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  • 2020年第49卷第7期文章目次
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    • >材料科學(xué)
    • 高溫變形條件下5A02鋁合金的塑性成形性能

      2020, 49(7):2189-2197. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20191048

      摘要 (1070) HTML (152) PDF 0.00 Byte (1355) 評論 (0) 收藏

      摘要:隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和能源問題的突出,鋁合金以其質(zhì)量輕、耐腐蝕性能好、成形性能和加工性能良好等優(yōu)勢成為輕型化首選的材料類型之一。以5A02鋁合金冷軋板材為研究對象,通過單向拉伸試驗和金相試驗對不同變形溫度、應(yīng)變速率條件下5A02鋁合金的塑性性能進行分析,并且借助試驗數(shù)據(jù)和Zener-Hollomo參數(shù)模型,對高溫條件下5A02鋁合金的本構(gòu)模型進行研究。研究結(jié)果表明:5A02鋁合金在高溫條件下變形時,應(yīng)變速率和變形溫度對延伸率的影響很大。在應(yīng)變速率為0.01s-1、0.001 s-1、0.0005 s-1和0.0001 s-1條件下,當(dāng)變形溫度大于250℃時,5A02鋁合金的延伸率大于100%。當(dāng)變形溫度為150℃~250℃時,5A02鋁合金的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線屬于動態(tài)回復(fù)型,而當(dāng)變形溫度大于250℃時,流變應(yīng)力曲線存在明顯的軟化現(xiàn)象。

    • 固溶處理后預(yù)變形對 Ti-6Al-4V Alloy時效行為和機械性能的影響

      2020, 49(7):2198-2206. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20190045

      摘要 (1023) HTML (176) PDF 0.00 Byte (1371) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文研究了固溶處理后預(yù)變形對Ti-6Al-4V合金時效行為和機械性能的影響。結(jié)果顯示在940 °C 和 955 °C固溶處理后進行預(yù)變形,可以提高時效過程中第二相α的析出。在940 °C固溶處理后,隨著預(yù)變形量的增加,時效處理后第二相α含量增加,α相尺寸減小,合金的強度和硬度增加。在時效處理之前進行預(yù)變形可以明顯提高合金的拉伸強度和硬度,也能同時保持比較好的韌性。相對固溶溫度為940 °C來說, Ti-6Al-4V合金在955 °C固溶處理后進行預(yù)變形,對于提高合金的強度和硬度的效果不顯著。本文采用掃描電鏡對不同預(yù)變形和時效處理后的合金斷口形貌進行了分析。

    • 服役后的René N5鎳基單晶高溫合金燃機渦輪葉片定量表征與評估

      2020, 49(7):2207-2212. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190364

      摘要 (1153) HTML (170) PDF 0.00 Byte (1920) 評論 (0) 收藏

      摘要:對一個服役近26000小時的René N5單晶高溫合金燃機高壓一級渦輪葉片進行解剖分析,研究了葉片不同部位的組織演化和損傷程度。分析了γ′相的形貌和體積分?jǐn)?shù),拓?fù)浞崔D(zhuǎn)程度,碳化物的形貌和成分。研究結(jié)果表明,γ′相的體積分?jǐn)?shù)和拓?fù)浞崔D(zhuǎn)程度可以作為服役葉片顯微組織損傷的定量表征參數(shù),γ′相的形貌和TCP相的析出可以作為半定量的表征參數(shù)。根據(jù)以上參數(shù),服役后的燃機渦輪葉片的組織損傷程度可以分為3個等級:輕度損傷,中度損傷和重度損傷。本研究結(jié)果為燃機用單晶渦輪葉片的組織損傷評價奠定了基礎(chǔ),并對葉片服役安全具有重要意義。

    • 納米ZrB2粉體放電等離子燒結(jié)制備ZrB2基超高溫陶瓷的系統(tǒng)研究

      2020, 49(7):2213-2219. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190995

      摘要 (766) HTML (162) PDF 0.00 Byte (1240) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文采用納米ZrB2粉體系統(tǒng)研究了ZrB2基超高溫陶瓷的放電等離子燒結(jié)行為。由于采用納米粉體,單相ZrB2在1550℃的低溫下即發(fā)生快速的致密化燒結(jié)。ZrB2-SiC陶瓷經(jīng)1800℃放電等離子燒結(jié)后可實現(xiàn)完全致密化,并且材料的彎曲強度高達(dá)1078±162 MPa。在1700℃采用放電等離子燒結(jié)成功制備了ZrB2-SiC-Cf復(fù)合材料,材料斷口表現(xiàn)出明顯的纖維拔出現(xiàn)象,導(dǎo)致其具有高的斷裂韌性值(6.04 MPa·m1/2)和非脆性斷裂的模式。同時,ZrB2-SiC-Cf復(fù)合材料具有很高的臨界熱沖擊溫差(627℃),表明該材料具有優(yōu)異的抗熱沖擊性能。

    • 非對稱因素對熱軋純鈦中厚板出口楔形的影響

      2020, 49(7):2220-2228. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181295

      摘要 (976) HTML (159) PDF 0.00 Byte (1303) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對純鈦中厚板熱軋過程中可能出現(xiàn)的軋件斷面楔形問題,結(jié)合四輥軋機設(shè)備和工藝的非對稱特點,基于影響函數(shù)法建立雙懸臂梁輥系彈性變形模型,研究對中誤差、機架剛度差、坯料楔形、橫向溫差等非對稱因素對軋件斷面楔形的影響。結(jié)果表明對中誤差、機架剛度差、橫向溫差對出口楔形的影響隨著板寬和壓下量的增大而增大,入口楔形對出口楔形的影響隨著板寬增大和壓下量的減小而增大。

    • PMMA表面高功率脈沖磁控濺射制備ITO涂層的研究

      2020, 49(7):2229-2233. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190250

      摘要 (926) HTML (178) PDF 0.00 Byte (1208) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用高功率脈沖磁控濺射技術(shù)在PMMA基體上制備了ITO涂層。利用XRD、SEM對涂層進行了相結(jié)構(gòu)的分析,并進行了劃痕實驗、光電性能測試,結(jié)果表明:偏壓、氫氬流量比等工藝參數(shù)對涂層的相結(jié)構(gòu)、膜基結(jié)合力、光電性能均有影響。增大偏壓,膜基結(jié)合力將增強,偏壓達(dá)到240 V時,膜基結(jié)合力最好(56.5N)。偏壓由0 V增加到160 V的過程中,涂層晶粒增大,透射率變高( 由82.24% 增至 89.82%),電阻率變低(由0.006571 減至 0.000543 Ω.cm)。氫氬流量比由0增至0.05,透射率變低(由89.82%減至56.12% )。氫氬流量比由0增至0.03,電阻率變低(由0.000543減至0.000212 Ω.cm ) ;氫氬流量比由0.03增至0.05,電阻率變高由0.000212 增至0.000373 Ω.cm)。

    • 單晶和多晶SnSe熱電性能對比

      2020, 49(7):2234-2239. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190417

      摘要 (920) HTML (168) PDF 0.00 Byte (1241) 評論 (0) 收藏

      摘要:硒化錫材料因為其優(yōu)良的ZT性能,有巨大的熱發(fā)電應(yīng)用潛力。此文我們詳細(xì)地對比了單晶和多晶硒化錫在熱力學(xué)和電性能輸運方面的差異。其中,單晶樣品是通過布里奇曼法合成的,多晶樣品是通過熔融、粉碎和SPS燒結(jié)合成的。熱電性能的測量則是通過四探針法和激光閃射法完成的。我們發(fā)現(xiàn)單晶樣品的功率因子是多晶的2倍,而熱導(dǎo)率也是多晶樣品的3倍左右,這就直接導(dǎo)致了單晶和多晶的最高ZT值差異不大。單晶硒化錫在823 K處取得最高ZT 為0.65,而多晶則是在923K 取得最高ZT為0.5. 這些發(fā)現(xiàn)可以為系統(tǒng)地探索硒化錫材料的熱電應(yīng)用提供堅實的基礎(chǔ)。

    • MCrAlY涂層高溫氧化界面擴散行為研究進展

      2020, 49(7):2240-2249. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190271

      摘要 (984) HTML (166) PDF 0.00 Byte (1372) 評論 (0) 收藏

      摘要:MCrAlY涂層在保護基體高溫氧化和腐蝕方面發(fā)揮著重要作用,可在基體表面形成致密連續(xù)的氧化層,阻止陽離子和氧的擴散。隨著氧化鋁層的生長,導(dǎo)致涂層/氧化層界面處鋁濃度降低,抑制了連續(xù)的Al2O3層的生長,導(dǎo)致混合氧化物和裂縫以及空隙的形成,使得涂層過早失效。在涂層和基體界面,真空熱處理提高了界面的結(jié)合強度,改善了涂層與基體的粘附性。然而在高溫下的界面擴散過程將對基體產(chǎn)生有害的影響?;w的難熔強化元素,如Ti,W,Mo,可以擴散到涂層中。而且相互擴散過程可在基體形成二級反應(yīng)區(qū)(SRZ),析出拓?fù)涿芏严啵═CP)相,如σ,μ和Laves相等,降低高溫合金的高溫疲勞壽命。在本文中,詳細(xì)介紹了涂層/基體的界面擴散過程,以及總結(jié)了當(dāng)前對界面擴散效應(yīng)的理解以及對減少界面擴散所做的努力。

    • MWCNTs/TiO2復(fù)合粉體的制備及空間吸波模型研究

      2020, 49(7):2250-2255. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190361

      摘要 (735) HTML (159) PDF 0.00 Byte (1158) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文通過球磨法將MWCNTs和TiO2進行混合得出復(fù)合粉體,并用XRD、SEM、網(wǎng)絡(luò)矢量分析儀對復(fù)合粉體進行表征,利用數(shù)值模型進行理論計算分析其空間吸波特性。研究結(jié)果表明加入無水乙醇濕混合的MWCNTs/TiO2復(fù)合粉體中的MWCNTs分散性較好;濕混合的MWCNTs/TiO2復(fù)合粉體在2~18GHz頻段的波阻抗匹配特性和空間吸波能力更佳,為復(fù)合吸波材料的實際應(yīng)用提供了理論參考。

    • 鋰一次電池正極材料CFx-Cu的高倍率性能研究

      2020, 49(7):2256-2261. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190538

      摘要 (937) HTML (178) PDF 0.00 Byte (1355) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文采用一種簡單新穎的原位化學(xué)改性方法制備了鋰電池用CFx-Cu復(fù)合正極材料。采用XRD、SEM、EDS、TGA、EIS、CV和恒電流放電對正極材料的結(jié)構(gòu)、形貌、反應(yīng)機理和電化學(xué)性能進行了表征。CuO與分布在CFx邊緣或表面的非活性基團反應(yīng)原位生成納米銅,有效地提高了材料的電子導(dǎo)電性和鋰離子擴散率,從而使改性材料顯示出優(yōu)異的比容量、倍率性能及功率密度。CFx-Cu復(fù)合材料在5 C的高倍率下,其放電比容量高達(dá)546 mAh/g,最大功率密度為8393 w/kg,放電電壓平臺為2.0 V。

    • 基板材料對激光熔化沉積制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金組織、織構(gòu)、相和顯微硬度的影響

      2020, 49(7):2262-2268. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190278

      摘要 (832) HTML (163) PDF 0.00 Byte (1258) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文研究了基體材料對激光熔化沉積Ti-48Al-2Cr-2Nb合金顯微組織、織構(gòu)、相組成和硬度的影響。隨著沉積層數(shù)的增加,沉積層的顯微組織由網(wǎng)籃狀結(jié)構(gòu)向等軸狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,最終演變?yōu)閷訝罱Y(jié)構(gòu)。α2(Ti3Al)相逐漸減少,γ(TiAl)相逐漸增多。不同的TiAl合金層具有不同的顯微硬度。隨著沉積層數(shù)的增加,顯微硬度降低。研究結(jié)果對于激光沉積制造TiAl合金制備具有可接受的組織、織構(gòu)、相組成和顯微硬度具有參考價值。

    • Co-Cu-Zn三元系相平衡的實驗研究

      2020, 49(7):2269-2274. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190296

      摘要 (782) HTML (163) PDF 0.00 Byte (1192) 評論 (0) 收藏

      摘要:本實驗通過采用電子探針顯微分析和X-ray衍射分析方法實驗研究了Co-Cu-Zn三元體系在800°C和1000°C時的相平衡。在這兩個等溫截面中均未發(fā)現(xiàn)三元化合物。在800°C等溫截面,Co在β-CuZn相中的固溶度為32.36%,Cu在β1-CoZn相中的固溶度為5.28%。除此之外,γ-Co5Zn21和γ-Cu5Zn8具有相同的晶體結(jié)構(gòu),因此,它們之間形成了一個貫穿連續(xù)固溶體相。1000°C的等溫截面中,β-CuZn相、β1-CoZn相、γ-Co5Zn21相、γ-Cu5Zn8相都消失了。隨著溫度從800°C上升到1000°C,液相區(qū)域增大。

    • Al2O3/ZrO2涂層在熱等靜壓致密化TiAl基合金粉末過程中對碳鋼包套的影響

      2020, 49(7):2275-2280. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20190046

      摘要 (892) HTML (165) PDF 0.00 Byte (1337) 評論 (0) 收藏

      摘要:由于焊接性能好,成本低,碳鋼材料常被用于制作熱等靜壓致密化TiAl基合金粉末的包套。在高溫高壓下,碳鋼包套和TiAl基合金粉末通過原子擴散在擴散區(qū)形成脆性相,導(dǎo)致包套失效,并降低TiAl基合金壓坯的致密度。為了確保碳鋼包套在熱等靜壓致密化TiAl基合金粉末過程中的可靠性,本文利用熱噴涂的方法在20#鋼包套內(nèi)壁添加了Al2O3/ZrO2(A-Z)涂層,然后在 。在熱等靜壓試驗中,帶有A-Z涂層的20#鋼包套用于熱等靜壓致密化Ti-46Al-2Cr-2Nb-(W, B)預(yù)合金粉末,其工藝為:1523K,2.5小時,130MPa+1603K,0.5小時,130MPa。為了對比,利用沒有A-Z涂層的20#鋼包套在1523K,3小時,130MPa的工藝參數(shù)開展了熱等靜壓致密化試驗。利用掃描電鏡、電子探針等設(shè)施對獲得的壓坯進行了觀測和分析。結(jié)果表明:A-Z涂層的加入可以防止脆性金屬間化合物的形成。在熱等靜壓過程中,20#鋼包套中的Fe原子無法通過擴散的方式與TiAl基合金中的鈦原子和鋁原子相遇。因此,20#鋼包套在熱等靜壓過程中的可靠性得到了保證。此外,通過利用添加A-Z涂層的鋼包套獲得了完全致密的TiAl基合金壓坯。壓坯呈現(xiàn)出了近全片層類型的微觀組織,其室溫下的抗拉強度和延伸率也分別突破了590MPa和2.0%。

    • 鋁熱還原法制備Magnéli相亞氧化鈦及其可見光光催化活性研究

      2020, 49(7):2281-2288. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190320

      摘要 (802) HTML (151) PDF 0.00 Byte (1376) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用鋁熱還原-鹽酸酸洗工藝成功制備了Magnéli相亞氧化鈦,通過X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM),UV-visible diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS) 和X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)等手段進行表征表明:在焙燒溫度950℃,焙燒時間20min,Al/TiO2=0.2時,成功制備以Ti4O7為主要物相的Magnéli相亞氧化鈦材料,其粒徑為400~600nm,樣品表面形成了大量的氧空位,表現(xiàn)出很強的紫外和可見光吸收性能。在可見光條件下光照130min時,950℃焙燒20min,25min和35min條件下制備并酸洗后的Magnéli相亞氧化鈦降解亞甲基藍(lán)的效率分別達(dá)到37%,43%和62%。

    • 應(yīng)變速率和溫度對Mg-1Y擠壓板材拉伸變形行為的影響

      2020, 49(7):2289-2298. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190332

      摘要 (791) HTML (172) PDF 0.00 Byte (1733) 評論 (0) 收藏

      摘要:在溫度為25至300 ℃ 應(yīng)變速率為0.001至0.1 s-1的范圍內(nèi)研究了 Mg-1Y (wt.%) 擠壓板材的拉伸變形行為。在0.1 s-1的應(yīng)變速率下,當(dāng)溫度從室溫增加至300 ℃時抗拉強度從247.9 ± 5.8 MPa降低了49.3 %。本文研究的板材即使在室溫下也表現(xiàn)出了明顯的應(yīng)變速率敏感性。室溫下當(dāng)應(yīng)變速率從0.1 s-1降低至0.001 s-1,抗拉強度降低11.8 %。在室溫和250 ℃溫度范圍內(nèi)可以通過Garofalo雙曲正弦本構(gòu)方程來描述合金的流變行為。測得的應(yīng)力指數(shù)n為27.8 ± 8.9,激活能Q為124.6 ± 6.1 kJ/mol,Q值意味著變形是位錯攀移控制。在中間溫度( ~ 150 – 250 ℃)時板材表現(xiàn)出鋸齒流變行為,這種現(xiàn)象在較低應(yīng)變速率更明顯。同時斷裂延伸率隨著溫度升高而反常地降低。認(rèn)為上述兩種變形特征和Y原子和位錯的強烈的相互作用有關(guān)系,這種作用即為動態(tài)應(yīng)變時效(DSA)。應(yīng)變速率敏感因子(m)隨溫度增加而增加。在300 ℃下m從0.068增加至0.11,說明Y元素的添加可以激活更多滑移系。變性后顯微組織的觀察表明孿晶被溫度抑制,同時與增加的m相一致。300 ℃下觀察到有動態(tài)再結(jié)晶(DRX)的出現(xiàn),應(yīng)變速率越低DRX越明顯。

    • 燃燒反應(yīng)制備Y2-xGdxTi2O7 燒綠石及其作為核廢物固化材料的穩(wěn)定性研究

      2020, 49(7):2299-2304. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190354

      摘要 (877) HTML (162) PDF 0.00 Byte (1384) 評論 (0) 收藏

      摘要:燒綠石基陶瓷材料是理想的核廢物固化基材,本研究采用燃燒反應(yīng)結(jié)合快速加壓工藝,以CuO 為氧化劑、Ti為還原劑,在5分鐘內(nèi)快速制備出燒綠石基 Y2-xGdxTi2O7/Cu復(fù)合材料固化體。以Gd作為三價錒系核素的模擬物,設(shè)計Gd取代Y2-xGdxTi2O7燒綠石中的Y位。研究結(jié)果表明,Gd能完全取代Y位形成Gd2Ti2O7 燒綠石,所得產(chǎn)物沒有雜質(zhì)相的出現(xiàn),且在燒綠石基體中沒有出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。選擇Gd1.0樣品進行浸出實驗,結(jié)果表明該樣品具有優(yōu)異的水熱穩(wěn)定性,Cu, Y 和 Gd 元素的42天歸一化浸出率分別低至 2.4×10-2, 1.1×10-5和5.3×10-6 g?m-2?d-1。

    • Al-Er-Zr合金的熱變形行為及動態(tài)析出

      2020, 49(7):2305-2313. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190359

      摘要 (709) HTML (161) PDF 0.00 Byte (1216) 評論 (0) 收藏

      摘要:通過對Al-0.04Er-0.08Zr合金進行200°C 到450°C 范圍內(nèi)的熱壓縮測試對該合金的熱變形行為進行了研究,在這個過程中利用Arrhenius-type方程進行線性擬合從而分析應(yīng)力-應(yīng)變曲線,之后通過透射電鏡來觀察研究變形組織。結(jié)果表明對于固溶態(tài)以及時效態(tài)合金來講,在熱壓縮過程中動態(tài)回復(fù)是使合金軟化的一個主要機制。高溫以及低應(yīng)變速率的熱變形會誘導(dǎo)固溶態(tài)合金快速析出。動態(tài)析出會明顯增加固溶態(tài)合金在熱壓縮過程中其表面的流變應(yīng)力,但是卻不能有效提高變形合金的硬度。動態(tài)析出還會導(dǎo)致應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合出現(xiàn)Arrhenius型偏差。

    • Ti5321鈦合金B(yǎng)ASCA處理不同冷卻速度下的片層形態(tài)和性能研究

      2020, 49(7):2314-2318. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190304

      摘要 (1098) HTML (172) PDF 0.00 Byte (1270) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了研究冷卻速度對新型高強韌鈦合金Ti5321顯微組織和力學(xué)性能的影響,本文研究了Ti5321合金在不同BASCA處理后的組織和力學(xué)性能。結(jié)果表明,Ti5321合金β區(qū)固溶后緩慢冷卻過程中冷卻速率對α片層尺寸有決定性影響。片層尺寸隨著冷卻速率的減小而增大,片層在長度方向的生長速率遠(yuǎn)快于厚度方向的生長速率。同時,隨著冷卻速度的降低,合金的強度降低。但損傷容限特性顯示出強度的反向趨勢。本試驗中當(dāng)冷卻速度為0.5℃/min時,合金抗拉強度超過1200MPa、同時具有良好的斷裂韌性(KIC≥65MPa.m1/2)。

    • Al-Zn-Ni-Mg-Cu變形鋁合金的共晶強化效應(yīng)

      2020, 49(7):2319-2325. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190810

      摘要 (886) HTML (143) PDF 0.00 Byte (1427) 評論 (0) 收藏

      摘要:在Al-Zn-Mg-Cu變形鋁合金中加入3%~5%的Ni元素,通過共晶反應(yīng)形成了大量的Al3Ni相,除MgZn2相時效強化以外還增加了Al3Ni相的彌散強化作用。Ni含量的增加既改善了Al-Zn-Mg-Cu變形鋁合金的鑄造性能和可焊性,又提高了抗拉強度和屈服強度。Al-Zn-Ni-Mg-Cu鋁合金較佳的成分為Al-5.6Zn-3.5Ni-2Mg-1Cu,其抗拉強度、屈服強度和斷后伸長率分別為650MPa、572MPa和7.5%,焊接接頭的抗拉強度和斷后伸長率分別為323MPa、2%。隨著強度的增加,Al3Ni相由界面撕裂轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨頂嗔眩琋i含量的增加提高了Al3Ni的強化效果,但不宜超過共晶點。降低Al3Ni相的長徑比能抑制Al3Ni相的自身斷裂,Al3Ni相的均勻分布能阻礙再結(jié)晶晶粒的異常長大。

    • 高pH值完井液中鈦合金管材的腐蝕行為研究

      2020, 49(7):2326-2332. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190460

      摘要 (824) HTML (107) PDF 0.00 Byte (1212) 評論 (0) 收藏

      摘要:在鈦合金管材高溫高壓腐蝕實驗的基礎(chǔ)上,通過原位電化學(xué)測試以及鈦合金鈍化膜穩(wěn)定性的分子動力學(xué)模擬和反應(yīng)焓變的第一性原理計算,探討鈦合金管材在高pH值完井液的腐蝕機理。結(jié)果表明:TC4鈦合金在180℃的高pH值磷酸鹽完井液中的腐蝕極為嚴(yán)重,其均勻腐蝕速率高達(dá)0.4429mm/a;TC4鈦合金在高pH值磷酸鹽完井液中的腐蝕反應(yīng)為陽極反應(yīng)過程控制,隨著溫度升高,其腐蝕電位、腐蝕產(chǎn)物膜的膜阻和極化電阻顯著降低,腐蝕反應(yīng)的熱力學(xué)驅(qū)動力增大、動力學(xué)阻力降低,TC4鈦合金的腐蝕電流密度顯著升高;在堿性溶液中,TiO2鈍化膜的鈦氧鍵發(fā)生不同程度斷裂,并且隨著溫度升高、堿性增強,TiO2與溶液的界面結(jié)合能逐漸增大,鈍化膜的熱力學(xué)穩(wěn)定性明顯降低;在堿性焦磷酸鉀溶液中,TiO2鈍化膜均可與K2HPO4、K3PO4反應(yīng)生成疏松多孔的KTiOPO4腐蝕產(chǎn)物膜,但TiO2與K3PO4反應(yīng)的熱力學(xué)傾向更大。

    • 20輥軋機軋制寬幅工業(yè)純鈦帶的變形行為研究

      2020, 49(7):2333-2339. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190491

      摘要 (1040) HTML (175) PDF 0.00 Byte (1205) 評論 (0) 收藏

      摘要:國內(nèi)某廠森吉米爾20輥軋機在軋制寬幅工業(yè)純鈦帶時二肋浪形問題頻繁發(fā)生且不易調(diào)控,為了掌握現(xiàn)有板形調(diào)控手段的調(diào)控規(guī)律,以期達(dá)到提供合理調(diào)控策略來解決二肋浪形問題的目的,基于ABAQUS有限元軟件,考慮了鈦金屬的各向異性力學(xué)特點,建立了可實現(xiàn)工作輥與軋件動態(tài)軋制過程的20輥軋機輥系-軋件一體化模型,并利用實際軋制數(shù)據(jù)對模型計算精度進行了驗證。同時,利用該模型對20輥軋機軋制寬幅工業(yè)純鈦帶的單一以及組合板形調(diào)控特性進行了仿真研究,結(jié)果表明:支承輥1#與7#、2#與6#對稱位置分段壓下與一中間錐輥竄輥組合調(diào)節(jié)時,隨著竄輥量的增加,距邊部75-300 mm區(qū)域厚度減薄最為顯著,將導(dǎo)致或加劇該區(qū)域的二肋浪形;3#與5#、4#對稱位置分段壓下與一中間錐輥竄輥組合調(diào)節(jié)后,對緩解二肋浪形問題具有一定作用;此外,還發(fā)現(xiàn)一中間錐輥竄輥調(diào)節(jié)無法解決二肋浪形問題。最后,結(jié)合20輥軋機板形調(diào)控特性,提出了一種能夠減小二肋浪形區(qū)的壓應(yīng)力的分段壓下組合方案,工業(yè)實驗證明分段壓下組合方案實施后二肋浪形區(qū)壓應(yīng)力下降60%,有效緩解了20輥軋機軋制寬幅鈦帶時的二肋浪形缺陷及程度。

    • 燃料包殼用FeCrAl合金變形行為與熱加工圖研究

      2020, 49(7):2340-2345. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190893

      摘要 (918) HTML (148) PDF 0.00 Byte (1439) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文通過熱模擬壓縮試驗研究了燃料包殼用FeCrAl合金在形變溫度為800~1000 ℃、應(yīng)變速率為0.001~1 s-1工藝條件下的熱變形行為,采用Arrhenius雙曲線正弦函數(shù)模型建立了FeCrAl高溫變形本構(gòu)方程,結(jié)合動態(tài)材料模型繪制了FeCrAl在應(yīng)變量為0.05~0.8的熱加工圖。結(jié)果顯示,F(xiàn)eCrAl流變應(yīng)力隨著變形溫度的升高而降低、隨著應(yīng)變速率的升高而增大,變形溫度與應(yīng)變速率均會影響其組織演化。根據(jù)熱加工圖,F(xiàn)eCrAl流變失穩(wěn)區(qū)隨著應(yīng)變量的增加先擴展后趨于穩(wěn)定,其最佳熱加工工藝參數(shù)確定為:1)應(yīng)變量為0.1時,應(yīng)變速率< 0.008 s-1、變形溫度為880~1000 ℃;2)應(yīng)變量≥ 0.3時,應(yīng)變速率< 0.027 s-1、變形溫度> 950 ℃。

    • 鍛態(tài)Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等軸及片層組織高溫拉伸性能及組織演變

      2020, 49(7):2346-2351. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190421

      摘要 (801) HTML (155) PDF 0.00 Byte (1488) 評論 (0) 收藏

      摘要:等軸γ晶粒和α2/γ片層是beta-gamma TiAl合金的兩種主要變形組織形態(tài)。本文研究了鍛態(tài)Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等軸組織及片層組織的高溫拉伸性能及組織演變。結(jié)果表明:拉伸溫度對Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的力學(xué)性能和顯微組織有顯著的影響。在相同溫度下,Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金等軸組織的抗拉強度和屈服強度略高于片層組織,而延伸率相差不大。隨拉伸溫度的增加,合金的抗拉強度和屈服強度逐漸減小,而延伸率迅速增大。對于等軸組織,提高溫度,等軸γ晶粒被拉長,發(fā)生完全的動態(tài)再結(jié)晶,從而細(xì)化合金的顯微組織。對于片層組織,α2/γ片層的分解和γ板條的再結(jié)晶程度隨拉伸溫度的增加而增大。Ti-44Al-4Nb-4V-0.3Mo-Y合金的韌脆轉(zhuǎn)變溫度在750~800℃之間。

    • 超重力熔鑄鐵基金屬陶瓷材料多相運動學(xué)特征及其致密化機制

      2020, 49(7):2352-2357. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190425

      摘要 (729) HTML (154) PDF 0.00 Byte (1207) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用Fe3O4/Al/鐵基硬質(zhì)合金的鋁熱體系,超重力熔鑄鐵基金屬陶瓷梯度材料,分析了超重力場中硬質(zhì)合金顆粒在高熱高溫鐵熔體內(nèi)的運動特征及其致密化機制,研究結(jié)果表明,根據(jù)Stocks定律,彌散相在高溫熔體內(nèi)的運動速度影響因素主要有顆粒與基體熔體密度差、超重力系數(shù)、顆粒半徑及溫度等,在一定的超重力系數(shù)下,材料的致密度與氣泡尺寸、鐵熔體存在時間有關(guān)。V-Fe和Cr-Fe兩種顆粒主要集中于金屬陶瓷材料的頂端,沿超重力方向粒子尺寸逐漸減小,而Mo-Fe顆粒主要集中在金屬陶瓷材料與45鋼分界面處,不同顆粒在材料內(nèi)的分布狀況有較大差異,這是金屬陶瓷材料硬度呈梯度變化的主要原因。

    • 硼含量對有序態(tài)Ni3Fe合金中氫擴散的影響

      2020, 49(7):2358-2364. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190459

      摘要 (936) HTML (158) PDF 0.00 Byte (1134) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文采用陰極充氫和真空拉伸方法研究了硼含量對氫原子在有序態(tài)Ni3Fe合金中擴散的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)合金中硼含量CB≤0.06 wt.%時,氫原子在有序態(tài)Ni3Fe合金中的擴散系數(shù)隨CB的增加而逐漸降低,而擴散激活能逐漸增大。當(dāng)CB > 0.06 wt.%后,氫原子的擴散系數(shù)隨CB的增加而變化很小,而擴散激活能略有減小。原子探針層析方法證實了硼原子在有序態(tài)Ni3Fe合金中晶界處發(fā)生偏聚。對比研究硼含量對有序態(tài)Ni3Fe合金中氫擴散系數(shù)及對合金在氫氣環(huán)境中氫脆因子的作用,確認(rèn)硼原子降低有序態(tài)Ni3Fe合金在氫氣環(huán)境中的氫脆敏感性的機理是硼原子降低了氫原子在合金中的沿晶擴散系數(shù)。

    • 超聲促進Ni/Sn固-液溶解行為

      2020, 49(7):2365-2371. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190526

      摘要 (654) HTML (135) PDF 0.00 Byte (1185) 評論 (0) 收藏

      摘要:釬焊接頭的可靠性主要由界面金屬間化合物的形貌及接頭微觀組織決定,超聲輔助釬焊過程中母材溶解行為直接影響接頭可靠性。為進一步探明超聲對Ni-Sn溶解行為的影響,本文采用浸入實驗法對比研究了加載超聲和無超聲輔助下Ni在Sn中的溶解動力學(xué),通過模擬探明了熔池中聲壓分布規(guī)律,觀察了Ni-Sn界面微觀組織。上述研究表明,超聲作用10 s Ni絲的溶解量與不加超聲保溫5 min的溶解量相當(dāng),表明超聲能促進Ni在熔融Sn釬料中的溶解。無超聲輔助時,隨著保溫時間的增加,Ni-Sn界面金屬間化合物逐漸增厚,阻礙了Ni與Sn 之間的相互擴散;而在超聲空化作用下,Ni-Sn界面處于動態(tài)非平衡狀態(tài),能促進Ni在液態(tài)Sn中不斷溶解;同時,在聲流作用下界面Ni原子快速遷移至Sn中,在隨后的冷卻過程中析出大量細(xì)長棒狀的Ni3Sn4金屬間化合物。

    • 單晶/多晶鎳軸向拉伸力學(xué)性能的分子動力學(xué)模擬

      2020, 49(7):2372-2379. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190537

      摘要 (686) HTML (157) PDF 0.00 Byte (1205) 評論 (0) 收藏

      摘要:為提高航空發(fā)動機推重比采用整體葉盤新技術(shù)卻帶來了盤葉連接區(qū)域高風(fēng)險失效問題。本文采用分子動力學(xué)對連接區(qū)單晶/多晶鎳(SPSNi)的力學(xué)性能進行模擬,首先通過對比了不同晶態(tài)鎳?yán)煸訄D。發(fā)現(xiàn),由于單晶/多晶界面的存在使得拉伸后界面處的非晶化程度加劇,易于孔洞萌生,加劇了SPSNi突然斷裂的風(fēng)險。最后重點研究了單晶/多晶鎳的應(yīng)變率效應(yīng)與溫度效應(yīng)。當(dāng)應(yīng)變率大于1í108s-1小于2í1010s-1時,SPSNi對加載應(yīng)變率幾乎不敏感,屈服強度小幅上升。超過2í1010s-1之后,其屈服強度隨著應(yīng)變率的增加而迅速下降。這是因為在高應(yīng)變率下,SPSNi的FCC原子大規(guī)模迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的非晶結(jié)構(gòu),導(dǎo)致了晶體鎳承載能力迅速下降??梢詫?yīng)變率2í1010s-1作為SPSNi拉伸變形的閾值。不同溫度下,SPSNi屈服強度隨溫度的增大而線性下降。這是由于在溫度的影響下,位錯網(wǎng)絡(luò)的初始鑲嵌結(jié)構(gòu)逐漸變得不規(guī)則,初始失配應(yīng)力隨著溫度的升高而下降。

    • 粉末冶金碳化物強化鈮合金組織演變及其力學(xué)行為

      2020, 49(7):2380-2387. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190420

      摘要 (664) HTML (148) PDF 0.00 Byte (1144) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用機械球磨與熱壓燒結(jié)相結(jié)合的粉末冶金法對不同球磨時間Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金的粉末變形行為,微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)行為進行研究。研究結(jié)果表明:隨著球磨時間的增加Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C復(fù)合粉末中的塊狀金屬顆粒首先變形為片狀后在碰撞擠壓作用下破碎成絮狀,TiC粉末均勻的分布于片狀金屬粉末表面;Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金由Nbss和(Nb, Ti)C兩相構(gòu)成,各合金碳化物體積分?jǐn)?shù)均為11%左右,Ti元素主要分布于Nbss晶界和碳化物內(nèi),Al、Cr、V元素主要分布于Nbss晶粒內(nèi),Nbss和(Nb, Ti)C相尺寸均隨球磨時間增加而尺寸減??;Nbss晶粒細(xì)化及強化相碳化物彌散化導(dǎo)致合金的室溫壓縮力學(xué)性能和塑性變形能力顯著提高,壓縮變形后合金Nbss與碳化物具有良好的界面結(jié)合能力,但是碳化物內(nèi)部存在明顯的近似平行分布的裂紋;數(shù)據(jù)對比表明粉末冶金法制備Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V-5C合金的力學(xué)性能優(yōu)于電弧熔煉法。

    • NbZrTiTa高熵合金的高溫氧化行為

      2020, 49(7):2417-2424. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190474

      摘要 (1151) HTML (172) PDF 0.00 Byte (1390) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文通過循環(huán)氧化考核法以及XRD、SEM等技術(shù)對電弧熔煉制備的NbZrTiTa高熵合金的高溫氧化行為進行了細(xì)致研究。結(jié)果表明:NbZrTiTa高熵合金在1000~1400 ℃溫度范圍內(nèi)的氧化速率常數(shù)和氧化激活能分別達(dá)到1.1×10-7~9.8×10-7 g2.cm-4.s和97 kJ/mol。NbZrTiTa高熵合金的氧化反應(yīng)類型為內(nèi)氧化。高溫氧化過程中,氧元素沿具有強晶格畸變和大量位錯的富TiZr區(qū)擴散,并與金屬組元發(fā)生反應(yīng)依次生成不飽和氧化物和飽和氧化物。在組元的高活性以及嚴(yán)重的晶格畸變的共同作用下,NbZrTiTa高熵合金具有極高氧化活性,展現(xiàn)出了較強的作為結(jié)構(gòu)釋能材料應(yīng)用的潛力。

    • >材料工藝
    • 等溫變形對慣性摩擦焊IMI834/Ti6246雙鈦合金組織與性能的影響研究

      2020, 49(7):2388-2392. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190949

      摘要 (912) HTML (174) PDF 0.00 Byte (1260) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用慣性摩擦焊與等溫變形相結(jié)合的復(fù)合技術(shù)制備出IMI834/Ti6246雙鈦合金縮比盤,分析了等溫變形對慣性摩擦焊雙鈦合金縮比盤組織與性能的影響。結(jié)果表明:IMI834/Ti6246雙鈦合金經(jīng)慣性摩擦焊后焊縫組織細(xì)小,但兩側(cè)熱影響區(qū)內(nèi)組織粗大,超聲波無損檢測發(fā)現(xiàn)焊后雙合金縮比盤內(nèi)局部存在有缺陷。而IMI834/Ti6246雙鈦合金經(jīng)等溫變形后,焊后缺陷得到有效消除,焊縫兩側(cè)熱影響區(qū)組織發(fā)生了明顯改變,中心焊縫和兩側(cè)熱影響區(qū)過渡更加均勻。慣性摩擦焊IMI834/Ti6246雙鈦合金縮比盤等溫變形后焊縫得到有效強化,慣性摩擦焊+等溫變形工藝可用于制備高性能雙鈦合金盤件。

    • TC4合金在不同環(huán)境介質(zhì)中微動磨損行為研究

      2020, 49(7):2393-2399. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190957

      摘要 (829) HTML (155) PDF 0.00 Byte (1254) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用SRV-IV微動磨損試驗臺,研究TC4鈦合金在空氣和純水介質(zhì)中不同位移幅值下的微動磨損行為及其在模擬海水中的微動腐蝕特性,利用掃描電子顯微鏡和激光共聚焦顯微鏡分別對磨痕表面形貌、磨損體積及磨痕輪廓進行表征,分析了鈦合金在不同環(huán)境介質(zhì)中的微動磨損機制。結(jié)果表明:摩擦系數(shù)隨位移幅值的增大呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,磨損體積隨位移幅值的增大而增大;干摩擦條件下,摩擦系數(shù)較高且波動劇烈,磨損體積較小,磨損機制主要為磨粒磨損、粘著磨損并伴有氧化磨損;與干摩擦相比,水介質(zhì)中的摩擦系數(shù)較低,磨損體積顯著增大,且模擬海水中的摩擦系數(shù)更低更穩(wěn)定,磨損輪廓更深,說明腐蝕與磨損之間存在“正”交互作用;TC4合金在純水介質(zhì)中的微動磨損機制主要為疲勞磨損和磨粒磨損,而在模擬海水中的微動磨損機制主要為磨粒磨損和腐蝕磨損。

    • 激光再制造邊部減薄Ti-6Al-4V葉片覆層與界面性能控制

      2020, 49(7):2400-2406. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190431

      摘要 (714) HTML (147) PDF 0.00 Byte (1188) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對強氣流與煙氣腐蝕易造成Ti-6Al-4V葉片減薄、再制造覆層與界面性能下降的難題,優(yōu)選與Ti-6Al-4V葉片匹配度高、成形性良好的同種合金,通過元素匹配對比、能量傳散規(guī)律分析、金相組織評價、再制造成形試驗以及基本力學(xué)性能驗證等方法,開展該類邊部減薄葉片再制造覆層與界面性能控制研究。試驗結(jié)果表明:覆層Ti元素含量約為80%,Al元素含量為3.9~5.5%,V元素含量為3.0~3.5%,上述主要元素含量與基體基本一致;界面處以初始等軸α相、部分片狀β相以及β相晶界上析出的少量針狀α′馬氏體構(gòu)成的網(wǎng)籃結(jié)構(gòu)為主,部分細(xì)化和分化的β相顆粒呈彌散分布,對網(wǎng)籃組織晶界具有釘扎作用;覆層硬度為315.08~351.76HV0.1,為基體硬度的93%~104%,與基體匹配度良好;覆層摩擦系數(shù)在1Hz與3Hz加載頻率下分別為0.22~0.35與0.32~0.62,低于TC4葉片基體。該研究在實現(xiàn)邊部減薄Ti-6Al-4V葉片再制造良好成形的同時,驗證了相關(guān)工藝及方法對覆層及界面性能調(diào)控的有效性。

    • TiC增強高錳鋼基復(fù)合材料的組織與磨損性能

      2020, 49(7):2407-2416. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190451

      摘要 (805) HTML (171) PDF 0.00 Byte (1529) 評論 (0) 收藏

      摘要:高錳鋼是傳統(tǒng)的耐磨材料。為進一步提升高錳鋼的耐磨性能,使其能滿足復(fù)雜工況的使用要求,本文采用凝固析出方法制備了不同體積分?jǐn)?shù)TiC增強的高錳鋼基復(fù)合材料,系統(tǒng)研究了復(fù)合材料的顯微組織和磨料磨損性能。熱處理后,復(fù)合材料由奧氏體和TiC兩相組成,TiC顆粒均勻分布在高錳鋼基體中,顆粒與基體界面清潔。磨料磨損實驗表明,TiC顆粒的引入提高了復(fù)合材料耐磨性能。然而,復(fù)合材料的磨損性能隨著TiC體積分?jǐn)?shù)的增加而降低。研究表明這是因為隨著TiC體積分?jǐn)?shù)的提高,陶瓷粒徑尺寸增大且部分形成團簇,陶瓷顆粒在磨損過程中發(fā)生破碎從而提高磨損率。

    • 高氧含量Ti-15Mo合金的組織性能研究

      2020, 49(7):2425-2430. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190548

      摘要 (856) HTML (152) PDF 0.00 Byte (1196) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文針對氧含量較高的Ti-15Mo合金,研究了該合金的鑄態(tài)組織以及通過不同溫度固溶處理得到的組織和對應(yīng)的性能。成分分析表明,該合金溶入了0.8wt%的O,以下稱為Ti-15Mo-0.8O合金。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)觀察分析了Ti-15Mo-0.8O合金的組織轉(zhuǎn)變。結(jié)果表明:合金的鑄態(tài)組織由α和β兩相組成;經(jīng)過900℃、1000℃、1100℃/2h固溶處理后,合金的相組成轉(zhuǎn)變過程為α+β+TO→β+ TO→β;隨著固溶溫度的上升,合金β相的晶格常數(shù)逐漸增加。利用維氏硬度計和萬能試驗機進行硬度和室溫壓縮測試。結(jié)果表明:1100℃/2h固溶處理后的試樣獲得最高硬度,其值為455HV20;1100℃/2h固溶處理后的試樣具有最好的壓縮性能,壓縮屈服強度為和抗壓強度分別為1617Mpa和2308Mpa,壓縮率為22%。

    • 表面電荷的調(diào)控對鈦表面纖維連接蛋白吸附能力影響的研究

      2020, 49(7):2431-2435. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190551

      摘要 (718) HTML (158) PDF 0.00 Byte (1161) 評論 (0) 收藏

      摘要:目的 通過對鈦片表面電荷的調(diào)控改變純鈦表面的蛋白吸附能力,改善其生物學(xué)性能。方法 在鈦片表面制作大顆粒噴砂酸蝕的形貌,并分別浸泡在不同的溶液中。分別觀察檢測不同樣本表面形貌及表面元素構(gòu)成;各組樣本的表面粗糙度;以及各組樣本表面的電荷狀況;最后檢測各組樣本的纖維連接蛋白吸附能力。結(jié)果 各組樣本表面具有相似的表面形貌,不同組表面因為浸泡的液體不同其表面元素各不相同;各組樣本的表面粗糙度無顯著差異;而蛋白吸附能力方面浸泡在氯化鈣溶液中的鈦片具有最高蛋白吸附能力(P<0.01),而對照組大顆粒噴砂酸蝕組吸附能力最弱。結(jié)論 將鈦片浸泡在含有二價鈣離子的氯化鈣溶液中可以改變鈦片表面的電荷狀態(tài),提升蛋白吸附能力,從而改善其生物學(xué)性能。

    • 高溫度梯度定向凝固單相Mg2Sn合金的制備及其熱電性能

      2020, 49(7):2436-2443. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20191040

      摘要 (750) HTML (152) PDF 0.00 Byte (1275) 評論 (0) 收藏

      摘要:高溫度梯度(180K/cm)定向凝固方法可制備單相Mg2Sn晶體,通過凝固理論對平-胞轉(zhuǎn)換臨界速率進行了計算,并預(yù)測了單相Mg2Sn晶體的生長距離,與試驗結(jié)果相吻合。此方法獲得的Mg2Sn晶體由于去除了第二相Sn的影響,可以獲得更好的熱電性能,在測試溫度區(qū)間(300-700K)內(nèi),未摻雜條件下最大Seebeck系數(shù)和電導(dǎo)率值分別可達(dá)-261μVK-1和525?-1m-1,通過Bi摻雜來對電導(dǎo)率進行優(yōu)化后,功率因子最高可達(dá)2.29mWm-1K-2。單相Mg2Sn晶體的熱導(dǎo)率也得到大幅降低,500K時,最小值為4.3Wm-1K-1,Bi摻雜量為1.5at.%時,熱電優(yōu)值最高可達(dá)到0.21。這一方法可以為制備高性能的Mg2BIV體系三元固溶體合金提供參考。

    • 退火熱處理對低壓冷噴涂Cu-Zn復(fù)合涂層性能的影響

      2020, 49(7):2444-2450. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190405

      摘要 (895) HTML (176) PDF 0.00 Byte (1325) 評論 (0) 收藏

      摘要:以 Cu-Zn混合粉末作為噴涂粉體,采用低壓冷噴涂技術(shù)在1Cr13基體上制備Cu-Zn復(fù)合涂層,在不同退火溫度下對復(fù)合涂層進行退火熱處理,然后測試涂層的力學(xué)性能。利用X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、顯微硬度儀等設(shè)備對退火熱處理前后復(fù)合涂層進行微觀形貌觀察和硬度測試。結(jié)果表明:銅鋅復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)致密,涂層與基體結(jié)合緊密;銅鋅復(fù)合涂層在200℃~300℃間退火時,涂層中金屬顆粒間界面明顯,涂層內(nèi)部形成β(CuZn)、γ(Cu5Zn8)等金屬間化合物。退火溫度為200℃時,銅鋅復(fù)合涂層的硬度達(dá)到最高(157.8HV0.2),結(jié)合強度達(dá)到最低(7.5MPa);銅鋅復(fù)合涂層在350℃~450℃間退火時,涂層中金屬顆粒間部分界面不明顯;當(dāng)退火溫度為450℃時,銅鋅復(fù)合涂層硬度達(dá)到最低(102.4HV0.2),結(jié)合強度達(dá)到最高(13.9MPa)。

    • 微量Y和Ca組合添加對Mg-6Zn-1Al合金的組織和性能影響

      2020, 49(7):2451-2461. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190456

      摘要 (771) HTML (144) PDF 0.00 Byte (1296) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究了微量Y和Ca元素對Mg-6Zn-1Al合金的組織和性能影響,結(jié)果表明,鑄態(tài)ZAM610合金由α-Mg、Mg51Zn20相和少量Al8Mn5相組成,單獨添加Ca使Mg51Zn20相被Mg32(AlZn)49相替代,添加Y或Y+Ca,合金由α-Mg、Mg51Zn20、Al2Y相和少量的Al10Mn2Y相組成。添加Y或/和Ca,細(xì)化了鎂合金再結(jié)晶晶粒,其中添加Y+Ca組合的細(xì)化效果最好。加Ca合金在擠壓變形中動態(tài)析出MgZn2相,具有強烈的Zener阻滯作用,形成由細(xì)小再結(jié)晶晶粒和粗大變形帶組成的雙模組織。ZAMX6100合金具有最高的強度,其抗拉強度、屈服強度和伸長率,分別為354 MPa、313 MPa和17.3%。加Y合金中Al2Y相在擠壓變形中促進再結(jié)晶形核,導(dǎo)致變形帶數(shù)量減少。微合金化后鎂合金力學(xué)性能的提高,可歸因于動態(tài)再結(jié)晶晶粒細(xì)化、Al2Y相顆粒形成和動態(tài)析出MgZn2相。合金耐蝕性提高的原因是大量動態(tài)析出的MgZn2相阻礙了腐蝕的連續(xù)進行,而稀土Y元素提高了合金基體的耐蝕性能。

    • NaCl-KCl-NdCl3-AlCl3熔鹽體系電解制備Nd-Al合金及機理

      2020, 49(7):2462-2469. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190522

      摘要 (779) HTML (152) PDF 0.00 Byte (1138) 評論 (0) 收藏

      摘要:在700℃的NaCl-KCl體系中,采用循環(huán)伏安法、方波伏安法和開路計時電位法等電化學(xué)測試方法研究了鎢電極上Nd(III)的電化學(xué)行為以及與Al(III)共沉積的電化學(xué)過程。結(jié)果表明:在低掃描速率(0.1~0.5V.s-1)下,NaCl-KCl-NdCl3熔鹽中Nd(III)的還原是一步交換三個電子的準(zhǔn)可逆過程,該還原過程由擴散步驟控制,擴散系數(shù)約為7.6×10-5cm2.s-1。將AlCl3引入NaCl-KCl-NdCl3熔體后,循環(huán)伏安、方波伏安以及開路計時電位測試結(jié)果表明電解過程中形成了三種Nd-Al金屬間化合物(Nd3Al11、NdAl3和NdAl2),其形成機理為Nd在預(yù)先沉積的Al上發(fā)生欠電位沉積。通過電動勢法,計算了700℃時Nd-Al金屬間化合物的熱力學(xué)參數(shù),如兩相共存下Nd的活度和相對偏摩爾吉布斯自由能以及Nd-Al金屬間化合物的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能。在-2.3V下進行恒電位電解5h得到Nd-Al合金,物合金由金屬間化合物Nd3Al11、NdAl3、NdAl2和純Al組成。

    • DP處理GH4169合金的熱變形行為

      2020, 49(7):2470-2475. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190523

      摘要 (782) HTML (173) PDF 0.00 Byte (1259) 評論 (0) 收藏

      摘要:優(yōu)質(zhì)GH4169鎳基高溫合金的Nb含量較高,熱變形工藝參數(shù)需嚴(yán)格控制,特別是經(jīng)δ 相時效處理(Delta Processed,DP)后,因此有必要對其熱變形行為進行研究。本文對經(jīng)DP處理后的優(yōu)質(zhì)GH4169高溫合金在不同變形溫度 (980,1010,1040和1070°C)及應(yīng)變速率 (0.001,0.01,0.1和1 s-1)進行熱模擬壓縮實驗。結(jié)果表明: GH4169鎳基高溫合金在該變形條件下的平均激活能Q = 528.24 kJ/mol,Nb元素含量上調(diào)會顯著增加合金的變形激活能(約40 kJ/mol),該材料的熱變形過程可通過雙曲正弦本構(gòu)模型進行描述。通過表征相應(yīng)熱變形后的顯微組織,結(jié)合GH4169高溫合金的熱加工圖,表明GH4169高溫合金適宜在低溫低應(yīng)變速率和高溫高應(yīng)變速率下加工。

    • 深振蕩磁控濺射復(fù)合沉積CrN/TiN超晶格涂層的摩擦學(xué)性能

      2020, 49(7):2476-2479. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190525

      摘要 (693) HTML (134) PDF 0.00 Byte (1185) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文研究了IN 718高溫合金、WC-6%Co硬質(zhì)合金和Si(100) 基體上深振蕩磁控濺射復(fù)合沉積CrN/TiN超晶格涂層的摩擦學(xué)性能。研究表明,涂層的生長對基體的類型沒有選擇性。隨著基體的硬度升高,劃痕結(jié)合力失效臨界載荷增大,涂層結(jié)合力失效機制由翹曲失效轉(zhuǎn)變?yōu)榛w/涂層協(xié)同變形,未發(fā)現(xiàn)涂層的剝落失效。載荷為2 N時,磨損機制由磨粒磨損和氧化磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檩p微磨粒磨損。載荷為4 N時,IN718基體上涂層的磨損機制為嚴(yán)重的氧化磨損,WC-6%Co基體上的涂層的磨損機制為磨粒磨損和氧化磨損,氧化物的產(chǎn)生、堆積和轉(zhuǎn)移導(dǎo)致摩擦系數(shù)的波動。

    • 激光增材制造GH3625高溫合金激光焊接頭組織及力學(xué)性能

      2020, 49(7):2480-2487. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190529

      摘要 (923) HTML (160) PDF 0.00 Byte (1258) 評論 (0) 收藏

      摘要:對激光增材制造GH3625高溫合金進行激光對接焊實驗,分析了焊接接頭的顯微組織演變規(guī)律和力學(xué)性能。結(jié)果表明,在熱影響區(qū),僅在上層晶界處析出大量Laves相,導(dǎo)致晶界發(fā)生明顯粗化。沿焊縫上層至下層,熔合區(qū)和中間區(qū)由上層的胞狀晶、柱狀晶和等軸細(xì)晶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄聦拥闹鶢罹?且緊貼熔合線生長的等軸細(xì)晶的數(shù)量逐漸增多,中心區(qū)均為樹枝晶。細(xì)小顆粒狀γ′相彌散分布于焊縫;大量Laves相在中間區(qū)枝晶間析出,且形態(tài)由上層的條狀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橄聦拥念w粒狀。接頭抗拉強度為872MPa,達(dá)到母材抗拉強度的98.2%,伸長率達(dá)到母材的90.7%。接頭斷面近似呈45°斜面,斷裂形式為脆性和韌性混合斷裂方式。

    • 熱處理冷速對FGH97盤件顯微組織和蠕變性能的影響

      2020, 49(7):2488-2493. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190547

      摘要 (680) HTML (140) PDF 0.00 Byte (1204) 評論 (0) 收藏

      摘要:對FGH97粉末高溫合金盤件進行熱處理處理,采用光學(xué)顯微鏡,掃描電子顯微鏡,能譜儀和蠕變試驗機研究了不同固溶冷速下合金的顯微組織、蠕變性能、蠕變變形方式和蠕變斷裂機制。研究表明:隨固溶冷速的增加,γ′相尺寸減小,碳化物由連續(xù)析出變?yōu)轭w粒狀彌散析出,晶界碳化物為富Ti、Nb、Hf的MC相。在750℃/450MPa蠕變試驗條件下,冷速為94℃/min的樣品性能明顯優(yōu)于冷速為43℃/min的樣品。FGH97 粉末高溫合金在750℃/450MPa條件下的蠕變機制為通過切割γ′相產(chǎn)生塑性變形,在晶界處產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋的萌生,裂紋沿著晶界碳化物擴展,最終導(dǎo)致材料的斷裂,彌散顆粒狀分布的碳化物能有效抑制微裂紋的貫通。

    • (CuO, Fe2O3)摻雜Ag/SnO2電接觸材料的物理性能

      2020, 49(7):2494-2500. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190527

      摘要 (780) HTML (178) PDF 0.00 Byte (1512) 評論 (0) 收藏

      摘要:以CuO、Fe2O3為摻雜劑,采用機械合金化方法結(jié)合冷壓-燒結(jié)-熱壓工藝制備(CuO, Fe2O3)摻雜Ag/SnO2電接觸材料。利用 X 射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、金屬電阻率儀、熱導(dǎo)率儀和霍爾效應(yīng)測量儀等分析了不同摻雜比例Ag/SnO2電接觸材料的微觀結(jié)構(gòu)和物理性能。結(jié)果表明:熱壓可顯著改善電接觸材料中SnO2顆粒與Ag基體的界面結(jié)合;CuO和Fe2O3單一摻雜可分別提高Ag/SnO2電接觸材料的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能,而復(fù)合摻雜的Ag-11.5SnO2-0.3CuO-0.2Fe2O3電接觸材料的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最佳,其電阻率為2.25 μΩ·cm,硬度為74.8HV0.5,在室溫下的熱擴散系數(shù)和熱導(dǎo)率分別為111.4 mm2/s和338.6 W/(m·K)。復(fù)合摻雜的SnO2增強相對Ag基體的平均潤濕角為62.7°,界面潤濕效果好;SnO2與Ag晶粒之間界面結(jié)合良好,SnO2(200)晶面與Ag(111)晶面的界面晶格錯配度為14.25%。

    • 原位合成WC-6Co復(fù)合粉末制備超細(xì)YG6硬質(zhì)合金

      2020, 49(7):2501-2510. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190561

      摘要 (775) HTML (149) PDF 0.00 Byte (1324) 評論 (0) 收藏

      摘要:將原位合成WC-6Co復(fù)合粉末采用干袋式冷等靜壓壓制成型(壓制壓力1000bar、保壓時間15s),將壓制好的坯料采用低壓燒結(jié)爐燒結(jié)(燒結(jié)溫度1360℃,燒結(jié)時間40min,加壓5MPa,保溫保壓時間20min),燒結(jié)制備超細(xì)YG6硬質(zhì)合金,對合金的形貌、金相組織及物理力學(xué)性能分析,結(jié)果表明:原位合成WC-6Co復(fù)合粉末制備的超細(xì)YG6硬質(zhì)合金,晶粒異常長大,WC平均晶粒度為0.8μm,硬度HV30為2150±10較傳統(tǒng)超細(xì)YG6X硬度高。再將WC-6Co復(fù)合粉末采用滾動濕磨,壓力式噴霧干燥,摻成型劑,擠壓成型,低壓燒結(jié)等工序制備超細(xì)YG6硬質(zhì)合金,通過研究不同晶粒長大抑制劑配比,球磨時間,擠壓壓力,燒結(jié)溫度對合金性能的影響,結(jié)果表明:添加0.3wt%VC、0.8wt%Cr3C2,濕磨48h,擠壓壓力24MPa,燒結(jié)溫度1340℃,制備的超細(xì)YG6硬質(zhì)合金WC晶粒均勻,無異常長大的WC晶粒,WC平均晶粒度為0.4μm,呈多邊形,外形較圓。強度、硬度最高,TRS為2250±20MPa、HV30為2260±10。斷口形貌為沿晶斷裂,沿WC與WC晶界斷裂或WC與Co晶界斷裂。

    • 鐵-鎳雙摻雜方鈷礦的合成與熱電性能

      2020, 49(7):2511-2516. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190534

      摘要 (701) HTML (140) PDF 0.00 Byte (1272) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文采用微波加熱合成結(jié)合放電等離子體燒結(jié)制備了鐵-鎳雙摻雜方鈷礦Co3.8-xFexNi0.2Sb12 (x=0.05, 0.1, 0.15, 0.2)塊體材料,并對其物相組成、晶粒尺寸、元素分布、熱電性能等進行了系統(tǒng)研究。X衍射分析表明,樣品X衍射峰與單相CoSb3相符;場發(fā)射掃描電鏡分析表明,樣品晶粒尺寸約為1~3 μm、平均尺寸約為1~2 μm,各元素均勻分布;電性能分析表明,Ni/Fe雙摻雜對電輸運性能有進一步改善,最高功率因子為2.667×103 μWm?1K?2;熱性能分析表明,F(xiàn)e摻雜對晶格熱導(dǎo)率影響較小,晶格熱導(dǎo)率與晶粒尺寸有關(guān),主要熱輸運機制為晶界散射,Co3.65Fe0.15Ni0.2Sb12的最小晶格熱導(dǎo)率為2.8 Wm-1K-1。Co3.7Fe0.1Ni0.2Sb12在773K獲得最大熱電優(yōu)值0.50,顯著高于傳統(tǒng)方法制備的Ni/Fe單摻雜或者雙摻雜樣品。

    • ZL104鋁合金連桿半固態(tài)擠壓鑄造工藝實驗研究

      2020, 49(7):2517-2523. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190877

      摘要 (876) HTML (146) PDF 0.00 Byte (1236) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究了傳統(tǒng)液態(tài)擠壓鑄造與半固態(tài)擠壓鑄造成形ZL104鋁合金連桿的充填狀態(tài)、微觀組織及力學(xué)性能。結(jié)果表明:傳統(tǒng)液態(tài)擠壓鑄造成形連桿充填飽滿,但其抗拉強度及伸長率低于半固態(tài)擠壓鑄造成形連桿。對于半固態(tài)擠壓鑄造成形,澆注溫度高于565℃時,鑄件充填性能良好;平均晶粒尺寸及形狀因子隨澆注溫度的升高而逐漸升高;連桿抗拉強度及伸長率先增加后減小。擠壓壓力高于25MPa時,鑄件均充填飽滿; 擠壓壓力升高,平均晶粒尺寸不斷減小且形狀因子不斷增大,連桿機械性能不斷提高。模具預(yù)熱溫度升高,平均晶粒尺寸和形狀因子不斷增大,連桿機械性能逐漸提高。但當(dāng)模具預(yù)熱溫度超過300℃時,平均晶粒尺寸進一步增大而其形狀因子減小,導(dǎo)致連桿的機械性能下降。

    • 稀土Gd3+摻雜對鈷鐵氧體結(jié)構(gòu)與吸波性能的影響

      2020, 49(7):2524-2529. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190558

      摘要 (760) HTML (110) PDF 0.00 Byte (1180) 評論 (0) 收藏

      摘要:本研究以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑,C4H6CoO4·6H2O和FeCl3·6H2O為原料,晶化溫度180 ℃,晶化時間8 h,在pH=11的條件下采用水熱法制備鈷鐵氧體納米顆粒。通過添加Gd3+研究了稀土元素及摻雜量對納米鈷鐵氧體微觀結(jié)構(gòu)與吸波性能的影響。利用X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜(FT-IR)、透射電鏡(TEM)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)對制備的復(fù)合鈷鐵氧體結(jié)構(gòu)性能進行表征。研究結(jié)果表明稀土元素Gd3+會對鈷鐵氧體的晶粒尺寸、形貌和吸波性能產(chǎn)生較大影響。當(dāng)稀土元素?fù)诫s量x ≤ 0.1時,復(fù)合鈷鐵氧體晶粒尺寸隨著摻雜量增加在逐漸減小,晶格常數(shù)逐漸增加,顆粒的形狀形狀變?yōu)椴灰?guī)則四邊形。當(dāng)稀土元素Gd3+的摻雜量為0.025時,所制備的鈷鐵氧體吸波反射率達(dá)到最小,達(dá)到-14.9 dB。

    • SrCe1-xYbxO3-α(0.05≤x≤0.15)質(zhì)子導(dǎo)體管的制備及其鋁液測氫應(yīng)用

      2020, 49(7):2530-2538. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190638

      摘要 (741) HTML (168) PDF 0.00 Byte (1241) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用固相合成法和等靜壓成型法制備了U型SrCe1-xYbxO3-α(0.05≤x≤0.15)質(zhì)子導(dǎo)體管,獲得了較合理的合成和成型工藝參數(shù);將其作為敏感元件組裝成電化學(xué)氫傳感器對750℃鋁液進行了電動勢測量和氫含量計算,探討了管的摻Y(jié)b量、封接方式、管壁厚度、管內(nèi)氣室長度和參比氣體的流量對傳感器響應(yīng)時間、靈敏性、準(zhǔn)確性、重現(xiàn)性和電池阻抗特性的影響。結(jié)果表明:混合原料經(jīng)1400℃煅燒4h能形成較純的質(zhì)子導(dǎo)體粉體;采用較高的成型壓力(275MPa)或較長的保壓時間(3-6min)能提高質(zhì)子導(dǎo)體管的相對密度;采用倒U型式為合理的管封接方式;采用較高的摻Y(jié)b量、較薄的管壁厚度或較短氣室長度的探頭,傳感器的響應(yīng)時間可縮短至2-4min;參比氣體流量的改變對電動勢具有迅速、顯著且可逆的影響,必須進行精確測量和控制。

    • >評述
    • 選擇相溶解技術(shù)制備微/納結(jié)構(gòu)的研究進展

      2020, 49(7):2539-2548. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190478

      摘要 (813) HTML (155) PDF 0.00 Byte (1187) 評論 (0) 收藏

      摘要:選擇相溶解技術(shù)是一種簡單、經(jīng)濟、有效的微/納結(jié)構(gòu)制備方法,尤其是在超長徑比、超深寬比和單晶微/納結(jié)構(gòu)制備方面具有獨特的優(yōu)勢。其原理是提取兩相或多相合金中的微/納結(jié)構(gòu),尺寸調(diào)控主要在預(yù)制合金形成的過程中進行。本文在明確區(qū)分選擇相溶解技術(shù)和去合金化的基礎(chǔ)上,首次詳細(xì)綜述了選擇相溶解技術(shù)在納米顆粒、微/納絲、微/納米孔和微/納通道制備方面的研究進展,并結(jié)合本課題組研究工作完善了其工藝流程,拓寬了其應(yīng)用范圍,豐富了微/納結(jié)構(gòu)種類,為該技術(shù)在微/納結(jié)構(gòu)制備領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

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