2016, 45(1):1-6.
摘要:依據金屬橡膠典型細觀結構特征,對金屬橡膠壓縮變形金屬線匝的空間位形和接觸模式進行了分析,揭示了金屬橡膠變形的細觀物理機制。提出了基于變長度曲梁的細觀結構單元以及曲梁間的接觸作用模型,結合摩擦接觸點分布規(guī)律,建立了包含金屬絲直徑、金屬絲彈性模量、螺旋卷直徑、金屬橡膠相對密度等基本結構參數(shù)的金屬橡膠遲滯特性本構模型,實現(xiàn)了金屬橡膠初始加載、卸載和重復加載過程恢復力曲線的描述,從理論上解釋了金屬橡膠的彈性性能和多點接觸的干摩擦阻尼特性。通過不同相對密度金屬橡膠試件對所建模型進行試驗驗證,發(fā)現(xiàn)理論預測和試驗結果基本一致,為金屬橡膠剛度和阻尼的預估以及產品的設計提供了理論依據。
2016, 45(1):7-12.
摘要:如果在鑄造過程能夠細化含有稀土元素的金屬間化合物,那么稀土鎂合金在耐熱應用方面將具有巨大的潛力。本文研究了半固態(tài)制漿過程中不同超聲功率的超聲振動對Mg-3RE-3Zn-0.7Y合金半固態(tài)微觀組織以及鑄態(tài)試樣力學性能的影響。試驗對液相線以上20~40癈鎂合金熔體分別施加超聲功率為800W至1200W的超聲振動,振動時間為90s,結束超聲振動溫度為液相線以下10℃左右。結果表明,超聲振動可以制備出組織中具有細小圓整的初生α-Mg相的優(yōu)良半固態(tài)漿料,并且經過超聲功率為1000W的超聲處理后漿料組織中初生α-Mg晶粒的平均晶粒直徑和平均形狀系數(shù)SF分別為55μm和0.63。此外,1000W超聲處理的鑄件試樣比未經超聲處理的試樣抗拉強度提高了25.2%,伸長率提高了93.5%??梢姡暱栈吐暳餍钩曊駝映蔀橐环N制備具有細小圓整初生晶粒的鎂合金半固態(tài)漿料的有效途徑。
2016, 45(1):13-17.
摘要:制備了不同Nd含量的Mg-Y-Zr-xNd合金鑄錠,研究了Nd含量對微觀結構、力學性能和電磁屏蔽性能的影響。實驗結果表明,當Nd含量增加到2.63%時,晶粒尺寸從70.1μm細化到42.9μm,并且在晶界不連續(xù)分布骨骼狀β相。隨著Nd含量增加,合金強度和電磁屏蔽性能都會增加。Nd含量為2.63%時同時具有良好的強度和電磁屏蔽性能,T6處理能進一步提高屏蔽效能。根據分析以上實驗結果是由于Nd的添加量不同引起微觀結構不同造成的。
2016, 45(1):18-22.
摘要:采用在合金熔體中通入氮氣的方法在鎂鋁合金中原位生成了AlN顆粒增強相。合金微觀組織的研究分析表明,AlN相不僅可通過間接氮化反應(3Mg+N2→Mg3N2,Mg3N2+2Al → 2AlN+3Mg)形成,而且可在熔體中由Al和N2直接反應形成??刂频磻獪囟仍?50℃,且合金熔體凝固后的快速重熔可在合金中獲得分布均勻的AlN相。
2016, 45(1):23-27.
摘要:摘 要:為了發(fā)展高性能阻燃鎂合金,本文對工業(yè)純鎂在添加元素Ca和Ce的氧化性能進行了研究。結果表明隨著Ce含量從0到1.5wt.%的增加,Mg-1.2Ca合金的燃點不斷提高,熔體表面張力不斷下降。Mg-1.2Ca-1.2Ce的燃點可以達到780℃,而且可以在大氣中不添加任何保護的情況下進行熔煉。隨著Ce含量的增加Mg-1.2Ca熔體氧化膜變得光滑而致密,可以很好地起到阻止氧化、燃燒的效果。通過檢測和分析,Mg-1.2Ca-1.2Ce的氧化膜可以分成三層:外層是疏松的MgO,中間層是MgO-CaO復合氧化膜,內層是MgO-Ce2O3復合氧化膜。
2016, 45(1):28-31.
摘要:研究了哈氏C2000合金在800℃100h空氣中等溫氧化后合金基體中第二相的沉淀行為。氧化后基體中析出了富Mo相,可確定該富Mo相為具有金剛石結構的Mo3Ni3C型碳化物。富Mo相沿晶界和晶內分別呈現(xiàn)出非連續(xù)和連續(xù)條狀形貌特征。然而,經深腐蝕后,晶內和晶界處形貌均發(fā)生了變化,即,沿晶界出現(xiàn)了大量白色絮狀物,晶內則出現(xiàn)了具有金剛石結構的腐蝕坑。由于富Ni和富Cr區(qū)域具有更負的電極電位,因而使得這些區(qū)域在深腐蝕后更易被侵蝕。
2016, 45(1):32-35.
摘要:在目前的研究中,利用攪拌鑄造結合超聲處理方法成功的制備出了不同體積分數(shù)(5 和10 vol.%)的微米顆粒增強的AZ31B鎂基復合材料。利用350℃,12:1的擠壓比對鑄錠進行了擠壓處理。利用金相和掃描電子顯微鏡兩種不同體積分數(shù)的SiCp被選做為增強體,利用半固態(tài)結合超聲處理法制備了Mg-Zn-Ca-Mn復合材料,然后在350℃用15:1的擠壓比進行了熱擠壓。利用OM、SEM和TEM對材料的微觀結構進行了檢測。熱擠壓后的微觀結構顯示SiC顆粒的分布較為均勻且在1vol.% SiCp/Mg-Zn-Ca-Mn 和 3vol.% SiCp/Mg-Zn-Ca-Mn復合材料中晶粒被顯著細化。SiCp的引入可以改善0.2%屈服強度和抗拉強度。屈服強度和抗拉強度是隨著顆粒含量的增加而增加。
2016, 45(1):36-41.
摘要:采用電刷鍍技術制備了不同Al2O3顆粒含量的合金納米復合電刷鍍層,采用掃描電鏡、硬度測試儀和摩擦磨損試驗機測試了納米Al2O3顆粒含量對鍍層的組織和性能的影響。結果表明,隨著鍍液中納米Al2O3顆粒含量的增加,電刷鍍層沉積速度降低、表面形貌平整,顯微硬度先提高而后減低,磨痕深度先減小后增大,摩擦系數(shù)先減小后增大。當鍍液中納米Al2O3含量為20g/L時,鍍層具有最優(yōu)的組織和性能。
2016, 45(1):42-45.
摘要:利用Gleeble 3500熱模擬試驗機在添加和未添加擴散連接中間層條件下對Zr41.25Ti13.75Cu12.5Ni10Be22.5塊體非晶合金與純銅的擴散連接性進行了研究。實驗結果表明,在兩種條件下均獲得了無裂紋和空洞的良好的連接界面。通過掃描能譜分析和電子探針分析在連接界面處觀察到明顯的元素擴散,但元素擴散距離較窄。非晶合金中晶化相的出現(xiàn)促進了界面處元素的擴散。
2016, 45(1):46-50.
摘要:通過簡單的水熱合成法在鋅片基底上一步制備了Co摻雜的ZnO納米棒陣列。納米棒在基底上均勻分布,取向一致,垂直于基底大面積生長。樣品結構均為六方纖鋅礦結構,具有高結晶質量,不含其它雜相。隨著Co摻雜濃度的增加,紫外發(fā)射峰強度逐漸下降,近帶隙發(fā)射峰的半峰寬也較純ZnO變寬。拉曼光譜顯示Co的摻雜使納米棒出現(xiàn)了氧空位和鋅填隙本征缺陷。隨著Co濃度的增加這些缺陷也隨之增加。摻雜納米棒陣列的磁滯回線表明樣品具有明顯的鐵磁特征,并有較大的矯頑力Hc~660 Oe。這種ZnO基稀磁半導體納米棒陣列是一種在自旋電子器件中具有應用潛力的納米材料。
2016, 45(1):51-55.
摘要:研究了電脈沖處理對預變形Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金形狀記憶效應及其顯微組織的影響。結果表明:電脈沖處理能加速Cr和C原子的遷移及Cr23C6碳化物的析出,降低時效溫度,縮短時效時間,并能誘發(fā)Cr23C6碳化物的形核。因此,與10%拉伸預變形后再973K,1073K時效的合金相比,10%拉伸預變形后300V,1100μf,1Hz電脈沖處理的Fe13Mn6Si13Cr4Ni0.1C合金,其形狀回復率能在300s時間內從固溶態(tài)合金的32%提高到87.2%。
2016, 45(1):56-61.
摘要:采用三步感應熔煉法制備了La(1-x)MgxNi4.25Al0.75 (x=0.0,0.1,0.2,0.3) 儲氫合金,對該系列合金的晶體結構和儲氫性能方面進行了研究。晶體結構和相分析結果表明,當x=0.0和0.1時,合金由單一的LaNi4Al相組成;而x=0.2和0.3時,合金由LaNi4Al相, (La,Mg)Ni3相和AlNi3相構成。隨著Mg含量x從0.2增至0.3時,合金的第二相豐度和吸/放氫平衡壓明顯升高,同時儲氫容量減小。研究發(fā)現(xiàn),當Mg添加量x=0.1時,合金除具有良好的儲氫容量和低平臺壓外,其吸氫動力學性能更好。
2016, 45(1):62-65.
摘要:采用化學沉淀法在低溫下制備SnO2?xH2O電極材料,經過不同溫度的焙燒,將得到的不同樣品的SnO2?xH2O電極材料經X粉末衍射(XRD),透射電子顯微鏡(TEM),測試表明SnO2?xH2O電極材料為金紅石結構和粉末形貌,熱失重測試分析(TGA)表明隨著SnO2?xH2O電極材料焙燒的溫度的升高,焙燒后含水量降低。在0.5M H2SO4溶液中和電位范圍0-0.9V(vs Hg/HgCl)內,通過循環(huán)伏安法,循環(huán)壽命和恒流充放電的電化學測試表明在200℃溫度下焙燒的SnO2?xH2O電極材料在5 mV s-1掃描速率下的比電容在36.1 F g-1,經過2000次循環(huán)后對比首次循比容量減少了的2%,這些結果表明用化學沉淀法制備的SnO2?xH2O應用在超級電容器中是性能比較好的電極材料。
2016, 45(1):66-70.
摘要:本文采用硅溶膠對AZ31鎂合金陽極氧化膜進行封孔處理。論文分別討論了浸漬時間、焙燒溫度及浸漬次數(shù)三個實驗參數(shù)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)來分析復合膜的表面形貌,利用動電位極化曲線表征膜的腐蝕性能。采用能譜(EDS)和X射線光電子能譜來表征封孔后膜的表面組成。實驗結果表明,硅溶膠封孔可提高陽極氧化膜的腐蝕性能;浸漬時間為1.5min,焙燒溫度為350℃時,膜的耐腐蝕性能最佳;浸漬-焙燒次數(shù)對膜的性能影響也較大,浸漬焙燒為7次時,膜的耐腐蝕性能較好。封孔后,硅溶膠吸附于陽極氧化膜的孔外與孔內。
2016, 45(1):71-74.
摘要:4043鋁合金焊絲熔化后流動性良好,焊后不易產生結晶裂紋,廣泛適用于6000系鋁合金的焊接。使用4043鋁合金焊絲在材料表面堆焊,可以修復部分材料表面出現(xiàn)劃傷與磨損。本研究中,使用4043鋁合金焊絲,配合鎢極惰性氣體保護焊進行表面堆焊實驗,使用金相顯微鏡,掃描電鏡,硬度測試及耐磨性測試等分析檢測手段研究了Si含量及熱處理工藝對焊后堆焊層耐磨性的影響。結果表明,提高焊絲中Si含量可以增加共晶硅顆粒的數(shù)量。而熱處理可以有效球化共晶硅顆粒,顯著提高堆焊層的耐磨性。
楊芳 , 王慶陽 , 熊曉梅 , 劉國慶 , 馮建情 , 閆果 , 李成山
2016, 45(1):75-78.
摘要:通過兩步反應法分別制備了C和SiC摻雜的MgB2塊材和線材。首先,在手套箱中按一定比例均勻混合Mg粉,B粉和C或SiC粉,壓塊后在900 ℃密閉氬氣條件下燒結2小時,得到C或SiC摻雜的MgB4塊體;將一次燒結后的MgB4粉末磨碎過篩,和補充的Mg粉混合作為前驅粉末,MgB2塊體在密閉氬氣條件下750 ℃燒結2小時而MgB2線材在密閉氬氣條件下750 ℃燒結2小時。我們同時采用傳統(tǒng)的固態(tài)燒結法制備了C或SiC摻雜的MgB2塊體以作對比。對燒結后的樣品進行了微觀結構和相組成等分析檢測,分步反應法與以往的固態(tài)燒結法相比,不僅因降低了Mg元素的影響而提高樣品組織致密性,更因其采用了分步混合粉末而大大地提高了元素摻雜的均勻性。和SiC摻雜相比C摻雜能更有效地進入MgB2晶粒和晶界。
2016, 45(1):79-85.
摘要:通過蠕變性能測試及組織形貌觀察,研究了預壓縮對某[001]取向鎳基單晶高溫合金蠕變性能的影響。結果表明,[001]取向鎳基單晶高溫合金在1040 ℃/180 MPa條件下沿[100]方向預壓縮40 h后,立方g?相轉化為一維的平行于壓應力軸的P型纖維狀筏狀組織。合金晶向及預壓縮和拉伸蠕變應力軸取向誤差是預壓縮合金內纖維狀g?相發(fā)生橫向連接的原因。合金在預壓縮及后續(xù)拉伸蠕變過程中g?g相界面能的降低是g?相發(fā)生組織演化的驅動力。相對于未預壓縮合金,預壓縮后合金的微觀組織結構使位錯更容易在基體通道中滑移,其對合金沿[001]方向的應變率貢獻更大,因此預壓縮降低了合金在980 ℃/200 MPa條件下的蠕變抗力。
張大偉 , 趙升噸 , 朱成成 , 張君 , 胡陽虎 , 段麗華
2016, 45(1):86-91.
摘要:探明實心錠穿孔過程的材料流動和穿透斷裂行為對高性能優(yōu)質無縫管材的實心錠穿孔擠壓推廣應用具重要意義。以實心錠直徑200mm,管材直徑80mm、壁厚10mm的鈦合金實心錠穿孔擠壓為研究對象?;贒EFORM-2D軟件環(huán)境,建立了能夠描述材料流動和穿透斷裂行為的實心錠穿孔擠壓穿孔過程的熱力耦合有限元模型。研究分析了兩種穿孔沖頭形狀下的穿孔過程,結果表明:穿孔初始階段變形行為類似正擠壓,隨后材料反向流動,堵頭去掉前都是反擠壓變形;正擠壓變形下穿孔力迅速上升,上升至穩(wěn)定值后開始反擠變形,去掉堵頭后的穿透斷裂階段穿孔力迅速下降;采用圓柱形穿孔沖頭情況下反擠時穿孔力變化幅度不大,而采用瓶形穿孔沖頭情況下的穿孔力穩(wěn)定一段時間后再次顯著增加,瓶形穿孔沖頭的穿孔力遠大于圓柱形穿孔沖頭的穿孔力;穿透斷裂階段,圓柱形穿孔沖頭下的斷裂行為類似于沖裁斷裂,而瓶形穿孔沖頭下的約束增強,其斷裂面近似呈L型。
沈永華 , 程煥武 , 薛云飛 , 王本鵬 , 陳為為 , 陳文佳 , 王魯 , 劉娟
2016, 45(1):92-96.
摘要:摘 要: 采用銅模噴鑄法成功制備出內含β-Ti(Zr,Nb)晶體相的Ti48Zr20Nb12Cu5Be15內生相非晶合金,在室溫環(huán)境下對其進行準靜態(tài)和動態(tài)壓縮力學性能測試,結合S-4800型掃描電鏡(SEM)對壓縮試樣斷口進行觀察,并對不同應變率下的力學性能進行對比。結果表明:內生相非晶合金的結構為非晶基體和在非晶基體上均勻分布著的β-Ti(Zr,Nb)晶體相組成。Ti48Zr20Nb12Cu5Be15內生相非晶合金在準靜態(tài)壓縮時,隨應變率的增加抗壓強度有明顯的提高,存在應變率硬化現(xiàn)象,表現(xiàn)出與一般非晶合金體系不同的應變率效應;在動態(tài)壓縮條件下,動態(tài)抗壓強度隨著應變率的提高也有較明顯的增加,表現(xiàn)為應變率硬化效應。由于內生相非晶合金在動態(tài)壓縮條件下的絕熱溫升效應和非晶的碎化,導致在室溫條件下Ti48Zr20Nb12Cu5Be15內生相非晶合金的動態(tài)壓縮抗壓強度和應變低于準靜態(tài)壓縮抗壓強度和應變。
2016, 45(1):97-101.
摘要:利用透射電鏡(TEM)研究了Zr-4合金吸氫后析出氫化物的類型、形貌及其位相關系。結果表明,隨著吸氫量的增加,Zr-4合金中依次析出了δ-ZrH1.6及ε-ZrH1.8氫化物。δ氫化物主要以板條狀從α-Zr 基體上析出,二者的取向關系為:(0001)α//(001)δ,[2 0]α //[110]δ。 ε氫化物以針狀形貌從δ氫化物中析出,析出的ε氫化物的密排面( 1 )與δ氫化物的密排面( 1 )平行,二者的取向關系為:( 1 )δ //( 1 )ε,[ 12] δ//[011]ε。高分辨觀察進一步表明,δ-ZrH1.6及ε-ZrH1.8氫化物的晶格點陣均出現(xiàn)了嚴重的扭曲變形,說明相變存在較大的應力集中。
2016, 45(1):102-106.
摘要:本文利用分離式霍普金森壓桿對工業(yè)純TA2進行了動態(tài)壓縮及絕熱剪切破壞進行了實驗研究,得到不同應變率和溫度下的宏觀應力-應變關系曲線。通過對壓縮本構特性及微觀金相破壞的比較分析,討論了加載率、表觀壓縮本構特性對絕熱剪切形成的影響,結果顯示:Ta2試樣動態(tài)壓縮呈現(xiàn)絕熱剪切破壞特征,絕熱剪切帶在空間呈對稱的雙錐形狀;隨加載率提高,絕熱剪切帶形成的臨界應變越?。环治霰砻鲃討B(tài)壓縮實驗無法得到關于絕熱剪切起始、發(fā)展過程的本構軟化信息。
2016, 45(1):107-111.
摘要:通過添加不同量的Sn,同時改變合金中Ag、In和Cd含量的方法模擬了Ag-In-Cd合金在反應堆內中子輻照下的成分變化。采用光學顯微鏡、SEM、XRD研究了成分發(fā)生變化情況下的微觀組織和熱導率、比熱容、熱擴散率和熱膨脹率等熱物性能。結果表明:由于Sn組元的添加,Ag-In-Cd三元合金轉變?yōu)锳g-In-Cd-Sn四元合金的同時,其微觀結構由原來的單相結構(FCC)轉變?yōu)殡p相結構(FCC HCP),第二相為Ag3In。Ag-In-Cd-Sn合金的熱導率、比熱容、熱擴散率和熱膨脹率在25-600℃范圍內都隨溫度的升高而升高,但在相同溫度條件下隨合金中Ag含量的減少和Sn含量的增加,合金的熱導率和熱擴散率會發(fā)生明顯的下降,而比熱和熱膨脹率卻略有上升。
2016, 45(1):112-116.
摘要:利用X射線衍射、掃描電子顯微鏡及能譜分析等手段建立了Mn-Zr-Si三元合金體系600℃等溫截面。研究發(fā)現(xiàn),Mn-Zr-Si三元合金系在600℃下存在一個成分為Mn4Si7Zr4的新物相,其結構與Fe4Si7Zr4結構相同,點陣常數(shù)為a = 1.3027 nm,c = 0.515 nm。研究還發(fā)現(xiàn)高溫相Zr5Si3在600℃是穩(wěn)定的,未觀察到Zr3Si的存在。此外,本文的工作同時還確認了三元化合物MnSi2Zr和MnSiZr在600℃下是穩(wěn)定存在,未發(fā)現(xiàn)前人提到三元化合物Mn4Si6Zr3。
2016, 45(1):117-121.
摘要:采用差示掃描量熱儀與銅模噴鑄技術,研究了較寬冷速(0.17~100 K/s)范圍內K424鎳基高溫合金的近平衡與亞快速凝固行為。利用光學顯微鏡、掃描電鏡及能譜分析儀對不同冷速作用下K424合金γ基體相、γ′沉淀相、MC碳化物及共晶組織進行了表征,并對平均二次枝晶間距進行了定量分析。結果表明:冷速的提高有效細化了初生γ相,二次枝晶間距由0.17 K/s時的84 μm顯著下降到100 K/s時的5 μm, 同時導致γ′沉淀相的析出時間縮短,平均晶粒尺寸下降。亞快速凝固條件下所形成的過飽和固溶體在后續(xù)加熱過程中發(fā)生沉淀相析出。枝晶組織的細化與溶質截留的發(fā)生,降低了凝固過程中成分偏析,有利于γ+γ′共晶相及碳化物尺寸的下降。
2016, 45(1):122-126.
摘要:研究鎢合金破片對低碳鋼板高速侵徹過程中的失效行為及誘發(fā)機制。通過彈道槍試驗獲得93W、95W兩種球形鎢合金破片以大于1500m/s的速度對Q235A鋼板侵徹后的物理形態(tài),對侵徹后受損破片進行了掃描電鏡(SEM)觀察與分析,結果表明:對于Q235A鋼板,鎢合金破片以大于1500m/s的速度侵徹后,93W是鎢顆粒韌窩型穿晶斷裂,95W是鎢顆粒準解理型穿晶斷裂;93W、95W合金破片局部均會發(fā)生熔化,50μm鎢顆粒熔化冷凝后生成10μm以下的微米、亞微米尺度球形顆粒緊密排列,宏觀上表現(xiàn)為破裂碎塊的整體侵徹。
張璽 , 張南夷 , 張勁松 , 黃鵬 , 彭曉東 , 謝衛(wèi)東
2016, 45(1):127-131.
摘要:提出了真空碳熱還原制備Mg-Li合金的新思路,并對還原反應進行了熱力學分析,研究了還原反應的反應式、吉布斯自由能及臨界還原溫度。結果表明:真空碳熱還原制備Mg-Li合金具備熱力學可行性,且其吉布斯自由能隨真空度和反應溫度的升高而降低;相同真空度下,該反應的臨界反應溫度低于真空碳熱還原制備金屬Mg、金屬Li的臨界溫度,反應更容易進行;當真空度為10Pa,Li2O的相對比例為0.1時,真空碳熱還原制備Mg-Li合金的臨界反應溫度為1345K;在常規(guī)皮江法(真空硅熱還原法)制鎂的反應條件下,不論反應物料中MgO、Li2O相對比例為多少,真空碳熱還原制備Mg-Li合金均具有熱力學可行性。
2016, 45(1):132-136.
摘要:設計了鈮當量約為8的三種成分合金:Ti-45Al-8Nb-0.2B,Ti-45Al-4Nb-0.5Hf-0.1Y-0.2B,Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B, (at.%),研究了這三種合金在900℃靜止空氣中的斷續(xù)氧化行為。研究結果表明:Hf、Y聯(lián)合微合金化的合金氧化膜與基體粘附性明顯增強;低Nb/Hf比值的Ti-45Al-4Nb-0.4Hf-0.1Y-0.2B的合金氧化增重小、抗氧化性強,高Nb/Hf比值的Ti-45Al-7Nb-0.1Hf-0.1Y-0.2B合金氧化增重大,抗氧化性差。對氧化膜的掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)及X射線衍射(XRD)分析表明,Hf、Y的聯(lián)合加入促進了Al2O3膜的須狀生長形態(tài),從而提高了氧化膜與基體粘附性,低Nb/Hf比值的合金中形成了較厚的連續(xù)致密的Al2O3膜,提高了合金的抗氧化性;高Nb/Hf比值的合金內存在明顯的外氧化現(xiàn)象,導致了該合金抗氧化性下降。
2016, 45(1):137-140.
摘要:本文使用了第一原理計算方法研究了Ti合金中3d合金元素的beta穩(wěn)定效應。其中,我們特別關注了VIIA族和VIII族金屬Mn, Fe, Co和Ni。計算結果表明,雖然Cr,Mn, Fe,Co和Ni的Pauling價電子相同,但是Mn, Fe和Co的beta穩(wěn)定效應強于Cr和Ni。我們發(fā)現(xiàn)電子因素是這些金屬元素產生不同強度的beta穩(wěn)定效應的主要原因,而原子尺寸因素起的作用很小?;谟嬎憬Y果,我們建議在在設計beta-Ti合金的場合,應將Mn, Fe和 Co的價電子取為6.5, 6.6 和6.4,以取代常用的Pauling價電子。
2016, 45(1):141-144.
摘要:采用銅模吸鑄法制備了直徑3 mm的Cu40Zr44Ag8Al8大塊非晶合金(BMGs),并分別采用X射線衍射儀(XRD)和同步示差掃描量熱儀(DSC)對其晶化過程中顯微結構的演變及其晶化動力學進行研究。結果顯示:該BMGs在晶化過程中依次從非晶基體中析出Al3Zr和Cu10Zr7相。采用Kissinger和Ozawa方法計算的非晶樣品第一晶化峰的晶化激活能分別為315.69 kJ/mol和312.65 kJ/mol,該非晶合金具有很強的熱穩(wěn)定性。此外,該非晶合金晶化過程具有很強的動力學效應,特征溫度對升溫速率的依賴性遵循Lasocka方程,但其晶化機理函數(shù)卻無明顯的動力學效應,與加熱速率無關。采用GM模型對30 K/min加熱速率下的DSC實驗數(shù)據進行擬合,發(fā)現(xiàn)其擬合參數(shù)由λi=5.2,n=3.4變?yōu)棣薸=2.5,n=4,說明該非晶合金的晶化行為遵循形核率隨時間不斷增加的初晶型晶化規(guī)律。
2016, 45(1):145-151.
摘要:研究了非自耗電弧熔煉AlFeCrCoCu,AlFeCrCoCuTi多組元高熵合金以及AlFeCrCoCuTi合金800℃回火后的組織、硬度及耐磨性能。研究發(fā)現(xiàn),相比于AlFeCrCoCu合金,隨著Ti的加入,AlFeCrCoCuTi合金組織結構趨于復雜,由之前簡單的BCC FCC相變?yōu)橛筛缓珹l、Co、Ti的BCC1相和富含F(xiàn)e、Cr的(α-Cr,Fe)BCC2相的枝晶共晶組織和晶間富Cu的FCC相以及晶間富含Cr2Ti和Fe2Ti金屬間化合物的ω析出相共同組成。Ti的加入,析出的Cr2Ti和Fe2Ti的金屬間化合物起到了強化作用,提高了合金的硬度。合金具有很強的抗回火軟化能力。合金的摩擦磨損測試主要以黏著磨損為主,金屬間化合物析出強化作用提高了合金的耐磨性,而回火后的合金耐磨性能更優(yōu)。主要原因是隨著摩擦時間的增加,回火后的合金表面上生成了一層氧化物附著在摩擦表面,提高了合金的耐磨性。
2016, 45(1):152-158.
摘要:在變形溫度250~450、應變速率0.005~5 下對圓柱試樣進行了Gleeble高溫壓縮試驗,并對不同初軋溫度、不同軋制壓下量下的熱軋制過程進行了軋制試驗、數(shù)值模擬及損傷分析。采用動態(tài)材料模型中的計算方法計算了熱加工圖,用Zener-Hollomon參數(shù)法建立了單向壓縮時的流變應力模型,最后綜合傳熱學基本原理及軋制理論,建立了變溫軋制過程中的流變應力模型。研究結果表明:合理分解溫度范圍求解單向壓縮流變應力模型,有效提高了模型的預測精度;軋制前滑區(qū)和后滑區(qū)的主傳熱機制有所區(qū)別,考慮到軋輥對軋件的作用力主要分布在后滑區(qū),則此區(qū)域為邊裂重點研究區(qū)域;數(shù)值模擬過程中軋件邊部區(qū)域的Normalized Cockcraft and Latham損傷值最大,并且隨著變形溫度的降低以及道次壓下量的增大而增大,此現(xiàn)象與軋制實驗結果相符,不同軋制條件下軋制流變應力模型的求解結果與數(shù)值模擬結果較吻合。
2016, 45(1):159-164.
摘要:前處理工藝的選擇直接決定了化學鍍Ni-P鍍層質量的高低。本文采用磷化法對Zr-8.8Al合金進行了化學鍍前處理,研究了Zr-8.8Al合金在不同磷化工藝獲得的磷化膜以及化學鍍Ni-P鍍層顯微結構、顯微硬度、抗蝕性等的影響規(guī)律。結果表明,45℃下2min獲得的磷化膜均勻致密;在此工藝下進行化學鍍處理獲得的Ni-P鍍層為非晶結構,胞狀結構,厚度達25μm。與裸材相比,Ni-P鍍層顯微硬度提高了60%,在3.5wt%NaCl溶液中自腐蝕電位發(fā)生正移,極化腐蝕后鍍層胞狀較完整,對Zr-8.8Al合金起到了較好的保護作用。
陳存廣 , 郭志猛 , 羅驥 , 曹慧欽 , 郝俊杰 , 葉安平
2016, 45(1):165-170.
摘要:采用粉末液相模鍛技術制備出近全致密Al-5.3 wt% Cu-3.0 wt% h-BN復合材料,研究了該技術對復合材料致密化及界面結合狀況的影響。采用SEM、XRD、TEM等分析測試手段對球磨前后粉末形貌、復合材料顯微組織結構及物相組成進行表征,采用布氏硬度計對復合材料硬度進行測試。結果表明:在大量液相存在的情況下,施加外力可有效促進復合材料的致密化。粗鋁粉(35 μm)制備的復合材料晶粒呈細條狀,具有方向性,T6熱處理后發(fā)生原位再結晶;細鋁粉(2 μm)制備的復合材料晶粒細小,形貌不明顯。復合材料界面由Al/Al2O3/BN組成,清晰可見,結合緊密。復合材料與基體合金相比,硬度提高近15%,細鋁粉制備的復合材料硬度比粗鋁粉略高。
2016, 45(1):171-176.
摘要:研究了一種以亞硫酸鈉為主配位劑的無氰脈沖電鍍金-鈀-銅合金工藝。綜合考慮鍍層表面形貌和鍍液沉積速率,得出優(yōu)選電鍍工藝參數(shù)為:電流密度0.25A/dm2、占空比10%、脈沖頻率900Hz、電鍍溫度60℃。利用超景深顯微鏡對鍍層表面形貌進行觀察分析;利用X射線衍射對鍍層物相成分進行分析;同時采用熱震法、彎折法檢測了鍍層結合力;利用維式硬度計測量了鍍層硬度。表征結果表明:所得鍍層除金、鈀、銅元素外,無其它雜質元素;鍍層表面細致均勻,孔隙率低,平整性好,無裂紋;鍍層硬度高,鍍層結合力好。
2016, 45(1):177-181.
摘要:采用單輥旋淬快速凝固設備制備了Ti-48Al-4Cr(at.%)薄帶,并在真空封裝后進行熱處理實驗,研究熱處理對快速凝固Ti-48Al-4Cr合金的組織演變規(guī)律。結果表明,快速凝固Ti-48Al-4Cr合金凝固基體為等軸的γ相,基體中含有少量的B2相、α2相顆粒和片層組織;經723℃保溫1h空冷后,亞穩(wěn)的α2相顆粒失穩(wěn),但片層組織仍然比較穩(wěn)定;熱處理溫度升高至932℃時,片層組織中的桿狀α2相開始按照瑞利分解失穩(wěn),分解成大量短桿狀或者顆粒狀的α2相;在995℃保溫1h以后,基體中已較難發(fā)現(xiàn)片層組織存在,但存在著排列方向相同的棒狀α2相,同時在等軸γ相晶界處發(fā)現(xiàn)了數(shù)量較多的顆粒狀B2相。本論文的研究為進一步研究快速凝固條件下的TiAl金屬間化合物的組織與相轉變提供了基礎,豐富了快速凝固理論。
2016, 45(1):182-186.
摘要:利用W顆粒表面化學鍍Ni結合SPS的方法,制備了低W-W連接度65W-25Cu-10Ni合金,并開展了準靜態(tài)力學性能研究。結果表明,制得的Ni包W復合粉中Ni包覆層分布均勻且與W結合良好;以Ni包W復合粉和Cu粉為原料制備的65W-25Cu-10Ni合金組織均勻且致密。在準靜態(tài)壓縮加載條件下,與65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金的強度及塑性均大幅度提高;在準靜態(tài)拉伸加載條件下,與65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金的強度較高,塑性沒有明顯提高。機理分析表明,與65W-35Cu合金相比,65W-25Cu-10Ni合金中W-W連接度較低、粘結相由Cu相轉變?yōu)镃u0.81Ni0.19固溶體,且W與粘結相之間形成了冶金結合,以上三個因素共同導致65W-25Cu-10Ni合金強度的提高;此外,W-W連接度的降低以及W-粘結相界面結合強度的提高是65W-25Cu-10Ni合金在準靜態(tài)壓縮加載條件下塑性提高的原因。
2016, 45(1):187-191.
摘要:本文研究了硼化物、富Ce混合稀土對再生Al-Si合金富鐵相變質行為的影響。采用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)對試樣微觀組織進行形貌觀察,采用X射線衍射儀分析儀(XRD)、掃描電鏡附帶的能譜儀(EDS)分別對試樣進行相分析與相成分分析,利用差分掃描量熱儀(DSC)研究相轉變溫度。研究表明硼化物可以促進針狀β-Fe相向初生α-Fe相轉變,且初生α-Fe相尺寸隨著硼化物的添加量增加而增大,當硼化物(KBF4)添加量達到1.0%時,開始析出漢字狀α-Fe相,漢字狀α-Fe相以初生α-Fe相為基底形核并長大;富Ce混合稀土可以抑制初生α-Fe相長大,且能抑制漢字狀α-Fe相生成
2016, 45(1):192-196.
摘要:為了獲得一種更加環(huán)保的鎂合金化學鍍鎳前處理工藝,本文通過多種方法和手段對比研究了三種不同的酸洗活化工藝對鎂合金化學鍍鎳的影響。其中通過開路電勢-時間(OCP-t)曲線解釋了不同前處理方法導致不同沉積速度的原因。采用SEM、EDX和XRD分析發(fā)現(xiàn),三種工藝所得鍍層均為高磷合金鍍層(P含量約為11%),鍍層的表面形貌和結構比較接近。動電位極化曲線表明,采用H3PO4+HNO3酸洗,K4P2O7和NH4HF2分別活化的前處理工藝所得鍍層耐蝕能力略優(yōu)于傳統(tǒng)工藝鍍層。新工藝酸洗液對鎂合金存在橫向的刻蝕作用,可增強鍍層與基底間的機械咬合作用,使得鍍層的結合力更強。
2016, 45(1):197-201.
摘要:采用室溫拉伸實驗,掃描電鏡,金相顯微鏡研究了影響CVD法制備的Ta/W層狀復合材料力學性能的因素。結果表明:W體積分數(shù),熱處理溫度,熱處理時間均對復合材料的力學性能有較大影響。W體積分數(shù)為13%的復合材料同時具有良好的抗拉強度和塑性。能夠有效提高復合材料抗拉強度和塑性的熱處理制度為1600℃×2h,且熱處理主要通過改變復合材料的晶粒大小及界面擴散層厚度來影響材料的力學性能。
2016, 45(1):202-206.
摘要:利用SPS設備對網籃組織熱軋TC4進行電脈沖熱處理,研究了電脈沖熱處理對TC4力學性能和絕熱剪切特性的影響。結果表明,電脈沖熱處理對TC4的靜態(tài)壓縮強度、塑性和動態(tài)壓縮屈服強度無明顯影響,對TC4的絕熱剪切臨界破壞應變和絕熱剪切破壞前材料的單位體積吸收功有顯著影響,經900℃熱處理后,TC4的絕熱剪切臨界破壞應變和單位體積吸收功均達到最大值,與未熱處理的熱軋TC4相比分別提高了57%和42%,表明TC4的絕熱剪切敏感性顯著降低。微觀分析表明,電脈沖處理可調節(jié)TC4的原始β晶粒尺寸、集束尺寸和板條寬度等細節(jié)組織特征,經900℃電脈沖熱處理后,熱軋TC4的原始β晶粒尺寸顯著細化,β轉變組織集束尺寸增大,α板條寬度保持不變。
2016, 45(1):207-211.
摘要:采用固相法,在LiMnPO4晶格中引入鐵離子合成LiFexMn1-xPO4/C固溶體提高其電化學性能,以酚醛樹脂作為還原劑和碳源,通過確定Fe和Mn比例來優(yōu)化材料的電化學性能。合成的LiFexMn1-xPO4/C顆粒均具有相似的類球形形貌,顆粒尺寸300~500nm,分布均勻。研究結果表明,材料電化學性能、可逆容量及倍率性能隨Mn含量的增加而減小,F(xiàn)e2 /Fe3 和Mn3 /Mn2 的氧化還原電位隨之發(fā)生變化。通過充放電測試LiFexMn1-xPO4/C電化學性能可知,當x=0.5、600℃煅燒10h合成的LiFe0.5Mn0.5PO4/C樣品具有較好的電化學性能:0.1C放電容量147.3mAh/g;2C倍率下循環(huán)100圈后,放電容量從115.2mAh/g降為112.7mAh/g,容量保持率為97.8%,材料在該倍率下能很好地發(fā)揮其電化學性能;10C倍率經過200圈循環(huán)后,容量保持率仍有89.6%。
2016, 45(1):212-216.
摘要:以Ti3AlC2粉和鋅鋁合金ZA27粉作為原料,采用行星球磨混料加氣氛保護燒結工藝制備了Ti3AlC2顆粒增強ZA27復合材料,重點研究了燒結溫度對復合材料的相組成、力學性能和顯微組織結構的影響。結果表明隨燒結溫度的升高,復合材料的相對密度、維氏硬度、抗彎強度和抗拉強度都增大, 且在870?C時抗彎強度和抗拉強度都達到最大值,分別為592MPa和324MPa。該溫度下Ti3AlC2與ZA27之間發(fā)生了微弱的化學反應,有利于改善基體與顆粒增強相之間的界面結合效果。
2016, 45(1):217-221.
摘要:檸檬酸鈉還原法制備的金納米粒子與再生絲素蛋白復合得到了高度穩(wěn)定的絲素蛋白-金納米粒子(SF-Au NPs)體系。研究了SF-Au NPs在不同pH值以及KCl濃度的磷酸鹽緩沖液中的穩(wěn)定性,應用紫外-可見光光譜(UV-Vis)、透射電子顯微鏡(TEM)和紅外光譜(FTIR)等測試方法對SF-Au NPs體系進行了表征。結果表明:SF-Au NPs在3~11的pH范圍內及50~1000 mM的KCl溶液中均具有良好的穩(wěn)定性。以檸檬酸鈉和牛血清白蛋白穩(wěn)定的金納米粒子作為對照實驗,結果表明SF-Au NPs的穩(wěn)定性主要與絲素蛋白空間阻隔效應有關。本文報道的制備方法簡單、高效、成本低,SF-Au NPs體系有望在生物醫(yī)學領域顯示出廣闊的應用前景。
2016, 45(1):222-226.
摘要:在300 K/cm 的溫度梯度條件下,實施不同抽拉速率下的NiAl-1.5at%W共晶合金定向凝固,分析研究抽拉速率對W纖維相相間距、纖維相尺寸的影響規(guī)律,并使用鹽酸雙氧水溶液對NiAl基體進行選擇性溶解,制備出當量直徑小于500nm的鎢纖維絲束。研究結果表明:隨著抽拉速率的增大,W纖維相截面形狀圓度增加, W纖維相相間距和W纖維相截面當量直徑均減小,兩者的比值在6.12到7.54之間,經選擇性溶解獲得W纖維具有多樣的三維形貌,呈現(xiàn)出薄帶狀、珍珠串狀和搭接狀,發(fā)現(xiàn)其形貌與抽拉速率有關。
魏俊俊 , 朱小研 , 陳良賢 , 劉金龍 , 黑立富 , 李成明
2016, 45(1):227-231.
摘要:超精密(納米精度)模仁是模造技術制備玻璃鏡片的核心部件,而模仁表面的保護涂層則決定著模仁的使用壽命及玻璃制件的成型質量與成本。本研究采用射頻磁控濺射技術,在WC模仁基材表面分別鍍制Re、Ir單層膜及Re/Ir復合多層膜三種膜系。通過掃描電子顯微鏡、表面輪廓儀、X射線衍射儀以及納米壓痕儀等對所制備涂層的表面形貌、結構以及涂層力學性能進行表征,同時采用高溫潤濕角測量儀結合常用的鏡頭玻璃硝材D-ZK3與模仁進行高溫浸潤測試。結果表明,涂覆三種膜系后模仁力學性能及抗玻璃高溫黏連性能都得到了明顯改善,且Re/Ir多層膜系綜合性能優(yōu)于Re和Ir單層膜系,在延續(xù)基材表面精度的同時,較大幅度地提高了模仁表面硬度及彈性模量,高溫狀態(tài)下與玻璃硝材浸潤性明顯減弱,接觸界面未觀察到元素互擴散現(xiàn)象,顯示良好的應用前景。
2016, 45(1):232-235.
摘要:本文研究了AgSnO2電觸頭材料的二步燒結工藝。通過討論預燒溫度、預燒時間和升溫速率對AgSnO2電觸頭材料性能的影響, 確定了最佳的預燒溫度和時間為700℃?.5h, 最佳升溫速率是預燒前15K/min, 預燒后3K/min。對二步燒結工藝與常用一次燒結工藝制備的AgSnO2電觸頭材料的性能與顯微組織進行了比較,結果表明:二步煅燒工藝提高了AgSnO2粉體燒結活性,促進了粉末在高溫燒結階段的致密化,最終大大改善了AgSnO2燒坯的顯微組織,提高了其性能。
2016, 45(1):236-239.
摘要:本文通過茚蟲威中間體催化加氫合成反應用鈀炭催化劑的性能對比,考察了鈀炭催化劑的載體和載體預處理對催化劑性能的影響。實驗結果表明:硝酸超聲回流處理活性炭可以有效地去除活性炭中的雜質灰分,減小雜質對催化劑性能的影響;選擇平均孔徑大和比表面積高的活性炭為Pd/C催化劑載體可以獲得較好的催化反應活性和選擇性。
2016, 45(1):240-243.
摘要:采用真空固相反應燒結技術制備了YAG透明陶瓷,測試了陶瓷素坯的熱膨脹曲線,陶瓷樣品的透過光譜及表面微結構。深入研究了MgO作為燒結助劑,其添加量對YAG透明陶瓷顯微結構、光學透過率等性能的影響。結果表明,在1780℃下保溫6小時,制備得到具有高透明度的YAG透明陶瓷。0.1 wt.%以上的MgO添加量有利于陶瓷的致密化,但由于第二相的產生及氣孔不能排除,嚴重降低了陶瓷的光學質量;添加0.03 wt.%的MgO最有利于透明陶瓷的燒結,制備得到的陶瓷晶粒尺寸均一,約為10 μm,幾乎無晶內及晶間氣孔,其在1200 nm處的透過率約為82 %。
2016, 45(1):244-247.
摘要:采用熔體快淬法制備不同快淬速度的 La0.8Ce0.2(Fe11.5-xCox)Si1.5 (x=0、0.3、0.5、0.7) 合金條帶,經過 1273 K 20 min 熱處理,通過 X 射線衍射和磁性測量研究 Co 元素及凝固速度對La-Ce-Fe-Co-Si的相形成和磁性能的影響。結果表明:Co 元素添加和快淬速度提高均有利于 NaZn13 型相的形成;Co 元素添加提高合金居里溫度,減小磁滯,但是磁熱性能有所降低;快淬速度提高導致合金的磁滯增大,但對磁熱性能影響較小。
2016, 45(1):248-253.
摘要:高強度高電導銅銀材料是一種具有優(yōu)良物理性能和力學性能的結構材料。 本文從材料的組織結構、強化機理、電導特性以及極塑變形制備技術制備超細晶銅銀材料等方面綜述了材料的主要研究進展,并揭示了未來可能的研究方向。
2016, 45(1):254-260.
摘要:因具有優(yōu)異的低溫綜合性能,鈦合金作為重要的低溫工程材料而逐漸受到廣泛的重視。本文概述了當前國際低溫鈦合金的應用現(xiàn)狀,從α鈦合金、α/β兩相鈦合金及β鈦合金方面,綜述了鈦合金的低溫變形機制的最新研究進展,并總結了這三類不同相組分的鈦合金的低溫變形機制。從溫度、合金成分、形變因素和顯微組織方面,歸納總結了不同因素對鈦合金低溫塑性變形機制的影響。另外,還探討了低溫鈦合金的發(fā)展趨勢,以期為新型綜合性能更好的低溫鈦合金的設計和研發(fā)提供參考。
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