2019年第48卷第3期文章目次
2019, 47(3):701-710.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170898
摘要:
本文采用座滴法在真空下系统研究了硼含量对TiZrNiCu/Ti60润湿性的影响,且在940°C保温10分钟条件下实现了与的钎焊。通过SEM、XRD以及剪切实验研究了界面显微组织及剪切力学性能。添加B元素可以与Ti原位合成TiBw,从而细化界面的显微组织。当B含量为0.3 wt %时,TiBw-TC4 /TiZrNiCu-B/Ti60接头的最大剪切强度为177 MPa,比无B含量的接头强度高65%。然而,过量的B含量使TiZrNiCu-B在Ti60合金基体上产生大量的TiBw,导致润湿性恶化,在钎焊接头形成微孔和未焊合区域,从而使剪切强度下降。
本文采用座滴法在真空下系统研究了硼含量对TiZrNiCu/Ti60润湿性的影响,且在940°C保温10分钟条件下实现了与的钎焊。通过SEM、XRD以及剪切实验研究了界面显微组织及剪切力学性能。添加B元素可以与Ti原位合成TiBw,从而细化界面的显微组织。当B含量为0.3 wt %时,TiBw-TC4 /TiZrNiCu-B/Ti60接头的最大剪切强度为177 MPa,比无B含量的接头强度高65%。然而,过量的B含量使TiZrNiCu-B在Ti60合金基体上产生大量的TiBw,导致润湿性恶化,在钎焊接头形成微孔和未焊合区域,从而使剪切强度下降。
2019, 47(3):728-738.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170822
摘要:
采用堆焊熔敷成形技术进行了FV520B沉淀硬化不锈钢再制造实验，在此基础上，对FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织特点进行了分析，并研究了机械振动对再制造成形组织的影响。结果显示：FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织由马氏体+碳化物沉淀硬化相组成，且沿成形高度方向组织呈周期性变化特点，具有一定的自相似分形特性；振动会一定程度上增大孪晶形成几率，对马氏体板条具有破断作用，且马氏体板条宽度随振动转速的不断增大呈先减小后增加趋势；受振动的影响，晶格畸变和各晶面择优取向性都将发生变化，但不同晶面变化规律不同；振动的加入使得（110）晶面和(211) 晶面的Bragg衍射峰峰位向低衍射角方向发生偏移，且随振动转速的不断增大，偏移量呈先增大后减小趋势，（110）晶面衍射峰半高宽宽度呈先减小后增大趋势，其晶面择优取向性则呈现先增强后减弱趋势；在0到共振转速区间内 (211) 晶面衍射峰半高宽宽度随振动转速的不断增大呈先减小后增大趋势，当振动转速大于共振转速时又呈减小趋势，但其晶面择优取向性则随振动转速的增大呈现持续增强趋势；总体上，亚共振频率振动（振动转速f=3000 r/min）对FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织结构的影响最显著。
采用堆焊熔敷成形技术进行了FV520B沉淀硬化不锈钢再制造实验，在此基础上，对FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织特点进行了分析，并研究了机械振动对再制造成形组织的影响。结果显示：FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织由马氏体+碳化物沉淀硬化相组成，且沿成形高度方向组织呈周期性变化特点，具有一定的自相似分形特性；振动会一定程度上增大孪晶形成几率，对马氏体板条具有破断作用，且马氏体板条宽度随振动转速的不断增大呈先减小后增加趋势；受振动的影响，晶格畸变和各晶面择优取向性都将发生变化，但不同晶面变化规律不同；振动的加入使得（110）晶面和(211) 晶面的Bragg衍射峰峰位向低衍射角方向发生偏移，且随振动转速的不断增大，偏移量呈先增大后减小趋势，（110）晶面衍射峰半高宽宽度呈先减小后增大趋势，其晶面择优取向性则呈现先增强后减弱趋势；在0到共振转速区间内 (211) 晶面衍射峰半高宽宽度随振动转速的不断增大呈先减小后增大趋势，当振动转速大于共振转速时又呈减小趋势，但其晶面择优取向性则随振动转速的增大呈现持续增强趋势；总体上，亚共振频率振动（振动转速f=3000 r/min）对FV520B不锈钢MAG堆焊再制造成形组织结构的影响最显著。
2019, 47(3):775-781.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170892
摘要:
采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）（点、线）及显微硬度实验，对不同焊丝获得的2219/5A06异种接头的软化情况与裂纹萌生机理进行了分析。结果表明：2325焊缝的硬度约为100HV，5B06焊缝的硬度约为80HV，5A06侧HAZ晶粒长大不明显未发生软化现象，2219侧HAZ发生较明显的软化；通过EDS线扫描分析可知，2325-5A06、5B06-2219的熔合线附近发生了明显的Mg、Cu扩散行为， 2325-2219、5B06-5A06的熔合线附近元素扩散行为不明显；与5B06焊缝相比，2325焊缝裂纹倾向更大，因为5B06焊缝不存在明显的低熔点共晶相，而2325焊缝存在大量的低熔点共晶Al2CuMg和CuAl2，Al2CuMg共晶的存在是致使其产生裂纹的根本原因。
采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）（点、线）及显微硬度实验，对不同焊丝获得的2219/5A06异种接头的软化情况与裂纹萌生机理进行了分析。结果表明：2325焊缝的硬度约为100HV，5B06焊缝的硬度约为80HV，5A06侧HAZ晶粒长大不明显未发生软化现象，2219侧HAZ发生较明显的软化；通过EDS线扫描分析可知，2325-5A06、5B06-2219的熔合线附近发生了明显的Mg、Cu扩散行为， 2325-2219、5B06-5A06的熔合线附近元素扩散行为不明显；与5B06焊缝相比，2325焊缝裂纹倾向更大，因为5B06焊缝不存在明显的低熔点共晶相，而2325焊缝存在大量的低熔点共晶Al2CuMg和CuAl2，Al2CuMg共晶的存在是致使其产生裂纹的根本原因。
2019, 47(3):788-796.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181140
摘要:
作为新型大塑性变形技术，搅拌摩擦焊接技术（FSW）已成功应用于超细晶材料的制备。本文采用FSW对热轧态AZ31镁合金进行连接，对母材和焊接接头的低周疲劳性能进行了研究。结果表明：在疲劳测试和单轴拉伸测试过程中，焊合区和前进侧热机械影响区交界处为性能薄弱区域。FSW AZ31接头的低周疲劳寿命，屈服强度，抗力强度以及断后延伸率均低于母材。AZ31镁合金疲劳测试过程种的主要变形机制为位错滑移，疲劳断口表面呈现出明显的疲劳纹。最终，我们发现母材和FSW接头低周疲劳行为符合Coffin-Manson和 Basquin关系
作为新型大塑性变形技术，搅拌摩擦焊接技术（FSW）已成功应用于超细晶材料的制备。本文采用FSW对热轧态AZ31镁合金进行连接，对母材和焊接接头的低周疲劳性能进行了研究。结果表明：在疲劳测试和单轴拉伸测试过程中，焊合区和前进侧热机械影响区交界处为性能薄弱区域。FSW AZ31接头的低周疲劳寿命，屈服强度，抗力强度以及断后延伸率均低于母材。AZ31镁合金疲劳测试过程种的主要变形机制为位错滑移，疲劳断口表面呈现出明显的疲劳纹。最终，我们发现母材和FSW接头低周疲劳行为符合Coffin-Manson和 Basquin关系
2019, 47(3):892-897.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170746
摘要:
铝合金搅拌摩擦焊拼焊时容易产生孔洞缺陷,降低了拼焊板整体的力学性能,但目前孔洞缺陷对于拼焊接头服役裂纹扩展的影响规律尚不清楚,极大限制了拼焊板的应用。本文以不同尺寸孔洞缺陷的2024铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,在对接头进行分区建模基础之上,通过试验和有限元数值模拟研究了接头孔洞大小对接头服役裂纹扩展的影响规律。研究表明接头在准静态服役条件下,力学性能随孔洞减小而不断提高；孔洞直径降低至0.1 mm时,接头力学性能与无缺陷接头相同,断裂于热影响区；而当孔洞直径大于0.1 mm时,接头均断裂于含有孔洞缺陷的焊核区。在交变载荷服役条件下,接头疲劳力学性能随孔洞减小而不断提高,随孔洞增大对载荷的敏感性逐渐降低；断裂的瞬间断口会有温升现象且均断裂于有孔洞缺陷的焊核区。
铝合金搅拌摩擦焊拼焊时容易产生孔洞缺陷,降低了拼焊板整体的力学性能,但目前孔洞缺陷对于拼焊接头服役裂纹扩展的影响规律尚不清楚,极大限制了拼焊板的应用。本文以不同尺寸孔洞缺陷的2024铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,在对接头进行分区建模基础之上,通过试验和有限元数值模拟研究了接头孔洞大小对接头服役裂纹扩展的影响规律。研究表明接头在准静态服役条件下,力学性能随孔洞减小而不断提高；孔洞直径降低至0.1 mm时,接头力学性能与无缺陷接头相同,断裂于热影响区；而当孔洞直径大于0.1 mm时,接头均断裂于含有孔洞缺陷的焊核区。在交变载荷服役条件下,接头疲劳力学性能随孔洞减小而不断提高,随孔洞增大对载荷的敏感性逐渐降低；断裂的瞬间断口会有温升现象且均断裂于有孔洞缺陷的焊核区。
2019, 47(3):947-952.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170655
摘要:
针对钨板轧制过程中，铜/钨接头处的连接问题，本文采用TIG对铜/钨异种金属进行焊接，分别对涂覆SiO2和未涂覆SiO2活性剂的试件进行搭接点焊，并对焊点形貌、接头截面及微观形貌和抗拉强度进行分析。结果表明，未涂覆SiO2的焊点呈凸起状，且不规则，界面结合处存在较多的孔洞缺陷，涂覆SiO2的焊点中心出现圆形凹坑，界面处孔洞等缺陷减少；接头界面处均发生了铜/钨的互扩散，涂覆SiO2的试件比未涂覆的界面更加致密；相同电流下，涂覆SiO2的接头强度比未涂覆SiO2的高，并且接头断裂位置明显不同
针对钨板轧制过程中，铜/钨接头处的连接问题，本文采用TIG对铜/钨异种金属进行焊接，分别对涂覆SiO2和未涂覆SiO2活性剂的试件进行搭接点焊，并对焊点形貌、接头截面及微观形貌和抗拉强度进行分析。结果表明，未涂覆SiO2的焊点呈凸起状，且不规则，界面结合处存在较多的孔洞缺陷，涂覆SiO2的焊点中心出现圆形凹坑，界面处孔洞等缺陷减少；接头界面处均发生了铜/钨的互扩散，涂覆SiO2的试件比未涂覆的界面更加致密；相同电流下，涂覆SiO2的接头强度比未涂覆SiO2的高，并且接头断裂位置明显不同
2019, 47(3):1022-1028.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180711
摘要:
超级电容器是一类电化学能量储存装置,被广泛应用于混合动力汽车、新能源收集转换、大功率工程机械和移动电子设备等领域。超级电容器的电极材料要求具备有效可控的多孔结构和比表面积,合理的孔径分布以及良好的导电性和易成型。纳米多孔铜是一类具有高导电性、高比表面积、孔径可控以及良好电容特性的多孔材料,可作为超级电容器的集流体负载更多的活性物质,进而大大提高超级电容器的能量密度。此外,改性纳米多孔铜可增强多孔铜基底的物化稳定性并且保留了更多活性位点,为超级电容器的电极可控设计提供了一定的思路。
超级电容器是一类电化学能量储存装置,被广泛应用于混合动力汽车、新能源收集转换、大功率工程机械和移动电子设备等领域。超级电容器的电极材料要求具备有效可控的多孔结构和比表面积,合理的孔径分布以及良好的导电性和易成型。纳米多孔铜是一类具有高导电性、高比表面积、孔径可控以及良好电容特性的多孔材料,可作为超级电容器的集流体负载更多的活性物质,进而大大提高超级电容器的能量密度。此外,改性纳米多孔铜可增强多孔铜基底的物化稳定性并且保留了更多活性位点,为超级电容器的电极可控设计提供了一定的思路。
2019, 47(3):711-715.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170925
摘要:
基于ANSYS有限元软件建立了钒合金电子束熔炼过程的数理模型,对V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼过程进行了数值模拟,研究了不同熔炼工艺参数下的熔炼过程温度场分布规律以及熔池形状。研究结果表明：熔炼过程温度场分布及熔池形状受到熔炼功率及扫描半径的影响。随着熔炼功率的增大,熔池最高温度将会线性增大,熔池宽度和深度将会逐渐增大。随着扫描半径的增大,熔池最高温度将会先增大后减小,通过分析获得了V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼的最佳工艺参数。实验结果表明,在优化后的工艺条件下,钒合金电子束熔炼铸锭质量得到一定提升。
基于ANSYS有限元软件建立了钒合金电子束熔炼过程的数理模型,对V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼过程进行了数值模拟,研究了不同熔炼工艺参数下的熔炼过程温度场分布规律以及熔池形状。研究结果表明：熔炼过程温度场分布及熔池形状受到熔炼功率及扫描半径的影响。随着熔炼功率的增大,熔池最高温度将会线性增大,熔池宽度和深度将会逐渐增大。随着扫描半径的增大,熔池最高温度将会先增大后减小,通过分析获得了V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼的最佳工艺参数。实验结果表明,在优化后的工艺条件下,钒合金电子束熔炼铸锭质量得到一定提升。
2019, 47(3):716-720.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170913
摘要:
本文通过SEM、EBSD和DIC相结合的方法对2060-T8铝合金在弯曲变形过程中微观组织结构进行表征并对其损伤机制进行了研究。文章基于DIC和EBSD准原位技术,发展了一种以弥散分布的铜粉末为标记点的同一区域应变测量和微观结构表征技术。实验结果显示合金在弯曲过程中形成了宏观剪切带且裂纹的扩展也是沿着宏观剪切带进行,造成这种现象的原因是由于在形变过程中在宏观剪切带上由于产生了大量的小角晶界,而裂纹沿此方向进行扩展所需的能量是最小的。
本文通过SEM、EBSD和DIC相结合的方法对2060-T8铝合金在弯曲变形过程中微观组织结构进行表征并对其损伤机制进行了研究。文章基于DIC和EBSD准原位技术,发展了一种以弥散分布的铜粉末为标记点的同一区域应变测量和微观结构表征技术。实验结果显示合金在弯曲过程中形成了宏观剪切带且裂纹的扩展也是沿着宏观剪切带进行,造成这种现象的原因是由于在形变过程中在宏观剪切带上由于产生了大量的小角晶界,而裂纹沿此方向进行扩展所需的能量是最小的。
2019, 47(3):721-727.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170906
摘要:
通过分级淬火技术得到Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.2Sc铝合金的时间-温度-转变（TTT）曲线和时间-温度-性能（TTP）曲线，采用透射电子显微镜（TEM）、差示扫描量热仪（DSC）和X射线衍射（XRD）进行相变分析。结果表明：在一定的温度下延长保温时间会导致试样的电导率增加，硬度降低。显微组织观察表明，随着保温时间的增加，许多大型杆状平衡相η（MgZn2）会在基体中析出并快速生长，导致淬火过程中溶质损失，削弱了随后的时效强化效果。η粒子沉淀析出的主要原因是溶质原子的快速扩散和强大的相变驱动力。淬火敏感温度范围为270～390℃。因此，在淬火敏感温度范围内，需适当提高冷却速度以获得较高的力学性能。其他温度范围内应考虑适当降低冷却速度以控制残余应力。
通过分级淬火技术得到Al-9.0Zn-2.5Mg-1.5Cu-0.15Zr-0.2Sc铝合金的时间-温度-转变（TTT）曲线和时间-温度-性能（TTP）曲线，采用透射电子显微镜（TEM）、差示扫描量热仪（DSC）和X射线衍射（XRD）进行相变分析。结果表明：在一定的温度下延长保温时间会导致试样的电导率增加，硬度降低。显微组织观察表明，随着保温时间的增加，许多大型杆状平衡相η（MgZn2）会在基体中析出并快速生长，导致淬火过程中溶质损失，削弱了随后的时效强化效果。η粒子沉淀析出的主要原因是溶质原子的快速扩散和强大的相变驱动力。淬火敏感温度范围为270～390℃。因此，在淬火敏感温度范围内，需适当提高冷却速度以获得较高的力学性能。其他温度范围内应考虑适当降低冷却速度以控制残余应力。
2019, 47(3):739-743.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20180009
摘要:
在触变挤压过程中，通过施加静水压力（即背压）可以有效地控制纤维取向，从而改善短纤维增强复合材料的机械性能。本文试验研究了有、无背压情况下Csf/AZ91D复合材料触变挤压过程中变形场及纤维取向变化规律。基于流函数法获得了Csf/AZ91D复合材料触变挤压过程中的等效应变速率，结合图像处理技术，对挤压后纤维取向角度度进行了统计分析，探讨了背压对塑性变形区尺寸，塑性变形区内应变速率的分布以及纤维取向角度的影响。结果表明，不施加背压情况下，从坯料外壁到心部存在明显的等效应变速率梯度，在相同位置，纤维取向角度与等效应变速率几乎成正比关系，而施加背压提高了坯料充填模具外侧拐角的能力，使得坯料横截面上等效应变速率梯度变小，分布更加均匀，纤维取向角度也更加一致。研究结果对于调控Csf/AZ91D复合材料的塑性变形具有重要的指导意义。
在触变挤压过程中，通过施加静水压力（即背压）可以有效地控制纤维取向，从而改善短纤维增强复合材料的机械性能。本文试验研究了有、无背压情况下Csf/AZ91D复合材料触变挤压过程中变形场及纤维取向变化规律。基于流函数法获得了Csf/AZ91D复合材料触变挤压过程中的等效应变速率，结合图像处理技术，对挤压后纤维取向角度度进行了统计分析，探讨了背压对塑性变形区尺寸，塑性变形区内应变速率的分布以及纤维取向角度的影响。结果表明，不施加背压情况下，从坯料外壁到心部存在明显的等效应变速率梯度，在相同位置，纤维取向角度与等效应变速率几乎成正比关系，而施加背压提高了坯料充填模具外侧拐角的能力，使得坯料横截面上等效应变速率梯度变小，分布更加均匀，纤维取向角度也更加一致。研究结果对于调控Csf/AZ91D复合材料的塑性变形具有重要的指导意义。
2019, 47(3):744-750.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170914
摘要:
利用纳米压痕技术对高熵非晶合金Cu29Zr32Ti15Al5Ni19分别在载荷控制模式、连续刚度模式和循环加载模式下进行了研究。该合金在纳米压入过程中会发生Pop-in现象,且载荷大小比加载速率对Pop-in现象的影响更大。当载荷超过40mN时,即使采用高达5mN/s的加载速率仍然可以观察到Pop-in现象。该合金存在压痕尺寸效应,其测试纳米硬度随载荷的增大而下降,其Meyer指数(n)小于2。压入过程中的能量耗散分数(Ed)在54%-60%之间变化。循环加载测试结果显示该合金加工硬化效应明显。
利用纳米压痕技术对高熵非晶合金Cu29Zr32Ti15Al5Ni19分别在载荷控制模式、连续刚度模式和循环加载模式下进行了研究。该合金在纳米压入过程中会发生Pop-in现象,且载荷大小比加载速率对Pop-in现象的影响更大。当载荷超过40mN时,即使采用高达5mN/s的加载速率仍然可以观察到Pop-in现象。该合金存在压痕尺寸效应,其测试纳米硬度随载荷的增大而下降,其Meyer指数(n)小于2。压入过程中的能量耗散分数(Ed)在54%-60%之间变化。循环加载测试结果显示该合金加工硬化效应明显。
2019, 47(3):751-757.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180240
摘要:
W-ZrC材料是核聚变面向等离子体部件用很具发展潜力的材料之一。本文采用“溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥-热还原-常压氢气烧结”方法制备了W-ZrC材料,研究了ZrC添加对材料的强韧化作用机理以及W与ZrC的界面结合情况。结果表面：ZrC粒子能够提高钨的强度和韧性,其中W-0.5wt.%ZrC在1920℃烧结时其相对密度和拉伸强度分别达到了99.2%和460MPa。瞬态高热负荷冲击显示W-ZrC材料在承受200 MW/m2(5 ms)的高热流冲击时材料表面没有裂纹,ZrC粒子能够消耗裂纹扩展中的能量并且阻碍裂纹扩展。通过W和ZrC的界面结合研究发现,ZrC在烧结过程中存在长大和球化的过程,并且在1600℃烧结1h时转变为近球形粒子。ZrC和W界面结合区域中的W、Zr、C含量呈现光滑过渡,并且显微硬度显示W、ZrC和界面结合区域的硬度分别为12Gpa、22GPa和18Gpa。线扫描和纳米压痕结果表明在W和ZrC粒子界面处形成了(W,Zr)C固溶相。
W-ZrC材料是核聚变面向等离子体部件用很具发展潜力的材料之一。本文采用“溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥-热还原-常压氢气烧结”方法制备了W-ZrC材料,研究了ZrC添加对材料的强韧化作用机理以及W与ZrC的界面结合情况。结果表面：ZrC粒子能够提高钨的强度和韧性,其中W-0.5wt.%ZrC在1920℃烧结时其相对密度和拉伸强度分别达到了99.2%和460MPa。瞬态高热负荷冲击显示W-ZrC材料在承受200 MW/m2(5 ms)的高热流冲击时材料表面没有裂纹,ZrC粒子能够消耗裂纹扩展中的能量并且阻碍裂纹扩展。通过W和ZrC的界面结合研究发现,ZrC在烧结过程中存在长大和球化的过程,并且在1600℃烧结1h时转变为近球形粒子。ZrC和W界面结合区域中的W、Zr、C含量呈现光滑过渡,并且显微硬度显示W、ZrC和界面结合区域的硬度分别为12Gpa、22GPa和18Gpa。线扫描和纳米压痕结果表明在W和ZrC粒子界面处形成了(W,Zr)C固溶相。
2019, 47(3):758-764.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180246
摘要:
利用光学显微镜、扫描电镜及Gleeble 1500热模拟机,分析70mm厚锻造及轧制镍基合金690板材的热塑性及热裂纹敏感性。试验结果显示：锻造和轧制板材均有优异的热塑性,同种材料表层试样的热塑性高于中心位置试样的热塑性。模拟加热过程发现,较低温度条件下轧制板材的热塑性高于锻造板材的热塑性,随着温度的升高锻造板材的热塑性高于轧制板材的热塑性。模拟冷却过程发现,锻造板材比轧制板材具有更好的热塑性。热模拟试样的断面较为光滑,部分位置出现熔融现象。横向可调拘束裂纹敏感性试验结果显示,锻造及轧制镍基合金690板材具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹的数量及长度随着施加应变的增加而增加。
利用光学显微镜、扫描电镜及Gleeble 1500热模拟机,分析70mm厚锻造及轧制镍基合金690板材的热塑性及热裂纹敏感性。试验结果显示：锻造和轧制板材均有优异的热塑性,同种材料表层试样的热塑性高于中心位置试样的热塑性。模拟加热过程发现,较低温度条件下轧制板材的热塑性高于锻造板材的热塑性,随着温度的升高锻造板材的热塑性高于轧制板材的热塑性。模拟冷却过程发现,锻造板材比轧制板材具有更好的热塑性。热模拟试样的断面较为光滑,部分位置出现熔融现象。横向可调拘束裂纹敏感性试验结果显示,锻造及轧制镍基合金690板材具有较高的热裂纹敏感性。热裂纹的数量及长度随着施加应变的增加而增加。
2019, 47(3):765-769.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170851
摘要:
通过OM、XRD、SEM和力学性能测试等手段研究了Sn元素对AZ80镁合金铸态组织和力学性能的影响。AZ80-xSn（x=1,3,5wt.%）铸态显微组织呈现出典型的等轴树枝晶形貌，主要有α-Mg，离异共晶Mg17Al12，层片状Mg17Al12，离异共晶Mg2Sn相组成。添加Sn元素可以有效的抑制层片状Mg17Al12相的析出，当Sn添加量为5wt%时，层片状Mg17Al12基本消失。Sn元素添加量少于3wt.%时，具有很好晶粒细化效果。而且，Sn元素具有明显的强化效果，当Sn添加3wt.%时，具有较好的综合力学性能。
通过OM、XRD、SEM和力学性能测试等手段研究了Sn元素对AZ80镁合金铸态组织和力学性能的影响。AZ80-xSn（x=1,3,5wt.%）铸态显微组织呈现出典型的等轴树枝晶形貌，主要有α-Mg，离异共晶Mg17Al12，层片状Mg17Al12，离异共晶Mg2Sn相组成。添加Sn元素可以有效的抑制层片状Mg17Al12相的析出，当Sn添加量为5wt%时，层片状Mg17Al12基本消失。Sn元素添加量少于3wt.%时，具有很好晶粒细化效果。而且，Sn元素具有明显的强化效果，当Sn添加3wt.%时，具有较好的综合力学性能。
2019, 47(3):770-774.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170854
摘要:
本文研究了预时效时间对粗大晶粒β钛合金组织与力学性能的演变。结果表明：预时效可以辅助次生α相形核,形成细小均匀的次生α,随着预时效时间延长,次生α相变得越细小；β钛合金对预时效处理很敏感,在粗晶条件下,仅经过550℃的单级时效强度仅为1340MPa,而经350℃预时效处理后,再经550℃的双级时效处理,强度可达到1760Mpa,和单级时效相比提高了30%；维氏显微硬度由于次生α相的细化,随着预时效时间的延长而增加。
本文研究了预时效时间对粗大晶粒β钛合金组织与力学性能的演变。结果表明：预时效可以辅助次生α相形核,形成细小均匀的次生α,随着预时效时间延长,次生α相变得越细小；β钛合金对预时效处理很敏感,在粗晶条件下,仅经过550℃的单级时效强度仅为1340MPa,而经350℃预时效处理后,再经550℃的双级时效处理,强度可达到1760Mpa,和单级时效相比提高了30%；维氏显微硬度由于次生α相的细化,随着预时效时间的延长而增加。
2019, 47(3):782-787.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170826
摘要:
本文运用爆炸压实去固结钨锡合金粉末。为了的到钨锡合金粉末,先研究了钨与锡之间的可焊接性,检测结果表明钨锡的交界面结合紧密,说明在这种方法下钨锡是可以焊接在一起的。钨锡的可焊性为钨锡合金粉末的制备提供了依据。材料的维氏硬度对其粉末的爆炸压实至关重要,为了得到钨锡材料的维氏硬度,运用爆炸压实去固结钨锡合金粉末。运用连续压倒探针测量实验中所使用的铵油炸药的爆速,并运用测量的出爆速计算出炸药的爆压约为3.24GPa. 爆炸压实后钨锡块体的密度为16.017 g cm-3。实验得到的钨锡块体的维氏硬度在210-247HV之间。
本文运用爆炸压实去固结钨锡合金粉末。为了的到钨锡合金粉末,先研究了钨与锡之间的可焊接性,检测结果表明钨锡的交界面结合紧密,说明在这种方法下钨锡是可以焊接在一起的。钨锡的可焊性为钨锡合金粉末的制备提供了依据。材料的维氏硬度对其粉末的爆炸压实至关重要,为了得到钨锡材料的维氏硬度,运用爆炸压实去固结钨锡合金粉末。运用连续压倒探针测量实验中所使用的铵油炸药的爆速,并运用测量的出爆速计算出炸药的爆压约为3.24GPa. 爆炸压实后钨锡块体的密度为16.017 g cm-3。实验得到的钨锡块体的维氏硬度在210-247HV之间。
2019, 47(3):797-802.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170881
摘要:
针对FeCuNbSiB非晶带材与环氧树脂基体不浸润的难题,本文通过表面化学改性,在FeCuNbSiB非晶带材两面分别生成一层厚度5μm~10μm、相结构为Cu0.75Fe2.25O4和Fe3O4的界面层。界面层与带材结合强度高,与环氧树脂浸润性好；以FeCuNbSiB非晶带材为增强材料,同时按FSS网络设计的FeCuNbSiB非晶带材/环氧树脂铺层在13-18GHz频带出现R=-5dB~-10dB的吸收峰。增加铺层数,吸收峰值不变,但吸收峰频带往低频率方向移动。利用此特性可以修正其它复合材料的雷达波吸波特性,拓宽吸收频带,增加吸波性能。
针对FeCuNbSiB非晶带材与环氧树脂基体不浸润的难题,本文通过表面化学改性,在FeCuNbSiB非晶带材两面分别生成一层厚度5μm~10μm、相结构为Cu0.75Fe2.25O4和Fe3O4的界面层。界面层与带材结合强度高,与环氧树脂浸润性好；以FeCuNbSiB非晶带材为增强材料,同时按FSS网络设计的FeCuNbSiB非晶带材/环氧树脂铺层在13-18GHz频带出现R=-5dB~-10dB的吸收峰。增加铺层数,吸收峰值不变,但吸收峰频带往低频率方向移动。利用此特性可以修正其它复合材料的雷达波吸波特性,拓宽吸收频带,增加吸波性能。
2019, 47(3):803-809.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170731
摘要:
本文对定向凝固单晶高温合金空心叶片用SiO2基陶瓷型芯的力学行为进行了研究,得到了烧结样品S0和热处理样品S1、S2和S3的强度、弹性模量、应力-应变关系等实验结果。基于Weibull分布统计使用M-C(Mohr-Coulomb)判据结合实验结果,建立了符合定向凝固高温合金空心单晶叶片用SiO2基陶瓷型芯的连续损伤本构模型,并给出了确定相关参数的方法。结果表明,经过1500℃高温热处理的SiO2基陶瓷型芯样品力学性能、烧结程度均有所提高。使用损伤量D结合连续损伤本构模型公式和微观裂纹形貌,阐述了SiO2基陶瓷型芯裂纹扩展与宏观断裂的演变关系。
本文对定向凝固单晶高温合金空心叶片用SiO2基陶瓷型芯的力学行为进行了研究,得到了烧结样品S0和热处理样品S1、S2和S3的强度、弹性模量、应力-应变关系等实验结果。基于Weibull分布统计使用M-C(Mohr-Coulomb)判据结合实验结果,建立了符合定向凝固高温合金空心单晶叶片用SiO2基陶瓷型芯的连续损伤本构模型,并给出了确定相关参数的方法。结果表明,经过1500℃高温热处理的SiO2基陶瓷型芯样品力学性能、烧结程度均有所提高。使用损伤量D结合连续损伤本构模型公式和微观裂纹形貌,阐述了SiO2基陶瓷型芯裂纹扩展与宏观断裂的演变关系。
2019, 47(3):810-814.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170638
摘要:
通过融熔-淬冷法制备了 Ge4Se96硫系玻璃块状试样,利用等温步阶方法(stepwise method)测定其DSC曲线,并采用新算法对Ge4Se96玻璃的比热进行了分析计算。通过比热算出Gibbs自由能变化ΔG和熵变ΔS,得到了ΔG和ΔS随温度变化的曲线,确定了Kauzmann 温度Tk。采用热机械分析(TMA)确定了Ge4Se96玻璃的应变点、退火点、玻璃转变点、屈服点和软化点的特征温度。结果表明,Ge4Se96的玻璃化转变温度Tg是81.5 ℃,平均热膨胀系数是ΔL/L=(0.0557*T-1.7576)/1000,Kauzmann 温度Tk=239K。
通过融熔-淬冷法制备了 Ge4Se96硫系玻璃块状试样,利用等温步阶方法(stepwise method)测定其DSC曲线,并采用新算法对Ge4Se96玻璃的比热进行了分析计算。通过比热算出Gibbs自由能变化ΔG和熵变ΔS,得到了ΔG和ΔS随温度变化的曲线,确定了Kauzmann 温度Tk。采用热机械分析(TMA)确定了Ge4Se96玻璃的应变点、退火点、玻璃转变点、屈服点和软化点的特征温度。结果表明,Ge4Se96的玻璃化转变温度Tg是81.5 ℃,平均热膨胀系数是ΔL/L=(0.0557*T-1.7576)/1000,Kauzmann 温度Tk=239K。
2019, 47(3):815-819.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170641
摘要:
本文分别研究了超细晶工业纯锆在 0.875 Rp0.2、0.9 Rp0.2、0.9125 Rp0.2、0.925 Rp0.2、0.9375 Rp0.2、0.95 Rp0.2蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了超细晶工业纯锆的稳态蠕变速率,并分析了其蠕变断裂机理。实验结果表明：超细晶工业纯锆在蠕变应力为0.875 Rp0.2时,出现了蠕变饱和现象,稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加而增大,稳态蠕变阶段缩短；当蠕变应力为0.95 Rp0.2时,稳态蠕变速率达到最大值3.140×10-6s-1。通过计算蠕变应力指数,得到超细晶工业纯锆的室温蠕变机理为位错运动。超细晶工业纯锆室温蠕变断裂为韧性断裂。
本文分别研究了超细晶工业纯锆在 0.875 Rp0.2、0.9 Rp0.2、0.9125 Rp0.2、0.925 Rp0.2、0.9375 Rp0.2、0.95 Rp0.2蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了超细晶工业纯锆的稳态蠕变速率,并分析了其蠕变断裂机理。实验结果表明：超细晶工业纯锆在蠕变应力为0.875 Rp0.2时,出现了蠕变饱和现象,稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加而增大,稳态蠕变阶段缩短；当蠕变应力为0.95 Rp0.2时,稳态蠕变速率达到最大值3.140×10-6s-1。通过计算蠕变应力指数,得到超细晶工业纯锆的室温蠕变机理为位错运动。超细晶工业纯锆室温蠕变断裂为韧性断裂。
2019, 47(3):820-826.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180662
摘要:
采用Gleeble-1500热模拟试验机对热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在温度950~1050℃、应变速率0.01~1s-1条件下进行了热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率对其显微组织的影响规律。结果表明：热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在950℃以上变形后淬火组织以粗大的β晶粒与针状及板条马氏体组成,具有典型的β相区变形组织特征。β转变组织形成交错的网篮结构并具有特定的取向关系。变形过程中,发生了动态再结晶,并伴随着动态回复现象。在950℃、0.01s?1条件下,以动态再结晶占据主导,得到均匀等轴β转变组织。随应变速率增大,以动态回复为主,β晶粒沿金属流动方向拉长,β转变组织得到细化。随温度升高,β晶粒变粗大,并仍然存在拉长变形带。同时,β转变组织有一定程度的粗化。
采用Gleeble-1500热模拟试验机对热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在温度950~1050℃、应变速率0.01~1s-1条件下进行了热模拟压缩实验,研究了变形温度、应变速率对其显微组织的影响规律。结果表明：热等静压态Ti-6Al-4V钛合金在950℃以上变形后淬火组织以粗大的β晶粒与针状及板条马氏体组成,具有典型的β相区变形组织特征。β转变组织形成交错的网篮结构并具有特定的取向关系。变形过程中,发生了动态再结晶,并伴随着动态回复现象。在950℃、0.01s?1条件下,以动态再结晶占据主导,得到均匀等轴β转变组织。随应变速率增大,以动态回复为主,β晶粒沿金属流动方向拉长,β转变组织得到细化。随温度升高,β晶粒变粗大,并仍然存在拉长变形带。同时,β转变组织有一定程度的粗化。
2019, 47(3):827-834.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170646
摘要:
为了研究TA32钛合金的高温流变行为,建立该材料本构模型,本文对TA32钛合金进行了温度范围为650℃~850℃,应变速率为10-1~10-4 s-1条件下的高温拉伸试验。从实验结果可得,TA32型钛合金较高的温度(650℃)依然能保持较好的综合性能,在650℃~750℃区间内应变速率为10-1~10-3s-1条件下,变形呈现出明显的加工硬化和再结晶现象,当温度升至800℃及以上时其塑性延伸率显著提高而强度发生下降,同时出现了稳态流动应力。随后,本文基于统计学和正则化原理,提出一种修正本构模型参数的方法,并建立了T32新型钛合金的Arrhenius-type型应力流变本构模型。对比实验结果可知,相对于传统的最小二乘法得到的模型,该修正方法得到的模型能有效地提高模型的精度。
为了研究TA32钛合金的高温流变行为,建立该材料本构模型,本文对TA32钛合金进行了温度范围为650℃~850℃,应变速率为10-1~10-4 s-1条件下的高温拉伸试验。从实验结果可得,TA32型钛合金较高的温度(650℃)依然能保持较好的综合性能,在650℃~750℃区间内应变速率为10-1~10-3s-1条件下,变形呈现出明显的加工硬化和再结晶现象,当温度升至800℃及以上时其塑性延伸率显著提高而强度发生下降,同时出现了稳态流动应力。随后,本文基于统计学和正则化原理,提出一种修正本构模型参数的方法,并建立了T32新型钛合金的Arrhenius-type型应力流变本构模型。对比实验结果可知,相对于传统的最小二乘法得到的模型,该修正方法得到的模型能有效地提高模型的精度。
2019, 47(3):835-840.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170705
摘要:
多种微结构因素作用的相互交织使纳米晶合金中是否存在与纯金属类似的反Hall-Petch现象难以得到实验证实。本文选用Al-TiB2体系,采用二维结构纳米多层膜的方法,实现了对晶粒尺寸因素的孤立和使其独立地改变,研究了晶粒尺寸对薄膜力学性能的作用规律。结果表明：Al-TiB2过饱和固溶纳米晶薄膜也与纳米晶纯金属Al一样,存在硬度随晶粒尺寸减小从遵从Hall-Petch关系提高转变为偏离Hall-Petch关系,并进一步出现反Hall-Petch效应的三个阶段,实验得到了偏离Hall-Petch关系为32nm,产生反Hall-Petch现象的临界晶粒尺寸为8nm,这两个临界晶粒尺寸与分子动力学方法对纳米晶纯金属Al计算的结果相当。
多种微结构因素作用的相互交织使纳米晶合金中是否存在与纯金属类似的反Hall-Petch现象难以得到实验证实。本文选用Al-TiB2体系,采用二维结构纳米多层膜的方法,实现了对晶粒尺寸因素的孤立和使其独立地改变,研究了晶粒尺寸对薄膜力学性能的作用规律。结果表明：Al-TiB2过饱和固溶纳米晶薄膜也与纳米晶纯金属Al一样,存在硬度随晶粒尺寸减小从遵从Hall-Petch关系提高转变为偏离Hall-Petch关系,并进一步出现反Hall-Petch效应的三个阶段,实验得到了偏离Hall-Petch关系为32nm,产生反Hall-Petch现象的临界晶粒尺寸为8nm,这两个临界晶粒尺寸与分子动力学方法对纳米晶纯金属Al计算的结果相当。
2019, 47(3):841-846.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170736
摘要:
本文针对TiAl合金进行激光冲击强化,研究多晶体在强化过程中表面微观形貌演变,发现经过单点激光冲击的试样表面形成的凹坑中存在一些分布不均匀的凸起结构,凸起结构相对高度范围为100nm~300 nm,凸起边缘为环状凸台；研究不同能量密度对表面凸起结构的影响,发现凸起结构的数量明显增加,凸起相对高度有增加的趋势,同时凹坑中心平均表面粗糙度明显增加；研究搭接率为50%的多次冲击形貌变化,发现相比于单次冲击,多次冲击凸起数量明显减少,表面粗糙度略有增加,这是因为随着冲击次数增加弹性变形和塑性变形趋于一种饱和状态,弹性变形部分发生回弹。分析表面凸起结构形成机制,建立不均匀塑性变形流模型和冲击波叠加模型,激光冲击强化形成的表面形貌是两种模型相互耦合作用的结果。
本文针对TiAl合金进行激光冲击强化,研究多晶体在强化过程中表面微观形貌演变,发现经过单点激光冲击的试样表面形成的凹坑中存在一些分布不均匀的凸起结构,凸起结构相对高度范围为100nm~300 nm,凸起边缘为环状凸台；研究不同能量密度对表面凸起结构的影响,发现凸起结构的数量明显增加,凸起相对高度有增加的趋势,同时凹坑中心平均表面粗糙度明显增加；研究搭接率为50%的多次冲击形貌变化,发现相比于单次冲击,多次冲击凸起数量明显减少,表面粗糙度略有增加,这是因为随着冲击次数增加弹性变形和塑性变形趋于一种饱和状态,弹性变形部分发生回弹。分析表面凸起结构形成机制,建立不均匀塑性变形流模型和冲击波叠加模型,激光冲击强化形成的表面形貌是两种模型相互耦合作用的结果。
2019, 47(3):847-852.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170752
摘要:
利用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆得到准静态拉伸曲线及高应变率下动态应力-应变曲线,并观察变形后试样的微观组织,研究Ti2AlNb合金高应变率下的流动应力特征。结果表明：在应变率2500~7500S-1范围内,Ti2AlNb合金的流动应力对应变率有较强的敏感性,且具有应变强化、应变率增强及增塑效应；高应变率下绝热剪切带的出现是流动应力急剧下降的主要原因。改进Johnson-Cook本构模型,拟合实验数据得到Ti2AlNb合金室温下的动态塑性本构关系,与实验对比,改进后的模型能够较好地预测Ti2AlNb合金在高应变率下的流动应力。
利用电子万能试验机和分离式Hopkinson压杆得到准静态拉伸曲线及高应变率下动态应力-应变曲线,并观察变形后试样的微观组织,研究Ti2AlNb合金高应变率下的流动应力特征。结果表明：在应变率2500~7500S-1范围内,Ti2AlNb合金的流动应力对应变率有较强的敏感性,且具有应变强化、应变率增强及增塑效应；高应变率下绝热剪切带的出现是流动应力急剧下降的主要原因。改进Johnson-Cook本构模型,拟合实验数据得到Ti2AlNb合金室温下的动态塑性本构关系,与实验对比,改进后的模型能够较好地预测Ti2AlNb合金在高应变率下的流动应力。
2019, 47(3):853-858.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180031
摘要:
利用SEM原位拉伸实验，研究了Ti555211合金片层组织的拉伸变形和断裂行为。结果表明：在拉伸载荷作用下，片层组织试样中滑移带优先出现在与加载方向大于45°的片层组织上。在裂纹扩展过程中，合金内滑移带的密度均随着载荷的增加逐渐增加，片层组织试样为沿片层和跨片层交叉断裂。原位拉伸试样断口分析表明，韧性断裂是片层组织试样的主要断裂方式。试样断口存在明显剪切唇和大量断裂韧窝。SEM原位拉伸实验分析方法能够对新型Ti555211近β钛合金的变形和断裂行为进行实时跟踪，该方法的研究结果更加具有科学价值和参考意义。
利用SEM原位拉伸实验，研究了Ti555211合金片层组织的拉伸变形和断裂行为。结果表明：在拉伸载荷作用下，片层组织试样中滑移带优先出现在与加载方向大于45°的片层组织上。在裂纹扩展过程中，合金内滑移带的密度均随着载荷的增加逐渐增加，片层组织试样为沿片层和跨片层交叉断裂。原位拉伸试样断口分析表明，韧性断裂是片层组织试样的主要断裂方式。试样断口存在明显剪切唇和大量断裂韧窝。SEM原位拉伸实验分析方法能够对新型Ti555211近β钛合金的变形和断裂行为进行实时跟踪，该方法的研究结果更加具有科学价值和参考意义。
2019, 47(3):859-864.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170657
摘要:
对射频等离子体球化中钼粉颗粒的加热过程进行研究可以为优化等离子体制备球形钼粉的工艺过程提供参考。本文采用了数值模拟的方法研究了线圈电流频率、粉枪位置及送粉速率等参数对钼粉颗粒在射频等离子体中的运动轨迹及加热过程的影响效应。研究结果表明：线圈电流频率较低时,等离子体炬轴线附近的温度更高,钼粉颗粒在等离子体中运动时能够达到的温度也更高；改变粉枪位置仅对粒径较小颗粒的运动和加热有较大的影响；降低送粉速率可以提高颗粒从等离子体中获得的能量,从而在一定程度上提升钼粉的球化率。
对射频等离子体球化中钼粉颗粒的加热过程进行研究可以为优化等离子体制备球形钼粉的工艺过程提供参考。本文采用了数值模拟的方法研究了线圈电流频率、粉枪位置及送粉速率等参数对钼粉颗粒在射频等离子体中的运动轨迹及加热过程的影响效应。研究结果表明：线圈电流频率较低时,等离子体炬轴线附近的温度更高,钼粉颗粒在等离子体中运动时能够达到的温度也更高；改变粉枪位置仅对粒径较小颗粒的运动和加热有较大的影响；降低送粉速率可以提高颗粒从等离子体中获得的能量,从而在一定程度上提升钼粉的球化率。
2019, 47(3):865-872.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170675
摘要:
617B是一种固溶强化型镍基高温合金,是700℃先进超超临界火电站的候选材料之一,通常使用状态为固溶态,使用温度为700℃左右,因此研究其在近服役温度范围内的长期时效组织演变对其在实际应用中具有重要的意义。本文对617B合金在650℃、700℃、750℃分别时效至3000h并通过光学显微镜、场发射扫描电镜以及能谱分析其在时效过程中的组织演变规律。经研究发现,在时效过程中617B合金中主要的析出相为γ"相、富Cr、Mo的M23C6。650℃,600h后开始析出γ"相,且随着时效时间的延长以及温度的提高发生一定程度的粗化。低于700℃时效,γ"相的粗化满足传统的LSW理论,而大于750℃长期时效则转变为以团聚为主的粗化方式。晶界碳化由细小不连续分布的锯齿状逐渐粗化转化为连续的网状结构,晶内碳化物析出增多。750℃高温长期时效,碳化物可能存在与基体、γ"相之间的反应。
617B是一种固溶强化型镍基高温合金,是700℃先进超超临界火电站的候选材料之一,通常使用状态为固溶态,使用温度为700℃左右,因此研究其在近服役温度范围内的长期时效组织演变对其在实际应用中具有重要的意义。本文对617B合金在650℃、700℃、750℃分别时效至3000h并通过光学显微镜、场发射扫描电镜以及能谱分析其在时效过程中的组织演变规律。经研究发现,在时效过程中617B合金中主要的析出相为γ"相、富Cr、Mo的M23C6。650℃,600h后开始析出γ"相,且随着时效时间的延长以及温度的提高发生一定程度的粗化。低于700℃时效,γ"相的粗化满足传统的LSW理论,而大于750℃长期时效则转变为以团聚为主的粗化方式。晶界碳化由细小不连续分布的锯齿状逐渐粗化转化为连续的网状结构,晶内碳化物析出增多。750℃高温长期时效,碳化物可能存在与基体、γ"相之间的反应。
2019, 47(3):873-878.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170674
摘要:
本文系统研究铁在三种低共熔溶剂中的电沉积行为以及过电位和氢键给体对铁沉积物形貌的影响。研究结果表明,在DES1和DES2中,过电位对铁沉积物形貌没有明显影响,但在DES3中过电位对铁纳米粒子的形貌有显著影响。此外,研究结果还证实了氢键给体的种类对铁沉积物的形成有着密切的联系：尿素氢键给体有助于片状网络结构铁膜的形成；乙二醇氢键给体有助于准球形铁纳米粒子的形成；而乙二醇和丙二酸氢键给体的协同作用有助于空心球和类毛线球状等纳米粒子的形成。
本文系统研究铁在三种低共熔溶剂中的电沉积行为以及过电位和氢键给体对铁沉积物形貌的影响。研究结果表明,在DES1和DES2中,过电位对铁沉积物形貌没有明显影响,但在DES3中过电位对铁纳米粒子的形貌有显著影响。此外,研究结果还证实了氢键给体的种类对铁沉积物的形成有着密切的联系：尿素氢键给体有助于片状网络结构铁膜的形成；乙二醇氢键给体有助于准球形铁纳米粒子的形成；而乙二醇和丙二酸氢键给体的协同作用有助于空心球和类毛线球状等纳米粒子的形成。
2019, 47(3):879-884.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170678
摘要:
本文采用亚晶格模型,辅助以第一性原理总能计算,研究了L12型Al3Sc基金属间化合物中元素的占位有序化行为和力学性能。结果表明：Al3Sc合金呈现完全有序化,其中Al占据3c亚晶格位置,Sc占据1a亚晶格位置；L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物(M=Y、Ti、Zr和Hf)也呈现完全有序化,第三组元M均只占据1a亚晶格位置,这些元素的占位行为均不受温度的影响。L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物均满足力学稳定性条件。M为Y时,L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物的剪切模量、体弹模量和杨氏模量和硬度下降；M为Ti、Zr或Hf时,随着原子半径增大,剪切模量、体弹模量、杨氏模量和硬度逐渐降低,其中Ti的加入可使L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物的塑性和韧性达到最好。
本文采用亚晶格模型,辅助以第一性原理总能计算,研究了L12型Al3Sc基金属间化合物中元素的占位有序化行为和力学性能。结果表明：Al3Sc合金呈现完全有序化,其中Al占据3c亚晶格位置,Sc占据1a亚晶格位置；L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物(M=Y、Ti、Zr和Hf)也呈现完全有序化,第三组元M均只占据1a亚晶格位置,这些元素的占位行为均不受温度的影响。L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物均满足力学稳定性条件。M为Y时,L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物的剪切模量、体弹模量和杨氏模量和硬度下降；M为Ti、Zr或Hf时,随着原子半径增大,剪切模量、体弹模量、杨氏模量和硬度逐渐降低,其中Ti的加入可使L12-Al3(Sc0.75M0.25)金属间化合物的塑性和韧性达到最好。
2019, 47(3):885-891.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170712
摘要:
利用不连续增重法,研究了不同Si含量的Hastelloy N合金850℃恒温氧化行为。结果表明随Si含量的增加,氧化动力学曲线保持抛物线规律。氧化100h后,氧化膜出现分层现象,最外层均为NiO、NiFe2O4等复合氧化物,中间层为Cr2O3、MoO2等氧化物。由于在氧化层与基体界面处形成连续致密的SiO2层,有效阻止Cr离子向外扩散进入氧化层,促进Hastelloy N合金中间层形成较为致密的Cr2O3氧化层,提高了合金的抗氧化性能。
利用不连续增重法,研究了不同Si含量的Hastelloy N合金850℃恒温氧化行为。结果表明随Si含量的增加,氧化动力学曲线保持抛物线规律。氧化100h后,氧化膜出现分层现象,最外层均为NiO、NiFe2O4等复合氧化物,中间层为Cr2O3、MoO2等氧化物。由于在氧化层与基体界面处形成连续致密的SiO2层,有效阻止Cr离子向外扩散进入氧化层,促进Hastelloy N合金中间层形成较为致密的Cr2O3氧化层,提高了合金的抗氧化性能。
2019, 47(3):898-904.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170759
摘要:
本文采用模拟冲击法研究了铁磁材料在300K和77K环境下的磁性能。以电工领域常用的铁磁材料DT4、1J22、2Cr13和非晶FeSiB为研究对象,研究结果表明,在液氮环境下,DT4、1J22、2Cr13和非晶FeSiB的饱和磁感应强度均略有增加,其中非晶FeSiB的饱和磁感应强度增幅最大为5.3%；DT4、非晶FeSiB和2Cr13的矫顽力增幅较大,DT4的矫顽力增幅为106%,而1J22的矫顽力减小了1.7%；频率为50Hz时,在液氮环境下DT4的损耗相比常温急剧增加,增幅达263.2%,非晶FeSiB和2Cr13的损耗相比常温略有增加,而1J22的损耗相比常温变化不大。最后,以超导线圈激磁的强磁场磁控溅射阴极的磁场计算为例,在铁芯结构相同的情况下,采用1J22作铁芯的磁控阴极靶面磁场水平分量的最大值为2343.8Gs,相比2Cr13作铁芯磁场水平分量最大值增加了14.8%。本文有关铁磁材料的低温磁性能研究可以为超导电磁装置的铁芯磁路设计提供依据。
本文采用模拟冲击法研究了铁磁材料在300K和77K环境下的磁性能。以电工领域常用的铁磁材料DT4、1J22、2Cr13和非晶FeSiB为研究对象,研究结果表明,在液氮环境下,DT4、1J22、2Cr13和非晶FeSiB的饱和磁感应强度均略有增加,其中非晶FeSiB的饱和磁感应强度增幅最大为5.3%；DT4、非晶FeSiB和2Cr13的矫顽力增幅较大,DT4的矫顽力增幅为106%,而1J22的矫顽力减小了1.7%；频率为50Hz时,在液氮环境下DT4的损耗相比常温急剧增加,增幅达263.2%,非晶FeSiB和2Cr13的损耗相比常温略有增加,而1J22的损耗相比常温变化不大。最后,以超导线圈激磁的强磁场磁控溅射阴极的磁场计算为例,在铁芯结构相同的情况下,采用1J22作铁芯的磁控阴极靶面磁场水平分量的最大值为2343.8Gs,相比2Cr13作铁芯磁场水平分量最大值增加了14.8%。本文有关铁磁材料的低温磁性能研究可以为超导电磁装置的铁芯磁路设计提供依据。
2019, 47(3):905-909.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170732
摘要:
本工作采用压力-体积-温度系统(PVT)与热台显微镜(Hot-stage microscope, HSM)相结合的方法，研究了铈(Ce)在过量氘(D2)气氛下的腐蚀行为；采用X射线衍射(XRD)和热脱附谱(TDS)方法分别考察了铈-氘反应产物的相组成及热稳定性。结果表明，铈在室温、初始压力43 kPa的氘气氛下，可快速与氘发生反应，形成饱和的铈氘化物CeD3，样品发生严重粉化；对饱和铈氘化物在不同温度下加热，可得到一系列不同氘含量的铈氘化物；所制备的铈氘化物在室温下均具有与金属铈类似的面心立方(fcc)结构，铈形成CeD2的体胀约为24.3%，但随着氘含量的增加，铈氘化物会发生反常的体积收缩现象；热脱附谱测试表明CeD3在120 ℃附近即可发生分解，而CeD2则可稳定至600 ℃以上。
本工作采用压力-体积-温度系统(PVT)与热台显微镜(Hot-stage microscope, HSM)相结合的方法，研究了铈(Ce)在过量氘(D2)气氛下的腐蚀行为；采用X射线衍射(XRD)和热脱附谱(TDS)方法分别考察了铈-氘反应产物的相组成及热稳定性。结果表明，铈在室温、初始压力43 kPa的氘气氛下，可快速与氘发生反应，形成饱和的铈氘化物CeD3，样品发生严重粉化；对饱和铈氘化物在不同温度下加热，可得到一系列不同氘含量的铈氘化物；所制备的铈氘化物在室温下均具有与金属铈类似的面心立方(fcc)结构，铈形成CeD2的体胀约为24.3%，但随着氘含量的增加，铈氘化物会发生反常的体积收缩现象；热脱附谱测试表明CeD3在120 ℃附近即可发生分解，而CeD2则可稳定至600 ℃以上。
2019, 47(3):910-915.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170673
摘要:
通过激光沉积制造技术制备了不同过渡层数的TC4/TC11双合金试样,研究不同过渡层数和不同热处理制度对TC4/TC11双合金连接界面的显微组织、拉伸性能和显微硬度的影响。结果表明,过渡层数对组织的形貌影响较大,过渡层数的增加,减少了TC4/TC11双合金试样连接界面的差异,使显微硬度分布均匀；沉积态TC4/TC11双合金过渡处网篮组织差异大,去应力退火后的组织均匀,经固溶时效处理后组织粗大且差异明显；对去应力退火后的试样进行了室温拉伸,随着过渡层数的增多TC4/TC11双合金试样抗拉强度上升,塑性增强,断口均断在TC4钛合金一侧,证明了TC4/TC11双合金过渡界面性能良好。
通过激光沉积制造技术制备了不同过渡层数的TC4/TC11双合金试样,研究不同过渡层数和不同热处理制度对TC4/TC11双合金连接界面的显微组织、拉伸性能和显微硬度的影响。结果表明,过渡层数对组织的形貌影响较大,过渡层数的增加,减少了TC4/TC11双合金试样连接界面的差异,使显微硬度分布均匀；沉积态TC4/TC11双合金过渡处网篮组织差异大,去应力退火后的组织均匀,经固溶时效处理后组织粗大且差异明显；对去应力退火后的试样进行了室温拉伸,随着过渡层数的增多TC4/TC11双合金试样抗拉强度上升,塑性增强,断口均断在TC4钛合金一侧,证明了TC4/TC11双合金过渡界面性能良好。
2019, 47(3):916-922.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170635
摘要:
采用大功率脉冲溅射离子镀技术在不同脉宽条件下制备了一组TiN离子镀层,并通过XRD、SEM、AFM等手段对膜层的微观形貌、生长模式及相关力学性能进行了分析研究。研究结果表明：随着脉宽的增大,TiN膜层的瞬时沉积速率提高,膜层内部的晶化程度逐渐增强,薄膜晶粒尺寸有所增大,微观形貌显示为较典型的TiN(111)三角锥形以及柱状生长,颗粒尺寸及表面粗糙度均随脉宽的延长而增大,膜层整体无明显孔隙等缺陷存在。力学性能方面,通过对H/E值的分析可以看出,较小脉宽条件下制备的膜层综合性能较好、可以获得较高的膜层硬度以及较大的硬度-模量比。
采用大功率脉冲溅射离子镀技术在不同脉宽条件下制备了一组TiN离子镀层,并通过XRD、SEM、AFM等手段对膜层的微观形貌、生长模式及相关力学性能进行了分析研究。研究结果表明：随着脉宽的增大,TiN膜层的瞬时沉积速率提高,膜层内部的晶化程度逐渐增强,薄膜晶粒尺寸有所增大,微观形貌显示为较典型的TiN(111)三角锥形以及柱状生长,颗粒尺寸及表面粗糙度均随脉宽的延长而增大,膜层整体无明显孔隙等缺陷存在。力学性能方面,通过对H/E值的分析可以看出,较小脉宽条件下制备的膜层综合性能较好、可以获得较高的膜层硬度以及较大的硬度-模量比。
2019, 47(3):923-930.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170623
摘要:
本文针对累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层结构复合材料试样进行热处理，采用光学显微镜和扫描电镜分析方法，对复合材料的显微组织、界面结构和扩散反应层厚度等进行观察分析，结合动力学理论研究了Ti/Ni界面的扩散行为。研究结果表明：试样经过累积叠轧5道次轧制后，Ti/Ni界面未发生扩散；在(550 ℃-750 ℃)×(0.5 h-8 h)热处理后，Ti/Ni界面发生扩散，扩散层厚度与保温时间呈幂函数关系，与加热温度呈指数关系；随着热处理温度的升高，Ti-Ni扩散层的生长方式由650 ℃以下的体扩散控制逐渐转变为晶界扩散控制。通过计算和验证得到采用累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层复合材料的Ti/Ni界面固相反应层生长动力学方程为：y=1.7043*104*exp(-78202/RT) *t1.2009-0.0008T。
本文针对累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层结构复合材料试样进行热处理，采用光学显微镜和扫描电镜分析方法，对复合材料的显微组织、界面结构和扩散反应层厚度等进行观察分析，结合动力学理论研究了Ti/Ni界面的扩散行为。研究结果表明：试样经过累积叠轧5道次轧制后，Ti/Ni界面未发生扩散；在(550 ℃-750 ℃)×(0.5 h-8 h)热处理后，Ti/Ni界面发生扩散，扩散层厚度与保温时间呈幂函数关系，与加热温度呈指数关系；随着热处理温度的升高，Ti-Ni扩散层的生长方式由650 ℃以下的体扩散控制逐渐转变为晶界扩散控制。通过计算和验证得到采用累积叠轧5道次制备的Ti/Ni多层复合材料的Ti/Ni界面固相反应层生长动力学方程为：y=1.7043*104*exp(-78202/RT) *t1.2009-0.0008T。
2019, 47(3):931-935.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180542
摘要:
利用真空高温烧结的方法,在803K~923K的温度范围内快速合成了单相的合金化合物FeTe<sub>2</sub>。在制备温度为863.15K时,考查了不同保温时间对制备单相样品FeTe<sub>2</sub>的影响规律。制备出的样品进行了XRD和SEM分析,并在室温下对样品进行了电阻率和Seebeck系数的测试分析。研究结果表明：在温度803K~923K的温度范围内,采用高温烧结反应能够快速制备出单相的多晶体化合物FeTe<sub>2</sub>；制备出的样品内部均匀存在许多微米级孔洞。经室温电学性质测试,样品在制备温度为863.15K保温时间60min时获得最大Seebeck系数88.21μV/k。当制备温度为803.15K保温时间30min时,获得最小电阻率为7.86 mΩ.cm。样品在制备温度923.15K保温30min时,获得最大功率因子53.82 μW/(m.k<sub>2</sub>)。
利用真空高温烧结的方法,在803K~923K的温度范围内快速合成了单相的合金化合物FeTe<sub>2</sub>。在制备温度为863.15K时,考查了不同保温时间对制备单相样品FeTe<sub>2</sub>的影响规律。制备出的样品进行了XRD和SEM分析,并在室温下对样品进行了电阻率和Seebeck系数的测试分析。研究结果表明：在温度803K~923K的温度范围内,采用高温烧结反应能够快速制备出单相的多晶体化合物FeTe<sub>2</sub>；制备出的样品内部均匀存在许多微米级孔洞。经室温电学性质测试,样品在制备温度为863.15K保温时间60min时获得最大Seebeck系数88.21μV/k。当制备温度为803.15K保温时间30min时,获得最小电阻率为7.86 mΩ.cm。样品在制备温度923.15K保温30min时,获得最大功率因子53.82 μW/(m.k<sub>2</sub>)。
2019, 47(3):936-940.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170649
摘要:
本文采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术制备出了石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的多芯复合线材(3#)、石墨烯未包覆铌粉末增强Cu-Nb多芯复合线材(4#)、及纯铌粉增强Cu-Nb多芯复合线材(5#)三种结构复合材料。通过优化热处理工艺发现,线材在750 °C/60 h热处理后,线材的Nb (110)衍射峰强度相比加工态样品发生了明显的增强,微观结构及EDS能谱分析说明,高温热处理有利于Cu/Nb界面之间的轻微扩散,增加了界面的结合强度,线材的塑性和韧性得到了明显改善。通过对三种线材微观结构、力学性能及电学性能的分析,结果表明石墨烯包覆铌粉末的Cu-Nb-C-Nb线材导电性能优于其它两种线材,最后分析了三种不同线材的塑性变形机制及引起性能变化的微观机理。提出了进一步优化工艺的思路,为高强高导多元结构复合线材的制备开创了一种全新的方向。
本文采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术制备出了石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的多芯复合线材(3#)、石墨烯未包覆铌粉末增强Cu-Nb多芯复合线材(4#)、及纯铌粉增强Cu-Nb多芯复合线材(5#)三种结构复合材料。通过优化热处理工艺发现,线材在750 °C/60 h热处理后,线材的Nb (110)衍射峰强度相比加工态样品发生了明显的增强,微观结构及EDS能谱分析说明,高温热处理有利于Cu/Nb界面之间的轻微扩散,增加了界面的结合强度,线材的塑性和韧性得到了明显改善。通过对三种线材微观结构、力学性能及电学性能的分析,结果表明石墨烯包覆铌粉末的Cu-Nb-C-Nb线材导电性能优于其它两种线材,最后分析了三种不同线材的塑性变形机制及引起性能变化的微观机理。提出了进一步优化工艺的思路,为高强高导多元结构复合线材的制备开创了一种全新的方向。
2019, 47(3):941-946.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170650
摘要:
采用流变相法合成得到Li1.2+xNi0.1Co0.2Mn0.5O2(x=0, 0.036, 0.060, 0.096)，探讨过锂量对结构和电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)对样品进行结构分析，所有样品具有典型的α-NaFeO2结构和较小的阳离子混排度。扫描电镜(SEM)对样品进行表征，不同过锂量的材料，颗粒相对均匀，表面光滑。电化学性能测试结果表明：最佳过锂量为x=0.036时，正极材料Li1.236Ni0.1Co0.2Mn0.5O2在0.05C、2~4.8V测试条件下进行电化学性能测试，25℃和55℃下该材料初始放电容量分别为215.3mAh?g-1和297.1mAh?g-1，首次库伦效率分别为69.7%和84.6%，0.2C下循环50次后容量保持率分别为89.0%和87.8%，且x=0.036时该材料具有最佳的倍率性能。
采用流变相法合成得到Li1.2+xNi0.1Co0.2Mn0.5O2(x=0, 0.036, 0.060, 0.096)，探讨过锂量对结构和电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)对样品进行结构分析，所有样品具有典型的α-NaFeO2结构和较小的阳离子混排度。扫描电镜(SEM)对样品进行表征，不同过锂量的材料，颗粒相对均匀，表面光滑。电化学性能测试结果表明：最佳过锂量为x=0.036时，正极材料Li1.236Ni0.1Co0.2Mn0.5O2在0.05C、2~4.8V测试条件下进行电化学性能测试，25℃和55℃下该材料初始放电容量分别为215.3mAh?g-1和297.1mAh?g-1，首次库伦效率分别为69.7%和84.6%，0.2C下循环50次后容量保持率分别为89.0%和87.8%，且x=0.036时该材料具有最佳的倍率性能。
2019, 47(3):953-959.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170668
摘要:
采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了MoW合金涂层,测试了涂层结合强度。利用电阻仪测试了涂层的导电性,用高压电弧装置对MoW涂层进行了大气环境不同放电电流的电弧烧蚀试验。通过场发射扫描显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)分析了涂层组织,使用X射线衍射仪测试了涂层相组成。结果表明：MoW涂层与基体结合良好,导电率为6.12%IACS。W使涂层导电率有所降低；孔隙率是涂层导电性能较低的主要原因之一。随着放电电流增大,MoW涂层电弧烧蚀面积增大明显,呈现出两种烧蚀形貌；孔隙率越大、表面粗糙度越小,涂层耐电弧烧蚀性能越差。MoW喷涂层抗电弧烧蚀性能优于纯Mo喷涂层。
采用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了MoW合金涂层,测试了涂层结合强度。利用电阻仪测试了涂层的导电性,用高压电弧装置对MoW涂层进行了大气环境不同放电电流的电弧烧蚀试验。通过场发射扫描显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)分析了涂层组织,使用X射线衍射仪测试了涂层相组成。结果表明：MoW涂层与基体结合良好,导电率为6.12%IACS。W使涂层导电率有所降低；孔隙率是涂层导电性能较低的主要原因之一。随着放电电流增大,MoW涂层电弧烧蚀面积增大明显,呈现出两种烧蚀形貌；孔隙率越大、表面粗糙度越小,涂层耐电弧烧蚀性能越差。MoW喷涂层抗电弧烧蚀性能优于纯Mo喷涂层。
2019, 47(3):960-966.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170686
摘要:
利用热重分析法、XRD和SEM(EDS)对比研究了700 ℃超超临界发电机组用K317和K325铸造合金在900℃和1000℃大气环境下氧化行为。结果表明,K317的氧化性能要优于K325。在900℃氧化时,两种合金的氧化增重遵循抛物线规律,而在1000℃氧化时,氧化增重均分段遵循抛物线规律。K317的氧化膜分三层,外层是NiO、TiO2和NiCr2O4,中间层是致密的Cr2O3,内层是内氧化产物Al2O3。而K325的氧化膜分两层,外层是NiO,NiCr2O4和Nb2O5,内层是致密的Cr2O3和嵌入的Nb2O5颗粒,没有内氧化现象发生。在1000℃氧化时,K325中的Mo严重被氧化形成挥发性MoO3；同时氧化膜发生了局部剥落现象,氧化膜的附着性相对较差。
利用热重分析法、XRD和SEM(EDS)对比研究了700 ℃超超临界发电机组用K317和K325铸造合金在900℃和1000℃大气环境下氧化行为。结果表明,K317的氧化性能要优于K325。在900℃氧化时,两种合金的氧化增重遵循抛物线规律,而在1000℃氧化时,氧化增重均分段遵循抛物线规律。K317的氧化膜分三层,外层是NiO、TiO2和NiCr2O4,中间层是致密的Cr2O3,内层是内氧化产物Al2O3。而K325的氧化膜分两层,外层是NiO,NiCr2O4和Nb2O5,内层是致密的Cr2O3和嵌入的Nb2O5颗粒,没有内氧化现象发生。在1000℃氧化时,K325中的Mo严重被氧化形成挥发性MoO3；同时氧化膜发生了局部剥落现象,氧化膜的附着性相对较差。
2019, 47(3):967-972.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170690
摘要:
采用水热电沉积法在泡沫镍基体上原位沉积Co9S8薄膜,并对其形貌、组成、结构和电化学性能进行表征和测试。结果表明,镍基Co9S8薄膜呈花瓣片状,并具有优异的电化学性能,其在电流密度为10 mA/cm2时,比电容高达为2538.7 F/g。即使电流密度扩大至50 mA/cm2时,比电容依然可达1930.7 F/g。经过1000次循环(电流密度为20 mA/cm2 ),比电容仍可达为1825.2 F/g,电容保有率72.8%,经过1500次循环后,电容保有率61.4%。
采用水热电沉积法在泡沫镍基体上原位沉积Co9S8薄膜,并对其形貌、组成、结构和电化学性能进行表征和测试。结果表明,镍基Co9S8薄膜呈花瓣片状,并具有优异的电化学性能,其在电流密度为10 mA/cm2时,比电容高达为2538.7 F/g。即使电流密度扩大至50 mA/cm2时,比电容依然可达1930.7 F/g。经过1000次循环(电流密度为20 mA/cm2 ),比电容仍可达为1825.2 F/g,电容保有率72.8%,经过1500次循环后,电容保有率61.4%。
2019, 47(3):973-980.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170723
摘要:
利用真空气雾化技术制备激光选区熔化成形用CoCrMoW合金粉末，检测分析了粉末的特性，引入椭圆延伸度、ISO圆度、赘生物指数来定量表征粉末的粒形和卫星粉，并研究了该粉末的SLM成形性能和电化学性能。结果表明：粉末的D10、D50、D90分别为：12.50μm、28.71μm、58.05μm；大部分粉末在形状上为球形和近球形，粉末平均椭圆延伸度为0.212，平均ISO圆度为0.607，表面没有粘连微粒的粉末占总体积的74.89%；粉末的松装密度为4.82g/cm3，振实密度为5.71g/cm3，压缩度为15.6%。粉末适用于激光选区熔化成形，成形试样致密度达到98.7%，表面粗糙度为8.3μm；显微硬度为396HV，抗拉强度为1154MPa，屈服强度为852 MPa，延伸率为8.5%，且耐腐蚀性能优于铸造CoCr合金。
利用真空气雾化技术制备激光选区熔化成形用CoCrMoW合金粉末，检测分析了粉末的特性，引入椭圆延伸度、ISO圆度、赘生物指数来定量表征粉末的粒形和卫星粉，并研究了该粉末的SLM成形性能和电化学性能。结果表明：粉末的D10、D50、D90分别为：12.50μm、28.71μm、58.05μm；大部分粉末在形状上为球形和近球形，粉末平均椭圆延伸度为0.212，平均ISO圆度为0.607，表面没有粘连微粒的粉末占总体积的74.89%；粉末的松装密度为4.82g/cm3，振实密度为5.71g/cm3，压缩度为15.6%。粉末适用于激光选区熔化成形，成形试样致密度达到98.7%，表面粗糙度为8.3μm；显微硬度为396HV，抗拉强度为1154MPa，屈服强度为852 MPa，延伸率为8.5%，且耐腐蚀性能优于铸造CoCr合金。
2019, 47(3):981-986.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170633
摘要:
以汽化五羰基铁为铁源,采用乙炔为可燃气氛,用气相爆轰法成功合成了超细碳包铁纳米颗粒。利用TEM和XRD对合成产物进行分析表明,爆轰产物是由碳壳层、α-Fe和γ-Fe组成的球状包覆型结构,产物分散性好,颗粒大小均匀、形态规则的球形超细纳米碳包铁颗粒,铁核的平均粒径为4.5nm；Raman光谱分析也证实该纳米粒子表面由为石墨和无定型碳构成包覆。进一步将该纳米碳包铁颗粒在低真空温度673K下进行热处理发现,铁核颗粒尺寸略有长大,XRD谱线上γ-Fe相消失,转化为α-Fe相,热处理后磁饱和强度提高一倍以上。
以汽化五羰基铁为铁源,采用乙炔为可燃气氛,用气相爆轰法成功合成了超细碳包铁纳米颗粒。利用TEM和XRD对合成产物进行分析表明,爆轰产物是由碳壳层、α-Fe和γ-Fe组成的球状包覆型结构,产物分散性好,颗粒大小均匀、形态规则的球形超细纳米碳包铁颗粒,铁核的平均粒径为4.5nm；Raman光谱分析也证实该纳米粒子表面由为石墨和无定型碳构成包覆。进一步将该纳米碳包铁颗粒在低真空温度673K下进行热处理发现,铁核颗粒尺寸略有长大,XRD谱线上γ-Fe相消失,转化为α-Fe相,热处理后磁饱和强度提高一倍以上。
2019, 47(3):987-993.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170677
摘要:
采用自主设计的带有气氛保护、冒口保温、磁力搅拌和强制冷却功能高频熔炼-铸造-搅拌一体化设备制备银基合金靶材坯料。研究了Au、Ge协同作用对银基合金靶材坯料的组织和性能的影响。结果表明，随着Au、Ge添加量的增加，银基合金靶材微观组织细化，二次枝晶变短，抗硫化性提高，且在Au、Ge添加量均为1.0wt%时，银基合金靶材坯料的耐硫化性能最佳。随着Au、Ge添加量增高，元素偏析现象加剧，在Ag1.5Cu0.1Y1.5Au靶材的晶界处出现少量的富集区，使靶材的抗硫化和耐蚀性有所下降。
采用自主设计的带有气氛保护、冒口保温、磁力搅拌和强制冷却功能高频熔炼-铸造-搅拌一体化设备制备银基合金靶材坯料。研究了Au、Ge协同作用对银基合金靶材坯料的组织和性能的影响。结果表明，随着Au、Ge添加量的增加，银基合金靶材微观组织细化，二次枝晶变短，抗硫化性提高，且在Au、Ge添加量均为1.0wt%时，银基合金靶材坯料的耐硫化性能最佳。随着Au、Ge添加量增高，元素偏析现象加剧，在Ag1.5Cu0.1Y1.5Au靶材的晶界处出现少量的富集区，使靶材的抗硫化和耐蚀性有所下降。
2019, 47(3):994-1000.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170699
摘要:
本文通过分析乙基纤维素和聚酰胺蜡在不同溶剂和载体中的粘度及触变性能的作用规律,以研究其对太阳电池正银浆料的丝印特性和电池电极形貌、致密度及电学性能等的关系。发现乙基纤维素和聚酰胺蜡在溶剂中对溶液的粘度分别起到了不同的作用,从而影响着正银浆料的触变和流变性能。其中,乙基纤维素在溶液中的主要作用是提高浆料的整体粘度,而聚酰胺蜡在溶液中的主要起着增强浆料剪切变稀的能力。由于浆料的丝印特性主要是通过调节浆料的触变性能来优化的,因此乙基纤维素和聚酰胺蜡在浆料中的比例对浆料的丝印特性起着十分关键的作用。通过对比乙基纤维素和聚酰胺蜡在浆料中的不同比例对其触变性能及对电池正面电极形貌、致密度和电阻率的影响,结果表明当乙基纤维素与聚酰胺蜡在浆料中的比例为1:5时,正银浆料能达到一个较好的印刷性能。
本文通过分析乙基纤维素和聚酰胺蜡在不同溶剂和载体中的粘度及触变性能的作用规律,以研究其对太阳电池正银浆料的丝印特性和电池电极形貌、致密度及电学性能等的关系。发现乙基纤维素和聚酰胺蜡在溶剂中对溶液的粘度分别起到了不同的作用,从而影响着正银浆料的触变和流变性能。其中,乙基纤维素在溶液中的主要作用是提高浆料的整体粘度,而聚酰胺蜡在溶液中的主要起着增强浆料剪切变稀的能力。由于浆料的丝印特性主要是通过调节浆料的触变性能来优化的,因此乙基纤维素和聚酰胺蜡在浆料中的比例对浆料的丝印特性起着十分关键的作用。通过对比乙基纤维素和聚酰胺蜡在浆料中的不同比例对其触变性能及对电池正面电极形貌、致密度和电阻率的影响,结果表明当乙基纤维素与聚酰胺蜡在浆料中的比例为1:5时,正银浆料能达到一个较好的印刷性能。
2019, 47(3):1001-1007.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170758
摘要:
本文通过常规铸造与快速凝固法成功制得两类Mg-4Al-2Zn-xY(AZ42,x: 0.5, 1.0 wt.%)镁合金,并系统研究了快速凝固对微量Y添加后AZ42合金组织和性能的影响。研究结果表明,快速凝固工艺较传统铸造相比可显著细化AZ42合金的微观组织并提高合金的力学性能和耐腐蚀特性。AZ42合金加入Y元素后组织主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相和Al2Y相构成。此外,微量Y添加可显著细化AZ42合金的组织并改善网状β相分布,从而提高合金的力学与耐腐蚀性能；其中,当Y添加量为0.5%时可获得最佳综合性能。
本文通过常规铸造与快速凝固法成功制得两类Mg-4Al-2Zn-xY(AZ42,x: 0.5, 1.0 wt.%)镁合金,并系统研究了快速凝固对微量Y添加后AZ42合金组织和性能的影响。研究结果表明,快速凝固工艺较传统铸造相比可显著细化AZ42合金的微观组织并提高合金的力学性能和耐腐蚀特性。AZ42合金加入Y元素后组织主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相和Al2Y相构成。此外,微量Y添加可显著细化AZ42合金的组织并改善网状β相分布,从而提高合金的力学与耐腐蚀性能；其中,当Y添加量为0.5%时可获得最佳综合性能。
2019, 47(3):1008-1014.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170743
摘要:
针对过共晶铝硅合金经过P变质后初生硅仍然粗大的问题,采用Cu-9%P合金变质处理Al-15%Si、Al-18%Si、Al-20%Si合金,变质处理后对熔体进行搅拌,研究了搅拌工艺对变质处理效果的影响,分析了熔体搅拌提高变质效果机理。结果表明,Cu-P合金变质过共晶铝硅合金时,对熔体进行搅拌可显著提高变质效果,初生硅最高可细化85%；在最佳搅拌时间内,搅拌强度越大、硅含量越高,变质效果越好；搅拌熔体迫使富P区域内AlP停止生长,熔体流动速度越快,对富P区域内AlP的冲刷越强烈,越容易得到细小的AlP；搅拌熔体能够增加组织中初生α相的数量,搅拌工艺合适时,典型的共晶组织基本消失,可获得连续的α基体上均匀分布细小初生硅的凝固组织。
针对过共晶铝硅合金经过P变质后初生硅仍然粗大的问题,采用Cu-9%P合金变质处理Al-15%Si、Al-18%Si、Al-20%Si合金,变质处理后对熔体进行搅拌,研究了搅拌工艺对变质处理效果的影响,分析了熔体搅拌提高变质效果机理。结果表明,Cu-P合金变质过共晶铝硅合金时,对熔体进行搅拌可显著提高变质效果,初生硅最高可细化85%；在最佳搅拌时间内,搅拌强度越大、硅含量越高,变质效果越好；搅拌熔体迫使富P区域内AlP停止生长,熔体流动速度越快,对富P区域内AlP的冲刷越强烈,越容易得到细小的AlP；搅拌熔体能够增加组织中初生α相的数量,搅拌工艺合适时,典型的共晶组织基本消失,可获得连续的α基体上均匀分布细小初生硅的凝固组织。
2019, 47(3):1015-1021.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181067
摘要:
采用机械合金化+热压工艺制备了TaCr<sub>2</sub>-xNd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(x=0, 0.125, 0.25, 0.5和0.75at%),研究了Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>对TaCr<sub>2</sub>合金组织及抗氧化性能的影响。结果表明：Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>主要存在于Ta固溶体中,对合金的物相和晶型不产生显著影响,合金仍以TaCr<sub>2</sub>相为主,并含有少量富Ta相和Cr固溶体。Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的添加使得TaCr<sub>2</sub>合金1200℃氧化100h的增重减少(仅为纯合金的47.9 %)；使氧化膜呈不连续的多层分布,且Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>促进氧化层物相分层。
采用机械合金化+热压工艺制备了TaCr<sub>2</sub>-xNd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(x=0, 0.125, 0.25, 0.5和0.75at%),研究了Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>对TaCr<sub>2</sub>合金组织及抗氧化性能的影响。结果表明：Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>主要存在于Ta固溶体中,对合金的物相和晶型不产生显著影响,合金仍以TaCr<sub>2</sub>相为主,并含有少量富Ta相和Cr固溶体。Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的添加使得TaCr<sub>2</sub>合金1200℃氧化100h的增重减少(仅为纯合金的47.9 %)；使氧化膜呈不连续的多层分布,且Nd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>促进氧化层物相分层。
