过位错滑移累积剪切应变而产生,且基面织构的形成路径依赖于初始取向。
本研究采用取向分布函数(ODF)详细分析了具有等轴组织的Ti-6Al-4V热轧退火板在450℃、600℃和750℃下经过~45%的温轧压下量后沿层厚的宏观织构演变。结果表明采用多道次温轧的方法成功获得可改善Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性的纤维织构ND//
2017, 46(9):2661-2666.
摘要:
传统单一粒径钨粉制备的铜钨(CuW)合金难以满足电容器开关中高频次开断电触头的使用要求,本文采用三种粒径钨粉(超微米、微米和亚微米)级配法制备了新型CuW合金,利用场发射扫描电镜对CuW合金组织特征进行显微分析,并对新型CuW合金耐电弧击穿性能进行研究。结果表明,钨粉级配制备CuW合金,能形成多种W-W烧结颈,强化钨骨架,熔渗Cu相更分散更均匀,从而使得CuW合金硬度、电导率度均高出国家标准30~40%,且CuW合金耐电压强度较高,此外,新型 CuW/CrCu整体材料结合强度高出国家标准40~60%。
传统单一粒径钨粉制备的铜钨(CuW)合金难以满足电容器开关中高频次开断电触头的使用要求,本文采用三种粒径钨粉(超微米、微米和亚微米)级配法制备了新型CuW合金,利用场发射扫描电镜对CuW合金组织特征进行显微分析,并对新型CuW合金耐电弧击穿性能进行研究。结果表明,钨粉级配制备CuW合金,能形成多种W-W烧结颈,强化钨骨架,熔渗Cu相更分散更均匀,从而使得CuW合金硬度、电导率度均高出国家标准30~40%,且CuW合金耐电压强度较高,此外,新型 CuW/CrCu整体材料结合强度高出国家标准40~60%。
2017, 46(9):2667-2672.
摘要:
利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱分析仪、粒度分析仪、差示扫描热量仪和显微硬度仪对采用紧耦合雾化方法制备的Al86Ni6Y4.5Co2La1.5非晶合金粉末的微观结构、表面元素、粒径分布、热稳定性以及显微硬度进行了分析。结果表明,大部分粉末的粒径小于45μm(约为80%),主要由非晶相和纳米晶化相组成,其晶化演变过程为非晶→非晶′+fcc-Al→fcc-Al+AlNiY+Al2Y；粉末表面存在厚度约为180.81 nm的Al2O3氧化层,硬度达300HV0.1以上。
利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱分析仪、粒度分析仪、差示扫描热量仪和显微硬度仪对采用紧耦合雾化方法制备的Al86Ni6Y4.5Co2La1.5非晶合金粉末的微观结构、表面元素、粒径分布、热稳定性以及显微硬度进行了分析。结果表明,大部分粉末的粒径小于45μm(约为80%),主要由非晶相和纳米晶化相组成,其晶化演变过程为非晶→非晶′+fcc-Al→fcc-Al+AlNiY+Al2Y；粉末表面存在厚度约为180.81 nm的Al2O3氧化层,硬度达300HV0.1以上。
2017, 46(9):2673-2678.
摘要:
以TiC粉、还原铁粉和羰基铁粉为原料，采用行星球磨混料、冷压成型后无压烧结工艺制备了TiC颗粒体积含量为70 %~ 90 %的TiC/Fe复合材料，重点研究了羰基铁粉添加量、烧结温度及TiC体积含量对TiC/Fe复合材料的微观结构和力学性能的影响。结果表明:羰基铁粉的最佳添加量为铁基体粉体积含量的60%。当TiC体积含量一定时，随烧结温度的升高，TiC/Fe复合材料的相对密度、维氏硬度与弯曲强度均先增大后减小, 经1500 ℃烧结后，复合材料的综合性能最佳。其中，70 %TiC/Fe的相对密度及弯曲强度最高，分别为99.5 % 和437 MPa；80 %TiC/Fe的维氏硬度最大，为12.2 GPa。
以TiC粉、还原铁粉和羰基铁粉为原料，采用行星球磨混料、冷压成型后无压烧结工艺制备了TiC颗粒体积含量为70 %~ 90 %的TiC/Fe复合材料，重点研究了羰基铁粉添加量、烧结温度及TiC体积含量对TiC/Fe复合材料的微观结构和力学性能的影响。结果表明:羰基铁粉的最佳添加量为铁基体粉体积含量的60%。当TiC体积含量一定时，随烧结温度的升高，TiC/Fe复合材料的相对密度、维氏硬度与弯曲强度均先增大后减小, 经1500 ℃烧结后，复合材料的综合性能最佳。其中，70 %TiC/Fe的相对密度及弯曲强度最高，分别为99.5 % 和437 MPa；80 %TiC/Fe的维氏硬度最大，为12.2 GPa。
2017, 46(9):2679-2683.
摘要:
涂层导体是发展高温和强磁场下电力应用的实用化关键材料。由于缓冲层层数增加会导致控制生长、微观组织和界面结构的难度增大,所以简化缓冲层结构对涂层导体制备工艺的简化和成本的降低非常重要。本文探索了低成本的化学溶液沉积(CSD)技术制备SrTiO3(STO)缓冲层过程中前驱液热分解行为以及薄膜制备工艺路线对薄膜外延生长的影响,通过选取恰当的前驱液以及引入籽晶层沉积的方法最终获得了具有良好c轴织构且表面光滑的STO薄膜。
涂层导体是发展高温和强磁场下电力应用的实用化关键材料。由于缓冲层层数增加会导致控制生长、微观组织和界面结构的难度增大,所以简化缓冲层结构对涂层导体制备工艺的简化和成本的降低非常重要。本文探索了低成本的化学溶液沉积(CSD)技术制备SrTiO3(STO)缓冲层过程中前驱液热分解行为以及薄膜制备工艺路线对薄膜外延生长的影响,通过选取恰当的前驱液以及引入籽晶层沉积的方法最终获得了具有良好c轴织构且表面光滑的STO薄膜。
2017, 46(9):2684-2687.
摘要:
本文进行了烧结气氛和烧结温度对支撑体孔径、透过性能影响的研究。环拉实验结果表明,氢气烧结样品的抗拉强度87.56MPa,氢气+氯化铵活化烧结样品115.20MPa,强度提高了30%。通过烧结温度对支撑体力学性能影响的研究,得到了支撑体致密度和力学性能之间的关系,可实现通过测试多孔材料的密度来预测多孔材料的强度。
本文进行了烧结气氛和烧结温度对支撑体孔径、透过性能影响的研究。环拉实验结果表明,氢气烧结样品的抗拉强度87.56MPa,氢气+氯化铵活化烧结样品115.20MPa,强度提高了30%。通过烧结温度对支撑体力学性能影响的研究,得到了支撑体致密度和力学性能之间的关系,可实现通过测试多孔材料的密度来预测多孔材料的强度。
2017, 46(9):2688-2694.
摘要:
本文采用真空熔炼和快速凝固方法制备了组织优异的新型Cu-Fe-C复相合金,并通过金相、SEM、TEM、XRD以及力学性能测量分别对复相合金铸态和冷轧态显微组织变化和变形行为进行了研究。结果表明,当凝固界面推移速率满足Vcp时,微米级和纳米级的Fe-C相可均匀弥散分布于合金基体内,不过微米级Fe-C粒子对应的此速率范围远小于纳米级Fe-C粒子的；由于溶质元素Fe在Cu基体内的固溶和不同尺寸Fe-C相的存在,使得熔铸态复相合金具有较高的加工硬化率(n=0.5149)；80%冷轧变形可诱发合金基体内的Fe-C相发生γ-Fe→α-Fe相变,充分利用这一相变可用于调控Cu-Fe-C复相合金的强度和加工变形性能；虽然熔铸态和冷轧态合金均具有较好的协调变形性能,但是相比而言,Fe-C相处于FCC结构时的熔铸态合金可表现出更好的协调变形行为；此外,本文根据复相铜合金的组织演化以及拉伸断口形貌提出了该类合金协调变形和断裂模型示意图。
本文采用真空熔炼和快速凝固方法制备了组织优异的新型Cu-Fe-C复相合金,并通过金相、SEM、TEM、XRD以及力学性能测量分别对复相合金铸态和冷轧态显微组织变化和变形行为进行了研究。结果表明,当凝固界面推移速率满足Vc
2017, 46(9):2695-2701.
摘要:
电脉冲处理是一种改善合金显微组织、提高金属材料综合力学性能的新型处理方法。本文利用超景深显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)研究了高能量脉冲电流对10%、15%、20%不同轧制变形量AZ31镁合金组织演化与力学性能的影响。当变形量为20%的轧制板材经电流密度为4.16×109 A/m2、脉宽为30us、频率为100Hz的脉冲电流处理10min后,平均晶粒尺寸由150um细化至20um,抗拉强度提升至265MPa,伸长率可达19.7%。同时,分析了此实验参数下电脉冲处理过程中热效应与非热效应对再结晶的影响,发现热效应在再结晶过程中占主导作用,并揭示了非热效应的作用机理。
电脉冲处理是一种改善合金显微组织、提高金属材料综合力学性能的新型处理方法。本文利用超景深显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)研究了高能量脉冲电流对10%、15%、20%不同轧制变形量AZ31镁合金组织演化与力学性能的影响。当变形量为20%的轧制板材经电流密度为4.16×109 A/m2、脉宽为30us、频率为100Hz的脉冲电流处理10min后,平均晶粒尺寸由150um细化至20um,抗拉强度提升至265MPa,伸长率可达19.7%。同时,分析了此实验参数下电脉冲处理过程中热效应与非热效应对再结晶的影响,发现热效应在再结晶过程中占主导作用,并揭示了非热效应的作用机理。
2017, 46(9):2702-2707.
摘要:
金属材料的二次电子发射是空间微波部件发生微放电效应的重要机制,微放电效应是航天器有效载荷射频功率增大的限制因素。本文通过在金属银表面构造大尺度聚苯乙烯球阵列制备微米尺度的银膜陷阱结构,实现对二次电子发射的抑制。重点研究了PS微球自组装方法对自组装效果的影响及镀银方式对银膜陷阱结构形貌的影响,并对利用PS微球构造的银膜陷阱结构的二次电子发射性能进行研究。结果表明：蒸发沉积法中的单基片法可有效实现PS微球的自组装,电化学沉积法镀银可获得银膜陷阱结构,且该银膜陷阱结构的二次电子发射系数最大值从2.2降低至1.6。
金属材料的二次电子发射是空间微波部件发生微放电效应的重要机制,微放电效应是航天器有效载荷射频功率增大的限制因素。本文通过在金属银表面构造大尺度聚苯乙烯球阵列制备微米尺度的银膜陷阱结构,实现对二次电子发射的抑制。重点研究了PS微球自组装方法对自组装效果的影响及镀银方式对银膜陷阱结构形貌的影响,并对利用PS微球构造的银膜陷阱结构的二次电子发射性能进行研究。结果表明：蒸发沉积法中的单基片法可有效实现PS微球的自组装,电化学沉积法镀银可获得银膜陷阱结构,且该银膜陷阱结构的二次电子发射系数最大值从2.2降低至1.6。
2017, 46(9):2708-2713.
摘要:
获得准确的钛合金塑性变形特征和热加工条件，是钛合金挤压、轧制等塑性加工工艺参数选择的重要依据。本文研究了TA15钛合金在应变速率0.01~20 s-1、变形温度850～1050℃条件下的压缩变形行为、组织特征，采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出了TA15本构方程，基于动态材料模型建立了合金在真应变0.1~0.7时的热加工图。结果表明，在本文的应变速率和变形温度的条件下进行压缩变形，随着变形温度的升高，合金中的α相逐渐向β相转变；随着应变速率的提高，α相向β相转变的程度逐渐减小。根据热加工图确定了合金的两个热加工安全区域：（1）变形温度950~1050℃、应变速率0.01~0.37 s-1；（2）变形温度875~950℃、应变速率1.65~13.5 s-1。
获得准确的钛合金塑性变形特征和热加工条件，是钛合金挤压、轧制等塑性加工工艺参数选择的重要依据。本文研究了TA15钛合金在应变速率0.01~20 s-1、变形温度850～1050℃条件下的压缩变形行为、组织特征，采用Arrhenius双曲正弦函数模型推导出了TA15本构方程，基于动态材料模型建立了合金在真应变0.1~0.7时的热加工图。结果表明，在本文的应变速率和变形温度的条件下进行压缩变形，随着变形温度的升高，合金中的α相逐渐向β相转变；随着应变速率的提高，α相向β相转变的程度逐渐减小。根据热加工图确定了合金的两个热加工安全区域：（1）变形温度950~1050℃、应变速率0.01~0.37 s-1；（2）变形温度875~950℃、应变速率1.65~13.5 s-1。
2017, 46(9):2714-2719.
摘要:
为了提高核工程系统中核材料的相容性和安全性,贫铀金属间化合物的物理化学行为是技术上值得十分关注的问题。这是因为,有时这些金属间化合物以夹杂形式存在于材料中；有时核材料不可避免的与包壳材料如钢、锆、铝和铜等接触并形成化合物。因而U金属间化合物特性研究及其相容性预测需要制备并表征这些金属间化合物。本项目拟采用材料基因工程研究方法,制备了U-Cu等金属间化合物,利用纳米压痕、SEM、能谱仪等表征了化合物的形貌、成份和力学性质如弹性模量、硬度等。结果显示在一定压力和温度作用下,在金属U和Cu界面获得了一定厚度的金属间化合物。扩散层成份为Cu和U,Cu/U比例约为78:22。对界面化合物进行了微区纳米压痕测试,结果显示U-Cu化合物弹性模量为121 GPa,压入硬度为5.2 GPa,热膨胀系数为7.3×10-5K-1。U-Cu化合物的应变硬化效应比金属U明显。金属U应变率效应比U-Cu化合物明显。
为了提高核工程系统中核材料的相容性和安全性,贫铀金属间化合物的物理化学行为是技术上值得十分关注的问题。这是因为,有时这些金属间化合物以夹杂形式存在于材料中；有时核材料不可避免的与包壳材料如钢、锆、铝和铜等接触并形成化合物。因而U金属间化合物特性研究及其相容性预测需要制备并表征这些金属间化合物。本项目拟采用材料基因工程研究方法,制备了U-Cu等金属间化合物,利用纳米压痕、SEM、能谱仪等表征了化合物的形貌、成份和力学性质如弹性模量、硬度等。结果显示在一定压力和温度作用下,在金属U和Cu界面获得了一定厚度的金属间化合物。扩散层成份为Cu和U,Cu/U比例约为78:22。对界面化合物进行了微区纳米压痕测试,结果显示U-Cu化合物弹性模量为121 GPa,压入硬度为5.2 GPa,热膨胀系数为7.3×10-5K-1。U-Cu化合物的应变硬化效应比金属U明显。金属U应变率效应比U-Cu化合物明显。
2017, 46(9):2720-2724.
摘要:
氧化锌是典型的气敏材料,本文利用不同湿化学法制备了具有丰富微观形貌的纳米ZnO,研究了不同制备条件对ZnO形貌的影响,结果表明反应体系过饱和度及压力对所得材料的微观形貌均有较大的影响；系统测试了基于不同微观形貌ZnO气敏元件对丙酮和乙醇气体的敏感性能,结果显示基于棒状连排微观形貌ZnO的气敏元件性能最佳。
氧化锌是典型的气敏材料,本文利用不同湿化学法制备了具有丰富微观形貌的纳米ZnO,研究了不同制备条件对ZnO形貌的影响,结果表明反应体系过饱和度及压力对所得材料的微观形貌均有较大的影响；系统测试了基于不同微观形貌ZnO气敏元件对丙酮和乙醇气体的敏感性能,结果显示基于棒状连排微观形貌ZnO的气敏元件性能最佳。
2017, 46(9):2725-2730.
摘要:
采用Φ4 mm、Φ7 mm两种Ni-Ni3Si共晶合金试样，研究试样直径对定向凝固共晶组织失稳的影响。实验结果表明：Ni-Ni3Si共晶耦合生长的初生相为Ni3Si相，定向生长的小直径试样更易发生zigzag失稳，形成弯曲的层片组织。分析认为小直径试样的液相温度梯度较大，合金凝固过程中过冷度较低，在生长速率为4μm/s时，即可发生zigzag失稳，这种失稳有利于减小共晶两相扩散生长速率的差异性，缩小两相的宽度差。此外，这种晶内失稳与晶粒的层片取向有关。
采用Φ4 mm、Φ7 mm两种Ni-Ni3Si共晶合金试样，研究试样直径对定向凝固共晶组织失稳的影响。实验结果表明：Ni-Ni3Si共晶耦合生长的初生相为Ni3Si相，定向生长的小直径试样更易发生zigzag失稳，形成弯曲的层片组织。分析认为小直径试样的液相温度梯度较大，合金凝固过程中过冷度较低，在生长速率为4μm/s时，即可发生zigzag失稳，这种失稳有利于减小共晶两相扩散生长速率的差异性，缩小两相的宽度差。此外，这种晶内失稳与晶粒的层片取向有关。
2017, 46(9):2731-2736.
摘要:
本文以F127和十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,采用溶胶凝胶法制备介孔氧化锆微球。研究了煅烧温度和模板剂含量对介孔微球结构和性能的影响。实验制的微球尺寸均一,直径900μm左右。研究发现样品的比表面积随煅烧温度的升高而减小,而平均孔径则随煅烧温度的升高呈变大趋势。低温煅烧后样品为纯的四方相氧化锆,600 ℃煅烧后的样品中开始出现单斜相。相同煅烧温度下,模板剂添加量多的样品比表面积和孔体积要大。模板剂添加量对样品的物相结构没有影响。
本文以F127和十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,采用溶胶凝胶法制备介孔氧化锆微球。研究了煅烧温度和模板剂含量对介孔微球结构和性能的影响。实验制的微球尺寸均一,直径900μm左右。研究发现样品的比表面积随煅烧温度的升高而减小,而平均孔径则随煅烧温度的升高呈变大趋势。低温煅烧后样品为纯的四方相氧化锆,600 ℃煅烧后的样品中开始出现单斜相。相同煅烧温度下,模板剂添加量多的样品比表面积和孔体积要大。模板剂添加量对样品的物相结构没有影响。
2017, 46(9):2737-2743.
摘要:
TiAl基合金因其优异的高温性能及较低的密度成为近年的研究热点，室温塑性是其走向工程化应用最主要的障碍。通过定向凝固技术控制TiAl基合金片层取向与生长方向平行时，可有效提高其综合力学性能，领先相的选择及生长取向的控制是TiAl基合金片层取向控制的关键因素。本文综述了定向凝固TiAl合金领先相的类型及生长取向的几种确定方法，及其生长取向的影响因素，最后总结了领先相生长取向控制的研究方向，对制备定向凝固TiAl基合金叶片具有重要的指导意义。
TiAl基合金因其优异的高温性能及较低的密度成为近年的研究热点，室温塑性是其走向工程化应用最主要的障碍。通过定向凝固技术控制TiAl基合金片层取向与生长方向平行时，可有效提高其综合力学性能，领先相的选择及生长取向的控制是TiAl基合金片层取向控制的关键因素。本文综述了定向凝固TiAl合金领先相的类型及生长取向的几种确定方法，及其生长取向的影响因素，最后总结了领先相生长取向控制的研究方向，对制备定向凝固TiAl基合金叶片具有重要的指导意义。
2017, 46(9):2744-2752.
摘要:
锂离子电池是一种高效、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、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO4是最有前途的锂离子电池正极材料之一，但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料，尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高，比表面积大，亲和力强以及热、化学稳定性好等特点，在改善LiFePO4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展，并展望其发展前景。
锂离子电池是一种高效、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、环境污染和优化能源结构等方面具有重要意义。橄榄石型LiFePO4是最有前途的锂离子电池正极材料之一，但较低的本征电子电导率与锂离子扩散速率限制了其高倍率性能的发挥及在锂离子动力电池中的广泛应用。纳米碳材料，尤其氮掺杂的无定形纳米碳、碳纳米管以及石墨烯等具有电子电导率高，比表面积大，亲和力强以及热、化学稳定性好等特点，在改善LiFePO4材料性能方面显示出独特的优势。本文从掺杂方法、形貌结构、电化学性能等方面总结氮掺杂纳米碳改性LiFePO4正极材料的研究进展，并展望其发展前景。
