- 2020年第49卷第1期文章目次
>材料科學(xué)
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2020, 49(1):1-9. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180734
摘要:本文用OM,SEM和XRD等手段研究了擠壓態(tài)Mg-Al-Ca-xNd(x=0-1.76wt％)合金的顯微組織和析出相以及該合金在室溫和高溫下的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Nd的添加會(huì)使得基體中形成Al2Nd和Al11Nd3相,并且細(xì)化Mg-Al-Ca合金的晶粒。隨著Nd添加量的增加,Al2Nd和Al11Nd3相的數(shù)量也隨之增加。當(dāng)添加1.76％Nd時(shí),合金的平均晶粒尺寸從不含Nd的4.80μm變?yōu)?.39μm。由于第二相的析出和晶粒細(xì)化,室溫下的力學(xué)性能也得到改善。隨著Nd元素含量的增加,合金的室溫拉伸強(qiáng)度由267 MPa提高到304 MPa,屈服強(qiáng)度從144 MPa提高到203 MPa,延伸率從20.0％下降到16.9％。在150℃時(shí),隨著Nd含量的增加,拉伸強(qiáng)度從192 MPa增加到229 MPa,屈服強(qiáng)度從140 MPa增加到159 MPa,伸長(zhǎng)率從48.6％下降到29.3％。
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王寧 , Andrey Ilinich , 陳明和 , George Lucky , Guillaume D’Amours
2020, 49(1):10-20. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180842
摘要:在熱沖壓過(guò)程中,AA7075高強(qiáng)鋁合金板料經(jīng)充分固溶后移入室溫模具進(jìn)行沖壓成形并淬火。為表征AA7075鋁合金熱沖壓工藝中的變形行為,在溫度200-480℃、應(yīng)變速率0.01-10 s-1范圍內(nèi)進(jìn)行了高溫拉伸試驗(yàn)。基于Arrhenius類(lèi)型本構(gòu)模型、Johnson-Cook模型以及Zerilli-Armstrong模型提出了多種修正本構(gòu)模型,并應(yīng)用試驗(yàn)所獲流變曲線進(jìn)行了擬合。提出的修正模型通過(guò)將模型參數(shù)表示為應(yīng)變、應(yīng)變速率及溫度相關(guān)的多項(xiàng)式函數(shù)耦合了應(yīng)變、應(yīng)變速率及溫度對(duì)流變應(yīng)力的影響,并通過(guò)均方誤差(MSE)以及相關(guān)系數(shù)R值對(duì)模型流變應(yīng)力預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明修正的Johnson-Cook模型能夠更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)AA7075高溫流變行為。
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韓廷狀 , 黃光勝 , 王利飛 , 蔣斌 , 王冠剛 , 湯愛(ài)濤 , 潘復(fù)生
2020, 49(1):21-26. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20180019
摘要:本文對(duì)AZ31鎂合金板材進(jìn)行不同累積應(yīng)變的連續(xù)彎曲變形及退火處理，隨后對(duì)顯微組織與力學(xué)性能的變化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：經(jīng)不同累積應(yīng)變的連續(xù)彎曲變形后鎂合金板材的顯微組織中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)孿晶,退火后，板材表層的晶粒異常長(zhǎng)大，粗晶層的厚度隨著累積應(yīng)變的增加而增加，并且使鎂合金板材的織構(gòu)朝RD方向偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度隨累積應(yīng)變的增加而增大；與原始板材相比，連續(xù)彎曲變形及退火處理使鎂合金板材呈現(xiàn)出較好的室溫成形性能（杯突值由2.3mm提高到4.9mm，提高了~113%），這主要?dú)w因于基面織構(gòu)的改善使鎂合金板材的r值減小與n值增大。
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2020, 49(1):27-33. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180727
摘要:研究了釬焊與時(shí)效過(guò)程中Sn0.7Ag0.5Cu (SAC0705)釬料在Cu基板和石墨烯Cu基板界面金屬間化合物的形成與演變。采用加熱平臺(tái)制備焊接試樣并在120 °C時(shí)效600小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明界面金屬間化合物在時(shí)效過(guò)程中增厚。SAC0705/Cu和SAC0705/G-Cu兩種焊接界面金屬間化合物均為Cu6Sn5。當(dāng)釬料中添加Ni元素后，Cu6Sn5化合物轉(zhuǎn)變?yōu)?Cu, Ni)6Sn5。隨著釬料中Ni元素含量的增大，兩種基板上的界面金屬間化合物厚度先增加后減小。此外，隨著Ni含量增大，化合物生長(zhǎng)速率降低。石墨烯Cu基板表面的石墨烯層起到擴(kuò)散阻擋層效果，因此，石墨烯Cu板上的化合物厚度小于常規(guī)Cu基板。同時(shí)其界面化合物生長(zhǎng)速率較低。
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黃曉晨 , 鳳儀 , 錢(qián)剛 , 葛金龍 , 張現(xiàn)峰 , 王傳虎
2020, 49(1):34-41. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190413
摘要:經(jīng)過(guò)2, 5, 7, 9 kV放電電壓作用后，分析了受電弓材料Ti3AlC2和Cu-Ti3AlC2的電弧燒蝕性。Cu-Ti3AlC2材料的電弧壽命和擊穿電流都比Ti3AlC2的短。高速攝影機(jī)用來(lái)記錄兩種材料的電弧形態(tài)。Ti3AlC2上的電弧要比Cu-Ti3AlC2的電弧更加集中，伴隨著更多的液滴飛濺。采用掃描電鏡（SEM）觀察了被侵蝕的兩種材料表面情況。和Cu-Ti3AlC2的表面相比，Ti3AlC2的表面更加不均勻，表面覆蓋有“孔洞”，“顯微裂紋”和“飛濺物”。計(jì)算了不同電壓下的電弧能量，結(jié)果表明，在相同電壓下，Cu-Ti3AlC2材料的電弧能量小于Ti3AlC2材料。采用拉曼光譜法測(cè)定了被燒損樣品表面的成分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cu-Ti3AlC2更適合于做受電弓材料。
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劉洋 , 張浩 , 李昭 , 王林根 , 孫鳳蓮 , 張國(guó)旗
2020, 49(1):42-47. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180788
摘要:本文采用納米銀薄膜作為研究材料，在250 ℃下施加5-10MPa的燒結(jié)壓力，獲得低孔隙率(1.2% to 1.4%)的高質(zhì)量燒結(jié)接頭。隨著燒結(jié)壓力由5MPa增大至10MPa，接頭剪切強(qiáng)度顯著提升。借助深腐蝕技術(shù)對(duì)燒結(jié)接頭及塊體銀的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明燒結(jié)接頭的深腐蝕形貌與塊體銀存在明顯差異。燒結(jié)接頭在深腐蝕條件下呈現(xiàn)大量微米尺度的多邊形銀晶粒。當(dāng)燒結(jié)壓力由5MPa增大至10MPa時(shí)，多邊形晶粒的尺寸與晶粒間的連接面積發(fā)生明顯變化。這一現(xiàn)象是影響納米銀壓力燒結(jié)連接接頭性能的主控因素。
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2020, 49(1):48-58. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180787
摘要:對(duì)比研究了微波功率、作用時(shí)間及物料重量對(duì)輝鉬礦預(yù)活化焙燒后的脫硫效果，并采用氣-固多相反應(yīng)的未反應(yīng)收縮核模型研究了輝鉬礦氧化焙燒的動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，輝鉬礦的吸波性能良好，在微波功率0.64kW、物料重量30g、微波作用6min的條件下，微波可比常規(guī)處理方式顯著降低硫含量0.256%；輝鉬礦氧化焙燒是強(qiáng)放熱反應(yīng)，溫度越高，輝鉬礦氧化速率越快； 540~630℃時(shí)轉(zhuǎn)化率明顯增高，界面化學(xué)反應(yīng)是控制性環(huán)節(jié)。微波對(duì)于輝鉬礦在常規(guī)氧化焙燒之前的活化作用已得到試驗(yàn)驗(yàn)證，若應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，可采用短時(shí)間活化焙燒預(yù)處理來(lái)輔助常規(guī)的氧化焙燒。
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周彬彬 , 業(yè)成 , 張伯君 , 李建 , 常樂(lè) , 周昌玉
2020, 49(1):59-67. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180849
摘要:為了獲得更好的鋯-鈦-鋼復(fù)合板的綜合性能，研究了熱處理對(duì)鋯-鈦-鋼復(fù)合板的影響。通過(guò)對(duì)鋯-鈦-鋼界面的剪切強(qiáng)度試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)剪切強(qiáng)度隨熱處理溫度的降低而減小。垂直于波紋方向的抗剪強(qiáng)度高于平行于波紋方向的抗剪強(qiáng)度?；谡辉囼?yàn)和方法分析，熱處理因素對(duì)剪切強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度的影響主次關(guān)系是：保溫溫度＞保溫時(shí)間＞溫度變化率。剪切試驗(yàn)的斷口形貌為局部脆性斷裂的韌性斷裂。通過(guò)對(duì)力學(xué)性能、界面組織和顯微硬度的分析，500℃+2H＋60℃/h，540℃+1H＋60℃/h的熱處理均為合適的熱處理工藝。隨著保溫溫度的升高，晶粒變粗，界面富集元素富集區(qū)和擴(kuò)散區(qū)，形成脆性金屬間化合物FeTi。界面的顯微硬度隨熱處理溫度的升高而降低。
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2020, 49(1):68-74. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180855
摘要:在近α型Ti60鈦合金兩相區(qū)淬火過(guò)程中，對(duì)初生α相αP周?chē)纬傻膲K轉(zhuǎn)組織αm進(jìn)行表征研究，塊轉(zhuǎn)組織αm與αP存在明顯的界面，合金元素Al、Sn和Zr濃度介于αP和β基體之間，EBSD分析結(jié)果表明αm取向與αP保持一致。在冷卻過(guò)程中，αP周?chē)禄w中合金元素?cái)U(kuò)散收到限制，進(jìn)而在局部過(guò)渡成分區(qū)域通過(guò)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變形成αm組織。當(dāng)固溶溫度從1040℃提高至1060℃，同時(shí)保溫時(shí)間從30分鐘減少為5min，溶質(zhì)元素?cái)U(kuò)散受限，αm體積分?jǐn)?shù)從5.2%提升至30.7%
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靳曉坤 , 徐樂(lè) , 姚可夫 , 時(shí)捷 , 王毛球
2020, 49(1):75-84. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180856
摘要:為了研究復(fù)合(Ti,Mo)C粒子的析出行為和強(qiáng)化效應(yīng)，本文選取了一種含鈦的Cr-Mo鋼作為研究對(duì)象，對(duì)此鋼分別進(jìn)行880 ℃和1350 ℃淬火并回火?；瘜W(xué)萃取相分析結(jié)果表明，當(dāng)淬火溫度為880 ℃時(shí)，(Ti,Mo)C粒子的尺寸主要分布在18-36，36-60，60-96 nm，這些粒子是在熱軋過(guò)程中析出的。當(dāng)淬火溫度為1350 ℃時(shí)，回火過(guò)程中新析出了1-5 nm的(Ti,Mo)C粒子，這些新析出的(Ti,Mo)C粒子產(chǎn)生了一個(gè)明顯的二次硬化平臺(tái)，析出強(qiáng)化量約為165 MPa。新析出的(Ti,Mo)C粒子中的Ti/Mo原子比隨回火溫度的升高而降低并穩(wěn)定在1左右。
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2020, 49(1):85-92. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180900
摘要:利用異步軋制復(fù)合技術(shù)和退火工業(yè)制備銅/鋁層狀復(fù)合材料,利用掃描電子顯微鏡觀察界面微觀組織和拉伸斷口形貌,進(jìn)行剝離和拉伸實(shí)驗(yàn)研究界面的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,熱處理過(guò)程促進(jìn)了界面層的形成,而較高的退火溫度破壞了界面結(jié)合。層狀復(fù)合材料的拉伸性能介于兩組元金屬之間。經(jīng)340 °C退火后,銅基體的延伸性能與鋁基體接近,并且界面開(kāi)裂程度較低。在拉伸過(guò)程中,兩金屬基體延伸率不同,導(dǎo)致界面發(fā)生內(nèi)部斷裂。界面作為銅、鋁之間的過(guò)渡層,在強(qiáng)化復(fù)合材料方面起到重要作用。
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2020, 49(1):93-100. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180879
摘要:采用氫化-脫氫法制備了微細(xì)輕質(zhì)Nb-Ti基合金粉末，并研究了吸氫/解吸行為。300 ℃時(shí)，氫吸收明顯，400 ℃時(shí)吸氫量達(dá)到飽和值1.12 wt.%。氫化后形成二元和三元?dú)浠?Nb0.803V0.197H, Nb0.696V0.304H, TiHx)。由于氫致脆化效應(yīng)，吸氫后的粉末破碎后得到細(xì)粒徑的氫化粉末。在脫氫過(guò)程中，氫含量在300 ℃時(shí)有效降低至0.001 wt.％，實(shí)現(xiàn)了從鈮或鈦氫化物到單相固溶體合金（β相）的相轉(zhuǎn)變。由于組分元素與氧反應(yīng)活性高，粉末中氧含量隨吸氫或脫氫溫度的升高而增加。為了防止雜質(zhì)氧的污染，氫化和脫氫溫度都選擇為400℃。實(shí)驗(yàn)最終得到了平均粒徑16μm，氧含量為2980 ppm的微細(xì)Nb基合金粉末，且粉末表面的氧雜質(zhì)主要以Nb2O5和TiO2的形式存在。
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蔡定洲 , 陳向林 , 吳昊曦 , 王銘 , 楊善麗 , 桑格 , 李英儒
2020, 49(1):101-108. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180888
摘要:采用電化學(xué)方法研究了硝酸根離子（NO3-）對(duì)U-0.79Ti合金在0.01 M NaCl溶液中腐蝕的抑制作用。實(shí)驗(yàn)證明，NO3-對(duì)U-0.79Ti合金在含氯離子（Cl-）溶液中的腐蝕具有抑制作用，且與NO3-濃度密切相關(guān)。當(dāng)NO3-與Cl-濃度比大于0.1時(shí)，NO3-能夠有效抑制U-0.79Ti合金點(diǎn)蝕的發(fā)生；而低于這個(gè)比例時(shí)，NO3-對(duì)U-0.79Ti合金的腐蝕行為幾乎無(wú)影響。從電化學(xué)過(guò)程來(lái)看，加入NO3-能夠降低濃差極化并增大極限擴(kuò)散電流密度。同時(shí)，NO3-能夠降低氧化膜的陽(yáng)極活性溶解速度，提高U-0.79Ti合金的點(diǎn)蝕電位。表面劃痕實(shí)驗(yàn)則表明，NO3-的抑制作用很可能緣于其優(yōu)先于Cl-在表面缺陷處吸附，阻礙了Cl-的點(diǎn)蝕成核。
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劉興軍 , 朱家華 , 郁炎 , 張錦彬 , 楊水源 , 王翠萍
2020, 49(1):109-115. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180875
摘要:本研究基于相圖計(jì)算的CALPHAD方法和超音霧化技術(shù),設(shè)計(jì)并制備了具有典型核/殼結(jié)構(gòu)的(Fe<sub>0.75</sub>Si<sub>0.1</sub>B<sub>0.15</sub>)<sub>100</sub><sub>-</sub><sub>x</sub>Cu<sub>x</sub> (x = 0, 30, 45, 55, 65, at.%)非晶/晶體復(fù)合粉末。實(shí)驗(yàn)研究了該系列晶體/非晶復(fù)合粉體的顯微組織,熱穩(wěn)定性,形成機(jī)理和磁性能。研究結(jié)果表明：本研究制備的復(fù)合粉體均由分布在核層的富FeSiB非晶相和殼層的富Cu相組成。磁滯回線結(jié)果表明,隨著Cu含量的增加,飽和磁化強(qiáng)度呈線性關(guān)系逐漸降低,但對(duì)矯頑力的影響并不明顯。該類(lèi)非晶/晶體復(fù)合粉體的形成過(guò)程為：1)高溫下富Cu相和富FeSiB相的液相分離現(xiàn)象誘發(fā)形成核/殼組織；2)由于富Cu相的玻璃形成能力遠(yuǎn)低于富FeSiB相,在超音霧化過(guò)程中,富FeSiB相從液態(tài)被凍結(jié)為非晶態(tài),最終形成具有核/殼結(jié)構(gòu)的非晶/晶體復(fù)合粉體。
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王先 , 于思榮 , 趙嚴(yán) , 劉麗 , 劉恩洋 , 曹文安 , 袁明
2020, 49(1):116-124. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180911
摘要:本文采用微弧氧化工藝，并摻雜B4C顆粒來(lái)制備耐磨耐蝕性?xún)?yōu)異的復(fù)合陶瓷膜，系統(tǒng)研究摻雜B4C含量對(duì)陶瓷膜微觀形貌、物相組成、與基體結(jié)合力、顯微硬度、粗糙度、耐磨性與耐蝕性的影響。結(jié)果表明：相比TiO2陶瓷膜，摻雜B4C顆粒的復(fù)合陶瓷膜更均勻致密，且由金紅石型TiO2、銳鈦礦型TiO2和B4C組成。隨B4C濃度增大，陶瓷膜的膜層結(jié)合力、耐磨性與耐蝕性均先增強(qiáng)后減弱。由于具有最致密的表面形貌，TiO2-0.9B4C復(fù)合陶瓷膜的膜層結(jié)合力最大，為22.6 N。TiO2-0.9B4C復(fù)合陶瓷膜的破損時(shí)間最長(zhǎng)，磨痕寬度最小，分別為19.24 min和384.53 μm，耐磨性最好，其磨損機(jī)理為磨粒磨損與疲勞磨損。其自腐蝕電位與極化電阻最大，腐蝕電流密度最小，分別為-213.38 mV、5.47×104 Ω?cm2和2.37×10-6 A?cm2，耐蝕性最好。由Bode相圖可知，陶瓷膜均由致密內(nèi)層和疏松表層組成。 關(guān)鍵詞：純鈦; 微弧氧化; B4C顆粒; 耐磨性; 耐蝕性
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羅國(guó)強(qiáng) , 錢(qián)一昶 , 陳犇 , 胡業(yè)媛 , 魏琴琴 , 胡啟林 , 張建 , 沈強(qiáng)
2020, 49(1):125-130. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181034
摘要:為了提高W-5Re合金的室溫強(qiáng)韌性，采用電弧熔煉法通過(guò)添加SiC制備高性能的W-5Re-xSiC復(fù)合材料，并研究SiC添加量(0.5wt% ~ 4wt%)對(duì)W-5Re-xSiC復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，W-5Re-xSiC復(fù)合材料主要由W(Re)固溶體相、W2C和W5Si3三相組成。隨著SiC添加量的增加，基體晶粒細(xì)化，脆硬性的金屬間化合物含量增加；W-5Re-xSiC復(fù)合材料的強(qiáng)韌性先提高后降低。當(dāng)SiC添加量為1wt%時(shí), 在基體的細(xì)晶強(qiáng)化和W5Si3韌化的共同作用下，W-5Re-1SiC復(fù)合材料的強(qiáng)韌性最佳，抗壓強(qiáng)度為1859 MPa，斷裂應(yīng)變?yōu)?2.87%。
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2020, 49(1):131-137. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181090
摘要:以鐵鎳基抗氫合金J75為研究對(duì)象，采用單步形變熱處理和電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)，研究了低∑CSL晶界的形成和演化過(guò)程。結(jié)果表明：采用5%預(yù)變形+1000℃退火的單步形變熱處理方法，可將J75合金中低∑CSL晶界的比例提升至70%以上，形成具有∑3n取向關(guān)系的晶粒團(tuán)簇；退火過(guò)程中，低∑CSL晶界比例的提升主要是由于∑3n界面比例的提升，其中∑3占絕大比例。發(fā)現(xiàn)一種∑3再生過(guò)程，其機(jī)制在于：由于∑3ic遷移能力強(qiáng)，在退火過(guò)程中與其他∑3相遇會(huì)形成∑9晶界，而∑9與∑3相遇，傾向于發(fā)生∑9+∑3→∑3，導(dǎo)致∑3的再生；R晶界與低∑CSL晶界相遇會(huì)形成R/∑晶界，當(dāng)R/∑晶界為低∑CSL晶界時(shí)，則構(gòu)成較多具有低∑CSL晶界的網(wǎng)絡(luò)，打斷了R晶界的連通性。
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張熹雯 , 王紅衛(wèi) , 朱春雷 , 李 勝 , 張 繼
2020, 49(1):138-146. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181115
摘要:在Ti-47.5Al-3.7(Cr, V, Zr)合金中添加0.05~0.2%C（at.%，下同），采用冷坩堝懸浮熔煉方法制備出了層片組織TiAl合金鑄棒，通過(guò)組織觀察、室溫拉伸和蠕變性能測(cè)試研究了C含量對(duì)TiAl合金組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，添加0.05~0.2%C后，合金仍可獲得擇優(yōu)取向?qū)悠M織。隨C含量增加α2層片體積分?jǐn)?shù)略有增加，層片間距呈細(xì)化趨勢(shì)。當(dāng)C含量超過(guò)0.1%時(shí)，在α2和γ層片內(nèi)和層片界面上有細(xì)小的Ti2AlC型碳化物析出，碳化物析出相的尺寸和數(shù)量隨C含量增加有所增加。添加0.05~0.2%C后提高了合金室溫的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，且隨C含量增加提升幅度逐漸增大，當(dāng)C含量為0.2%時(shí)，分別將抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度提升了101MPa和123MPa。添加C元素后顯著改善了合金的蠕變性能，當(dāng)C含量為0.1%時(shí)蠕變性能最佳，與不含C的合金相比，其塑性蠕變應(yīng)變降低了一半、相同應(yīng)變時(shí)的蠕變速率降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。添加0.1C提升合金蠕變抗力的機(jī)制主要是通過(guò)抑制合金在蠕變初期的位錯(cuò)萌生和增殖過(guò)程；在γ層片中形成割階和位錯(cuò)碎片阻礙位錯(cuò)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，使得合金在蠕變第一階段的應(yīng)變硬化程度迅速增加；此外，析出的Ti2AlC型碳化物進(jìn)一步強(qiáng)化層片界面和基體，與層片間距細(xì)化共同提高了穿層片滑移位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)阻力。
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2020, 49(1):147-152. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181072
摘要:研究了不同粒度的WC粉末對(duì)WC/10Co注射成形工藝（PIM）的影響，分析了WC粒度對(duì)喂料流變性、注射坯質(zhì)量、脫脂工藝和燒結(jié)工藝的影響機(jī)理。結(jié)果表明：WC粒度越小，WC/10Co喂料流變性越差，注射坯質(zhì)量越低，溶劑脫脂速率越高，合金形狀偏差越大。超細(xì)WC/10Co喂料存在粉末團(tuán)聚顆粒、粘結(jié)劑包裹不充分，其熱穩(wěn)定性低、流動(dòng)性降低56%，注射坯致密度下降5%；超細(xì)WC-10Co合金的線收縮率達(dá)到20.80%，尺寸偏差為2.85%，脫脂-真空燒結(jié)時(shí)易出現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。
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樊嘉杰 , 王珍 , 羅瀟 , 周玲 , 樊學(xué)軍 , 張國(guó)旗
2020, 49(1):153-160. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181081
摘要:由于基于釔鋁石榴石基（YAG）黃色熒光粉的大功率白光發(fā)光二極管（LED）顯色指數(shù)偏低，采用多基色熒光粉混合制備高顯色白光LED已受到業(yè)內(nèi)接受，然而不同熒光粉性能差異造成LED光-色-熱性能的穩(wěn)定性和可靠性等問(wèn)題已經(jīng)備受關(guān)注。本文選用制備高品質(zhì)白光LED所常用黃、紅、橙三種熒光粉，研究其在高溫高濕老化試驗(yàn)和浸水模擬飽和水環(huán)境實(shí)驗(yàn)中的發(fā)光性能、發(fā)熱性能、晶體結(jié)構(gòu)和微觀顆粒形貌變化規(guī)律，分析不同熒光粉的性能退化機(jī)理。研究表明：1）在濕熱環(huán)境下熒光粉易與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生OH-，提升濕環(huán)境pH值，引起主體晶體結(jié)構(gòu)結(jié)晶度下降，晶格振動(dòng)增強(qiáng)，光致發(fā)熱能量增加，誘發(fā)熱猝滅效應(yīng)；同時(shí)熒光粉表面粗化效應(yīng)增加藍(lán)光散射，降低藍(lán)光吸收和轉(zhuǎn)化效率；2）在浸水模擬實(shí)驗(yàn)的飽和水環(huán)境中，熒光粉的發(fā)光性能和發(fā)熱性能變化規(guī)律與高溫高濕長(zhǎng)期老化試驗(yàn)結(jié)果一致，可以有效評(píng)估LED熒光粉在濕熱環(huán)境下可靠性。
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楊利新 , 王大輝 , 陳懷敬 , 張曉東 , 俞越山 , 許立
2020, 49(1):161-168. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181234
摘要:采用基團(tuán)貢獻(xiàn)法首先對(duì)56種固體無(wú)機(jī)化合物的ΔHθf,298和ΔGθf,298進(jìn)行了估算,估算獲得的ΔHθf,298和ΔGθf,298與文獻(xiàn)報(bào)道值相比,相對(duì)誤差絕對(duì)值都在4%之內(nèi)。本論文基于基團(tuán)貢獻(xiàn)法構(gòu)建了估算鋰離子動(dòng)力電池正極材料LiNixCoyMnzO2的ΔHθf,298和ΔGθf,298的數(shù)學(xué)模型,并對(duì)LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料的ΔHθf,298和ΔGθf,298進(jìn)行估算,對(duì)應(yīng)正極材料的ΔHθf,298估算值分別為-705.39kJ.mol-1、-703.90kJ.mol-1、-695.67kJ.mol-1和-705.17kJ.mol-1；對(duì)應(yīng)正極材料的ΔGθf,298估算值分別為-647.98kJ.mol-1、-640.04kJ.mol-1、-631.10kJ.mol-1和-642.41kJ.mol-1。
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2020, 49(1):169-176. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181177
摘要:采用微觀相場(chǎng)法研究了Ni75Al14Cr11合金第一個(gè)近鄰到第四個(gè)近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)對(duì)L10預(yù)析出相沉淀過(guò)程的影響。結(jié)果表明,當(dāng)?shù)谌廚i-Al原子間相互作用勢(shì)增大或第四種近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)減少時(shí),L10預(yù)析出相和L12平衡相均提前沉淀,且L10預(yù)析出相體積分?jǐn)?shù)減少而L12相的最終體積分?jǐn)?shù)幾乎不變；當(dāng)?shù)谌廚i-Al原子間相互作用勢(shì)減少或第四近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)的增大時(shí),L10預(yù)析出相和L12最終相都會(huì)推遲沉淀,且L10預(yù)析出相和L12相體積分?jǐn)?shù)均增大；與上述兩種情況相比,改變第一近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)對(duì)L10預(yù)析出相沉淀過(guò)程的影響較小,而改變第二近鄰Ni-Al原子間相互作用勢(shì)對(duì)沉淀過(guò)程幾乎沒(méi)有影響。進(jìn)一步研究表明,Ni-Al原子間相互作用勢(shì)改變不影響合金的沉淀機(jī)制,將影響L10預(yù)析出相、L12平衡相的析出時(shí)間、速度和兩種相的體積分?jǐn)?shù),沉淀形貌等,從而影響Ni75Al14Cr11高溫合金的結(jié)構(gòu)和性能,對(duì)合金優(yōu)化設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。
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劉強(qiáng) , 白強(qiáng) , 田峰 , 于洋 , 惠松曉 , 宋生印
2020, 49(1):177-184. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181182
摘要:通過(guò)使用Gleeble-3500熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行等溫單軸壓縮試驗(yàn),研究了Ti-6Al-4V-0.1Ru鈦合金在溫度800℃ 到 1100℃,應(yīng)變速率0.01 s-1 到 10 s-1條件下的高溫流變行為。結(jié)果表明,Ti-6Al-4V-0.1Ru鈦合金的峰值應(yīng)力隨著變形溫度的降低以及變形速率的增大而增大,軟化機(jī)制在950℃以下為動(dòng)態(tài)回復(fù),在950℃以上為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。通過(guò)使用線性回歸的方法建立了Ti-6Al-4V-0.1Ru鈦合金的Arrhenius本構(gòu)模型,計(jì)算得到該合金的熱激活能為720.477 kJ/mol,應(yīng)變速率敏感指數(shù)為4.809。通過(guò)引入應(yīng)變對(duì)材料常數(shù)α、n、A 和Q 的影響,建立了考慮應(yīng)變的流變應(yīng)力預(yù)測(cè)模型,通過(guò)對(duì)試驗(yàn)值和預(yù)測(cè)值的比對(duì),相關(guān)系數(shù)達(dá)到96.9%,說(shuō)明該模型具有較好的預(yù)測(cè)精度。
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馬鳴龍 , 張奎 , 李永軍 , 袁家偉 , 張萬(wàn)鵬 , 代曉騰 , 劉小稻
2020, 49(1):185-192. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181204
摘要:利用金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、XRD物相分析以及力學(xué)性能測(cè)試等手段,研究了Mg-2Zn-1.5Cu(at%)合金的顯微組織及力學(xué)性能。結(jié)果表明：鑄態(tài)合金存在較為明顯的元素偏析,主要的第二相為MgCuZn相；合金的力學(xué)性能隨著溫度的提高而不斷降低,塑性變化幅度要明顯高于強(qiáng)度,合金的斷裂方式也由低溫時(shí)的沿晶斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷貢r(shí)的穿晶斷裂；在相同溫度下,隨著應(yīng)力的提升,合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率提高,蠕變機(jī)制由晶界控制轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы缂拔诲e(cuò)共同控制；在相同的應(yīng)力下,隨著溫度的提升,合金的穩(wěn)態(tài)蠕變速率存在數(shù)量級(jí)的提升,蠕變激活能由130 kJ/mol降低到36.4 kJ/mol；在200℃~45 MPa時(shí),出現(xiàn)加速蠕變階段,發(fā)生蠕變斷裂,斷口存在明顯的穿晶斷裂特征,基體中有大量的沿基面運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò),部分位錯(cuò)發(fā)生攀移,MgZnCu相具有減緩蠕變變形的作用。
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吳大鵬 , 李寧 , 翟瑩瑩 , 于華明 , 玉姣 , 祁陽(yáng)
2020, 49(1):193-200. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181229
摘要:縱向磁阻能夠反映鐵砷化合物中載流子和自旋自由度間相互作用,為利用其對(duì)等價(jià)摻雜鐵砷化合物的輸運(yùn)性質(zhì)和自旋磁漲落進(jìn)行研究,采用高溫助熔劑法制備了高質(zhì)量的Ba(Fe1-xRux)2As2單晶樣品,測(cè)量了其中超導(dǎo)樣品的ab面面內(nèi)縱向磁阻。發(fā)現(xiàn)外場(chǎng)H作用下電阻值降低且磁阻大小隨H2線性增大,分析表明負(fù)的縱向磁阻源于磁場(chǎng)對(duì)體系自旋漲落的壓制效應(yīng)；隨著Ru摻雜量x增加,縱向磁阻系數(shù)曲線逐步下移,說(shuō)明欠摻雜樣品中自旋漲落較為劇烈,曲線下移反映了摻雜對(duì)體系內(nèi)反鐵磁自旋漲落的壓制過(guò)程；應(yīng)用二維反鐵磁金屬巡游電子模型對(duì)縱向磁阻的定性分析發(fā)現(xiàn)：隨Ru摻雜量增加,模式耦合系數(shù)在最佳摻雜量子臨界點(diǎn)處形式發(fā)生改變,說(shuō)明伴隨體系長(zhǎng)程反鐵磁序完全被壓制,最佳摻雜和過(guò)摻雜樣品內(nèi)載流子與自旋漲落的作用方式產(chǎn)生了變化。
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馬騰飛 , 杜剛 , 齊銳 , 周宣 , 李宇力 , 張于勝 , 張平祥
2020, 49(1):201-208. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181233
摘要:為了模擬難變形鎳基高溫合金GH4720Li開(kāi)坯鍛造過(guò)程，采用Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)機(jī)研究經(jīng)均勻化處理的GH4720Li鑄錠高溫壓縮變形時(shí)的力學(xué)流動(dòng)行為，分析高溫變形過(guò)程中微觀組織演化規(guī)律。結(jié)果表明，GH4720Li合金在1100℃/0.1s-1條件下應(yīng)力水平達(dá)到250MPa，且應(yīng)力對(duì)熱變形溫度和應(yīng)變速率敏感，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是主要的軟化機(jī)制。粗晶組織提高了合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶臨界變形溫度和應(yīng)變速率，如在變形量為60%，變形條件為1140℃/0.001s-1和1180℃/0.001s-1才能發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。計(jì)算的粗晶GH4720Li合金熱變形激活能Q=1171kJ/mol，較高的熱變形激活能表明粗晶組織不利于熱塑性變形和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生?；诒疚难芯浚T態(tài)GH4720Li合金開(kāi)坯溫度應(yīng)高于1140℃，同時(shí)保證較低的應(yīng)變速率，以確保動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的充分發(fā)生，實(shí)現(xiàn)枝晶組織破碎。
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2020, 49(1):209-215. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181086
摘要:獨(dú)特的超薄液層電沉積實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可為我們研究微納米尺度金屬及金屬氧化物電沉積物的形貌形成和形貌選擇提供有益的幫助。在不同的生長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力條件下,電沉積物將呈現(xiàn)不同的形貌特征。此外,具有微納米尺度的磁性金屬電沉積物(如利用超薄液層電沉積所獲得的Co纖維)中的磁疇分布還將受到沉積物的厚度和寬度等幾何尺寸的影響。本文利用FeSO&lt;sub&gt;4&lt;/sub&gt;水溶液進(jìn)行超薄液層電沉積實(shí)驗(yàn)研究,重點(diǎn)考察沉積物的形貌選擇及其磁性特征。在較大的沉積電流條件下,可獲得納米量級(jí)厚度的纖維狀電沉積物；而在較小的沉積電流條件下,獲得的薄膜狀電沉積物的厚度達(dá)到了亞微米量級(jí)。在此基礎(chǔ)上,我們利用磁力顯微鏡檢測(cè)具有不同形貌的Fe的電沉積物經(jīng)自發(fā)磁化以及經(jīng)不同外加恒穩(wěn)磁場(chǎng)磁化后所形成的表面雜散磁場(chǎng)分布,以此推斷磁疇在樣品中的分布規(guī)律。最后,利用交變梯度磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)所得電沉積物的磁性特征,所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明樣品的易磁化軸位于電沉積物生長(zhǎng)所在平面,不同方向飽和磁化強(qiáng)度的大小取決于樣品的生長(zhǎng)方向、幾何尺寸及其形貌特征。
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2020, 49(1):216-224. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181238
摘要:利用碳和Sr對(duì)Mg-3%Al合金進(jìn)行復(fù)合孕育處理,引入雜質(zhì)Fe并調(diào)整孕育保溫時(shí)間,研究雜質(zhì)Fe對(duì)孕育細(xì)化效果和晶核結(jié)構(gòu)特性的影響。結(jié)果表明：碳和Sr復(fù)合孕育可有效細(xì)化Mg-3%Al合金,雜質(zhì)Fe添加及其與添加順序?qū)?xì)化效果沒(méi)有影響。延長(zhǎng)保溫時(shí)間至80 min,晶粒尺寸最高從560 μm一直穩(wěn)定在100~130 μm之間。Sr存在可有效抑制Fe對(duì)碳質(zhì)孕育細(xì)化效果的粗化和加速孕育衰退的不利影響。晶核結(jié)構(gòu)觀測(cè)表明孕育合金中主要存在Al4C3顆粒和Al-Fe相表面包覆Al4C3相的雙相顆粒,兩者均可以作為α-Mg晶粒的有效形核核心。Sr易于朝顆粒表面偏聚和富集,從而降低顆粒表面能和相間的界面能,促進(jìn)雙相結(jié)構(gòu)顆粒的生成,并可抑制晶核組分和結(jié)構(gòu)變化,提高晶核結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,從而有效抑制晶核毒化和孕育衰退。
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苑峻豪 , 董丹丹 , 王清 , 王英敏 , 羌建兵 , 李曉娜 , 董闖 , 黃火根 , 柯海波 , 張培 , 張鵬國(guó) , 劉天偉
2020, 49(1):225-232. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181259
摘要:鈾合金作為一種重要核燃料,其中,體心立方結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定的γ-U合金具有較好的綜合性能,是合金設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)。本文引入描述穩(wěn)定固溶體結(jié)構(gòu)的“團(tuán)簇加連接原子”模型,用于建立γ-U固溶體合金的結(jié)構(gòu)模型和相應(yīng)成分式,指出其結(jié)構(gòu)單元為體心立方第一近鄰配位多面體團(tuán)簇加三個(gè)連接原子構(gòu)成。進(jìn)而利用該結(jié)構(gòu)單元對(duì)現(xiàn)有合金成分進(jìn)行了解析,能夠穩(wěn)定形成體心立方BCC結(jié)構(gòu)的合金均滿(mǎn)足上述模型,如[Mo-U14]Mo3(U-10.7Mo),[Zr-U14]Nb3(U-7.5Nb-2.5Zr,即不銹鈾)等,這些合金實(shí)際上均在各自體系中具有最優(yōu)良的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,顯示出優(yōu)異的耐蝕性。本文證實(shí),基于團(tuán)簇加連接原子模型的成分設(shè)計(jì)方法在預(yù)測(cè)γ-U合金成分與性能上具有重要指導(dǎo)價(jià)值。
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2020, 49(1):233-240. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190539
摘要:通過(guò)高溫渣-金平衡實(shí)驗(yàn)，探討了電渣重熔用低氟渣CaF2-CaO-Al2O3-MgO-Li2O-(TiO2)中TiO2含量對(duì)Incoloy825合金中Al、Ti含量的影響。并利用FactSage7.3熱力學(xué)軟件分析了渣中TiO2和Al2O3的活度與渣成分的關(guān)系。研究了渣中組元對(duì)反應(yīng)4[Al]+3(TiO2)=3[Ti]+2(Al2O3)的吉布斯自由能和合金中平衡Al、Ti含量的影響規(guī)律。結(jié)果表明：反應(yīng)的吉布斯自由能與渣中TiO2、CaF2和MgO呈負(fù)相關(guān)，與CaO和Al2O3呈正相關(guān)；渣中TiO2含量為0～7.27%時(shí)，合金燒鈦增鋁現(xiàn)象逐漸減弱，TiO2含量為11.27%時(shí)，又出現(xiàn)燒鋁增鈦現(xiàn)象；同一溫度下，隨著渣中CaO和Al2O3含量增加，合金中平衡Ti含量降低，平衡Al含量升高。隨著渣中TiO2含量增加，合金中平衡Ti含量升高，平衡Al含量降低。渣中CaF2和MgO含量變化對(duì)合金中平衡Al、Ti含量影響較小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果能夠很好的吻合。
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2020, 49(1):241-246. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190642
摘要:采用高溫反應(yīng)熔滲工藝制備了ZrB2-SiC和La2O3改性ZrB2-SiC涂層C/C復(fù)合材料，對(duì)比了兩種涂層試樣在中溫（700-1100℃）、高溫（1200-1500℃）和超高溫（2000℃以上）三個(gè)溫域范圍內(nèi)的抗氧化性能。結(jié)果表明：700-1100℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，La2O3改性涂層試樣的抗氧化性能提升幅度在逐漸提高。1200-1500℃范圍內(nèi)，涂層均表現(xiàn)出良好的長(zhǎng)時(shí)抗氧化性能，La2O3改性ZrB2-SiC在1200℃下恒溫氧化250 h后，仍保持微量的增重；1500℃下恒溫氧化550h后，失重率僅為0.6 %，這主要是由于氧化過(guò)程中涂層表面形成的La-Si-O復(fù)合玻璃層和釘扎相ZrSiO4的協(xié)同作用提升了氧化膜的高溫穩(wěn)定性。在2000℃以上的氧乙炔火焰燒蝕環(huán)境下，La2O3的添加使得ZrB2-SiC涂層的質(zhì)量燒蝕率和線燒蝕率均降低了近50%。
>材料工藝
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2020, 49(1):247-256. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181171
摘要:研究了第二代鎳基單晶高溫合金CMSX-4的標(biāo)準(zhǔn)多級(jí)預(yù)處理+固溶熱處理（多級(jí)固溶）和一種超初熔點(diǎn)固溶熱處理工藝對(duì)其組織、元素偏析和持久性能的影響。結(jié)果表明：合金經(jīng)1280℃/1 h+1290℃/2 h+1300℃/6 h , AC+1140℃/4 h, AC+870℃/16 h, AC多級(jí)固溶熱處理（工藝1）后，元素偏析得到較明顯改善，在980℃/250MPa和1070℃/140MPa條件下的持久壽命分別為207.50 h和280.84 h。工藝1的固溶熱處理過(guò)程中形成較多固溶微孔，鑄態(tài)微孔尺寸增大，這些顯微孔洞在持久實(shí)驗(yàn)中成為合金的裂紋源，使合金發(fā)生微孔聚集型斷裂，是CMSX-4合金發(fā)生持久斷裂的關(guān)鍵原因。合金經(jīng)1320℃/3 h, AC+1140℃/4 h, AC+870℃/16 h, AC超初熔點(diǎn)熱處理（工藝2）后，改善合金元素偏析情況不如工藝1，但采用的固溶處理制度形成的微孔數(shù)量較少，持久壽命更高，在980℃/250MPa和1070℃/140MPa條件下的持久壽命分別為293.08 h和310.10 h。
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2020, 49(1):257-266. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181108
摘要:為了提高鈮合金的抗氧化性能，采用鋁硅共滲的方法在鈮合金表面制備Al-Si涂層，結(jié)合激光熔覆技術(shù)于滲層上熔覆MoSi2涂層。探討了Al-Si滲層的生長(zhǎng)機(jī)制，研究了鈮合金表面Al-Si滲層及MoSi2/Al-Si涂層的抗高溫氧化性能。結(jié)果表明：Al-Si滲層的形成過(guò)程是源于Al、Si元素的先后沉積，優(yōu)先形成了Al3Nb相。滲層厚度x與保溫時(shí)間t遵循關(guān)系式：x=At1/2+7.4(1000℃：x=11.6，1050℃：A=16.2)。激光熔覆制備的MoSi2/Al-Si涂層均勻連續(xù)致密，與基體結(jié)合緊密，無(wú)裂紋孔洞等缺陷。主要相結(jié)構(gòu)為MoSi2、Al3Nb、NbSi2、Nb5Si3和Mo(Si,Al)2。經(jīng)1200 ℃氧化后，Al-Si滲層及MoSi2/Al-Si涂層都形成大量的SiO2保護(hù)膜，阻止了氧原子的進(jìn)一步擴(kuò)散。與Al-Si滲層相比， MoSi2層表面形成的連續(xù)致密混合氧化物有效避免了Al-Si滲層的快速消耗，MoSi2/Al-Si涂層的高溫氧化優(yōu)于Al-Si滲層。
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2020, 49(1):267-273. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181176
摘要:為增強(qiáng)材料在寬溫域下服役的穩(wěn)定性及減少摩擦與磨損對(duì)材料性能的影響，采用Ni60合金粉末作為基體材料，利用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)制備出了不同LaF3含量的鎳基自潤(rùn)滑復(fù)合材料。利用HT-1000型高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、GBS-SmartWLI白光干涉三維輪廓儀、SEM、EDS、XRD等對(duì)復(fù)合材料在大氣環(huán)境下的寬溫域摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明，所制備的鎳基自潤(rùn)滑材料在寬溫域下具有優(yōu)良的摩擦學(xué)性能。復(fù)合材料摩擦系數(shù)與磨損率從200℃到800℃的范圍內(nèi)保持在一個(gè)較低水平。當(dāng)LaF3的含量為6%時(shí)，平均摩擦系數(shù)在200℃到800℃之間為0.189到0.288且變化范圍最小，在600℃下表現(xiàn)最低為0.189，平均磨損率在10-5mm3/N·m數(shù)量級(jí)，綜合表現(xiàn)出最優(yōu)的摩擦學(xué)性能。這是因?yàn)長(zhǎng)aF3含量為6%的材料在高溫下形成了SrSiO3、SrMoO4、La6MoO12等鹽類(lèi)，所形成的鹽轉(zhuǎn)移膜一方面防止了對(duì)偶材料表面直接接觸，另一方面減小了接觸薄層的剪切強(qiáng)度，從而顯著地提高了寬溫域環(huán)境下的材料的穩(wěn)定性。隨著測(cè)試溫度增加到800℃，由于高溫氧化作用使得復(fù)合材料摩擦系數(shù)略微上升，但仍然保持在0.2左右的較低水平。
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2020, 49(1):274-280. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181089
摘要:針對(duì)K418高溫合金葉輪高溫、高轉(zhuǎn)數(shù)工況下形變超差大，再制造成形層力學(xué)性能降低的領(lǐng)域研究熱點(diǎn)?；诓ㄐ慰烧{(diào)制脈沖激光優(yōu)化工藝，再制造Inconel 718高溫合金成形層。采用金相顯微鏡、SEM、XRD、EDS、顯微硬度計(jì)對(duì)該合金涂層的顯微組織形貌、 相結(jié)構(gòu)、界面成分分布、基本力學(xué)性能進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：涂層與基體間為致密的冶金結(jié)合，涂層中部為粗大的樹(shù)枝晶，與激光掃描方面約成30~45°角，由涂層中部到頂部及底部，分別退化為等軸晶和胞狀晶；成形層顯微硬度為410~440 HV0.1，略高于基體；晶內(nèi)及晶間析出少量Laves相，減少了對(duì)成形層硬脆性的影響；摩擦磨損系數(shù)較基體略有降低，但仍符合再制造要求。
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2020, 49(1):281-287. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181183
摘要:本文采用真空感應(yīng)熔煉和快速凝固技術(shù)制備了界面復(fù)合良好,組織性能優(yōu)異的新型Cu-FeC復(fù)合材料,并通過(guò)OM、SEM、TEM、XRD以及力學(xué)性能測(cè)試分別對(duì)熔鑄態(tài)、奧氏體化后的淬火態(tài)及其冷軋態(tài)復(fù)合材料的組織和變形行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,熔鑄態(tài)材料內(nèi)共存有γ-Fe、α-Fe和馬氏體相,而經(jīng)820℃/4min奧氏體化和淬火處理后,基體內(nèi)初生Fe-C相可轉(zhuǎn)化為馬氏體相,同時(shí)析出大量納米級(jí)γ-Fe相粒子；前者在冷軋過(guò)程中表現(xiàn)出較好的協(xié)調(diào)變形性能,而后者會(huì)在粗大Fe-C馬氏體相內(nèi)部或附近產(chǎn)生微裂紋；不過(guò)兩者冷軋變形后的強(qiáng)度均能獲得大幅提升,最高抗拉強(qiáng)度達(dá)515MPa,而延伸率又明顯高于已報(bào)道具有類(lèi)似強(qiáng)度陶瓷粒子強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的延伸率,且拉伸過(guò)程均表現(xiàn)出明顯的塑性變形特征；此外,本文根據(jù)復(fù)合材料組織演化規(guī)律提出了相應(yīng)的組織演化模型圖。
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宋廣勝 , 張健強(qiáng) , 張士宏
2020, 49(1):288-296. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181190
摘要:本文對(duì)AZ31鎂合金擠壓棒材在循環(huán)扭轉(zhuǎn)變形過(guò)程中的力學(xué)性能和織構(gòu)演化進(jìn)行了研究。循環(huán)扭轉(zhuǎn)變形分別在室溫、373K、443K、503K和573K下進(jìn)行。鎂合金循環(huán)變形的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,循環(huán)扭轉(zhuǎn)變形過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變滯回線呈現(xiàn)嚴(yán)格的對(duì)稱(chēng)性,意味著微觀變形模式以滑移為主。變形過(guò)程的熱效應(yīng)使應(yīng)力應(yīng)變曲線中的峰值應(yīng)力隨著周期數(shù)的增加而降低。變形過(guò)程中柱面滑移系啟動(dòng)使晶粒取向發(fā)生改變,由變形前的{11-20}⊥ED織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃魏蟮膡10-10}⊥ED織構(gòu),變形過(guò)程中拉伸孿晶啟動(dòng)使晶粒取向產(chǎn)生兩種變化。
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陳冠方 , 張金勇 , 張帥 , 付洋洋 , 陳正 , 孟慶坤 , 張平 , 沈承金 , 沈?qū)汖?/a>
2020, 49(1):297-303. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181118
摘要:本文研究了具有TWIP/TRIP效應(yīng)的Ti-12Mo-5Zr鈦合金的加工硬化行為（TRIP：相變誘發(fā)的塑性變形，TWIP：孿晶誘發(fā)的塑性變形），并利用Hollomon理論分析了該合金的加工硬化指數(shù)n變化趨勢(shì)。根據(jù)加工硬化率的演變趨勢(shì)，該合金的加工硬化過(guò)程可分為三個(gè)不同階段：Stage I（ε≈0~0.02），彈-塑性變形過(guò)渡階段；Stage II（ε≈0.02~0.15），加工硬化率θ和硬化指數(shù)n逐漸增大階段；Stage III（ε≈0.15~0.34），加工硬化率θ逐漸減小直到頸縮階段，該階段硬化指數(shù)n達(dá)到穩(wěn)定值0.34。結(jié)合光鏡（OM）、透射電鏡（TEM）等手段詳細(xì)研究了該合金在這三個(gè)不同加工硬化階段的顯微結(jié)構(gòu)演化過(guò)程，探討了每個(gè)階段的變形機(jī)理及其硬化行為。
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2020, 49(1):304-312. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181146
摘要:純鎂因較快的腐蝕速率使其用于手術(shù)移植材料成為了一個(gè)障礙。為了控制其降解速率,本文采用BTSE(1,2-(三乙氧基硅基)乙烷)硅烷化處理和共鍵嫁接1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)/ N-羥基丁二酰亞胺(NHS)交聯(lián)改性的透明質(zhì)酸鈉涂層的兩步制備工藝在純鎂上制備復(fù)合涂層。同時(shí)使用紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、原子力顯微鏡(AFM),和靜態(tài)接觸角方法(CA)分析涂層的物化性能,通過(guò)電化學(xué)行為分析涂層在模擬體液中的耐腐蝕性能。結(jié)果：FTIR和XPS結(jié)果表明在純鎂表面上成功的制備出復(fù)合涂層；其他結(jié)果顯示,交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉涂層表面較裸鎂、硅烷表面更平整、光滑,且呈現(xiàn)出親水性,提高了其生物活性；與未改性的純鎂相比,復(fù)合涂層的腐蝕電流密度減小了兩個(gè)數(shù)量級(jí),阻抗值提高三個(gè)數(shù)量級(jí),表現(xiàn)出很好的耐腐蝕性能。結(jié)果表明這種復(fù)合涂層作為手術(shù)移植材料在醫(yī)學(xué)上具有很大的應(yīng)用前景。
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魏修宇 , 金鵬 , 夏艷萍 , 余懷民 , 張衛(wèi)兵
2020, 49(1):313-319. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181248
摘要:本文以WC粉、Co粉、Ni粉及Cr3C2粉為原料,采用粉末冶金方法制備了三組不同粘結(jié)相成分的WC-Co-(Ni)-(Cr)硬質(zhì)合金,通過(guò)極化曲線測(cè)試和浸泡實(shí)驗(yàn)研究了三組合金在中性溶液中的腐蝕行為,并采用掃描電鏡、能譜分析、X射線光電子能譜(XPS)和EBSD等手段對(duì)其腐蝕機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,WC-Co和WC-Co-Cr硬質(zhì)合金在中性溶液中主要發(fā)生粘結(jié)相Co的腐蝕,浸泡產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物主要是Co(OH)2；添加Cr將提高WC-Co硬質(zhì)合金在中性溶液中的耐腐蝕性能,這可能與Cr的添加明顯降低了粘結(jié)相中密排六方Co的含量有關(guān)；同時(shí)添加Ni和Cr可進(jìn)一步提高WC-Co合金在中性溶液中的耐腐蝕性能,在pH=7的Na2SO4溶液中浸泡480h后,WC-Co-Ni-Cr合金發(fā)生很少量的腐蝕。
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2020, 49(1):320-324. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181253
摘要:本文對(duì)AZ31鎂合金進(jìn)行軋制并對(duì)軋制后的板材進(jìn)行退火。采用OM、SEM及EBSD觀察并分析了軋制及退火態(tài)鎂合金板的微觀形貌及取向狀態(tài),分析退火對(duì)各向異性的影響。結(jié)果表明：軋制后鎂合金存在著明顯的各向異性,經(jīng)退火后,鎂合金不同取向的基面織構(gòu)強(qiáng)度差異減小,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度尤其在延伸率方面的各向異性指數(shù)遠(yuǎn)小于軋制態(tài)下的各向異性指數(shù),說(shuō)明退火可以改善鎂合金的各向異性。
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2020, 49(1):325-330. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181160
摘要:多孔鈦因具有與人體骨組織相近的彈性模量和允許骨長(zhǎng)入的孔隙結(jié)構(gòu)而備受關(guān)注。其孔隙結(jié)構(gòu)特征不僅影響骨長(zhǎng)入效果,而且決定了多孔鈦的力學(xué)性能。通過(guò)三周期極小曲面(Triply Periodic Minimal Surfaces,TPMS)隱函數(shù)參數(shù)的精確調(diào)控可以構(gòu)建出理想的孔隙結(jié)構(gòu)模型。本文針對(duì)TPMS模型中常用的G單元模型,研究了G單元模型隱函數(shù)參數(shù)對(duì)孔隙率、孔徑、桿徑等孔隙結(jié)構(gòu)特征的影響規(guī)律,設(shè)計(jì)出了孔隙率約為77%,孔徑分別為300(G300)、500(G500)微米的均質(zhì)孔隙結(jié)構(gòu)；模仿自然長(zhǎng)骨徑向梯度結(jié)構(gòu)模型,構(gòu)建了相應(yīng)的G單元仿生梯度孔隙結(jié)構(gòu)。采用選區(qū)激光熔化(SLM)增材制造技術(shù)制備了相應(yīng)的多孔鈦樣件,利用數(shù)字顯微鏡和掃描電鏡觀測(cè)多孔鈦的孔隙結(jié)構(gòu)特征,發(fā)現(xiàn)SLM多孔鈦實(shí)測(cè)孔隙率低于設(shè)計(jì)孔隙率,實(shí)測(cè)孔徑小于設(shè)計(jì)值,實(shí)測(cè)桿徑大于設(shè)計(jì)值。力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果顯示,G300和G500多孔鈦彈性模量分別為2.04GPa和3.12GPa,其最大抗壓強(qiáng)度分別為63.5MPa和103.5MPa,梯度孔隙結(jié)構(gòu)多孔鈦彈性模量和最大抗壓強(qiáng)度分別為6.3GPa和186.9MPa。研究結(jié)果表明,G單元梯度孔隙結(jié)構(gòu)多孔鈦是一種理想的承重部位骨缺損修復(fù)體。
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黃朝文 , 譚長(zhǎng)生 , 辛社偉 , 趙永慶 , 萬(wàn)明攀
2020, 49(1):331-336. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181262
摘要:采用原位SEM拉伸對(duì)比分析了高強(qiáng)韌Ti-55531合金片層和雙態(tài)組織靜載下的變形及斷裂行為。結(jié)果表明,靜載下α相的特征參數(shù)對(duì)該合金的形變、裂紋萌生及擴(kuò)展有強(qiáng)烈影響。片層組織中粗大次生αs片較軟,αs片最先變形促進(jìn)位錯(cuò)滑移,位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)至次生αs和殘留βr的界面處堆積,塑性變形導(dǎo)致局部應(yīng)力集中促進(jìn)裂紋萌生,并沿αs/βr相界面擴(kuò)展。雙態(tài)組織中初生等軸αp是相對(duì)最軟相且尺寸較大,位錯(cuò)滑移自由程較大,容易啟動(dòng)多系滑移,αp內(nèi)不同位向的滑移線交割促進(jìn)應(yīng)力集中,部分位錯(cuò)在αp/βtrans界面處堆積產(chǎn)生應(yīng)力集中,兩者導(dǎo)致微裂紋萌生于αp內(nèi)及αp/βtrans界面,并沿αp/βtrans界面和αp聚集處擴(kuò)展。
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2020, 49(1):337-342. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181120
摘要:為解決TiAl合金成型困難的問(wèn)題,以Ti、Al元素粉末為原料,采用Micro-FAST制備Ti-47Al合金,研究了不同溫度(700~1050℃)對(duì)TiAl合金組織和性能的影響,并且探究了燒結(jié)過(guò)程中顆粒的遷移機(jī)制。結(jié)果表明,700℃燒結(jié)時(shí)不能形成典型組織,主要相為T(mén)iAl3；800℃及以上燒結(jié)時(shí)為島狀組織,主要相為大量的TiAl和少量的Ti3Al；在1050℃燒結(jié)時(shí)具有最佳的綜合力學(xué)性能。燒結(jié)過(guò)程由多種擴(kuò)散機(jī)制共同控制,隨著燒結(jié)的進(jìn)行,依次為蒸發(fā)-凝聚、體積擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散和表面擴(kuò)散。
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昝垚旭 , 賈蔚菊 , 趙恒章 , 樊建鋒 , 毛小南 , 周廉
2020, 49(1):343-348. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181138
摘要:激光沖擊強(qiáng)化(Laser shock processing 簡(jiǎn)稱(chēng)LSP)作為一種全新的表面強(qiáng)化技術(shù)憑借其強(qiáng)化效果好、可控性強(qiáng)、適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)在提高關(guān)鍵零部件服役壽命上發(fā)揮著不可替代的作用。本文采用透射電子顯微鏡(TEM)觀察LSP試樣塑性變形層內(nèi)顯微組織結(jié)構(gòu)特征的演變,建立了不同沖擊次數(shù)下表層和深度方向上的顯微結(jié)構(gòu)演變模型。結(jié)果表明,Ti834合金經(jīng)激光沖擊強(qiáng)化后塑性變形層內(nèi)產(chǎn)生大量位錯(cuò),且隨著沖擊次數(shù)的增加,塑性變形愈加劇烈,位錯(cuò)密度也進(jìn)一步增加。沿深度方向上可以觀察到隨應(yīng)變率遞減而形成的典型微觀結(jié)構(gòu)特征,其中包括有形變孿晶(MTs),高密度位錯(cuò)墻(DDWs),位錯(cuò)纏結(jié)(DTs),位錯(cuò)陣列(DAs)和位錯(cuò)線(DLs)等。
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2020, 49(1):349-454. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181053
摘要:ReO3具有相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的導(dǎo)電性，在固態(tài)電池、電致變色以及液晶等器件中具有巨大的應(yīng)用潛力，對(duì)表面科學(xué)、分析化學(xué)、生物物理學(xué)等領(lǐng)域都具有重要研究?jī)r(jià)值。但是由于錸氧化物復(fù)雜的相圖結(jié)構(gòu)，目前實(shí)驗(yàn)上制備高質(zhì)量的單一立方相ReO3材料還極具挑戰(zhàn)性。本文采用直接燒結(jié)的方式將ReO3粉末壓片制備成塊材，并結(jié)合X射線衍射（XRD）、電輸運(yùn)、掃描電子顯微鏡（SEM）等表征手段優(yōu)化了最佳燒結(jié)條件，獲得了純立方相、結(jié)晶均勻、致密的ReO3片狀材料。初步的生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該方法制備的材料可以用作脈沖激光沉積的靶材，為生長(zhǎng)高質(zhì)量ReO3薄膜的工作打下了基礎(chǔ)。
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2020, 49(1):355-360. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181070
摘要:為了降低鎳鈦鈮(NiTiNb)寬滯后記憶合金緊固環(huán)的制備成本,研究了退火對(duì)激光焊接接頭力學(xué)性能和記憶效應(yīng)的影響。焊接接頭在850 ℃進(jìn)行了退火處理。結(jié)果表明：焊接接頭的組織粗大且不均勻,抗拉強(qiáng)度與延伸率均顯著低于母材。經(jīng)過(guò)退火后,再結(jié)晶導(dǎo)致焊接接頭組織更加均勻；母材與焊接接頭抗拉強(qiáng)度均大幅度下降,但延伸率均得到較大提高,尤其是焊接接頭的延伸率可以提升到28.57%。退火態(tài)焊接接頭在-40 ℃變形13%時(shí)表現(xiàn)出接近于母材的的形狀恢復(fù)率。
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2020, 49(1):361-369. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181272
摘要:用真空熔煉、惰性氣體霧化的方法制備N(xiāo)i-14Cr-10P金屬粉末，再加入Ti粉和高分子聚合物高速攪拌分散制備了Ni-14Cr-10P-xTi膏狀活性釬料。用制備的焊膏在真空釬焊爐中釬焊C/C復(fù)合材料，然后測(cè)試了釬焊接頭的剪切強(qiáng)度，采用SEM、EDS、XRD等方法對(duì)接頭微觀組織進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在釬焊溫度1000℃，保溫時(shí)間30min時(shí)，接頭獲得了最高的剪切強(qiáng)度，然后隨著釬焊溫度的上升、保溫時(shí)間延長(zhǎng)，釬焊接頭強(qiáng)度下降；添加Ti元素加快了釬焊強(qiáng)度隨溫度和保溫時(shí)間的增加而下降的速度，結(jié)合微觀組織結(jié)構(gòu)，本文對(duì)Ti元素加入后釬焊強(qiáng)度隨溫度和保溫時(shí)間增加而下降更為迅速的原因進(jìn)行了分析。
>評(píng)述
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張金勇 , 陳冠方 , 張帥 , 趙聰聰 , 陳正 , 沈?qū)汖?/a>
2020, 49(1):370-376. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181141
摘要:本文綜述了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于具有TWIP/TRIP效應(yīng)的亞穩(wěn)beta型鈦合金的研究進(jìn)展（TRIP：Transformation induced plasticity，相變誘發(fā)塑性；TWIP：Twinning induced plasticity，孿晶誘發(fā)塑性）。介紹了該類(lèi)鈦合金的設(shè)計(jì)方法。統(tǒng)計(jì)了近幾年開(kāi)發(fā)的TWIP/TRIP鈦合金家族成員及其力學(xué)性能，歸納了合金在塑性變形過(guò)程中的變形產(chǎn)物及其形成機(jī)制，指出了該類(lèi)鈦合金在發(fā)展過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題。
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戴中華 , 謝景龍 , 劉衛(wèi)國(guó) , 姚熹
2020, 49(1):377-384. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181185
摘要:鈣鈦礦太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)近10年的研究展示出高的光電轉(zhuǎn)換效率（公證PCE達(dá)到23.3%）、低成本、容易制備等優(yōu)勢(shì)，具有十分廣闊的商業(yè)化前景。然而，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性問(wèn)題始終沒(méi)有系統(tǒng)性地解決辦法，嚴(yán)重阻礙其進(jìn)一步的發(fā)展。本文回顧了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程，總結(jié)了影響鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性的幾個(gè)重要因素，包括水汽、氧氣、光照和高溫條件對(duì)鈣鈦礦層的化學(xué)穩(wěn)定性以及電子傳輸層（ETL）、空穴傳輸層（HTL）和制備工藝對(duì)電池穩(wěn)定性的影響，對(duì)穩(wěn)定機(jī)制進(jìn)行了分析，提出了改善穩(wěn)定性的一些方法，并根據(jù)目前的研究成果展望了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展趨勢(shì)。
