2018年第47卷第12期文章目次
2018, 47(12):3579-3589.
摘要:
利用自主开发的ESR过程仿真软件，针对直径430 mm的IN718合金铸锭，通过设计不同形状尺寸的电极缩孔，进行电渣重熔过程的数值模拟计算和分析。结果表明，基于电磁场、流场和温度场等多物理场耦合计算自主开发的ESR数学模型及仿真软件，可以用于ESR冶炼全过程数值模拟，模型计算的熔池形状和深度、二次枝晶臂间距分布规律与实际剖锭分析结果接近。电极中存在缩孔改变了电极与渣池的接触面积，从而显著影响渣池的焦耳热和电磁力分布，而缩孔沿电极轴向尺寸的变化对二者分布的影响则很少。在恒熔速条件下，当缩孔半径小于0.025 m时，缩孔对熔炼过程几乎没有影响；当缩孔尺寸继续增大时，渣池温度场和流场发生明显改变，渣池温度逐步升高，中心向下流速相对减弱；电极缩孔尺寸变化对熔池温度场及两相区尺寸影响不明显。缩孔半径尺寸对电流和功率等熔炼参数的影响呈非线性关系，临界变化值约为0.05 m，当缩孔半径低于临界值时，对电流和功率等影响较小；高于临界值时，随着缩孔半径增加，电流和功率显著增加，并且增速不断加快。从工艺过程控制稳定性角度而言，该尺寸电极缩孔半径应控制在0.05 m以下。
利用自主开发的ESR过程仿真软件，针对直径430 mm的IN718合金铸锭，通过设计不同形状尺寸的电极缩孔，进行电渣重熔过程的数值模拟计算和分析。结果表明，基于电磁场、流场和温度场等多物理场耦合计算自主开发的ESR数学模型及仿真软件，可以用于ESR冶炼全过程数值模拟，模型计算的熔池形状和深度、二次枝晶臂间距分布规律与实际剖锭分析结果接近。电极中存在缩孔改变了电极与渣池的接触面积，从而显著影响渣池的焦耳热和电磁力分布，而缩孔沿电极轴向尺寸的变化对二者分布的影响则很少。在恒熔速条件下，当缩孔半径小于0.025 m时，缩孔对熔炼过程几乎没有影响；当缩孔尺寸继续增大时，渣池温度场和流场发生明显改变，渣池温度逐步升高，中心向下流速相对减弱；电极缩孔尺寸变化对熔池温度场及两相区尺寸影响不明显。缩孔半径尺寸对电流和功率等熔炼参数的影响呈非线性关系，临界变化值约为0.05 m，当缩孔半径低于临界值时，对电流和功率等影响较小；高于临界值时，随着缩孔半径增加，电流和功率显著增加，并且增速不断加快。从工艺过程控制稳定性角度而言，该尺寸电极缩孔半径应控制在0.05 m以下。
2018, 47(12):3590-3596.
摘要:
采用阴极等离子电解沉积弥散Pt颗粒增韧YSZ-Pt/Al2O3-Pt双层复合涂层。涂层中弥散的Pt颗粒阻碍的氧在涂层中的扩散，提高了涂层的抗氧化性能。Pt颗粒的弥散增韧显著提高了涂层的断裂韧性，缓解了陶瓷层与合金基体在高温下产生的热应力，使得涂层在高温服役过程中具有良好的抗剥落性能。
采用阴极等离子电解沉积弥散Pt颗粒增韧YSZ-Pt/Al2O3-Pt双层复合涂层。涂层中弥散的Pt颗粒阻碍的氧在涂层中的扩散，提高了涂层的抗氧化性能。Pt颗粒的弥散增韧显著提高了涂层的断裂韧性，缓解了陶瓷层与合金基体在高温下产生的热应力，使得涂层在高温服役过程中具有良好的抗剥落性能。
2018, 47(12):3597-3603.
摘要:
采用阳极氧化法和化学浸泡法相结合的方式制备了Al2O3/铈氧化物复合膜。首先在49g/L 的硫酸溶液中对铝合金进行阳极氧化，然后将阳极氧化后的铝合金在50℃下浸渍在含有2g/L Ce(NO3)3?6H2O, 20mL/L H2O2溶液中30min，进行铈氧化膜的转化。探究了溶液中不同苯骈三氮唑（BTA）浓度(0 g/L, 0.25 g/L, 0.5 g/L, 1 g/L, 1.5 g/L)对所制备的Al2O3/铈氧化物复合膜抗腐蚀性能的影响。 采用了X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站等技术手段对复合膜的性能进行了表征。测试结果表明，当BTA的加入浓度为0.5g/L时，铈离子沉积效果最佳，所制备复合膜表面的平整性和光滑性得到了良好的改善，此时的复合膜抗腐蚀性能明显提高。
采用阳极氧化法和化学浸泡法相结合的方式制备了Al2O3/铈氧化物复合膜。首先在49g/L 的硫酸溶液中对铝合金进行阳极氧化，然后将阳极氧化后的铝合金在50℃下浸渍在含有2g/L Ce(NO3)3?6H2O, 20mL/L H2O2溶液中30min，进行铈氧化膜的转化。探究了溶液中不同苯骈三氮唑（BTA）浓度(0 g/L, 0.25 g/L, 0.5 g/L, 1 g/L, 1.5 g/L)对所制备的Al2O3/铈氧化物复合膜抗腐蚀性能的影响。 采用了X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站等技术手段对复合膜的性能进行了表征。测试结果表明，当BTA的加入浓度为0.5g/L时，铈离子沉积效果最佳，所制备复合膜表面的平整性和光滑性得到了良好的改善，此时的复合膜抗腐蚀性能明显提高。
2018, 47(12):3604-3609.
摘要:
雾化技术是一种获得微细球形合金粉体的有效方法,其中雾化过程中的过冷度是影响粉体性能的重要因素。本文借助DSC等实验手段,研究了粉体尺寸和冷却速度对粉体过冷度和显微组织的影响,以及粉体尺寸,冷却速度和过冷度直间的关系。结果表明,粉体尺寸和冷却速度越小,粉体冷却时的过冷度越大。同时,较大的过冷度会显著降低粉体中树枝晶的臂间距。另外,粉体尺寸越小,粉体中的胞状晶的比例越高,晶粒的尺寸也显著减小。
雾化技术是一种获得微细球形合金粉体的有效方法,其中雾化过程中的过冷度是影响粉体性能的重要因素。本文借助DSC等实验手段,研究了粉体尺寸和冷却速度对粉体过冷度和显微组织的影响,以及粉体尺寸,冷却速度和过冷度直间的关系。结果表明,粉体尺寸和冷却速度越小,粉体冷却时的过冷度越大。同时,较大的过冷度会显著降低粉体中树枝晶的臂间距。另外,粉体尺寸越小,粉体中的胞状晶的比例越高,晶粒的尺寸也显著减小。
2018, 47(12):3610-3615.
摘要:
烧嘴是水煤浆气化系统的重要部件。运行过程中的高温硫化经常导致烧嘴提前失效，进而影响设备的安全稳定运行。本文采用等离子喷涂方法制备了Mo为粘结层的Al-Mo涂层，测量其在973 K, 1073 K and 1173 K的硫化和氧化行为，并与Mo涂层和Inconel合金进行比较。结果表明Al-Mo涂层的高温硫化抗力和氧化抗力均优于Mo涂层，高温硫化抗力优于Inconel合金。该涂层的提出为喷嘴失效问题的解决提供了便捷、有效的技术方案。
烧嘴是水煤浆气化系统的重要部件。运行过程中的高温硫化经常导致烧嘴提前失效，进而影响设备的安全稳定运行。本文采用等离子喷涂方法制备了Mo为粘结层的Al-Mo涂层，测量其在973 K, 1073 K and 1173 K的硫化和氧化行为，并与Mo涂层和Inconel合金进行比较。结果表明Al-Mo涂层的高温硫化抗力和氧化抗力均优于Mo涂层，高温硫化抗力优于Inconel合金。该涂层的提出为喷嘴失效问题的解决提供了便捷、有效的技术方案。
2018, 47(12):3616-3623.
摘要:
通过粉末包埋法运用Co-Cr-Y对高温合金GH586渗铝涂层进行改性，并进行了高温氧化行为的研究。研究结果表明：经Co-Cr-Y改性后的渗铝涂层在1000 °C氧化100h后，其平均增重为0.36毫克/平方厘米，远远低于基体的增重量。经X射线衍射分析，涂层的主要物相为NiAl，在1000 °C氧化过程中生成了连续而致密的氧化膜，主要包含 Al2O3, Cr2O3和 CoCr2O4。通过扫描电镜观察涂层表面和截面的形貌，可以涂层比基体展现出了更为优秀的氧化性能。另外发现，氧化过程中的富Cr（W）在晶界上聚集，有利于为涂层生成连续而致密的氧化膜不断提供Cr元素，从而提高涂层高温氧化性能。
通过粉末包埋法运用Co-Cr-Y对高温合金GH586渗铝涂层进行改性，并进行了高温氧化行为的研究。研究结果表明：经Co-Cr-Y改性后的渗铝涂层在1000 °C氧化100h后，其平均增重为0.36毫克/平方厘米，远远低于基体的增重量。经X射线衍射分析，涂层的主要物相为NiAl，在1000 °C氧化过程中生成了连续而致密的氧化膜，主要包含 Al2O3, Cr2O3和 CoCr2O4。通过扫描电镜观察涂层表面和截面的形貌，可以涂层比基体展现出了更为优秀的氧化性能。另外发现，氧化过程中的富Cr（W）在晶界上聚集，有利于为涂层生成连续而致密的氧化膜不断提供Cr元素，从而提高涂层高温氧化性能。
2018, 47(12):3624-3628.
摘要:
本文用原位反应法制备了不同TiC和TiB增强相含量的(TiC+TiB)/Ti6Al4V复合材料(简记为TMC),用HT-1000型摩擦磨损试验机研究了外加载荷对原位本文用原位反应法制备了不同TiC和TiB增强相含量的（TiC+TiB）/Ti6Al4V复合材料（简记为TMC），用HT-1000型摩擦磨损试验机研究了外加载荷对原位（TiC+TiB）/Ti6Al4V复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电镜及布鲁克三维形貌仪观察分析其磨损行为。结果显示，与Ti6Al4V基体相比，TiC+TiB增强相的生成提高了复合材料的耐磨性。对于含不同体积分数增强相的复合材料，随着外加载荷的增加，材料的磨损率和磨损深度增加，摩擦系数减小且在小范围内波动。在小负载下，磨损的表面覆盖有一些沟槽和少量磨屑;在大负载下，磨损的表面覆盖有一些浅沟槽和大量磨屑。磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。随着负荷增加，碎屑的尺寸增加，磨损加剧。
本文用原位反应法制备了不同TiC和TiB增强相含量的(TiC+TiB)/Ti6Al4V复合材料(简记为TMC),用HT-1000型摩擦磨损试验机研究了外加载荷对原位本文用原位反应法制备了不同TiC和TiB增强相含量的（TiC+TiB）/Ti6Al4V复合材料（简记为TMC），用HT-1000型摩擦磨损试验机研究了外加载荷对原位（TiC+TiB）/Ti6Al4V复合材料干滑动摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电镜及布鲁克三维形貌仪观察分析其磨损行为。结果显示，与Ti6Al4V基体相比，TiC+TiB增强相的生成提高了复合材料的耐磨性。对于含不同体积分数增强相的复合材料，随着外加载荷的增加，材料的磨损率和磨损深度增加，摩擦系数减小且在小范围内波动。在小负载下，磨损的表面覆盖有一些沟槽和少量磨屑;在大负载下，磨损的表面覆盖有一些浅沟槽和大量磨屑。磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。随着负荷增加，碎屑的尺寸增加，磨损加剧。
2018, 47(12):3629-3633.
摘要:
钯基金属玻璃在氢相关工业中具有潜在的应用价值。在本工作中,我们通过电弧熔炼、铜辊甩带的方法制备了Pd71.5Cu12Si16.5 金属玻璃的宽带样品。通过常规X射线衍射仪和短波长X射线应力分析仪的X射线衍射谱确定了样品的完全非晶态结构。在室温、100kPa压力条件下,对样品进行了多次的吸、放氢循环实验。经过10次以上的循环后,样品没有发生破坏,表现出良好的抗氢脆性能。通过气体直接渗透的方法进一步测试了Pd71.5Cu12Si16.5 金属玻璃及其同成分晶态合金的氢渗透性能。在金属玻璃的过冷液相区温度范围内,其氢渗透率明显高于晶态相,这一结果由金属玻璃在该区间内的等温保持引入了更多的自由体积进行解释。
钯基金属玻璃在氢相关工业中具有潜在的应用价值。在本工作中,我们通过电弧熔炼、铜辊甩带的方法制备了Pd71.5Cu12Si16.5 金属玻璃的宽带样品。通过常规X射线衍射仪和短波长X射线应力分析仪的X射线衍射谱确定了样品的完全非晶态结构。在室温、100kPa压力条件下,对样品进行了多次的吸、放氢循环实验。经过10次以上的循环后,样品没有发生破坏,表现出良好的抗氢脆性能。通过气体直接渗透的方法进一步测试了Pd71.5Cu12Si16.5 金属玻璃及其同成分晶态合金的氢渗透性能。在金属玻璃的过冷液相区温度范围内,其氢渗透率明显高于晶态相,这一结果由金属玻璃在该区间内的等温保持引入了更多的自由体积进行解释。
2018, 47(12):3634-3639.
摘要:
本文采用高温真空扩散法制备了纳米金刚石硼掺杂。采用热重分析仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、智能型拉曼光谱仪、透射电子显微电镜等技术手段对制备的产物进行表征。结果表明,产物主要包含C、O、B元素,其质量分数为92.08%,7.14%,0.78%。纳米金刚石硼掺杂的XRD图谱中除了金刚石(111)D、(220)D衍射峰外,还有六方金刚石(100)D的衍射峰。B原子的引入造成纳米金刚石的缺陷增多,引起G峰移至1620cm-1。硼原子在金刚石中以两种状态存在,分别是C-B碳的取代原子和B-O的间隙硼原子。掺杂后的纳米金刚石颗粒形状形貌无明显变化,粒径为2~10nm,有少部分立方金刚石的存在。总而言之,硼的掺杂使得纳米金刚石的初始氧化温度提高了175℃,氧化速度缓慢,热稳定性能提高。
本文采用高温真空扩散法制备了纳米金刚石硼掺杂。采用热重分析仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、智能型拉曼光谱仪、透射电子显微电镜等技术手段对制备的产物进行表征。结果表明,产物主要包含C、O、B元素,其质量分数为92.08%,7.14%,0.78%。纳米金刚石硼掺杂的XRD图谱中除了金刚石(111)D、(220)D衍射峰外,还有六方金刚石(100)D的衍射峰。B原子的引入造成纳米金刚石的缺陷增多,引起G峰移至1620cm-1。硼原子在金刚石中以两种状态存在,分别是C-B碳的取代原子和B-O的间隙硼原子。掺杂后的纳米金刚石颗粒形状形貌无明显变化,粒径为2~10nm,有少部分立方金刚石的存在。总而言之,硼的掺杂使得纳米金刚石的初始氧化温度提高了175℃,氧化速度缓慢,热稳定性能提高。
2018, 47(12):3640-3644.
摘要:
Mg-5Li-1Al 合金板材在热轧后分别经150℃和300℃退火30分钟。本文研究了热轧及退火态Mg-5Li-1Al板材的微观组织、力学性能及织构,并且讨论了其塑性变形机制。结果显示,退火态板材显示出了弱的织构和均匀的再结晶组织,其晶粒尺寸大约为15μm。随着退火温度的升高,合金板材的延伸率在逐渐提升,而抗拉强度、屈服强度、屈强比在减小,这些都对合金的成形性能非常有利。经300℃退火30分钟的合金板材表现出最好的力学性能,其原因在于Li元素的添加和退火温度的升高。
Mg-5Li-1Al 合金板材在热轧后分别经150℃和300℃退火30分钟。本文研究了热轧及退火态Mg-5Li-1Al板材的微观组织、力学性能及织构,并且讨论了其塑性变形机制。结果显示,退火态板材显示出了弱的织构和均匀的再结晶组织,其晶粒尺寸大约为15μm。随着退火温度的升高,合金板材的延伸率在逐渐提升,而抗拉强度、屈服强度、屈强比在减小,这些都对合金的成形性能非常有利。经300℃退火30分钟的合金板材表现出最好的力学性能,其原因在于Li元素的添加和退火温度的升高。
2018, 47(12):3645-3650.
摘要:
采用电弧熔炼及高能球磨工艺制备出LaxHo2-xFe17(x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) 合金微粉,借助XRD、SEM、VSM和网络矢量分析仪等仪器分别研究La替换对合金微粉的结构、形貌、磁性能及其微波吸收性能的影响。结果表明, 随着La含量的增加,饱和磁化强度和平均颗粒大小都有所增加。LaxHo2-xFe17合金的最小反射峰频率向低频方向移动。其中La0.2Ho1.8Fe17合金具有最好的吸波效果,在最佳匹配厚度1.8 mm下,La0.2Ho1.8Fe17合金的最小反射损耗在8.72 GHz处达到-28.72 dB,反射损耗小于-10 dB的频带宽度达到2.32 GHz。当厚度在1.2-2.4 mm范围里,La0.2H1.8Fe17合金的反射损耗均小于-10 dB,这表明LaxHo2-xFe17是有前途的微波吸收材料,并具有良好的吸收特性。
采用电弧熔炼及高能球磨工艺制备出LaxHo2-xFe17(x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) 合金微粉,借助XRD、SEM、VSM和网络矢量分析仪等仪器分别研究La替换对合金微粉的结构、形貌、磁性能及其微波吸收性能的影响。结果表明, 随着La含量的增加,饱和磁化强度和平均颗粒大小都有所增加。LaxHo2-xFe17合金的最小反射峰频率向低频方向移动。其中La0.2Ho1.8Fe17合金具有最好的吸波效果,在最佳匹配厚度1.8 mm下,La0.2Ho1.8Fe17合金的最小反射损耗在8.72 GHz处达到-28.72 dB,反射损耗小于-10 dB的频带宽度达到2.32 GHz。当厚度在1.2-2.4 mm范围里,La0.2H1.8Fe17合金的反射损耗均小于-10 dB,这表明LaxHo2-xFe17是有前途的微波吸收材料,并具有良好的吸收特性。
2018, 47(12):3651-3658.
摘要:
The influence of temperature and pressure on the electronic, elastic, structural, and thermodynamic properties of Ni3Al alloy was investigated by performing a first-principles study. The calculated elastic constants, equilibrium lattice constants, and elastic modulus agree well with the recorded theoretical and experimental data. The calculated elastic constants indicate that C11 is more sensitive than C12 and C44 to pressure. The Young’s modulus, bulk modulus, and shear modulus increase with an increase in pressure. The ratio of bulk to shear modulus (B/G) and anisotropy factor A were also analyzed. The Debye temperature was obtained by calculating the elastic constants, and it changed with the change in the pressure. The thermal expansion coefficient, normalized volume, heat capacity, bulk modulus, and Debye temperature Θ were determined and analyzed by using the quasi-harmonic Debye model at pressures of 0–60 GPa and temperatures of 0–1600 K. Finally, the density of states and Mulliken population were investigated and the effect of pressure on these was analyzed.
The influence of temperature and pressure on the electronic, elastic, structural, and thermodynamic properties of Ni3Al alloy was investigated by performing a first-principles study. The calculated elastic constants, equilibrium lattice constants, and elastic modulus agree well with the recorded theoretical and experimental data. The calculated elastic constants indicate that C11 is more sensitive than C12 and C44 to pressure. The Young’s modulus, bulk modulus, and shear modulus increase with an increase in pressure. The ratio of bulk to shear modulus (B/G) and anisotropy factor A were also analyzed. The Debye temperature was obtained by calculating the elastic constants, and it changed with the change in the pressure. The thermal expansion coefficient, normalized volume, heat capacity, bulk modulus, and Debye temperature Θ were determined and analyzed by using the quasi-harmonic Debye model at pressures of 0–60 GPa and temperatures of 0–1600 K. Finally, the density of states and Mulliken population were investigated and the effect of pressure on these was analyzed.
2018, 47(12):3659-3665.
摘要:
本文中,用不同的主轴转速来成形两种典型零件,研究了摩擦搅拌渐进成形零件的综合性能：成形性,表面质量,拉伸性能,显微硬度和壁厚分布。试验结果表明,板料的成形性随着转速增加而呈现增强趋势；接触面的表面粗糙度在水平和竖直方向表现出不同的变化趋势；非接触面的表面质量几乎不受转速影响；相比原板料,成形零件的拉伸性能和显微硬度明显增强,但转转速超过3000 rpm后,硬度值开始逐步下降；在高转速下成形零件的壁厚分布略微优于低转速下的成形零件。总体上,除了力学性能,高转速下成形零件的综合性能比低转速下的成形零件好。
本文中,用不同的主轴转速来成形两种典型零件,研究了摩擦搅拌渐进成形零件的综合性能：成形性,表面质量,拉伸性能,显微硬度和壁厚分布。试验结果表明,板料的成形性随着转速增加而呈现增强趋势；接触面的表面粗糙度在水平和竖直方向表现出不同的变化趋势；非接触面的表面质量几乎不受转速影响；相比原板料,成形零件的拉伸性能和显微硬度明显增强,但转转速超过3000 rpm后,硬度值开始逐步下降；在高转速下成形零件的壁厚分布略微优于低转速下的成形零件。总体上,除了力学性能,高转速下成形零件的综合性能比低转速下的成形零件好。
2018, 47(12):3666-3671.
摘要:
研究了在不同应力集中系数Kt和应力比R下Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe (Ti-55511)锻件和棒材纵向的室温高周疲劳性能及断口形貌。结果表明：应力比和应力集中系数是影响疲劳性能的两个重要因素。锻件和棒材的疲劳强度均随应力比R的增大而增大,随应力集中系数Kt的增大而减小。锻件的疲劳性能优于棒材,并且锻件的疲劳强度是棒材的1.08~1.57倍。
研究了在不同应力集中系数Kt和应力比R下Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe (Ti-55511)锻件和棒材纵向的室温高周疲劳性能及断口形貌。结果表明：应力比和应力集中系数是影响疲劳性能的两个重要因素。锻件和棒材的疲劳强度均随应力比R的增大而增大,随应力集中系数Kt的增大而减小。锻件的疲劳性能优于棒材,并且锻件的疲劳强度是棒材的1.08~1.57倍。
2018, 47(12):3672-3677.
摘要:
采用氧化增重法、X射线衍射、扫描电子显微镜研究了不同溶解氧浓度下700℃级超超临界锅炉用GH2984镍基合金的750℃饱和蒸汽氧化行为,结果表明： GH2984合金在不同溶解氧浓度(10ppb、5ppm)的水蒸气中生成的氧化层均为单层结构,主要由连续Cr2O3和少量弥散或局部聚集分布着Al2O3、TiO2内氧化产物组成。加氧处理会造成GH2984合金氧化膜厚度增加和内氧化现象明显,并使得表面零散分布的Fe2O3瘤状凸起消失,转而生成更多富Cr瘤状凸起。另外,水中溶解氧浓度上升未引起GH2984合金表面Cr2O3氧化膜的加速挥发,但降低了氧化膜中的TiO2含量。
采用氧化增重法、X射线衍射、扫描电子显微镜研究了不同溶解氧浓度下700℃级超超临界锅炉用GH2984镍基合金的750℃饱和蒸汽氧化行为,结果表明： GH2984合金在不同溶解氧浓度(10ppb、5ppm)的水蒸气中生成的氧化层均为单层结构,主要由连续Cr2O3和少量弥散或局部聚集分布着Al2O3、TiO2内氧化产物组成。加氧处理会造成GH2984合金氧化膜厚度增加和内氧化现象明显,并使得表面零散分布的Fe2O3瘤状凸起消失,转而生成更多富Cr瘤状凸起。另外,水中溶解氧浓度上升未引起GH2984合金表面Cr2O3氧化膜的加速挥发,但降低了氧化膜中的TiO2含量。
2018, 47(12):3678-3685.
摘要:
本文基于提出的一种崭新的磁场驱动方法有效地提高了激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的力学性能。通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜，系统地表征了初始态和在7T强磁场下退火30分钟的样品的微观结构。其中，退火温度分别选取在低于β转变温度的400 ℃和800 ℃，以及高于β转变温度的1200 ℃。键合电荷密度不仅可以表征由Al和V原子引起的晶格畸变，还可以从电子和原子本质上揭示固溶强化机制和马氏体相变机制。由于退火时间较短，经7T强磁场400℃和1200℃退火的试样的极限抗拉强度和伸长率均比初始态的试样有所提高。上述结果表明，通过热和磁场的耦合效应，可以预期改变激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的相变热力学，进而有效地优化其微观结构。这一设想的验证将有助于开发一种有效地提高增材制造材料的力学性能的新型磁场驱动方法。
本文基于提出的一种崭新的磁场驱动方法有效地提高了激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的力学性能。通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜，系统地表征了初始态和在7T强磁场下退火30分钟的样品的微观结构。其中，退火温度分别选取在低于β转变温度的400 ℃和800 ℃，以及高于β转变温度的1200 ℃。键合电荷密度不仅可以表征由Al和V原子引起的晶格畸变，还可以从电子和原子本质上揭示固溶强化机制和马氏体相变机制。由于退火时间较短，经7T强磁场400℃和1200℃退火的试样的极限抗拉强度和伸长率均比初始态的试样有所提高。上述结果表明，通过热和磁场的耦合效应，可以预期改变激光选区熔化Ti-6Al-4V合金的相变热力学，进而有效地优化其微观结构。这一设想的验证将有助于开发一种有效地提高增材制造材料的力学性能的新型磁场驱动方法。
2018, 47(12):3686-3696.
摘要:
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在航空、汽车、舰船、海洋等工业中用量迅速增加。同时,如铝合金等金属材料在这些工业中仍然广泛应用。因此,CFRP和金属材料之间的连接技术是航空、汽车等此类工业中所面临迫切需要解决和发展的关键问题之一。本文综述了CFRP和金属连接技术的一些研究成果。总结了胶接连接、螺栓连接、焊接、金属插入连接以及基于塑性变形连接(如自穿孔铆接、热铆接、无铆链接、摩擦焊接等)技术的实现和连接材料类型范围。指出了高性能、轻量化、高可靠性的CFRP-金属混合接头进一步研究发展所要解决的问题。
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在航空、汽车、舰船、海洋等工业中用量迅速增加。同时,如铝合金等金属材料在这些工业中仍然广泛应用。因此,CFRP和金属材料之间的连接技术是航空、汽车等此类工业中所面临迫切需要解决和发展的关键问题之一。本文综述了CFRP和金属连接技术的一些研究成果。总结了胶接连接、螺栓连接、焊接、金属插入连接以及基于塑性变形连接(如自穿孔铆接、热铆接、无铆链接、摩擦焊接等)技术的实现和连接材料类型范围。指出了高性能、轻量化、高可靠性的CFRP-金属混合接头进一步研究发展所要解决的问题。
2018, 47(12):3697-3702.
摘要:
本文采用超音速等离子喷涂(SAPS)和等离子物理气相沉积方法(PS-PVD)制备了结构致密的钙钛矿型(ABO3)La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)透氧膜。利用氧程序升温脱附(O2-TPD)、XPS等手段,比较了两种膜在200-900℃间氧物种在表面及体相中的传递变化情况。O2-TPD结果显示：SAPS膜的物理吸附氧脱附量、化学吸附氧脱附量和晶格氧脱附量分别超过PS-PVD膜的2倍、3倍和6倍；而XPS结果显示：SAPS膜表面吸附氧与晶格氧O1s峰面积比也高于PS-PVD膜。以上结果表明SAPS膜对氧具有更好的吸附及解离能力、更多的本征氧空位及更高的空位生成能力。
本文采用超音速等离子喷涂(SAPS)和等离子物理气相沉积方法(PS-PVD)制备了结构致密的钙钛矿型(ABO3)La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ(LSCF)透氧膜。利用氧程序升温脱附(O2-TPD)、XPS等手段,比较了两种膜在200-900℃间氧物种在表面及体相中的传递变化情况。O2-TPD结果显示：SAPS膜的物理吸附氧脱附量、化学吸附氧脱附量和晶格氧脱附量分别超过PS-PVD膜的2倍、3倍和6倍；而XPS结果显示：SAPS膜表面吸附氧与晶格氧O1s峰面积比也高于PS-PVD膜。以上结果表明SAPS膜对氧具有更好的吸附及解离能力、更多的本征氧空位及更高的空位生成能力。
2018, 47(12):3703-3709.
摘要:
采用实验和数值方法研究了陶瓷层厚度比对La2Ce2O7/YSZ(LC/YSZ)热障涂层热震性能的影响。实验结果表明,随着LC与YSZ厚度比的降低,涂层热震寿命显著提高,涂层失效区域逐渐向试样中心转移,剥离位置逐渐从两陶瓷层界面附近转移到LC内靠近上表面处。数值结果表明,界面边缘处较大的轴向应力与剪切应力易导致较大厚度比涂层边缘处剥落；LC表面中心区域较大的径向拉应力会导致垂直裂纹萌生,并伴随界面偏折,这是较小厚度比涂层自LC内部剥离的原因。
采用实验和数值方法研究了陶瓷层厚度比对La2Ce2O7/YSZ(LC/YSZ)热障涂层热震性能的影响。实验结果表明,随着LC与YSZ厚度比的降低,涂层热震寿命显著提高,涂层失效区域逐渐向试样中心转移,剥离位置逐渐从两陶瓷层界面附近转移到LC内靠近上表面处。数值结果表明,界面边缘处较大的轴向应力与剪切应力易导致较大厚度比涂层边缘处剥落；LC表面中心区域较大的径向拉应力会导致垂直裂纹萌生,并伴随界面偏折,这是较小厚度比涂层自LC内部剥离的原因。
2018, 47(12):3710-3715.
摘要:
本文实验研究了316L不锈钢纤维烧结毡的变形能,杨氏模量,强度等力学性能与材料相对密度之间的本构关系。研究表明金属纤维烧结毡沿面内方向的拉伸断裂能和压缩变形能与相对密度分别成线性关系和幂大于1的抛物线关系。金属纤维烧结毡沿面内方向拉伸或压缩时的模量和强度与材料相对密度均成线性关系。这反映了金属纤维烧结毡受面内方向应力时结点间纤维骨架以拉伸(压缩)变形为主。
本文实验研究了316L不锈钢纤维烧结毡的变形能,杨氏模量,强度等力学性能与材料相对密度之间的本构关系。研究表明金属纤维烧结毡沿面内方向的拉伸断裂能和压缩变形能与相对密度分别成线性关系和幂大于1的抛物线关系。金属纤维烧结毡沿面内方向拉伸或压缩时的模量和强度与材料相对密度均成线性关系。这反映了金属纤维烧结毡受面内方向应力时结点间纤维骨架以拉伸(压缩)变形为主。
2018, 47(12):3716-3720.
摘要:
本文研究了Al-Bi-Ce-Cu难混溶合金的凝固组织和耐磨性能。实验结果表明,添加Ce到Al-Bi合金中,原位生成的棒状化合物Bi2Ce作为异质形核质点,促进了Bi相的形核,所制备难混溶合金中富Bi相颗粒弥散分布。添加Cu到Al-Bi-Ce合金中生成了硬质相Al2Cu,硬质相增强了基体的硬度,进而提高了合金的耐磨性能,降低了合金的耐磨性系数。因此Al-Bi-Ce-Cu合金,不仅具有富Bi相颗粒弥散分布的组织,同时还具有高的耐磨性能,有很强的实际应用价值。
本文研究了Al-Bi-Ce-Cu难混溶合金的凝固组织和耐磨性能。实验结果表明,添加Ce到Al-Bi合金中,原位生成的棒状化合物Bi2Ce作为异质形核质点,促进了Bi相的形核,所制备难混溶合金中富Bi相颗粒弥散分布。添加Cu到Al-Bi-Ce合金中生成了硬质相Al2Cu,硬质相增强了基体的硬度,进而提高了合金的耐磨性能,降低了合金的耐磨性系数。因此Al-Bi-Ce-Cu合金,不仅具有富Bi相颗粒弥散分布的组织,同时还具有高的耐磨性能,有很强的实际应用价值。
2018, 47(12):3721-3729.
摘要:
本文采取多尺度准连续介质计算模拟方法(quasi-continuum method, QC),对纳米量级体心立方(body-centered-cubic, BCC)金属钨Ⅱ型裂纹尖端缺陷生成和破坏过程进行计算模拟,得到系统的载荷位移曲线,以及加载过程中裂纹尖端原子位移图像。凭借QC方法的原子精确和较高的计算效率,共观察到了裂纹尖端五次全位错形核和发射现象。模拟结果表明,宏观载荷位移曲线各突降点对应的微观本质是裂纹尖端位错的形核和发射；位错的运动具有不连续性和周期性等特点；位错数量不断增加和快速运动最终导致Ⅱ型裂纹开裂和破坏。根据模拟结果,定量化统计得到全位错位置和加载位移的关系曲线,说明了位错的运动规律：全位错会在裂纹尖端稳定位置形核,并且后续会有不连续的周期性发射；新位错的形核会导致原位错的发射,并且随着全位错数量的增加,位错整体运动速度加快。最后,根据不稳定层错能理论和微观尺度的力平衡方程,对位错形核的初始位置做了理论计算,并对位错运动规律进行机理分析,得到的理论结果与模拟结果相一致,验证了模拟结果的正确性。
本文采取多尺度准连续介质计算模拟方法(quasi-continuum method, QC),对纳米量级体心立方(body-centered-cubic, BCC)金属钨Ⅱ型裂纹尖端缺陷生成和破坏过程进行计算模拟,得到系统的载荷位移曲线,以及加载过程中裂纹尖端原子位移图像。凭借QC方法的原子精确和较高的计算效率,共观察到了裂纹尖端五次全位错形核和发射现象。模拟结果表明,宏观载荷位移曲线各突降点对应的微观本质是裂纹尖端位错的形核和发射；位错的运动具有不连续性和周期性等特点；位错数量不断增加和快速运动最终导致Ⅱ型裂纹开裂和破坏。根据模拟结果,定量化统计得到全位错位置和加载位移的关系曲线,说明了位错的运动规律：全位错会在裂纹尖端稳定位置形核,并且后续会有不连续的周期性发射；新位错的形核会导致原位错的发射,并且随着全位错数量的增加,位错整体运动速度加快。最后,根据不稳定层错能理论和微观尺度的力平衡方程,对位错形核的初始位置做了理论计算,并对位错运动规律进行机理分析,得到的理论结果与模拟结果相一致,验证了模拟结果的正确性。
2018, 47(12):3730-3734.
摘要:
本文采用真空感应熔炼的方法研究了金属钙和氧化钙坩埚对铸造高温合金K417G深度脱氧和脱硫的影响。结果表明,Ca能够达到深度脱氧脱硫的效果,可将氧含量由0.0013%降低到0.0006%,硫含量由0.0007%降低到0.0002%,并且合金中实测的w[Ca]－w[S]平衡关系与热力学计算结果基本一致；此外,CaO坩埚的脱氧脱硫效果明显,氧含量可降至0.0006%,硫含量可降至小于0.0002%,硫含量的降低与氧化钙坩埚内壁形成了mCaO.nAl2O3渣有关,从而实现深度脱硫。
本文采用真空感应熔炼的方法研究了金属钙和氧化钙坩埚对铸造高温合金K417G深度脱氧和脱硫的影响。结果表明,Ca能够达到深度脱氧脱硫的效果,可将氧含量由0.0013%降低到0.0006%,硫含量由0.0007%降低到0.0002%,并且合金中实测的w[Ca]－w[S]平衡关系与热力学计算结果基本一致；此外,CaO坩埚的脱氧脱硫效果明显,氧含量可降至0.0006%,硫含量可降至小于0.0002%,硫含量的降低与氧化钙坩埚内壁形成了mCaO.nAl2O3渣有关,从而实现深度脱硫。
2018, 47(12):3735-3740.
摘要:
金属钨(W)是未来聚变堆反应环境中面向等离子体的主要候选材料之一,开展W中氢同位素输运和滞留行为的定量研究,对评估钨的服役性能及聚变堆燃料的物料平衡至关重要。本工作采用热脱附谱方法定量研究了多晶W经能量为100 eV/D、注量为3.8×1024 D/m2的D+辐照作用后,在不同升温速率下氘的热脱附特性。研究发现,氘的热脱附量在不同升温速率下均为1022 D2/m2量级，随着升温速率的增大,氘的热脱附峰峰位向高温方向移动。多晶W中氘的热脱附行为符合一级反应特征,钨中空位是氘在钨中的主要俘获态,D原子的热脱附能为1.04 eV。
金属钨(W)是未来聚变堆反应环境中面向等离子体的主要候选材料之一,开展W中氢同位素输运和滞留行为的定量研究,对评估钨的服役性能及聚变堆燃料的物料平衡至关重要。本工作采用热脱附谱方法定量研究了多晶W经能量为100 eV/D、注量为3.8×1024 D/m2的D+辐照作用后,在不同升温速率下氘的热脱附特性。研究发现,氘的热脱附量在不同升温速率下均为1022 D2/m2量级，随着升温速率的增大,氘的热脱附峰峰位向高温方向移动。多晶W中氘的热脱附行为符合一级反应特征,钨中空位是氘在钨中的主要俘获态,D原子的热脱附能为1.04 eV。
2018, 47(12):3741-3747.
摘要:
本文通过对TC17合金进行常规锻造、β锻造和“β区预变形+(α+β)区大变形”,获得了等轴组织、网篮组织和球化组织三种典型显微组织,并通过裂纹扩展速率测试研究了不同显微组织对TC17合金疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,显微组织对TC17合金的疲劳裂纹扩展速率具有显著影响,网篮组织的抗裂纹扩展能力最优,球化组织次之,等轴组织最差,基于断裂力学和Paris公式,建立了三种典型组织TC17合金的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,对预测模型的分析发现,三种组织的长裂纹扩展寿命仅占疲劳总寿命的极小部分,控制裂纹起始(形核和短裂纹扩展)更为重要,提高抗疲劳裂纹扩展能力的意义在于提高临界裂纹长度。
本文通过对TC17合金进行常规锻造、β锻造和“β区预变形+(α+β)区大变形”,获得了等轴组织、网篮组织和球化组织三种典型显微组织,并通过裂纹扩展速率测试研究了不同显微组织对TC17合金疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,显微组织对TC17合金的疲劳裂纹扩展速率具有显著影响,网篮组织的抗裂纹扩展能力最优,球化组织次之,等轴组织最差,基于断裂力学和Paris公式,建立了三种典型组织TC17合金的疲劳裂纹扩展寿命预测模型,对预测模型的分析发现,三种组织的长裂纹扩展寿命仅占疲劳总寿命的极小部分,控制裂纹起始(形核和短裂纹扩展)更为重要,提高抗疲劳裂纹扩展能力的意义在于提高临界裂纹长度。
2018, 47(12):3748-3753.
摘要:
本文以Ti6Al4V钛合金为基材，利用微弧氧化和水热法在钛合金表面形成微纳复合多级粗糙结构，进一步通过氟化处理得到具有多级结构的超疏水钛合金表面。利用傅里叶变换红外光谱、能谱仪和场发射扫描电子显微镜等对材料表面结构和组成进行了系统的表征。利用水接触角对材料表面润湿性能进行了分析。因此，通过表面多级粗糙结构的构建以及低表面能处理，能够实现超疏水表面的构建。血小板黏附和溶血率测试结果表明材料表面具有较好的血液相容性。材料表面修饰前后耐腐蚀性能测试表明，超疏水结构能有效地降低材料表面与血液和腐蚀液的接触面积，进而降低材料表面与血细胞的相互作用，同时可以有效提高材料表面的耐腐蚀性能。
本文以Ti6Al4V钛合金为基材，利用微弧氧化和水热法在钛合金表面形成微纳复合多级粗糙结构，进一步通过氟化处理得到具有多级结构的超疏水钛合金表面。利用傅里叶变换红外光谱、能谱仪和场发射扫描电子显微镜等对材料表面结构和组成进行了系统的表征。利用水接触角对材料表面润湿性能进行了分析。因此，通过表面多级粗糙结构的构建以及低表面能处理，能够实现超疏水表面的构建。血小板黏附和溶血率测试结果表明材料表面具有较好的血液相容性。材料表面修饰前后耐腐蚀性能测试表明，超疏水结构能有效地降低材料表面与血液和腐蚀液的接触面积，进而降低材料表面与血细胞的相互作用，同时可以有效提高材料表面的耐腐蚀性能。
2018, 47(12):3754-3760.
摘要:
为提高钛及钛合金防腐蚀、耐磨损等关键服役性能,本研究在TA2钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层,研究纳米SiC颗粒的添加对微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响机制.结果表明,基础电解液中SiC的加入能够大幅度提高TA2微弧氧化涂层的厚度,且随着电压的升高,涂层的厚度和表面粗糙度也随之增大,涂层表面的微孔尺寸随着电压的升高而逐渐增大,SiC的加入能够有效地抑制微弧氧化涂层表面裂纹的产生；微弧氧化涂层的物相主要有高温稳定相金红石及锐钛矿,还含有少量的SiC及SiO2；微弧氧化涂层增加TA2的开路电位及自腐蚀电位,随着处理电压的增加开路电位随着升高；SiC的加入降低了涂层的阳极电流密度,显著提高了微弧氧化涂层得耐蚀性能。
为提高钛及钛合金防腐蚀、耐磨损等关键服役性能,本研究在TA2钛合金表面制备微弧氧化陶瓷涂层,研究纳米SiC颗粒的添加对微弧氧化涂层组织结构及耐蚀性能的影响机制.结果表明,基础电解液中SiC的加入能够大幅度提高TA2微弧氧化涂层的厚度,且随着电压的升高,涂层的厚度和表面粗糙度也随之增大,涂层表面的微孔尺寸随着电压的升高而逐渐增大,SiC的加入能够有效地抑制微弧氧化涂层表面裂纹的产生；微弧氧化涂层的物相主要有高温稳定相金红石及锐钛矿,还含有少量的SiC及SiO2；微弧氧化涂层增加TA2的开路电位及自腐蚀电位,随着处理电压的增加开路电位随着升高；SiC的加入降低了涂层的阳极电流密度,显著提高了微弧氧化涂层得耐蚀性能。
2018, 47(12):3761-3767.
摘要:
在高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形过程中,板料要经历多场多因素偶合作用下复杂的不均匀塑性变形和组织演化历程,特别是不均匀塑性变形通常是导致薄壁件成形起皱、椭圆和开裂等缺陷产生的主要因素。摩擦是描述环件与辊轮接触作用的主要参数,很大程度上决定着该环件多道次滚压成形过程中塑性变形的不均匀性,严重的影响着其滚压成形质量。为此,本文以有限元仿真为主并结合实验和理论方法,对高温合金GH4169薄壁w形圆环多道次滚压成形进行了系统的分析；进而提出了不均匀变形度的表征方法,研究获得了摩擦对高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形不均匀变形的影响规律。结果表明：随着滚压成形的进行等效应力极值逐渐增大,且从动辊进给时环件弯曲部分材料变形量较大；随着驱动、从动辊与环件之间摩擦系数的增加,不均匀变形程度先减小,后逐渐增大；导向辊与环件之间的摩擦对不均匀变形度的影响不大。
在高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形过程中,板料要经历多场多因素偶合作用下复杂的不均匀塑性变形和组织演化历程,特别是不均匀塑性变形通常是导致薄壁件成形起皱、椭圆和开裂等缺陷产生的主要因素。摩擦是描述环件与辊轮接触作用的主要参数,很大程度上决定着该环件多道次滚压成形过程中塑性变形的不均匀性,严重的影响着其滚压成形质量。为此,本文以有限元仿真为主并结合实验和理论方法,对高温合金GH4169薄壁w形圆环多道次滚压成形进行了系统的分析；进而提出了不均匀变形度的表征方法,研究获得了摩擦对高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形不均匀变形的影响规律。结果表明：随着滚压成形的进行等效应力极值逐渐增大,且从动辊进给时环件弯曲部分材料变形量较大；随着驱动、从动辊与环件之间摩擦系数的增加,不均匀变形程度先减小,后逐渐增大；导向辊与环件之间的摩擦对不均匀变形度的影响不大。
2018, 47(12):3768-3775.
摘要:
本文采用TA19合金加热到β相变点以上短时保温25-90s,得到了介于等轴组织与片层组织间的一种具有半等轴特征的过渡组织,研究了随保温时间的变化对半等轴组织演变规律及对力学性能的影响。结果表明半等轴组织主要是在β相变点以上短时保温时,β基体中的合金元素Mo向原等轴α相中扩散不均匀,冷却转变过程中初生等轴α相局部被β转变组织分割所形成。随保温时间的延长,半等轴特征逐渐被片层组织所取代,在保温温度为45s时,抗拉强度1219MPa,断面收缩率29%,伸长率14%,具有较好的强塑性。
本文采用TA19合金加热到β相变点以上短时保温25-90s,得到了介于等轴组织与片层组织间的一种具有半等轴特征的过渡组织,研究了随保温时间的变化对半等轴组织演变规律及对力学性能的影响。结果表明半等轴组织主要是在β相变点以上短时保温时,β基体中的合金元素Mo向原等轴α相中扩散不均匀,冷却转变过程中初生等轴α相局部被β转变组织分割所形成。随保温时间的延长,半等轴特征逐渐被片层组织所取代,在保温温度为45s时,抗拉强度1219MPa,断面收缩率29%,伸长率14%,具有较好的强塑性。
2018, 47(12):3776-3783.
摘要:
利用Gleeble热压缩实验,构建了690合金的挤压工艺的再结晶图,探讨了完全动态再结晶的临界挤压工艺,将合金的热变形组织演变模型带入deform-2D有限元软件,并针对挤压中合金的组织演变过程对有限元软件进行了二次开发,进而模拟计算了挤压比、坯料温度以及挤压速率对690合金挤压管组织的影响规律,依据挤压机设备能力以及组织要求提出了挤压工艺的控制方法,并进一步根据有限元计算结果进行实际挤压验证。结果表明：挤压管的晶粒尺寸随着挤压比的增大呈现出先降低后增加的趋势；690合金挤压管的晶粒尺寸随坯料温度和挤压速度的降低而减小；当坯料温度在1200℃,挤压比为15.3,挤压速率200 mm/s时,挤压管的晶粒尺寸可以控制在62.7 μm以下；模拟计算结果与挤压管的相对误差仅为4.5%。
利用Gleeble热压缩实验,构建了690合金的挤压工艺的再结晶图,探讨了完全动态再结晶的临界挤压工艺,将合金的热变形组织演变模型带入deform-2D有限元软件,并针对挤压中合金的组织演变过程对有限元软件进行了二次开发,进而模拟计算了挤压比、坯料温度以及挤压速率对690合金挤压管组织的影响规律,依据挤压机设备能力以及组织要求提出了挤压工艺的控制方法,并进一步根据有限元计算结果进行实际挤压验证。结果表明：挤压管的晶粒尺寸随着挤压比的增大呈现出先降低后增加的趋势；690合金挤压管的晶粒尺寸随坯料温度和挤压速度的降低而减小；当坯料温度在1200℃,挤压比为15.3,挤压速率200 mm/s时,挤压管的晶粒尺寸可以控制在62.7 μm以下；模拟计算结果与挤压管的相对误差仅为4.5%。
2018, 47(12):3784-3788.
摘要:
为了提高大功率磁控管阴极的耐电子轰击性能，首次采用Y2O3-Gd2O3-HfO2(Y-Gd-Hf-O)掺杂金属W粉制备大功率磁控管用直热式阴极。对不同质量百分比(wt%)Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极的热发射及耐电子轰击特性进行了研究。实验结果显示，50 wt% Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极具有较大的热发射能力，1500 ℃工作温度下即可提供1.0 A/cm2的拐点发射电流密度。10 wt% Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极具有较好的耐电子轰击性能，经过14 W/cm2电子连续轰击200 h后，热发射电流密度仅下降0.1 A/cm2。最后，对Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极热发射及耐电子轰击机理进行了有益的探讨。
为了提高大功率磁控管阴极的耐电子轰击性能，首次采用Y2O3-Gd2O3-HfO2(Y-Gd-Hf-O)掺杂金属W粉制备大功率磁控管用直热式阴极。对不同质量百分比(wt%)Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极的热发射及耐电子轰击特性进行了研究。实验结果显示，50 wt% Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极具有较大的热发射能力，1500 ℃工作温度下即可提供1.0 A/cm2的拐点发射电流密度。10 wt% Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极具有较好的耐电子轰击性能，经过14 W/cm2电子连续轰击200 h后，热发射电流密度仅下降0.1 A/cm2。最后，对Y-Gd-Hf-O掺杂W基直热式阴极热发射及耐电子轰击机理进行了有益的探讨。
2018, 47(12):3789-3794.
摘要:
本文采用Gleeble 3500热模拟试验机和D/MAX-2500/PC型X射线衍射仪研究了亚稳态β相47Zr-45Ti-5Al-3V合金室温压缩变形过程中的应力诱发马氏体转变行为。结果表明,在压缩变形过程中,应力诱发马氏体的数量随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。随应变速率和初始β相晶粒尺寸的增加,应力诱发马氏体的触发应力逐渐增加,而抗压强度逐渐降低。加工硬化率随真应力的变化曲线可分为三个阶段,第二和第三阶段的加工硬化率随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。
本文采用Gleeble 3500热模拟试验机和D/MAX-2500/PC型X射线衍射仪研究了亚稳态β相47Zr-45Ti-5Al-3V合金室温压缩变形过程中的应力诱发马氏体转变行为。结果表明,在压缩变形过程中,应力诱发马氏体的数量随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。随应变速率和初始β相晶粒尺寸的增加,应力诱发马氏体的触发应力逐渐增加,而抗压强度逐渐降低。加工硬化率随真应力的变化曲线可分为三个阶段,第二和第三阶段的加工硬化率随应变速率和初始β相晶粒尺寸的降低而增加。
2018, 47(12):3795-3799.
摘要:
本文针对TiO2镁热还原产品氧含量高的问题进行了热力学研究,计算了反应体系的吉布斯自由能和绝热温度,绘制了反应优势区图,结果表明当反应温度高于1681 K时TiO无法被镁还原。针对这一问题,提出添加稀释剂的思路以实现对还原过程温度的抑制,计算了不同NaCl、MgCl2添加量和初始温度对反应绝热温度的影响,指出了钛氧化物充分还原的热力学条件。最后分别以NaCl和NaCl-MgCl2共熔盐作为稀释剂进行了实验研究,实现了钛氧化物的充分还原。
本文针对TiO2镁热还原产品氧含量高的问题进行了热力学研究,计算了反应体系的吉布斯自由能和绝热温度,绘制了反应优势区图,结果表明当反应温度高于1681 K时TiO无法被镁还原。针对这一问题,提出添加稀释剂的思路以实现对还原过程温度的抑制,计算了不同NaCl、MgCl2添加量和初始温度对反应绝热温度的影响,指出了钛氧化物充分还原的热力学条件。最后分别以NaCl和NaCl-MgCl2共熔盐作为稀释剂进行了实验研究,实现了钛氧化物的充分还原。
2018, 47(12):3800-3805.
摘要:
基于有限元分析软件，对换热器液压胀接接头性能进行了分析，研究了不同胀接压力、材料组合、初始间隙对液压胀接接头密封性能、连接性能的影响。结果表明，随着胀接压力的增大，胀接接头的密封性能和连接性能加强；相同胀接压力下，换热管为TA2、管板为TA2时胀接接头的密封、连接性能优于材料组合为TA2-Q345R时的接头性能；初始间隙较小时，随着初始间隙的增大，胀接接头的密封性能和连接性能减弱；初始间隙较大时，其对胀接接头的密封性能和连接性能影响较小。
基于有限元分析软件，对换热器液压胀接接头性能进行了分析，研究了不同胀接压力、材料组合、初始间隙对液压胀接接头密封性能、连接性能的影响。结果表明，随着胀接压力的增大，胀接接头的密封性能和连接性能加强；相同胀接压力下，换热管为TA2、管板为TA2时胀接接头的密封、连接性能优于材料组合为TA2-Q345R时的接头性能；初始间隙较小时，随着初始间隙的增大，胀接接头的密封性能和连接性能减弱；初始间隙较大时，其对胀接接头的密封性能和连接性能影响较小。
2018, 47(12):3806-3810.
摘要:
利用卷到卷动态退火方法热处理Ni5W合金长带和实验室常规静态方法热处理Ni5W基带短样的过程中各晶体取向含量的变化规律存在明显的差异。研究发现,长带动态热处理过程较大的升温速率使Cube形核不足后续长大迟缓,Cube取向含量的增长一度趋于停滞,同时S取向含量出现不降反升的现象,随着温度的进一步升高Cube取向含量急速增长。常规静态热处理过程进行保温处理充分发挥Cube取向形核优势和长大优势,基带在形核阶段获得大量的Cube晶核,随着温度的升高Cube晶核快速长大。实验探究长带动态热处理方法和常规静态热处理方法之间的联系,指导长带的动态再结晶退火,推进实验室短样研究向长带产业化的转变。
利用卷到卷动态退火方法热处理Ni5W合金长带和实验室常规静态方法热处理Ni5W基带短样的过程中各晶体取向含量的变化规律存在明显的差异。研究发现,长带动态热处理过程较大的升温速率使Cube形核不足后续长大迟缓,Cube取向含量的增长一度趋于停滞,同时S取向含量出现不降反升的现象,随着温度的进一步升高Cube取向含量急速增长。常规静态热处理过程进行保温处理充分发挥Cube取向形核优势和长大优势,基带在形核阶段获得大量的Cube晶核,随着温度的升高Cube晶核快速长大。实验探究长带动态热处理方法和常规静态热处理方法之间的联系,指导长带的动态再结晶退火,推进实验室短样研究向长带产业化的转变。
2018, 47(12):3811-3815.
摘要:
作为最具潜力的航空航天高温结构材料，Ti2AlNb基合金具有高的比强度和良好的高温蠕变性能。本文对热轧态Ti-22Al-26Nb合金高温变形中的力学行为和再结晶行为进行研究，建立其高温本构关系模型，对其中呈现出的动态再结晶多应力峰值曲线特征（以1000℃，0.1s-1为例）进行拟合分析。结果表明：基于双曲正弦函数建立Ti-22Al-26Nb合金的高温本构关系模型的精度较高，最大误差为2.6%，可以很好地描述合金在高温变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系，由修正的Avrami方程预测得知再结晶体积分数与应变呈现典型的再结晶动力学增长趋势，揭示了该合金高温变形过程中复杂的软化行为。
作为最具潜力的航空航天高温结构材料，Ti2AlNb基合金具有高的比强度和良好的高温蠕变性能。本文对热轧态Ti-22Al-26Nb合金高温变形中的力学行为和再结晶行为进行研究，建立其高温本构关系模型，对其中呈现出的动态再结晶多应力峰值曲线特征（以1000℃，0.1s-1为例）进行拟合分析。结果表明：基于双曲正弦函数建立Ti-22Al-26Nb合金的高温本构关系模型的精度较高，最大误差为2.6%，可以很好地描述合金在高温变形时各热力学参数之间高度非线性的复杂关系，由修正的Avrami方程预测得知再结晶体积分数与应变呈现典型的再结晶动力学增长趋势，揭示了该合金高温变形过程中复杂的软化行为。
2018, 47(12):3816-3823.
摘要:
采用定向凝固技术结合液淬法研究了一种Ni-Fe-Cr基合金平界面和枝晶生长条件下的凝固特征和溶质偏析行为。结果表明，合金的组成相为γ基体、MC型碳化物和γˊ沉淀强化相，凝固顺序为L→L+γ→L+γ+MC→γ+γˊ+MC。平界面生长条件下淬火界面两侧溶质含量测定结果表明， Ti、Nb和Mo元素富集于液相，溶质分配系数小于1。Fe元素富集于固相，溶质分配系数大于1。Al和Cr元素在液固两相中浓度差别较小，溶质分配系数接近1。此外，固/液界面前沿存在溶质边界层，边界层内溶质原子通过扩散传输，边界层外主要借助流动传输。枝晶与平界面生长的溶质偏析行为基本一致，然而，枝晶生长时糊状区残余液相中溶质浓度与平界面生长时固/液界面前沿溶质浓度存在显著差别。枝晶生长条件下糊状区溶质偏析程度显著高于稳态生长区，固相反扩散和MC型碳化物的析出显著降低枝晶偏析程度。
采用定向凝固技术结合液淬法研究了一种Ni-Fe-Cr基合金平界面和枝晶生长条件下的凝固特征和溶质偏析行为。结果表明，合金的组成相为γ基体、MC型碳化物和γˊ沉淀强化相，凝固顺序为L→L+γ→L+γ+MC→γ+γˊ+MC。平界面生长条件下淬火界面两侧溶质含量测定结果表明， Ti、Nb和Mo元素富集于液相，溶质分配系数小于1。Fe元素富集于固相，溶质分配系数大于1。Al和Cr元素在液固两相中浓度差别较小，溶质分配系数接近1。此外，固/液界面前沿存在溶质边界层，边界层内溶质原子通过扩散传输，边界层外主要借助流动传输。枝晶与平界面生长的溶质偏析行为基本一致，然而，枝晶生长时糊状区残余液相中溶质浓度与平界面生长时固/液界面前沿溶质浓度存在显著差别。枝晶生长条件下糊状区溶质偏析程度显著高于稳态生长区，固相反扩散和MC型碳化物的析出显著降低枝晶偏析程度。
2018, 47(12):3824-3828.
摘要:
采用高温固相法在1100℃下合成了橙红色荧光粉YPO4:Gd3+,Eu3+,研究了Eu3+离子掺杂浓度、碱金属碳酸盐、助熔剂、敏化剂对荧光粉发光性能的影响。XRD检测结果显示：合成荧光粉为单相的YPO4。Eu3+离子较佳掺杂浓度为2.5%,碱金属碳酸盐 Na2CO3能有效提高荧光粉的发光强度。添加助熔剂NH4F可将荧光粉的煅烧合成温度从1100℃降低到800℃,并可促进发光中心进入晶格。Gd3+离子能将吸收的激发能有效传递给发光中心Eu3+离子,提高荧光粉的发光强度。色坐标分析显示,合成YPO4:0.025Eu3+荧光粉色坐标为(0.61,0.39) ,位于橙红光的色坐标范围内。
采用高温固相法在1100℃下合成了橙红色荧光粉YPO4:Gd3+,Eu3+,研究了Eu3+离子掺杂浓度、碱金属碳酸盐、助熔剂、敏化剂对荧光粉发光性能的影响。XRD检测结果显示：合成荧光粉为单相的YPO4。Eu3+离子较佳掺杂浓度为2.5%,碱金属碳酸盐 Na2CO3能有效提高荧光粉的发光强度。添加助熔剂NH4F可将荧光粉的煅烧合成温度从1100℃降低到800℃,并可促进发光中心进入晶格。Gd3+离子能将吸收的激发能有效传递给发光中心Eu3+离子,提高荧光粉的发光强度。色坐标分析显示,合成YPO4:0.025Eu3+荧光粉色坐标为(0.61,0.39) ,位于橙红光的色坐标范围内。
2018, 47(12):3829-3834.
摘要:
采用搅拌摩擦加工方法在Al基体中添加不同La2O3含量的混合粉末(Ni+La2O3),制备 (Ni+La2O3)/Al复合材料。采用SEM、EDS、 EPMA及XRD对复合区微观结构及相组成进行分析,采用室温拉伸试验对 (Ni+La2O3)/Al复合材料力学性能进行了测试。结果表明,随着La2O3含量的增加,(Ni+La2O3)/Al复合材料的组织和性能先变好后变差。当La2O3添加量达到5%时,复合材料中Al3Ni增强颗粒分布均匀、颗粒数量最多,块状的Ni粉团聚减少,其抗拉强度达到最大值215MPa,相比Ni/Al复合材料(抗拉强度176MPa),其抗拉强度提高了22%；当La2O3的添加量为7%时,复合材料中Al3Ni增强颗粒含量减少,块状Ni粉团聚重新出现,抗拉强度下降至201MPa。
采用搅拌摩擦加工方法在Al基体中添加不同La2O3含量的混合粉末(Ni+La2O3),制备 (Ni+La2O3)/Al复合材料。采用SEM、EDS、 EPMA及XRD对复合区微观结构及相组成进行分析,采用室温拉伸试验对 (Ni+La2O3)/Al复合材料力学性能进行了测试。结果表明,随着La2O3含量的增加,(Ni+La2O3)/Al复合材料的组织和性能先变好后变差。当La2O3添加量达到5%时,复合材料中Al3Ni增强颗粒分布均匀、颗粒数量最多,块状的Ni粉团聚减少,其抗拉强度达到最大值215MPa,相比Ni/Al复合材料(抗拉强度176MPa),其抗拉强度提高了22%；当La2O3的添加量为7%时,复合材料中Al3Ni增强颗粒含量减少,块状Ni粉团聚重新出现,抗拉强度下降至201MPa。
2018, 47(12):3835-3836.
摘要:
首次以硝酸锂、碳酸锂、氧化硼为原料,采用固相法制备得到了Li3-2xB1-xNxO3(x=0.1,0.2,0.3)锂离子固体电解质,通过无压烧结制备得到固体电解质片,并通过x射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),电化学交流阻抗(EIS)对Li3-2xB1-xNxO3(x=0.1,0.2,0.3)固态电解质进行了表征。结果表明：当x=0.2时,采用无压烧结在600℃烧结10 h制备得到的固体电解质片致密度最高,达到理论密度的90.07%,室温锂离子总电导率也最大,为6.37×10-6 S/cm,此时激活能值最小,为0.48eV。
首次以硝酸锂、碳酸锂、氧化硼为原料,采用固相法制备得到了Li3-2xB1-xNxO3(x=0.1,0.2,0.3)锂离子固体电解质,通过无压烧结制备得到固体电解质片,并通过x射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),电化学交流阻抗(EIS)对Li3-2xB1-xNxO3(x=0.1,0.2,0.3)固态电解质进行了表征。结果表明：当x=0.2时,采用无压烧结在600℃烧结10 h制备得到的固体电解质片致密度最高,达到理论密度的90.07%,室温锂离子总电导率也最大,为6.37×10-6 S/cm,此时激活能值最小,为0.48eV。
2018, 47(12):3839-3847.
摘要:
本文以GH4169高温合金闪光焊接件为研究对象,研究了热处理对焊缝试样的组织与力学性能的影响规律。结果表明,在焊接热量的作用下强化相γ′′、γ′发生回溶,致使焊接区的强度、硬度均明显低于基体。通过固溶处理后基体的强度降低到和焊缝试样一致,可实现拉伸变形过程中焊接区与基体的均匀变形。对焊缝试样在固溶前和固溶后进行1.2%拉伸塑性变形,经过时效处理(720 ℃8 h(60 ℃/h)-620 ℃8 h AC(空冷))后发现,少量塑性变形对其力学性能几乎没有影响。经固溶时效处理后焊缝试样拉伸强度指标与基体材料相比变化不大,但塑性指标低于基体试样,这与其热影响区存在粗大晶粒有关。
本文以GH4169高温合金闪光焊接件为研究对象,研究了热处理对焊缝试样的组织与力学性能的影响规律。结果表明,在焊接热量的作用下强化相γ′′、γ′发生回溶,致使焊接区的强度、硬度均明显低于基体。通过固溶处理后基体的强度降低到和焊缝试样一致,可实现拉伸变形过程中焊接区与基体的均匀变形。对焊缝试样在固溶前和固溶后进行1.2%拉伸塑性变形,经过时效处理(720 ℃8 h(60 ℃/h)-620 ℃8 h AC(空冷))后发现,少量塑性变形对其力学性能几乎没有影响。经固溶时效处理后焊缝试样拉伸强度指标与基体材料相比变化不大,但塑性指标低于基体试样,这与其热影响区存在粗大晶粒有关。
2018, 47(12):3848-3852.
摘要:
针对不同烧结条件及TiC/WC组分比,采用热压烧结工艺制备出三层仿生结构复合陶瓷刀具材料。测试了仿生结构复合陶瓷材料力学性能,并对材料断口形貌和裂纹扩展进行了观察分析。结果表明：仿生结构复合陶瓷刀具材料抗弯强度达870 MPa,维氏硬度达21.83 GPa,断裂韧性达7.56 MPa?m1/2,比SG4均质陶瓷刀具材料性能有所提高。断口形貌显示仿生结构复合陶瓷刀具材料较SG4均质刀具材料晶粒细密,晶粒尺寸呈现多尺度特征。材料断裂模式为穿晶断裂和沿晶断裂混合型。仿生结构复合陶瓷材料表面裂纹扩展呈现偏转和分叉。裂纹穿过材料界面扩展时有明显偏转现象。
针对不同烧结条件及TiC/WC组分比,采用热压烧结工艺制备出三层仿生结构复合陶瓷刀具材料。测试了仿生结构复合陶瓷材料力学性能,并对材料断口形貌和裂纹扩展进行了观察分析。结果表明：仿生结构复合陶瓷刀具材料抗弯强度达870 MPa,维氏硬度达21.83 GPa,断裂韧性达7.56 MPa?m1/2,比SG4均质陶瓷刀具材料性能有所提高。断口形貌显示仿生结构复合陶瓷刀具材料较SG4均质刀具材料晶粒细密,晶粒尺寸呈现多尺度特征。材料断裂模式为穿晶断裂和沿晶断裂混合型。仿生结构复合陶瓷材料表面裂纹扩展呈现偏转和分叉。裂纹穿过材料界面扩展时有明显偏转现象。
2018, 47(12):3853-3859.
摘要:
本研究利用气雾化技术制备球形TC4合金粉末,作者利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建等分析手段对异常颗粒粉体以及不同粒径的TC4合金粉末表面和内部的孔缺陷进行了表征。实验结果表明,本研究制备的TC4合金粉末随着粉末粒径减小,粉体表面由凸凹不平的冷凝收缩痕迹渐变为光滑表面,粉体内部的孔隙逐渐减少,且孔隙尺寸也随之减小；经分析,由于雾化过程中凝固与球化时间的差异及飞行轨迹的不同等原因导致了包裹式、连体式、椭球形、卫星粉等异常粉末颗粒的生成；同步辐射CT扫描-三维重建表明,粉末内部的孔隙率和孔隙尺寸随着粉末粒度的增大而增大；作者认为通过调整雾化工艺,使金属熔滴在未开始冷却凝固前彻底雾化破碎,从而能有效解决粉末内部孔隙缺陷的问题。
本研究利用气雾化技术制备球形TC4合金粉末,作者利用SEM、同步辐射CT扫描-三维重建等分析手段对异常颗粒粉体以及不同粒径的TC4合金粉末表面和内部的孔缺陷进行了表征。实验结果表明,本研究制备的TC4合金粉末随着粉末粒径减小,粉体表面由凸凹不平的冷凝收缩痕迹渐变为光滑表面,粉体内部的孔隙逐渐减少,且孔隙尺寸也随之减小；经分析,由于雾化过程中凝固与球化时间的差异及飞行轨迹的不同等原因导致了包裹式、连体式、椭球形、卫星粉等异常粉末颗粒的生成；同步辐射CT扫描-三维重建表明,粉末内部的孔隙率和孔隙尺寸随着粉末粒度的增大而增大；作者认为通过调整雾化工艺,使金属熔滴在未开始冷却凝固前彻底雾化破碎,从而能有效解决粉末内部孔隙缺陷的问题。
2018, 47(12):3860-3866.
摘要:
以Cu-Zr-Ag非晶合金作为前驱体,利用快速凝固技术和脱合金相结合的方法制备纳米多孔铜银双金属(NP-CuAg),通过化学沉淀法使MnO2在NP-CuAg上形核生长,成功制备出NP-CuAg和MnO2的复合电极材料(NP-CuAg/MnO2)。利用XRD、SEM分析材料的相组成及微观形貌,通过循环伏安法和恒流充放电法研究复合电极材料的电容特性。结果表明：兼具三维连续纳米孔洞结构及优异导电性的NP-CuAg作为依附载体可大幅度提高MnO2颗粒的分散度和电极材料导电性,使其电化学性能得以充分发挥。复合电极材料的比电容值随着前驱体合金中银含量的增加而提高,前驱体合金中Ag含量为10 at.%时电容值可达392.86 F/g。封装成可反复充放电的纽扣型电化学储能器件,可成功对LED灯泡供电。
以Cu-Zr-Ag非晶合金作为前驱体,利用快速凝固技术和脱合金相结合的方法制备纳米多孔铜银双金属(NP-CuAg),通过化学沉淀法使MnO2在NP-CuAg上形核生长,成功制备出NP-CuAg和MnO2的复合电极材料(NP-CuAg/MnO2)。利用XRD、SEM分析材料的相组成及微观形貌,通过循环伏安法和恒流充放电法研究复合电极材料的电容特性。结果表明：兼具三维连续纳米孔洞结构及优异导电性的NP-CuAg作为依附载体可大幅度提高MnO2颗粒的分散度和电极材料导电性,使其电化学性能得以充分发挥。复合电极材料的比电容值随着前驱体合金中银含量的增加而提高,前驱体合金中Ag含量为10 at.%时电容值可达392.86 F/g。封装成可反复充放电的纽扣型电化学储能器件,可成功对LED灯泡供电。
2018, 47(12):3867-3871.
摘要:
通过单辊旋淬快速凝固技术制备Cu-3.2Ni-0.7Si（wt%）合金薄带。研究了不同旋淬速度（凝固速度）和时效处理对合金微观组织、导电率和力学性能的影响。结果表明，随着凝固速度的增大，铸态合金的晶粒明显细化，导电率降低，显微硬度和拉伸强度升高。铸态合金在同一温度进行时效处理，随着时效时间的增加，合金的电导率呈升高趋势，而合金的显微硬度和拉伸强度先升高后降低。铸态合金的导电率随凝固速度的增大而降低是基体晶格畸变程度增大所致；合金时效处理后导电率升高是由于第二相析出明显消除晶格畸变的结果。铸态合金显微硬度和拉伸强度随凝固速度增大而升高是细晶强化的结果；时效处理后，合金的显微硬度和抗拉强度明显提高是第二相强化的结果，而过度时效导致显微硬度和拉伸强度降低的主要原因是第二相的粗化团聚所致。
通过单辊旋淬快速凝固技术制备Cu-3.2Ni-0.7Si（wt%）合金薄带。研究了不同旋淬速度（凝固速度）和时效处理对合金微观组织、导电率和力学性能的影响。结果表明，随着凝固速度的增大，铸态合金的晶粒明显细化，导电率降低，显微硬度和拉伸强度升高。铸态合金在同一温度进行时效处理，随着时效时间的增加，合金的电导率呈升高趋势，而合金的显微硬度和拉伸强度先升高后降低。铸态合金的导电率随凝固速度的增大而降低是基体晶格畸变程度增大所致；合金时效处理后导电率升高是由于第二相析出明显消除晶格畸变的结果。铸态合金显微硬度和拉伸强度随凝固速度增大而升高是细晶强化的结果；时效处理后，合金的显微硬度和抗拉强度明显提高是第二相强化的结果，而过度时效导致显微硬度和拉伸强度降低的主要原因是第二相的粗化团聚所致。
2018, 47(12):3872-3879.
摘要:
设计Ni40Ti60高强韧非晶合金为前驱体在0.25 M HF溶液中“自由脱合金-自然氧化”一步法得到纳米多孔镍/氧化镍(np-Ni/NiO)复合电极材料。对复合电极材料的结构、形貌和储能特性进行探究,结果表明：np-Ni/NiO具有“脱合金层︱非晶芯层︱脱合金层”的三明治型复合结构,层与层之间自然结合,保证了电极材料的柔韧性和结构一体化；脱合金层的厚度与NiO的含量随脱合金时间延长而增加。脱合金2 h的样品其体积比电容可达491.1 F/cm3,循环6000次后仍可达472 F/cm3。
设计Ni40Ti60高强韧非晶合金为前驱体在0.25 M HF溶液中“自由脱合金-自然氧化”一步法得到纳米多孔镍/氧化镍(np-Ni/NiO)复合电极材料。对复合电极材料的结构、形貌和储能特性进行探究,结果表明：np-Ni/NiO具有“脱合金层︱非晶芯层︱脱合金层”的三明治型复合结构,层与层之间自然结合,保证了电极材料的柔韧性和结构一体化；脱合金层的厚度与NiO的含量随脱合金时间延长而增加。脱合金2 h的样品其体积比电容可达491.1 F/cm3,循环6000次后仍可达472 F/cm3。
2018, 47(12):3880-3886.
摘要:
通过在ZL114A合金熔炼过程添加Te、Sb元素完成了硅相变质处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用差热分析(DSC)、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了合金在不同T6热处理态下的力学性能、晶界Si相形貌与组织演化规律。结果表明,随着固溶/时效温度的增加,晶界处Te、Sb元素溶入初生α-Al基体内部的数量与密度连续增加,晶界处Al4(Te,Sb)低熔点共晶相的数量不断减少,520℃～530℃范围内吸热峰峰值连续上升,晶界处Si相组织形貌由针片状、多边形状与长棒状演变为短棒状、椭圆状与球状,球形平均粒径仅为9μm；Si、Mg元素溶入初生α-Al基体的数量与密度、淬火瞬间Si相的固溶过饱和度随之增加。聚乙二醇淬火介质下经545℃固溶20h与170℃时效10h,合金材料平均抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率与维氏硬度高达360MPa、307MPa、10.4%、13.8%与122,断口表面以韧窝断裂为主,伴生少量沿晶断裂带,Mg2Si强化相平均长度约为224nm。
通过在ZL114A合金熔炼过程添加Te、Sb元素完成了硅相变质处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用差热分析(DSC)、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了合金在不同T6热处理态下的力学性能、晶界Si相形貌与组织演化规律。结果表明,随着固溶/时效温度的增加,晶界处Te、Sb元素溶入初生α-Al基体内部的数量与密度连续增加,晶界处Al4(Te,Sb)低熔点共晶相的数量不断减少,520℃～530℃范围内吸热峰峰值连续上升,晶界处Si相组织形貌由针片状、多边形状与长棒状演变为短棒状、椭圆状与球状,球形平均粒径仅为9μm；Si、Mg元素溶入初生α-Al基体的数量与密度、淬火瞬间Si相的固溶过饱和度随之增加。聚乙二醇淬火介质下经545℃固溶20h与170℃时效10h,合金材料平均抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率与维氏硬度高达360MPa、307MPa、10.4%、13.8%与122,断口表面以韧窝断裂为主,伴生少量沿晶断裂带,Mg2Si强化相平均长度约为224nm。
2018, 47(12):3887-3892.
摘要:
直升机主减速器用离合器自由轮在使用过程中出现了表面渗层剥落失效问题，本研究采用体式显微镜观察、扫描电镜观察、金相分析、硬度分析、XRD分析等方法，对铬碳相渗层的剥落原因进行了分析。分析结果表明，渗层剥落的机理为接触疲劳剥落，渗层内部存在的显微孔洞在循环载荷的作用下产生的微裂纹扩展，是造成渗层剥落产生的主要原因，随着微裂纹的扩展，表面出现轻微剥落区域，剥落区域的出现造成了邻近区域的的应力集中，促进了剥落区域边缘贯穿裂纹的形成，加剧了剥落。同时，渗层的局部剥落，造成的承载区域减小，应力上升，促进了新剥落区域的产生，最终多个剥落区域扩展，形成贯穿性渗层剥落。
直升机主减速器用离合器自由轮在使用过程中出现了表面渗层剥落失效问题，本研究采用体式显微镜观察、扫描电镜观察、金相分析、硬度分析、XRD分析等方法，对铬碳相渗层的剥落原因进行了分析。分析结果表明，渗层剥落的机理为接触疲劳剥落，渗层内部存在的显微孔洞在循环载荷的作用下产生的微裂纹扩展，是造成渗层剥落产生的主要原因，随着微裂纹的扩展，表面出现轻微剥落区域，剥落区域的出现造成了邻近区域的的应力集中，促进了剥落区域边缘贯穿裂纹的形成，加剧了剥落。同时，渗层的局部剥落，造成的承载区域减小，应力上升，促进了新剥落区域的产生，最终多个剥落区域扩展，形成贯穿性渗层剥落。
2018, 47(12):3893-3898.
摘要:
摘 要: 利用电沉积法在石墨烯（rGO）表面制备了具有不同钯（Pd）钴（Co）比的PdCo纳米复合催化剂。采用场发射扫描电镜、X-射线能谱和傅里叶红外等方法对所制备的不同比例催化剂进行了表征。结果表明，所制备电催化剂中金属元素的比例接近于前驱体溶液中金属离子浓度之比；二元复合催化剂的粒径较小，且颗粒粒径分布均匀；在0.5 M硫酸电解液中研究了催化剂对甲酸的电催化性能，发现在所有催化剂中，Pd1Co3/rGO具有最大的电化学活性面积，对甲酸氧化具有最高的活性和最好的稳定性。证明采用电沉积法制备的Pd1Co3/rGO纳米复合催化剂在直接甲酸燃料电池中具有潜在的应用价值。
摘 要: 利用电沉积法在石墨烯（rGO）表面制备了具有不同钯（Pd）钴（Co）比的PdCo纳米复合催化剂。采用场发射扫描电镜、X-射线能谱和傅里叶红外等方法对所制备的不同比例催化剂进行了表征。结果表明，所制备电催化剂中金属元素的比例接近于前驱体溶液中金属离子浓度之比；二元复合催化剂的粒径较小，且颗粒粒径分布均匀；在0.5 M硫酸电解液中研究了催化剂对甲酸的电催化性能，发现在所有催化剂中，Pd1Co3/rGO具有最大的电化学活性面积，对甲酸氧化具有最高的活性和最好的稳定性。证明采用电沉积法制备的Pd1Co3/rGO纳米复合催化剂在直接甲酸燃料电池中具有潜在的应用价值。
2018, 47(12):3899-3906.
摘要:
自组装是在没有人工干预的情况下,由基本结构单元自发形成高度有序的空间结构。3D自组装结构具有较大的比表面,因而表现出优异的催化和光电化学等性能,已经成为纳米材料制备科学和技术的一个研究热点。因此,本文评述了3D自组装纳米功能材料的主要制备方法,具体包括：水热/溶剂热法、模板法、外场诱导法等。
自组装是在没有人工干预的情况下,由基本结构单元自发形成高度有序的空间结构。3D自组装结构具有较大的比表面,因而表现出优异的催化和光电化学等性能,已经成为纳米材料制备科学和技术的一个研究热点。因此,本文评述了3D自组装纳米功能材料的主要制备方法,具体包括：水热/溶剂热法、模板法、外场诱导法等。
