2019, 48(6):1717-1724. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180025
摘要:鈦合金寬弦空心風扇葉片是航空發(fā)動機的重要部件,具有復雜的結(jié)構(gòu)特點,內(nèi)部交替排列著減重空腔與加強筋,采用基于復雜超塑性成形的傳統(tǒng)多層工藝成形難度大。針對以上問題,本文提出一種基于熱成形和擴散連接技術(shù)的新雙層制造工藝,并且規(guī)劃了一條毛坯優(yōu)化設計的基本技術(shù)途徑,更可靠可控的構(gòu)建了內(nèi)部加強筋。借用ABAQUS軟件數(shù)值模擬成形,分析成形結(jié)果的厚度均勻性、結(jié)構(gòu)完整性和表面缺陷,以評估方法的實用性。以Ti-6Al-4V為成形材料,采用經(jīng)尺寸優(yōu)化后的最佳坯料,進行了一系列的實驗來驗證仿真結(jié)果。實驗成功制造出無缺陷的縮比版鈦合金寬弦空心風扇葉片,同時實驗與仿真模擬結(jié)果非常吻合。
2019, 48(6):1725-1733. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180129
摘要:本論文采用微弧氧化和電化學沉積(ED)技術(shù)在工業(yè)純鈦(CPTi)表面沉積氟摻雜羥基磷灰石(FHAP)/微弧氧化(MAO)復合涂層。并在Hsnk"s溶液中對未涂覆的CPTi基材和涂覆的樣品進行電化學耐腐蝕性測試。本文研究了MAO界面層對涂層微觀結(jié)構(gòu),力學性能和電化學性能的影響。結(jié)果表明,HAP / Ti,F(xiàn)HAP / Ti和FHAP / MAO / Ti復合涂層樣品在模擬Hank"s溶液中顯著提高了CPTi基體的耐腐蝕性能。然而,力學性能測試表明,與具有MAO界面層的FHAP / Ti涂層的結(jié)合強度(18.1MPa)相比,F(xiàn)HAP / Ti涂層的結(jié)合強度較差(10.7MPa)。此外,F(xiàn)HAP / MAO / Ti涂層與去離子水的接觸角約為35.8°,這更有利于促進細胞附著和增殖。
2019, 48(6):1734-1741. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180051
摘要:通過爆炸焊接的方法實現(xiàn)了R60702板與TA2板的結(jié)合。利用光學顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、顯微硬度計對熱處理前后鋯-鈦結(jié)合界面的微觀組織、元素擴散、顯微硬度進行了分析;并研究了熱處理前后復合板的力學性能和斷口形貌。結(jié)果表明:爆炸焊接后,鋯-鈦結(jié)合界面呈波狀,界面附近產(chǎn)生塑性變形和輕微的元素擴散,隨著塑性變形的減弱界面兩側(cè)顯微硬度也逐漸減小。熱處理后,界面元素擴散明顯,組織發(fā)生再結(jié)晶,顯微硬度、抗拉強度、剪切強度較熱處理前降低,而復合板的塑韌性得到提高。熱處理后的復合板彎曲性能良好。
2019, 48(6):1742-1748. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180144
摘要:在球/面接觸中存在四種微動模式,即切向、徑向、轉(zhuǎn)動和扭動微動,在生理介質(zhì)中扭動微動是人工關(guān)節(jié)失效的主要原因之一。本文成功建立了一種可在恒溫液體介質(zhì)中實現(xiàn)球/面接觸扭動微動的新的試驗系統(tǒng)。利用該系統(tǒng),在37℃的Saline溶液中進行了鈦合金/二氧化鋯陶瓷球的扭動微動試驗,詳細討論了扭動微動的運行行為和損傷機理。結(jié)果表明,扭動微動動力學行為在很大程度上取決于扭動角位移振幅和周期數(shù)。研究建立了扭動微動運行工況圖(RCFM),包括3個區(qū)域,即:部分滑移區(qū)(PSR),混合區(qū)(MFR)和完全滑移區(qū)(SR)。在部分滑移區(qū),接觸中心沒有發(fā)現(xiàn)任何損傷,接觸邊緣上只觀察到輕微的擦傷和磨損。在混合區(qū),損壞區(qū)域從接觸邊緣向中心擴展,接觸中心無損傷,接觸邊緣區(qū)域出現(xiàn)氧化磨損和損傷。在滑移區(qū),整個接觸區(qū)域均發(fā)生損傷,損傷機理主要是磨蝕磨損、氧化磨損、和粘著磨損。
2019, 48(6):1749-1755. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181240
摘要:本文研究了Si元素含量對Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V鈦合金在室溫和500℃力學性能的影響。采用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對斷口形貌和微觀結(jié)構(gòu)進行了分析,硅化物的形核和生長與力學關(guān)系密切。結(jié)果表明:在Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金中加入0.04wt%~0.14wt%的Si可以提高合金的抗拉強度和高溫持久性能,塑性幾乎不變,沖擊韌性和平面應變斷裂韌度顯著降低。Si的加入使合金呈現(xiàn)由韌性向脆性斷裂轉(zhuǎn)變的趨勢,放射區(qū)增大纖維區(qū)和剪切唇區(qū)減小。當Si含量小于0.09wt%時,Si元素完全溶解于α和β相中,以固溶強化機制為主。當Si元素含量達到0.14%時, 相界處析出硅化物,強化機制包括固溶強化和析出強化。
2019, 48(6):1756-1761. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180108
摘要:Ti-45Al (at %)和Ti-45Al-0.3Y (at %)樣品通過真空熱壓燒結(jié)的方法制備。樣品通過x射線衍射(XRD)、光學顯微鏡(OM)、背散射電子(BSE)以及壓縮和硬度測試來研究Y參雜和熱壓工藝參數(shù)對TIAl基合金的顯微組織和力學性能的影響。最優(yōu)燒結(jié)參數(shù)為壓力42MPa,在1400℃下保溫保壓90分鐘。在此參數(shù)下,得到了組織均勻、晶粒細小的由γ相和γ+α2片層結(jié)構(gòu)組成的雙態(tài)組織。在熱壓溫度1400℃,保溫時間240分鐘下,反應能完全達到,但會出現(xiàn)晶粒粗大現(xiàn)象。Y的加入對細化晶粒和片層間距有明顯的作用,這有助于提高合金的機械強度。
2019, 48(6):1762-1768. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180106
摘要:Ti-6Al-4V合金經(jīng)熱浸鋁并在650℃下進行高溫擴散退火處理,獲得TiAl3涂層。采用銷-盤式磨損試驗機研究鋁化后的Ti-6Al-4V合金與GCr15鋼對磨的干滑動磨損行為。通過SEM、XRD、EDS和XPS等微觀分析手段測試熱浸鍍鋁涂層磨面的形貌、物相和成分,并且探討其磨損機制。研究結(jié)果表明:隨著滑動速度的增加,當滑動速度為0.75m/s時,鋁化后的Ti-6Al-4V合金的磨損量先減小到最小值,然后在2.68m/s時增加到最高值,最后在4m/s時降至最低值。在不同的滑動速度下,磨損量隨著載荷的增加而增加。研究發(fā)現(xiàn),摩擦層結(jié)構(gòu)對磨損的行為和機制有顯著的影響。在4m/s時,含氧的摩擦層(TiO和TiO2)具有明顯的減磨性能;相反地,在2.68m/s時,沒有氧化物的摩擦層并未顯示出對磨損具有保護作用。與未經(jīng)熱浸鍍處理的Ti-6Al-4V合金相比,在不同工況下,鋁化后的涂層提高了鈦合金的耐磨性,尤其速度為4m/s。耐磨性得到提高是由Ti-Al涂層和摩擦氧化物層所引起的。
鄭明月 , 張少明 , 胡強 , 徐駿 , 毛衛(wèi)民 , 賀會軍 , 劉英杰 , 盛艷偉 , 趙文東
2019, 48(6):1819-1828. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180689
摘要:采用數(shù)值模擬和實驗研究結(jié)合的方法研究了增材制造鈦粉的新型制備工藝-鈦絲高頻感應熔化氣霧化技術(shù)(Wire Induction heating Gas Atomization, WIGA)的鈦絲感應熔化部分。數(shù)值模擬得到了鈦絲感應熔化模型的最優(yōu)參數(shù):感應線圈的夾角為90°;電源輸出頻率為450kHz;線圈最優(yōu)單匝直徑為8mm。鈦絲直徑選定為4mm,形成長度15mm金屬液流的臨界送絲速度為45mm/s。在此條件下,金屬液產(chǎn)生350±50℃過熱度時電源的臨界輸出功率為34kW。建立氬氣保護氛圍的鈦絲感應熔化實驗裝置,通過實驗研究得到TC4鈦絲形成長度15mm液流的臨界送絲速度為50mm/s,實驗值與模擬值誤差為10.0%。在此條件下,熔化產(chǎn)生350±50℃過熱度液流,電源的臨界輸出功率為38kW,實驗值與模擬值誤差為10.5%。實驗結(jié)果與模擬結(jié)果相互證明,得到了鈦絲熔化的工程應用依據(jù)。
2019, 48(6):1829-1834. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180019
摘要:植入物多孔結(jié)構(gòu)的設計研究多以規(guī)則孔結(jié)構(gòu)為主,而少有針對梯度孔結(jié)構(gòu)設計。本文提出平面center及空間sphere兩種梯度圓孔設計方法,實現(xiàn)完成對某一平面center梯度孔的植入物結(jié)構(gòu)設計,采用激光選區(qū)熔化技術(shù)(Selective Laser Melting, SLM)制備出孔隙率為75%的醫(yī)用鈦合金Ti6Al4V梯度孔與規(guī)則孔結(jié)構(gòu)植入物樣件,進行微觀材料表征和力學性能測試,得到相關(guān)力學數(shù)據(jù)。結(jié)果表明:該種梯度孔結(jié)構(gòu)的力學性能優(yōu)于規(guī)則孔,在孔隙率為75%的條件下,梯度孔樣件的平均彈性模量較規(guī)則孔高36.25%,平均抗壓強度提高29.9%。
2019, 48(6):1835-1840. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180057
摘要:本文基于分子動力學模擬,通過研究鈦單晶納米柱在拉伸和壓縮下的力學響應特征及晶體結(jié)構(gòu)演化行為,揭示其塑性變形機制。結(jié)果表明沿[0001]晶向拉伸條件下主要塑性變形機制為伴生的{101 ?2}孿晶和基面層錯;而沿[0001]晶向壓縮條件下,基面位錯作為優(yōu)先形核的缺陷參與到塑性變形過程,隨后錐面
趙燕春 , 毛瑞鵬 , 許叢郁 , 孫浩 , 蔣建龍 , 寇生中
2019, 48(6):1841-1846. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180160
摘要:采用水冷銅坩堝磁懸浮熔煉-銅模吸鑄法在真空及高純氬氣保護條件下制備了直徑3mm的(Ti0.5Ni0.48M0.02)80Cu20 (M=Fe、Ce、Zr)合金,研究了Fe、Ce、Zr對合金凝固組織中形狀記憶晶相析出的變化規(guī)律,分析了該合金的室溫力學行為與強韌化機理。研究發(fā)現(xiàn),(Ti0.5Ni0.48M0.02)80Cu20 (M=Fe、Ce、Zr)合金鑄態(tài)結(jié)構(gòu)均為非晶+形狀記憶晶相(B2過冷奧氏體和B19’熱致馬氏體)的復合結(jié)構(gòu),其中M=Fe的合金B(yǎng)2相體積分數(shù)析出最多,M=Zr的合金B(yǎng)19,相體積分數(shù)最多。在室溫壓縮過程中,合金均表現(xiàn)出良好的綜合力學性能,其中以M=Ce 的合金性能最優(yōu),斷裂強度,屈服強度,塑性應變分別達到2645Mpa,1150Mpa和12.2%。合金在受壓應力斷裂后,組織中奧氏體相體積分數(shù)減小,馬氏體相體積分數(shù)增加,同時在屈服后均表現(xiàn)出強烈的加工硬化行為。加工硬化速率和瞬時加工硬化速率隨真應變的變化分為三個階段,合金內(nèi)部在壓應力的作用下B2向B19,相轉(zhuǎn)變是合金強韌化的主要動力。M=Fe的合金加工硬化速率、平均加工硬化指數(shù)、瞬時加工硬化指數(shù)最大,加工硬化能力最強,M=Ce的合金次之,M=Zr的合金最弱。
胡蒙均 , 馬通祥 , 高雷章 , 屈正峰 , 溫良英 , 胡麗文 , 扈玫瓏
2019, 48(6):1847-1851. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171108
摘要:熔鹽電解TiO2制備金屬鈦的過程中,鈣鈦礦是不可避免的中間相,這已得到國內(nèi)外研究者的公認。本研究借助間斷性實驗,主要研究了熔鹽電解TiO2制備金屬鈦過程中,鈣鈦礦的形成與TiO2脫氧及陽極產(chǎn)生氣體間的關(guān)系。研究結(jié)果表明,CaCl2熔鹽中電解TiO2制備金屬鈦的過程,按其脫氧進程可分為三個主要階段。第一階段為 TiO2脫氧生成鈦的低價氧化物,同時O2-、熔鹽Ca2+和未脫氧的TiO2形成CaTiO3。第二階段為CaTiO3脫氧、脫鈣及鈦低價氧化物繼續(xù)脫氧為Ti2O。第三階段為Ti2O進一步脫氧為Ti(2% O)。TiO2脫氧量、熔鹽消耗量及形成CaTiO3量之間的摩爾比為1:1:1, 且鈣鈦礦形成階段陽極只有Cl2放出,鈣鈦礦形成結(jié)束后陽極放出CO2、CO氣體,無Cl2放出。若以電解TiO2到含2%氧的Ti[O]所消耗的時間記為100%的話,那么鈣鈦礦脫氧、脫鈣過程約占總時間的38.9%,而鈣鈦礦形成的時間只占5.6%,其余時間為鈦低價氧化物的脫氧過程。因此鈣鈦礦的形成是該工藝電流效率低的主要原因之一,鈦低價氧化物深脫氧速率低是該工藝的主要限制性環(huán)節(jié)。
趙彬 , 趙永慶 , 侯智敏 , 羅媛媛 , 張文 , 張平祥 , 吳金平
2019, 48(6):1872-1877. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180464
摘要:利用Gleeble-3800型熱模擬試驗機對經(jīng)過三次真空自耗熔煉的Ti-5Al-3V-3Zr-0.7Cr(wt%)合金進行熱模擬等溫壓縮試驗,研究了在750~900℃及0.001~1s-1應變速率下的高溫流變行為及再結(jié)晶行為。結(jié)果表明,在合金的高溫變形過程中,流變曲線呈現(xiàn)出明顯的先硬化后軟化的流變行為特征,應變速率的降低或溫度的升高都會使合金的流動應力降低;造成該合金流變軟化的主要原因是動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的臨界應變與峰值應變之間成線性關(guān)系,隨著溫度和真應變增加,再結(jié)晶體積分數(shù)呈“S”型增加;應變速率減小,再結(jié)晶體積分數(shù)也呈拋物線增長。合金的最佳高溫塑形變形參數(shù)為:750℃/0.001-0.01s-1和850-900℃/ 0.01-0.1s-1。
2019, 48(6):1878-1883. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180751
摘要:硬質(zhì)膜層能夠顯著提高飛機發(fā)動機鈦合金葉片的抗固體顆粒沖蝕性能,現(xiàn)有的軟基體/硬膜層體系由于較高的脆性及界面不匹配性很容易被沖蝕,膜基界面極易發(fā)生脆性剝落。為了改善硬質(zhì)膜層的抗沖蝕性能,結(jié)合輝光離子擴滲及等離子增強電弧離子鍍技術(shù),本文在TC4合金表面制備了具有梯度滲碳及TiN(Ti)膜層的復合滲鍍層,并表征了結(jié)構(gòu)對于復合滲鍍層性能的影響。結(jié)果表明,相對于未強化的TC4基體表面單層TiN及12周期復合Ti/TiN膜層,復合滲鍍層的顯微硬度及膜基結(jié)合強度均同步得到了提高。沖蝕試驗結(jié)果表明,TC4基體未滲碳前,表面單層TiN膜層呈現(xiàn)出脆性沖蝕開裂機制,12層復合Ti/TiN膜層由于多層復合結(jié)構(gòu)的增韌效應,呈現(xiàn)出層狀剝落及“沖蝕窩”損傷形貌。滲碳后,復合滲鍍層的抗沖擊韌性得到提高,單層TiN膜層在沖蝕條件下的膜基界面脆性開裂明顯被抑制。滲碳復合12周期復合Ti/TiN結(jié)構(gòu)的復合滲鍍層具有最佳的抗固體顆粒沖蝕性能,表現(xiàn)出明顯的韌性損傷機制,沖蝕失重率降低了十余倍??箾_蝕性能的提高可歸結(jié)于復合滲鍍層較高的表面硬度、界面強度和強韌性匹配。
2019, 48(6):1884-1891. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180985
摘要:采用微弧氧化技術(shù)和氟硅烷修飾在醫(yī)用Ti-6Al-4V合金表面構(gòu)建超疏水涂層??疾煳⒒⊙趸妷簩ν繉颖砻嫘蚊布按植诙鹊挠绊?,分析微弧氧化和超疏水涂層的相組成及元素化學狀態(tài)以探討超疏水表面的形成機制。初步研究超疏水試樣的細胞毒性和抗菌性能。結(jié)果表明,隨著微弧氧化電壓的增加,涂層的表面粗糙度增大,而顯微結(jié)構(gòu)均勻性在440V最佳。經(jīng)疏水處理后,試樣的表面粗糙度較微弧氧化試樣有所下降,而接觸角隨著電壓的增加而先增大后減小,在440 V時獲得最大值154.9°。微弧氧化涂層主要由銳鈦礦及少量金紅石TiO2相組成,并含有大量的–OH和一些磷的化合物,而超疏水試樣表面存在大量的CF3、CF2和Si-O基團。全氟辛基三氯硅烷通過水解和脫水反應將氟硅烷嫁接于微弧氧化涂層上而形成超疏水表面。超疏水試樣屬于1級無毒材料,其細胞增殖率與Ti-6Al-4V合金無顯著差異。此外,超疏水試樣還具有一定的抗菌性,相對微弧氧化試樣,其抗菌率可達93.03%。
孫歡迎 , 趙軍 , 劉翊安 , 張泉 , 曹京霞 , 黃旭
2019, 48(6):1892-1896. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181191
摘要:研究了一種名義成分為Ti-25V-15Cr-5Mo-0.25Si-0.08C的新型低成本阻燃鈦合金TF-X,通過三次真空自耗熔煉制備了φ120mm鑄錠,經(jīng)包套擠壓得到φ25mm棒材,觀察了鑄錠和擠壓棒材的微觀組織,測試并分析了擠壓棒材的室溫和高溫拉伸性能、熱穩(wěn)定性能、高溫蠕變性能。結(jié)果表明:TF-X合金具有與TF550合金大致相同的微觀組織;TF-X合金室溫及高溫拉伸強度高于TF550合金,并且具有很好的塑性;試驗條件下,TF-X合金的熱穩(wěn)定性能低于TF550合金,熔煉過程中應該嚴格控制氧含量;TF-X合金在540℃/250MPa/100h條件下蠕變性能與TF550合金相當,顯著高于Ti40合金。
朱麗霞 , 羅金恒 , 武剛 , 李麗鋒 , 張庶鑫 , 劉雙雙 , 陳永楠
2019, 48(6):1897-1903. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181211
摘要:論文采用擴散熱處理研究了Cu/Ni/Ti復合鍍層不同溫度下的擴散行為,分析了擴散層結(jié)構(gòu),并討論了擴散過程對鍍層結(jié)構(gòu)及腐蝕性能的影響。結(jié)果表明:由于Cu/Ni/Ti原子之間的互擴散,形成穩(wěn)定的擴散層,可以有效提高鍍層表面耐蝕性能;隨著熱擴散溫度上升到700℃,膜層結(jié)構(gòu)致密,在擴散層中形成了NixTiy金屬間化合物及少量的CuxTiy金屬間化合物,鍍層表面的耐蝕性最好;溫度升高到800℃時,在膜層界面處引發(fā)了Kirkendall效應,所形成的Kirkendall空位相互聚集長大,形成裂紋或孔洞,使得鍍層疏松多孔,從而低了耐蝕性。
2019, 48(6):1904-1908. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171113
摘要:對Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe鈦合金分別進行單級和雙級時效熱處理,對比研究雙級時效工藝對高強β鈦合金組織與性能影響。單級時效溫度為550℃,雙級時效工藝采用在400℃預時效之后再進行550℃下的再時效處理。研究結(jié)果表明,合金在400℃預時效時析出了ω相,隨著預時效時間的延長,ω相最終轉(zhuǎn)變?yōu)棣料唷O啾葐渭墪r效而言,合金經(jīng)雙級時效后其次生α相顯微組織得到明顯細化,其原因主要是因為預時效階段為后續(xù)較高溫度下次生α相的形核與長大提供了更多的形核質(zhì)點。雙級時效工藝可以大幅提高合金的強度及硬度,但是塑性略有下降。
2019, 48(6):1909-1915. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180001
摘要:采用陽極電沉積技術(shù)制備了金屬鋁摻雜改性的Ti/PbO2電極,通過表面粗糙度測量儀,掃描電鏡,X射線衍射儀、線性極化掃描和交流阻抗譜電化學測試和加速壽命試驗對鋁摻雜引起PbO2涂層電極的物理化學特性的影響進行分析,并對鋁摻雜改性的Ti/PbO2電極對苯酚模擬廢水電催化氧化降解行為進行考察。結(jié)果表明,Al3+添加可使得Ti/PbO2電極涂層結(jié)晶細化、沉積均勻致密,表面粗糙度明顯降低,結(jié)瘤缺陷改善;鋁摻雜改性的Ti/PbO2析氧電位升高,電荷傳遞及催化性能提高,但呈非單調(diào)變化,其中添加3mM Al3+制備電極的析氧電位最高可達到2.09V,導電性優(yōu)異,電催化性能最佳,電化學穩(wěn)定性高,其強化壽命可達到460h,比未改性電極壽命提高了100h。鋁摻雜改性的Ti/PbO2電極對苯酚模擬廢水具有良好的電化學氧化降解能力,180min處理后苯酚去除率最高可達到93.6%,COD去除率最大可達到73.6%。
2019, 48(6):1916-1920. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180007
摘要:添加Ni做為填充材料是抑制TiNi/不銹鋼異種材料激光焊接頭裂紋從而實現(xiàn)其良好連接的方法之一,但填充金屬Ni與母材TiNi合金的成分差異會形成界面區(qū),焊接熱輸入對界面區(qū)的組織形貌有很大的影響,進而會影響整個接頭的力學行為。本文在厚度為0.2mm的TiNi合金/321不銹鋼異種材料激光微焊接時,預置Ni做為填充材料,獲得了TiNi合金/Ni/321不銹鋼激光焊接頭,研究了激光脈沖寬度對焊接接頭TiNi側(cè)界面的影響。結(jié)果表明,不同脈沖寬度下,TiNi合金側(cè)界面區(qū)均由寬度不等的TiNi共晶層和TiNi3金屬間化合物層組成;隨著脈沖寬度的增加,TiNi共晶層平均寬度逐漸減小,TiNi3金屬間化合物層平均寬度逐漸增加;界面區(qū)顯微硬度隨脈沖寬度的增加逐漸升高。TiNi母材熔化量和Marangoni流動的改變是影響接頭該側(cè)界面區(qū)寬度及顯微硬度的主要原因。
2019, 48(6):1921-1928. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180084
摘要:為了提高純Ti的生物活性和抗感染性,采用微弧氧化(UMAO)制備多孔涂層,并以植酸(PA)偶聯(lián)骨碎補提取物(ERD),并分析涂層結(jié)構(gòu)、形貌及性能。結(jié)果表明,隨著ERD濃度的提高,納米顆粒增多,有PO43-,P2O74-和O=P-O-生成;載藥12.5g/L的膜層摩擦磨損系數(shù)低,膜層結(jié)合力較高,為親水涂層,膜層的電位提高了0.32V,自腐蝕電流降低一個數(shù)量級,模擬體液浸泡有羥基磷灰石(HA)生成。純鈦表面通過超聲微弧氧化,植酸偶聯(lián)載藥的耐蝕性,結(jié)合力,生物活性均有提高。
2019, 48(6):1929-1935. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180125
摘要:通過對激光沉積TC4/TC11鈦合金直接過渡件沉積態(tài)和熱處理態(tài)的顯微組織、靜載力學性能、拉伸斷口及顯微硬度進行對比研究,探索改善激光沉積TC4/TC11鈦合金組織,進而提高綜合力學性能的途徑。研究結(jié)果表明,沉積態(tài)試樣在970 ℃熱處理后α板條的長寬比小于沉積態(tài)和退火態(tài),兩側(cè)組織均呈現(xiàn)典型的網(wǎng)籃組織特征且更為均勻,晶界α相徹底消失,過渡界面基本消失,使得TC4/TC11組織參數(shù)最優(yōu)化;沉積態(tài)、去應力退火和固溶時效(最優(yōu)熱處理參數(shù))熱處理后試樣的拉伸斷口為韌性斷口且均斷在了TC4側(cè),其中固溶時效熱處理后試樣強度沒有明顯降低,塑性得到顯著提高,具有良好的綜合力學性能;當熱處理溫度提高到970 ℃(最優(yōu)熱處理參數(shù)),該試樣沿著整個過渡界面顯微硬度值分布最均勻、差異最小,基體與過渡界面處顯微硬度值變化也最小。
2019, 48(6):1936-1943. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180127
摘要:通過對Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al鈦合金進行不同工藝的固溶-時效處理,采用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等方法研究了固溶-時效工藝對材料析出行為和力學性能的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過980℃×0.5h固溶處理后,組織中出現(xiàn)有大量亞穩(wěn)態(tài)的馬氏體α"相,通過隨后的時效處理,組織中將析出有不同數(shù)量和形態(tài)的α析出相,隨著時效溫度升高或時間增長,析出相數(shù)量增多,形態(tài)由無規(guī)則聚集態(tài)向針狀轉(zhuǎn)變,析出物的尺寸和間距也增大。材料時效過程中析出大量納米級彌散分布的α析出相,形成的α/β相界面對位錯運動起到阻礙作用,從而提高合金強度,析出相數(shù)量越多,越細小,強化作用越大。而塑性主要取決于析出相在晶界上的分布形態(tài)和數(shù)量,晶界α相的形貌對材料的塑性有重大影響,連續(xù)的晶界α相分布會嚴重損害材料的塑性。
2019, 48(6):1769-1776. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180049
摘要:采用相圖計算軟件Pandat計算了Mg-9Zn-xAl(x=2, 4, 6)合金的凝固溫度窗口、固相率對溫度的敏感性、溫度加工窗口和相組成及其轉(zhuǎn)變路徑,并進行了實驗驗證。結(jié)果表明:Mg-9Zn-xAl鎂合金適合進行半固態(tài)成形,其半固態(tài)加工溫度窗口較大,易于進行半固態(tài)成形操作,且在半固態(tài)加工溫度區(qū)間,其固相率對溫度的敏感性均小于0.015。當Al含量不同時,其相的轉(zhuǎn)變溫度和路徑不同。Mg-9Zn-xAl在凝固過程中均形成α-Mg、MgZn,Mg32(Al,Zn)49和Al5Mg11Zn4相,當Al含量增加至6%時形成了Mg17Al12相。自孕育流變成形Mg-9Zn-xAl合計的晶粒尺寸和圓整度分別為65.3μm、56.5μm、52.2μm和1.3、1.19、1.23。當工作溫度為150℃時,其抗壓強度和抗壓變形量分別為278MPa、283MPa、295MPa和36.22%、33.02%、31.21%。
阮晴 , 賈玉振 , 鄭繼云 , 李丘林 , 劉偉 , 束國剛
2019, 48(6):1777-1784. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180067
摘要:B4C/Al復合材料是目前最理想的中子吸收材料,廣泛用于乏燃料儲存。本文利用液態(tài)攪拌法制備B4C/Al復合材料,通過添加Ti元素,探討了界面反應對材料的界面結(jié)構(gòu)和力學性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),Ti元素通過參與界面反應,改變了界面結(jié)構(gòu),在B4C顆粒表面形成了緊密結(jié)合的納米TiB2界面層;Ti的添加消除了界面微裂紋、微孔、分離等缺陷。隨著界面反應程度的加強,材料強度提高,尤其反應脫落的納米TiB2顆粒作為原位第二強化相進一步增強基體。B4C/Al復合材料斷裂過程表現(xiàn)為韌窩延性斷裂;TiB2界面層增強了B4C顆粒與基體的結(jié)合,斷裂行為從B4C-Al界面脫落轉(zhuǎn)變?yōu)锽4C顆粒斷裂;但過渡的界面反應會形成微韌窩,引起材料延伸率下降。
2019, 48(6):1785-1790. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180938
摘要:在Ni基體上電沉積純Ni鍍層和Ni-CeO2復合鍍層并對其進行620 °C低溫滲鋁,制備了無CeO2和CeO2改性的鋁化物涂層。將以上兩種涂層在1000 °C下氧化,研究CeO2顆粒的加入對氧化膜的生長速率和粘附性能的影響。結(jié)果表明,在δ-Ni2Al3涂層中加入納米CeO2顆??梢酝七t一層完整α-Al2O3膜的形成時間,降低氧化膜的生長速率。此外,納米CeO2顆粒的加入提高了氧化膜的粘附性,原因是與沒有CeO2摻雜的涂層相比,CeO2改性鋁化物涂層在氧化膜/涂層界面上形成的空洞尺寸較小。
2019, 48(6):1791-1796. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.nm20180002
摘要:設計并構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣的銀枝晶一直被認為是一種實現(xiàn)表面增強拉曼散射(SERS)信號放大的合理途徑。本文報道了一種簡單的濕化學方法,通過快速混合硝酸銀和氫氟酸水溶液,進而實現(xiàn)了硅片表面高密度銀枝晶的快速制備。由于Si-H表面具有一定的弱還原性,隨后導致了銀離子的還原,并最終形成了具有良好SERS增強特性的銀枝晶結(jié)構(gòu)。該方法生產(chǎn)速率快,重現(xiàn)性好,產(chǎn)率高,其尺寸通常為微米級,且枝晶表面無任何有機污染物。EDS分析進一步證實了所制備的枝晶結(jié)構(gòu)為單質(zhì)銀屬性。此外,詳盡的研究表明所制備的銀枝晶結(jié)構(gòu)其形貌與具體的反應參數(shù)如氫氟酸濃度、硝酸銀濃度以及反應時間等息息相關(guān)。重要的是,該枝晶結(jié)構(gòu)成功實現(xiàn)了蘇丹I、蘇丹II和蘇丹III的快速分析檢測,展現(xiàn)出良好的應用前景。
2019, 48(6):1797-1802. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171046
摘要:在無氰黃金電沉積工藝的基礎上,利用雙向脈沖電源,經(jīng)過十個小時的電沉積可以得到質(zhì)量較好的黃金樣品。以脈沖周期為單一變量,通過單一變量試驗,利用掃描電鏡、X射線衍射儀以及維氏硬度計探討了黃金電沉積層的微觀形貌、平均晶粒尺寸以及維氏硬度值。結(jié)果顯示當脈沖周期為45ms到75ms范圍內(nèi)時,電沉積層的維氏硬度值可以達到117.0HV0.1,且電沉積層具有較強的(111)晶面的擇優(yōu)取向。較強的(111)晶面擇優(yōu)取向伴隨著電沉積層更加平整的微觀形貌以及更高的維氏硬度值。。
王翠萍 , 林遠靖 , 盧勇 , 魏振幫 , 張晏清 , 韓佳甲 , 劉興軍
2019, 48(6):1803-1808. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180039
摘要:本研究利用EPMA技術(shù)測定了Ni-Nb-Ti三元系富Ni側(cè)合金在1000℃下的擴散數(shù)據(jù),并使用Whittle and Green方法計算了Ni-Nb-Ti三元系在1000℃下的互擴散系數(shù)。通過DICTRA軟件優(yōu)化得到Ni-Nb-Ti三元系的fcc相的原子遷移率參數(shù),運用優(yōu)化得到的的原子遷移率計算出的互擴散系數(shù)與實驗數(shù)據(jù)具有較好的一致性,從而驗證了所得的原子遷移率參數(shù)的可靠性。同時通過運用遷移率參數(shù)擬合各擴散偶的的濃度-距離曲線和擴散路徑,進一步驗證了參數(shù)的合理性。
鄒建雄 , 林黎蔚 , 焦國華 , 魯遠甫 , 劉波 , 許可為
2019, 48(6):1809-1813. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.nm20180066
摘要:采用磁控共濺射Ru和MoC靶,通過調(diào)節(jié)摻入MoC的含量獲得非晶態(tài)RuMoC薄膜,研究了非晶RuMoC薄膜的熱穩(wěn)定性。HRTEM和XRD結(jié)果表明,在500℃下RuMoC薄膜依舊保持非晶結(jié)構(gòu);XPS分析結(jié)果表明,在該溫度下,Ru-C鍵依舊保持完好,是RuMoC薄膜良好熱穩(wěn)定的關(guān)鍵。此外,研究了RuMoC在大馬士革銅互連線微結(jié)構(gòu)中的熱穩(wěn)定性。HRTEM結(jié)果表明,RuMoC薄膜實現(xiàn)直接電鍍銅,TEM原位EDS結(jié)果表明,RuMoC薄膜在500℃下依舊成功阻擋了Cu原子擴散。
馬小波 , 張勝楠 , 于澤明 , 劉國慶 , 焦磊 , 鄭會玲 , 李成山 , 張平祥 , 李金山
2019, 48(6):1814-1818. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180012
摘要:采用PIT工藝制備了單芯Bi-2223/AgAu帶材,系統(tǒng)地研究了第二次熱處理階段(HT2)降溫速率對帶材相組成、微觀結(jié)構(gòu)和傳輸性能的影響。結(jié)果表明:隨著降溫速率的減小,富鉛相3321不斷增加,CuO顆粒尺寸逐漸增大。當冷卻速率從600°C/h減小到1°C/h時,臨界電流密度Jc從7 kA/cm2增加到11.5 kA/cm2,增加了64%。由于晶間連接性能和磁通釘扎性能的提高,在較低的降溫速率下,Bi-2223/AgAu帶材在磁場下的臨界電流密度也得到了提高。
2019, 48(6):1852-1859. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171129
摘要:本文設計了等應變速率模具,將等應變速率擠壓技術(shù)應用于AZ31鎂合金板材擠壓。采用有限元軟件對等應變速率擠壓和傳統(tǒng)擠壓分別進行模擬仿真。對比研究了鎂合金擠壓過程中,分別使用等應變速率模具和傳統(tǒng)模具時,金屬流動速度場、等效應變場、模具出口溫度場、平均應力場等坯料主要場變量的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:在本文設定的具體工況下,使用等應變速率模具擠壓使金屬流動速度場、等效應變場、模具出口溫度場和應力場分布的均勻性分別提高了13.5%,43.2%,7.6%和13.4%。兩種模具的出口處板材的等效應變均是從中心向邊緣逐漸增加,溫度場均呈現(xiàn)中心部分基本保持穩(wěn)定,靠近板材邊緣部分逐漸降低趨勢,且等應變速率模具出口處板材溫增小于傳統(tǒng)模具。等應變速率模具減小了模具出口附近板材拉應力出現(xiàn)的范圍,且在模具出口處等應變速率擠壓板材的平均壓應力大于傳統(tǒng)擠壓。
杜 紅 , 袁鴿成 , 丁燦培 , 林典海 , 楊安宸 , 吳其光
2019, 48(6):1860-1866. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171138
摘要:本文研究了微量Zr對不對稱軋制Al-0.8Mg-0.9Si合金板及其相繼固溶處理后的微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明:微量Zr在Al-0.8Mg-0.9Si合金中形成Al3Zr相彌散分布在基體中,在不對稱軋制過程中,該化合物相對Copper{112}<111>、Brass{011}<211>、S{123}<634>、E{111}<110>和F{111}<112>等形變織構(gòu)無明顯影響;在隨后的固溶處理過程中,軋制板材發(fā)生的再結(jié)晶使得Copper、Brass、S等形變織構(gòu)的取向密度降低,但不溶的細小Al3Zr相在一定程度上抑制了不連續(xù)再結(jié)晶行為,反而使軋制過程中形成的E、F剪切織構(gòu)的取向密度增加。添加微量Zr所形成的上述結(jié)構(gòu)使該合金板材在固溶后獲得較好的綜合性能,其抗拉強度、屈強比和延伸率分別可達230MPa、0.49和9.5%以上;塑性應變比r值從0.7提高至0.84,杯突值IE由8.94提高至9.84,各向異性度|Δr|由0.15降低至0.04。
2019, 48(6):1867-1871. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171172
摘要:為解決爆炸噴涂過程中WC顆粒由于高溫導致的脫碳問題,本文設計了一種帶有拉瓦爾噴管的爆炸噴涂裝置,利用該裝置進行了爆炸噴涂WC涂層的理論和試驗研究?;诘褥亓鞯臄?shù)值計算結(jié)果表明,噴管可以有效降低載氣的溫度,并可將WC顆粒加速至1000m/s以上。利用壓力傳感器測試了噴管入口和出口處的壓力,計算了氣流馬赫數(shù)。在噴管出口處采用激光遮擋法測試了粒子的速度,測試結(jié)果與理論計算結(jié)果具有較好的一致性。采用掃描電鏡、金相顯微鏡和XRD對碳化鎢顆粒、涂層進行了表征,結(jié)果表明噴管的使用可以有效避免脫碳現(xiàn)象。該研究為解決爆炸噴涂碳化鎢過程中的脫碳問題提供了一種新思路。
鄭亮 , 劉玉峰 , 劉楊 , 王悅 , 張軼波 , 劉娜 , 許文勇 , 袁華 , 李周 , 張國慶
2019, 48(6):1944-1953. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181172
摘要:摘 要:對固溶強化型鎳基高溫合金625進行升、降溫差示掃描量熱分析(DSC)試驗,研究了同一合金不同狀態(tài)(粉末態(tài)、粉末+熱等靜壓態(tài)和鑄態(tài))以及升/降溫速率(5-10℃/min)對相變溫度的影響。采用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、電子探針(EPMA)對不同狀態(tài)625合金的微觀組織和元素分布進行表征。結(jié)果表明:(1)鑄態(tài)比粉末態(tài)合金的枝晶間距大2個數(shù)量級,而熱等靜壓態(tài)合金為無枝晶偏析的細等軸晶結(jié)構(gòu)。(2)升、降溫速率對DSC曲線中加熱時基體開始熔化(等于固溶強化型合金的初熔溫度)和冷卻時開始凝固溫度(偏離基線的拐點)無影響,但對合金加熱熔化結(jié)束、冷卻時大量凝固析出溫度(峰位)和終凝溫度(拐點)有明顯影響。采用加熱、冷卻曲線相應相變溫度平均值的方法可減少DSC試驗和樣品條件的影響,獲得相對固定且更具可比性的合金相變溫度。(3)合金狀態(tài)對初熔溫度和DSC升溫曲線固相線溫度附近的圓弧段有明顯影響。根據(jù)DSC加熱曲線固相線溫度附近的圓弧大小可以判斷合金的偏析傾向,弱偏析傾向的粉末態(tài)和熱等靜壓態(tài)PM625合金DSC加熱曲線固相線附近區(qū)域拐點尖銳,表現(xiàn)為合金開始熔化溫度(偏離基線的拐點)與名義固相線溫度(切線交點)差異很小,分別僅為5℃和6℃;偏析傾向較大的鑄態(tài)IN625合金的DSC加熱曲線中固相線溫度附近區(qū)域為較大圓弧,開始熔化溫度與名義固相線溫度差異可達52℃。鑄態(tài)625合金的初熔溫度比熱等靜壓態(tài)和粉末態(tài)分別低45℃和40℃,在實際熱處理和熱等靜壓等熱工藝參數(shù)選擇時應注意圓弧段較大的合金降低初熔溫度的影響。在所有DSC冷卻曲線中,由于完全熔化重新凝固消除了合金原始顯微組織特征,不同狀態(tài)625合金固相線溫度區(qū)域附近曲線形態(tài)相似,均為較大的圓弧。
2019, 48(6):1954-1960. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180449
摘要:采用超聲噴丸(USSP)對工業(yè)純鋯進行處理,就其拉拉疲勞性能展開研究,并利用光學顯微鏡(OM)和顯微硬度計分別對試樣的微觀組織和由表層到基體的硬度分布進行表征;利用X射線衍射儀(XRD)分析其表層晶粒尺寸、微觀畸變以及殘余應力。結(jié)果表明:USSP處理后,其晶粒尺寸細化到納米級別,表層殘余壓應力、表面粗糙度、硬度隨著處理時間的增加而增加;原始工業(yè)純鋯的疲勞極限為195MPa,USSP處理可顯著提高其疲勞極限,USSP處理45min工業(yè)純鋯的疲勞極限達到220MPa,較原始工業(yè)純鋯提高11.2%;疲勞加載過程中的應力越低,USSP處理對疲勞壽命的提高越明顯。
魯寧寧 , 許 磊 , 歷長云 , 王有超 , 米國發(fā) , 楊二闊
2019, 48(6):1961-1968. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.nm20180047
摘要:實驗采用了熱壓燒結(jié)的方法制備了1~25vol%片層石墨(Gr)含量的Gr/6061Al復合材料,并采用了納米鋁粉包覆片層石墨的混粉工藝提高片層石墨在鋁基體粉末中的分散均勻性。所制備的復合材料中,片層石墨均勻分散在鋁基體中,界面結(jié)合良好,未發(fā)現(xiàn)界面反應產(chǎn)物的存在,通過透射電鏡觀察到了少層石墨烯的存在。1~15vol% Gr含量的Gr/6061Al復合材料的致密度均高于90%;復合材料的致密度和摩擦系數(shù)隨著片層石墨含量的增加具有相同的變化趨勢,都逐漸降低;石墨含量從1vol%增加到25vol%時,復合材料摩擦系數(shù)(COF)呈逐漸降低的趨勢;與1vol.%Gr含量的Gr/6061Al復合材料相比,其他Gr含量的復合材料的磨損率均較高。
彭麗軍 , 馬吉苗 , 劉興宇 , 劉峰 , 黃國杰 , 洪松柏 , 解浩峰 , 劉冬梅
2019, 48(6):1969-1974. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170869
摘要:通過物理性能測試和采用掃面電子顯微鏡SEM、透射電子顯微鏡TEM、高分辨透射電子顯微鏡HRTEM等分析測試技術(shù),系統(tǒng)研究不同處理工藝對Cu-Ni-Co-Si合金微觀組織與性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,合金熱軋在線淬火時效處理后,合金中存在大量的正交結(jié)構(gòu)的大顆粒(Ni、Co)2Si相和少量、細小的(Ni、Co)2Si相,是導致合金綜合性能無法滿足后續(xù)使用的主要原因;經(jīng)固溶時效和固溶冷變形時效處理后,合金的硬度與時效時間的關(guān)系曲線均呈單峰型,而合金的導電率與時效時間的關(guān)系曲線均呈先快速增加后緩慢增大最后趨于穩(wěn)定的趨勢;合金經(jīng)固溶時效和固溶冷變形時效處理后,基體出現(xiàn)大量圓盤狀的正交結(jié)構(gòu)的(Ni、Co)2Si相,與基體的取向關(guān)系為 。
2019, 48(6):1975-1981. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171081
摘要:本研究以某公司生產(chǎn)的電沉積鎳板為對象,研究了該電沉積鎳的力學性能;同時為了深入探討該金屬的力學行為特別是塑性變形機制, 對其進行了不同程度的冷軋變形。實驗結(jié)果表明:電沉積鎳存在寬晶,尺寸約為0.5μm~1.5μm,同時存在生長孿晶。其抗拉強度平均在385MPa~461MPa之間,在垂直無始積片方向達到了最低值(385MPa);在平行有始積片方向達到了最高值(461MPa)。電沉積鎳經(jīng)過多道次軋制,變形程度達到90%時,晶粒尺寸明顯減?。卉堉谱冃芜_到98%時才能壓裂,說明試樣塑性、韌性良好;隨著變形程度的的增加,硬度逐漸增大,出現(xiàn)了加工硬化。軋制過程導致本來取向隨機的晶粒在某些晶面和晶向出現(xiàn)擇優(yōu),當軋制程度達到98%時,Tc(220)=94.1%,出現(xiàn)了(220)面的變形織構(gòu)。
2019, 48(6):1982-1989. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171128
摘要:利用金相顯微鏡、掃描電鏡及透射電鏡等測試手段研究了擠壓溫度對固溶態(tài)Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd鎂合金顯微組織的影響。同時,采用浸泡實驗和電化學測試等方法研究了合金在模擬體液中的腐蝕行為。結(jié)果表明:擠壓態(tài)合金主要由大的變形晶粒和動態(tài)再結(jié)晶晶粒組成,析出相由納米級的棒狀(Mg, Zn)3Gd相和顆粒狀的Mg2Zn11相組成。擠壓溫度在340~360 ℃時,合金中動態(tài)再結(jié)晶晶粒的體積分數(shù)隨著擠壓溫度的升高而增加,腐蝕速率隨著擠壓溫度的升高而降低。當擠壓溫度為360 ℃時,合金發(fā)了完全動態(tài)再結(jié)晶,具有較好的耐腐蝕性,靜態(tài)腐蝕速率為0.527 mm/y,腐蝕形式為均勻腐蝕。當溫度升高至380 ℃時,部分動態(tài)再結(jié)晶晶粒發(fā)生異常長大現(xiàn)象,導致腐蝕速率隨著擠壓溫度的升高而升高。
2019, 48(6):1990-1995. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171130
摘要:將焊接速度大幅度提升至1000 mm/min,在不同焊接轉(zhuǎn)速下(1000~1900 rpm)對3 mm厚退火態(tài)7075鋁合金薄板進行攪拌摩擦焊接實驗,并用高精度紅外熱像儀測量焊縫溫度,研究了焊接轉(zhuǎn)速對焊縫峰值溫度、焊縫外觀以及接頭組織的影響規(guī)律。發(fā)現(xiàn)當轉(zhuǎn)速低于1600 rpm時,隨著轉(zhuǎn)速的升高,焊縫峰值溫度逐漸升高,在1600 rpm時達到最高,接近500 ℃,1600 rpm以后,峰值溫度在480~495 ℃之間波動,并有輕微下降的趨勢,這一結(jié)果與已有熱輸入模型及焊縫峰值溫度公式不相符合。此外,綜合考慮焊縫表面以及接頭微觀組織,發(fā)現(xiàn)當轉(zhuǎn)速在1400,1500,1600 rpm時,焊接質(zhì)量達到最佳。對材料摩擦機制進行分析,發(fā)現(xiàn)摩擦系數(shù)隨焊接轉(zhuǎn)速和焊接溫度的變化而變化,從而在熱輸入模型中引入摩擦系數(shù)變量,最終建立了穩(wěn)態(tài)焊接時峰值溫度與焊接轉(zhuǎn)速的關(guān)系公式。
2019, 48(6):2002-2008. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171143
摘要:為了得到一種制備簡便、耐腐蝕性能優(yōu)良的用于艦船腐蝕防護的金屬鍍層,利用電刷鍍技術(shù)在45鋼上制備出了Ni-石墨烯復合鍍層,采用掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、原子力顯微鏡(AFM)、Raman光譜儀對石墨烯片層和鍍層微觀形貌進行了表征,采用電化學實驗和浸泡試驗對Ni-石墨烯復合鍍層的耐腐蝕性能進行了研究。結(jié)果表明:石墨烯片層進入了Ni-石墨烯復合鍍層;相比Ni鍍層,Ni-石墨烯復合鍍層質(zhì)量更優(yōu);在電化學實驗和浸泡試驗中,發(fā)現(xiàn)Ni-石墨烯復合鍍層與Ni鍍層相比,前者的腐蝕電位較后者正移了70mV,前者的自腐蝕電流密度僅為后者的0.34倍,前者的電荷轉(zhuǎn)移電阻為后者的3.1倍;浸泡168 h后,Ni-石墨烯復合鍍層的失重量僅為Ni鍍層的0.47倍,說明Ni-石墨烯復合鍍層的耐腐蝕性能明顯增強。
2019, 48(6):2009-2013. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171149
摘要:本文主要研究了燒結(jié)釹鐵硼磁體中氧含量變化對Dy晶界擴散后的Dy含量及矯頑力增加量的影響。選取多種高、低氧磁體進行Dy擴散處理后比較發(fā)現(xiàn),低氧磁體的Dy擴散量和矯頑力提高量均明顯高于高氧磁體。對9個0wt.%Dy的不同氧含量樣品進行擴散再次確認,氧含量減少有利于Dy擴散量、矯頑力的提高。各樣品成分梯度結(jié)果顯示,低氧磁體的Dy擴散量由表及里全面高于高氧磁體,內(nèi)外濃度梯度也小于后者。電子探針表征結(jié)果表明,低氧磁體Dy擴散后晶界處Dy富集條紋更明顯、連續(xù),完整包裹各個主相晶粒。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化也使低氧磁體各向異性場提高幅度大于高氧磁體。磁體中氧含量降低使富釹相在主相周邊均勻連續(xù)分布,為后續(xù)進入磁體內(nèi)部的Dy元素提供連續(xù)的擴散通道,從而使磁體的Dy擴散量和矯頑力提高量進一步提高。
2019, 48(6):2014-2020. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171150
摘要:采用真空電弧熔煉法熔煉出Al0.8CoCrFeNiTi0.2高熵合金,并在600 ℃、800 ℃、1000 ℃下進行了真空退火熱處理。利用X射線衍射儀(XRD)、光學顯微鏡(OM)、電子探針(EPMA)、硬度計、萬能試驗機以及電化學工作站對合金鑄態(tài)和不同溫度退火態(tài)的微觀組織結(jié)構(gòu)、硬度、壓縮機械性能和在3.5wt.%的NaCl溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蝕性進行了研究。組織分析表明退火處理使合金的相組成和組織形貌都發(fā)生了改變,鑄態(tài)下合金由BCC和FCC兩相固溶體組成, 600 ℃、800 ℃和1000 ℃退火態(tài)下合金由BCC、FCC和σ相三相組成,800 ℃退火態(tài)中σ相析出最多。隨著退火過程的進行,鑄態(tài)下的單相固溶體樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榱思毿悠瑺畹膬上嗷旌辖M織。在800 ℃及以下溫度范圍,退火溫度越高,混合組織越細小,成分均勻性越好。但1000℃退火態(tài)有大塊狀單相固溶體析出,導致元素偏析重新加劇。硬度試驗和壓縮試驗結(jié)果表明合金在鑄態(tài)和三種溫度退火態(tài)下都有較高的硬度、屈服強度、斷裂強度和塑性變形量,表現(xiàn)出了良好的綜合機械性能和抗回火軟化能力。800 ℃退火態(tài)的硬度、屈服強度和斷裂強度最高,鑄態(tài)的塑性最好。電化學腐蝕試驗表明鑄態(tài)和三種溫度退火態(tài)下的合金在3.5% NaCl溶液和0.5mol/L H2SO4溶液中都表現(xiàn)出了良好的耐蝕性, 800 ℃退火態(tài)的耐蝕性最好。
2019, 48(6):2020-2026. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171166
摘要:以純金屬元素粉末為原料,采用放電等離子燒結(jié)工藝制備了MoNbTaW難熔高熵合金,研究了燒結(jié)溫度和保溫時間等工藝參數(shù)對MoNbTaW難熔高熵合金的物相、晶體結(jié)構(gòu)、燒結(jié)行為和力學性能的影響。結(jié)果表明,在燒結(jié)溫度1800℃和保溫5min即可形成BCC單相高熵合金;燒結(jié)溫度是影響MoNbTaW難熔高熵合金致密度、晶粒尺寸和力學性能的主要因素;隨著燒結(jié)溫度的升高,合金的晶粒尺寸增大,致密度、硬度和和屈服強度均增高;燒結(jié)溫度為2000℃時合金的致密度可達99.8%,化學成分無偏析,屈服強度為1314±14MPa,斷裂韌性為(5~6)MPa.m1/2,其斷裂模式為解理斷裂。
2019, 48(6):2027-2032. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171181
摘要:采用不同稀土La前驅(qū)體浸漬摻雜改性Pd/γ-Al2O3催化劑,利用多功能催化性能評價裝置測試不同催化劑的C3H8催化氧化性能,并通過H2-TPR、XRD、XPS等手段對催化材料進行結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明:La能促進貴金屬鈀分散,增強鈀與載體相互作用,穩(wěn)定高活性Pd2+物種,從而提高了催化劑的C3H8催化氧化性能。在選用不同La前驅(qū)體改性的Pd/γ-Al2O3催化劑中,硝酸鑭改性效果最佳,能更好地促進活性金屬鈀的分散和Pd2+高活性物種的穩(wěn)定。相比Pd/γ-Al2O3,La改性催化劑均降低了C3H8和NO的反應轉(zhuǎn)化溫度。選用不同La前驅(qū)體對催化活性影響存在差異的主要原因是La前驅(qū)體添加而引起的金屬-載體相互作用和活性貴金屬鈀的分散狀態(tài)變化。
2019, 48(6):2033-2037. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171187
摘要:對工業(yè)燒結(jié)純鉬在室溫下進行了壓力為6 GPa,扭轉(zhuǎn)圈數(shù)為1、2和5圈的高壓扭轉(zhuǎn)實驗,借助納米壓痕測試技術(shù)對變形前后試樣進行了力學性能表征,通過有限元模擬獲得了不同變形程度試樣的應力-應變曲線。結(jié)果表明:高壓扭轉(zhuǎn)對純鉬力學性能具有顯著的強化作用,變形前后試樣的納米硬度和屈服強度分別從3.02 GPa和970 MPa升高至7.80 GPa和3370 MPa,分析認為細晶強化和位錯強化是強度提升的主要因素。然而,高壓扭轉(zhuǎn)變形導致的位錯增殖和殘余應力升高使材料的彈性模量隨應變量的增大而逐步降低。此外,基于有限元模擬所得的應力-應變曲線,建立了高壓扭轉(zhuǎn)過程中應力和等效應變之間的關(guān)系,討論了大塑性變形過程中的硬化行為。
王曉民 , 曹海蓮 , 南輝 , 王志新 , 喇學偉 , 張廷安
2019, 48(6):2038-2043. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171200
摘要:研究了電解工藝制備銦微粉時,電解溫度、極距、導電鹽濃度、電解液pH、添加劑種類對粉體純度和粒度的影響。結(jié)果表明:電解最佳工藝參數(shù)為In3+濃度為30g/L,電流密度為130 A/cm2,連續(xù)電解時間為1h,NaCl濃度80g/L,極距5cm,硫脲濃度0.3g/L,明膠濃度0.5g/L,pH=2.5,聚乙烯吡咯烷酮用量為0.2g/L。在此工藝條件下電解,極距的大小,基本不影響粉體的純度,但對粉體的粒度影響較大;NaCl濃度對粉體純度影響最大;電解液溫度越高,所得粉體粒度變大,粉體純度降低;電解液的pH既影響粉體的純度,又影響粉體的粒度;添加劑硫脲對粉體的枝晶生長有抑制作用。在此工藝參數(shù)下電解1h,可得到粒度小于100μm的銦微粉,其中粒度小于30μm的占75%,粉體純度為99.98%,平均電流效率達70.10%。
2019, 48(6):2044-2048. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171201
摘要:采用聚丙烯酰胺凝膠法,分別以氧氯化鋯、硫酸鋯和硝酸氧鋯為鋯源制備ZrO2納米粉體,利用熱重-差熱同步分析儀(TG-DSC)、X射線衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM) 分別對凝膠的熱分解過程及氧化鋯粉體的物相組成和形貌進行分析和表征,研究了不同鋯源對聚丙烯酰胺凝膠法所制備的ZrO2納米粉體相轉(zhuǎn)變、物相組成及粉體形貌的影響。結(jié)果表明,鋯鹽影響聚丙烯酰胺凝膠的熱分解完全溫度,以硝酸氧鋯為前驅(qū)體制得的凝膠熱分解完全溫度最低,約為530 ℃,以硫酸鋯和氧氯化鋯為前驅(qū)體制得的凝膠熱分解完全溫度分別為573 ℃和580 ℃。鋯鹽影響氧化鋯的晶化溫度,但氧化鋯的相轉(zhuǎn)變過程相似,均是由無定型氧化鋯轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆较嘌趸啠⒃?00 ℃時完全轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕嘌趸?。氧化鋯的晶化溫度越高,平均粒徑越小,團聚程度越高,以上述三種鋯源為前驅(qū)體均可制備出近似球形的納米氧化鋯粉體,粉體粒徑分布在52~97.4 nm范圍內(nèi)。
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