2022, 51(1):1-5. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20200053
摘要:為了獲得6061鋁合金極板表面類石墨碳涂層抗質(zhì)子酸腐蝕的臨界厚度和界面接觸電阻的降低量值,采用磁控濺射方法在6061鋁合金極板表面制備了一系列類石墨碳涂層。表征了類石墨碳涂層的微觀結(jié)構(gòu),分析了涂層的界面接觸電阻、耐蝕性和穩(wěn)定性。結(jié)果表明,6061鋁合金極板表面耐質(zhì)子交換膜燃料電池陰極環(huán)境腐蝕的類石墨涂層臨界厚度為0.97 μm。與低碳靶電流條件下制備的涂層相比,碳靶電流4.5 A時制備的涂層表面更加光滑;此時,類石墨碳涂層的界面接觸電阻最小,為16 mΩ·cm2,是石墨極板接觸電阻的2倍。
董雄博 , 郭永春 , 李建平 , 夏峰 , 馬志軍 , 楊偉 , 王建利 , 胥濤 , 梁民憲
2022, 51(1):11-17. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200901
摘要:研究了超聲振動對Al-11.5Si-4Cu-2Ni-1Mg-0.45Fe合金凝固組織的影響。結(jié)果表明,經(jīng)超聲振動的合金中,初生硅形貌由長條狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅螤睿⒌玫搅孙@著細化。其中空化效應產(chǎn)生的大過冷度引起的異質(zhì)形核和生長時間縮短是初生硅細化的主要原因。隨著超聲功率的增加,初生硅由長條狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎贪魻睿?i>α-Al5FeSi相由塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)榘雸A形態(tài)。共晶硅和金屬間化合物形態(tài)的演變和細化主要是由空化效應引起的固體破碎、均勻的溶質(zhì)分布、均勻的溫度場及共晶生長時間的縮短造成的。
李坤 , 熊玉卿 , 王虎 , 高恒蛟 , 何延春 , 周暉
2022, 51(1):18-23. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20200054
摘要:研究了退火溫度對電子束蒸發(fā)制備的鍺薄膜光學性能和表面結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。在硅基底上制備了厚度約850 nm的Ge薄膜,分別在350、400、450和500 ℃下進行退火。通過紅外光譜儀測試了薄膜的透射率變化,采用光譜反演法得到了薄膜折射率和消光系數(shù)的變化規(guī)律,使用X射線衍射和原子力顯微鏡測試了樣品的結(jié)晶特性和表面形貌。結(jié)果表明,與退火前的薄膜各項參數(shù)相比,退火后薄膜的透射率升高,而折射率和消光系數(shù)下降。當退火溫度從350 ℃升高到500 ℃,透射率和折射率均逐漸減小,而消光系數(shù)逐漸變大。在400 ℃以上進行退火處理的薄膜出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象,Ge(111)晶面為擇優(yōu)生長取向。隨著退火溫度的升高,晶粒尺寸變大,薄膜表面出現(xiàn)顆粒狀物質(zhì),并且表面粗糙度升高。
2022, 51(1):24-29. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200878
摘要:選用TiO2作為觸頭材料的添加劑,采用粉末冶金法制備了6種不同第二相(SnO2)粒度的AgSnO2和AgSnO2/TiO2觸頭材料。研究了2種觸頭材料的潤濕性和電接觸性能。用座滴法測量了Ag與SnO2之間的潤濕角,并表征了材料的濕潤性,使用JF04C電接觸觸頭材料測試系統(tǒng)對材料電接觸性能進行了測試,分析了不同第二相粒度的觸頭材料的潤濕性和電接觸性能的變化規(guī)律。結(jié)果表明,當?shù)诙嗔6葹?00~300 nm時,2種觸頭材料的性能均優(yōu)于其它粒度的觸頭材料。
張金龍 , 邱日盛 , 譚希努 , 張惠 , 柴林江 , 畢鳳仙 , 劉慶
2022, 51(1):30-35. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200862
摘要:通過4種不同功率的脈沖激光(150,250,350,450 W)對鑄態(tài)Al0.3CoCrFeNi高熵合金進行處理。按相對于激光源的位置,合金組織分為3個部分:內(nèi)部具有細胞狀結(jié)構(gòu)的中心影響區(qū),具有長條結(jié)構(gòu)的邊緣影響區(qū),以及未受影響的原始晶粒區(qū)域。由于激光引起的快速熔化和凝固,經(jīng)不同功率處理的樣品截面中均觀察到細胞結(jié)構(gòu);另外,在激光影響區(qū)邊緣發(fā)現(xiàn)了長條細胞結(jié)構(gòu)。之后,將激光處理的樣品分別在660和800 ℃下退火2 h,可以觀察到沿細胞結(jié)構(gòu)邊界有沉淀相析出。通過硬度測試,表明激光表面處理和后續(xù)熱處理相結(jié)合的方法顯著提升了合金的硬度。
2022, 51(1):36-43. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200800
摘要:研究了閉孔泡沫鋁板、3種空心波紋鋁板和3種用環(huán)氧樹脂粘接而成的閉孔泡沫鋁填充波紋鋁板的平面外壓縮性能。泡沫填充波紋鋁板不僅能顯著提高抗壓強度和吸能能力,而且力學性能更加穩(wěn)定。泡沫填充波紋板具有明顯的三維壓縮效果。鋁合金板材強度越小,三維延伸變形越明顯。由3種不同強度的鋁合金板制成的泡沫鋁填充波紋板具有相似的力學性能。成形性好、耐腐蝕性高、可焊性好的3003鋁合金板非常適合作為面板和波紋板。
2022, 51(1):44-51. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20210012
摘要:通過蠕變性能測試和組織觀察,研究了鎳基單晶合金在高溫蠕變期間的變形和損傷行為。結(jié)果表明,該合金在1040 ℃/137 MPa條件下的蠕變壽命為556 h,表現(xiàn)出優(yōu)異的蠕變抗力。合金在穩(wěn)態(tài)期間的蠕變特性是位錯在γ基體中滑移和攀移越過筏狀γ′相。在蠕變后期,合金的變形特征是位錯剪切進入筏狀γ′相,剪切γ′相的位錯可以交滑移,形成的Kear-Wilsdorf(K-W)鎖可抑制位錯的滑移和交滑移。位錯的交滑移能夠促使筏狀γ/γ′兩相的扭曲,致使沿γ/γ′界面的裂紋萌生及界面斷裂,這是合金的損傷和斷裂特征。而σ>η/α被認為是裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴展的條件。
2022, 51(1):52-59. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20210008
摘要:通過蠕變性能測試及組織形貌觀察,研究了6%Re-5%Ru(質(zhì)量分數(shù))單晶鎳基高溫合金的超高溫蠕變行為和變形機制。結(jié)果表明,該合金在1160 ℃/120 MPa條件下的蠕變壽命為206 h。穩(wěn)態(tài)蠕變期間,位錯在基體中滑移和攀移越過筏狀γ′相是合金的變形特征,基體中溶解的高濃度難熔元素可增加位錯運動阻力。蠕變后期,切入筏狀γ′相的位錯可由{111}面交滑移至{100}面,形成Kear-Wilsdorf(K-W)位錯鎖,高數(shù)量K-W位錯鎖可抑制位錯滑移和交滑移,是合金具有較好蠕變抗力和較低應變速率的原因。交滑移可扭曲筏狀γ′相,并在兩相界面發(fā)生裂紋萌生與擴展,直至斷裂,這是合金蠕變后期的變形與損傷特征。其中,溶入γ′相的Ru原子可替換Al原子,合金中Ru與Re、W的相互作用使較多的Re、W原子溶入γ′相,延緩元素擴散速率,阻礙位錯運動,使合金在超高溫蠕變期間仍保留高數(shù)量K-W位錯鎖及良好蠕變抗力。
2022, 51(1):60-65. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200813
摘要:對比研究了商業(yè)Fe-Si-B非晶(Fe-Si-BMG)粉末和目前廣泛應用的零價鐵粉(ZVI,F(xiàn)e0)對水溶液中重金屬離子Ni(II)的去除性能。動力學分析顯示Fe-Si-BMG粉末對Ni(II)的去除效率約為Fe0粉的38倍。通過對2種粉末的表面形貌觀察發(fā)現(xiàn),與Fe0粉相比, Fe-Si-BMG粉末的表面產(chǎn)物層具有均勻、疏松的絮狀物,更容易在攪拌過程中脫落。通過對Fe-Si-BMG粉末反應前后的表面化學成分分析發(fā)現(xiàn):Fe-Si-BMG粉末通過吸附、還原、共沉淀作用去除水溶液中Ni(II),而Fe0粉主要通過吸附和共沉淀去除水溶液中的Ni(II)。
胡晨 , 陳力 , 張曉 , 李金濤 , 劉滿門 , 王麗慧 , 周曉龍
2022, 51(1):66-73. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200906
摘要:采用反應合成法結(jié)合塑性變形工藝制備了不同SnO2含量的AgCuOIn2O3SnO2電觸頭材料,利用掃描電鏡和金相顯微鏡表征了材料的微觀形貌及顯微組織,分析對比了不同SnO2含量的材料金相組織及其增強相的分布均勻性,并利用X射線衍射分析了材料的物相結(jié)構(gòu)。測量了材料的抗拉伸強度、硬度、電阻等性能。結(jié)果表明:添加適量的SnO2能使組織中的孔隙尺寸縮小、其他缺陷明顯減少。氧化物彌散分布在銀基體中,極大地改善了AgCuOIn2O3電觸頭材料的顯微組織均勻性。在SnO2含量不變時,材料的電阻率隨塑性變形程度增加而有所降低;隨著SnO2含量增多,電阻率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢,最后趨于定值,約為2.4 μΩ·cm。添加SnO2后各試樣材料的硬度均顯著升高,SnO2含量為1%(質(zhì)量分數(shù))的材料具有最優(yōu)的抗拉伸強度和延伸率。
Iram Sidra , 蔡飛 , 王建明 , 房磊琦 , 張家敏 , Ahmad Farooq , 張世宏
2022, 51(1):74-82. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200803
摘要:采用電弧離子鍍的方法制備了不同數(shù)目(1、2、4、6)雙層結(jié)構(gòu)的AlCrN/AlCrVN多層涂層,并研究了多層結(jié)構(gòu)對涂層微觀結(jié)構(gòu)、力學、摩擦學和切削性能的影響。結(jié)果顯示,沉積態(tài)AlCrN/AlCrVN多層涂層主要由固溶(Al,Cr)N組成,優(yōu)先生長方向為[111]晶向。與其他多層涂層相比,具有6層雙層結(jié)構(gòu)的AlCrN/AlCrVN涂層在高溫下表現(xiàn)出較低的摩擦系數(shù)(約0.46)和磨損率(0.15×10-11 m3/N·m),以及較高的硬度(HK0.05=38 000 MPa)和膜-基結(jié)合強度(LC2=53±1 N)。多層涂層相鄰層之間形成了較多的界面,有助于提高多層涂層的硬度和耐磨性。切削試驗結(jié)果顯示,當切削磨損標準VB=0.2時,AlCrN/AlCrVN-6涂層具有較高的硬度和耐磨性,最長的切削長度為7.4 m。
2022, 51(1):83-91. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200793
摘要:在500、550和600 ℃及不同初始應力下對Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V鈦合金進行了應力松弛實驗?;诮?jīng)典的Maxwell指數(shù)衰減函數(shù),得到了應力松弛極限。提出了利用松弛穩(wěn)定系數(shù)(CS)和松弛速率系數(shù)(CR)來描述Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金的松弛特性,有利于制定殘余應力消減工藝。根據(jù)Norton和Arrhenius方程計算了應力指數(shù)。通過應力指數(shù)和顯微組織分析,闡明了應力松弛機理。在不同初始應力下,500 ℃時,位錯的攀移和擴散主導了應力松弛過程;550 ℃時,位錯滑移在應力松弛過程中起主要作用;600 ℃時,位錯滑移、邊界滑移和晶粒旋轉(zhuǎn)控制著松弛過程。
劉國慶 , 金利華 , 徐曉燕 , 焦高峰 , 鄭會玲 , 郝清濱 , 崔利軍 , 于澤銘 , 李成山
2022, 51(1):92-97. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200845
摘要:采用噴霧熱解和共沉淀工藝分別制備了Bi2Sr2CaCu2O8+δ (Bi-2212)前驅(qū)粉末,研究了Bi-2212前驅(qū)粉的中間相演化過程。與共沉淀工藝相比較,噴霧熱解工藝提高了前驅(qū)粉末中Bi-2212晶粒的相轉(zhuǎn)變效率;而且噴霧熱解后粉末中殘留的硝酸鹽對Bi-2212晶粒的生長影響較小,共沉淀后粉末中殘留碳酸鹽會阻礙Bi-2212晶粒的形成。采用噴霧熱解法制備的Bi-2212線材的性能與采用傳統(tǒng)共沉淀工藝法制備的線材性能相近,但噴霧熱解工藝的制備效率更高。因此,采用噴霧熱解制備前驅(qū)粉末有助于實現(xiàn)Bi-2212線材的大規(guī)模生產(chǎn)。
2022, 51(1):98-105. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210544
摘要:采用帶極埋弧堆焊在Q345R基體表面堆焊EQ309L不銹鋼焊帶。運用電子背散射衍射(EBSD)表征技術(shù),觀測了Q345R和EQ309L之間的EQ309L側(cè)、Q345R側(cè)和界面的微觀組織特征。結(jié)果表明:在Q345R基體上大部分晶粒內(nèi)部畸變嚴重,觀測到明顯的沿原軋制方向的條帶狀晶粒。在過熱粗晶區(qū)域,Q345R基體的平均晶粒尺寸為30~40 μm,晶粒粗化不嚴重;在細晶區(qū),Q345R基體的平均晶粒尺寸為10~20 μm。Q345R基體側(cè)熔合線向堆焊層延伸35~40 μm后的區(qū)域是過渡區(qū),該區(qū)域具有體心立方(bcc)結(jié)構(gòu)。EQ309L層晶粒粗大,呈柱狀晶形貌,具有明顯的<100>織構(gòu)特征。
鄒軍濤 , 宋大拙 , 雷藝 , 卓龍超 , 商昭 , 楊功顯 , 張瓊元 , 鞏秀芳
2022, 51(1):106-112. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200917
摘要:研究了DD483合金在服役溫度附近經(jīng)噴砂處理和退火后的組織演變和表面再結(jié)晶行為。將DD483合金試樣在0.4~0.7 MPa的壓力范圍內(nèi)進行噴砂處理,再于1100 ℃退火4和16 h。結(jié)果表明,在預定的爆破壓力范圍內(nèi),噴砂能有效地清理合金表面,并將壓應力引入表面。噴砂樣品退火4和16 h后,Ti和Al元素析出到表面并轉(zhuǎn)化為氧化物,退火后亞表層出現(xiàn)胞狀再結(jié)晶結(jié)構(gòu)。拓撲密堆積(TCP)相和TiN分別在再結(jié)晶區(qū)和原始基體近再結(jié)晶區(qū)析出。此外,再結(jié)晶區(qū)的厚度隨退火時間和實際應力的增加而增加。
2022, 51(1):113-118. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200922
摘要:通過對比分析2D12鋁合金超聲強化試樣與拋光試樣的疲勞性能,對表面硬化、殘余應力和疲勞壽命進行了研究。殘余壓應力和梯度納米晶結(jié)構(gòu)對改善構(gòu)件的疲勞性能起著至關(guān)重要的作用,可以有效減少疲勞裂紋的萌生和擴展。實驗及分析預測結(jié)果表明,試樣經(jīng)超聲強化后,軸向壓應力提高了55%,顯微硬度提高了20%。通過對表面強化規(guī)律的研究,為2D12鋁合金的強化工藝和疲勞性能的影響提供了指導。
羅寧 , 孫鑫 , 范學如 , 梁漢良 , 陳彥龍 , 張桂民 , 董紀偉 , 翟成
2022, 51(1):119-126. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200895
摘要:以氫氣、氧氣和四氯化鈦為混合前驅(qū)體,通過氣液爆轟法合成了多晶納米二氧化鈦。研究了不同摩爾比例的前驅(qū)體和初始反應壓力對納米二氧化鈦晶相結(jié)構(gòu)的影響。采用X射線衍射及透射電子顯微鏡對產(chǎn)物的納米結(jié)構(gòu)、成分、顆粒大小和形態(tài)進行了表征。結(jié)果表明:獲得的二氧化鈦存在純凈的銳鈦礦相、純凈的金紅石相和混合相,其中混合相的球形或者類球形顆粒粒徑為20~150 nm。分析了納米二氧化鈦在氣液爆轟中的形成機制?;贑-J理論和化學反應數(shù)據(jù),計算了爆轟參數(shù);該參數(shù)驗證了不同摩爾比例的前驅(qū)體和初始反應壓力對控制合成多晶納米二氧化鈦的影響。
王一晴 , 聞 明 , 郭俊梅 , 肖 柱 , 甘建壯 , 王傳軍 , 譚志龍 , 管偉明
2022, 51(1):127-133. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210396
摘要:NiPt合金濺射靶材是半導體工業(yè)重要原材料,其微觀結(jié)構(gòu)的表征和調(diào)控對于提高靶材與濺射薄膜的質(zhì)量具有重要意義。本文采用EBSD分析檢測系統(tǒng)對冷軋態(tài)NiPt5合金在退火過程中的再結(jié)晶行為進行了研究。結(jié)果表明,NiPt5合金經(jīng)80%冷軋變形后主要呈{112}<021>織構(gòu)。450℃退火后,最先在<110>∥ND形變帶以亞晶合并機制形核。550-650℃溫度范圍內(nèi)再結(jié)晶結(jié)構(gòu)平均晶粒尺寸由1.2 μm增至15 μm,取向分布呈<110>∥ND趨勢,HABS和LABS的演變主導了NiPt5合金退火過程中結(jié)構(gòu)的演變。550℃退火晶粒的生長機制主要是晶粒轉(zhuǎn)動合并機制。而650℃退火后,晶粒內(nèi)部大量亞晶及60°{111}退火孿晶的出現(xiàn)分別證明了該溫度范圍內(nèi)有晶粒轉(zhuǎn)動和晶界遷移兩種生長機制的共同作用。
2022, 51(1):134-142. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210012
摘要:針對大多數(shù)鎂合金室溫塑性差的關(guān)鍵共性問題,本文通過鎂合金位錯特性、層錯能對變形機制的影響以及層錯能與滑移系臨界剪切應力之間的關(guān)系等三個方面綜述了利用層錯能改善鎂合金室溫塑性的理論與實驗依據(jù),在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了“層錯能-鎂合金滑移系臨界剪切應力”計算模型,并利用此模型計算了純鎂、Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Y合金基面、柱面、錐面位錯啟動所需臨界剪切應力,通過比較Mg合金、純鎂的非基面與基面滑移的臨界分切應力差值,分析了Al、Zn、Y三種固溶元素對鎂合金塑性的影響,驗證了模型的可靠性。最終確定以降低非基面位錯(主要是
宋伊 , 馮焱 , 成永軍 , 裴曉強 , 馮天佑 , 董猛 , 魏寧斐 , 邱云濤
2022, 51(1):143-148. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210045
摘要:利用基于密度泛函理論的第一性原理,采用平面波贗勢方法,研究了H2分子在Zr(0001)晶面的表面吸附。通過研究Zr(0001)/H2體系的吸附能、穩(wěn)定吸附構(gòu)型和電子結(jié)構(gòu),闡明了Zr(0001)表面吸氫反應的微觀機制。結(jié)果表明:H2分子在Zr(0001)表面的最穩(wěn)定吸附位為面心立方(fcc)位,其吸附能為0.899eV,解離的H原子最終穩(wěn)定吸附在Zr(0001)表面的穴(hollow)位和面心立方(fcc)位。被吸附H原子與Zr(0001)表面間出現(xiàn)了大量的電荷轉(zhuǎn)移,同時,H原子的1s軌道和Zr原子的5s、4d軌道出現(xiàn)雜化,表明H2分子解離吸附后H原子與表層Zr原子間同時存在離子鍵和共價鍵。此外,研究了覆蓋度對吸附能的影響,吸附能隨覆蓋度的增大而增大,當覆蓋度達到4/5ML時,氫分子解離后有一半的氫原子吸附到Zr(0001)的亞表面。
2022, 51(1):149-158. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210046
摘要:高壓氣淬過程中,由于冷卻速率較大,工件易產(chǎn)生熱應力,甚至發(fā)生塑性變形或開裂,因此能準確預測高壓氣淬過程中工件熱應力分布對于工業(yè)生產(chǎn)尤為重要。本文運用計算流體力學法建立了交流流動型立式高壓氣淬爐氣淬過程的數(shù)值傳熱和湍流模型,模擬了Ti2AlNb超塑成形/擴散連接空心結(jié)構(gòu)件的氣淬過程。采用有限體積法劃分了簡化爐模型的網(wǎng)格,并根據(jù)實際工況設(shè)定了邊界條件。模擬結(jié)果顯示,Ti2AlNb空心結(jié)構(gòu)件在氣淬開始時四周邊緣冷卻較快,心部冷卻較慢,隨著時間的增加,兩側(cè)冷卻較快,心部冷卻較慢。溫度的分布決定了熱應力的分布,Ti2AlNb結(jié)構(gòu)件心部溫度高,邊部溫度低,心部受邊部的限制不能自由膨脹,因此心部受壓應力。氣淬過程中熱應力未超過屈服強度,均屬于彈性范圍。
袁建東 , 于愛兵 , 鄒翩 , 趙碩 , 李毅 , 吳其亮
2022, 51(1):159-165. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210079
摘要:應用分子動力學方法模擬了金剛石與鈦在熱壓擴散過程中的原子擴散行為,模擬了不同擴散溫度下金剛石與鈦界面的原子擴散過程,得到了界面的原子濃度分布、擴散速度以及模擬擴散系數(shù)值;采用熱壓擴散法在金剛石表面鍍覆鈦層并測量界面的擴散帶寬度。研究結(jié)果表明:在熱壓擴散過程中C原子的擴散速度大于Ti原子;隨著擴散溫度的升高,原子存在低速和快速兩個擴散階段。通過熱壓擴散的分子動力學模擬對模擬的擴散系數(shù)進行數(shù)據(jù)擬合,能夠確定C和Ti原子的擴散因子和擴散激活能,從而簡單、有效地確定原子的擴散系數(shù)計算公式。金剛石與鈦擴散帶寬度的計算值與實測值相近,應用分子動力學方法獲得的原子擴散系數(shù)公式是可行的。
2022, 51(1):166-173. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210091
摘要:為研究高強度塑料注射成型過程中碳化鎢陶瓷涂層螺桿的承載規(guī)律,采用ansys有限元模擬計算不同螺棱結(jié)構(gòu)的碳化鎢涂層螺桿承載特征,分析鋼基材對三段式碳化鎢涂層螺桿承載的影響規(guī)律,模擬碳化鎢涂層螺桿在扭矩載荷作用下的應力/應變變化規(guī)律,討論碳化鎢涂層螺桿的承載扭矩與最大應力和最大應變對應關(guān)系,建立碳化鎢涂層螺桿臨界扭矩的判定方法。 結(jié)果表明:螺桿底徑最小位置的基材和碳化鎢涂層均承載最大應力和最大應變,在相同加載扭矩條件下,螺桿底徑越小、其承載應力和承載應變越大;分別建立由碳化鎢涂層斷裂強度/延伸率模擬計算碳化鎢涂層螺桿臨界扭矩方法、由材料彈性模量和屈服強度模擬計算未知鋼基材碳化鎢涂層螺桿臨界扭矩方法,經(jīng)驗證二種方法計算結(jié)果基本一致;在此基礎(chǔ)上模擬計算Cr12Mo1V1、9Cr18MoV、CPM420V鋼基材NiMoCrFeCo-WC涂層螺桿的臨界扭矩分別為330.34、346.87、363.59N·m。
2022, 51(1):174-182. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210014
摘要:本文以Ti-6Al-7Nb合金為研究對象,采用Gleeble-3500熱模擬壓縮試驗機進行不同溫度和應變速率壓縮試驗。分析了Ti-6Al-7Nb合金在變形溫度1023 K、1073 K、1123 K、1173 K,應變速率為0.005 s-1、0.05 s-1、0.5 s-1、5 s-1和10 s-1,最大變形量為60%下的高溫變形行為及熱加工特性。結(jié)果表明:變形溫度與應變速率對Ti-6Al-7Nb合金的流動應力影響較大,其中應變速率是影響加工硬化過程的主要因素。Ti-6Al-7Nb合金在發(fā)生熱塑性變形時后的物相主要有:初生α相、片層狀α相、次生α相、片層狀β相以及發(fā)生球化的初生α相等。Arrhenius本構(gòu)方程模型適用于低溫低應變速率和高溫高應變速率形變條件的Ti-6Al-7Nb合金高溫變形。利用MATLAB構(gòu)建計算確定了合金最佳塑性變形區(qū)間為:應變速率0.0067 s-1-0.1353 s-1和溫度1100-1173 K,在該區(qū)間有可能獲取Ti-6Al-7Nb合金最佳的塑性變形工藝參數(shù)。
2022, 51(1):183-189. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210019
摘要:設(shè)計并進行MTS810-25T低周疲勞試驗機上的雙道次熱壓縮實驗,研究不同初始晶粒尺寸、變形溫度、道次間隔保溫時間及應變速率條件下新型優(yōu)質(zhì)GH738合金的亞動態(tài)再結(jié)晶動力學,進而結(jié)合定量金相分析,建立該合金的亞動態(tài)再結(jié)晶動力學方程。結(jié)果表明:初始晶粒尺寸減小,變形溫度升高、道次間隔時間延長、應變速率增大,均可以促進亞動態(tài)再結(jié)晶的進行,提高再結(jié)晶體積分數(shù);而且,提高變形溫度和應變速率可以降低亞動態(tài)再結(jié)晶后晶粒尺寸上的差異,進一步提升組織的均勻程度。進而,結(jié)合定量金相及非線性擬合分析,建立了新型優(yōu)質(zhì)GH738合金的亞動態(tài)再結(jié)晶模型,并將所建立模型的預測值和實驗值進行了對比分析,符合程度較好,可以滿足工程應用要求。
2022, 51(1):190-196. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210023
摘要:通過溶劑熱法制備了一種高比表面積的鋁基金屬有機框架(metal organic frameworks,MOFs)材料Al-ABTC。然后通過靜電吸附法將Al-ABTC與氧化石墨烯(GO)復合,并載硫得到Al-ABTC/RGO@S復合材料用于鋰硫電池。采用 X 射線衍射(XRD)分析了Al-ABTC的晶體結(jié)構(gòu),采用掃描電鏡(SEM)對Al-ABTC、Al-ABTC/GO和Al-ABTC/RGO@S的八面體形貌進行表征,用恒流充放電測試材料的電化學性能。結(jié)果表明,Al-ABTC/RGO@S復合電極在0.2 C電流密度下的首次放電容量達到1345.3 mAh g-1,經(jīng)過200次的循環(huán)以后還能達到406.4 mAh g-1的比容量,其平均庫倫效率為99.1%。此外電池即使在2 C下,首次放電比容量高達714.7 mAh g-1,經(jīng)過300次循環(huán)以后容量保持在331 mAh g-1,表現(xiàn)出良好的長循環(huán)性能。
王應杰 , 王麗君 , 寧攀 , Shum P.-W. , 付 濤
2022, 51(1):197-202. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210026
摘要:采用磁控濺射技術(shù)在載玻片上制備了鎢銅薄膜。結(jié)構(gòu)分析表明,薄膜的沉積速率和銅含量隨銅靶電流的增大而升高,晶粒尺寸和顯微硬度隨銅靶電流的增大而下降。鎢銅薄膜形成了固溶體,在銅含量較高時也有銅顆粒析出。WCu薄膜具有較高的疏水性,薄膜潤濕性、液滴尺寸和環(huán)境溫濕度都影響水滴和水膜的干燥時間。平板計數(shù)和菌液噴霧抗菌實驗表明,WCu薄膜對大腸桿菌具有良好的抗菌作用。WCu薄膜有望用于環(huán)境設(shè)施的抗微生物表面改性。
張兵 , 劉鵬茹 , 張志娟 , 趙田麗 , 趙芬芬 , 馬艷恒
2022, 51(1):203-210. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210032
摘要:采用Gleeble-1500熱模擬機研究了W80-Cu20(wt.%)復合材料在變形溫度為810~970 ℃和應變速率為0.01~10 s-1條件下真應變達0.69的熱變形行為,基于改進動態(tài)材料模型(MDMM)和Malas’s準則建立功率耗散圖和熱加工圖,結(jié)合微觀組織確定出合理熱加工參數(shù),并對材料的損傷方式進行分析。結(jié)果表明:W80-Cu20復合材料的應力-應變曲線表現(xiàn)出典型的動態(tài)再結(jié)晶型特征,峰值應力隨變形溫度的降低和應變速率的增加而增加;確定出W80-Cu20復合材料的合理熱加工區(qū)域為:840~885℃、0.2~1.42 s-1和885~917℃、0.83~2.05 s-1;W80-Cu20復合材料的損傷方式主要有Cu相撕裂、W-Cu界面分離、W-W界面分離以及W顆粒破碎。
趙鵬 , 吳為 , 付雪松 , 曾元松 , 陳國清 , 周文龍
2022, 51(1):211-216. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210033
摘要:利用ABAQUS有限元軟件,針對TC4鈦合金L型材,分別在蠕變溫度為500℃、600℃和700℃,及蠕變時間為600s、1200s、1800s的條件下,進行高溫壓彎蠕變的數(shù)值模擬分析,研究溫度和時間對TC4鈦合金L型材高溫壓彎蠕變變形后回彈量的影響規(guī)律。數(shù)值模擬結(jié)果表明,TC4鈦合金應力松弛效果受溫度影響明顯,當溫度為700℃時,應力松弛后殘余應力降低至50MPa以下;蠕變時間為600s時,應力松弛后殘余應力已經(jīng)降低到趨于穩(wěn)定的極限值,繼續(xù)增加蠕變時間,應力松弛效應不發(fā)生顯著變化。
陸子川 , 孫亞超 , 姚草根 , 李圣剛 , 候智敏 , 張緒虎 , 紀瑋 , 張海洋
2022, 51(1):217-224. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210034
摘要:本文設(shè)計并制備了一種新型Ti-Al-V-Zr-Mo-Nb系近α型低溫粉末鈦合金CT1400,并對其進行了系統(tǒng)的微結(jié)構(gòu)表征、低溫力學性能測試以及低溫變形行為分析。結(jié)果表明,CT1400主要由片層α相、等軸α相以及少量片層β相組成,由動態(tài)再結(jié)晶形成的等軸α相體積分數(shù)隨成形溫度的提升而增加,并體現(xiàn)出明顯的晶體學隨機取向特征。成形溫度對CT1400鈦合金20K極限拉伸強度影響不明顯,得益于最為充分的動態(tài)再結(jié)晶過程,920℃制備的樣品具有最佳的低溫失效應變。此外,CT1400在20K低溫條件下為一種位錯滑移+孿生的混合變形行為,孿生變形可以通過協(xié)調(diào)位錯滑移提升材料的低溫塑性,而低溫下的位錯強化作用導致CT1400具有較高的極限拉伸強度,使其最終體現(xiàn)出優(yōu)異的低溫強韌性匹配。
劉聘 , 袁波 , 肖占文 , 謝輝 , 朱向東 , 張興棟
2022, 51(1):225-231. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210035
摘要:表面生物活性涂層構(gòu)建是提升金屬內(nèi)植物骨整合能力的有效途徑,本研究利用電化學沉積技術(shù)在多孔鉭支架表面構(gòu)建生物活性羥基磷灰石(HA)涂層。通過接觸角和比表面積測試發(fā)現(xiàn),HA涂層的構(gòu)建顯著提升了多孔鉭表面親水性,并增加了其比表面積。利用模擬體液浸泡試驗評估支架生物活性,發(fā)現(xiàn)僅浸泡3天后,多孔鉭支架表面就已被類骨磷灰石沉積所覆蓋。建成骨細胞培養(yǎng)模型,通過激光共聚焦觀察及細胞增殖測試發(fā)現(xiàn),所有支架均具有良好的細胞相容性。并且,細胞共培養(yǎng)5天后,HA涂層化多孔鉭支架表面細胞的增殖率分別是未改性材料組和空白對照組的1.1和1.4倍,呈現(xiàn)了更大的促細胞增殖潛力。本研究中所制備的生物活性多孔鉭支架具備快速誘導類骨磷灰石沉積能力,能夠促進成骨細胞在其表面的貼附和增殖,在骨修復領(lǐng)域具有較大的臨床應用前景。
申發(fā)磊 , 夏維龍 , 婁殿軍 , 郭娜娜 , 李昊卿 , 劉樹裕 , 方曉英
2022, 51(1):232-240. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210039
摘要:選區(qū)激光熔化(Selective laser melting, SLM)能直接根據(jù)CAD模型制備形狀復雜的個性化醫(yī)用植入物。本文旨在研究SLM和后續(xù)熱處理后生物純鈦(TA1)的顯微組織和力學性能。結(jié)果表明,SLM打印后的TA1合金為針片狀a′馬氏體組織,且沿建造方向保留初始β柱狀晶形貌;熱處理后發(fā)生再結(jié)晶組織轉(zhuǎn)變,形成等軸a晶粒,a晶粒長大過程中伴隨孔洞的減小或閉合,使孔隙率明顯下降。在真空環(huán)境下進行800℃退火可使合金在晶界和晶內(nèi)析出細小的TiFe和TiO2相,這些析出相對晶界結(jié)構(gòu)具有選擇性??紫堵实南陆岛蚑iFe/TiO2相的析出是真空熱處理有效改善SLM制備的TA1材料力學性能的主要原因。
2022, 51(1):241-248. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210042
摘要:為實現(xiàn)鋁合金與塑料的有效連接,采用磷酸陽極氧化工藝對6063鋁合金表面進行預處理,使用超聲波金屬焊接機對6063鋁合金與聚苯硫醚(PPS)焊接。結(jié)果表明:未經(jīng)處理的6063鋁合金與PPS超聲波焊接接頭剪切強度隨著焊接時間、焊接壓力的變化先增大后減小,當焊接壓力和焊接時間分別為0.5 MPa和6 s時,可獲得最大剪切強度1.41 MPa。6063鋁合金經(jīng)磷酸陽極氧化后的6063鋁合金/PPS接頭強度達到16.92 MPa,約為未陽極氧化處理接頭強度的12.6倍,結(jié)構(gòu)的失效形式為界面開裂和PPS部分內(nèi)聚斷裂。經(jīng)掃描電鏡觀察分析,超聲波焊接的聲流效應產(chǎn)生的聲壓梯度使PPS嵌入6063鋁合金表面陽極氧化處理后形成的多孔結(jié)構(gòu),形成齒狀咬合的機械互鎖結(jié)構(gòu),同時多孔結(jié)構(gòu)有利于增強界面處的分子間作用力,進而實現(xiàn)6063鋁合金/PPS異種材料的良好結(jié)合。
王興茂 , 丁雨田 , 高鈺璧 , 閆 康 , 馬元俊 , 陳建軍
2022, 51(1):249-259. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210043
摘要:采用Gleeble-3800熱壓縮實驗機研究了新型Ni-Cr-Co基合金在1050~1250 ℃、0.001~1 s-1條件下的熱變形行為,并利用EBSD探討了變形溫度和應變速率對合金組織演變和動態(tài)再結(jié)晶形核機制的影響。結(jié)果表明,流變應力隨變形溫度的升高而降低,而隨應變速率的增大而增加。基于流變應力曲線,建立合金的Arrhenius本構(gòu)方程和熱加工圖,得到熱變形激活能為520.03 kJ/mol,最佳熱加工區(qū)間為1175~1250 ℃、0.006~1 s-1,該區(qū)域最大功率耗散效率為45%。動態(tài)再結(jié)晶分數(shù)隨變形溫度的升高和應變速率的降低而增加,且動態(tài)再結(jié)晶過程形成均勻細小的等軸晶粒以及∑3孿晶界。動態(tài)再結(jié)晶形核主要以晶界“弓出”為特征的不連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶機制主導。低溫高應變速率下,持續(xù)亞晶轉(zhuǎn)動誘導的連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶作為輔助形核機制發(fā)揮作用。
2022, 51(1):260-265. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210044
摘要:采用有限元順次耦合的方法,開展了熱機載荷作用下含微結(jié)構(gòu)構(gòu)型的新型高效涂層雙管系統(tǒng)傳熱和應力分析,初步研究了關(guān)鍵特征參量對系統(tǒng)傳熱和應力分布的影響。結(jié)果表明:在穩(wěn)態(tài)工作條件下,熱障涂層為主蒸汽管道提供了足夠的隔熱保護,但由溫度梯度產(chǎn)生的熱應力對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)完整性產(chǎn)生了很大影響;系統(tǒng)中環(huán)向應力遠大于徑向應力,最大環(huán)向應力出現(xiàn)在TGO/BC余弦界面靠近TGO側(cè)的波峰處;此外,TC層厚度、TC層熱膨脹系數(shù)、冷卻蒸汽的溫度和壓力決定了系統(tǒng)的傳熱和應力分布。
2022, 51(1):266-272. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210047
摘要:本文利用快速凝固工藝制備了Mg-Si-RE鎂合金并對其顯微組織及在不同載荷下的摩擦磨損行為和磨損機制進行分析。研究發(fā)現(xiàn),快速凝固Mg-Si-RE合金的顯微組織主要由α-Mg基體、Mg2Si共晶相和REMg2Si2納米稀土相組成。對摩擦系數(shù)和磨損量隨載荷變化的關(guān)系曲線分析表明,Mg-Si-RE合金的摩擦磨損性能明顯優(yōu)于Mg-1Si基體合金,由輕微磨損轉(zhuǎn)變?yōu)閲乐啬p時的載荷比基體合金低20N,且在高載荷時磨損量遠遠小于基體合金,120N時的磨損量僅為基體合金的50%。Mg-Si-RE合金的磨損機制包括氧化磨損、磨粒磨損和剝層磨損,其優(yōu)異的摩擦磨損性能主要歸功于析出了彌散分布與晶界和晶內(nèi)的納米稀土相。同時,稀土元素能對鎂合金基體起到固溶強化作用,有效提高了Mg-Si-RE合金的摩擦磨損性能。實驗還發(fā)現(xiàn)加入不同種類的稀土元素后,Mg-Si-RE合金表現(xiàn)出不同的摩擦磨損行為。
孫中豪 , 邢淑清 , 賀帥 , 程橋 , 麻永林 , 賀驍勇
2022, 51(1):273-279. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210053
摘要:摘 要: 本文將脈沖磁場施加在TC4鈦合金時效過程中,分析脈沖磁場對TC4時效后顯微組織及力學性能的影響。通過引入擴散理論,探究脈沖磁場在時效過程中對析出相的影響。結(jié)果表明,經(jīng)過脈沖磁場處理后,顯微組織中的析出相數(shù)量明顯增多,尺寸變小,且分布更加彌散。外加脈沖磁場時效0.5h相較于未施加磁場時效4h,抗壓強度增加了30MPa,維氏硬度提高了35.7HV5,脈沖磁場可以促進二次相析出,極大的減少了時效所需的時間。從擴散角度分析,脈沖磁場通過使原子團簇受到電子風力和磁化應力的耦合作用,從而提升了擴散通量,促進二次相析出。
2022, 51(1):280-285. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210054
摘要:為了在微米尺度探究未分級鎢粉、分級鎢粉制備鎢基體在陰極熱電子發(fā)射性能上的差異,深入了解陰極表面微區(qū)電子發(fā)射過程和陰極發(fā)射機理,本文采用新型深紫外激光發(fā)射電子顯微鏡/熱發(fā)射電子顯微鏡系統(tǒng)(DUV-PEEM/TEEM)對兩種鎢粉制備的陰極表面進行了光電子、熱電子成像分析。結(jié)果顯示,與未分級鎢粉相比,分級鎢粉制備鎢基體的顯微組織更加均勻,且閉孔率由1.44%降至0.47%;光電子+熱電子聯(lián)合成像精確得出兩種陰極的發(fā)射均主要集中于孔隙及孔隙中的活性物質(zhì)上;通過熱電子圖像對比及分析,分級鎢粉制備陰極的熱電子發(fā)射微區(qū)面積更大、分布更均勻;且在1050℃工作條件下,分級鎢粉制備陰極的脈沖電流密度為30.79A/cm2,發(fā)射斜率為1.38;綜合分析顯示其具備更理想的本征熱電子發(fā)射能力和發(fā)射均勻性,這對于了解陰極發(fā)射性能及改善熱陰極制備工藝有一定的指導作用。
2022, 51(1):286-294. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210056
摘要:TA2與5083爆炸焊接界面易生成脆性金屬間化合物、氧化物、連續(xù)熔化區(qū)等缺陷,焊接窗口狹窄,最佳焊接參數(shù)難以準確獲得。本文重構(gòu)了動態(tài)彎折角β和碰撞速度Vf的β-Vf模型,使用SPH-FEM耦合算法,首次運用Steinberg-Guinan材料本構(gòu)模型進行了炸藥厚度為10mm、15mm、20mm,復板厚度為1.5mm的TA2/1060/5083爆炸焊接數(shù)值模擬;并采用數(shù)值模擬獲得的參數(shù)開展了爆炸焊接試驗。數(shù)值模擬和試驗結(jié)果高度吻合并一致表明:藥厚10mm時,TA2/1060和1060/5083界面均呈優(yōu)質(zhì)平直狀結(jié)合,藥厚15mm時,1060/5083界面呈波狀形貌結(jié)合,兩種藥厚條件下的鈦-鋁過渡界面均未檢測到脆性金屬間化合物缺陷生成;藥厚20mm時,基復板材料發(fā)生破壞,不能實現(xiàn)復合。運用計算優(yōu)化的參數(shù)成功制備了大面積TA2/1060/5083復合材料,本文為理化性能差異較大異種金屬等爆炸復合問題提供了一種新的可靠算法。
辛社偉 , 郝芳 , 周偉 , 張思遠 , 毛友川 , 孫久平 , 李倩 , 劉向宏
2022, 51(1):295-300. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210058
摘要:對TA15、Ti-6432、TC21、Ti-15Mo四種具有典型特征的合金進行了靜態(tài)拉伸、沖擊、動態(tài)壓縮和抗彈性能的測試,并分析了靶彈侵徹后合金的組織。結(jié)果表明,四種不同類別合金對應的沖擊吸收功和和合金靜態(tài)拉伸性能沒有直接的關(guān)系。對于靜態(tài)拉伸和動態(tài)壓縮性能,高的抗拉強度對應較高的動態(tài)壓縮流變應力,高的延伸率對應高的均勻塑性應變,這種對應關(guān)系只是一種趨勢的反映,具體值沒有對應的比例關(guān)系。對于動態(tài)壓縮和抗彈性能,四種合金動態(tài)壓縮性能排序為TC21> TA15>Ti-15Mo>Ti-6432,抗彈性能排序為TC21>TA15>Ti-6432>Ti-15Mo。但從具體數(shù)值看,TC21、TA15和Ti-6432動態(tài)壓縮性能差距明顯,而彈孔穿深差別并不明顯,可以認為抗彈性能處于同一水平。Ti-15Mo合金彈孔穿深明顯大于其它合金,說明用動態(tài)壓縮性能不能完全反應材料具體抗彈性能。以上結(jié)果主要與不同合金顯微組織類型和損傷過程中不同的形變損傷機制相關(guān)。
2022, 51(1):301-305. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210059
摘要:研究了高應力水平下不同加載波形對TC17鈦合金疲勞損傷的影響,結(jié)果表明,對于在峰值應力處保載120S的加載波形,TC17鈦合金的保載疲勞壽命低于無保載加載波形試驗的壽命,在相同的保載疲勞條件下,片層組織的保載疲勞敏感性較等軸組織的疲勞敏感性低。斷口分析表明,保載疲勞試樣裂紋源出現(xiàn)在樣品表面和亞表面處,常規(guī)疲勞試樣裂紋源出現(xiàn)在試樣表面處,保載疲勞斷口較常規(guī)疲勞斷口附近小平面平坦,保載條件并未從根本上改變斷裂模式。
2022, 51(1):306-314. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210061
摘要:根據(jù)實驗結(jié)果建立有限元模型,研究了不同預熱溫度對AgCuOSnO2復合材料在熱擠壓過程中,應力、應變和顯微組織的影響,并通過模擬計算驗證實驗結(jié)果。結(jié)果表明,提高預熱溫度將導致應力降低,顆粒彌散以及金屬流動性增強,這有利于減小模具磨損深度,但會減弱CuO的纖維化程度。在軸向和徑向上都出現(xiàn)了溫度梯度,且兩者的溫度變化隨熱擠壓的進行表現(xiàn)出相反的規(guī)律,提高預熱溫度可使徑向溫差為零。在800℃的預熱溫度下,坯料受熱均勻,模具磨損較小,立方CuO能夠充分纖維化,因此是AgCuOSnO2復合材料熱擠壓的理想預熱溫度。
張林 , 陳夢龍 , 高玉龍 , 趙晨希 , 魏浩宇 , 梁寧 , 王恩剛
2022, 51(1):315-320. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210064
摘要:Mn-Ga合金具有高矯頑力和較高的磁晶各向異性,是一類具有較大發(fā)展前景的磁性材料。本文采用機械合金化方法開展Mn-20at%Ga納米磁性復合材料的制備研究,高能球磨后合金在300 ~ 415℃溫度區(qū)間、2 ~ 8小時保溫時間進行退火。重點研究了磁性相種類、納米晶尺寸和磁性能隨退火條件的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),退火后Mn-20at%Ga磁性材料中的主要磁性相為納米級尺寸的Mn3Ga相和Mn0.85Ga0.15相,另含有少量氧化導致的MnO2相。適當?shù)奶岣咄嘶饻囟群屯嘶饡r間,可促進剩磁、矯頑力與磁能積的提高。在385℃時進行6小時的熱處理,可獲得最佳的磁性能:剩磁63.21 emu/cm3、矯頑力8.1 kOe、磁能積0.15 MGOe。通過適當?shù)奶岣弑販囟群捅貢r間,可使Mn0.85Ga0.15相的尺寸降低,并與矯頑力升高的趨勢相一致。Mn0.85Ga0.15相晶粒尺寸的下降有利于提高合金的磁性能。
高帥龍 , 孫德福 , 谷臻 , 孫崇峰 , 席生岐 , 彭文山
2022, 51(1):321-326. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210075
摘要:本實驗采用機械合金化方法制備了Fe76Cr12Mn12N合金粉末,研究其機械合金化過程,并對機械合金化的機制進行探討。研究表明,棒磨4小時時粉末就可以完全合金化,并且隨著棒磨時間增加,衍射峰逐漸寬化,衍射強度逐漸降低。粉末顆粒形貌也逐漸類球形化。機械合金化得到的非球形固溶體粉末也可用于激光熔化沉積(LMD)增材制造技術(shù),解決了LMD對球形粉末的局限性,機械合金化粉末通過LMD技術(shù)得到的厚熔覆涂層具有較好的耐蝕性,其物相結(jié)構(gòu)是BCC+FCC的雙相結(jié)構(gòu),同時在打印過程中有Cr2N生成,維氏硬度最高達到456.3HV。
白亞冠 , 聶義宏 , 寇金鳳 , 張鑫 , 郭偉 , 李紅梅 , 朱琳
2022, 51(1):327-334. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210077
摘要:研究了提高Al+Ti含量對IN 617合金性能熱處理后的組織與性能的影響,以及經(jīng)過高溫長時時效處理后的組織與力學性能的影響。結(jié)果表明,提高Al+Ti含量可提高合金內(nèi)部γˊ相的含量和尺寸,析出強化效果明顯,可顯著提高合金拉伸強度和持久性能。 相比于單獨提高Al含量,同時提高Al和Ti含量得到的合金高溫組織穩(wěn)定性更高,持久性能更優(yōu),可作為先進超超臨界機組汽輪機轉(zhuǎn)子的備選材料之一。
周秉文 , 徐昊 , 衣云鴿 , 孟令剛 , 亞斌 , 張環(huán)月 , 張興國
2022, 51(1):335-340. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210080
摘要:Al/Ti疊層復合材料具有低密度、高比強度、高比剛度和高抗沖擊性的優(yōu)異性能,是一種理想的輕質(zhì)高強材料,但是金屬間化合物Al3Ti的脆性限制了其實際應用。通過復合纖維、陶瓷顆??梢越档虯l3Ti的脆性,提高Al/Ti疊層復合材料的強度和韌性,使其在航空航天、武器裝甲等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。本文簡述了部分典型纖維、陶瓷顆粒增強Al/Ti疊層復合材料的制備方法,比較了不同材料和制備方法的優(yōu)缺點。提出了碳化硼(B4C)增強Al/Ti疊層復合材料的可行方法,并采用真空熱壓法制備了0.2 mm厚的B4C薄片強化的Al/Ti疊層復合材料,該方法通過B4C薄片直接承載吸能和形成硬度梯度誘導裂紋偏轉(zhuǎn)的方式強化基體,使其沖擊韌性達到89 J/cm2,抗彎強度可達756 MPa,相較基體分別提高51%和38%。
盧志鵬 , 陰生毅 , 張兆傳 , 任峰 , 呂昕平 , 王宇 , 高向陽 , 王欣欣 , 邯嬌
2022, 51(1):341-348. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210093
摘要:鈧型陰極具有優(yōu)異的電子發(fā)射潛力,但同時也存在著發(fā)射均勻性和重復性差等共性問題。本文提出采用脈沖激光鍍膜技術(shù)在浸漬鈧型陰極表面沉積鋯/高活性鈧鋇鋁酸鹽復合疊層薄膜,以實現(xiàn)對其性能的改進。實驗完成了陰極表面膜層的制備,陰極二極管電子發(fā)射性能測試,陰極表面光/熱發(fā)射電子顯微鏡觀察,以及激活陰極表面成分及其深度方向分布的俄歇電子顯微鏡分析。研究結(jié)果表明,覆膜鈧型陰極激活后,其表面Ba、Sc含量提升,獲得了約110 ~ 130 nm厚的活性層,陰極展現(xiàn)出良好的發(fā)射性能;同時,陰極的表面發(fā)射均勻性獲得明顯提升。
夏銘 , 魯楠 , 陳永雄 , 梁秀兵 , 沈?qū)汖?/a>
2022, 51(1):349-358. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210083
摘要:高熵陶瓷通常是指由5種或5種以上陶瓷組元形成的多組元固溶體,具有極高的硬度和模量、較低的熱導率及良好的抗氧化性等優(yōu)良性能,在航空航天、高速切削工具等極端使役環(huán)境下展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。然而,目前高熵陶瓷的研究尚處于起步階段,理論判據(jù)及成分設(shè)計理論的完善、固溶耦合機制的建立、制備方法的優(yōu)化、高通量計算的應用都是未來亟需研究的方向。本文總結(jié)和分析了高熵陶瓷的研究現(xiàn)狀,主要介紹了高熵碳化物/硼化物陶瓷的體系設(shè)計、制備工藝及性能特點,并對其發(fā)展方向進行了分析和展望。
2022, 51(1):359-368. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210096
摘要:Ce基塊體非晶合金具有低彈性模量、低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、良好非晶形成能力等特點,與傳統(tǒng)的Zr基、Ti基、Fe基、Pd基等體系的塊體非晶合金相比,Ce基塊體非晶合金在過冷液相區(qū)內(nèi)進行均勻塑性變形加工時所需的溫度條件更低,由于具有與塑料材料相似的低溫熱塑性行為特征,因此也被人們稱為金屬塑料。本文主要介紹了Ce-Al-M、Ce-Al-Cu-X、Ce-La系和Ce-Ga系等塊體非晶合金體系,并結(jié)合Ce基塊體非晶合金不同于傳統(tǒng)非晶合金的獨特微觀結(jié)構(gòu)特征和性能優(yōu)勢,對其在微器件制造、數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域的應用前景進行了討論,同時針對Ce基塊體非晶合金研究目前存在的問題以及未來發(fā)展的方向進行了分析。
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