2018年第47卷第2期文章目次
2018, 47(2):409-415.
摘要:
采用等温热压缩试验,研究了AA7085铝合金在变形温度为300～450℃、应变速率为0.01～10 s-1的条件下的热变形行为和加工图。通过光学显微镜(OM),电子背散射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)表征了材料的微观组织。结果表明在不同应变条件下的加工图的叠加得到优化的工艺参数为：温度为390-450 ℃,应变速率低于 0.1s-1. 微观组织表征表明了在安全区内,动态回复和动态再结晶是主要的变形机制。而在低温低速的条件下,在应变为0.5与0.7之间的第二相粒子的粗化可能是导致加工图从失稳区向安全区转换的原因。
采用等温热压缩试验,研究了AA7085铝合金在变形温度为300～450℃、应变速率为0.01～10 s-1的条件下的热变形行为和加工图。通过光学显微镜(OM),电子背散射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)表征了材料的微观组织。结果表明在不同应变条件下的加工图的叠加得到优化的工艺参数为：温度为390-450 ℃,应变速率低于 0.1s-1. 微观组织表征表明了在安全区内,动态回复和动态再结晶是主要的变形机制。而在低温低速的条件下,在应变为0.5与0.7之间的第二相粒子的粗化可能是导致加工图从失稳区向安全区转换的原因。
2018, 47(2):416-422.
摘要:
为阐明 Ti2AlNb基合金高温变形过程中O相层片的球化机制及模型,研究了Ti-22Al-25Nb(at.%)合金在(O+B2)和(α2+O+B2)相区压缩变形行为及显微组织演变规律。结果表明,合金的软化行为与O相层片动态球化、45°方向剪切变形失稳及裂纹萌生有关。O相层片在较低温度和较高应变速率下难以球化是由于原子具有较低的扩散速率和较短的扩散时间。O相层片的球化机制主要为层片扭结和剪断,本质上属于动态再结晶行为。建立了合金高温变形本构关系,并计算了变形激活能为831 kJ?mol^(-1) ；对O相层片球化的动力学过程进行了研究,其动力学行为受变形条件影响很大,遵循阿夫拉米曲线方程。
为阐明 Ti2AlNb基合金高温变形过程中O相层片的球化机制及模型,研究了Ti-22Al-25Nb(at.%)合金在(O+B2)和(α2+O+B2)相区压缩变形行为及显微组织演变规律。结果表明,合金的软化行为与O相层片动态球化、45°方向剪切变形失稳及裂纹萌生有关。O相层片在较低温度和较高应变速率下难以球化是由于原子具有较低的扩散速率和较短的扩散时间。O相层片的球化机制主要为层片扭结和剪断,本质上属于动态再结晶行为。建立了合金高温变形本构关系,并计算了变形激活能为831 kJ?mol^(-1) ；对O相层片球化的动力学过程进行了研究,其动力学行为受变形条件影响很大,遵循阿夫拉米曲线方程。
2018, 47(2):423-430.
摘要:
镍基合金粉通过氩气雾化和氮气雾化制得。利用扫描电镜及其借助EDS能谱仪研究了雾化粉末的凝固微观结构特性。基于牛顿冷却模型，计算了雾化融滴的冷却速度和飞行速度。计算结果表明，雾化介质和融滴尺寸对冷却速度有影响，冷却速度也影响粉末的微观结构。对于氩气雾化粉，发达的枝晶结构在较低的冷速下获得；在较高的冷却速度下，得到混合的微观结构（枝晶和包晶）。对于氮气雾化粉，较低的冷速下得到枝晶；在较高的冷速下得到包晶。通过理论计算，氩气雾化粉末的冷却速度是10000K/s到424000 K/s，氮气雾化粉的冷却速度是10000K/s到480000 K/s。随着融滴尺寸的减小，两种雾化粉末的冷却速度则逐渐增加。元素Cr, Co, W, Ni 和 Al主要集中于晶轴，然而Ti主要集中于枝晶区域。
镍基合金粉通过氩气雾化和氮气雾化制得。利用扫描电镜及其借助EDS能谱仪研究了雾化粉末的凝固微观结构特性。基于牛顿冷却模型，计算了雾化融滴的冷却速度和飞行速度。计算结果表明，雾化介质和融滴尺寸对冷却速度有影响，冷却速度也影响粉末的微观结构。对于氩气雾化粉，发达的枝晶结构在较低的冷速下获得；在较高的冷却速度下，得到混合的微观结构（枝晶和包晶）。对于氮气雾化粉，较低的冷速下得到枝晶；在较高的冷速下得到包晶。通过理论计算，氩气雾化粉末的冷却速度是10000K/s到424000 K/s，氮气雾化粉的冷却速度是10000K/s到480000 K/s。随着融滴尺寸的减小，两种雾化粉末的冷却速度则逐渐增加。元素Cr, Co, W, Ni 和 Al主要集中于晶轴，然而Ti主要集中于枝晶区域。
2018, 47(2):430-435.
摘要:
在转化膜中,总是会出现许多均匀分布的表面裂纹。但是表面裂纹行为很少被研究到,这是由于在实际的测试条件下,裂纹很快就萌生完成了。在本文中,借助ABAQUS软件,采用有限元的研究方法实现无水化学转化膜表面微裂纹行为及内应力产生的计算机模拟,得到Mises应力分布、S11应力演变和应力-时间曲线。研究结果表明,转化膜在开裂过程中,内应力随着时间增加而增大,膜片中心处和裂纹边缘处的应力比其他地方都大然而中部区域的S11应力要比靠近边界区域的S11应力大。裂纹在转化膜膜片之间慢慢产生最终形成V型的裂纹。随着转化膜膜片收缩角度的不同,相互间的裂纹开口宽度也不相同。
在转化膜中,总是会出现许多均匀分布的表面裂纹。但是表面裂纹行为很少被研究到,这是由于在实际的测试条件下,裂纹很快就萌生完成了。在本文中,借助ABAQUS软件,采用有限元的研究方法实现无水化学转化膜表面微裂纹行为及内应力产生的计算机模拟,得到Mises应力分布、S11应力演变和应力-时间曲线。研究结果表明,转化膜在开裂过程中,内应力随着时间增加而增大,膜片中心处和裂纹边缘处的应力比其他地方都大然而中部区域的S11应力要比靠近边界区域的S11应力大。裂纹在转化膜膜片之间慢慢产生最终形成V型的裂纹。随着转化膜膜片收缩角度的不同,相互间的裂纹开口宽度也不相同。
2018, 47(2):435-441.
摘要:
为获得性能良好的镍铁钨合金镀层,研究了镀液pH 值、温度、电流密度、稳定剂抗坏血酸浓度对镍铁钨合金镀层成分和镀层沉积速率、显微硬度的影响。结果表明: 镀液pH 值对镀层W含量和镀层沉积速率影响较大；镀液温度对镀层沉积速率、镀层成分和镀层硬度影响均较大；随抗坏血酸浓度增加,镀层沉积速率逐渐降低,镀层表面形貌更加粗糙。在镀液pH = 4,温度60 ℃,电流密度4 A/dm2,抗坏血酸浓度3 g /L 时,镀层沉积速率和镀层的显微硬度较高,表面光亮致密,耐蚀性好。
为获得性能良好的镍铁钨合金镀层,研究了镀液pH 值、温度、电流密度、稳定剂抗坏血酸浓度对镍铁钨合金镀层成分和镀层沉积速率、显微硬度的影响。结果表明: 镀液pH 值对镀层W含量和镀层沉积速率影响较大；镀液温度对镀层沉积速率、镀层成分和镀层硬度影响均较大；随抗坏血酸浓度增加,镀层沉积速率逐渐降低,镀层表面形貌更加粗糙。在镀液pH = 4,温度60 ℃,电流密度4 A/dm2,抗坏血酸浓度3 g /L 时,镀层沉积速率和镀层的显微硬度较高,表面光亮致密,耐蚀性好。
2018, 47(2):442-446.
摘要:
采用浸渍还原法制备了Au/γ-Al2O3, Pd/γ-Al2O3和Au-Pd/γ-Al2O3系列纳米催化剂,考察了催化剂对无碱条件下苄胺自身氧化偶联合成亚胺的反应性能。研究结果显示3wt% Au-Pd/γ-Al2O3催化剂对伯苄胺自身氧化偶联合成亚胺的反应表现出较好的催化活性,在70℃、常压条件下,不加氧化剂和碱时,亚胺收率可达93%。催化剂能够回收利用,使用循环5次后的催化剂,产物亚胺的收率降到44%。
采用浸渍还原法制备了Au/γ-Al2O3, Pd/γ-Al2O3和Au-Pd/γ-Al2O3系列纳米催化剂,考察了催化剂对无碱条件下苄胺自身氧化偶联合成亚胺的反应性能。研究结果显示3wt% Au-Pd/γ-Al2O3催化剂对伯苄胺自身氧化偶联合成亚胺的反应表现出较好的催化活性,在70℃、常压条件下,不加氧化剂和碱时,亚胺收率可达93%。催化剂能够回收利用,使用循环5次后的催化剂,产物亚胺的收率降到44%。
2018, 47(2):447-451.
摘要:
经简化预处理后，采用化学法制得W–30Cu/(0-4) wt.% TiC复合粉末，在400MPa的压力下将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样，随后在1300 °C下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电子显微镜来表征原始W 和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W–30Cu/(0, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4) wt.% TiC复合粉末的显微形貌，以及制得的W–30Cu/TiC复合材料的显微结构。本文对不同TiC含量对W–30Cu/TiC复合材料的性能（如相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等）进行研究。结果表明：对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W–30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时，W–30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小，但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能能较好的W–30Cu/TiC复合材料。
经简化预处理后，采用化学法制得W–30Cu/(0-4) wt.% TiC复合粉末，在400MPa的压力下将制得的复合粉末压制成毛坯块体试样，随后在1300 °C下烧结1 h制得块体复合材料试样。采用场发射扫描电子显微镜来表征原始W 和TiC粉末、预处理后的W和TiC粉末、化学法制得的W–30Cu/(0, 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4) wt.% TiC复合粉末的显微形貌，以及制得的W–30Cu/TiC复合材料的显微结构。本文对不同TiC含量对W–30Cu/TiC复合材料的性能（如相对密度、硬度、导电性和抗弯强度等）进行研究。结果表明：对简单预处理后的W、TiC粉末化学镀Cu所获得的W–30Cu/TiC复合粉末的显微结构均匀。TiC含量低于1%时，W–30Cu/TiC复合材料的抗弯强度和硬度随TiC含量的增加而显著增大。而导电性则随TiC含量增加而减小，但仍高于国家标准值。添加一定量的TiC有利于获得综合性能能较好的W–30Cu/TiC复合材料。
2018, 47(2):452-456.
摘要:
有机-无机纳米结两端有机材料的离散轨道能级与无机半导体的连续能带差异减小时,使得纳米结界面具有选择性散射不同能量载流子的特征,有利于提高赛贝克系数和热电性能。本文利用溶胶-凝胶法合成了具有有机-无机纳米结结构的聚对苯撑(PPP)纳米复合Zn1-xCoxO材料。研究结果表明,较高电导率和赛贝克系数使Zn0.925Co0.075O/9 wt% PPP呈现较大的功率因子。另外,有机-无机纳米界面上的界面散射大大降低了热导率。因而,合成的纳米复合材料最大ZT值达到0.22,是Zn0.925Co0.075O基体材料的5倍。这一实验结果表明纳米结效应是提高块体热电材料热电性能的有效途径。
有机-无机纳米结两端有机材料的离散轨道能级与无机半导体的连续能带差异减小时,使得纳米结界面具有选择性散射不同能量载流子的特征,有利于提高赛贝克系数和热电性能。本文利用溶胶-凝胶法合成了具有有机-无机纳米结结构的聚对苯撑(PPP)纳米复合Zn1-xCoxO材料。研究结果表明,较高电导率和赛贝克系数使Zn0.925Co0.075O/9 wt% PPP呈现较大的功率因子。另外,有机-无机纳米界面上的界面散射大大降低了热导率。因而,合成的纳米复合材料最大ZT值达到0.22,是Zn0.925Co0.075O基体材料的5倍。这一实验结果表明纳米结效应是提高块体热电材料热电性能的有效途径。
2018, 47(2):457-462.
摘要:
采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDX）、图像统计以及拉伸试验等手段，研究超声振动（UT）和挤压压力（P）联合作用对铸态Al-5.0Cu-0.6Mn-0.6Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，P + UT工艺对处理和α-Al、富铁相和Al2Cu的形貌和尺寸有显著影响，富铁的金属间化合物，促进α-Al形貌由树枝状向球状转变，降低了α-AlAl6(FeMn)和Al2Cu相的尺寸。P + UT工艺有利于减少压力作用下经常出现的双峰组织和晶界偏析。P + UT工艺下得到最好的铸态力学性能：抗拉强度（UTS）：268 MPa，屈服强度（YS）：192 MPa，伸长率：17.1%，分别比重力铸造的合金高为64%、59%和307%。
采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDX）、图像统计以及拉伸试验等手段，研究超声振动（UT）和挤压压力（P）联合作用对铸态Al-5.0Cu-0.6Mn-0.6Fe合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，P + UT工艺对处理和α-Al、富铁相和Al2Cu的形貌和尺寸有显著影响，富铁的金属间化合物，促进α-Al形貌由树枝状向球状转变，降低了α-AlAl6(FeMn)和Al2Cu相的尺寸。P + UT工艺有利于减少压力作用下经常出现的双峰组织和晶界偏析。P + UT工艺下得到最好的铸态力学性能：抗拉强度（UTS）：268 MPa，屈服强度（YS）：192 MPa，伸长率：17.1%，分别比重力铸造的合金高为64%、59%和307%。
2018, 47(2):463-468.
摘要:
研究了烧结温度和保温时间对反应硼化烧结制备FeWB基陶瓷的影响。利用X射线衍射，扫描电镜和能谱仪对FeWB基烧结过程中的相转变，微观组织以及反应机理进行了表征。结果表明FeWB硬质相是通过W + Fe2B = FeWB + Fe和FeB + W = FeWB两种方式合成的，并且反应生成的FeWB晶粒呈各向异性分布。在温度区间为800℃-1150℃之间，FeWB基陶瓷的密度骤然升高，这与Fe2B相的熔化有关。在1300℃时，由于W2B相的存在，会使FeWB相转变为Fe7W6相，从而使密度进一步升高。随着烧结温度的提高，通过液相烧结制备的金属陶瓷表现出相对均匀的微观结构，而且原位合成的FeWB颗粒会发生长大。为了获得较高的致密度，实验结果表明，FeWB基陶瓷的烧结温度应控制在1150℃-1250℃之间。其次，适当的增加铁和硼铁的含量有利于烧结的致密化。
研究了烧结温度和保温时间对反应硼化烧结制备FeWB基陶瓷的影响。利用X射线衍射，扫描电镜和能谱仪对FeWB基烧结过程中的相转变，微观组织以及反应机理进行了表征。结果表明FeWB硬质相是通过W + Fe2B = FeWB + Fe和FeB + W = FeWB两种方式合成的，并且反应生成的FeWB晶粒呈各向异性分布。在温度区间为800℃-1150℃之间，FeWB基陶瓷的密度骤然升高，这与Fe2B相的熔化有关。在1300℃时，由于W2B相的存在，会使FeWB相转变为Fe7W6相，从而使密度进一步升高。随着烧结温度的提高，通过液相烧结制备的金属陶瓷表现出相对均匀的微观结构，而且原位合成的FeWB颗粒会发生长大。为了获得较高的致密度，实验结果表明，FeWB基陶瓷的烧结温度应控制在1150℃-1250℃之间。其次，适当的增加铁和硼铁的含量有利于烧结的致密化。
2018, 47(2):469-473.
摘要:
采用等离子弧熔覆技术，在Q235基体钢板表面熔覆了一层Fe-Al-Si-B原位复合涂层，并通过在熔覆粉末中添加稀土氧化物Y2O3改善熔覆层的组织与性能。利用光学显微镜(OM) 、扫描电镜( SEM) 、X射线衍射仪( XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机对熔覆层的组织、相组成、显微硬度及磨损性能进行了分析。结果表明：Y2O3的加入净化了晶界，使得晶界处夹杂物均匀化，明显改善了晶界处夹杂物的形态，形成了致密均匀、无缺陷且显著细化的熔覆层组织。当稀土氧化物Y2O3含量为0.9%时，熔覆层的硬度达到510HV，耐磨性能达到最佳。
采用等离子弧熔覆技术，在Q235基体钢板表面熔覆了一层Fe-Al-Si-B原位复合涂层，并通过在熔覆粉末中添加稀土氧化物Y2O3改善熔覆层的组织与性能。利用光学显微镜(OM) 、扫描电镜( SEM) 、X射线衍射仪( XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机对熔覆层的组织、相组成、显微硬度及磨损性能进行了分析。结果表明：Y2O3的加入净化了晶界，使得晶界处夹杂物均匀化，明显改善了晶界处夹杂物的形态，形成了致密均匀、无缺陷且显著细化的熔覆层组织。当稀土氧化物Y2O3含量为0.9%时，熔覆层的硬度达到510HV，耐磨性能达到最佳。
2018, 47(2):474-478.
摘要:
采用镍基BNi7焊膏为钎料,对多孔不锈钢薄壁管与316L不锈钢成功实现真空钎焊连接,并用扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射仪(XRD )对接头界面组织结构进行观察和分析。结果表明焊缝的主要相是Ni-Cr 固溶体和Ni-P金属间化合物。测试连接件的整体拉伸性能,焊接温度980℃及焊接时间615min得到焊接件的最大室温拉伸强度245MPa。在同等条件下,延长保温时间或者提高焊接温度都不能进一步提高焊接强度。这主要是因为浓度梯度引起的熔融的钎料和母材基体的互扩散所致。
采用镍基BNi7焊膏为钎料,对多孔不锈钢薄壁管与316L不锈钢成功实现真空钎焊连接,并用扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射仪(XRD )对接头界面组织结构进行观察和分析。结果表明焊缝的主要相是Ni-Cr 固溶体和Ni-P金属间化合物。测试连接件的整体拉伸性能,焊接温度980℃及焊接时间615min得到焊接件的最大室温拉伸强度245MPa。在同等条件下,延长保温时间或者提高焊接温度都不能进一步提高焊接强度。这主要是因为浓度梯度引起的熔融的钎料和母材基体的互扩散所致。
2018, 47(2):479-484.
摘要:
本文利用三种不同的纳米压痕模式研究了两种铜基大块金属玻璃Cu59Zr36Ti5和Cu61Zr34Ti5。分别采用了加载速率控制模式、载荷控制模式和循环加载模式。当加载速率不超过5mN/S时,试样的杨氏模量随加载速率而变。Cu59Zr36Ti5和Cu61Zr34Ti5的弹性模量均随峰值载荷和加载速率的增加而降低。但峰值载荷和加载速率对硬度影响不大。循环加载使Cu59Zr36Ti5产生轻微加工硬化,而Cu61Zr34Ti5则不显示这样的结果。而且,Cu61Zr34Ti5的硬度和模量都明显高于Cu59Zr36Ti5。
本文利用三种不同的纳米压痕模式研究了两种铜基大块金属玻璃Cu59Zr36Ti5和Cu61Zr34Ti5。分别采用了加载速率控制模式、载荷控制模式和循环加载模式。当加载速率不超过5mN/S时,试样的杨氏模量随加载速率而变。Cu59Zr36Ti5和Cu61Zr34Ti5的弹性模量均随峰值载荷和加载速率的增加而降低。但峰值载荷和加载速率对硬度影响不大。循环加载使Cu59Zr36Ti5产生轻微加工硬化,而Cu61Zr34Ti5则不显示这样的结果。而且,Cu61Zr34Ti5的硬度和模量都明显高于Cu59Zr36Ti5。
2018, 47(2):485-490.
摘要:
运用加工图以及Prasad失稳准则研究了Mo-Nb单晶材料在1100-1300℃，变形速率0.001-10s-1范围内的热变形特征。结果显示，变形温度和变形速率对Mo-Nb单晶材料的流变应力有着显著的影响。材料的加工图表明，在相对较高的变形温度（>1190℃）和应变速率条件下（>3.16s-1)，变形后的样品仍然可以保持相对较好的单晶组织结构。材料的显微组织表明，在1150℃/10s-1和1200℃/0.01s-1变形条件下，变形后的样品内部出现了大量的裂纹，且裂纹区域面积较大，经1250℃/1s-1变形的样品，内部只有局部位置出现少量裂纹，1300℃/10s-1变形的样品内部未发现明显的裂纹，XRD衍射结果显示，经1300℃/10s-1变形后的样品仍保持相对较好的单晶组织。实验结果表明，在1300℃/10s-1变形条件下，样品在变形过程中没有发生变形失稳，这与采用加工图预测的结果相符。
运用加工图以及Prasad失稳准则研究了Mo-Nb单晶材料在1100-1300℃，变形速率0.001-10s-1范围内的热变形特征。结果显示，变形温度和变形速率对Mo-Nb单晶材料的流变应力有着显著的影响。材料的加工图表明，在相对较高的变形温度（>1190℃）和应变速率条件下（>3.16s-1)，变形后的样品仍然可以保持相对较好的单晶组织结构。材料的显微组织表明，在1150℃/10s-1和1200℃/0.01s-1变形条件下，变形后的样品内部出现了大量的裂纹，且裂纹区域面积较大，经1250℃/1s-1变形的样品，内部只有局部位置出现少量裂纹，1300℃/10s-1变形的样品内部未发现明显的裂纹，XRD衍射结果显示，经1300℃/10s-1变形后的样品仍保持相对较好的单晶组织。实验结果表明，在1300℃/10s-1变形条件下，样品在变形过程中没有发生变形失稳，这与采用加工图预测的结果相符。
2018, 47(2):491-495.
摘要:
本文中研究了电子型掺杂钙钛矿薄膜La1-xCexMnO3的输运性质和外场作用下的输运机理。研究表明,La1-xCexMnO3薄膜呈现出典型的金属-绝缘体转变,且与Ce的掺杂浓度相关。电阻温度曲线表明,在低温时,电子-电子散射和磁畴对电子的散射是电阻形成的主要原因,而在高温下小极化子的跳跃机制起主要贡献。通过激光照射样品表面,发现光场诱导金属绝缘体转变温度向着低温区间偏移,该现象产生的原因在于La1-xCexMnO3薄膜内部铁磁相与顺磁相的共存,此外,高能量的激光对样品的电阻变化影响更明显。进一步研究表明,Ce的掺杂浓度将会通过金属-绝缘相变对La1-xCexMnO3的磁电阻效应产生显著的调制作用。本文将为新型能量转换器件的开发与应用提供新的研究思路。
本文中研究了电子型掺杂钙钛矿薄膜La1-xCexMnO3的输运性质和外场作用下的输运机理。研究表明,La1-xCexMnO3薄膜呈现出典型的金属-绝缘体转变,且与Ce的掺杂浓度相关。电阻温度曲线表明,在低温时,电子-电子散射和磁畴对电子的散射是电阻形成的主要原因,而在高温下小极化子的跳跃机制起主要贡献。通过激光照射样品表面,发现光场诱导金属绝缘体转变温度向着低温区间偏移,该现象产生的原因在于La1-xCexMnO3薄膜内部铁磁相与顺磁相的共存,此外,高能量的激光对样品的电阻变化影响更明显。进一步研究表明,Ce的掺杂浓度将会通过金属-绝缘相变对La1-xCexMnO3的磁电阻效应产生显著的调制作用。本文将为新型能量转换器件的开发与应用提供新的研究思路。
2018, 47(2):496-502.
摘要:
针对Al-Zn-Mg-Cu合金变温双级蠕变时效过程,建立了一种考虑蠕变应变与屈服强度的本构框架,通过实验数据的简单拟合方法获得了模型参数。模型不仅以简单的形式具备了处理蠕变时效过程中的应力松弛、强化响应和温度变化的能力,而且能够应用到有限元软件中模拟构件的蠕变量、屈服强度和回弹。模型结果不仅能够适应不同外加应力下实测的蠕变应变曲线,且有限元模拟结果与实测结果能够很好地吻合。
针对Al-Zn-Mg-Cu合金变温双级蠕变时效过程,建立了一种考虑蠕变应变与屈服强度的本构框架,通过实验数据的简单拟合方法获得了模型参数。模型不仅以简单的形式具备了处理蠕变时效过程中的应力松弛、强化响应和温度变化的能力,而且能够应用到有限元软件中模拟构件的蠕变量、屈服强度和回弹。模型结果不仅能够适应不同外加应力下实测的蠕变应变曲线,且有限元模拟结果与实测结果能够很好地吻合。
2018, 47(2):503-508.
摘要:
将闭孔泡沫铝填充到空心金属波纹板孔隙当中即可获得泡沫铝填充波纹板结构,对其准静态压缩吸能特性进行实验表征,研究表明泡沫铝填充波纹板其应力远高于泡沫铝与空心波纹板二者单独压缩应力之和,表现出明显的耦合增强效应,其单位质量峰值压缩强度及单位质量能量吸收率(SEA)可分别高达对应空心结构的6.3及14.8倍,即使和泡沫铝相比其SEA仍可提高50%以上。进一步通过对空心波纹芯体结构的屈曲变形模式研究表明,泡沫铝的填充给予了波纹芯体单元足够强的横向支撑,使其变形模式转变为空心结构难以产生的更加高阶的屈曲变形模式,屈曲波长变短,产生耦合增强效应。
将闭孔泡沫铝填充到空心金属波纹板孔隙当中即可获得泡沫铝填充波纹板结构,对其准静态压缩吸能特性进行实验表征,研究表明泡沫铝填充波纹板其应力远高于泡沫铝与空心波纹板二者单独压缩应力之和,表现出明显的耦合增强效应,其单位质量峰值压缩强度及单位质量能量吸收率(SEA)可分别高达对应空心结构的6.3及14.8倍,即使和泡沫铝相比其SEA仍可提高50%以上。进一步通过对空心波纹芯体结构的屈曲变形模式研究表明,泡沫铝的填充给予了波纹芯体单元足够强的横向支撑,使其变形模式转变为空心结构难以产生的更加高阶的屈曲变形模式,屈曲波长变短,产生耦合增强效应。
2018, 47(2):509-514.
摘要:
本文基于“二元共晶混合”法设计Ti-Cu-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Ti-Cu-Ni-Zr合金棒。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Ti-Cu-Ni-Zr合金具有较高的玻璃形成能力,其临界直径可达4 mm；Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力近似相等,而表征玻璃形成能力的热力学参数过冷液相区ΔTx,参数γ,约化玻璃转变温度Trg也近似相等。通过对合金力学性能进行研究,结果表明,Ti32.3Cu47.6Ni7.9Zr12.2和Ti31.6Cu48.2Ni7.7Zr12.5大块非晶合金分别具有0.7%和0.2%的塑性,而Ti30Cu49.5Ni7.2Zr13.3和Ti28.55Cu50.7Ni6.75Zr14大块非晶合金断裂机制近似为脆性断裂。Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金塑性越大,其剪切带数量越多且扩展深度越大,反之亦然。另外,对于塑性材料,当锯齿流变振幅越大时,对应样品表面剪切带扩展深度越明显,当锯齿流变振幅越小时,对应样品表面剪切带扩展深度较浅；近似脆性断裂的锯齿流变对应次剪切带萌生,而对于完全脆性大块非晶合金,在应力-应变曲线上并未发现锯齿流变现象,相应的在样品外表面也并未发现次剪切带。
本文基于“二元共晶混合”法设计Ti-Cu-Ni-Zr合金成分,通过水冷铜模铸造法制备出不同直径Ti-Cu-Ni-Zr合金棒。利用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)、万能试验机和扫描电镜(SEM)研究了Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力和力学性能。结果表明,Ti-Cu-Ni-Zr合金具有较高的玻璃形成能力,其临界直径可达4 mm；Ti-Cu-Ni-Zr合金玻璃形成能力近似相等,而表征玻璃形成能力的热力学参数过冷液相区ΔTx,参数γ,约化玻璃转变温度Trg也近似相等。通过对合金力学性能进行研究,结果表明,Ti32.3Cu47.6Ni7.9Zr12.2和Ti31.6Cu48.2Ni7.7Zr12.5大块非晶合金分别具有0.7%和0.2%的塑性,而Ti30Cu49.5Ni7.2Zr13.3和Ti28.55Cu50.7Ni6.75Zr14大块非晶合金断裂机制近似为脆性断裂。Ti-Cu-Ni-Zr大块非晶合金塑性越大,其剪切带数量越多且扩展深度越大,反之亦然。另外,对于塑性材料,当锯齿流变振幅越大时,对应样品表面剪切带扩展深度越明显,当锯齿流变振幅越小时,对应样品表面剪切带扩展深度较浅；近似脆性断裂的锯齿流变对应次剪切带萌生,而对于完全脆性大块非晶合金,在应力-应变曲线上并未发现锯齿流变现象,相应的在样品外表面也并未发现次剪切带。
2018, 47(2):515-520.
摘要:
钯因其较强的同位素效应而被广泛应用于氢同位素处理中,利用四级质谱对海绵钯的氕氘分离因子及其影响因素进行了系统研究,通过实验分析了-25 ℃~155 ℃范围内,不同氕氘相对丰度(5%~90%)、不同固相中的氢(氢同位素)钯比(0.05~0.7)对氕氘分离因子的影响。结合对α相中的氢氘分离因子计算表明：海绵钯的氢氘分离因子随温度的升高而降低,随氘丰度的增加而增加,在α+β及β相随氢同位素在固相中浓度的上升而有所增长,在α相则不受浓度的影响。
钯因其较强的同位素效应而被广泛应用于氢同位素处理中,利用四级质谱对海绵钯的氕氘分离因子及其影响因素进行了系统研究,通过实验分析了-25 ℃~155 ℃范围内,不同氕氘相对丰度(5%~90%)、不同固相中的氢(氢同位素)钯比(0.05~0.7)对氕氘分离因子的影响。结合对α相中的氢氘分离因子计算表明：海绵钯的氢氘分离因子随温度的升高而降低,随氘丰度的增加而增加,在α+β及β相随氢同位素在固相中浓度的上升而有所增长,在α相则不受浓度的影响。
2018, 47(2):521-529.
摘要:
研究了Si含量对铸造Al-xSi合金表面PEO陶瓷层形成过程及隔热性能和硬度的影响。采用SEM、XRD和EDS对陶瓷层微观结构和物相进行了分析,并运用自制的隔热温差测量装置和显维维氏硬度仪对其隔热性能及硬度进行了测试。结果表明：在等离子体电解氧化初期,硅原子以及第二相Al3CuNi都会阻碍微弧放电,抑制铝氧化膜的形成,降低膜层的致密性；随着基体中硅含量的升高,Al-xSi合金内初生硅、共晶硅含量增多,出现硅颗粒的堆积现象,等离子体放电越困难,涂层的生长速率降低,陶瓷层中二氧化硅及含硅杂质的含量随之升高,隔热温度也随之升高,硬度下降。
研究了Si含量对铸造Al-xSi合金表面PEO陶瓷层形成过程及隔热性能和硬度的影响。采用SEM、XRD和EDS对陶瓷层微观结构和物相进行了分析,并运用自制的隔热温差测量装置和显维维氏硬度仪对其隔热性能及硬度进行了测试。结果表明：在等离子体电解氧化初期,硅原子以及第二相Al3CuNi都会阻碍微弧放电,抑制铝氧化膜的形成,降低膜层的致密性；随着基体中硅含量的升高,Al-xSi合金内初生硅、共晶硅含量增多,出现硅颗粒的堆积现象,等离子体放电越困难,涂层的生长速率降低,陶瓷层中二氧化硅及含硅杂质的含量随之升高,隔热温度也随之升高,硬度下降。
2018, 47(2):530-537.
摘要:
本研究对定向凝固DZ22镍基高温合金在5~40℃/min不同速率下进行升、降温差示扫描量热分析（DSC）试验，通过线性外推和取平均值的方法确定合金平衡态的相变温度。对不同取样部位的DZ22合金进行10℃/min下的升、降温DSC曲线的测定。结果表明，升、降温速率和取样部位均对DSC试验结果产生明显影响。（1）其中，DSC试验中的升温、降温速率对DZ22合金的相变温度测试结果包括液相线、MC碳化物、固相线、共晶γ′和次生γ′均产生明显影响，其中加热曲线随着升降温速率的升高向高温方向偏移，冷却曲线则向低温方向偏移，峰的高度随着升降温速率的升高而增大，但升温、降温曲线对应相变温度点平均值趋于一致，接近合金的平衡相变温度。采用升温、降温曲线外推法获得平衡态相变温度的方法存在一定的差异，而取升、降温曲线对应的相变温度平均值较为固定，是确定合金平衡相变温度是有效方法。DSC试验中不同升温和降温速率对相变温度结果的影响分别对高温合金热处理升温和凝固冷却过程中的实际工艺参数控制具有参考意义。（2）取样部位对DSC加热曲线低温段中的（γ+γ′）共晶和固相线温度产生明显影响，因显微偏析导致的组织差异导致同炉定向凝固试棒的底端和顶端的共晶（γ+γ′）和固相线温度分别相差17℃和20℃，而对曲线高温段的液相线和MC碳化物溶解温度影响不大；不同取样部位的合金加热完全熔化后组织趋于一致，再次凝固冷却过程中相变温度也趋于一致，因此DSC冷却曲线基本重合，取样部位对DSC冷却曲线无明显影响。对同一成分的高温合金而言，只有在取样部位的显微组织状态相近的情况下其DSC试验结果才具有比较意义。升降温速率和取样部位均会影响镍基高温合金DSC曲线中的相变温度结果，而以上因素在镍基高温合金热工艺参数的选择上应有所考虑。
本研究对定向凝固DZ22镍基高温合金在5~40℃/min不同速率下进行升、降温差示扫描量热分析（DSC）试验，通过线性外推和取平均值的方法确定合金平衡态的相变温度。对不同取样部位的DZ22合金进行10℃/min下的升、降温DSC曲线的测定。结果表明，升、降温速率和取样部位均对DSC试验结果产生明显影响。（1）其中，DSC试验中的升温、降温速率对DZ22合金的相变温度测试结果包括液相线、MC碳化物、固相线、共晶γ′和次生γ′均产生明显影响，其中加热曲线随着升降温速率的升高向高温方向偏移，冷却曲线则向低温方向偏移，峰的高度随着升降温速率的升高而增大，但升温、降温曲线对应相变温度点平均值趋于一致，接近合金的平衡相变温度。采用升温、降温曲线外推法获得平衡态相变温度的方法存在一定的差异，而取升、降温曲线对应的相变温度平均值较为固定，是确定合金平衡相变温度是有效方法。DSC试验中不同升温和降温速率对相变温度结果的影响分别对高温合金热处理升温和凝固冷却过程中的实际工艺参数控制具有参考意义。（2）取样部位对DSC加热曲线低温段中的（γ+γ′）共晶和固相线温度产生明显影响，因显微偏析导致的组织差异导致同炉定向凝固试棒的底端和顶端的共晶（γ+γ′）和固相线温度分别相差17℃和20℃，而对曲线高温段的液相线和MC碳化物溶解温度影响不大；不同取样部位的合金加热完全熔化后组织趋于一致，再次凝固冷却过程中相变温度也趋于一致，因此DSC冷却曲线基本重合，取样部位对DSC冷却曲线无明显影响。对同一成分的高温合金而言，只有在取样部位的显微组织状态相近的情况下其DSC试验结果才具有比较意义。升降温速率和取样部位均会影响镍基高温合金DSC曲线中的相变温度结果，而以上因素在镍基高温合金热工艺参数的选择上应有所考虑。
2018, 47(2):538-545.
摘要:
针对重载汽车发动机曲轴的再制造需求，基于六自由度机器人自动化高速电弧喷涂系统，采用研制的FeNiCrAl涂层及设计的“环形”、“Z”字型喷涂路径对磨损失效曲轴进行了再制造应用。并与采用常规3Cr13涂层性能对比，采用“Z”字形路径喷涂FeNiCrAl涂层后的残余应力状态与新品曲轴表面应力状态分布较为接近。依照国标QC-T637-2000对喷涂再制造后的曲轴进行弯曲疲劳性能考核，实验弯矩在2305.38 N.m，加载系数1.2时，其疲劳寿命通过1×107次，达到国标要求。结果表明：采用研制FeNiCrAl喷涂再制造曲轴弯曲疲劳寿命高于采用常规3Cr13涂层喷涂后曲轴。经济性分析表明：采用FeNiCrAl材料喷涂曲轴消耗的粉芯丝材重量仅为制造新品曲轴所需材料的3%左右，单根曲轴再制造成本相比制造新品下降了93.8%，再制造过程耗时相比制造新品曲轴节省了18%。该技术的节能、节材及环保效果非常明显，应用前景广阔。
针对重载汽车发动机曲轴的再制造需求，基于六自由度机器人自动化高速电弧喷涂系统，采用研制的FeNiCrAl涂层及设计的“环形”、“Z”字型喷涂路径对磨损失效曲轴进行了再制造应用。并与采用常规3Cr13涂层性能对比，采用“Z”字形路径喷涂FeNiCrAl涂层后的残余应力状态与新品曲轴表面应力状态分布较为接近。依照国标QC-T637-2000对喷涂再制造后的曲轴进行弯曲疲劳性能考核，实验弯矩在2305.38 N.m，加载系数1.2时，其疲劳寿命通过1×107次，达到国标要求。结果表明：采用研制FeNiCrAl喷涂再制造曲轴弯曲疲劳寿命高于采用常规3Cr13涂层喷涂后曲轴。经济性分析表明：采用FeNiCrAl材料喷涂曲轴消耗的粉芯丝材重量仅为制造新品曲轴所需材料的3%左右，单根曲轴再制造成本相比制造新品下降了93.8%，再制造过程耗时相比制造新品曲轴节省了18%。该技术的节能、节材及环保效果非常明显，应用前景广阔。
2018, 47(2):546-552.
摘要:
采用热分解法制备了Ti/Mn(0.8-x)SnxIr0.2O2三元氧化物电极材料。通过扫描电子显微镜,X 射线衍射、循环伏安和交流阻抗谱等分析了Ti/Mn(0.8-x)SnxIr0.2O2电极材料的组织结构和电容性能。结果表明：SnO2对涂层的组织结构有较大影响,随SnO2含量增加,氧化物涂层中正方结构Mn3O4相逐渐减少,正方结构SnO2相逐渐增加。与锰铱二元氧化物相比,SnO2的加入可明显改善电极材料在0~0.5V区间的电流响应,并促进氧化锰活性的发挥,但在一定程度上也抑制了氧化铱的活性。SnO2的加入也改变了电极材料的电荷转移电阻、弛豫时间常数、以及不同频率下的电容响应速度。相比其它电极材料,Ti/Ir0.2Mn0.6Sn0.2O2电极材料在低频范围(≤ 1Hz)有更好的电容响应和更高的活性,因而获得最高的比电容值。
采用热分解法制备了Ti/Mn(0.8-x)SnxIr0.2O2三元氧化物电极材料。通过扫描电子显微镜,X 射线衍射、循环伏安和交流阻抗谱等分析了Ti/Mn(0.8-x)SnxIr0.2O2电极材料的组织结构和电容性能。结果表明：SnO2对涂层的组织结构有较大影响,随SnO2含量增加,氧化物涂层中正方结构Mn3O4相逐渐减少,正方结构SnO2相逐渐增加。与锰铱二元氧化物相比,SnO2的加入可明显改善电极材料在0~0.5V区间的电流响应,并促进氧化锰活性的发挥,但在一定程度上也抑制了氧化铱的活性。SnO2的加入也改变了电极材料的电荷转移电阻、弛豫时间常数、以及不同频率下的电容响应速度。相比其它电极材料,Ti/Ir0.2Mn0.6Sn0.2O2电极材料在低频范围(≤ 1Hz)有更好的电容响应和更高的活性,因而获得最高的比电容值。
2018, 47(2):553-559.
摘要:
2195铝锂合金被认为是航空航天领域的理想结构材料，吸引了广大研究学者的兴趣，但其热变形行为的研究却相对较少。本文通过热模拟平面应变压缩试验，研究了2195铝锂合金的热变形行为，变形温度为400~500 ℃，应变速率为0.01~10 s-1。研究表明，材料变形呈稳态流变特征，随变形温度增加，应变速率降低，流变应力逐渐减小，合金具有正应变速率敏感性。建立了2195铝锂合金材料本构方程，其激活能值为214.937KJ/mol。通过分析加工图，得到材料的适宜加工区为应变速率接近0.01 s-1，温度为475~500 ℃。最后通过分析动态软化过程中的应力规律，得到了材料软化机制判定方程。
2195铝锂合金被认为是航空航天领域的理想结构材料，吸引了广大研究学者的兴趣，但其热变形行为的研究却相对较少。本文通过热模拟平面应变压缩试验，研究了2195铝锂合金的热变形行为，变形温度为400~500 ℃，应变速率为0.01~10 s-1。研究表明，材料变形呈稳态流变特征，随变形温度增加，应变速率降低，流变应力逐渐减小，合金具有正应变速率敏感性。建立了2195铝锂合金材料本构方程，其激活能值为214.937KJ/mol。通过分析加工图，得到材料的适宜加工区为应变速率接近0.01 s-1，温度为475~500 ℃。最后通过分析动态软化过程中的应力规律，得到了材料软化机制判定方程。
2018, 47(2):560-566.
摘要:
基于常规铸造定向层片组织TiAl合金与PST晶体的组织差别，详细讨论这些组织差别对常规铸造定向层片组织TiAl合金持久加载过程中组织退化的影响，并探讨降低这些不利影响的微合金化途径。结果表明：定向层片组织与PST晶体的差别主要包括存在层片团界和小角度取向差、Al元素成分偏析以及α2相体积分数高于热力学平衡状态，同时，后续热等静压导致等轴γ晶粒析出和层片间距增加也是另外的明显差别。这些组织差别对定向层片组织持久加载过程中的组织退化造成不同程度的不利影响。其中，Al元素成分偏析和α2相体积分数过高促进了定向层片组织铸态试样的组织退化，热等静压试样中的等轴γ晶粒进一步加剧了其组织退化，这些均对定向层片组织持久寿命造成不利影响。而层片团界对组织退化的不利影响作用较小。此外，探讨了Zr、C、Si微合金化抑制持久加载过程中组织退化进而改善持久性能的思路。
基于常规铸造定向层片组织TiAl合金与PST晶体的组织差别，详细讨论这些组织差别对常规铸造定向层片组织TiAl合金持久加载过程中组织退化的影响，并探讨降低这些不利影响的微合金化途径。结果表明：定向层片组织与PST晶体的差别主要包括存在层片团界和小角度取向差、Al元素成分偏析以及α2相体积分数高于热力学平衡状态，同时，后续热等静压导致等轴γ晶粒析出和层片间距增加也是另外的明显差别。这些组织差别对定向层片组织持久加载过程中的组织退化造成不同程度的不利影响。其中，Al元素成分偏析和α2相体积分数过高促进了定向层片组织铸态试样的组织退化，热等静压试样中的等轴γ晶粒进一步加剧了其组织退化，这些均对定向层片组织持久寿命造成不利影响。而层片团界对组织退化的不利影响作用较小。此外，探讨了Zr、C、Si微合金化抑制持久加载过程中组织退化进而改善持久性能的思路。
2018, 47(2):567-573.
摘要:
采用钎焊工艺制备了TC4钛合金蜂窝板,对试样在室温和高温下进行异面压缩、三点弯曲性能测试和分析,并对不同温度下的试件强度及破坏模式进行分析。研究表明钛合金蜂窝板的异面压缩模量与强度随着测试温度的升高而在下降,440 ℃时保有室温时的35.2 %、61.7 %。但测试温度对破坏模式没有影响。而三点弯曲测试中试件随着测试温度的升高、破坏模式发生改变、弯曲强度不断下降、最大挠度不断增加。且L向试件的弯曲性能明显高于W向试件。弯曲试件室温下面板为韧性断裂,钎焊区为脆性断裂,而300 ℃下试件面/芯脱粘区的断口为解理断口。
采用钎焊工艺制备了TC4钛合金蜂窝板,对试样在室温和高温下进行异面压缩、三点弯曲性能测试和分析,并对不同温度下的试件强度及破坏模式进行分析。研究表明钛合金蜂窝板的异面压缩模量与强度随着测试温度的升高而在下降,440 ℃时保有室温时的35.2 %、61.7 %。但测试温度对破坏模式没有影响。而三点弯曲测试中试件随着测试温度的升高、破坏模式发生改变、弯曲强度不断下降、最大挠度不断增加。且L向试件的弯曲性能明显高于W向试件。弯曲试件室温下面板为韧性断裂,钎焊区为脆性断裂,而300 ℃下试件面/芯脱粘区的断口为解理断口。
2018, 47(2):574-580.
摘要:
此本实验在高频淬火态GCr15轴承钢切削过程中施加高能脉冲电流。结果表明,在脉冲电流的作用下主切削力、轴向表面粗糙度、表面硬度以及刀具磨损状况都显著降低。对高频淬火态GCr15轴承钢而言,脉冲电流的电致塑性效应与焦耳热效应能够促进位错运动,从而在较低温度与较短时间内达到回火效果,提高材料表面塑性变形能力,有效改善其切削加工性能。
此本实验在高频淬火态GCr15轴承钢切削过程中施加高能脉冲电流。结果表明,在脉冲电流的作用下主切削力、轴向表面粗糙度、表面硬度以及刀具磨损状况都显著降低。对高频淬火态GCr15轴承钢而言,脉冲电流的电致塑性效应与焦耳热效应能够促进位错运动,从而在较低温度与较短时间内达到回火效果,提高材料表面塑性变形能力,有效改善其切削加工性能。
2018, 47(2):581-587.
摘要:
为了研究Zr对Cu-Cr形变原位复合材料组织和性能的影响，采用真空中频感应熔炼技术，制备了Cu-15Cr和Cu-15Cr-0.24Zr合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段，研究了Zr对Cu-15Cr合金铸态组织及不同温度退火1 h后的组织的影响；对两种试验合金进行了冷轧变形，对最终变形量下的试验合金的热稳定性进行了研究。试验结果表明：Zr的加入，使合金的铸态组织中生成了薄片状的CuZr金属间化合物；抑制了共晶Cr相的生成，使共晶Cr含量远低于Cu-15Cr合金，同时，细化了枝晶Cr的尺寸；显著提高了合金的热稳定性，使其在550 ℃退火1 h后的抗拉强度提高了100 MPa。并通过对试验合金凝固过程的吉布斯自由能（ΔGmix）的计算，得出Zr的加入降低了Cu-15Cr合金的液相分离温度，减小了Cu-15Cr合金在凝固过程中动态平衡下的形核驱动力，因此抑制了共晶Cr的生成，这与试验观察到的铸态组织结果一致。
为了研究Zr对Cu-Cr形变原位复合材料组织和性能的影响，采用真空中频感应熔炼技术，制备了Cu-15Cr和Cu-15Cr-0.24Zr合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段，研究了Zr对Cu-15Cr合金铸态组织及不同温度退火1 h后的组织的影响；对两种试验合金进行了冷轧变形，对最终变形量下的试验合金的热稳定性进行了研究。试验结果表明：Zr的加入，使合金的铸态组织中生成了薄片状的CuZr金属间化合物；抑制了共晶Cr相的生成，使共晶Cr含量远低于Cu-15Cr合金，同时，细化了枝晶Cr的尺寸；显著提高了合金的热稳定性，使其在550 ℃退火1 h后的抗拉强度提高了100 MPa。并通过对试验合金凝固过程的吉布斯自由能（ΔGmix）的计算，得出Zr的加入降低了Cu-15Cr合金的液相分离温度，减小了Cu-15Cr合金在凝固过程中动态平衡下的形核驱动力，因此抑制了共晶Cr的生成，这与试验观察到的铸态组织结果一致。
2018, 47(2):588-593.
摘要:
摘 要: 文中选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备了Cr3C2-NiCr/NiAl复合涂层。以Al2O3陶瓷球为对偶材料运用UMT-2摩擦磨损试验机对基体和复合涂层进行不同温度下的摩擦磨损试验，并选用三位轮廓仪、扫描电镜、能谱仪、XRD等分析测试手段，详细研究了CuCo2Be合金及喷涂层在不同温度下滑动摩擦磨损后的微观形貌，以及摩擦磨损特性。研究结果表明：等离子喷涂获得的复合涂层致密，涂层为层状结构，物相组成呈现非晶态。通过摩擦磨损试验研究，结果表明500℃时涂层磨损体积远远小于铜合金磨损体积，具有优良的抗摩擦耐磨损性能；在常温时涂层磨损机制以磨粒磨损为主，磨损较小，随着温度的升高涂层磨损机制以氧化磨损和粘着磨损为主。
摘 要: 文中选用等离子喷涂技术在CuCo2Be合金表面制备了Cr3C2-NiCr/NiAl复合涂层。以Al2O3陶瓷球为对偶材料运用UMT-2摩擦磨损试验机对基体和复合涂层进行不同温度下的摩擦磨损试验，并选用三位轮廓仪、扫描电镜、能谱仪、XRD等分析测试手段，详细研究了CuCo2Be合金及喷涂层在不同温度下滑动摩擦磨损后的微观形貌，以及摩擦磨损特性。研究结果表明：等离子喷涂获得的复合涂层致密，涂层为层状结构，物相组成呈现非晶态。通过摩擦磨损试验研究，结果表明500℃时涂层磨损体积远远小于铜合金磨损体积，具有优良的抗摩擦耐磨损性能；在常温时涂层磨损机制以磨粒磨损为主，磨损较小，随着温度的升高涂层磨损机制以氧化磨损和粘着磨损为主。
2018, 47(2):594-599.
摘要:
本文采用化学共沉淀法制备Fe3O4@SiO2颗粒,在其制备过程中控制Fe3O4@SiO2核的长大时间,加入油酸钠作为表面修饰剂来控制Fe3O4@SiO2核的尺寸,然后加入正硅酸乙酯(TEOS)生成纳米级Fe3O4@SiO2复合纳米粒子和亚微米级Fe3O4@SiO2复合微球。通过X射线衍射、透射电镜、能谱分析和红外光谱分析证实Fe3O4@SiO2颗粒表面包覆有SiO2,并研究了复合粒子的形貌和成分组成,然后进行了磁性能分析,得出Fe3O4@SiO2纳米颗粒、Fe3O4@SiO2复合纳米粒子和亚微米级Fe3O4@SiO2复合微球的饱和磁化强度分别为79.95emu/g、34.85emu/g和61.51emu/g,纳米级的Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2复合粒子均表现出超顺磁性,亚微米级复合微球的剩磁和矫顽力都显著增大。
本文采用化学共沉淀法制备Fe3O4@SiO2颗粒,在其制备过程中控制Fe3O4@SiO2核的长大时间,加入油酸钠作为表面修饰剂来控制Fe3O4@SiO2核的尺寸,然后加入正硅酸乙酯(TEOS)生成纳米级Fe3O4@SiO2复合纳米粒子和亚微米级Fe3O4@SiO2复合微球。通过X射线衍射、透射电镜、能谱分析和红外光谱分析证实Fe3O4@SiO2颗粒表面包覆有SiO2,并研究了复合粒子的形貌和成分组成,然后进行了磁性能分析,得出Fe3O4@SiO2纳米颗粒、Fe3O4@SiO2复合纳米粒子和亚微米级Fe3O4@SiO2复合微球的饱和磁化强度分别为79.95emu/g、34.85emu/g和61.51emu/g,纳米级的Fe3O4@SiO2和Fe3O4@SiO2复合粒子均表现出超顺磁性,亚微米级复合微球的剩磁和矫顽力都显著增大。
2018, 47(2):600-605.
摘要:
本文主要研究了纯相MnO以及Mn2O3掺杂MnO氧还原催化剂的结构和性能,XRD、SEM、HRTEM等测试表明,氢气还原条件下可以得到Mn2O3掺杂的MnO,氨气还原得到纯相MnO。循环伏安(CV)法、Tafal曲线法、时间电流曲线和线性扫描伏安等方法对其催化氧还原性能的研究表明：MnO催化氧还原的峰值电压在-0.1 V到-0.5 V之间,Mn2O3的掺杂提高了氧还原峰值电流强度和电压；RDE与RRDE测试表明：Mn2O3掺杂MnO的催化氧还原反应主要是4电子反应,而纯相MnO催化氧还原主要是2电子反应。通过本研究表明：Mn2O3掺杂提高了MnO的催化氧还原性能,元素不同价态离子的共存提高了催化氧还原反应的活性。
本文主要研究了纯相MnO以及Mn2O3掺杂MnO氧还原催化剂的结构和性能,XRD、SEM、HRTEM等测试表明,氢气还原条件下可以得到Mn2O3掺杂的MnO,氨气还原得到纯相MnO。循环伏安(CV)法、Tafal曲线法、时间电流曲线和线性扫描伏安等方法对其催化氧还原性能的研究表明：MnO催化氧还原的峰值电压在-0.1 V到-0.5 V之间,Mn2O3的掺杂提高了氧还原峰值电流强度和电压；RDE与RRDE测试表明：Mn2O3掺杂MnO的催化氧还原反应主要是4电子反应,而纯相MnO催化氧还原主要是2电子反应。通过本研究表明：Mn2O3掺杂提高了MnO的催化氧还原性能,元素不同价态离子的共存提高了催化氧还原反应的活性。
2018, 47(2):606-611.
摘要:
本文以羰基铁粉为原料,用DISPER-Y220为分散剂,制备出粘度为0.55Pa.s,流动性良好的料浆,以此料浆作为打印“墨水”,利用直接喷墨打印成形技术制备纯铁软磁材料制件。喷头直径分别以0.5mm、0.8mm和1.0mm打印零件,打印成形后通过脱脂和烧结制备出制件。结果表明：分散添加量为1wt%时,料浆粘度最低,随着固含量的增大,料浆粘度变大,随着剪切速率的增大,料浆表现为剪切变稀特征；喷头直径为0.8mm所打印的烧结体,表面粗糙度最低,其Ra为0.8μm；在1300℃保温2h烧结后,喷头直径为0.5mm的烧结体致密度最高,为96.3%,其磁饱和感应强度Bs达到1.53T,最大磁导率μmax达到2630。
本文以羰基铁粉为原料,用DISPER-Y220为分散剂,制备出粘度为0.55Pa.s,流动性良好的料浆,以此料浆作为打印“墨水”,利用直接喷墨打印成形技术制备纯铁软磁材料制件。喷头直径分别以0.5mm、0.8mm和1.0mm打印零件,打印成形后通过脱脂和烧结制备出制件。结果表明：分散添加量为1wt%时,料浆粘度最低,随着固含量的增大,料浆粘度变大,随着剪切速率的增大,料浆表现为剪切变稀特征；喷头直径为0.8mm所打印的烧结体,表面粗糙度最低,其Ra为0.8μm；在1300℃保温2h烧结后,喷头直径为0.5mm的烧结体致密度最高,为96.3%,其磁饱和感应强度Bs达到1.53T,最大磁导率μmax达到2630。
2018, 47(2):612-617.
摘要:
本文从理论上分析了气相爆轰反应中爆轰产物组分与形成稳定爆轰的条件。通过以氧气与苯、氧气与溶有二茂铁的苯为原料,用气相爆轰形式制备了碳纳米材料与碳包铁纳米颗粒。爆炸产物经XRD与TEM表征发现,碳纳米材料呈球或准球状,颗粒尺寸在10~30nm,分散性较差。团簇区主要以无定型碳为主,分散区有少量洋葱状富勒烯。游离态碳与铁物质的量比影响碳包铁的形貌结构,其比值在10~28时,碳包铁纳米颗粒呈球状,核壳结构明显,分散性较好；大于50时,其形貌结构发生变化,部分碳以片状结构存在。
本文从理论上分析了气相爆轰反应中爆轰产物组分与形成稳定爆轰的条件。通过以氧气与苯、氧气与溶有二茂铁的苯为原料,用气相爆轰形式制备了碳纳米材料与碳包铁纳米颗粒。爆炸产物经XRD与TEM表征发现,碳纳米材料呈球或准球状,颗粒尺寸在10~30nm,分散性较差。团簇区主要以无定型碳为主,分散区有少量洋葱状富勒烯。游离态碳与铁物质的量比影响碳包铁的形貌结构,其比值在10~28时,碳包铁纳米颗粒呈球状,核壳结构明显,分散性较好；大于50时,其形貌结构发生变化,部分碳以片状结构存在。
2018, 47(2):618-623.
摘要:
本文选取700 °C/10 h热氧化工艺,对TC4进行热氧化处理。通过准静态压缩,纳米压入及分离式Hopkinson压杆冲击等测试,研究了热氧化对TC4静动态力学性能的影响。此外,借助扫描电镜(SEM)分析了动态冲击后氧化层的形貌。结果表明,热氧化TC4具有较好的静态力学性能和较高的应变率强化效应。氧化层在较低冲击应变率下,能够提高TC4的塑性；而当应变率过大,则会降低其塑性。最后,经过对本构模型修正和试验数据拟合,得到了室温下的热氧化TC4的Johnson-Cook(J-C)本构方程。修正曲线与实验结果对比,两者在塑性平台区吻合较好。
本文选取700 °C/10 h热氧化工艺,对TC4进行热氧化处理。通过准静态压缩,纳米压入及分离式Hopkinson压杆冲击等测试,研究了热氧化对TC4静动态力学性能的影响。此外,借助扫描电镜(SEM)分析了动态冲击后氧化层的形貌。结果表明,热氧化TC4具有较好的静态力学性能和较高的应变率强化效应。氧化层在较低冲击应变率下,能够提高TC4的塑性；而当应变率过大,则会降低其塑性。最后,经过对本构模型修正和试验数据拟合,得到了室温下的热氧化TC4的Johnson-Cook(J-C)本构方程。修正曲线与实验结果对比,两者在塑性平台区吻合较好。
2018, 47(2):624-629.
摘要:
为改善TC4钛合金激光焊接质量,引进超声振动场辅助激光焊接工艺(超声跨态处理,UPPLW),通过改变超声场强度的方法,研究超声功率对接头宏观形貌、微观组织以及显微硬度的影响。结果表明,在辅加超声场作用下,随着超声功率的增加,焊缝表面出现团簇状凹坑且表面粗糙度降低；α′相针状马氏体含量更加密集,取向和排列更加杂乱,针状组织的平均长度因超声振动和辐射压力的作用而变短；焊缝区域的显微硬度增大,热影响区和母材区域的显微硬度基本保持不变。
为改善TC4钛合金激光焊接质量,引进超声振动场辅助激光焊接工艺(超声跨态处理,UPPLW),通过改变超声场强度的方法,研究超声功率对接头宏观形貌、微观组织以及显微硬度的影响。结果表明,在辅加超声场作用下,随着超声功率的增加,焊缝表面出现团簇状凹坑且表面粗糙度降低；α′相针状马氏体含量更加密集,取向和排列更加杂乱,针状组织的平均长度因超声振动和辐射压力的作用而变短；焊缝区域的显微硬度增大,热影响区和母材区域的显微硬度基本保持不变。
2018, 47(2):630-635.
摘要:
以硅酸乙酯(TEOS)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH570)和乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂A171)等为主要原料制备硅烷偶联剂KH570/A171改性硅溶胶,进而采用浸渍提拉法在氢化锆表面制备溶胶膜层。红外光谱(FTIR)分析显示,硅烷偶联剂能有效参与溶胶共聚反应。透射电镜(TEM)分析表明,硅烷偶联剂的逐一加入有利于胶粒粒径细化,提高和维持胶粒之间亲和能力。扫描电镜(SEM)分析显示,使用硅烷偶联剂KH570和A171改性的有机硅溶胶,可在氢化锆表面制备干燥后无裂纹溶胶膜层,烧结溶胶膜层存在微裂纹而无明显崩落；溶胶膜层表面元素分布均匀,烧结后存在碳残余。真空热放氢实验表明,氢化锆表面烧结硅溶胶膜层的制备,起到了阻氢渗透的作用。600℃二氧化碳气氛中,烧结硅溶胶膜层具备阻碍氧渗透能力,对氢化锆基体有抗高温氧化作用。
以硅酸乙酯(TEOS)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂KH570)和乙烯基三甲氧基硅烷(硅烷偶联剂A171)等为主要原料制备硅烷偶联剂KH570/A171改性硅溶胶,进而采用浸渍提拉法在氢化锆表面制备溶胶膜层。红外光谱(FTIR)分析显示,硅烷偶联剂能有效参与溶胶共聚反应。透射电镜(TEM)分析表明,硅烷偶联剂的逐一加入有利于胶粒粒径细化,提高和维持胶粒之间亲和能力。扫描电镜(SEM)分析显示,使用硅烷偶联剂KH570和A171改性的有机硅溶胶,可在氢化锆表面制备干燥后无裂纹溶胶膜层,烧结溶胶膜层存在微裂纹而无明显崩落；溶胶膜层表面元素分布均匀,烧结后存在碳残余。真空热放氢实验表明,氢化锆表面烧结硅溶胶膜层的制备,起到了阻氢渗透的作用。600℃二氧化碳气氛中,烧结硅溶胶膜层具备阻碍氧渗透能力,对氢化锆基体有抗高温氧化作用。
2018, 47(2):636-641.
摘要:
阳极氧化NiTi合金板获得了Ni-Ti-O 纳米管阵列（NTOs），并将其加热至500℃在氢气气氛中还原处理2h。采用简单的溶盐浸渍法，将Ni(OH)2纳米颗粒负载在NTOs上制备Ni(OH)2/NTOs/NiTi复合电极。采用场发射扫描电子显微镜（FESEM），X射线光电子能谱（XPS）和循环伏安法（CV）表征电极的表面形貌、电极表面的元素价态和其对甲醇氧化的电催化性能。研究了不同浸渍时间和Ni源浓度等工艺参数对电极微观形貌和电催化氧化性能的影响。结果表明：随着浸渍时间的延长和Ni源浓度的增加，电极上负载的催化纳米颗粒尺寸逐渐增大，氧化峰电流密度先增后降。在25oC时，将NTOs依次浸渍在0.2M NiCl2?6H2O乙醇溶液和0.2M NH4OH乙醇溶液中各12h后，可得到电催化性能良好的纳米Ni(OH)2/NTOs电极，氧化峰电流达到38.41 mA?cm-2。经1000次循环后，电极峰电流密度为原来的75%，表明纳米Ni(OH)2/NTOs电极有良好的循环稳定性，可成为有前景的DMFC的阳极电极候选材料。
阳极氧化NiTi合金板获得了Ni-Ti-O 纳米管阵列（NTOs），并将其加热至500℃在氢气气氛中还原处理2h。采用简单的溶盐浸渍法，将Ni(OH)2纳米颗粒负载在NTOs上制备Ni(OH)2/NTOs/NiTi复合电极。采用场发射扫描电子显微镜（FESEM），X射线光电子能谱（XPS）和循环伏安法（CV）表征电极的表面形貌、电极表面的元素价态和其对甲醇氧化的电催化性能。研究了不同浸渍时间和Ni源浓度等工艺参数对电极微观形貌和电催化氧化性能的影响。结果表明：随着浸渍时间的延长和Ni源浓度的增加，电极上负载的催化纳米颗粒尺寸逐渐增大，氧化峰电流密度先增后降。在25oC时，将NTOs依次浸渍在0.2M NiCl2?6H2O乙醇溶液和0.2M NH4OH乙醇溶液中各12h后，可得到电催化性能良好的纳米Ni(OH)2/NTOs电极，氧化峰电流达到38.41 mA?cm-2。经1000次循环后，电极峰电流密度为原来的75%，表明纳米Ni(OH)2/NTOs电极有良好的循环稳定性，可成为有前景的DMFC的阳极电极候选材料。
2018, 47(2):642-646.
摘要:
分析了一种亚共析U-Nb合金的凝固过程,获得了该合金的固相线、液相线温度和固-液两相区的残余液相体积。发现凝固末期残余液体不能形成液体网,凝固枝晶很快互相连接,形成一些较大的孤立的液体池,凝固末期这种不能补缩的液体池易形成严重的疏松,理论初步计算合金的显微疏松量约为1.6%。发现合金中铌是严重的负偏析合金元素,凝固中期和凝固末期凝固系数k仅为0.16和0.11,极易在枝晶干偏聚造成枝晶偏析。
分析了一种亚共析U-Nb合金的凝固过程,获得了该合金的固相线、液相线温度和固-液两相区的残余液相体积。发现凝固末期残余液体不能形成液体网,凝固枝晶很快互相连接,形成一些较大的孤立的液体池,凝固末期这种不能补缩的液体池易形成严重的疏松,理论初步计算合金的显微疏松量约为1.6%。发现合金中铌是严重的负偏析合金元素,凝固中期和凝固末期凝固系数k仅为0.16和0.11,极易在枝晶干偏聚造成枝晶偏析。
2018, 47(2):647-651.
摘要:
通过对TC4钛合金基体进行表面活化处理,并采用复合电镀技术,在钛合金基体上成功实现了镀覆结合力良好的Ni-cBN复合镀层。研制的复合镀层能够减少航空发动机钛合金叶片叶尖生的摩擦磨损、杜绝“钛火”事故。通过镀层的高温摩擦磨损试验以及与镍基封严涂层的磨削试验,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等性能表征,结果证明：本文采用的钛合金基体表面活化处理技术,可保证复合镀层具有良好的结合力；同时,研制的Ni- cBN复合镀层对封严涂层具有良好的磨削能力和较低的摩擦系数,可以有效防护钛合金叶尖。
通过对TC4钛合金基体进行表面活化处理,并采用复合电镀技术,在钛合金基体上成功实现了镀覆结合力良好的Ni-cBN复合镀层。研制的复合镀层能够减少航空发动机钛合金叶片叶尖生的摩擦磨损、杜绝“钛火”事故。通过镀层的高温摩擦磨损试验以及与镍基封严涂层的磨削试验,结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等性能表征,结果证明：本文采用的钛合金基体表面活化处理技术,可保证复合镀层具有良好的结合力；同时,研制的Ni- cBN复合镀层对封严涂层具有良好的磨削能力和较低的摩擦系数,可以有效防护钛合金叶尖。
2018, 47(2):652-656.
摘要:
本文基于变厚度轧制工艺理论,利用DEFORM-3D软件对AZ31镁合金板材轧制边部损伤行为进行分析。设定轧制温度为350℃,轧辊转速为20r/min,先对3组试样进行压下量分别为板厚的37.5%,75%和112.5%立轧预变形；随后进行小压下量多道次或大压下量单道次的平辊轧制。结果表明：对镁合金板采用变厚度轧制工艺能显著减少其边部损伤；立辊侧压量为37.5%时效果最好,其最大损伤因子为0.35；变厚度轧制工艺更适用于大压下轧制,当立辊侧压量为75%,平辊压下量为49%时最大损伤因子最小,仅为0.126；侧压量的取值与板厚有关。
本文基于变厚度轧制工艺理论,利用DEFORM-3D软件对AZ31镁合金板材轧制边部损伤行为进行分析。设定轧制温度为350℃,轧辊转速为20r/min,先对3组试样进行压下量分别为板厚的37.5%,75%和112.5%立轧预变形；随后进行小压下量多道次或大压下量单道次的平辊轧制。结果表明：对镁合金板采用变厚度轧制工艺能显著减少其边部损伤；立辊侧压量为37.5%时效果最好,其最大损伤因子为0.35；变厚度轧制工艺更适用于大压下轧制,当立辊侧压量为75%,平辊压下量为49%时最大损伤因子最小,仅为0.126；侧压量的取值与板厚有关。
2018, 47(2):657-661.
摘要:
利用一级轻气炮装置，以不同速度的飞片对Ti-5553合金进行冲击加载，采用光学显微镜和透射电子显微镜观察并分析微观组织和变形行为，结合XRD和定量金相研究方法进行分析和计算。结果表明，Ti-5553合金在轻气炮冲击下会发生位错滑移、形变孪生和应力诱发马氏体相变（stress-induced martensite，SIM），形成α″相。α″相的生成量受轻气炮冲击速度的影响，随着冲击速度的增大，形成的α″含量呈明显上升趋势，当轻气炮冲击速度由380m/s上升到560m/s时，单位面积α″线的长度LA由39.18mm/mm2上升到52.65mm/mm2。
利用一级轻气炮装置，以不同速度的飞片对Ti-5553合金进行冲击加载，采用光学显微镜和透射电子显微镜观察并分析微观组织和变形行为，结合XRD和定量金相研究方法进行分析和计算。结果表明，Ti-5553合金在轻气炮冲击下会发生位错滑移、形变孪生和应力诱发马氏体相变（stress-induced martensite，SIM），形成α″相。α″相的生成量受轻气炮冲击速度的影响，随着冲击速度的增大，形成的α″含量呈明显上升趋势，当轻气炮冲击速度由380m/s上升到560m/s时，单位面积α″线的长度LA由39.18mm/mm2上升到52.65mm/mm2。
2018, 47(2):662-666.
摘要:
采用选区激光熔化成形技术制备了两种钛合金体心立方多孔结构(BCC和BCC-Z)制件,验证了其成形复杂孔制件的可行性；进行了静态压缩试验,结果表明制件沿近45°方向断裂；压缩试验应力应变曲线表明多孔件使材料抗拉强度大大减小,且随着边径比和孔隙率的增大,峰值应力减小。同时,在边径比和孔隙率相差不大的情况下,BCC-Z结构承受载荷的能力明显高于BCC结构；通过有限元模拟分析了BCC制件在压缩过程中的应力分布情况,针对单元体节点处的应力集中现象,提出了节点加固方法。同时预测了多孔制件的弹性模量和屈服强度,模拟与试验结果基本吻合。
采用选区激光熔化成形技术制备了两种钛合金体心立方多孔结构(BCC和BCC-Z)制件,验证了其成形复杂孔制件的可行性；进行了静态压缩试验,结果表明制件沿近45°方向断裂；压缩试验应力应变曲线表明多孔件使材料抗拉强度大大减小,且随着边径比和孔隙率的增大,峰值应力减小。同时,在边径比和孔隙率相差不大的情况下,BCC-Z结构承受载荷的能力明显高于BCC结构；通过有限元模拟分析了BCC制件在压缩过程中的应力分布情况,针对单元体节点处的应力集中现象,提出了节点加固方法。同时预测了多孔制件的弹性模量和屈服强度,模拟与试验结果基本吻合。
2018, 47(2):667-671.
摘要:
本文分别以30 μm、50 μm、100 μm和160 μm四种直径的紫铜纤维毡与紫铜基板构成的多孔材料为研究对象，针对紫铜纤维毡孔隙度分别为90%、80%和75%下，四种直径的纤维多孔材料池沸腾换热性能进行了检测，并与紫铜基板池沸腾换热性能进行对比。研究结果表明：紫铜纤维多孔材料具有良好的强化池沸腾换热性能，当过热度ΔT <20oC时，紫铜纤维多孔材料换热性能是紫铜基板换热性能的2~5倍；当紫铜纤维毡孔隙度为90%时，多孔材料的换热性能随着纤维直径的减小而增强；当纤维直径为160μm时，多孔材料的换热性能随着纤维毡孔隙度的减小而增强。紫铜纤维多孔材料池沸腾换热性能受多孔材料内部汽化核心数目、汽泡溢出阻力和毛细吸力等多种因素的影响。因此，在不同的工作条件下，纤维多孔材料具有不同的最佳孔结构参数。
本文分别以30 μm、50 μm、100 μm和160 μm四种直径的紫铜纤维毡与紫铜基板构成的多孔材料为研究对象，针对紫铜纤维毡孔隙度分别为90%、80%和75%下，四种直径的纤维多孔材料池沸腾换热性能进行了检测，并与紫铜基板池沸腾换热性能进行对比。研究结果表明：紫铜纤维多孔材料具有良好的强化池沸腾换热性能，当过热度ΔT <20oC时，紫铜纤维多孔材料换热性能是紫铜基板换热性能的2~5倍；当紫铜纤维毡孔隙度为90%时，多孔材料的换热性能随着纤维直径的减小而增强；当纤维直径为160μm时，多孔材料的换热性能随着纤维毡孔隙度的减小而增强。紫铜纤维多孔材料池沸腾换热性能受多孔材料内部汽化核心数目、汽泡溢出阻力和毛细吸力等多种因素的影响。因此，在不同的工作条件下，纤维多孔材料具有不同的最佳孔结构参数。
2018, 47(2):672-676.
摘要:
润湿性反映了AgSnO2触头材料的物理性能，润湿性的改善会直接影响AgSnO2触头材料的电接触性能。而掺杂不同添加剂会改变AgSnO2触头材料的润湿性。本文选择TiO2、La2O3、Bi2O3三种添加剂，每种添加剂选取七种不同添加比例，测量掺杂后AgSnO2触头材料的润湿性。实验结果表明添加剂种类不同时，银对氧化物的润湿性会呈现出不同的变化规律，同一种添加剂对AgSnO2触头材料润湿性的影响程度与添加含量有直接关系。然后，对AgSnO2和掺杂三种不同添加剂的触头材料进行电接触性能测试，试验结果表明接触电阻的变化趋势与润湿性的变化规律基本吻合。
润湿性反映了AgSnO2触头材料的物理性能，润湿性的改善会直接影响AgSnO2触头材料的电接触性能。而掺杂不同添加剂会改变AgSnO2触头材料的润湿性。本文选择TiO2、La2O3、Bi2O3三种添加剂，每种添加剂选取七种不同添加比例，测量掺杂后AgSnO2触头材料的润湿性。实验结果表明添加剂种类不同时，银对氧化物的润湿性会呈现出不同的变化规律，同一种添加剂对AgSnO2触头材料润湿性的影响程度与添加含量有直接关系。然后，对AgSnO2和掺杂三种不同添加剂的触头材料进行电接触性能测试，试验结果表明接触电阻的变化趋势与润湿性的变化规律基本吻合。
2018, 47(2):677-681.
摘要:
采用纯Zr中间层实现了TC4钛合金的扩散连接。通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织结构,研究了扩散连接工艺参数对接头界面组织及力学性能的影响规律。结果表明,接头界面处生成了成分均匀连续的钛锆固溶体扩散层,同时扩散层中含有大量板条状的α′-Ti(钛马氏体)相；随着连接温度的升高和保温时间的延长,扩散层的厚度逐渐增加,接头室温抗剪强度呈现出先升高后降低的趋势；当连接温度800℃、保温时间40min、连接压力5MPa时,接头室温抗剪强度最高,达到190MPa。
采用纯Zr中间层实现了TC4钛合金的扩散连接。通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等方法分析了接头界面的微观组织结构,研究了扩散连接工艺参数对接头界面组织及力学性能的影响规律。结果表明,接头界面处生成了成分均匀连续的钛锆固溶体扩散层,同时扩散层中含有大量板条状的α′-Ti(钛马氏体)相；随着连接温度的升高和保温时间的延长,扩散层的厚度逐渐增加,接头室温抗剪强度呈现出先升高后降低的趋势；当连接温度800℃、保温时间40min、连接压力5MPa时,接头室温抗剪强度最高,达到190MPa。
2018, 47(2):682-686.
摘要:
以Al粉为主料,Sn粉、SiO2粉、苯丙乳液、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等为配料制备高温防氧化涂料。将涂料喷涂到钛坯表面,然后置于1050 ℃条件恒温8 h,对比喷涂与热处理前后钛坯表面形貌。利用金相显微镜观察裸露面和喷涂面经热处理后的氧化层组织,使用场发射扫描电镜、能谱分析仪研究涂层界面处的微观形貌和元素扩散,采用X-射线衍射仪探讨涂层界面处的相结构。结果表明,使用铝基高温防氧化涂层能够有效的减缓钛坯热加工过程中高温氧化,涂层厚度对Ti-Al扩散层的厚薄无明显影响,扩散层形成了Al2O3-TiAl和TiAl3-Ti多层结构,且涂层厚度为50 μm左右时已经具有较好效果。
以Al粉为主料,Sn粉、SiO2粉、苯丙乳液、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等为配料制备高温防氧化涂料。将涂料喷涂到钛坯表面,然后置于1050 ℃条件恒温8 h,对比喷涂与热处理前后钛坯表面形貌。利用金相显微镜观察裸露面和喷涂面经热处理后的氧化层组织,使用场发射扫描电镜、能谱分析仪研究涂层界面处的微观形貌和元素扩散,采用X-射线衍射仪探讨涂层界面处的相结构。结果表明,使用铝基高温防氧化涂层能够有效的减缓钛坯热加工过程中高温氧化,涂层厚度对Ti-Al扩散层的厚薄无明显影响,扩散层形成了Al2O3-TiAl和TiAl3-Ti多层结构,且涂层厚度为50 μm左右时已经具有较好效果。
2018, 47(2):687-691.
摘要:
为进一步降低GH3625母合金中的氧、氮、硫含量,分别进行了高真空不加钙和高真空向合金熔体加钙两种工艺条件下的真空感应重熔实验,研究了高真空感应重熔精炼对合金成分和去除杂质元素氧、氮、硫的作用。结果表明：高真空感应重熔元素挥发烧损和富化均控制在标准成分范围；单纯高真空感应重熔时，合金中的氧通过C-O反应脱除,可脱氧至10ppm,氮分压降低使氮含量脱至70ppm,但在去硫方面无明显作用；高真空加0.5%钙作净化剂重熔时，Ca-O反应以及Ca与Al2O3坩埚内壁反应,可实现深度脱氧,通过Ca-S反应使合金中硫含量显著降低,然而氮含量降低程度有限,其含量远高于氮在GH3625合金中的溶解度。采用Al2O3坩埚,选择高真空熔炼工艺及适量钙的加入,可使氧、氮、硫含量分别降低到6、60、9ppm。
为进一步降低GH3625母合金中的氧、氮、硫含量,分别进行了高真空不加钙和高真空向合金熔体加钙两种工艺条件下的真空感应重熔实验,研究了高真空感应重熔精炼对合金成分和去除杂质元素氧、氮、硫的作用。结果表明：高真空感应重熔元素挥发烧损和富化均控制在标准成分范围；单纯高真空感应重熔时，合金中的氧通过C-O反应脱除,可脱氧至10ppm,氮分压降低使氮含量脱至70ppm,但在去硫方面无明显作用；高真空加0.5%钙作净化剂重熔时，Ca-O反应以及Ca与Al2O3坩埚内壁反应,可实现深度脱氧,通过Ca-S反应使合金中硫含量显著降低,然而氮含量降低程度有限,其含量远高于氮在GH3625合金中的溶解度。采用Al2O3坩埚,选择高真空熔炼工艺及适量钙的加入,可使氧、氮、硫含量分别降低到6、60、9ppm。
2018, 47(2):692-696.
摘要:
采用3种不同络合剂（马来酸、柠檬酸钠、水杨酸钠）对活性炭进行改性，并以未经改性的活性炭为对比，研究了络合剂改性活性炭对Pd/C催化剂的松香歧化性能的影响。傅里叶变换红外（FTIR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及透射电镜（TEM）结果表明，经过马来酸、柠檬酸钠和水杨酸钠修饰改性的活性炭表面存在与Pd具有较强络合能力的配离子，这些配离子成为Pd前驱体的吸附锚定位，有利于形成粒径较小的Pd颗粒，提高了Pd的利用率。以改性后的活性炭为载体，制备得到的Pd/C催化剂活性均明显高于未经处理的活性炭的。
采用3种不同络合剂（马来酸、柠檬酸钠、水杨酸钠）对活性炭进行改性，并以未经改性的活性炭为对比，研究了络合剂改性活性炭对Pd/C催化剂的松香歧化性能的影响。傅里叶变换红外（FTIR）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）及透射电镜（TEM）结果表明，经过马来酸、柠檬酸钠和水杨酸钠修饰改性的活性炭表面存在与Pd具有较强络合能力的配离子，这些配离子成为Pd前驱体的吸附锚定位，有利于形成粒径较小的Pd颗粒，提高了Pd的利用率。以改性后的活性炭为载体，制备得到的Pd/C催化剂活性均明显高于未经处理的活性炭的。
2018, 47(2):697-700.
摘要:
利用金属纤维为原料,制成内部具有梯度孔结构的金属纤维多孔吸声材料,梯度孔结构可分为孔隙度梯度和丝径梯度,本文分别研究了这两种梯度结构的吸声特性。结果表明,厚度在6mm~30mm范围内时,孔隙度梯度结构按照孔隙度从大到小的顺序排列有利于提高全频的吸声性能；厚度为3mm时,孔隙度梯度结构的排列规律恰好相反；丝径梯度结构的特点是当厚度为3mm时,细丝径纤维多孔材料在前,全频吸声性能较好,随着厚度的增加,当厚度≥20mm时,粗丝径纤维多孔材料在前,全频吸声性能好,在3mm~20mm之间,两种排列方式的丝径梯度结构的吸声频率曲线存在一个交点,随着厚度的增加,该交点逐渐向低频方向移动。
利用金属纤维为原料,制成内部具有梯度孔结构的金属纤维多孔吸声材料,梯度孔结构可分为孔隙度梯度和丝径梯度,本文分别研究了这两种梯度结构的吸声特性。结果表明,厚度在6mm~30mm范围内时,孔隙度梯度结构按照孔隙度从大到小的顺序排列有利于提高全频的吸声性能；厚度为3mm时,孔隙度梯度结构的排列规律恰好相反；丝径梯度结构的特点是当厚度为3mm时,细丝径纤维多孔材料在前,全频吸声性能较好,随着厚度的增加,当厚度≥20mm时,粗丝径纤维多孔材料在前,全频吸声性能好,在3mm~20mm之间,两种排列方式的丝径梯度结构的吸声频率曲线存在一个交点,随着厚度的增加,该交点逐渐向低频方向移动。
2018, 47(2):701-704.
摘要:
利用微合金化技术,制备了Fe68.4-xCo7.6Si7B10P5C2Crx (x=0, 1, 2, 3)非晶合金,并分别使用单辊急冷甩带法和铜模铸造法制备了带状和棒状样品。借助XRD、DSC、DTA表征该非晶合金系的热力学性能与非晶形成能；并进一步采用电化学动电位极化曲线法研究了该非晶合金系在硫酸溶液中的的耐腐蚀性能。实验结果表明,通过微量添加Cr元素的方法,使该合金系的非晶形成能普遍提高,当Cr元素添加量为2%时,获得了该系列非晶合金中的最大过冷液体区间(ΔTx=57K),并且成功制备了直径为5mm的圆棒状样品；同时,由于Cr元素的添加,在1N浓度的硫酸溶液中,材料表面上形成富含Cr元素的保护层,可以有效阻止材料内部的进一步腐蚀,耐腐蚀性能明显得到改善。
利用微合金化技术,制备了Fe68.4-xCo7.6Si7B10P5C2Crx (x=0, 1, 2, 3)非晶合金,并分别使用单辊急冷甩带法和铜模铸造法制备了带状和棒状样品。借助XRD、DSC、DTA表征该非晶合金系的热力学性能与非晶形成能；并进一步采用电化学动电位极化曲线法研究了该非晶合金系在硫酸溶液中的的耐腐蚀性能。实验结果表明,通过微量添加Cr元素的方法,使该合金系的非晶形成能普遍提高,当Cr元素添加量为2%时,获得了该系列非晶合金中的最大过冷液体区间(ΔTx=57K),并且成功制备了直径为5mm的圆棒状样品；同时,由于Cr元素的添加,在1N浓度的硫酸溶液中,材料表面上形成富含Cr元素的保护层,可以有效阻止材料内部的进一步腐蚀,耐腐蚀性能明显得到改善。
2018, 47(2):705-710.
摘要:
近β钛合金中的亚稳ω相有助于析出细小弥散的α相，从而影响合金的强度、塑性和韧性。因此，自ω相被发现以来，研究人员对其形成条件、分类、转变机理和衍射花样等进行了深入研究。本文总结了研究人员使用高分辨透射电子显微镜和三维原子探针在ω相分类、结构、成分、相变方面的最新研究结果。在此基础上，阐述了ω相目前的研究难点和可能的发展方向。
近β钛合金中的亚稳ω相有助于析出细小弥散的α相，从而影响合金的强度、塑性和韧性。因此，自ω相被发现以来，研究人员对其形成条件、分类、转变机理和衍射花样等进行了深入研究。本文总结了研究人员使用高分辨透射电子显微镜和三维原子探针在ω相分类、结构、成分、相变方面的最新研究结果。在此基础上，阐述了ω相目前的研究难点和可能的发展方向。
2018, 47(2):711-716.
摘要:
概括论述了铱的特点和纯铱在室温条件下脆性断裂的几种可能机制,说明了纯铱在超高温应用领域存在的问题；系统的综述了国内外在铱合金多元化方面的研究思路和取得的研究成果,展望了铱基合金在高温结构材料领域的发展前景,最后特别指出了铱合金未来的研究方向。
概括论述了铱的特点和纯铱在室温条件下脆性断裂的几种可能机制,说明了纯铱在超高温应用领域存在的问题；系统的综述了国内外在铱合金多元化方面的研究思路和取得的研究成果,展望了铱基合金在高温结构材料领域的发展前景,最后特别指出了铱合金未来的研究方向。
