肖 慧 , 李曉延 , 嚴(yán)永長 , 劉 娜 , 史耀武
2013, 42(2):221-226.
摘要:電子封裝焊點(diǎn)的熱循環(huán)失效是焊點(diǎn)材料損傷逐步發(fā)展的結(jié)果,本工作旨在對SnAgCu釬料的熱循環(huán)損傷失效行為進(jìn)行研究。以連續(xù)損傷力學(xué)理論為基礎(chǔ),提出了一種適用于熱循環(huán)條件下SnAgCu釬料蠕變-疲勞交互作用的損傷模型。據(jù)此,設(shè)計(jì)了熱力循環(huán)實(shí)驗(yàn)和熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)用以標(biāo)定損傷模型相關(guān)參量。自行設(shè)計(jì)了雙金屬剪切加載裝置并結(jié)合溫度循環(huán)實(shí)驗(yàn),對SnAgCu釬料的熱力耦合損傷行為進(jìn)行了深入研究。以電阻變化率作為損傷變量,并在熱循環(huán)的不同周次測量試樣的損傷值從而驗(yàn)證損傷模型。結(jié)果表明:所提出的冪函數(shù)形式的損傷模型能較好的描述SnAgCu釬料的熱循環(huán)損傷演變。最后,對熱循環(huán)條件下SnAgCu釬料試樣的微觀組織演變進(jìn)行了SEM分析,從而揭示其損傷演變機(jī)理。
雷 鳴 , 王文濤 , 蒲明華 , 何龍健 , 程翠華 , 趙 勇
2013, 42(2):227-231.
摘要:在雙軸織構(gòu)的Ni-5%W合金基帶上,采用高分子輔助化學(xué)溶液沉積法通過提拉涂敷法,制備了厚度達(dá)250 nm的Sm0.2Ce0.8O1.9(SCO)外延織構(gòu)單層緩沖層。通過嚴(yán)格控制前驅(qū)溶液的濃度、提拉速度、成相溫度和熱處理時(shí)間,所獲的SCO單層緩沖層涂層平整、無微裂紋、且具有較強(qiáng)的(200) c軸外延織構(gòu)。在其他條件假設(shè)不變的情況下,主要研究不同提拉速度對SCO緩沖層薄膜性能的影響。在此基礎(chǔ)上,采用化學(xué)溶液法在SCO/NiW緩沖層上制備了YBCO 超導(dǎo)層,其具有高度的雙軸織構(gòu)和均勻的表面形貌。結(jié)果表明:用提拉法獲得的SCO單層緩沖層在具有適度的厚度下,仍然具有很好的織構(gòu)傳遞特性,為低層本制造YBCO涂層導(dǎo)體長帶提供了一條可靠的路線。
2013, 42(2):232-237.
摘要:對高熵合金系的液相與晶態(tài)相、金屬間化合物相及非晶相之間的吉布斯自由能之差這幾個(gè)熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)ΔSrΔHh(sol.)值的大小對高熵合金的顯微結(jié)構(gòu)有重要影響。結(jié)果表明:ΔSrΔHh(sol.)值較低的高熵合金傾向于形成單相fcc或bcc固溶體,而ΔSrΔHh(sol.)值較大的高熵合金通常形成相對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
2013, 42(2):238-242.
摘要:研究了電脈沖時(shí)效對預(yù)變形Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C合金形狀記憶效應(yīng)及Cr23C6析出的影響。結(jié)果顯示電脈沖處理能加速Cr和C原子的遷移及Cr23C6碳化物的析出,降低時(shí)效溫度,縮短時(shí)效時(shí)間,能誘發(fā)Cr23C6碳化物的形核。在973 K時(shí)效時(shí)具有電脈沖處理的預(yù)變形Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C合金與沒有電脈沖處理的合金相比,其形狀回復(fù)率在30 min內(nèi)從淬火合金的32%提高到最大值89.2%。
2013, 42(2):243-248.
摘要:采用考慮了各種熱效應(yīng)而建立的TA15鈦合金加熱剪切旋壓多場耦合模型,研究揭示了TA15鈦合金在各種熱載荷和機(jī)械載荷條件下的變形機(jī)制。結(jié)果表明,高的工件加熱溫度和芯模預(yù)熱溫度可以減小工件厚向溫度梯度,偏離率對變形區(qū)厚向溫差的影響復(fù)雜,對貼模性影響顯著且大的偏離率會惡化貼模性。工件和旋輪間的摩擦對溫度差有顯著影響。增加旋輪進(jìn)給比會加大厚向溫差但有助于貼模性的改善,這與冷旋的結(jié)果相反。大的旋輪安裝角有助于減小厚向溫差和改善貼模性。
2013, 42(2):249-253.
摘要:以兩高純銀片作電極,以去離子水為電解液,PVP作為輔助電解質(zhì)和穩(wěn)定劑,通過電解法制備了高純納米銀溶膠。探討了PVP含量、電解時(shí)間、電流密度對形成的納米銀溶膠的影響。結(jié)果表明:當(dāng)PVP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、電解150 min、電流密度為1~2 mA/cm2時(shí),所得球形銀粒子的粒徑1~3 nm、單分散,濃度達(dá)130 μg/g, 而且有極好的存放穩(wěn)定性,室溫避光存放6個(gè)月無任何可見的變化。
2013, 42(2):254-258.
摘要:主要研究了熱軋和冷軋后Zr705合金在200~850 ℃溫度范圍內(nèi)的退火行為。與冷軋后Zr705相比,熱軋Zr705試樣在較高的溫度獲得峰值硬度,且峰值硬度值較低。通過微觀組織觀察發(fā)現(xiàn),熱軋后Zr705試樣中的β相向ω相的轉(zhuǎn)變速率低于冷軋Zr705試樣。經(jīng)500 ℃退火后冷軋和熱軋?jiān)嚇又芯捎^察到部分再結(jié)晶晶粒,但在熱軋Zr705試樣中的再結(jié)晶晶粒更多。熱軋和冷軋Zr705試樣在700 ℃保溫1 h后均再結(jié)晶完全。
2013, 42(2):259-262.
摘要:采用了連續(xù)還原超聲波震蕩負(fù)載的方法制備了新型包裹負(fù)載型Pt@SnO2/Al2O3催化劑,特殊的包裹結(jié)構(gòu)使其具有較好的抗聚集和耐燒結(jié)性能并利用了透射電鏡對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。相比傳統(tǒng)浸漬負(fù)載型的催化劑來講,當(dāng)鉑錫的摩爾比為1:1.5時(shí)制備的Pt@SnO2/Al2O3催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的丙烷催化脫氫性能和高溫穩(wěn)定性,這也進(jìn)一步證實(shí)了SnO2殼和Pt核之間強(qiáng)烈的相互作用。
2013, 42(2):263-267.
摘要:采用高溫度梯度定向凝固裝置制備了NiAl-7.8Mo亞共晶合金,系統(tǒng)研究了生長速率對合金凝固時(shí)界面形態(tài)、枝晶生長及初生相析出的影響。隨生長速率的增大,固液界面依次呈現(xiàn)平、胞枝、枝的形貌轉(zhuǎn)變,初生β相的一次枝晶間距λ1在胞晶生長階段逐漸增大,而在枝晶生長階段λ1又逐漸減??;二次枝晶間距λ2隨生長速率的增加一直減小。初生β相的析出量隨生長速率的增加而增加。分析結(jié)果表明:生長速率增加導(dǎo)致熔體過冷度增加,使得NiAl初生相形核率增加,最終導(dǎo)致初生β相的析出量隨生長速率的增加而增加。
2013, 42(2):268-272.
摘要:采用系列截面法獲取了純鐵晶粒組織的拓?fù)鋵W(xué)數(shù)據(jù),同時(shí)結(jié)合正常晶粒長大的Monte Carlo仿真,對三維晶粒拓?fù)鋵W(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:純鐵的平均晶粒面數(shù)
陳學(xué)海 , 陳康華 , 董朋軒 , 彭國勝 , 梁 信
2013, 42(2):273-277.
摘要:針對7085鋁合金航空構(gòu)件的熱加工工藝問題,對7085鋁合金在300~450 ℃和0.0001~1 s-1條件下進(jìn)行等溫壓縮實(shí)驗(yàn),建立了7085鋁合金熱加工圖并且分析了7085鋁合金熱成形性。結(jié)果表明:溫度340~450 ℃、應(yīng)變速率0.0001~1 s-1為加工安全區(qū);失穩(wěn)區(qū)域?yàn)闇囟?00~340 ℃、應(yīng)變速率0.01~1 s-1,在此區(qū)域加工時(shí),形成絕熱剪切帶且?guī)?nèi)組織為劇烈拉長晶粒;潛在危險(xiǎn)加工區(qū)域?yàn)闇囟?00~340 ℃、應(yīng)變速率0.0001~0.01 s-1;建議在溫度340~410 ℃、應(yīng)變速率0.0004~1 s-1選擇工藝參數(shù)。
梁 浩 , 潘復(fù)生 , 王敬豐 , 張方舉 , 胡文軍 , 譚 云
2013, 42(2):278-281.
摘要:在0.001、900、1300 s-1 3個(gè)應(yīng)變率下,研究了Mg-3Al-6Zn-2Y合金的壓縮性能及微細(xì)觀變化。結(jié)果表明:隨應(yīng)變率增大,合金應(yīng)變硬化率增大,極限強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度增大;強(qiáng)化相Al2Y、Al12Mg17與過渡相MgZn2含量減少;合金產(chǎn)生{102}<100>孿生,位錯(cuò)密度增大,出現(xiàn)纏結(jié),并在孿生界面塞集。強(qiáng)化相減少對強(qiáng)度的弱化作用與高密度位錯(cuò)塞集的強(qiáng)化作用相互競爭。
2013, 42(2):282-287.
摘要:采用有限單元法和單元生死技術(shù),建立了氣動按需熔滴沉積成形溫度場計(jì)算模型,模擬了7075鋁合金薄壁件微熔滴沉積過程溫度場的演變規(guī)律。結(jié)果表明:薄壁件成形溫度場隨熔滴沉積位置的移動而呈現(xiàn)周向動態(tài)變化,不同位置熔滴單元節(jié)點(diǎn)的熱循環(huán)曲線存在不同個(gè)數(shù)的溫度峰值和谷值;隨著沉積層高度的增加,1~10層相鄰搭接層間熔滴的冷卻速率降低,熔滴所在沉積層中的高溫區(qū)域逐漸擴(kuò)大,使零件在成形方向上呈現(xiàn)變化的溫度梯度,并導(dǎo)致1~10層相鄰層間熔滴結(jié)合處的晶粒尺寸發(fā)生變化。模擬結(jié)果與7075鋁合金薄壁件微熔滴沉積試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,較好反映了實(shí)際成形過程中零件的溫度場變化規(guī)律。
陳永楠 , 魏建鋒 , 趙永慶 , 張學(xué)敏 , 馬雪丹
2013, 42(2):288-291.
摘要:利用Gleeble1500熱/力模擬機(jī)對Ti14合金進(jìn)行了半固態(tài)壓縮變形試驗(yàn),研究了該合金在應(yīng)變速率為5×10-2 s-1和5×10-1 s-1,變形溫度為1273~1423 K條件下的流變應(yīng)力變化規(guī)律,分析了該合金半固態(tài)下應(yīng)力松弛發(fā)生的條件和原因,并討論了溫度、應(yīng)變速率和變形機(jī)制之間的耦合關(guān)系。結(jié)果表明:溫度和應(yīng)變速率對流變應(yīng)力有顯著的影響,流變應(yīng)力隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而降低,宏觀應(yīng)力松弛發(fā)生在固相含量區(qū)間為0.95~0.98,主要是因?yàn)橐合嗟脑黾訙p少了晶粒間的“固相橋”作用。由于液相在變形中的滲漏,Ti14合金在1273~1423 K半固態(tài)變形的應(yīng)變速率試驗(yàn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Iwasaki潤滑流動機(jī)制(固液混合變形機(jī)制)所需的理論值,說明在所測試的半固態(tài)區(qū)間內(nèi)合金仍以固相粒子變形為主,固液混合變形為協(xié)調(diào)機(jī)制。
2013, 42(2):292-296.
摘要:對低稀土含量的Nd6Fe91B3合金進(jìn)行熔體快淬處理,制備了由α-Fe相和少量的Nd2Fe14B相組成的納米復(fù)相材料,并對其進(jìn)行球磨處理25 h。研究了快淬速度對淬態(tài)合金的相組成、微觀結(jié)構(gòu)、微波電磁性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,隨著淬度的提高,淬態(tài)合金中高磁晶各向異性的Nd2Fe14B相逐漸減少,材料的自然共振頻率向低頻移動,但樣品微波磁導(dǎo)率隨淬速的提高而升高。淬速為40 m/s的樣品微波磁導(dǎo)率虛部在4.17 GHz獲得最大值=4.66,其實(shí)部在1.55 GHz獲得最大值=7.88。同時(shí),低稀土含量的納米復(fù)相α-Fe/Nd2Fe14B材料具有良好的微波電特性,其復(fù)介電常數(shù)在2 GHz附近出現(xiàn)共振。由于磁損耗和電損耗共同作用,有利于該材料在GHz頻段電磁波吸收材料中的應(yīng)用。
2013, 42(2):297-301.
摘要:采用分子動力學(xué)方法分別對碳納米管(CNT)與氮化硼納米管(BNNT)內(nèi)銅納米線(CuNW)的形成及其復(fù)合結(jié)構(gòu)(CuNW@CNT; CuNW@BNNT)的壓縮行為進(jìn)行了研究。通過對管內(nèi)充以銅原子BN(5,5)與C(5,5)納米管的優(yōu)化,在納米管軸線上均能生成一維CuNW。其徑向分布函數(shù)表明:在C(5,5)內(nèi)生成的CuNW具有更好一維均勻分布性,結(jié)晶性相對較佳。而BN(5,5)內(nèi)的CuNW具有相對較大原子分布密度,可有效地提高一維納米線導(dǎo)電性。通過對其軸向壓縮及其能量分析,可以發(fā)現(xiàn)CuNW@C(5,5)復(fù)合結(jié)構(gòu)的屈曲應(yīng)變及能量損失明顯大于CuNW@BN(5,5),表明CuNW@C(5,5)具有更強(qiáng)抗壓能力,但屈曲發(fā)生時(shí)對內(nèi)部CuNW結(jié)構(gòu)保護(hù)效應(yīng)卻劣于CuNW@BN(5,5)。
2013, 42(2):302-306.
摘要:采用MA-FAPAS工藝,借助中間層TiAl的燃燒反應(yīng)放熱,原位合成了梯度金屬陶瓷(TiC)pNi和金屬間化合物TiAl,并同步完成了(TiC)pNi/TiAl/Ti的擴(kuò)散連接,研究了在外加溫度場、電場和應(yīng)力場耦合作用下連接結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。利用FE-SEM、TEM和XRD等手段對各層及連接界面的微觀結(jié)構(gòu)和相組成,以及電場作用下各連接界面元素?cái)U(kuò)散特征進(jìn)行分析;采用顯微硬度壓痕法對連接界面的韌性進(jìn)行分析;采用剪切法、冷淬法和有限元法對界面結(jié)合強(qiáng)度和殘余應(yīng)力分布進(jìn)行分析計(jì)算。結(jié)果表明,各燃燒層均發(fā)生充分反應(yīng)并形成了良好的冶金結(jié)合,連接界面處存在強(qiáng)烈的元素交互擴(kuò)散;連接界面具有較強(qiáng)的抗剝離和抗剪切強(qiáng)度,(TiC)PNi/TiAl界面為接頭的薄弱環(huán)節(jié)。
2013, 42(2):307-310.
摘要:系統(tǒng)研究了(VFe)48Ti26Cr26-xMox(0≤x≤5)合金吸放氫性能及微觀組織結(jié)構(gòu)。XRD及PCT測試結(jié)果表明,隨著Mo含量增加,合金的晶格常數(shù)增大,放氫平臺壓升高,吸放氫量在Mo含量0≤x≤2范圍內(nèi)不出現(xiàn)顯著變化,且有效放氫量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))均能保持在2%以上。當(dāng)Mo含量為1 at%時(shí),合金吸放氫量均達(dá)到最大值,吸氫量為3.59%,放氫量為2.08%,室溫下的放氫平臺壓為0.337 MPa。SEM與EDS分析表明,不同Mo含量的合金均由bcc主相、Laves相及稀土氧化物相組成,且Mo主要存在于合金的bcc主相中,而在Laves相中分布相對較少。
2013, 42(2):311-315.
摘要:采用高能球磨法制備出La0.6Eu0.4B6納米粉體,將球磨后的納米粉進(jìn)行放電等離子(SPS)燒結(jié),制備出了高致密的La0.6Eu0.4B6多晶塊體材料。系統(tǒng)研究了燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力對樣品致密度和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,該方法與傳統(tǒng)熱壓燒結(jié)方法相比有效降低了燒結(jié)溫度,制備出的樣品密度、維氏硬度和抗彎強(qiáng)度分別達(dá)到4.71 g/cm3、23.37 GPa和295.14 MPa,這些值均高于傳統(tǒng)熱壓燒結(jié)方法。熱電子發(fā)射結(jié)果表明,當(dāng)陰極溫度為1873 K時(shí),最大發(fā)射電流密度為33.74 A/cm2。實(shí)驗(yàn)過程中還發(fā)現(xiàn),在相同燒結(jié)工藝下,球磨納米粉與粗粉相比,維氏硬度、抗彎強(qiáng)度和熱電子發(fā)射電流密度分別提高了28%、58%和32%。因此,在固相燒結(jié)過程中,粉末粒度的減小,更有助于燒結(jié)性能的提高。
楊雪霞 , 肖革勝 , 袁國政 , 李志剛 , 樹學(xué)峰
2013, 42(2):316-319.
摘要:采用納米壓痕技術(shù)對微電子封裝中無鉛焊點(diǎn)內(nèi)界面化合物(IMC)Cu6Sn5的彈性模量和硬度進(jìn)行了測試。根據(jù)實(shí)際工業(yè)工藝流程和服役工況,制備接近真實(shí)服役狀態(tài)下的微電子封裝中無鉛焊點(diǎn)界面化合物試樣;采用掃描電鏡(SEM)和能量色散X射線熒光光譜儀(EDX)確定IMC的形貌和化學(xué)成分;利用連續(xù)剛度測量(CSM)技術(shù),采用不同的加載速率對無鉛焊點(diǎn)(Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag)內(nèi)的界面化合物Cu6Sn5進(jìn)行測量,得到載荷、硬度和彈性模量-位移曲線。根據(jù)納米壓痕結(jié)果確定Cu6Sn5的蠕變應(yīng)力指數(shù)。
2013, 42(2):320-324.
摘要:認(rèn)為試樣表面的變形場出現(xiàn)不連續(xù)性不是絕熱剪切帶出現(xiàn)的標(biāo)志,而是形變絕熱剪切帶進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果;在計(jì)算絕熱剪切帶內(nèi)部的峰值溫度時(shí)應(yīng)從局部剪切應(yīng)變中扣除彈性應(yīng)變,因?yàn)閺椥詰?yīng)變不會對塑性功有所貢獻(xiàn)。以動態(tài)扭轉(zhuǎn)的Ti-6Al-4V試樣(TA-50)為例,計(jì)算了絕熱剪切帶內(nèi)部的峰值溫度,其被劃分為3部分:環(huán)境溫度、均勻和非均勻變形引起的溫度。在兩種條件下(從局部剪切應(yīng)變中扣除彈性應(yīng)變與否),計(jì)算出的峰值溫度分別為669和665 ℃,其在熱回復(fù)和再結(jié)晶的溫度范圍之內(nèi),未達(dá)到相變的溫度,比Liao及Duffy的理論計(jì)算值(630 ℃)要高。如果剪切應(yīng)力-局部塑性剪切應(yīng)變的關(guān)系不能完全確定,適當(dāng)?shù)慕剖潜匾摹?/p>
2013, 42(2):325-330.
摘要:通過對熱等靜壓態(tài)FGH95合金進(jìn)行完全熱處理、組織形貌觀察、點(diǎn)陣常數(shù)測定和蠕變曲線測定,研究了FGH95鎳基合金的組織結(jié)構(gòu)和蠕變機(jī)制。結(jié)果表明:合金經(jīng)熱等靜壓成型后,粗大g ¢相沿原始顆粒邊界不連續(xù)分布,經(jīng)高溫固溶和時(shí)效處理后,晶粒尺寸無明顯變化,粗大g ¢相數(shù)量減少,且細(xì)小g ¢相和MC碳化物在合金中彌散析出,可提高合金蠕變抗力,同時(shí)由于g ¢相形成元素Al、Ti溶入基體,經(jīng)XRD譜線測定,g ¢相的平均點(diǎn)陣常數(shù)減小,而g基體相平均點(diǎn)陣常數(shù)增加,致使g/g ¢兩相晶格錯(cuò)配度減?。辉趯?shí)驗(yàn)溫度和應(yīng)力范圍內(nèi),測得合金的蠕變激活能為630.4 kJ/mol。在蠕變期間,F(xiàn)GH95合金的蠕變機(jī)制是位錯(cuò)在基體中運(yùn)動或剪切g(shù) ¢相,其中,蠕變位錯(cuò)以O(shè)rowan機(jī)制繞過g ¢相,而<110>超位錯(cuò)切過g ¢相發(fā)生分解形成(1/3)<112>超肖可萊不全位錯(cuò)+層錯(cuò)的位錯(cuò)組態(tài)。
2013, 42(2):331-335.
摘要:為了改善鈦合金的高溫耐磨性能,采用鋯-氮離子共滲與異步滲(滲鋯后再氮化處理)兩種工藝技術(shù)分別在Ti6Al4V鈦合金表面制備致密的鋯-氮合金化改性層,對比研究了合金化層的組織結(jié)構(gòu)特征和高溫摩擦磨損性能。結(jié)果表明,兩種工藝制備的Zr-N合金層表面均由ZrN相組成,異步滲改性層的內(nèi)層則包含較厚的Zr-Ti固溶體,兩種等離子表面合金化層均使鈦合金表面硬度顯著提高。同樣溫度和處理時(shí)間條件下,異步滲合金化層的厚度約為鋯-氮共滲合金化層厚度的6倍,且氮化物層也較厚,原因歸于前者處理過程中Zr與Ti之間良好固溶特性的充分發(fā)揮及ZrN相的擴(kuò)散障作用的有效抑制。300 ℃高溫下球盤摩擦磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,由于鋯-氮共滲合金化層深度較小,因而改善鈦合金基材耐磨性能的效果相對較低。鋯-氮異步滲處理則使Ti6Al4V鈦合金耐磨性能顯著提高,摩擦因數(shù)降低50%以上,比磨損率降低2個(gè)數(shù)量級,原因歸于該類合金化層高的表面硬度、大的層深、良好的高溫抗氧化性能及優(yōu)異表面承載能力的有機(jī)匹配。
2013, 42(2):336-339.
摘要:研究了U-2%Nb合金在不同濕度及水浸環(huán)境中長期存放后,拉伸性能及表面成分的變化行為。結(jié)果表明:在10%濕度環(huán)境貯存5年的試樣,其拉伸性能和同批未貯存試樣性能相比沒有發(fā)生明顯的變化,試樣拉伸斷口具有韌性斷裂特征。在100%濕度及水浸環(huán)境中存放的試樣,試樣拉伸強(qiáng)度有所下降,其中塑性下降尤為明顯,試樣拉伸斷口具有明顯的脆斷特征。拉曼分析表明,存放在較干燥環(huán)境中的試樣,表面主要成分是UO2,在100%濕度及水浸環(huán)境中存放的試樣,表面的主要成分是U3O8及其它UO2+x氧化物。
陳立強(qiáng) , 宮聲凱 , 徐惠彬
2013, 42(2):340-344.
摘要:制備8批次EB-PVD雙層結(jié)構(gòu)熱障涂層試樣,采用循環(huán)加熱快速冷卻實(shí)驗(yàn)裝置模擬熱障涂層服役環(huán)境,開展了熱障涂層試樣在不同熱循環(huán)保溫時(shí)間條件下的熱循環(huán)性能評價(jià)實(shí)驗(yàn),采用指數(shù)下降的數(shù)學(xué)模型對熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析,獲得了表征熱障涂層試樣靜態(tài)氧化性能和熱疲勞性能的物理量。結(jié)果表明,在本實(shí)驗(yàn)工藝條件下制備的不同批次熱障涂層試樣的靜態(tài)氧化性能和熱疲勞性能具有不同的匹配關(guān)系,熱障涂層試樣靜態(tài)氧化性能總體估計(jì)值為(677±194) h,熱疲勞性能總體估計(jì)值為(6789±1818)次。
李玲莉 , 趙 剛 , 朱麗葉 , 應(yīng)麗霞 , 王桂香
2013, 42(2):345-348.
摘要:采用化學(xué)轉(zhuǎn)化法在鎂鋰合金表面制得了結(jié)構(gòu)致密、耐蝕性能較好的高錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜,研究了轉(zhuǎn)化液中高錳酸鹽溶液濃度對成膜效果的影響。實(shí)驗(yàn)采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)和X射線光電子能譜(XPS)對所制得轉(zhuǎn)化膜的表面形貌、結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了測試。同時(shí),使用動電位極化曲線、電化學(xué)交流阻抗譜和腐蝕失重3種方法對鎂鋰合金及其轉(zhuǎn)化膜的耐腐蝕性能進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明:高錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜較均勻、平整,間隙較小,轉(zhuǎn)化膜主要由錳的氧化物組成。提高了鎂鋰合金的耐腐蝕性能,當(dāng)高錳酸鹽溶液濃度為4.0 g/L時(shí),轉(zhuǎn)化膜的腐蝕電流密度小、容抗弧大、腐蝕速率低,耐腐蝕性能佳。
2013, 42(2):349-353.
摘要:采用高溫固相法合成了長余輝發(fā)光材料Sr3-xCaxAl2O6:Eu2+, Dy3+(x = 0, 1, 2, 3),研究了樣品的結(jié)構(gòu)、光致發(fā)光、余輝發(fā)光和熱釋發(fā)光性能。結(jié)果表明:所制備的樣品具有相似的結(jié)構(gòu),均為立方結(jié)構(gòu)的Sr3-xCaxAl2O6。Sr/Ca比例的變化并沒有引起基質(zhì)結(jié)構(gòu)的相變,但對樣品的發(fā)光性能產(chǎn)生了顯著影響;樣品的余輝衰減曲線符合雙指數(shù)衰減,但不同樣品的初始強(qiáng)度和衰減快慢不同;通過調(diào)節(jié)鍶鈣比的方法,可以有效調(diào)控樣品光致發(fā)光的顏色和余輝衰減特性。此外,測試樣品的熱釋光曲線發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品中有兩種不同深度的陷阱能級時(shí),樣品的余輝強(qiáng)度明顯減弱,這可能與電子在不同的陷阱能級的轉(zhuǎn)移有關(guān)。
胡潔瓊 , 謝 明 , 張吉明 , 楊有才 , 劉滿門 , 陳永泰
2013, 42(2):354-357.
摘要:在Pt-Ir系中分別加入Zr、Mo、Y三種元素,研究稀有金屬元素的加入對Pt-Ir系組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)和電學(xué)性能的影響。合金相在真空高頻爐中熔煉。用X射線衍射儀和金相顯微鏡對合金相的顯微組織和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,用電橋、渦流導(dǎo)電儀測量合金相的電阻率,用拉力試驗(yàn)機(jī)測量合金相的力學(xué)性能。結(jié)果表明:稀有金屬元素的加入可以有效地細(xì)化合金相的顯微組織,并且提高合金相的熔點(diǎn)、密度、力學(xué)性能和電阻率,但是合金相的加工性能有所降低。
2013, 42(2):358-361.
摘要:通過對TC18鈦合金在100~1000 ℃溫度范圍內(nèi)的氧化試驗(yàn)以及力學(xué)性能測試試驗(yàn),研究了其氧化色變化規(guī)律,并探討了氧化色與力學(xué)性能的關(guān)系。結(jié)果表明:經(jīng)氧化處理后,TC18鈦合金表面形成多種不同氧化色,且隨氧化溫度升高,合金表面顏色逐漸加深,合金力學(xué)性能均明顯下降。合金表面氧化色與其力學(xué)性能存在一定的對應(yīng)關(guān)系:當(dāng)氧化色為淺綠色即加熱溫度為650 ℃時(shí),材料力學(xué)性能已不滿足TC18鈦合金標(biāo)準(zhǔn)力學(xué)性能。
閔繼雄 , 鐘喜春 , 鄭志剛 , 劉仲武 , 曾德長 , 余紅雅 , 邱萬奇
2013, 42(2):362-365.
摘要:采用X射線衍射、物理性能測試系統(tǒng)、顯微硬度計(jì)及電化學(xué)工作站研究了經(jīng)氬弧熔煉、1123 K均勻化熱處理168 h的 Gd99.75Fe0.25合金的磁熱效應(yīng)及應(yīng)用特性。結(jié)果表明:Gd99.75Fe0.25合金仍保持純Gd的六方晶體結(jié)構(gòu);Gd99.75Fe0.25合金的居里溫度為294 K,且在居里點(diǎn)附近發(fā)生鐵磁到順磁的二級相變,2和5 T外場下的最大磁熵變分別為4.99和9.37 J·kg-1·K-1,均大于純Gd;Gd99.75Fe0.25合金的顯微硬度(HV0.2)590 MPa,與純Gd相當(dāng),但少量Fe的摻雜提高了Gd的耐蝕性。含少量Fe的Gd99.75Fe0.25合金具有大的磁熱效應(yīng)及良好的應(yīng)用特性,是一種有很大應(yīng)用潛力的室溫磁致冷材料。
2013, 42(2):366-371.
摘要:Ag元素替代部分Mg可以改善Mg75Ni15Gd10的非晶形成能力,制備尺寸由3 mm提高到Mg69Ni15Gd10Ag6的7 mm。Ag的添加可提高非晶在鹽溶液中腐蝕產(chǎn)物的致密性,使腐蝕電位正移,腐蝕電流降低,提高電化學(xué)反應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移電阻,使金屬基體腐蝕溶解反應(yīng)變得困難,使非晶合金Mg75Ni15Gd10在0.1 mol/L NaCl溶液中的腐蝕速率下降62%。同時(shí),Ag的添加可以使非晶合金Mg75Ni15Gd10在90次充/放電后的容量保持率由55%提高到75%。
2013, 42(2):372-376.
摘要:研究了快速-熱擠壓工藝對細(xì)晶93W-4.9Ni-2.1Fe、細(xì)晶93W-4.9Ni-2.1Fe+0.03%Y以及傳統(tǒng)粗晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金的顯微組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過快速熱擠壓后,合金的綜合力學(xué)性能較燒結(jié)態(tài)合金顯著提高,而且初始晶粒尺寸對擠壓后合金性能影響非常顯著,在相同的擠壓條件下,擠壓態(tài)細(xì)晶93W-4.9Ni-2.1Fe+0.03%Y的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1570 MPa,延伸率為6.5%,硬度HRC45.2;而擠壓態(tài)傳統(tǒng)93W-4.9Ni-2.1Fe合金的抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度分別只有1260 MPa、5.6%和39.1。顯微組織觀察分析表明,與傳統(tǒng)鎢合金相比,在相同變形量的情況下,細(xì)晶93W-4.9Ni-2.1Fe+0.03%Y鎢合金的纖維化程度更高,鎢顆粒長細(xì)比達(dá)到6.8。TEM觀察表明擠壓后細(xì)晶鎢合金的鎢相形成了亞晶組織,而傳統(tǒng)鎢合金有大量位錯(cuò)纏結(jié)于鎢相中;此外,由于充分的動態(tài)回復(fù)-再結(jié)晶,細(xì)晶和傳統(tǒng)鎢合金的粘結(jié)相位錯(cuò)密度很低。
2013, 42(2):377-381.
摘要:選用Zn、Sn、Au三種金屬制備汞齊,在鈾表面開展了汞齊法涂層制備工藝研究,利用SEM和EDS對涂層進(jìn)行了表征,主要研究汞齊法在鈾表面制備涂層的工藝,包括鍍前處理、氧化層對涂層性能的影響。結(jié)果表明:采用汞齊法在鈾表面制備金屬涂層的方法是可行的,在輕微氧化的樣品表面能利用該方法制得結(jié)合良好的涂層,氧化層在制備過程中彌散于涂層內(nèi)。1:1 HNO3去除氧化層后,可以制備界面均勻、結(jié)合緊密的高質(zhì)量涂層??蓡未沃苽?0~50 μm范圍的Zn、Sn涂層,可多次制備較厚的Au涂層。
2013, 42(2):382-386.
摘要:針對航空航天工業(yè)中廣泛應(yīng)用的近a TA15鈦合金,開展了不同熱處理參數(shù)下的雙重?zé)崽幚韺?shí)驗(yàn)研究。利用背散射電子技術(shù)(Electronic backscatter diffraction, EBSD)表征了不同熱處理參數(shù)下微觀組織形貌特征和晶體學(xué)取向分布及規(guī)律。對比分析了熱處理處保溫時(shí)間對微觀組織形貌及取向分布的影響規(guī)律。揭示了雙重?zé)崽幚磉^程中球化的等軸晶粒,條狀次生as晶粒及b轉(zhuǎn)變組織的形成演化過程;分析了不同組織間的晶體取向與位置分布關(guān)系。研究表明:雙重?zé)崽幚磉^程中一次保溫時(shí)間對等軸初生ap形貌及分布等影響較大;熱處理過程中球化的等軸晶粒來源于未轉(zhuǎn)變的ap 相;二次保溫時(shí)間對as形貌、尺寸等具有顯著影響;二次保溫過程中細(xì)條狀as表現(xiàn)為先增長再增厚的生長模式;ap與相鄰的as晶體學(xué)取向關(guān)系表現(xiàn)出一定的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律。
2013, 42(2):387-391.
摘要:利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了加熱溫度分別為800、850、900、950 ℃的純鈦TA2與304L不銹鋼的壓縮復(fù)合實(shí)驗(yàn),并從中選取最佳加熱溫度進(jìn)行了熱軋復(fù)合實(shí)驗(yàn)。利用金相顯微鏡、電子探針、XRD物相分析等手段對復(fù)合界面處的微觀形貌、元素的擴(kuò)散及金屬間化合物的種類等進(jìn)行了分析研究,并對界面的剪切強(qiáng)度進(jìn)行了測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,TA2/304L界面處生成了σ相、σ′相、FeTi、NiTi和CrTi4等金屬間化合物。隨著溫度的升高,金屬間化合物層的厚度增加。界面剪切強(qiáng)度隨金屬間化合物厚度增加而減小。加熱溫度為850 ℃時(shí),熱模擬試樣獲得最佳結(jié)合性能,熱軋復(fù)合實(shí)驗(yàn)獲得的鈦/不銹鋼復(fù)合板界面的剪切強(qiáng)度達(dá)到215 MPa。
2013, 42(2):392-395.
摘要:采用磁場輔助燒結(jié)合成法(MASS)制備了化學(xué)計(jì)量比為La0.67Mg0.33Ni3的儲氫合金,通過X射線衍射(XRD)、等溫定容法(PCT)和差示掃描量熱法(DSC)分析了合金的相結(jié)構(gòu)和吸放氫性能。XRD結(jié)果顯示:合金主相為PuNi3型結(jié)構(gòu)的(La, Mg)Ni3,氫化后分解為以La2Ni7、MgNi2和LaNi3結(jié)構(gòu)為主的復(fù)相產(chǎn)物,合金因吸氫發(fā)生晶格膨脹。PCT測試表明:1 T磁場下合成的合金在室溫下具有最小的滯后系數(shù)(0.480)、最大的放氫量1.307(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%),綜合性能最優(yōu)。該合金放氫DSC曲線上有2個(gè)交疊的吸熱峰,分別對應(yīng)于(La, Mg)Ni3和LaNi5氫化后的放氫過程。
劉國慶 , 孫昱艷 , 王慶陽 , 馮建清 , 賈佳林 , 閆 果 , 李成山
2013, 42(2):396-399.
摘要:采用 PIT工藝,以分步法粉末為裝管前驅(qū)粉,選用中心銅鈮復(fù)合棒增強(qiáng)的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)制備了TiC摻雜MgB2多芯線材,研究了不同熱處理溫度對于粉末相組成、線材的微觀結(jié)構(gòu)以及超導(dǎo)電性的影響,結(jié)果表明分步法粉末能夠有效提高C原子的取代水平,同時(shí)芯絲中MgB2晶粒尺寸達(dá)到亞微米級,MgB2晶粒連結(jié)性較好,制備多芯線材在4.2 K,5 T時(shí),其Jc仍高達(dá)3×104 A/cm2。
2013, 42(2):400-404.
摘要:采用粉末冶金法制備了Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf-2Cr合金,研究了粉末球磨時(shí)間(5、10、20 h)及熱壓燒結(jié)溫度(1500、1600 ℃)對合金組織和室溫力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:熱壓燒結(jié)后的合金由Nb基固溶體NbSS、Ti基固溶體TiSS和硅化物Nb5Si3三相組成。隨著球磨時(shí)間的延長,Nb5Si3和TiSS的含量增加,而NbSS的含量減少。室溫硬度隨球磨時(shí)間延長和熱壓燒結(jié)溫度的升高而提高,20 h/1600 ℃熱壓燒結(jié)合金硬度值最高,HV硬度達(dá)到11500 MPa。1500和1600 ℃熱壓燒結(jié)下合金的斷裂韌性隨著粉末球磨時(shí)間的延長均呈下降的趨勢,5 h/1500 ℃熱壓燒結(jié)合金斷裂韌性值最高,為10.14 MPa·m1/2。
2013, 42(2):405-409.
摘要:針對高功率脈沖磁控濺射(HPPMS)的缺點(diǎn),結(jié)合沉積技術(shù)(PBII&D)技術(shù),提出了一種新的處理方法——高功率脈沖磁控放電等離子體離子注入與沉積技術(shù)(HPPMS-PIID)。本實(shí)驗(yàn)采用該技術(shù)在不銹鋼基體上制備了CrN薄膜,分別采用3種偏壓模式:無偏壓、–100 V直流偏壓和–15 kV脈沖偏壓,對比研究了CrN薄膜形貌、結(jié)構(gòu)、成分及性能發(fā)生的變化。結(jié)果表明:該方法制備的薄膜表面平整、晶粒排列致密,呈不連續(xù)的柱狀晶生長。相結(jié)構(gòu)單一,主要是CrN (200)相。由于負(fù)高壓脈沖將大部分進(jìn)入鞘層的離子都吸引到工件沉積,薄膜沉積速率得到較大提高。另外強(qiáng)烈的高能離子的注入與轟擊,使得薄膜的結(jié)合力高達(dá)57.7 N。
2013, 42(2):410-414.
摘要:通過在激光熔覆NiCrBSi涂層(Ni60)中添加鉭(Ta)元素來提高900 ℃熱處理后涂層的耐磨性。研究了900 ℃熱處理對激光熔覆NiCrBSi和鉭強(qiáng)化NiCrBSi復(fù)合涂層顯微組織、硬度以及耐磨性能的影響。利用帶能譜儀的掃描電鏡和衍射儀分析涂層的顯微組織和物相。通過盤-銷實(shí)驗(yàn)評價(jià)涂層的耐磨性。結(jié)果表明:經(jīng)過900 ℃熱處理后涂層中的M7C3和M23C6發(fā)生了分解,鉭強(qiáng)化復(fù)合涂層和純NiCrBSi涂層中的硬度都有所下降,但由于復(fù)合涂層中原位生成的TaC未發(fā)生分解,使得其硬度和耐磨性都高于純NiCrBSi涂層。
2013, 42(2):415-418.
摘要:采用均勻沉淀和高溫?zé)岱纸庀嘟Y(jié)合的方法制備了納米銀粉體,分析了粉體形成機(jī)理,研究了pH值、燒結(jié)溫度和時(shí)間對粉體粒徑和形貌的影響;采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡表征了納米銀粉體結(jié)構(gòu)、組成、大小和形貌。結(jié)果表明,pH=7、燒結(jié)溫度300 ℃、燒結(jié)2 h的條件下可得到分散性好、顆粒均勻,粒徑50 nm的粉體。本制備方法原料易得、成本低、設(shè)備及工藝簡單,反應(yīng)副產(chǎn)物易回收且可用作肥料,整個(gè)過程滿足清潔生產(chǎn)的要求。
2013, 42(2):419-423.
摘要:設(shè)計(jì)了兩種氧含量的Gr.3管材,并按照Gr.3厚壁鈦管的變形工藝,截取各道次加工過程中管材的變形錐體,依據(jù)一定的規(guī)律截取錐體上不同部位的斷面,檢測斷面的顯微硬度并得到不同氧含量管材的硬度在整個(gè)變形過程中的分布曲線,對照各個(gè)部位的顯微組織,分析了硬度分布曲線與軋制變形過程之間的規(guī)律及相互關(guān)系,發(fā)現(xiàn)當(dāng)變形量在10%~20%以下時(shí),斷面上的硬度有較大差異,氧含量越低,該現(xiàn)象越明顯;氧含量的提高加大了斷面上沿壁厚方向變形的不均勻影響,厚壁Gr.3管材在變形過程中,其變形量應(yīng)大于35%,送進(jìn)量宜小,曲線尤其是內(nèi)孔曲線平緩對管材質(zhì)量的提高有幫助。
謝 軍 , 邢丕峰 , 易泰民 , 趙利平 , 李朝陽 , 楊蒙生 , 鄭鳳成 , 張 林
2013, 42(2):424-428.
摘要:氫化鋰(LiH)是重要的熱核材料,其狀態(tài)方程參數(shù)是慣性約束聚變研究的重要內(nèi)容。本工作采用真空熱壓技術(shù)制備氫化鋰薄膜,在真空度小于5.0×10-4 Pa,溫度450 ℃,升溫速率10 ℃/min,采取分段加壓、退火,獲得了厚度小于100 μm、厚度一致性約98%的氫化鋰薄膜,表面粗糙度小于100 nm,熱壓后密度增加,達(dá)到0.780 g/cm3。X射線衍射分析結(jié)果表明:薄膜的主要成分為氫化鋰,薄膜存在擇優(yōu)取向、內(nèi)應(yīng)力、晶粒細(xì)化等特征。
2013, 42(2):429-434.
摘要:反位缺陷是金屬間化合物中的本征點(diǎn)缺陷,它對材料的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能都有重要的影響,在某些情況下成為決定性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)要素。首先評述了反位缺陷研究理論,基于量子力學(xué)的第一性原理方法、EAM法研究結(jié)構(gòu)材料反位缺陷側(cè)重缺陷的物理和化學(xué)原理,基于Ginzburg-Landau方程的微觀相場法側(cè)重缺陷微結(jié)構(gòu)演化的動態(tài)過程。然后,作者通過圖解反位缺陷與傳輸機(jī)制之間的關(guān)系說明反位缺陷對高溫結(jié)構(gòu)材料的積極貢獻(xiàn)以及對性能的危害。最后,作者通過評述常見的L12結(jié)構(gòu)和B2結(jié)構(gòu)反位缺陷及第三組元擇優(yōu)占位的研究進(jìn)展,歸納了結(jié)構(gòu)材料反位缺陷研究存在的問題。
2013, 42(2):435-440.
摘要:銥具有高熔點(diǎn)和良好的化學(xué)惰性,是宇航工業(yè)領(lǐng)域1800 ℃以上難熔金屬高溫抗氧化涂層的首選材料。本文闡述了難熔金屬表面制備銥涂層的迫切性和必要性,對銥的特點(diǎn)與性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,以及從美國、日本、歐洲和中國對銥涂層的制備方法和應(yīng)用背景進(jìn)行了綜述,重點(diǎn)介紹了雙輝等離子技術(shù)在難熔金屬表面制備銥涂層的技術(shù)優(yōu)勢和組織結(jié)構(gòu)。
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