張鳳英 , 胡騰騰 , 譚華 , 邱瑩 , 梅敏 , 楊海歐
2019, 48(2):357-365. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180526
摘要:以混合元素粉末為原料,采用激光立體成形(Laser solid forming, LSF)技術(shù)制備新型Ti-6Al-6Mo合金。研究了沉積態(tài)試樣的顯微組織以及固溶時(shí)效處理對(duì)合金顯微組織形成及硬度的影響。結(jié)果表明,本研究所采用的熱處理制度對(duì)原始β晶粒形貌沒有顯著的影響;固溶溫度、固溶時(shí)間和固溶后的冷卻方式對(duì)原始β晶粒中α相的形貌和尺寸以及LSF Ti-6Al-6Mo合金的顯微硬度均有顯著影響。當(dāng)時(shí)效時(shí)間超過4小時(shí)后,隨著時(shí)效時(shí)間的延長,合金的顯微組織和顯微硬度均未產(chǎn)生明顯變化。基于不同熱處理?xiàng)l件下LSF Ti-6Al-6Mo合金中初生α板條和次生α板條的析出機(jī)制及其對(duì)β基體的強(qiáng)化作用分析,揭示了熱處理對(duì)LSF Ti-6Al-6Mo合金的顯微組織和顯微硬度的影響機(jī)理。
王平 , 肖佑濤 , 吳佳欣 , 蒲俊 , 曹文潔 , 伍婷
2019, 48(2):394-400. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170794
摘要:在含石墨微粒的硅酸鈉電解液中,采用不同的電流密度(1, 5, 10,15和20 A/dm2)在ZL108鋁合金上制備了微弧氧化(MAO)膜層。利用SEM、EDS、XRD、渦流測厚儀和顯微硬度計(jì)對(duì)微弧氧化膜層的特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,隨著電流密度的增加,微弧氧化膜層的增厚導(dǎo)致氧化電壓增加。微弧氧化膜表面多孔,微孔的直徑和燒結(jié)盤尺寸逐漸增加。膜層表面C、Si元素的相對(duì)含量隨電流密度增加而增多,C元素在膜層表面呈均勻分布,膜層截面C元素主要集中在膜層外側(cè)。膜層主要由SiC, SiO2, θ-Al2O3, α-Al2O3組成, SiC相來源于石墨與SiO2反應(yīng)。隨電流密度增大,膜層硬度增加。膜層耐蝕性呈先升高后降低的趨勢,并在5A/dm2時(shí)膜層腐蝕速率最低。
2019, 48(2):419-425. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170663
摘要:激光沉積制造過程中,熔池寬度是成形精度的關(guān)鍵,主要受到工藝參數(shù)的影響。本文建立了基于CCD高速攝像機(jī)的熔池在線監(jiān)測系統(tǒng),為了提高熔池寬度檢測精度,應(yīng)用卡爾曼濾波技術(shù)對(duì)熔池寬度測量值進(jìn)行了去噪處理。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和多元回歸分析,建立了熔池寬度與三個(gè)主要工藝參數(shù)(激光功率、掃描速度和送粉速率)間的關(guān)系模型。并設(shè)計(jì)單一變量實(shí)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。最后,利用粒子群算法(PSO)對(duì)薄壁結(jié)構(gòu)的成形過程參數(shù)進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果表明,對(duì)LDM成形過程進(jìn)行工藝參數(shù)的分析和預(yù)測為實(shí)現(xiàn)沉積層成形精度的控制提供了依據(jù)。
2019, 48(2):440-445. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170660
摘要:本文利用噴射沉積技術(shù)合成含Ni的Al-Zn-Mg-Cu合金,合金中的Ni元素以亞微米球狀A(yù)l9Fe0.7Ni1.3化合物的形式存在。利用掃描電鏡和電子背散射衍射、透射電鏡以及拉伸測試研究了Al9Fe0.7Ni1.3顆粒對(duì)合金固溶處理后組織和性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):Al9Fe0.7Ni1.3顆粒主要在晶界附近分布,說明該顆粒在固溶過程中具有有力的抑制再結(jié)晶作用。固溶處理后,合金的拉伸強(qiáng)度為603 MPa,斷裂延伸率為11.79%,主要斷裂方式為穿晶延性斷裂。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明亞微米球狀A(yù)l9Fe0.7Ni1.3化合物對(duì)合金性能有重要影響,可以產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化和Orowan強(qiáng)化,是合金發(fā)生穿晶延性斷裂的主要原因。
曹永革 , 趙翀 , 麻朝陽 , 文子誠 , 馬冉 , 袁軒一
2019, 48(2):446-451. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170683
摘要:本文通過射頻等離子方法制備了高度球形化的TC4(Ti6Al4V)合金粉末。主要探究儀器送粉噴嘴高度、產(chǎn)生等離子體的功率、反應(yīng)室的壓力、原料粉體的粒徑分布、送粉速率以及載氣的氣流速率等對(duì)于粉體球化率的影響,通過調(diào)節(jié)上述因素形成對(duì)比實(shí)驗(yàn)并得到不同實(shí)驗(yàn)條件下的球化粉體。通過SEM圖像可觀察粉體的形貌變化并計(jì)算比較粉體的球化率,通過XRD圖可知球化前后粉體相結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化,觀察球化粉末橫截面可知粉末為實(shí)心球體且表面光滑,同時(shí)可發(fā)現(xiàn)球化后粉末流動(dòng)性明顯提高,松裝密度大,粒徑分布窄,適合3D打印等應(yīng)用技術(shù)對(duì)于合金粉體的要求。實(shí)驗(yàn)中,調(diào)節(jié)送粉噴嘴高度為12.5cm,反應(yīng)室壓力為14.7psia,送粉速率為1.742g/min,產(chǎn)生等離子氣的功率為27.2kW且控制原料粉體的平均粒徑在38~63微米時(shí)可使得球化率達(dá)到99%,明顯高于其他球化粉末制備方法。
孫汝劍 , 李劉合 , 朱穎 , 彭鵬 , 張利新 , 于文花 , 郭偉
2019, 48(2):491-499. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170612
摘要:激光沖擊強(qiáng)化能夠在材料表面誘導(dǎo)產(chǎn)生高幅值、大深度殘余壓應(yīng)力,提高材料抗疲勞、磨損和腐蝕等性能。本文分別采用20J、25J和30J脈沖激光沖擊TC17鈦合金。采用光學(xué)顯微鏡(OM),掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)表征25J激光沖擊強(qiáng)化對(duì)微觀組織演變規(guī)律的影響;采用激光共聚焦顯微鏡分析20J、25J 和30J激光沖擊強(qiáng)化對(duì)表面形貌及粗糙度的影響;采用鉆孔法和電子散斑干涉技術(shù)測定20J、25J和30J激光沖擊強(qiáng)化后試樣的殘余應(yīng)力;并研究20J、25J和30J激光沖擊強(qiáng)化對(duì)其室溫拉伸性能的影響。研究結(jié)果表明:25J 激光沖擊強(qiáng)化后,沖擊影響層α相晶粒平均尺寸由激光沖擊前的11.17 μm減小到激光沖擊強(qiáng)化后的6.93 μm,晶體內(nèi)部產(chǎn)生高密度位錯(cuò)、孿晶以及層錯(cuò)缺陷,位錯(cuò)密度由沖擊前的8.11×1013 m-2增加到?jīng)_擊后的3.59×1014 m-2。20J,25J,30J激光沖擊強(qiáng)化,試樣表面粗糙度減小(0.922 μm、0.537 μm、0.305 μm),表面殘余應(yīng)力增大(-213 MPa、-296 MPa、-774 MPa)。激光沖擊強(qiáng)化后TC17鈦合金屈服強(qiáng)度提升30~70 MPa,斷裂形式為韌性斷裂,激光沖擊強(qiáng)化誘導(dǎo)晶粒細(xì)化對(duì)TC17鈦合金的拉伸強(qiáng)度影響較小。
周建忠 , 王松濤 , 徐家樂 , 譚文勝 , 黃舒 , 何文淵
2019, 48(2):500-508. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170342
摘要:摘 要: 為改善Ti6Al4V鈦合金的表面硬度和耐磨性能,采用液氮強(qiáng)制冷卻輔助激光熔覆制備35%WC / Ni60A(質(zhì)量分?jǐn)?shù))復(fù)合涂層,研究液氮強(qiáng)制冷卻對(duì)熔覆層微觀組織和力學(xué)性能的影響?;赬射線衍射(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)分析液氮強(qiáng)制冷卻熔覆層的顯微組織和物相組成;在室溫條件下施加200N載荷以Si3Ni4陶瓷球?yàn)閷?duì)偶件測試基體、空冷和液氮強(qiáng)制冷卻熔覆層的滑動(dòng)磨損性能,分析其磨損機(jī)理。結(jié)果表明:空冷和液氮強(qiáng)制冷卻熔覆層都由α(Ti),WC,W2C,TiC,TiNi,Ti2Ni,TiNi3,NiB相構(gòu)成。但與空冷熔覆層相比,液氮強(qiáng)制冷卻熔覆層組織均勻致密,晶粒尺寸和析出強(qiáng)化相更加細(xì)小,并在結(jié)合界面處形成取向一致性更強(qiáng),更加均勻細(xì)密的定向凝固組織,呈現(xiàn)出與基體良好的冶金結(jié)合。液氮強(qiáng)制冷卻熔覆層的平均顯微硬度達(dá)到1363 HV0.2,硬度較基體和空冷熔覆層分別提高4倍和1.61倍。此外,液氮強(qiáng)制冷卻熔覆層耐磨性分別為基體和空冷熔覆層的5.39倍和1.77倍。液氮強(qiáng)制冷卻能有效提高激光熔覆層的顯微硬度和耐磨性能。
2019, 48(2):524-530. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180465
摘要:電弧熱絲變極性等離子?。ˋrcing wire VPPA)對(duì)傳熱與傳質(zhì)的可靠控制使其在電弧增材制造方面擁有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),本文針對(duì)單道多層鋁合金堆砌試樣,利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合方法針對(duì)性的設(shè)計(jì)了單壁墻試驗(yàn)樣本,通過多次回歸方程建立了單壁墻成型尺寸與工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)過驗(yàn)證模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測單壁墻的熔敷尺寸,真實(shí)值與擬合值基本一致。同時(shí)發(fā)現(xiàn),等離子電流、行走速度、送絲速度對(duì)層高的影響較為明顯,且等離子電流與行走速度對(duì)層高的影響存在交互作用;而對(duì)熔寬影響較明顯的為等離子電流、變極性脈沖MIG電流以及行走速度。同時(shí)分析了增材成型熔寬尺寸穩(wěn)定性控制策略,發(fā)現(xiàn)等離子電流以等差數(shù)列排序的控制方案在增材寬度的穩(wěn)定性控制上具有明顯優(yōu)勢。
2019, 48(2):601-607. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170355
摘要:采用電火花沉積分別制備了碳化鉻基金屬陶瓷單涂層和碳化鉻基金屬陶瓷/Ni復(fù)合涂層。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、顯微硬度計(jì)和摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)比研究了單涂層和復(fù)合涂層的物相、微觀組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度和摩擦磨損性能。結(jié)果表明,兩種涂層組織結(jié)構(gòu)致密,與基體呈良好的冶金結(jié)合,并在涂層內(nèi)形成了納米晶的微觀組織。復(fù)合涂層中FeCr0.29Ni0.16C0.06韌性相含量增加,在涂層界面處存在過渡層Ni,并以塑性變形的方式釋放了更多沉積時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力,因而涂層裂紋明顯減少。復(fù)合涂層的峰值硬度(1186HV0.05)雖略低于單涂層,但該涂層具有最小的摩擦系數(shù)(0.2462),1h磨損量僅為單涂層的1/3,因此表現(xiàn)出更好的耐磨性能,其主要磨損機(jī)制為磨粒磨損和疲勞磨損。
2019, 48(2):626-631. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170528
摘要:通過對(duì)單顆金屬熔滴沉積行為的研究,建立了三維實(shí)體零件搭接成形數(shù)值計(jì)算模型,探索了金屬熔滴在小空間、大溫度梯度環(huán)境下沉積成形中熔體流動(dòng)、鋪展、凝固成形機(jī)理,揭示了典型特征截面上搭接成形時(shí),熔滴沉積中的主要特征因素與成形形貌、內(nèi)部質(zhì)量之間的影響規(guī)律,獲得了最優(yōu)的工藝窗口,為后續(xù)復(fù)雜金屬件的熔滴液流沉積成形提供了技術(shù)支持和參考依據(jù)。
2019, 48(2):656-661. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170346
摘要:采用電鍍-高溫氧化技術(shù)在321不銹鋼基材表面制備出了Cr2O3涂層,研究了氧化時(shí)間及氧化溫度對(duì)涂層組織結(jié)構(gòu)和表面形貌的影響。利用XRD、SEM、EDS等分析測試手段對(duì)涂層的組織結(jié)構(gòu)、元素分析及形貌進(jìn)行了表征,并對(duì)涂層的抗腐蝕性能和阻氫性能進(jìn)行了測試。結(jié)果表明,電流密度為0.3 A/cm2、氧化溫度為700 oC、氧化時(shí)間為4 h下獲得的Cr2O3涂層,晶粒尺寸均勻,約為1 μm,晶粒之間結(jié)合緊密,孔隙少;Cr2O3涂層與基材之間存在Cr-O的過渡層,使Cr2O3涂層與基材結(jié)合緊密,界面處無空洞、裂紋等缺陷;且該涂層具有良好的抗腐蝕性能(0.98 10-4?μA/cm2)和抗熱沖擊性能(300次),阻氫滲透性能比基材提高了10.5倍。
賈衛(wèi)平 , 吳蒙華 , 賈振元 , 吳建輝 , 周紹安
2019, 48(2):693-700. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180712
摘要:無掩模定域性電化學(xué)沉積—增材制造技術(shù)是采用電化學(xué)沉積原理、擯除掩模與支撐、以增材制造方式實(shí)現(xiàn)三維金屬微結(jié)構(gòu)制造的一種新技術(shù)。本文綜述了體現(xiàn)該技術(shù)核心內(nèi)容與工藝特征的代表性技術(shù):無掩模定域性噴射電化學(xué)沉積—增材制造技術(shù)和無掩模定域性直寫電化學(xué)沉積—增材制造技術(shù)的基本原理和研究現(xiàn)狀,分析了兩種技術(shù)各自的特點(diǎn)、存在的問題和今后的研究發(fā)展趨勢。
郭媛媛 , 趙云松 , 張劍 , 劉硯飛 , 駱宇時(shí) , 沙江波
2019, 48(2):366-374. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170793
摘要:通過對(duì)第二代鎳基單晶高溫合金DD11在980℃條件下的低周疲勞性能測試及表征,研究了在不同應(yīng)變幅(△ε/2=0.5~1.2%)對(duì)循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)行為和斷裂模式的影響。建立了顯微組織演變和疲勞行為之間的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該合金發(fā)生了循環(huán)軟化行為并且隨著應(yīng)變幅的提高,循環(huán)軟化程度降低。γ"的粗化以及垂直于加載軸方向的γ通道加寬有利于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行,因此造成了循環(huán)軟化。當(dāng)應(yīng)變幅為0.5%時(shí),位錯(cuò)回復(fù)也是造成循環(huán)軟化的原因。隨著應(yīng)變幅增加至0.8%后,γ"的粗化以及垂直于加載軸方向的γ通道加寬程度降低,位錯(cuò)在兩相界面上發(fā)生了塞積,造成了循環(huán)軟化程度的降低。疲勞失效模式從擴(kuò)展區(qū)的正斷模式轉(zhuǎn)變?yōu)榱怂矓鄥^(qū)的剪切斷裂模式。本研究有利于建立單晶高溫合金渦輪葉片疲勞失效模式、循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)行為和組織三者的關(guān)系,對(duì)渦輪葉片的設(shè)計(jì)使用具有一定的指導(dǎo)意義。
2019, 48(2):375-384. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170757
摘要:研究了二次顆粒尺寸和添加WC對(duì)雙結(jié)構(gòu)金屬陶瓷組織和力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明二次顆粒均勻地分布在基體中,隨著添加WC含量的增加,組織中白芯灰殼結(jié)構(gòu)和無芯結(jié)構(gòu)增加。組織中發(fā)現(xiàn)了一種新的四層復(fù)合結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)相。隨著二次顆粒尺寸的增加,材料的斷裂韌性提高,但抗彎曲度和硬度下降,而提高WC加入量,斷裂韌性和抗彎曲度提高,但硬度有所下降。更高的斷裂韌性主要?dú)w功于裂紋的分叉、橋接、偏轉(zhuǎn)、微裂紋以及二次顆粒的拔出效應(yīng)。
2019, 48(2):385-393. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170814
摘要:采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)Bc路徑對(duì)固溶態(tài)Mg-3.52Sn-3.32Al合金分別擠壓1、4和8道次。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡和X射線衍射儀分析合金的組織和相組成,并測試了其室溫拉伸力學(xué)性能。結(jié)果表明,經(jīng)ECAP擠壓后,固溶態(tài)合金組織中析出大量細(xì)小的Mg2Sn相和極少量的Mg17Al12相。隨擠壓道次增加,合金的綜合力學(xué)性能先提高后降低。經(jīng)4道次擠壓后,合金的綜合拉伸力學(xué)性能相對(duì)較佳,抗拉強(qiáng)度、伸長率和硬度分別達(dá)到250 MPa、20.5%和61.3 HV9.8,較未ECAP時(shí)分別提高43.7%、105%和26.9%。經(jīng)ECAP擠壓的合金室溫拉伸斷口均呈韌性斷裂。等通道轉(zhuǎn)角擠壓Mg-3.52Sn-3.32Al合金的力學(xué)性能受晶粒尺寸、析出相以及組織織構(gòu)的共同影響。
邱會(huì)東 , 原金海 , 蘇小東 , 王世杰 , Rangana Wijayapala
2019, 48(2):401-405. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170762
摘要:論文對(duì)介質(zhì)阻擋低溫等離子體法輔助制備催化劑的方法進(jìn)行了研究。利用X射線衍射分析,熱重分析,掃描電子顯微鏡等方式對(duì)催化劑進(jìn)行分析,實(shí)驗(yàn)表明等離子體法和傳統(tǒng)焙燒處理制備的催化劑性能相近,并且利用介質(zhì)阻擋低溫等離子體方式處理的催化劑在預(yù)處理速度,催化劑微觀顆粒尺寸小,分散度好等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)焙燒的處理方式。預(yù)處理后的催化劑表面活性更有利于合成氣制備液體烴類燃料。
2019, 48(2):406-410. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170771
摘要:本文研究了Y2O3坩堝對(duì)N3Al基高溫合金返回料純凈化熔煉的影響,并對(duì)使用Y2O3坩堝和MgO坩堝進(jìn)行真空感應(yīng)熔煉的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:使用Y2O3坩堝對(duì)N3Al基高溫合金IC21返回料進(jìn)行純凈化熔煉有利于降低返回料中的H、N和O含量。和使用MgO坩堝相比分別降低了50%,80%,和80%。最低可以達(dá)到0.5 wppm,1 wppm 和2 wppm的數(shù)值。當(dāng)精煉溫度高于1550?C或精煉時(shí)間超過5分鐘時(shí),精煉參數(shù)對(duì)純凈化熔煉的效果影響很小。
2019, 48(2):411-418. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170680
摘要:采用高能球磨(HEBM)和放電等離子燒結(jié)(SPS)工藝成功制備出微納B4C/Ti顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料(CTBCs),通過X射線衍射(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)以及能譜(EDS)等測試手段對(duì)其微觀組織形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明,(B4C+Ti)顆粒在基體中均勻分布,增強(qiáng)體與銅基體界面結(jié)合良好,且其結(jié)合形式為冶金結(jié)合和機(jī)械結(jié)合并存。采用阿基米德排水法測定出燒結(jié)態(tài)試樣的致密度。復(fù)合材料的顯微硬度、拉伸屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和延伸率等力學(xué)性能相較于純銅試樣得到顯著提高,這主要?dú)w因于載荷傳遞、細(xì)化晶粒與熱錯(cuò)配等強(qiáng)化機(jī)制。復(fù)合材料的拉伸斷口表現(xiàn)出明顯的韌性斷裂特征。
王建民 , 梁御陽 , 邱日盛 , 欒佰峰 , Murty K L , 劉慶
2019, 48(2):426-432. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170671
摘要:采用ECC, TEM和EBSD表征技術(shù),研究了Zr-Cr-Fe合金經(jīng)β相淬火后的馬氏體組織特征。結(jié)果表明:馬氏體相變過程中,任一高溫β相都能夠轉(zhuǎn)變?yōu)?2個(gè)α馬氏體變體。而這12個(gè)α馬氏體變體并不是隨機(jī)分布的,而是擇優(yōu)形成了四個(gè)亞區(qū)域。每一個(gè)亞區(qū)域由一種三變體團(tuán)簇組成,而該三變體團(tuán)簇表現(xiàn)為典型的三角形自我協(xié)調(diào)形貌。進(jìn)一步晶體學(xué)分析表明:組成每一個(gè)團(tuán)簇的這三個(gè)馬氏體變體與母相之間存在一個(gè)共同的 極點(diǎn),同時(shí)該三變體相互之間的取向關(guān)系為 。由于在β→α馬氏體相變過程中存在形狀應(yīng)變,而三變體團(tuán)簇的形成能夠最大程度的協(xié)調(diào)該應(yīng)變。
劉立熙 , 鄭清麗 , 朱健 , 李志強(qiáng)
2019, 48(2):433-436. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170564
摘要:大量理論與實(shí)驗(yàn)研究表明,應(yīng)力三軸度對(duì)韌性斷裂有重要影響。然而,最近的研究表明,與應(yīng)力偏張量第三不變量相關(guān)的羅德參數(shù)也是影響韌性斷裂一個(gè)重要因素。本文采用7075鋁合金制成的缺口圓棒和凹槽平板試樣來研究應(yīng)力三軸度和羅德參數(shù)對(duì)韌性斷裂的影響及相應(yīng)的微觀機(jī)理。通過準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬得到應(yīng)力三軸度、羅德參數(shù)及失效軌跡。同時(shí)利用掃描電鏡試驗(yàn)分析了不同應(yīng)力狀態(tài)下的空穴演化規(guī)律。結(jié)果表明,應(yīng)力三軸度和羅德參數(shù)對(duì)破壞應(yīng)變有重要影響。并且羅德參數(shù)的影響隨著應(yīng)力三軸度的增加而降低。斷口形貌顯示,隨著應(yīng)力三軸度的增加,孔洞的尺寸減小,不同羅德參數(shù)下的空穴形態(tài)有明顯不同。二級(jí)孔洞的成核速率和生長程度也受到羅德參數(shù)的影響。
2019, 48(2):452-457. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.e20170134
摘要::本文采用片狀Fe95Si1B2P0.5Cu1.5合金粉體替代球形Fe-6.5%Si合金粉體,制備了FeSi系金屬磁粉芯,研究了合金粉及磁粉芯的制備,退火溫度和成型壓力對(duì)磁粉芯的軟磁性能的影響情況。研究結(jié)果表明,Fe95Si1B2P0.5Cu1.5磁粉芯的磁導(dǎo)率在1~200kHz頻率范圍內(nèi)具有良好的頻率穩(wěn)定性,經(jīng)450℃×1h退火處理后,磁粉芯內(nèi)部殘余內(nèi)應(yīng)力得到充分的釋放,其有效磁導(dǎo)率μe得到大幅的提升,成型壓力為1.74GPa時(shí),最大值達(dá)到53。隨著外加直流磁場強(qiáng)度的逐漸變大,磁粉芯的磁導(dǎo)率逐漸下降,當(dāng)外加直流磁場強(qiáng)度H=50Oe時(shí),有效磁導(dǎo)率μe維持在70%以上,當(dāng)H繼續(xù)增大到130Oe時(shí),μe仍大于20,表明磁粉芯具有良好的直流疊加特性。
2019, 48(2):458-462. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170681
摘要:在本文中,研究了添加劑的粒度和AgSnO2觸頭材料的性能之間的關(guān)系。Bi2O3、TiO2和CeO2被選作添加劑,并且四種粒度被選擇,與此同時(shí)添加劑的比例通過潤濕性試驗(yàn)獲得。AgSnO2 觸頭材料通過粉末冶金法制備。對(duì)摻雜不同種類不同粒度的AgSnO2觸頭材料的物理和電接觸性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明三種添加劑(Bi2O3、TiO2和CeO2)的粒度對(duì)觸頭材料性能的影響趨勢是一致的,并且細(xì)的添加劑顆粒有利于AgSnO2觸頭材料性能的改進(jìn)。隨著添加劑粒度的減小,AgSnO2觸頭材料的物理和電接觸性能都得到了提高,并且添加劑的最佳粒徑200nm。結(jié)果表明AgSnO2觸頭材料的性能可以通過選擇添加劑的最佳粒度改進(jìn)。
李建興 , 張?jiān)?/a> , 李靜媛 , 謝建新
2019, 48(2):463-472. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170472
摘要:本文主要研究了添加0.1 wt.% CaO和0.3 wt.% CaO對(duì)Mg-2Zn-0.5Sr顯微組織、力學(xué)性能及腐蝕性能的影響。光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)及電子探針顯微分析儀(EPMA)分析了材料均勻化熱處理后的顯微組織和第二相的組成與分布,發(fā)現(xiàn)CaO顆粒的加入使Mg-2Zn-0.5Sr的晶粒尺寸明顯細(xì)化,而且CaO顆粒機(jī)械地富集于晶界及晶粒內(nèi)的第二相與基體之間。室溫拉伸試驗(yàn)研究材料機(jī)械性能,CaO顆粒的加入可以提高材料強(qiáng)度,但添加0.1 wt.% CaO時(shí)材料的塑性降低,而添加0.3 wt.% CaO時(shí)材料的塑性也有所提高,延伸率達(dá)到10.9 ± 1.1%。Kokubo模擬體液中的動(dòng)電位極化曲線表明添加CaO顆粒使腐蝕電位正移。浸泡失重實(shí)驗(yàn)表明Mg-2Zn-0.5Sr的平均腐蝕速率為7.55 mm/year,添加0.1 wt.% CaO時(shí)腐蝕速率降低大約18.3%,添加0.3 wt.% CaO時(shí)腐蝕速率增高大約52%。CaO顆粒對(duì)顯微組織及機(jī)械性能的影響決定于晶粒細(xì)化和CaO顆粒在第二相與基體之間機(jī)械富集的綜合影響,而其對(duì)生物腐蝕行為的影響主要決定于晶粒細(xì)化及CaO顆粒在溶液中反應(yīng)對(duì)致密穩(wěn)定CaHPO4保護(hù)膜生成的促進(jìn)作用。Mg-2Zn-0.5Sr/0.1CaO表現(xiàn)出較高的強(qiáng)度和較佳的耐腐蝕性能,是生物醫(yī)用材料中的一種較好選擇。
袁曉靜 , 禹志航 , 陳小虎 , 查柏林 , 陽能軍 , 姚春江
2019, 48(2):473-481. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170467
摘要:為提高不銹鋼表面的抗腐蝕耐磨損性能,利用等離子噴涂的方法制備了兩種晶粒尺寸的WC-10Co-4Cr涂層,采用SEM、XRD表征了涂層的物相結(jié)構(gòu),在不同溫度下進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn),研究分析了晶粒對(duì)涂層微觀結(jié)構(gòu)與摩擦性能的影響。研究表明:相比較,納米WC-10Co-4Cr涂層微觀結(jié)構(gòu)中包含WC、W2C,還存在Co/Cr(W, C)的γ相,未發(fā)現(xiàn)微米涂層中析出的W2C將沿WC顆粒表面外延生長的包覆結(jié)構(gòu),而且納米團(tuán)聚粒子更容易沿扁平粒子邊界收縮,明顯減少了粒子內(nèi)部的垂直貫穿裂紋。在室溫和200℃時(shí),納米WC-10Co-4Cr涂層摩擦系數(shù)與平均磨損率均優(yōu)于微米涂層。與微米涂層相比較,納米WC-10Co-4Cr涂層在室溫磨損的根源在于硬質(zhì)顆粒誘發(fā)的犁削磨損,在200℃時(shí)為以粘著磨損為主的微域犁削相結(jié)合的磨損模式。并在3.5%NaCl溶液中將1Cr18Ni9Ti基體的腐蝕電位由-617mV提高到-335~-290mV,降低了腐蝕傾向。
2019, 48(2):482-490. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170570
摘要:本文研究了7050合金固溶后在180℃~250℃等溫淬火過程中,合金的電導(dǎo)率、硬度與微觀組織之間的關(guān)系。結(jié)果表明,7050合金在180℃和200℃等溫淬火初期,等溫樣品的淬火態(tài)電導(dǎo)率低于固溶后直接水淬樣品;隨著等溫時(shí)間延長,等溫樣品自然時(shí)效態(tài)硬度先升后降。7050合金在180℃等溫128 min時(shí),基體內(nèi)形成GPΙ區(qū)和η’相;在200℃等溫32 min時(shí),基體內(nèi)形成GPΙ區(qū)和部分GPΙΙ區(qū);在250℃等溫32 min時(shí),基體內(nèi)形成η’相和S相。合金基體內(nèi)形成強(qiáng)化相是造成等溫淬火初期合金自然時(shí)效態(tài)硬度上升的主要原因。7050合金固溶后在200℃等溫淬火16 min,此時(shí)合金T6狀態(tài)的硬度較固溶后直接水淬樣品僅下降3.4%,而電導(dǎo)率上升達(dá)9.2%,性能接近回歸制度為180℃-32min的RRA工藝處理后合金的性能,若將該等溫淬火制度作為7050合金板材固溶后水淬前的預(yù)處理工藝,可使板材獲得較好的綜合性能。
2019, 48(2):509-516. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170581
摘要:以羥乙基纖維素(HEC)作為水基潤滑添加劑,研究點(diǎn)接觸條件下Ti-6Al-4V的摩擦學(xué)特性。采用超景深顯微鏡測量鈦合金表面粗糙度,激光共聚焦顯微鏡測試氮化硅球三維形貌,采用能譜分析和拉曼光譜分析磨痕的物質(zhì)組成,在UMT-2上分析轉(zhuǎn)速和潤滑液濃度對(duì)Ti-6Al-4V摩擦學(xué)特性的影響。結(jié)果表明,摩擦過程經(jīng)不同的跑合階段,達(dá)到穩(wěn)定的超低摩擦狀態(tài)(μ≈0.005);隨轉(zhuǎn)速、濃度的增大,氮化硅球和Ti-6Al-4V摩擦副的摩擦系數(shù)先減小后增大;低轉(zhuǎn)速以及低濃度時(shí)無法形成可靠潤滑膜,轉(zhuǎn)速過高時(shí),摩擦產(chǎn)熱導(dǎo)致水分子蒸發(fā),潤滑液濃度過高時(shí),黏度顯著增大,都不能實(shí)現(xiàn)超低摩擦;實(shí)現(xiàn)超低摩擦需合適的轉(zhuǎn)速以及水合分子濃度,此時(shí)鈦合金表面形成的微凸體磨平區(qū)域,有利于水合分子層產(chǎn)生斥力,形成穩(wěn)定的潤滑膜。通過微觀分析,提出了鈦合金的水基潤滑模型。
李鵬飛 , 范景蓮 , 章曼 , 韓勇 , 孫志雨 , 呂永齊 , 田家敏
2019, 48(2):517-523. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180167
摘要:采用常壓氫氣燒結(jié)制備了W-ZrC材料,研究了添加ZrC對(duì)材料室溫和高溫力學(xué)性能與組織的影響,并對(duì)高熱負(fù)荷沖擊下的損傷行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,添加ZrC有利于鎢材料的致密化和晶粒細(xì)化,提高了燒結(jié)態(tài)鎢材料的強(qiáng)韌性:其中W-3wt%ZrC相對(duì)密度和室溫拉伸強(qiáng)度分別達(dá)到99.7%和472MPa,400℃至1000℃的拉伸強(qiáng)度在420MPa左右,應(yīng)變由室溫的3.4%增加至1000℃時(shí)的11%。高熱負(fù)荷沖擊結(jié)果表明高強(qiáng)度能提高材料抗高熱負(fù)荷沖擊能力,W-3wt%ZrC材料在200 MW/m2 (5 ms)以下的高熱負(fù)荷沖擊表面基本無裂紋,在300-400MW/m2時(shí)出現(xiàn)的主裂紋網(wǎng)格間距明顯較W-0.7wt%ZrC小。隨高熱負(fù)荷沖擊能量增加,裂紋大致沿縱向向基體內(nèi)部逐漸擴(kuò)展。裂紋擴(kuò)展遇到第二相粒子時(shí),部分穿過第二相粒子,部分終止于第二相粒子。裂紋穿過第二相粒子時(shí),裂紋與第二相粒子發(fā)生了交互作用,裂紋擴(kuò)展方向發(fā)生改變。
肖 寒 , 段志科 , 李乃擁 , 李永坤 , 周榮鋒 , 盧德宏 , 蔣業(yè)華
2019, 48(2):531-537. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180539
摘要:采用觸變擠壓工藝成形ZCuSn10P1銅合金軸套零件,通過單向拉伸實(shí)驗(yàn)和硬度實(shí)驗(yàn)研究了觸變擠壓銅合金的抗拉強(qiáng)度、延伸率、布氏硬度和顯微硬度,利用掃描電鏡觀測了斷口形貌并分析了斷裂方式,分析了成形比壓對(duì)觸變擠壓銅合金力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明,抗拉強(qiáng)度隨成形比壓增加而先增加后降低。延伸率隨成形比壓增加而不斷減小。成形比壓與抗拉強(qiáng)度和延伸率的函數(shù)關(guān)系分別為拋物線和冪指數(shù)。觸變擠壓銅合金拉伸斷裂方式為沿晶斷裂和韌性斷裂的混合型斷裂。布氏硬度隨成形比壓增加而先增加后降低。相同工藝條件時(shí),液相顯微硬度值最高,固液界面次之,固相最低。固相、固液界面和液相的顯微硬度均隨成形比壓增加而先增加后降低。觸變擠壓銅合金綜合力學(xué)性能要高于常規(guī)鑄造,較佳工藝參數(shù)為成形比壓250 MPa、擠壓速率15 mm/s,其抗拉強(qiáng)度、延伸率和布氏硬度分別為387 MPa、2.8%、128 HBW。
焦?jié)奢x , 于慧臣 , 董成利 , 魯原 , 高帆
2019, 48(2):538-544. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170477
摘要:本研究利用原位觀察疲勞試驗(yàn)方法研究了變形TiAl合金在650℃下的三維小裂紋擴(kuò)展行為,利用傳統(tǒng)疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)方法研究了合金在650~800 ℃溫度范圍內(nèi)的長裂紋擴(kuò)展行為。結(jié)果顯示,650℃下,變形TiAl合金的三維小裂紋在低于長裂紋擴(kuò)展門檻值的區(qū)域依然能夠擴(kuò)展,并且擴(kuò)展速率高于長裂紋;試樣棱邊平直橫向加工刻痕是合金三維小裂紋萌生的主要位置之一,小裂紋在擴(kuò)展過程中發(fā)生偏折并在偏折處合并,合金的疲勞壽命對(duì)試樣表面的不規(guī)則條狀加工缺陷不敏感;在650~800 ℃溫度范圍內(nèi),合金的疲勞長裂紋穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展速率對(duì)溫度變化不敏感,裂紋擴(kuò)展過程均顯示解理斷裂,裂紋擴(kuò)展門檻值受韌脆轉(zhuǎn)變溫度影響,韌脆轉(zhuǎn)變溫度以下溫度的門檻值較低。
2019, 48(2):545-551. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170557
摘要:本文研究了擠壓態(tài)Mg-8Gd-1Er-0.5Zr合金在不同溫度(150-200 ℃)和應(yīng)力(50-70 MPa)條件下100 h的蠕變行為,利用OM、TEM等手段觀察了蠕變過程中的組織演變規(guī)律,并對(duì)蠕變機(jī)理進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明,在本文試驗(yàn)條件下,合金表現(xiàn)出優(yōu)異的蠕變性能,所有的蠕變曲線均呈現(xiàn)出減速蠕變和穩(wěn)態(tài)蠕變兩個(gè)階段;在150 ℃/50 MPa時(shí)穩(wěn)態(tài)蠕變速率僅為6.48×10-11s-1 ,蠕變量為0.007%;在200 ℃/50 MPa時(shí)穩(wěn)態(tài)蠕變速率為4.26×10-9s-1,蠕變量為0.226%;溫度較低時(shí)(150 ℃)主要為擴(kuò)散蠕變控制機(jī)制,溫度較高時(shí)(175 ℃、200 ℃)蠕變機(jī)制以位錯(cuò)蠕變?yōu)橹?。蠕變過程中晶內(nèi)析出的β′相與鎂基體具有一定的位相關(guān)系:(020)β′∥Mg,[001] β′∥[0001]Mg,阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),而晶界析出的β相可以釘扎晶界。二者協(xié)同作用,促進(jìn)合金高溫蠕變性能的提高。
張建龍 , 劉雪梅 , 宋曉艷 , 王海濱 , 劉興偉 , 侯超
2019, 48(2):552-558. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170567
摘要:本文在粗顆粒WC/Co混合粉末中分別添加平均粒徑為100nm、250nm、400nm的WC-8Co復(fù)合粉,經(jīng)球磨混合后在不同溫度進(jìn)行Ar氣保護(hù)燒結(jié)。針對(duì)燒結(jié)塊體的形貌、晶粒尺寸及其分布進(jìn)行了研究,并分析了復(fù)合粉添加對(duì)不同燒結(jié)階段WC晶粒長大的影響機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),在WC/Co混合粉中加入納米和超細(xì)復(fù)合粉末均可制備得到超粗晶硬質(zhì)合金,且添加納米復(fù)合粉燒結(jié)的試樣平均晶粒尺寸達(dá)到9.3μm。燒結(jié)初期,納米和超細(xì)復(fù)合粉通過增加混合粉末的表面能而有效促進(jìn)WC晶粒長大;當(dāng)達(dá)到液相燒結(jié)溫度時(shí),添加納米復(fù)合粉的燒結(jié)塊體中,由于小晶粒具有更大的溶解驅(qū)動(dòng)力,促使小晶粒溶解并在周圍大晶粒表面析出,進(jìn)一步增大燒結(jié)塊體的晶粒尺寸;添加超細(xì)復(fù)合粉的塊體中,小晶粒WC呈集中分布,使其溶解驅(qū)動(dòng)力較小,且析出主要發(fā)生在周圍細(xì)小晶粒之間達(dá)到溶解析出動(dòng)態(tài)平衡,從而使燒結(jié)塊體的平均晶粒尺寸增長緩慢。
2019, 48(2):559-565. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170574
摘要:采用低溫液相沉淀技術(shù)合成出硝酸鹽類Y/Gd/Eu三元體系的稀土層狀化合物,通過自組裝獲得了花瓣?duì)畛〖{米片,并研究了該化合物的硫酸根離子交換行為和光學(xué)性能。研究表明當(dāng)硫酸根與硝酸根的摩爾比R=0.25時(shí),硫酸根離子可以完全置換層狀化合物層間的硝酸根離子。離子交換后層狀化合物的發(fā)光強(qiáng)度減弱,Gd3+離子摻雜使Eu3+離子的配位環(huán)境發(fā)生改變,從而導(dǎo)致磁偶極子躍遷5D0→7F1 的兩個(gè)發(fā)射峰的相對(duì)強(qiáng)度發(fā)生變化。硫酸根離子交換改變了層狀化合物的熱分解路徑,阻礙了煅燒過程中顆粒間的表面擴(kuò)散,從而獲得了高分散的氧化物熒光粉(平均粒度~120 nm),該粉體呈現(xiàn)出Eu3+離子的5D0→7FJ的特征紅光。Gd3+離子摻雜有效敏化了氧化物固溶體中Eu3+離子的發(fā)光,煅燒溫度的提高也進(jìn)一步增加了粉體的發(fā)光強(qiáng)度與量子效率,同時(shí)降低了熒光壽命。
薛萍 , 張建軍 , 艾云龍 , 何文 , 梁炳亮 , 陳衛(wèi)華
2019, 48(2):566-572. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170587
摘要:采用高能球磨和真空燒結(jié)技術(shù)制備了納米SiC顆粒彌散增強(qiáng)WC-10Ni硬質(zhì)合金復(fù)合材料,研究了SiC添加量和燒結(jié)溫度對(duì)SiC摻雜WC-10Ni硬質(zhì)合金復(fù)合材料顯微組織和室溫力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,采用真空燒結(jié)技術(shù)于1 450 ℃和1 500 ℃下燒結(jié)可獲得燒結(jié)顆粒結(jié)合良好,致密度高達(dá)99.2%的WC-10Ni-SiC復(fù)合材料。SiC的添加不僅可以抑制WC晶粒的長大,起到細(xì)化晶粒的作用,還可促使WC晶粒燒結(jié)致密化。而且所獲得的復(fù)合材料的維氏硬度隨著SiC含量的增加而提高,最高達(dá)1 649 HV;斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度隨著SiC添加量增加均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,當(dāng)SiC添加量為0.5wt%時(shí)可獲得斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度分別為12.7 MPa.m1/2和1 126.1 MPa的WC-10Ni-SiC硬質(zhì)合金復(fù)合材料。
王 欣 , 艾瑩珺 , 湯智慧 , 劉晨光 , 李春志 , 趙振業(yè)
2019, 48(2):573-579. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170598
摘要:針對(duì)[001]取向的DD11單晶合金,垂直于[001]方向進(jìn)行兩種強(qiáng)度的鑄鋼彈丸噴丸強(qiáng)化以引入表面預(yù)形變,采用電子背散射衍射(EBSD)、掃描電鏡和硬度等方法研究了預(yù)形變后表層組織;后續(xù)熱暴露完成后,采用掃描電鏡和硬度計(jì),研究了熱暴露溫度和預(yù)形變程度對(duì)表層組織和硬度梯度的共同影響;并且表征了噴丸+熱暴露后單晶合金的高溫疲勞性能。結(jié)果表明,單晶合金噴丸預(yù)形變后表面出現(xiàn)[110]和[111]取向的亞晶,同時(shí)出現(xiàn)表面應(yīng)變硬化效果;隨著形變程度的增大,亞晶取向角、旋轉(zhuǎn)亞晶層深度和硬化效果也隨之增大。隨著熱暴露溫度升高,預(yù)形變表面形變組織呈現(xiàn)球化-零星不連續(xù)胞狀組織-連續(xù)胞狀組織-再結(jié)晶的動(dòng)態(tài)回復(fù)過程,硬化效果也隨之松弛;形變程度越大,在越低的溫度下開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)過程,但噴丸+1060℃/2h熱暴露并未觀察到再結(jié)晶。相比磨削狀態(tài),噴丸+熱暴露后1060℃軸向疲勞壽命有所提高。1060℃/350MPa/r=-1/軸向疲勞源呈現(xiàn)內(nèi)部萌生為主源,表面為次源的狀態(tài)。
張媛琦 , 王文先 , 陳洪勝 , 曹曉卿 , 張婷婷 , 張宇陽
2019, 48(2):580-586. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170600
摘要:本文采用強(qiáng)力正旋的方式對(duì)AZ91鎂合金筒形件進(jìn)行多道次旋壓,通過光學(xué)顯微鏡(OM)和配有電子背散射衍射和能譜的掃描電子顯微鏡(SEM-EBSD-EDS)對(duì)不同旋壓道次的微觀組織衍化進(jìn)行觀察,結(jié)合EDS和X-Ray衍射儀(XRD)對(duì)筒形件的物相進(jìn)行分析,通過納米壓痕試驗(yàn)儀對(duì)不同旋壓道次鎂合金的微區(qū)力學(xué)性能進(jìn)行測試。研究結(jié)果表明:當(dāng)AZ91鎂合金筒形件的壁厚減薄率達(dá)到88.3%時(shí),表面成形良好,無裂紋、褶皺產(chǎn)生;在旋壓的初期,主要為外壁鎂合金發(fā)生塑性變形,隨著旋壓變形量的增加,筒形件內(nèi)外壁鎂合金變形趨于一致,組織均勻,脆性相Mg17Al12發(fā)生破碎,呈流線形彌散地分布在鎂合金內(nèi)部,同時(shí)鎂合金晶粒也得到細(xì)化,并發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;隨著變形量的增加,筒形件的強(qiáng)度提高,硬度最高可達(dá)1.036 GPa,強(qiáng)化方式主要為第二相彌散強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化。
崔永福 , 崔金龍 , 滿建宗 , 程付鵬 , 張鵬超 , 李 嵩 , 文鐘晟 , 孫俊才
2019, 48(2):587-593. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170603
摘要:采用共沉淀法在CSTR(連續(xù)攪拌反應(yīng)器系統(tǒng))工藝體系中批量合成出鎳鈷錳三元?dú)溲趸锴膀?qū)體Ni0.6Co0.2Mn0.2(OH)2 (622),摻入適量的Li2CO3高溫焙燒后得到鋰離子二次電池正極材料Li[Ni0.6Co0.2Mn0.2]O2。使用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察樣品形貌,X射線衍射儀(XRD)及透射電子顯微鏡(TEM)分析合成樣品的具體結(jié)構(gòu),充放電循環(huán)測試系統(tǒng)測試其電化學(xué)性能。SEM測試表明產(chǎn)物為二次粒子團(tuán)聚而成類球形顆粒;XRD及TEM結(jié)果表明合成的樣品具有典型的層狀α-NaFeO2結(jié)構(gòu)。在電壓范圍為2.8 V-4.3 V,0.2 C倍率條件下,首次充放電容量分別為206 mAh g-1 和176 mAh g-1,100次循環(huán)后容量保持率達(dá)到85%。
2019, 48(2):594-600. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170617
摘要:本文研究了時(shí)效前不同冷軋預(yù)變形量(ε=7%,14%,20%,27%)對(duì)1460合金沉淀強(qiáng)化過程的影響。當(dāng)冷軋變形量增加至20%時(shí),合金中出現(xiàn)位錯(cuò)墻(Dense Dislocation Wall)。位錯(cuò)為T1相提供了形核位置,使得合金中T1相的數(shù)量增加同時(shí)尺寸保持在100 nm 左右,縮短了時(shí)效峰值時(shí)間。27%冷軋變形+160 ℃/12 h時(shí)效能提高合金的強(qiáng)度,同時(shí)塑性較好,此時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別為590 MPa和8%。
2019, 48(2):608-613. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170448
摘要:采用等離子體球化處理和放電等離子燒結(jié)(SPS)相結(jié)合的方法制備了鋇鎢陰極多孔鎢基體。研究了等離子體球化處理工藝參數(shù)對(duì)鎢粉的球化率和性能的影響規(guī)律,以及SPS制備的多孔鎢基體的微觀組織和相應(yīng)鋇鎢陰極的發(fā)射性能。結(jié)果表明:當(dāng)喂粉速率和載氣流量分別為2.4 g/min和4.0 L/min時(shí),可得到球化率大于98%,且表面光滑、球形度高的球形鎢粉;經(jīng)球化處理后,鎢粉的松裝密度和流動(dòng)性顯著提高。與原料鎢粉相比,采用球形鎢粉制備得到的多孔鎢基體的孔隙結(jié)構(gòu)和分布均得到顯著改善,且開孔率由18.3%提高至19.7%;相應(yīng)的鋇鎢陰極在1050 oC下的飽和脈沖發(fā)射電流密度由8.7 A/cm2提高至11.2 A/cm2。改善鎢粉性能,優(yōu)化多孔鎢基體的微觀組織,可大幅度提高鋇鎢陰極的發(fā)射性能。
2019, 48(2):614-619. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170487
摘要:高熵合金具有高硬度、高強(qiáng)度、耐磨、耐腐蝕、高溫?zé)岱€(wěn)定等優(yōu)異性能,源于金屬-金屬間天然的界面結(jié)合特性,高熵合金與鋁合金有良好的界面潤濕性。本文采用AlSiTiCrNiCu高熵合金顆粒作為增強(qiáng)相增強(qiáng)鋁合金,研究高熵合金體積分?jǐn)?shù)與燒結(jié)溫度對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。結(jié)果表明,(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al復(fù)合材料的導(dǎo)熱率隨著AlSiTiCrNiCu顆粒體積分?jǐn)?shù)的增大而降低,20 vol.% (AlSiTiCrNiCu)p/6061Al復(fù)合材料的導(dǎo)熱率為61.59 W/(m?K),相比于基體6061Al合金降低了52 %。當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為10%時(shí),隨著燒結(jié)溫度的升高,復(fù)合材料的導(dǎo)熱率降低,燒結(jié)溫度為540℃時(shí),復(fù)合材料的導(dǎo)熱率為65.80 W/(m?K)。TEM分析,高熵合金與鋁合金的界面為擴(kuò)散性界面,沒有發(fā)生界面發(fā)應(yīng),有助于導(dǎo)熱率的降低。
2019, 48(2):620-625. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170509
摘要:利用UMT-2 型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了T6態(tài)Al-10Si-5Cu-0.75Mg 合金的干滑動(dòng)摩擦磨損性能,采取SEM、XRD、EDS等方法分析了合金在不同轉(zhuǎn)速和載荷下的摩擦磨損行為。結(jié)果表明:合金的磨損率隨轉(zhuǎn)速和載荷的增加而增大,但在800 r/min的高轉(zhuǎn)速下仍具有良好的耐磨性,15N高載荷時(shí)的磨損率相對(duì)于5N低載荷時(shí)只增加了291%,屬于輕微磨損;摩擦系數(shù)的平均值在0.35-0.40范圍內(nèi)變化,且隨時(shí)間的變化不大,具有較高的穩(wěn)定性;另外,磨損機(jī)制由低速輕載時(shí)的磨粒磨損、粘著磨損向高速重載時(shí)的剝層磨損、氧化磨損轉(zhuǎn)變。
趙雙贊 , 燕紹九 , 陳翔 , 洪起虎 , 李秀輝 , 戴圣龍
2019, 48(2):632-637. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170545
摘要:利用放電等離子燒結(jié)(SPS)技術(shù)在不同溫度及保溫時(shí)間條件下制備了石墨烯/鋁基復(fù)合材料,并對(duì)其微觀組織及拉伸力學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明,通過改變SPS工藝可調(diào)控石墨烯/鋁的界面特征,進(jìn)而影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。500℃燒結(jié)時(shí),石墨烯/鋁界面反應(yīng)雖被抑制,但界面結(jié)合力較弱,復(fù)合材料強(qiáng)度低;燒結(jié)溫度提高到560℃時(shí),界面結(jié)合力明顯增強(qiáng),且通過短時(shí)快速燒結(jié)可有效控制界面反應(yīng)的發(fā)生,使復(fù)合材料力學(xué)性能明顯提高。此外,石墨烯納米片還可抑制鋁基體晶粒隨燒結(jié)溫度升高而長大。
2019, 48(2):638-643. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170571
摘要:對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行了不同冷速的熱處理,得到了不同層次(晶粒、叢域、片層)的顯微組織,建立了以片層組織尺寸為基礎(chǔ)的Hall-Petch關(guān)系。結(jié)果表明:隨著冷卻速率的增加,片層細(xì)化,對(duì)應(yīng)的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸升高,塑性逐漸降低。片層尺寸和力學(xué)性能之間較好地吻合Hall-Petch關(guān)系,是影響力學(xué)性能的主要特征參量。
張靜文 , 張飛鵬 , 楊新宇 , 王盼 , 楊之 , 張久興
2019, 48(2):644-649. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170591
摘要:利用溶膠凝膠法制備出(Ca0.96D0.04)MnO3(D=Ca, Sr, Rb, Sm)氧化物粉末后,先分別采用氬氣氣氛的放電等離子燒結(jié)和空氣氣氛的常壓燒結(jié)制備出CaMnO3(CMO)塊體,并對(duì)其相組成進(jìn)行分析,選擇出更為優(yōu)異的CaMnO3塊體制備方法。再進(jìn)一步制備出(Ca0.96D0.04)MnO3(D=Sr, Rb, Sm)氧化物塊體,最后對(duì)(Ca0.96D0.04)MnO3(D=Ca, Sr, Rb, Sm)塊體的物相組成、顯微組織和熱電性能進(jìn)行測試分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:氬氣氣氛放電等離子燒結(jié)制備的CaMnO3塊體發(fā)生物相分解,原因是放電等離子燒結(jié)的燒結(jié)環(huán)境貧氧;空氣氣氛的常壓燒結(jié)可以得到物相較純凈的(Ca0.96D0.04)MnO3(D=Ca, Sr, Rb, Sm)塊體;在整個(gè)測試溫度范圍內(nèi),(Ca0.96D0.04)MnO3(D= Sr, Rb, Sm)的ZT值在873K時(shí)達(dá)到最大,分別為0.11、0.08和0.07,相比于未摻雜試樣提高了約1.3~2.2倍。
2019, 48(2):650-655. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170592
摘要:通過超聲疲勞試驗(yàn)探究超聲沖擊對(duì)MB8鎂合金焊接接頭超高周疲勞性能的影響。同時(shí),從應(yīng)力集中、殘余應(yīng)力、晶粒細(xì)化等三個(gè)因素來探究超聲沖擊改善MB8鎂合金焊接接頭超高周疲勞性能的機(jī)理。結(jié)果表明:在1.0×108壽命下,焊態(tài)試樣疲勞強(qiáng)度為31.62MPa,沖擊態(tài)試樣疲勞強(qiáng)度為39.81MPa,沖擊態(tài)試樣疲勞強(qiáng)度相較于焊態(tài)提高了26%。這說明超聲沖擊可以明顯提高M(jìn)B8鎂合金焊接接頭超高周疲勞性能。焊態(tài)試樣焊趾處應(yīng)力集中系數(shù)Kt1=1.95,沖擊態(tài)試樣焊趾處應(yīng)力集中系數(shù)Kt2=1.67,應(yīng)力集中系數(shù)降低了14.4%,所以超聲沖擊可以降低焊趾處的應(yīng)力集中程度。超聲沖擊后試樣焊趾處的應(yīng)力由殘余拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變成殘余壓應(yīng)力。超聲沖擊細(xì)化焊趾表面晶粒改善MB8鎂合金焊接接頭的超高周疲勞性能。
王乾龍 , 歐玉靜 , 喇培清 , 馮靜 , 李正寧 , 石玉
2019, 48(2):662-667. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170628
摘要:在B2O3-CeO2-Mg體系中通過引入發(fā)熱劑KClO3,KClO3分解產(chǎn)生的KCl作為稀釋劑。利用鹽助燃燒法制備超細(xì)高純度CeB6粉體,研究成型壓力對(duì)鹽助燃燒合成超細(xì)CeB6粉體粒度和純度的影響。借用SEM、EDS、TEM和XRD探討了鹽助燃燒合成法制備CeB6粉體的形成機(jī)理以及成型壓力對(duì)合成粉體粒度和純度的影響。結(jié)果表明燃燒合成的紫色產(chǎn)物為CeB6,且隨著成型壓力的增大,浸出后產(chǎn)物的平均顆粒尺寸略微有所增加,平均尺寸約為0.830um-0.930um,整體粒度分布較為均勻;浸出產(chǎn)物的純度隨著成型壓力的增加呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢,當(dāng)壓力為20MPa時(shí),純度達(dá)到最大值99.0 wt.%,但不同壓力下各試樣純度均在98.0wt.%以上。
2019, 48(2):668-672. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170456
摘要:本文采用粉末冶金方法制備了名義成分為(Pr25Nd75)25Dy6Al0.5B1Co1Cu0.2Febal.的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體,并研究了不同磁粉粒徑制備的燒結(jié)Nd-Fe-B磁體磁性能和初始磁化階段最大磁導(dǎo)率的相應(yīng)演變規(guī)律。結(jié)果表明,磁粉平均尺寸為3.0 μm時(shí)對(duì)應(yīng)的磁體的內(nèi)稟矯頑力最好,磁粉平均尺寸為3.5 μm 時(shí)對(duì)應(yīng)的磁體的剩磁最高。從磁體的微觀結(jié)構(gòu)觀察和性能測試發(fā)現(xiàn),磁粉粒徑為3.0μm時(shí),燒結(jié)磁體主相更加規(guī)則、均勻,提高了磁體的矯頑力。隨著平均磁粉尺寸進(jìn)一步減小,磁粉粒徑2.5μm時(shí),富Nd相以氧化物形式發(fā)生了團(tuán)聚,且分布不均勻,磁體晶界出現(xiàn)孔洞,去磁耦合效率下降,導(dǎo)致磁體矯頑力降低;磁體氧含量隨著磁粉平均尺寸的減小而增大,磁體內(nèi)雜質(zhì)相增多,剩磁下降;增多的雜質(zhì)相使得磁化初始階段的最大磁導(dǎo)率降低。
2019, 48(2):673-677. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170458
摘要:通過高壓扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),在350℃條件下將難熔金屬純鉬粉末制備成相對(duì)密度達(dá)0.98以上的金屬鉬坯,利用多種檢測手段分析了高壓扭轉(zhuǎn)過程中鉬粉顆??紫堆葑兗爸旅軓?qiáng)化規(guī)律。通過改變預(yù)壓鉬坯壓力參數(shù),探討了壓力對(duì)壓扭鉬坯微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能及其熱穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:壓力由2.0GPa增大到3.0GPa,壓扭鉬坯致密度提升顯著,其內(nèi)部亞晶尺寸細(xì)化,微觀應(yīng)變?cè)黾?試樣整體顯微硬度值隨壓力增大而升高,邊緣處略有降低。隨壓力增大,DSC后組織未發(fā)生顯著長大,熱穩(wěn)定性較好。
蔣世芳 , 孟煥菊 , 張宇棟 , 劉雙 , 陶占良 , 陳軍
2019, 48(2):678-682. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170478
摘要:本文首先以AlO2-為鋁源,采用三元共沉淀法制備前驅(qū)體Ni0.8Co0.15Al0.05(OH)2。對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行500℃高溫處理,隨后與過量的鋰鹽混合均勻,在氧氣氣氛下700℃煅燒12h制得LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(NCA)材料。采用X射線衍射儀(XRD)測試可知所得的NCA材料呈典型的α-NaFeO2層狀結(jié)構(gòu),屬于R-3m空間點(diǎn)群。掃描電子顯微鏡(SEM)測試顯示NCA呈5~6 μm的球狀顆粒。材料在電流倍率為0.1C下首次放電容量為167.1 mAh/g,循環(huán)200圈以后容量保持率為96.2%。倍率測試表明,0.1C、10C下NCA的容量分別為184.0 mAh/g、112.7 mAh/g,到恢復(fù)到0.1C時(shí),容量仍可達(dá)179.7 mAh/g,具有比較好的倍率性能。
2019, 48(2):683-687. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170493
摘要:本文選用與核電站一回路冷卻劑接觸面積最大的結(jié)構(gòu)材料690合金和316LN不銹鋼為研究對(duì)象。在模擬PWR一回路水化學(xué)環(huán)境下,采用靜態(tài)高壓釜浸泡方法和高溫電化學(xué)方法研究加鋅對(duì)這兩種結(jié)構(gòu)材料腐蝕行為的影響,發(fā)現(xiàn)加鋅能夠明顯抑制材料的均勻腐蝕速率和腐蝕產(chǎn)物釋放速率,與不加鋅相比,長期運(yùn)行時(shí),加鋅最多能使316LN和690合金腐蝕速率分別降低1.4倍和1.5倍,腐蝕產(chǎn)物釋放速率最多降低2.3倍。高溫水中,以醋酸鋅形式加鋅,鋅濃度為10~50ppb時(shí),能有效抑制腐蝕速率和腐蝕產(chǎn)物釋放速率,加鋅50ppb以上,加鋅濃度對(duì)腐蝕速率和腐蝕產(chǎn)物釋放速率的影響不明顯。
任軍帥 , 張英明 , 郭學(xué)鵬 , 席恩平 , 王娟
2019, 48(2):688-692. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170585
摘要:本文采用電子束爐高真空、不少于3次熔煉的工藝成功制備了大規(guī)格高純鈮鑄錠。高純鈮鑄錠的純度達(dá)到99.99%,RRR值穩(wěn)定的大于300,滿足了射頻超導(dǎo)腔用高純鈮材料的要求。高純鈮鑄錠的RRR值主要受H、N、O、C等間隙元素的影響,隨著熔煉次數(shù)的增加,氣體元素可有效去除,RRR值也穩(wěn)步增長。高純鈮化學(xué)元素的檢測精度不足以完全與RRR值對(duì)應(yīng),應(yīng)結(jié)合兩參數(shù)來評(píng)價(jià)高純鈮鑄錠的品質(zhì)。
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