薛寒松 , 陳揚(yáng)揚(yáng) , 黃杰 , 李信宇 , 饒勁松 , 潘復(fù)生
2019, 48(7):2049-2055. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180211
摘要:本文研究了熱處理對(duì)超聲擠壓態(tài)Mg-6Zn-0.5Y-2Sn合金(實(shí)驗(yàn)合金)微觀組織和拉伸性能的影響。結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)時(shí)效處理(T5)和固溶加時(shí)效處理(T6),實(shí)驗(yàn)合金的晶粒尺寸變得更加均勻,MgSnY和Mg2Sn第二相分布更加彌散,且數(shù)量有所增加。T5和T6處理均提高了實(shí)驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度,其中T5處理的提高作用更加明顯。經(jīng)過(guò)T5處理之后,實(shí)驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度從165MPa增加到了269MPa,增長(zhǎng)率達(dá)到63.1%。MgSnY和Mg2Sn第二相共同的析出強(qiáng)化作用,是熱處理態(tài)實(shí)驗(yàn)合金屈服強(qiáng)度提高的主要原因。此外,相對(duì)于T6處理,T5處理更加有效地提升了實(shí)驗(yàn)合金的綜合力學(xué)性能。
2019, 48(7):2056-2061. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181223
摘要:采用差熱分析(DSC)、光學(xué)顯微鏡(OM)、X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能量色散譜(EDS)及拉伸測(cè)試等手段研究了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金經(jīng)過(guò)不同熱處理方式后的組織演變及力學(xué)性能。提出了500°C固溶處理15h、225°C時(shí)效處理40h的最佳熱處理制度。500°C固溶15h后,層狀長(zhǎng)周期堆積有序(LPSO)結(jié)構(gòu)消失,晶界處的(Mg,Zn)3(Y,Sm)從網(wǎng)狀相溶解成顆粒狀,同時(shí)形成大量的長(zhǎng)條狀相Mg12(Y,Sm)Zn。時(shí)效處理后,大量彌散的β′相析出到α-Mg晶粒中,有利于提高合金的屈服強(qiáng)度。試驗(yàn)合金的屈服強(qiáng)度(YS)、抗拉強(qiáng)度(UTS)和延伸率(EL)分別為170.0 MPa、260.8 MPa和14.1%。熱處理后斷口由沿晶斷裂向穿晶斷裂轉(zhuǎn)變。
2019, 48(7):2062-2067. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180166
摘要:采用熱模擬實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試了AZ80鎂合金材料的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線, 變形溫度范圍533K - 683K, 應(yīng)變速率范圍0.001 - 10 s-1, 變形程度為50%。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶粒尺寸隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而增大。確定了AZ80鎂合金的熱激活能, 確定了AZ80鎂合金材料熱變形時(shí)的本構(gòu)方程。根據(jù)Sellars方程, 確定了AZ80鎂合金的動(dòng)力學(xué)模型, 其定義為描述發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)與變形溫度和應(yīng)變速率的函數(shù)關(guān)系。確定了AZ80鎂合金的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型, 其定義為描述動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸與Z函數(shù)之間數(shù)學(xué)關(guān)系. 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,相對(duì)誤差小于11.8%。確定了臨界應(yīng)變和穩(wěn)態(tài)應(yīng)變與Z函數(shù)之間數(shù)學(xué)關(guān)系。
周計(jì)明 , 孟海明 , 李大利 , 齊樂(lè)華 , 鞠錄巖
2019, 48(7):2068-2073. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180295
摘要:根據(jù)碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料層壓板的真實(shí)微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立了其多尺度微觀力學(xué)模型,包括微觀尺度下的橫向及縱向單胞模型以及介觀尺度的結(jié)構(gòu)單胞模型。楊氏模量由中尺度模型計(jì)算。宏觀力學(xué)性能彈性模量根據(jù)介觀模型進(jìn)行計(jì)算。介觀模型中用到的性能參數(shù)通過(guò)微觀模型計(jì)算獲得。采用多尺度建模方法預(yù)測(cè)了不同鋪層模式的碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料層壓板彈性模量,并采用對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明,采用多尺度建模方法可以成功用于不同鋪層方式層壓復(fù)合材料彈性模量的預(yù)測(cè),與實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有相同的變化趨勢(shì),但較實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大。主要是由于模擬過(guò)程中忽略了實(shí)驗(yàn)中真實(shí)存在的合金及纖維性能退化而造成的。本文所提出的多尺度建模方法對(duì)于復(fù)合材料層壓板設(shè)計(jì)具有重要意義。
李洋 , 馬力峰 , 姜正義 , 黃志權(quán) , 林金寶 , 姬亞峰
2019, 48(7):2074-2083. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180368
摘要:鎂合金板材軋制對(duì)工作輥的溫度有特殊控制要求,本文采用導(dǎo)熱油循環(huán)流動(dòng)傳熱的方式對(duì)軋輥進(jìn)行溫度控制,基于有限差分法建立了軋輥、導(dǎo)熱油傳熱過(guò)程的差分模型,利用FLUENT建立了導(dǎo)熱油加熱軋輥的流固耦合傳熱模型,并輔以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,給出了其傳熱過(guò)程中軋輥的溫升曲線、輥身表面及橫截面溫度分布。結(jié)果表明:在不同的加熱條件下,其表面溫度分布呈現(xiàn)操作側(cè)溫度高、驅(qū)動(dòng)側(cè)溫度低的特點(diǎn),兩端的溫差范圍在5-12℃,且流體溫度與速度對(duì)其影響較小;軋輥內(nèi)壁與外壁的最大溫差6℃,可近似認(rèn)為徑向溫度分布均勻;隨著加熱時(shí)間的增加,軋輥表面溫度均呈速率減小的趨勢(shì)上升,流體溫度升高及速度增大時(shí),軋輥溫升變快;軋輥停止加熱后,其表面溫度不會(huì)立即下降且持續(xù)增長(zhǎng)一段時(shí)間,這段時(shí)間約為5-8分鐘,流體的溫度和速度對(duì)延長(zhǎng)的時(shí)間影響較小;軋輥表面平均溫度的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合較好,最大相對(duì)誤差為8.3%,表明該模型可正確預(yù)測(cè)軋輥表面的平均溫度,作為鎂合金板材軋制模型的一部分,利于軋制過(guò)程中軋輥的“等溫”控制,實(shí)現(xiàn)“鎂合金板材的等溫軋制”控制。
2019, 48(7):2084-2090. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180136
摘要:本文主要通過(guò)OM、SEM、EDS和XRD等研究了鑄態(tài)及擠壓態(tài)Mg-2Zn-1Mn-xY (Y=0,0.8,2.2,wt.%) 鎂合金顯微組織和力學(xué)性能。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,稀土Y的添加,不僅可以細(xì)化鑄態(tài)及擠壓態(tài)合金晶粒,還可以弱化擠壓態(tài)合金的基面織構(gòu)強(qiáng)度,從而同時(shí)提高合金的強(qiáng)度以及韌性。本文中最優(yōu)化合金擠壓態(tài)Mg-2Zn-1Mn-xY合金具有良好的力學(xué)性能,與原始Mg-2Zn-1Mn合金相比,屈服強(qiáng)度從164MPa提高到204MPa、抗拉強(qiáng)度從237MPa提高到298MPa以及延伸率從12%增加到18%。
伍華怡 , 張丁非 , 蔣璐瑤 , 馮靖凱 , 趙陽(yáng) , 潘復(fù)生
2019, 48(7):2091-2198. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180102
摘要:本文以Mg-8Al-2Sn變形鎂合金為研究背景,通過(guò)在Mg-8Al-2Sn合金中添加0-2 wt.%含量的Zn元素,研究了Zn添加對(duì)Mg-8Al-2Sn擠壓鎂合金顯微組織和性能的影響。研究結(jié)果表明,鑄態(tài)Mg-8Al-2Sn-xZn合金的相組成主要是α-Mg相、Mg17Al12相和Mg2Sn相。在添加Zn元素以后,合金中的共晶化合物的形態(tài)發(fā)生變化,由共晶組織變?yōu)殡x異共晶組織。擠壓過(guò)后,晶粒組織尺寸更均勻。Zn元素的加入,會(huì)促進(jìn)合金中第二相在擠壓過(guò)程中的動(dòng)態(tài)析出以及第二相尺寸的粗化。合金在時(shí)效中產(chǎn)生的析出相的數(shù)量也隨著Zn含量的增多而增加。隨著Zn含量的增加,擠壓態(tài)和時(shí)效態(tài)合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都隨之增加。當(dāng)Zn含量達(dá)到2 wt.%時(shí),合金力學(xué)性能最好,其時(shí)效態(tài)的抗拉強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度和延伸率分別是385 MPa, 291 MPa和6.44%。
代言 , 陳先華 , 徐笑陽(yáng) , 趙超越 , 劉春全 , 趙娣 , 劉曉芳 , 羅鑄 , 涂滕 , 潘復(fù)生
2019, 48(7):2099-2106. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180651
摘要:通過(guò)光學(xué)顯微組織(OM),掃描電子顯微鏡(SEM),X射線衍射(XRD),電子背散射衍射(EBSD)和拉伸試驗(yàn)研究了不同熱處理?xiàng)l件下Mg-5Y-0.6Zr-xNd (x = 0, 0.5和1wt.%) 合金的組織和力學(xué)性能。結(jié)果表明,隨著Nd含量的增加,第二相Mg24Y5和Mg14Nd2Y (β)在基體中的含量增加。添加少量Nd可以降低α-Mg的堆垛層錯(cuò)能,促進(jìn)熱軋過(guò)程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。隨著Nd含量的增加,靜態(tài)再結(jié)晶的體積分?jǐn)?shù)明顯增加。退火處理后Mg-5Y-0.6Zr-0Nd合金的平均晶粒尺寸可細(xì)化至3.73μm。軋制合金的抗拉強(qiáng)度隨著Nd的增加而增加,而伸長(zhǎng)率則表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)。含有1.01wt.%Nd的軋制合金具有優(yōu)良的機(jī)械性能,其拉伸強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為336MPa,278MPa和16.3%。在微觀結(jié)構(gòu)觀察的基礎(chǔ)上,討論了力學(xué)性能的變化。
趙春江 , 張飛濤 , 黃慶學(xué) , 劉雁偉 , 蘇夢(mèng)穎
2019, 48(7):2151-2158. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20171211
摘要:滾珠旋壓由于連續(xù)逐點(diǎn)成型特性而產(chǎn)生大量的變形熱而需要對(duì)變形區(qū)進(jìn)行連續(xù)冷卻。由于鎂合金成型溫度較低的特點(diǎn),可以利用摩擦與變形熱替代鎂合金薄壁管滾珠旋壓工件的加熱過(guò)程。本文通過(guò)有限元模擬對(duì)不同工藝參數(shù)下的生熱規(guī)律進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明:滾珠旋壓變形影響區(qū)的溫度隨著摩擦系數(shù),模具轉(zhuǎn)速,減薄量和進(jìn)給比的提高而增加,其中,減薄量對(duì)溫度的提高最為敏感,模環(huán)轉(zhuǎn)速對(duì)溫度的提高影響較小,摩擦系數(shù)對(duì)溫升的影響最??;在高轉(zhuǎn)速和大減薄量時(shí)變形影響區(qū)的溫度可以達(dá)到220℃以上,可以滿足鎂合金的溫?zé)岢尚蔚臏囟纫蟆W冃螀^(qū)非接觸式溫度測(cè)量結(jié)果表明模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合度較高。
2019, 48(7):2159-2164. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180062
摘要:以鑄態(tài)AZ31B鎂合金為研究對(duì)象,時(shí)效處理(400℃×12h)后,在Gleeble-3800熱模擬機(jī)上進(jìn)行了變形溫度為250 450℃、應(yīng)變速率為0.01 10s-1的熱模擬壓縮試驗(yàn),通過(guò)高速攝影技術(shù)確定了合金熱壓縮過(guò)程中的臨界開(kāi)裂應(yīng)變,結(jié)合有限元模擬確定了熱壓縮臨界開(kāi)裂損傷值。結(jié)果發(fā)現(xiàn),經(jīng)典Freudenthal準(zhǔn)則能夠很好地反映高速攝影技術(shù)和熱模擬壓縮試驗(yàn)觀察到的試樣表面裂紋萌生以及擴(kuò)展的現(xiàn)象,結(jié)果與金相觀察一致。因此,基于Freudenthal準(zhǔn)則,通過(guò)引入Zener-Hollomon因子來(lái)表征鎂合金熱變形過(guò)程的臨界開(kāi)裂損傷值隨變形溫度和應(yīng)變速率的變化,建立了適用于鑄態(tài)AZ31B鎂合金的熱變形開(kāi)裂準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則很好地揭示了鎂合金熱變形的臨界開(kāi)裂損傷值與應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變、變形溫度和應(yīng)變速率等變形參數(shù)之間的關(guān)系,為鑄態(tài)AZ31B鎂合金熱變形開(kāi)裂預(yù)測(cè)提供了理論支撐,為該合金熱加工參數(shù)的優(yōu)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
趙元亮 , 邊麗萍 , 趙興國(guó) , 曾航航 , 梁偉 , 孟棫樸
2019, 48(7):2165-2170. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180077
摘要:本文通過(guò)磁懸浮熔煉銅模吸鑄工藝制備了Mg-10Y-2.45Zn和Mg-10Y-2.45Zn-1Ca-0.37Al兩種合金,考察復(fù)合添加高含量Ca及少量Al合金元素對(duì)鑄態(tài)Mg-10Y-2.45Zn合金中LPSO相形成的影響及其在固溶熱處理及高溫高應(yīng)力下的組織演變規(guī)律及力學(xué)行為變化。結(jié)果表明,鑄態(tài)下高含量Ca及少量Al參與了18R LPSO的大量形成且出現(xiàn)大量18R LPSO相分層界面;在高溫下,不同于Mg-10Y-2.45Zn合金,Mg-10Y-2.45Zn-1Ca-0.37Al中的18R LPSO大量溶解,并在晶界處合并長(zhǎng)大、a-Mg晶粒粗化;在高溫大塑性變形條件下,大塊狀18R LPSO扭折、分層或破碎,18R LPSO相界附近發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和α-Mg基體內(nèi)析出大量細(xì)小棒狀14H LPSO相強(qiáng)化了合金。
2019, 48(7):2171-2178. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180189
摘要:采用金相顯微鏡、X射線衍射結(jié)合斯密特因子研究高速?zèng)_擊載荷下LZ91鎂合金的動(dòng)態(tài)變形行為和力學(xué)本構(gòu)。結(jié)果表明:流變應(yīng)力對(duì)應(yīng)變速率不敏感,發(fā)生了Portevin-LeChatelier效應(yīng);當(dāng)應(yīng)變速率為3600s-1時(shí)才出現(xiàn)絕熱剪切帶,這是由于β-Li相間細(xì)小均勻分布的α-Mg相增大了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力,導(dǎo)致絕熱剪切敏感性減弱;α-Mg相形成了偏離基面織構(gòu)20~30°的特殊織構(gòu),不需要孿生來(lái)協(xié)調(diào)均勻塑性變形,這是因?yàn)棣?β相界面取向接近Burgers取向關(guān)系;修正了Johnson-Cook力學(xué)本構(gòu),擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。
2019, 48(7):2179-2184. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180298
摘要:利用電化學(xué)相分離法,成功提取Mg-Zn-Y合金中的第二相,并獲得合金元素在Mg-Zn-Y合金中的固溶量,建立了鎂合金中直接測(cè)定元素固溶量的方法。利用Miedema混合焓模型及Toop模型(對(duì)稱)和Kohler模型(非對(duì)稱)計(jì)算Mg-Zn-Y三元合金中Zn的活度及活度相互作用系數(shù),通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定及計(jì)算表明:Mg-Zn-Y中Zn的自相互作用系數(shù)與Y的相互作用系數(shù)均為正值,說(shuō)明這一體系里Zn與Zn,Zn與Y是相互排斥的,Y的存在可以提高Zn的活度,即Y固溶量的增加會(huì)導(dǎo)致Zn固溶量的降低,增加了固液界面前沿液相中的成分過(guò)冷度,從而使得晶粒細(xì)化,晶界處片層狀的Mg3Y2Zn3共晶相聚集增多,逐漸連續(xù)成網(wǎng)狀。
李洋 , 馬立峰 , 姜正義 , 黃志權(quán) , 林金寶 , 姬亞峰
2019, 48(7):2185-2192. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180598
摘要:通過(guò)數(shù)值模擬分析了AZ31鎂合金中厚板在軋制變形區(qū)的溫度分布,建立了軋后鎂板平均溫度關(guān)于軋輥溫度、軋制速度、軋制壓下量、板材厚度的經(jīng)驗(yàn)公式,并輔以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:當(dāng)鎂板較薄、軋制速度較小時(shí),鎂板中心層的塑性變形熱在軋制變形區(qū)向表層傳遞,中心層的溫升不能代表鎂板塑形變形產(chǎn)生的溫升;軋后鎂板的平均溫度與軋輥溫度、軋制速度、軋制壓下量正相關(guān),與板材厚度反相關(guān);軋后鎂板平均溫度的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的最大相對(duì)誤差為8.34%,平均相對(duì)誤差為7.4%,經(jīng)驗(yàn)公式能很好的預(yù)測(cè)軋后鎂板的平均溫度。經(jīng)驗(yàn)公式的提出,利于實(shí)現(xiàn)“AZ31鎂合金板材的等溫軋制”控制;對(duì)鎂合金軋制工藝制度的合理制定以及后續(xù)軋制設(shè)備的選擇有重要指導(dǎo)意義。
2019, 48(7):2239-2243. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181245
摘要:研究納米La2O3對(duì)Mg顆粒的助磨作用以及吸氫和放氫的催化作用,對(duì)克服Mg吸氫和放氫動(dòng)力學(xué)差的問(wèn)題有重要意義。Mg粉中添加1.0 mol.%的La2O3于球磨后,XRD分析表明Mg晶粒為49.7 nm,而純Mg球磨后的晶粒為51.6 nm,La2O3使球磨后Mg晶粒的更小,這有利于提高M(jìn)g的吸氫和放氫速率。SEM觀測(cè)表明,球磨后La2O3納米晶粒與Mg晶粒緊密接觸,呈鑲嵌結(jié)構(gòu),這有利于La2O3對(duì)Mg吸氫和放氫發(fā)揮催化作用。吸氫和放氫動(dòng)力學(xué)測(cè)試表明,添加La2O3使Mg吸氫和放氫速率加快,吸氫反應(yīng)活化能降低49.8 kJ/mol,放氫反應(yīng)活化能降低23.1 kJ/mol,即顯著地了改善Mg吸氫和放氫的動(dòng)力學(xué)性能。p-c-T等溫吸附平衡測(cè)試表明,添加La2O3球磨后Mg的吸氫活性更高,平衡氫壓較低。DSC放氫分析表明,添加La2O3后MgH2放氫溫度有所降低。硬度比Mg大的La2O3納米顆粒在球磨過(guò)程中起助磨作用,不與Mg反應(yīng);在加氫和放氫過(guò)程中La2O3起催化作用,不與H2反應(yīng)。
張文鑫 , 孫毅 , 許春香 , 張金山 , 賈慶功 , 寬軍
2019, 48(7):2244-2250. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180037
摘要:采用常規(guī)鑄造法制備了Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca生物鎂合金。研究了在不同正擠壓速度下(10, 30, 60, 90mm/min)擠出的變形鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明:隨著擠壓速度的增大,動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸增大,未動(dòng)態(tài)再結(jié)晶區(qū)域減少。不同擠壓速度影響第二相的形態(tài)和分布,進(jìn)而影響動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生??棙?gòu)隨著擠壓速度的增大而減弱。隨著擠壓速度的增大,合金的塑性增強(qiáng),抗拉強(qiáng)度減小。在擠壓速度為60mm/min 時(shí),綜合力學(xué)性能良好??估瓘?qiáng)度270Mpa,伸長(zhǎng)率19.6%。
白巖 , 鄧?yán)だ?/a> , 康金文
2019, 48(7):2251-2257. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180176
摘要:本文采用半固態(tài)攪拌技術(shù)制備出了5μm10vol%Grp/AZ91、(5μm5vol%Grp+5μm5vol%SiCp)/AZ91和 (5μm5vol%Grp+10μm5vol%SiCp)/AZ91共3種鎂基復(fù)合材料,并對(duì)其在300℃,0.05mm/s的條件下進(jìn)行了熱擠壓,研究了SiCp對(duì)擠壓態(tài)復(fù)合材料的顯微組織、力學(xué)性能和耐磨性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,與Grp/AZ91相比,SiCp的引入導(dǎo)致基體晶粒尺寸增大,引起石墨顆粒碎化;隨著SiCp尺寸增加,晶粒尺寸增大,石墨碎化現(xiàn)象更為顯著。SiCp的加入提高了Grp/AZ91復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度,隨著SiCp尺寸增加,力學(xué)性能進(jìn)一步提升。SiCp的引入降低了Grp/AZ91復(fù)合材料的磨損率,同時(shí)摩擦系數(shù)上升,隨著SiCp尺寸增加,磨損率進(jìn)一步下降,摩擦系數(shù)進(jìn)一步上升,磨損機(jī)制由剝層磨損轉(zhuǎn)變?yōu)槟チDp。
2019, 48(7):2258-2265. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180233
摘要:摘 要: 研究了半連續(xù)鑄造Mg-6Al-6Zn-3Sn-1Y-0.5Mn(AZTYM66310)鎂合金在鑄態(tài)以及固溶處理與時(shí)效處理后的微觀組織結(jié)構(gòu)演變和拉伸性能及失效機(jī)理。鑄態(tài)AZTYM66310合金的微觀組織中α-Mg初生相呈現(xiàn)典型的等軸枝晶形態(tài),枝晶間分布大量的凝固過(guò)程中形成的第二相,包括Mg + Mg32(Al,Zn)49共晶、Mg2Sn離異共晶相以及Al2Y相和Al8Mn4Y相。鑄態(tài)合金經(jīng)過(guò)380℃×6h固溶處理后,大部分Mg32(Al,Zn)49相和部分Mg2Sn相溶入基體中,形成過(guò)飽和α-Mg固溶體,基體中Al、Zn、Sn元素含量顯著提高,而Al2Y相和Al8Mn4Y相未發(fā)生明顯變化。固溶處理顯著提高了合金的抗拉強(qiáng)度,同時(shí)提升了合金的斷后延伸率。經(jīng)過(guò)380℃×6h+150℃×16h的時(shí)效處理后,合金組織中,尤其是晶界附近,析出大量的納米尺度的顆粒增強(qiáng)相,強(qiáng)度提高,特別是屈服強(qiáng)度提高到187.4 MPa。合金在拉伸失效過(guò)程中,組織中的第二相首先破裂或者與基體分離,導(dǎo)致了微裂紋的產(chǎn)生,微裂紋沿著晶界擴(kuò)展,最終導(dǎo)致樣品發(fā)生斷裂。
王晶彥 , 李慕勤 , 張德秋 , 彭書(shū)浩 , 曾群
2019, 48(7):2266-2274. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180314
摘要:在純鎂超聲微弧氧化表面,采用電泳沉積方法引入殼聚糖作為中間層,并在殼聚糖表面浸提中藥提取物。研究中藥提取物對(duì)復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)、磨損性能、耐蝕性和生物活性等的影響。結(jié)果表明:負(fù)載中藥提取物能對(duì)超聲微弧氧化表面實(shí)現(xiàn)封孔處理,負(fù)載中藥提取物涂層具有適宜的表面狀態(tài),從而改善耐蝕性;負(fù)載中藥提取物涂層為化學(xué)結(jié)合提高了涂層的結(jié)合力和抗磨損性能,并具有優(yōu)異的體外生物活性。
楊秋榮 , 曾迎 , 周明揚(yáng) , 黃廣號(hào) , 任凌寶 , 陸嘉偉 , 尹冬弟 , 蔣斌
2019, 48(7):2275-2283. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180095
摘要:采用MTS-CMT5105電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),在溫度為250~400℃、初始應(yīng)變速率為10-4~10-1s-1,最大變形量為40%的條件下,對(duì)鑄態(tài)Mg-2.5Sn(wt.%)和Mg-2.5Sn-0.2Y(wt.%)合金進(jìn)行壓縮變形。結(jié)合真應(yīng)力-應(yīng)變曲線、峰值應(yīng)力、顯微組織、本構(gòu)方程、DMM加工圖,研究了微量Y(0.2 wt.%)對(duì)鑄造Mg-Sn合金熱變形行為的影響。結(jié)果表明:微量Y的添加,在較低應(yīng)變速率時(shí),會(huì)使Mg-Sn合金熱壓縮峰值應(yīng)力增加30%以上;但在較高應(yīng)變速率時(shí),卻對(duì)其影響不大。會(huì)改變合金塑性變形機(jī)制的控制方式,即由擴(kuò)散控制變?yōu)槲诲e(cuò)的滑移和攀移。會(huì)抑制動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。會(huì)降低功率耗散系數(shù),擴(kuò)大加工失穩(wěn)區(qū)。
2019, 48(7):2379-2385. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180573
摘要:本文首先介紹了鎂合金半固態(tài)研究背景,進(jìn)而從鎂合金半固態(tài)成形合金設(shè)計(jì)、鎂合金半固態(tài)成形工藝研究、鎂合金外場(chǎng)處理下半固態(tài)成形,以及鎂合金半固態(tài)成形過(guò)程模擬四個(gè)主要方面介紹了鎂合金半固態(tài)成形技術(shù)的現(xiàn)狀。從近十年的研究結(jié)果得出:鎂合金耐腐蝕性增加、晶粒明顯細(xì)化、尺寸更加均勻、制備了細(xì)小的等軸的再結(jié)晶組織半固態(tài)漿料、獲得力學(xué)性能更佳、對(duì)產(chǎn)品缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè)、實(shí)現(xiàn)了工藝優(yōu)化。進(jìn)一步完善和創(chuàng)新了鎂合金半固態(tài)工藝,對(duì)推動(dòng)鎂合金發(fā)展具有重大的意義,并對(duì)鎂合金半固態(tài)成形未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
王可 , 楊星 , 杜得喜 , 李志凌 , 謝輝 , 王悅輝
2019, 48(7):2107-2111. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180074
摘要:納米銀線和還原氧化石墨烯為導(dǎo)電相,混合纖維素膜為基底,采用真空抽濾法制備了柔性透明導(dǎo)電薄膜。研究了還原氧化石墨烯對(duì)柔性透明導(dǎo)電薄膜的光電及機(jī)械性能的影響。研究結(jié)果表明,隨著還原氧化石墨烯含量的增加,導(dǎo)電薄膜的透過(guò)率變化不大,但薄膜的方阻逐漸下降。通過(guò)膠帶測(cè)試200次原位監(jiān)控方阻變化以及彎曲疲勞200次測(cè)試原位監(jiān)控方阻變化研究納米銀線和石墨烯導(dǎo)電相在混合纖維素膜表面的附著力和薄膜的彎曲疲勞特性。研究結(jié)果表明,經(jīng)過(guò)200次的膠帶測(cè)試,薄膜的方阻幾乎沒(méi)有改變。彎曲測(cè)試結(jié)果表明,薄膜方阻約有3%的改變。說(shuō)明薄膜具有良好的穩(wěn)定性。分析認(rèn)為,納米銀線-石墨烯復(fù)合薄膜具有良好的穩(wěn)定性與納米銀線和石墨烯埋在混合纖維素膜表面有關(guān)。
2019, 48(7):2112-2117. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180090
摘要:原子占位與反位缺陷對(duì)金屬間化合物合金的物理與機(jī)械性能產(chǎn)生巨大的影響。B2-FeAl作為一種具有優(yōu)異性能的材料,研究其中的原子占位與反位缺陷具有十分重要的意義。本文利用相場(chǎng)方法研究了B2-FeAl有序相中鋁濃度與溫度對(duì)原子占位與反位缺陷變化趨勢(shì)的影響。研究結(jié)果表明,鋁濃度的增加或者溫度的降低能夠加速母相中的溶質(zhì)原子分離,進(jìn)而使得鋁原子占位、鐵原子占位以及反位鐵或鋁更早達(dá)到平衡態(tài)。特別地,鋁濃度的升高或溫度的降低能夠增強(qiáng)鋁和鐵的占位,并減少兩種類型的反位缺陷。此外,研究結(jié)果還表明鋁濃度或者溫度的變化不能改變B2-FeAl有序向中主要的反位缺陷類型。
2019, 48(7):2118-2121. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180114
摘要:在空氣中采用鋯絲點(diǎn)爆炸法合成了納米二氧化鋯顆粒,根據(jù)實(shí)測(cè)電流、電壓和由此計(jì)算得到的能量沉積波形分析了電爆炸和納米顆粒形成過(guò)程。發(fā)現(xiàn)鋯絲氣化后在鋯絲蒸汽和空氣中形成電擊穿現(xiàn)象誘發(fā)電爆炸并截?cái)噤喗z中的能量沉積。通過(guò)掃描電鏡和透射電鏡對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)納米二氧化鋯顆粒形貌呈近球形,粒度分布在30.6-69.4納米之間。X射線衍射分析表明產(chǎn)物由單斜晶型(m- ZrO2)和四方晶型(t- ZrO2)二氧化鋯組成,隨著充電電壓的提高,四方晶型二氧化鋯含量增加而單斜晶型含量變小,二者粒度都呈變大趨勢(shì)。
王翠萍 , 樂(lè)帆程 , 朱家華 , 楊木金 , 楊水源 , 張錦彬 , 石田清仁 , 劉興軍
2019, 48(7):2122-2129. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180126
摘要:本研究利用相圖計(jì)算的CALPHAD方法和真空電弧熔煉技術(shù),設(shè)計(jì)并制備了Cux(Fe0.64Ni0.32Co0.04)100-x(x=30, 45, 60, wt. %)系列合金。實(shí)驗(yàn)研究了該系列合金在不同熱處理工藝時(shí)的顯微組織,熱導(dǎo)率以及熱膨脹系數(shù)。研究結(jié)果表明:Cu-Fe64Ni32Co4系列合金在600 °C和800 °C時(shí)效處理后均為fcc富銅相和fcc富因瓦(鐵鎳鈷)相組成的各向同性的多晶合金。該系列合金在1000 °C淬火并在600 °C時(shí)效處理50 h后,其熱膨脹系數(shù)變化范圍為6.88~12.36×10-6 K-1;熱導(dǎo)率變化范圍為22.91~56.13 W.m-1.K-1;其熱導(dǎo)率明顯高于因瓦合金,其中Cu30(Fe0.64Ni0.32Co0.04)70與 Cu45(Fe0.64Ni0.32Co0.04)55合金的熱膨脹系數(shù)可以與電子封裝中半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)相匹配。
2019, 48(7):2130-2137. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180130
摘要:在車用鋁合金材料的成形加工過(guò)程中,回彈是主要的成形缺陷之一并且較難控制。本文對(duì)車用6061鋁合金板材進(jìn)行了室溫拉伸試驗(yàn)獲得其應(yīng)力-應(yīng)變曲線并建立改進(jìn)的Johnson-Cook本構(gòu)模型。該模型被應(yīng)用于V形彎曲試驗(yàn)的有限元仿真中,研究不同各向異性屈服準(zhǔn)則對(duì)板料回彈預(yù)測(cè)精度的影響,仿真結(jié)果表明應(yīng)用YLD2000-2d屈服準(zhǔn)則時(shí)其預(yù)測(cè)精度較高,同時(shí)也驗(yàn)證了該模型用于回彈分析的有效性。進(jìn)一步探究不同因素如變形程度,沖壓速度,摩擦條件,壓邊力等對(duì)鋁合金板材回彈行為的影響規(guī)律,并應(yīng)用于鋁合金發(fā)罩內(nèi)板的沖壓成形過(guò)程,能夠有效減小工件的回彈。
2019, 48(7):2138-2145. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180131
摘要:初晶硅顆粒的細(xì)化是過(guò)共晶高硅鋁合金制備過(guò)程中的一個(gè)主要問(wèn)題。本研究提出了一種通過(guò)過(guò)濾的方式來(lái)獲得含有細(xì)化初晶硅顆粒的高硅鋁合金的方法。在過(guò)濾鑄造的過(guò)程中,過(guò)共晶硅鋁合金熔體保持在Al-Si二元相圖共晶線偏上一點(diǎn)的溫度。大顆粒初晶硅被篩網(wǎng)阻攔下來(lái),細(xì)小的初晶硅顆粒連同共晶熔體穿過(guò)篩網(wǎng)進(jìn)入下部坩堝冷卻結(jié)晶。在本研究中通過(guò)以上方法所制備的高硅鋁合金中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為27%,初晶硅顆粒的平均直徑在45 μm以下,圓度為1.43,布氏硬度為70 HB。通過(guò)該方法有望制備出初晶硅顆粒球形度更高、硅含量更高的高硅鋁合金產(chǎn)品。
胡蒙均 , 馬通祥 , 高雷章 , 賴平生 , 屈正峰 , 溫良英 , 胡麗文 , 邱貴寶 , 扈玫瓏
2019, 48(7):2146-2150. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180064
摘要:采用FFC劍橋工藝在熔融CaCl2中電解二氧化鈦時(shí),鈣鈦礦是陰極上不可避免形成的相。本文研究了在制備鈦的過(guò)程中,陰極鈣鈦礦的形成與陽(yáng)極釋放氣體的關(guān)系。結(jié)果表明,陰極上相的形成主要有三個(gè)階段,包括鈣鈦礦的形成、鈣鈦礦的脫氧及鈦的低價(jià)氧化物脫氧為TiO、和TiO到Ti的脫氧。盡管分解電壓低于CaCl2,但陰極形成的鈣鈦礦與從陽(yáng)極釋放的氣體密切相關(guān)。由于短時(shí)間內(nèi)鈣鈦礦的形成造成過(guò)電壓,因而陽(yáng)極釋放出氯氣,氯氣的量取決于TiO2和電解過(guò)程中產(chǎn)生的不同低價(jià)鈦的量。當(dāng)鈦的低價(jià)氧化物介于Ti3O5和TiO2之間時(shí),在第一脫氧階段TiO2和氯的質(zhì)量比為9:2到46:2。在氯氣釋放的過(guò)程中陽(yáng)極沒(méi)有明顯的消耗。鈣鈦礦的形成和Ti2O的脫氧是在熔融CaCl2中電解制備鈦的主要限制性環(huán)節(jié)。從TiO2到Ti的總電流效率是24.07%。目前第一階段的電流效率在22.37%~44.74%之間,第二階段在30.18%~37.72%之間。
2019, 48(7):2193-2202. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181061
摘要:將冷軋法制備的Cu/Al復(fù)合材料在475-525℃溫度下退火1-8min,采用有限元軟件模擬了Cu/Al復(fù)合材料在退火過(guò)程中的溫度場(chǎng),并采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、能譜儀(EDS)、電子背散射衍射(ESBD)、顯微硬度計(jì)等研究了Cu/Al復(fù)合材料的顯微組織與力學(xué)性能。結(jié)果表明:在Cu/Al復(fù)合材料界面依次生成了CuAl<sub>2</sub>、Cu<sub>9</sub>Al<sub>4</sub>和CuAl等3種金屬間化合物,在Cu/Al界面層厚度小于4μm的退火工藝范圍內(nèi),Cu和Al基體發(fā)生完全再結(jié)晶形成等軸晶,Cu、Al基體的顯微硬度能夠迅速的降低至低溫長(zhǎng)時(shí)間(350℃、1h)退火的硬度。另外,提出了金屬間化合物初生相的形核機(jī)理,分析計(jì)算了高溫短時(shí)退火工藝下的形核動(dòng)力學(xué),并提出了非等溫條件下的金屬間化合物生長(zhǎng)厚度的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值方法。
2019, 48(7):2203-2207. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180016
摘要:以原子比Al:Sb:Te=0.7:2:3的混和粉為原料,采用真空合成法與燒結(jié)-熱等靜壓制備Al0.7Sb2Te3三元靶材,通過(guò)XRD、FESEM、EDS、XPS等手段表征其性能,且重點(diǎn)采用XPS研究Al在Al0.7Sb2Te3三元靶材的存在狀態(tài)。結(jié)果表明:Al摻雜后,靶材主相Sb2Te3的晶格常數(shù)減小,且單質(zhì)Al彌散相與Al0.1Sb2Te3基體相共存,表明摻雜對(duì)靶材的組織結(jié)構(gòu)確有影響;刻蝕深度從0增加至405.9nm,Al價(jià)態(tài)從以Al2O3的化合態(tài)為主逐漸過(guò)渡至以單質(zhì)態(tài)為主,且Al以Al2O3形態(tài)為主的區(qū)域深度約90nm;刻蝕深度為405.9nm時(shí),來(lái)自非氧化物的Al價(jià)態(tài)與來(lái)自AlSb的Sb價(jià)態(tài)聯(lián)合表明:Al0.1Sb2Te3中的Al通過(guò)有效化合形成AlSb影響著靶材的組織結(jié)構(gòu)。
2019, 48(7):2208-2214. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180079
摘要:本文基于密度泛函理論,研究了二維碳材料石墨烯和石墨炔的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。計(jì)算結(jié)果表明石墨烯比石墨炔更穩(wěn)定,在費(fèi)米能級(jí)附近它們的電子態(tài)主要由C-2p態(tài)貢獻(xiàn);石墨烯在可見(jiàn)光區(qū)域是透明的并且表現(xiàn)出良好的非線性光學(xué)吸收特性和電導(dǎo)率;石墨炔的光吸收和光電導(dǎo)對(duì)長(zhǎng)波下的可見(jiàn)光響應(yīng)明顯,在費(fèi)米能級(jí)附近的電子躍遷,除了從價(jià)帶到導(dǎo)帶的躍遷外還存在帶間躍遷。本文的結(jié)論可為二維碳材料石墨烯和石墨炔在光電器件、光催化等領(lǐng)域中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
柳昆 , 王書(shū)桓 , 馮運(yùn)莉 , 趙定國(guó)
2019, 48(7):2215-2219. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180116
摘要:在前人對(duì)Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料中軟磁相晶粒尺寸及其含量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)建立簡(jiǎn)單模型進(jìn)一步證明并相對(duì)精確的計(jì)算了雙相納米復(fù)合永磁材料中軟磁相晶粒尺寸及軟磁相的含量范圍。綜合分析得出Nd2Fe14B/α-Fe永磁材料獲得最優(yōu)磁性能時(shí)的軟磁相尺寸~8nm,軟磁相含量~40%。該數(shù)據(jù)為FePt / Fe3O4和Sm2Fe17N3/α-Fe等其它雙相納米復(fù)合永磁材料最有磁性能對(duì)晶粒尺寸及其含量的要求在理論上奠定了基礎(chǔ)。
2019, 48(7):2220-2224. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180123
摘要:采用高壓扭轉(zhuǎn)技術(shù)在550 ℃、1.5 GPa壓力下成功制得具有細(xì)晶組織的難熔金屬鎢,借助EBSD技術(shù)研究了高壓扭轉(zhuǎn)變形組織晶粒尺寸、晶界角度以及晶粒取向的演化規(guī)律,結(jié)合納米壓痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析了應(yīng)變對(duì)工業(yè)燒結(jié)純鎢微觀力學(xué)性能的影響機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,高壓扭轉(zhuǎn)后材料內(nèi)部微孔隙有效閉合,組織細(xì)化顯著,大角度晶界含量快速升高。在應(yīng)變較低時(shí)出現(xiàn)較為明顯的沿<101>方向的擇優(yōu)取向;隨著應(yīng)變的增加,擇優(yōu)取向消失,組織趨于均勻。應(yīng)變較高(扭轉(zhuǎn)5圈)時(shí)在三叉晶界處出現(xiàn)了細(xì)小的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒。高壓扭轉(zhuǎn)變形引起的孔隙閉合、晶粒細(xì)化、晶格畸變、位錯(cuò)密度增加和大角度晶界形成,導(dǎo)致屈服強(qiáng)度和納米硬度隨變形量的增大而不斷提升;而在致密度、殘余內(nèi)應(yīng)力和高密度位錯(cuò)的共同作用下,變形試樣的彈性模量顯著高于工業(yè)燒結(jié)純鎢,但隨著應(yīng)變量的增大略有降低。
王芳 , 衛(wèi)詩(shī)倩 , 蔣帥虎 , 趙豐貴 , 周瑩
2019, 48(7):2225-2231. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180133
摘要:本文基于第一性原理方法,研究Bi2O22+和CO32-交替層中氧缺陷生成對(duì)晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)以及光學(xué)性質(zhì)的影響,揭示氧缺陷提高Bi2O2CO3可見(jiàn)光催化活性作用機(jī)制。計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn),氧缺陷的存在對(duì)Bi2O2CO3的晶胞參數(shù)和Bi-O鍵影響較小,但作為電子施主中心可以向周圍原子提供電子,造成Bi2O2CO3電荷分布發(fā)生變化,有效減小能帶間隙,促進(jìn)Bi2O2CO3對(duì)可見(jiàn)光的吸收,且這種現(xiàn)象隨著氧缺陷濃度的升高更加明顯。值得注意的是,Bi2O22+層和CO32-層氧缺陷的作用不同。CO32-層中氧缺陷的形成導(dǎo)致費(fèi)米能級(jí)附近出現(xiàn)缺陷能級(jí),改變了電子的躍遷方式。相較于CO32-層,氧缺陷更容易存在于Bi2O22+層中,能夠更佳有效地減小Bi2O2CO3的能帶間隙,進(jìn)一步促進(jìn)Bi2O2CO3對(duì)可見(jiàn)光的吸收。隨著B(niǎo)i2O22+和CO32-層氧缺陷濃度增加,Bi2O22+層氧缺陷的作用愈明顯,當(dāng)濃度達(dá)到6.25%時(shí),Bi2O2CO3在可見(jiàn)光區(qū)的響應(yīng)顯著增強(qiáng),有利于提高Bi2O2CO3可見(jiàn)光催化活性。本文計(jì)算結(jié)果解釋了實(shí)驗(yàn)上氧缺陷增強(qiáng)Bi2O2CO3光催化活性現(xiàn)象,并為今后合成其它含氧缺陷Bi基金屬氧化物提供理論指導(dǎo)。
2019, 48(7):2232-2238. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180017
摘要:針對(duì)金屬熔滴沉積增材制造中金屬液流斷續(xù)隨機(jī)性變化、斷續(xù)形貌等參數(shù)難以控制和預(yù)測(cè)的現(xiàn)存問(wèn)題,采用理論分析與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)金屬液流斷續(xù)過(guò)程中的斷續(xù)形貌及其影響因素脈沖壓力、脈沖頻率等進(jìn)行了研究,揭示了斷續(xù)形貌長(zhǎng)度分布規(guī)律。結(jié)果表明:通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖氣壓和脈沖頻率,可以提高金屬液流斷裂的形態(tài)精度和尺寸精度,可為后續(xù)制造過(guò)程提供穩(wěn)定的均勻微滴流。
2019, 48(7):2284-2291. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180507
摘要:本文采用活性炭、介孔碳、碳納米管和石墨烯為催化劑載體,添加CeO2作為助催化劑,用微波輔助乙二醇還原氯鉑酸法制備了五組催化劑。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)和電子能譜(EDAX)、比表面積及孔徑分析儀(BET)及X射線光電子能譜(XPS)等對(duì)CeO2及催化劑進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)表征;利用電化學(xué)工作站對(duì)催化劑進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。結(jié)果表明,以石墨烯為載體并加入CeO2助催化劑合成的催化劑對(duì)乙醇的催化氧化具有最佳的活性,穩(wěn)定性及抗中毒能力,其電化學(xué)活性表面積為86.83 m2/g,峰電流密度值為751.03 A/g,且對(duì)乙醇催化氧化的活化能最低,1100s時(shí)的穩(wěn)態(tài)電流密度值為67.33 A/g。
張卜升 , 操齊高 , 趙盤(pán)巢 , 陳昆昆 , 黨蕊 , 孟晗琪
2019, 48(7):2292-2296. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180556
摘要:納米銀線因其納米級(jí)別的尺寸效應(yīng),擁有良好的導(dǎo)電性,優(yōu)異的透光性、柔性且價(jià)格低廉、原料來(lái)源廣等特點(diǎn),被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)氧化銦錫透明電極材料的下一代新型材料,已被大量應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、柔性觸摸屏及柔性液晶顯示等領(lǐng)域的研究,其制備研究受到了人們的廣泛關(guān)注。納米銀線的制備方法主要為多元醇法,本文針對(duì)傳統(tǒng)多元醇法制備納米銀線長(zhǎng)度較短且產(chǎn)率較低這一現(xiàn)狀,采用氯化銅為刻蝕劑,抑制氧對(duì)銀線的刻蝕性,提升了銀線產(chǎn)率及長(zhǎng)度,并考察了反應(yīng)溫度、PVP和硝酸銀摩爾比、硝酸銀和刻蝕劑摩爾比等實(shí)驗(yàn)因素對(duì)于銀線形貌的影響,結(jié)論表明:反應(yīng)溫度為160℃、PVP和硝酸銀摩爾比為1.5、硝酸銀和刻蝕劑摩爾比為200時(shí),納米銀線生長(zhǎng)平均長(zhǎng)度可達(dá)60μm,銅離子的加入可有效提升銀線的收率,一次反應(yīng)收率超過(guò)80%。
2019, 48(7):2297-2304. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181083
摘要:利用電子探針、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡等先進(jìn)檢測(cè)手段分析了粉末冶金FGH96合金在不同固溶熱處理?xiàng)l件下的組織演變和力學(xué)性能。結(jié)果表明:通過(guò)電子探針?lè)治龇勰┮苯餏GH96合金渦輪盤(pán)邊緣部分,發(fā)現(xiàn)可觀察到亮白色顆粒狀的硼化物相,對(duì)照元素面掃描圖像,可以判定硼化物相主要為富含元素W和Mo;隨著固溶溫度從1080℃增加至1160℃,抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都小幅度增加,而隨著冷卻速率的增加抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度相應(yīng)增加;通過(guò)不同固溶溫度處理后FGH96合金的蠕變性能相當(dāng),而隨著冷卻速率的增加,蠕變抗力大大增加。
趙天章 , 金龍 , 高鐵軍 , 劉春忠 , 徐勇 , 張士宏
2019, 48(7):2305-2309. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180795
摘要:鋁鋰合金具有高比強(qiáng)度和高比模量等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域。本文系統(tǒng)研究了2198鋁鋰合金的制造工藝,成功制備了性能優(yōu)越的板材,為其工業(yè)生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。采用真空感應(yīng)熔煉法制備了2198鋁鋰合金鑄錠,均勻化處理后,利用多道次熱軋將鑄錠軋制為板材,經(jīng)過(guò)固溶、淬火、預(yù)變形、自然時(shí)效和人工時(shí)效處理,板材沿軋制方向的抗拉強(qiáng)度高達(dá)486MPa。人工時(shí)效過(guò)程中析出的T1時(shí)效相(Al2CuLi),不僅能明顯提高板材強(qiáng)度,而且有利于弱化其各向異性。
2019, 48(7):2310-2316. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180955
摘要:以乙酸鋅為鋅源,采用溶膠-凝膠法制備了金屬泡沫鎳網(wǎng)負(fù)載稀土元素鑭摻雜氧化鋅薄膜光催化劑。采用XRD、SEM、XPS、UV-vis對(duì)樣品進(jìn)行表征分析。并以廢水中含量較大的抗生素磺胺二甲嘧啶為目標(biāo)分解物,考察了薄膜催化劑在紫外燈下的光催化性能。結(jié)果表明:鑭元素以三價(jià)正離子存在于薄膜中,鑭成功摻入到氧化鋅晶格中;鑭摻雜降低了催化劑的禁帶寬度,晶體顆粒變小,比表面積增大;薄膜催化劑表面分布均勻;鑭摻雜氧化鋅薄膜對(duì)抗生素有更高的催化效率。為光催化降解抗生素研究提供了新的思路。
2019, 48(7):2317-2322. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180992
摘要:為了提高航空母艦燃?xì)鈱?dǎo)流板的工作性能,將碳/碳-碳化硅復(fù)合材料(C/C-SiC)試件在艦載機(jī)尾流中做模擬起飛工況的多次重復(fù)燒蝕試驗(yàn),測(cè)定試件的燒蝕率和抗熱震性能;采用掃描電鏡(SEM)和微CT觀察試件燒蝕后的微觀形貌,采用能譜分析(EDS)測(cè)量燃燒產(chǎn)物的成份,對(duì)試件的燒蝕機(jī)理和熱震損傷機(jī)制進(jìn)行分析。結(jié)果表明:試件的線燒蝕率約為0.0405mm/s,質(zhì)量燒蝕率約為0.0349g/s。在熱影響區(qū),復(fù)合材料基體在熱震的作用下出現(xiàn)裂紋,而氧化反應(yīng)不明顯;在過(guò)渡區(qū),熱震使試件發(fā)生氧化反應(yīng)生成SiO2在碳纖維的周圍沉積,形成包鞘結(jié)構(gòu),有效地阻滯了氧化反應(yīng)向內(nèi)部傳遞,降低了試件的燒蝕率;在燒蝕中心區(qū),生成的SiO2易被高速氣流吹除掉而無(wú)法大量沉積,對(duì)氧化反應(yīng)的阻滯作用不大,試件在此處燒蝕成凹坑,碳纖維呈尖筍狀分布;試件的損傷機(jī)制是裂紋和氧化共同作用的結(jié)果,復(fù)合材料總體表現(xiàn)出優(yōu)異的抗燒蝕性能。
2019, 48(7):2323-2329. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180027
摘要:以溶膠浸漬熱處理技術(shù)路線制備的碳纖維布疊層縫合預(yù)制件增強(qiáng)Al2O3(C/Al2O3)復(fù)合材料為對(duì)象,以剛玉粉為介質(zhì),研究了復(fù)合材料的固體粒子沖蝕行為,按照GB5763-2008規(guī)定的條件研究了復(fù)合材料的磨擦磨損性能。室溫下,復(fù)合材料沖蝕率隨著沖擊角度與送粉量的增大而增加;溫度升高,由于機(jī)械沖擊和熱沖擊的雙重作用,沖蝕率顯著變大。在GB5763-2008規(guī)定的條件下,C/Al2O3復(fù)合材料具有穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和很低的磨損率。結(jié)合微觀形貌分析,探討了復(fù)合材料的沖蝕與磨損機(jī)理。得益于連續(xù)碳纖維的補(bǔ)強(qiáng)增韌作用,即使基體致密度低于單體Al2O3陶瓷,C/Al2O3復(fù)合材料在沖蝕和磨損時(shí)不會(huì)發(fā)生脆性斷裂,使用安全性優(yōu)于單體Al2O3陶瓷。
2019, 48(7):2330-2337. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180076
摘要:摘 要: 為了防止稀土磷光粉在復(fù)合涂層中的發(fā)光猝滅,利用溶膠-凝膠法對(duì)稀土磷光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+進(jìn)行表面包覆,制備SiO2- SrAl2O4包覆粉體,再用冷噴涂技術(shù)在45#鋼基體上制備Cu-14Al-X/SrAl2O4(未包覆/包覆)復(fù)合涂層,通過(guò)發(fā)光現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層摩擦磨損狀況的監(jiān)測(cè)。采用SEM、激光粒度分析等技術(shù)對(duì)包覆粉體進(jìn)行表征,再結(jié)合EDS、F97 Pro熒光分光光度計(jì)等研究和檢測(cè)復(fù)合涂層微觀組織、微區(qū)成分及其發(fā)光性能,探究冷噴涂過(guò)程中磷光粉的發(fā)光猝滅機(jī)理及SiO2包覆防猝滅工藝效果。結(jié)果表明,稀土磷光粉與Fe、Mn、Ni等金屬元素接觸以及噴涂粒子相互高速撞擊是造成冷噴涂層發(fā)光性猝滅的主要原因。溶膠-凝膠法能夠制備具有核-殼結(jié)構(gòu)SiO2-SrAl2O4包覆粉體,形成的SiO2殼層結(jié)構(gòu)較好地改善了粉體表面形貌,使得包覆粉體表面較為平整圓潤(rùn),硬度明顯增大,涂層組織過(guò)渡良好,發(fā)光性能更優(yōu)。
2019, 48(7):2338-2343. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180083
摘要:研究了二元堿度和La2O3含量對(duì)富鑭CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣含鋁壓塊自還原行為的影響。將實(shí)驗(yàn)渣粉末和金屬鋁粉混勻后,壓制成Φ15mm的圓柱狀塊體,在中頻感應(yīng)爐中進(jìn)行了富鑭渣含鋁壓塊自還原實(shí)驗(yàn)。在線取鐵水試樣,并通過(guò)王水溶解,另外,通過(guò)非水電解法分離鐵基體與基體中的非金屬第二相,用王水消解非金屬第二相,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)分析了還原入純鐵試樣中的稀土鑭總量和非金屬第二相中的稀土鑭含量,利用鑭總量減去非金屬第二相中的鑭含量得到稀土鑭在鐵水中的合金化量。根據(jù)熔渣分子-離子共存理論建立熔渣活度模型,計(jì)算了1600℃時(shí)不同成分熔渣中La2O3的活度。結(jié)果表明,隨著渣的二元堿度從1.05增加至3,熔渣中La2O3的活度有所下降,壓塊中的稀土鑭往鐵水中的還原并合金化的量從1.75ppm下降至0.38ppm,回收率從13.72%下降至2.93%;隨著渣中La2O3含量從0.15%增加至1%,熔渣中La2O3的活度隨之增加,壓塊中的稀土鑭往鐵水中的還原并合金化的量從1.75ppm增加至5.74ppm,回收率從13.72%下降至6.68%。
趙艷秋 , 韓續(xù)豪 , 邊璐鵬 , 秦曉寧 , 孫繼兵
2019, 48(7):2344-2351. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180087
摘要:本文以提拉浸漬法使用聚苯乙烯(PS)球模板制備了有序多孔結(jié)構(gòu)的鍶鐵氧體(SrFe12O19)薄膜。將微乳液聚合法合成的PS球,通過(guò)提拉浸漬法有序地組裝在硅片基板上形成PS模板;使用溶膠-凝膠法制備SrFe12O19前驅(qū)體溶膠,再采用提拉浸漬法使SrFe12O19前驅(qū)體溶膠填充PS模板的空隙,在900 ℃保溫2 h去除PS球后即制得多孔SrFe12O19薄膜。重點(diǎn)研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的含量對(duì)PS球微觀形貌,浸漬時(shí)間對(duì)PS模板以及多孔SrFe12O19薄膜微觀形貌的影響,并對(duì)多孔SrFe12O19薄膜的形成機(jī)理進(jìn)行了討論,建立了相應(yīng)的模型。結(jié)果表明:添加0.2 g的PVP可得到粒徑均勻的PS球,且微球之間空隙明顯;將硅片在PS球乳液中浸漬10 s可得到單層有序的PS模板;當(dāng)PS模板在SrFe12O19前驅(qū)體溶膠中浸漬10 s時(shí)可制備出孔徑約200 nm的蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)的純SrFe12O19相薄膜,其表現(xiàn)出優(yōu)異的硬磁性能:飽和磁化強(qiáng)度為27.9 emu/g,剩磁為15.5 emu/g,矯頑力為2613.4 Oe。
2019, 48(7):2352-2357. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180100
摘要:為提高鉭的生物活性,對(duì)鉭進(jìn)行了NaOH溶液堿處理,利用模擬體液(SBF)浸泡實(shí)驗(yàn)探索堿處理的最佳濃度。堿處理后的鉭又分別在CaCl2溶液和K2HPO4溶液中進(jìn)行預(yù)鈣化處理。鉭經(jīng)過(guò)0.7mol/L的堿處理后,在SBF中浸泡2周,表面即可被羥基磷灰石覆蓋。經(jīng)預(yù)鈣化處理后,鉭在SBF中浸泡4天,表面即可覆蓋一層羥基磷灰石,說(shuō)明預(yù)鈣化大幅提高了鉭的生物活性。其機(jī)理是預(yù)鈣化處理可使樣品表面迅速完成鈣磷化合物的形核,浸入SBF以后羥基磷灰石可以迅速長(zhǎng)大。
2019, 48(7):2358-2363. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180101
摘要:通過(guò)一步溶劑熱法制備出導(dǎo)電性良好的立方狀I(lǐng)TO納米粉體。研究了不同溶劑、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)ITO粉體微觀結(jié)構(gòu)和電性能的影響。結(jié)果表明,以乙二醇為溶劑,在250 ℃下反應(yīng)24 h,ITO納米粉體的電阻率最低為0.2 Ω×cm,平均粒徑為45.95 nm。隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),通過(guò)溶解-再結(jié)晶機(jī)制,棒狀前驅(qū)體逐步向立方狀I(lǐng)n2O3轉(zhuǎn)化。在In2O3晶體形成過(guò)程中,乙二醇和四甲基銨根離子吸附在晶體表面,使垂直于(200)晶面的生長(zhǎng)速率降低,誘導(dǎo)形成立方狀顆粒。
2019, 48(7):2364-2370. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180104
摘要:以表面改性的鑄造碳化鎢顆粒(CTCP)為增強(qiáng)體,以NiCrBSi合金為粘結(jié)相,以耐熱鋼為基板采用真空熔燒工藝制備了一種CTCP/NiCrBSi局域化增強(qiáng)耐熱鋼基復(fù)合材料。觀察分析了復(fù)合材料的界面特征及其形成機(jī)理,研究了復(fù)合材料在25~800℃下的磨損性能,并討論了復(fù)合材料的磨損機(jī)理。結(jié)果表明,復(fù)合材料增強(qiáng)區(qū)域組織致密、CTCP分布均勻,增強(qiáng)區(qū)域與耐熱鋼基板之間的界面由CTCP分解區(qū),γ-Ni等溫凝固區(qū)和富含(Fe,Cr)-B的擴(kuò)散影響區(qū)三個(gè)部分構(gòu)成;在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi),復(fù)合材料的磨損率都小于耐熱鋼的磨損率,復(fù)合材料的磨損率和相對(duì)耐磨性都隨著試驗(yàn)溫度的升高呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì),800℃時(shí)復(fù)合材料的相對(duì)耐磨性最高,達(dá)到耐熱鋼的1.8倍;在25~600℃時(shí),復(fù)合材料的磨損機(jī)理主要是微觀切削、塑變疲勞斷裂、CTCP表面由磨料碾壓刮擦導(dǎo)致的疲勞剝落和CTCP因NiCrBSi支撐不足導(dǎo)致的折斷或脫落,在600~800℃時(shí),復(fù)合材料的磨損機(jī)理主要是微觀切削和氧化與磨損的交互作用。
王莉 , 付志強(qiáng) , 岳文 , 康嘉杰 , 朱麗娜 , 王成彪 , 屈盛官
2019, 48(7):2371-2378. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180134
摘要:利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、納米壓痕儀、3D形貌儀和往復(fù)式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)考察了W含量對(duì)CrWN涂層在干摩擦和PAO潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):隨W含量的增加,利用離子束輔助沉積技術(shù)制備的CrWN涂層顯微結(jié)構(gòu)從致密柱狀晶變成粗大柱狀晶,再變成纖維狀晶。硬度隨W含量的增加先增大后減小,當(dāng)W含量為9.96 at.%時(shí)硬度最大。CrWN涂層在干摩擦條件下的摩擦系數(shù)隨W含量的增加先減小后趨于不變,但在PAO潤(rùn)滑條件下的摩擦系數(shù)隨W含量的增加逐漸減小。干摩擦下, 摻少量W元素會(huì)加重CrN涂層試樣及其對(duì)磨球的磨損;但W摻雜顯著改善CrN涂層試樣及其對(duì)磨球在PAO潤(rùn)滑條件下的耐磨性。
周增林 , 何學(xué)良 , 李艷 , 惠志林 , 謝元鋒
2019, 48(7):2386-2392. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180107
摘要:本文梳理了擴(kuò)散陰極對(duì)鎢基體材料孔隙特性的設(shè)計(jì)要求。以其制備為主線,介紹了鎢粉預(yù)處理、鎢粉成形、鎢壓坯燒結(jié)、多孔鎢滲(去)銅、鎢骨架的熱等靜壓及深冷加工;最后總結(jié)了鎢基體材料的性能表征手段。陰極用鎢粉等離子球化、擠壓或注射成形是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì);鎢骨架的熱等靜壓改性有助于高可靠和長(zhǎng)壽命;多孔鎢的深冷加工是一種可持續(xù)的先進(jìn)加工方法,有望實(shí)現(xiàn)鎢基體的短流程制造。
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