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  • 2023年第52卷第1期文章目次
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    • >2023納米材料2023
    • 熱處理Cu-Nb納米復合線的結構和織構演變

      2023, 52(1):1-5. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220249

      摘要 (977) HTML (305) PDF 1.63 M (1359) 評論 (0) 收藏

      摘要:使用掃描電子顯微鏡和電子背散射衍射(EBSD)對熱處理Cu-Nb納米復合線的微觀結構和織構演變進行了表征,同時對復合線材再結晶、晶粒形核、大角度晶界和殘余內應力進行了討論。結果表明,熱處理使Cu-Nb納米復合材料發(fā)生晶?;貜团c再結晶,因此產(chǎn)生少量大角度晶界。熱處理后,Cu-Nb復合材料的殘余內應力減小。600 ℃以上熱處理,Nb絲發(fā)生再結晶并且晶粒快速長大。Cu-Nb納米復合線材具有良好的高溫熱穩(wěn)定性。

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    • 不同長徑比納米銀線合成機理及變形機理

      2023, 52(1):6-14. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220681

      摘要 (644) HTML (255) PDF 3.77 M (1213) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用液相還原法,通過調節(jié)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)摩爾濃度制備不同長徑比的納米銀線。采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、紫外-可見光分光光度計、同步熱分析儀及透射電子顯微鏡對納米銀線的物相組成、微觀形貌、光吸收性能、熱分解、晶體結構進行表征,并使用分子動力學模擬單晶納米銀線的拉伸和熔化過程。結果表明:納米銀線主要由面心立方銀構成。PVP與AgNO3的摩爾比由1.5變?yōu)?.5,納米銀線直徑先減小后增加;當摩爾比為6.0時,納米銀線直徑最小,為77.7 nm。納米銀線直徑由106.1 nm減小為77.7 nm,熔化溫度隨之減小,最低為281.2 ℃。單晶納米銀線長徑比由6變?yōu)?2時,屈服強度逐漸由0.63 GPa提升至0.83 GPa。單晶納米銀線熔化溫度隨長徑比增加而減小,由690 K變?yōu)?57 K。PVP與AgNO3的摩爾比為6.0是合成銀線的最佳條件,長徑比大的納米銀線具有良好的抵抗變形的能力。

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    • 石墨烯量子點添加量對超臨界納米復合鍍層微觀結構與性能影響

      2023, 52(1):15-22. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220384

      摘要 (622) HTML (192) PDF 2.69 M (1214) 評論 (0) 收藏

      摘要:以性能獨特的石墨烯量子點(GQDs)為第二相添加物,采用超臨界電沉積技術制備Ni基納米復合鍍層,研究超臨界條件下GQDs添加量對鍍層的微觀結構、顯微硬度、耐磨性能、耐腐蝕性能等的影響。結果表明:加入GQDs,鍍層微觀結構致密化和均勻化。當GQDs添加量為1.5 g/L時,鍍層表面形貌更為致密。X射線衍射分析顯示,GQDs的添加,改變了復合鍍層鎳衍射面(111)、(200)及(222)峰位,在(111)面產(chǎn)生結晶擇優(yōu)取向。GQDs的添加大幅提升了復合鍍層的各項性能。當GQDs添加量為1.5 g/L時,鍍層顯微硬度高達7381.4 MPa,比純鎳鍍層顯微硬度高近980 MPa;磨痕截面積為3336 μm2,僅為純鎳鍍層的44%。Tafel極化試驗結果表明,腐蝕電流密度為3.55×10-6 A·cm-2,相較于純鎳鍍層的10.07×10-6 A·cm-2,降低了65%;150 h浸泡腐蝕實驗表明,當GQDs添加量為1.5 g/L時,鍍層點蝕最少,耐腐蝕性能最為優(yōu)異。

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    • 質子酸處理二維碳化鈦/碳納米管復合材料的電磁屏蔽性能與機械性能

      2023, 52(1):23-30. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220299

      摘要 (511) HTML (179) PDF 1.88 M (1554) 評論 (0) 收藏

      摘要:通過質子酸膠體處理,實現(xiàn)了碳化鈦Ti3C2Tx的制備。此外,使用單壁碳納米管(SWCNT)作為增強成分,提升了質子酸處理碳化鈦(H-MXene)的機械性能——不僅保持了電磁屏蔽性能,而且將拉伸性能提升了近400%。結果表明,H-MXene和碳納米管具有作為高機械性能電磁(EMI)屏蔽復合材料的潛力。

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    • Sn1- x Sm x O2 微納米纖維的紅外發(fā)射率與激光吸收性能實驗研究與第一性原理仿真

      2023, 52(1):31-40. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220315

      摘要 (384) HTML (151) PDF 4.03 M (1388) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用靜電紡絲法結合熱處理工藝制備了Sn1-xSmxO2x=0%,8%,16%,24%,質量分數(shù),下同)微納米纖維,表征了產(chǎn)物的物相、形貌、激光吸收性能和紅外發(fā)射率,同時基于密度泛函理論的第一性原理對比分析了Sn1-xSmxO2x=0%, 16%)的相關光電性質,進一步從電子結構角度解釋了Sm3+摻雜對SnO2紅外發(fā)射率和激光吸收的作用機理。結果表明:經(jīng)600 ℃煅燒后,Sn1-xSmxO2均為單一金紅石型結構,呈現(xiàn)出良好的纖維形貌,纖維相互交錯,形成無規(guī)則三維網(wǎng)狀結構,且各元素在纖維上分布均勻。隨著Sm3+摻雜量的增大,產(chǎn)物在1064和1550 nm處的反射率逐漸降低,紅外發(fā)射率先減小后增大。當x=16%時,在1064 nm處的反射率為53.9%,在1550 nm處的反射率為38.5%,在8?14 μm波段的紅外發(fā)射率為0.749,為“薄輕寬強”的新型激光與紅外兼容隱身材料提供了一定的理論與實踐依據(jù)。

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    • 納米孿晶與Fe摻雜對SLM-Al力學性能影響的分子動力學模擬

      2023, 52(1):145-152. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211053

      摘要 (658) HTML (102) PDF 1.36 M (1212) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文通過分子動力學方法研究了不同晶態(tài)、孿晶界間距以及Fe摻雜對選區(qū)激光熔化(selective laser melting, SLM)鋁力學性能的影響。結果表明,納米孿晶對不同晶態(tài)以及是否摻雜了Fe元素的鋁的強化效果具有較大的差異。在不同晶態(tài)鋁中插入納米孿晶,可以提高單晶鋁的抗拉強度,但降低了等軸晶和柱狀晶鋁的抗拉強度。其中,柱狀晶的力學性能對孿晶最敏感,抗拉強度受到影響程度最大。孿晶界間距(λ)對柱狀晶鋁強度的影響存在臨界值(2.8 nm),當λ小于2.8 nm時,柱狀孿晶鋁的抗拉強度隨著λ增加而減小,當λ大于2.8 nm時,柱狀孿晶鋁的抗拉強度隨著λ增加而逐漸增加,直到接近無孿晶柱狀鋁的強度。與不同晶態(tài)孿晶鋁的強度相比,摻雜5 at.% Fe的不同晶態(tài)孿晶鋁的強度更大,且柱狀孿晶Al-5%Fe的強化效果最好,表明合理控制Fe含量和納米孿晶形態(tài),有望改善SLM鋁的力學性能。

    • 多元稀土硼化物La1-xEuxB6納米粉末的制備及光學性能研究

      2023, 52(1):153-159. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211096

      摘要 (567) HTML (90) PDF 1.54 M (1142) 評論 (0) 收藏

      摘要:本研究首次采用鈣熱還原-酸浸法(CTR&AL)成功制備了La1-xEuxB6納米粉末,系統(tǒng)研究了Eu摻雜對La1-xEuxB6結構、光學性能的影響規(guī)律及作用機理。XRD、FE-SEM及TEM分析結果確認納米La1-xEuxB6為CsCl型簡單立方單相結構,結晶性良好,粉末顆粒具有立方形貌,平均晶粒尺度為40 nm。光吸收結果表明隨著Eu含量的增加,納米La1-xEuxB6透射光波長從595 nm增大至825 nm,產(chǎn)生“紅移”現(xiàn)象,且Eu摻雜引起LaB6近紅外區(qū)吸收光譜的增強與展寬。第一性原理計算結果揭示了Eu摻雜引起LaB6近費米能級能帶局域性加強,導帶中的傳導電子數(shù)量減少,進而導致其等離激元共振頻率能量降低,定性解釋了納米La1-xEuxB6透射光波長連續(xù)可調諧性。

    • 納米鋁溶膠雜化有機硅耐火阻燃涂層的制備及性能

      2023, 52(1):160-166. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211086

      摘要 (556) HTML (118) PDF 1.13 M (1197) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文以納米鋁溶膠為無機組份(ALS),甲基三乙氧基硅烷(MTES)和苯基三乙氧基硅烷(PhTES)為有機前驅體,通過溶膠凝膠法制備了納米鋁溶膠雜化甲基三乙氧基硅烷(ALS/MTES)、納米鋁溶膠雜化苯基三乙氧基硅烷(ALS/PhTES)和納米鋁溶膠雜化甲基三乙氧基硅烷及苯基三乙氧基硅烷(ALS/MTES/PhTES)三種有機/無機雜化耐火阻燃涂層。對涂層的柔韌性測試表明,含苯基硅烷的ALS/PhTES和ALS/MTES/PhTES涂層的柔韌性優(yōu)于ALS/MTES 涂層,說明PhTES的引入可提升涂層柔韌性。對涂層熱穩(wěn)定性測試表明,ALS/ MTES / PhTES涂層的Tg最高,為205.78℃,900℃時剩余質量為72.57%,說明PhTES的加入可提高涂層熱穩(wěn)定性。SEM照片顯示,涂層表面均勻致密且無明顯相界面。另外,XRD測試表明,涂層耐火阻燃機理歸因于鋁溶膠受熱分解、Si-O-Si無規(guī)解聚和側鏈烷基分解。

    • >材料科學
    • 摻雜SnV/UiO-66催化劑抗堿金屬性能的影響

      2023, 52(1):41-47. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220282

      摘要 (423) HTML (261) PDF 2.42 M (964) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用浸漬法,以UiO-66為載體,制備了V/UiO-66及改性Sn-V/UiO-66催化劑,并對催化劑的堿金屬鉀中毒進行了模擬,探討了釩鈦催化劑的反應機理和失活機理。結果表明,K負載后催化劑的晶型變化不大并且催化劑比表面積的變化呈現(xiàn)不規(guī)律波動。負載了堿金屬以后,催化劑的金屬氧化還原性能和表面酸量迅速降低,這是催化劑活性降低的主要原因。添加Sn能夠增強VOx與其他組分的相互作用,進而提高VOx的可還原性及V5+的占比,使Sn-V/UiO-66催化劑表面的VOx提供更多的酸性位點。中毒后的K-Sn-V/UiO-66催化劑仍然具有較高的總酸量和較強的氧化還原性,表明Sn-V/UiO-66催化劑具有優(yōu)異的抗堿金屬中毒能力。

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    • Y2O3 DZ125合金表面Cr-Al-Y滲層的組織結構及抗氧化性能影響

      2023, 52(1):48-53. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220325

      摘要 (250) HTML (166) PDF 2.85 M (889) 評論 (0) 收藏

      摘要:為進一步提高DZ125合金高溫服役性能,通過擴散滲方法在其表面制備了稀土元素Y改性的Cr-Al共滲層,研究了Y2O3含量對滲層組織結構及抗高溫氧化性能的影響。結果表明:不同條件下制備的Cr-Al-Y滲層均具有三層結構,由外向內依次為:Cr+Ni3Cr2外層,Ni3Cr2+Al13Co4中間層,以及Ni3Al內層。當滲劑中Y2O3含量為0%~2%(質量分數(shù),下同)時,滲層的厚度與密度顯著增加;當稀土Y2O3的添加量過高時(5%),滲層的密度及厚度反而下降。1100 ℃高溫氧化實驗表明,Cr-Al-Y滲層顯著提高了DZ125合金的抗高溫氧化性能。

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    • Y添加量對Mg-2Zn-1Mn合金組織和力學性能的影響

      2023, 52(1):54-62. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220172

      摘要 (460) HTML (166) PDF 3.15 M (1044) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用光學顯微鏡、X射線衍射儀、X射線熒光法、電子探針顯微分析儀、掃描電子顯微鏡、電子背散射衍射、透射電子顯微鏡和單軸拉伸測試等對Mg-2Zn-1Mn-xY (x=0,1,3,5,7,質量分數(shù),%)合金的顯微組織和力學性能進行研究。結果表明:隨著Y元素的加入,鑄態(tài)合金的第二相由Mg7Zn3轉變?yōu)镸g3Zn3Y2,最終轉變?yōu)镸g12ZnY。Y元素的加入阻礙了動態(tài)再結晶的生長過程,使晶粒得到細化,但是進一步增加Y含量不會繼續(xù)增強晶粒細化程度。擠壓態(tài)Mg-2Zn-1Mn合金加入Y元素后,塑性呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢,這可能是受到了織構取向變化和晶粒粗化的共同影響。此外,合金強度提高主要是由于細晶強化和第二相強化作用。Mg-2Zn-1Mn-7Y合金具有最佳的力學性能,其抗拉伸強度為357 MPa,屈服強度為262 MPa,延伸率為14%。

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    • 典型鎳基高溫合金的再結晶機理

      2023, 52(1):63-73. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220271

      摘要 (647) HTML (214) PDF 3.26 M (1095) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究了GH4760、GH4738和AD730典型鎳基高溫合金在熱變形過程中的動態(tài)和靜態(tài)再結晶行為,并進行了壓縮熱變形和固溶退火實驗。結果表明,動態(tài)和靜態(tài)再結晶的成核機制以涉及晶界凸起的不連續(xù)機理為主。在動態(tài)和靜態(tài)再結晶過程中,普通晶面向低指數(shù)晶面轉變,產(chǎn)生了不同類型的臺階晶界,這種轉變將使更多的晶界具有較低的能量。Σ3晶界上階梯邊界的形貌大多分解為{111}1/{111}2和90°{112}1/{112}2小平面。臺階狀晶界促進了晶界遷移,加速了再結晶過程。再結晶完成后,部分臺階晶界保留,界面能降低,促進了后續(xù)晶粒生長。

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    • 低壓燒結對NdFeB磁體微觀結構與服役穩(wěn)定性的影響

      2023, 52(1):74-80. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220178

      摘要 (453) HTML (217) PDF 2.46 M (1202) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究了NdFeB磁體微觀結構和服役穩(wěn)定性的內在聯(lián)系。結果表明,低壓燒結NdFeB磁體具有更加細小的晶粒尺寸和分布更為均勻的晶間富釹相,有利于磁體獲得更小的矯頑力溫度系數(shù),從而提高其溫度穩(wěn)定性。對比真空燒結后的磁體,低壓燒結磁體的矯頑力溫度系數(shù)從-0.488%/℃減小至-0.472%/℃。但是富釹相從三角晶界向主相晶間流動形成了完整的網(wǎng)狀結構,不利于磁體的耐腐蝕性能。低壓燒結磁體在3.5%(質量分數(shù))NaCl溶液中浸泡后腐蝕失重更為嚴重,表現(xiàn)出更強的腐蝕傾向。

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    • 電爆法制備石墨烯氣溶膠用于石墨烯包覆鋁復合粉體

      2023, 52(1):81-86. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220357

      摘要 (485) HTML (160) PDF 1.23 M (1046) 評論 (0) 收藏

      摘要:提出了一種通過電爆法制備石墨烯氣溶膠并將其用于石墨烯包覆鋁復合粉體的新方法,在不破壞石墨烯本征特性的前提下,解決了石墨烯在金屬復合粉體中分散不均勻、界面結合弱的問題。利用電爆法制備了一定濃度的石墨烯氣溶膠,得到的石墨烯有2種結構:片狀和凝膠狀。石墨烯層數(shù)為5~8層,石墨烯氣溶膠均勻分散在腔內。另外,在氣流的作用下,通過攪拌將石墨烯氣溶膠與球形鋁粉顆?;旌希苽淞耸┖坎煌氖┌蹭X復合粉體。當石墨烯氣溶膠含量為1.5%(質量分數(shù))時,石墨烯均勻分散在復合材料中,石墨烯片粘附包裹在金屬顆粒上。最后,分析了石墨烯氣溶膠原位混合形成石墨烯金屬復合粉體的機理。

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    • 用于鈀催化載體的P改性高孔隙率 γ-Al2O3/α-Al2O3 泡沫

      2023, 52(1):87-94. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220248

      摘要 (430) HTML (176) PDF 2.94 M (1109) 評論 (0) 收藏

      摘要:提出了一種新方法來制備用于鈀催化劑的P-γ-Al2O3涂層改性的α-Al2O3泡沫。采用聚氨酯模板法,通過優(yōu)化工藝參數(shù),使陶瓷泡沫的顯氣孔率達到90.28%,體積密度達到0.45 g·cm-3,且該泡沫具有可使用強度。將摻有P元素的γ-Al2O3涂層涂覆在α-Al2O3泡沫上,然后通過超聲波輔助浸漬法來裝載活性催化相(Pd)。結果表明,含P涂層增加了惰性泡沫的比表面積和弱酸性位點,同時減少了強酸性位點的占比。與無涂層的泡沫相比,改性的泡沫更容易裝載活性相,且裝載的金屬Pd不容易被氧化,CO的催化轉化溫度(T50T90)降低了50 ℃左右。該研究證明了低成本改性α-Al2O3陶瓷泡沫在鈀催化劑生產(chǎn)中具有極大的應用潛力。

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    • 退火孿晶對hcp結構二元鎂鋰合金腐蝕行為的影響

      2023, 52(1):95-102. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220241

      摘要 (360) HTML (206) PDF 3.84 M (1185) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用浸泡實驗、電化學實驗、腐蝕形貌觀察以及掃描開爾文探針測試等實驗方法對擠壓態(tài)和退火態(tài)二元Mg-xLi(x=1,3,5,質量分數(shù),%)合金的耐腐蝕性能進行研究。結果表明:擠壓態(tài)Mg-Li合金經(jīng)350 ℃/4 h退火處理后,可在基體中形成退火孿晶。在 0.1 mol/L NaCl溶液中,退火態(tài)合金的耐腐蝕性能明顯劣于擠壓態(tài)合金。通過掃描電子顯微鏡和激光共聚焦三維形貌分析,發(fā)現(xiàn)擠壓態(tài)合金在腐蝕初期具有絲狀腐蝕特征,并且隨著腐蝕時間的延長形成了腐蝕坑;退火態(tài)合金表面發(fā)生快速腐蝕損傷,同時形成較大且深的腐蝕坑形貌。另外,退火態(tài)Mg-3Li合金的腐蝕等勢線分布表明該合金退火孿晶區(qū)域優(yōu)先發(fā)生了腐蝕溶解現(xiàn)象。因此,退火孿晶與母體晶粒之間可形成微電偶腐蝕效應,且退火孿晶區(qū)域充當陽極,母體晶粒作為陰極,從而降低了退火態(tài)Mg-Li合金的耐腐蝕性能。

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    • 穩(wěn)恒磁場對超音速等離子噴涂NiCrBSi涂層組織和性能的影響

      2023, 52(1):103-110. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220206

      摘要 (378) HTML (144) PDF 3.38 M (1139) 評論 (0) 收藏

      摘要:在穩(wěn)恒磁場作用下,在45鋼上噴涂了NiCrBSi涂層,并研究了NiCrBSi涂層的組織、力學性能和摩擦磨損性能。在穩(wěn)恒磁場條件下,涂層的孔隙率顯著降低,沒有形成新物相,但γ-Ni、FeNi3、Ni3Si2相中出現(xiàn)了擇優(yōu)取向。此外,涂層內的磁疇變得更為活躍,更容易隨著外部磁場的細微變化而有序排列。涂層截面顯微硬度顯著提高,表面殘余應力波動明顯,涂層的磨損量降低了近13.6%。實驗結果表明,穩(wěn)恒磁場可以有效地改善涂層質量。此外,探討了穩(wěn)定磁場下噴涂提高Ni基涂層性能的機理。

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    • 感應重熔和激光重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂層組織與性能

      2023, 52(1):111-118. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220268

      摘要 (539) HTML (160) PDF 3.00 M (1135) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用冷噴涂輔助感應重熔和冷噴涂輔助激光重熔2種方法分別在45#鋼表面制備FeCrMnAlCu高熵合金涂層。對高熵合金涂層的相組成、顯微組織、硬度、耐磨性能進行表征與檢測,研究2種工藝對涂層耐磨性能的影響。結果表明:2種工藝合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂層均由體心立方(bcc)和面心立方(fcc)相組成,涂層組織致密,元素分布均勻。涂層微觀組織均為樹枝晶+枝晶間組織,枝晶區(qū)主要由Mn、Cr和Fe元素構成,枝晶間主要為Cu,Al元素均勻地分布在枝晶和枝晶間。冷噴涂輔助感應重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂層中bcc晶格應變大于激光重熔合成的高熵合金涂層的晶格應變。冷噴涂輔助感應重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂層的顯微硬度是冷噴涂輔助激光重熔合成涂層硬度的1.2倍,是45#鋼基體硬度的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂層在摩擦過程中主要以磨粒磨損為主,采用冷噴涂輔助感應重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂層具有良好的耐磨性能,其磨損率比冷噴涂輔助激光重熔合成涂層的磨損率降低29%。

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    • 鹽球滲透鑄造法制備開孔泡沫鋁的孔結構及壓縮性能

      2023, 52(1):119-124. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220365

      摘要 (436) HTML (191) PDF 2.01 M (1160) 評論 (0) 收藏

      摘要:使用圓盤造粒機制備近球形的NaCl顆粒,并將其用于滲透鑄造制備開孔泡沫鋁。鹽球的平均抗壓縮強度為3.9 MPa,在超聲波清洗機中可在5 min內完全塌陷。通過控制熱壓燒結時間為0.5~2 h,熱壓溫度700 ℃,可制備堆積密度在0.66~0.83 g/cm3的預制體。延長熱壓燒結時間會使開孔泡沫鋁的孔徑從0.48 mm增加到1.16 mm,孔隙率從64%增加到82%。壓縮實驗結果表明,不同孔隙結構下泡沫體的宏觀變形特征基本相同,均表現(xiàn)出逐層塌陷的變形特征。此外,泡沫鋁的致密化應變值、彈性模量、平臺屈服應力和能量吸收能力均隨著孔隙率的增加而降低。當孔隙率為64%時,能量吸收能力最大(15.0 MJ·m-3)。

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    • 初始織構對AZ31鎂合金孿生和織構演化的影響

      2023, 52(1):125-132. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220351

      摘要 (544) HTML (222) PDF 2.69 M (1201) 評論 (0) 收藏

      摘要:為研究AZ31鎂合金變形孿晶和塑性各向異性,基于率相關晶體塑性本構理論,采用有限元方法建立了具有不同初始織構的鎂合金模型(包含滑移和孿生變形機制),并引入孿晶體積分數(shù),研究其壓縮過程中織構演變、孿生和力學性能之間的關系。結果表明:晶體的塑性行為在很大程度上取決于初始織構,初始織構的差異導致了壓縮行為的明顯各向異性,軸向屈服強度和抗拉伸強度高,徑向屈服強度和抗拉伸強度低。壓縮塑性變形過程中隨著變形量的增加,激活孿晶體積分數(shù)增高,且徑向壓縮激活孿晶體積分數(shù)越高,軸向壓縮激活孿晶體積分數(shù)越低。模擬中出現(xiàn)明顯孿晶的點與應力突變的點相吻合,當孿晶體積分數(shù)達到一定值時,應力發(fā)生突變,此時晶體取向發(fā)生顯著變化,新的滑移系啟動,反映了滑移和孿晶機制耦合對AZ31鎂合金力學性能的影響。

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    • 交流脈沖TIG焊波成形過程數(shù)值分析

      2023, 52(1):133-138. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220273

      摘要 (420) HTML (197) PDF 1.78 M (1003) 評論 (0) 收藏

      摘要:考慮到電弧驅動力的影響,建立了在交流脈沖鎢隋性氣體(TIG)焊過程中焊波成形的三維瞬態(tài)數(shù)值分析模型。為避免焊絲熔化成熔滴后對電弧熔池表面波動的影響,當電弧在2024鋁合金基板上掃描時,送絲機不送絲。結果表明,當電流在基值與峰值之間切換時,熔池表面呈周期性的波動,且隨著電弧的移動,熔池后沿逐漸凝固。在大溫度梯度下冷卻的熔池表面在恢復平整前就已經(jīng)凝固,從而形成焊波。焊波形成頻率與電流脈沖頻率相同,且相鄰焊波間距約等于電弧掃描速度與電流脈沖頻率的乘積。

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    • 粒度和界面原子調控對SiC/Al復合材料強度的影響

      2023, 52(1):139-144. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211115

      摘要 (505) HTML (102) PDF 884.36 K (1110) 評論 (0) 收藏

      摘要:SiC/Al復合材料作為一種輕質高強材料,因其優(yōu)異的物理化學性能被外界廣泛關注。本研究利用分子動力學方法,構建了不同SiC粒徑的SiC/Al復合材料模型,根據(jù)拉伸變形模擬結果得出更小的SiC粒徑有利于材料獲得更高的抗拉強度。隨著拉伸形變的逐漸增加,SiC顆粒在沿拉伸方向的兩側與Al基體發(fā)生分離從而產(chǎn)生孔隙,再從孔隙缺陷處產(chǎn)生位錯形核并擴展至Al基體內形成塑性形變。在調節(jié)SiC/Al界面上C、Si的占位情況后,界面富Si的條件下結合更強,孔隙產(chǎn)生的難度增大從而對SiC/Al復合材料產(chǎn)生強化作用。

    • >材料工藝
    • Cr對Zr-0.3Cu合金在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中腐蝕行為的影響

      2023, 52(1):167-178. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211104

      摘要 (614) HTML (93) PDF 2.10 M (1054) 評論 (0) 收藏

      摘要:通過制備Zr-0.3Cu-xCr(x=0.2,0.5,1.0,wt.%)合金,并在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中進行高壓釜腐蝕實驗,研究了Cr對Zr-0.3Cu合金腐蝕行為的影響。結果表明,隨Cr含量增加,Zr-0.3Cu-xCr中的ZrCr2第二相數(shù)量增多,而Zr2Cu第二相數(shù)量無明顯變化。在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中,Zr-0.3Cu-0.2Cr合金的耐腐蝕性能較好,可能與氧化膜/基體界面較厚的ZrO過渡層和基體內較少的第二相有關。然而,當Cr含量超過0.5 wt.%時,由于合金中第二相數(shù)量增多,氧化時產(chǎn)生的缺陷較多,Zr-0.3Cu-xCr合金腐蝕加劇。

    • 富CoCr含量CoCrNiAlTi中熵合金的高溫強韌化行為及微觀機制

      2023, 52(1):179-185. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211041

      摘要 (1068) HTML (109) PDF 727.04 K (1413) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文研究了富CoCr含量的CoCrNi基中熵合金的高溫力學性能及其變形機制。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過熱鍛以及時效熱處理,成分為Co33.3Cr30.6Ni26.1Al5Ti5 (at.%)中熵合金在600℃至800℃的溫度范圍內具有優(yōu)異的瞬時拉伸性能。特別是,在700℃條件下出現(xiàn)反常屈服,屈服強度高達為944MPa,拉伸塑性為16%,優(yōu)于大多數(shù)鎳基以及鈷-基高溫合金。通過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和三維原子探針(3D-APT)等手段,發(fā)現(xiàn)高體積分數(shù)的多主元γ′ [(Ni, Co, Cr)3(Al, Ti)]相的有序強化以及晶界處生成的多主元富(Co, Cr)面心立方相(FCC)結構相引起的晶界強化是該合金在高溫條件下實現(xiàn)強韌化的主要因素。

    • β型Ti-Mo-O合金的高溫氧化及相析出行為

      2023, 52(1):186-194. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211059

      摘要 (591) HTML (90) PDF 1.80 M (1172) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用OM、XRD、EPMA、維氏硬度計并結合第一性原理計算調查了Ti-15Mo-xO(x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,質量分數(shù),%)合金在873 K和1073 K下的氧化行為,以及837 K下的α相析出行為。結果表明,在873 K,氧化產(chǎn)物均由TiO2、Ti3O和Ti6O組成,且O含量對合金的氧化行為無明顯影響,均主要由Ti向基體外擴散控制。在1073 K,盡管各合金的氧化產(chǎn)物均為TiO2,但O含量對合金的氧化行為具有明顯影響:低O合金中,氧化過程由O與基體金屬的氧化反應和O向基體內擴散共同控制;而隨O含量增加,其轉變?yōu)镺向基體內擴散,抗氧化性能顯著提高。在873 K下時效10 h和100 h后,析出的α相隨O含量和時效時間的增加而增多,富Mo貧O的β相晶格常數(shù)減小,富O貧Mo的α相c值增大,a值基本不變,c/a值增大。時效前后合金硬度隨O含量增加而增大,然而,在相同O含量條件下,隨著α相的析出,合金元素Mo和O在兩相中重新分配,導致時效后合金的硬度降低。

    • 超深井鉆采工況下鈦合金鉆桿模擬工況摩擦磨損行為對比研究

      2023, 52(1):195-205. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211118

      摘要 (546) HTML (86) PDF 1.25 M (1134) 評論 (0) 收藏

      摘要:鈦合金材料由于具有高的比強度,低彈性模量,優(yōu)異的韌性、疲勞性能和耐蝕性,已經(jīng)成為深井、超深井及大位移水平井工況環(huán)境下鉆桿及井下工具的熱門候選材料,但超深井鉆采工況下鈦合金鉆桿材料的摩擦磨損性能和磨損機理缺乏研究。本文在模擬超深井工況通過硬度測試、沖擊磨損試驗、往復摩擦試驗、模擬工況摩擦磨損試驗和顯微分析手段對3種鈦合金鉆桿和鋼制鉆桿的摩擦磨損性能進行對比分析,并對鉆采工況下的鈦合金鉆桿磨損機制進行研究,結果表明,鈦合金鉆桿耐沖擊磨損性能均要低于鋼制鉆桿材料,特別是在中等頻率沖擊下鈦合金鉆桿材料耐沖擊磨損的性能最差;在空氣中往復磨損試驗下,鈦合金鉆桿的摩擦系數(shù)均低于鋼鉆桿的摩擦系數(shù),當鈦合金鉆桿與巖石對磨時為典型的磨粒磨損機制、與鋼管對磨時為典型的粘著磨損;在模擬工況鉆井液條件下,鈦合金鉆桿的摩擦系數(shù)顯著低于空氣中,而且當鈦合金在水基鉆井液條件下和巖石摩擦時的摩擦系數(shù)最低、耐磨性能最強,這是由于在水基鉆井液中更容易形成致密且具有較低摩擦系數(shù)的鈍化膜所致,建議在使用鈦合金鉆桿鉆井時用水基鉆井液,但由于鈦合金鉆桿在工況下的磨損量仍然大于鋼制鉆桿,下一步研究應對鈦合金鉆桿進行表面處理以提高鈦合金耐磨性。

    • 不同軋制工藝對純錫微觀組織與性能的影響

      2023, 52(1):206-214. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211132

      摘要 (785) HTML (93) PDF 1.78 M (1371) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文系統(tǒng)研究多晶純錫(99.99%)在不同軋制工藝下的顯微組織演變和力學行為,闡明純錫在不同軋制狀態(tài)下晶粒細化規(guī)律,以期為調控與優(yōu)化純錫的強韌化奠定理論基礎。研究結果表明,不同軋制工藝對純錫的微觀組織和力學性能影響明顯,其中軋制速度是影響純錫的晶粒細化和力學性能提升的最主要因素,溫度、速度和路徑通過調控變形過程中的孿晶激發(fā)以及孿晶誘導再結晶的進程而實現(xiàn)不同工藝下的晶粒細化。軋制過程晶粒細化機制為:變形初期誘發(fā)60°<100>形變孿晶,在后續(xù)變形過程中孿晶逐漸演變?yōu)樵俳Y晶條帶狀組織,分割細化晶粒,且孿晶和再結晶組織的隨機取向弱化原始粗晶產(chǎn)生的集中織構。軋制變形能明顯提高純錫的強度,且單向軋制工藝下的純錫樣品的TD方向的屈服強度和抗拉強度明顯高于RD方向。

    • 深冷處理對冷軋銅合金組織與性能的影響

      2023, 52(1):215-221. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220200

      摘要 (561) HTML (80) PDF 1.00 M (1587) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀、萬能試驗機及電阻率測試儀等研究了深冷處理對冷軋Cu-1.34Ni-1.02Co-0.61Si合金組織和性能的影響。深冷處理使30 %壓下率冷軋合金顯微組織細化和均勻化,并且隨著深冷處理時間增加,細化和均勻化程度不斷提高。深冷處理促使固溶Ni、Co和Si等原子不斷從銅基體中析出,在合金晶粒內和晶界處形成尺寸為0.1?m~1?m之間的細小彌散球形和長條形第二相顆粒。冷軋前后合金的抗拉強度、電導率和延伸率均隨著深冷處理時間延長而增加,并在約36 h后趨于穩(wěn)定。深冷處理48 h后,冷軋前后合金的抗拉強度、電導率和延伸率分別增加了5.4 %和4.4 %、6.7 %和8.0 %、及13.2 %和18.7 %。冷軋后合金的抗拉強度高于冷軋前;而冷軋后的電導率和延伸率低于冷軋前,但差距均隨著深冷處理時間增加而縮小。經(jīng)深冷處理合金拉伸斷口的韌窩數(shù)量和深度比未經(jīng)深冷處理合金大,且分布更加均勻。

    • 電子束選區(qū)熔化增材制造TiAl合金的高溫硬度及氧化行為研究

      2023, 52(1):222-229. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211090

      摘要 (760) HTML (105) PDF 2.28 M (1408) 評論 (0) 收藏

      摘要:鈦鋁合金是航空航天領域具有廣闊應用前景的輕質高溫合金,電子束選區(qū)熔化(EBM)增材制造技術是制備復雜結構TiAl合金有效途徑,但目前對其高溫性能研究較少。本文重點研究了電子束選區(qū)熔化增材制造Ti-48Al-2Cr-2Nb合金的顯微組織、高溫硬度及其高溫氧化行為。結果表明,EBM成形Ti-48Al-2Cr-2Nb合金呈現(xiàn)出由等軸γ晶粒和雙相區(qū)組成的獨特層狀組織;在800 ℃下恒溫氧化100 h,表現(xiàn)出較低的氧化速率常數(shù),形成的氧化膜主要由TiO2、Al2O3及TiO2 / Al2O3混合交替層組成,抗氧化性能優(yōu)于傳統(tǒng)方法制備的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金和其他TiAl合金。此外,900℃以下,該合金具有良好的高溫硬度,顯微硬度隨溫度的升高未發(fā)生明顯的下降趨勢。

    • 從不同形式鎢錸合金廢料中回收錸的研究

      2023, 52(1):230-237. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211075

      摘要 (926) HTML (88) PDF 963.75 K (1382) 評論 (0) 收藏

      摘要:錸作為一種稀有難熔金屬,因具有獨特的性能使其應用受到重視。在錸資源不足的情況下,從含錸廢料中回收錸被認為是獲取錸的重要途徑之一。本文選取粉末狀、塊狀以及絲狀三種不同形式的鎢錸合金廢料,進行火法回收錸的研究,對不同工藝參數(shù)下氧化焙燒、氨水浸出和蒸發(fā)結晶所得回收中間產(chǎn)物NH4ReO4和最終氫還原所得錸粉的性能進行表征。結果表明,鎢錸合金廢料的形式對錸的回收工藝條件和回收率有明顯的影響,未合金化的鎢錸合金粉末狀廢料及合金化后的塊狀和絲狀廢料回收時需采用不同的氧化溫度,且在不同的溫度下Re2O7有不同的揮發(fā)率,粉末狀、塊狀以及絲狀三種不同形式的鎢錸合金廢料回收所得錸粉的純度分別為99.952%、99.939%和99.915%,錸的回收率分別為95.62%,94.57%和91.59%。

    • 冷軋熱處理對一種亞穩(wěn)β型鈦合金組織及性能的影響

      2023, 52(1):238-244. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211076

      摘要 (538) HTML (68) PDF 22.59 M (1469) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用光學顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)及常溫拉伸等試驗方法研究了單次冷軋退火、三次冷軋退火以及后續(xù)時效工藝對自主設計的亞穩(wěn)β型鈦合金Ti-7.46V-5Mo-3.13Cr-1Zr-3Al的顯微組織及力學性能的影響。結果表明:與單次冷軋退火相比,三次冷軋退火后合金晶粒更加細小,強度塑性均有提高,屈服強度達到815MPa,延伸率為27%。樣品經(jīng)單次冷軋退火和時效處理后,析出彌散細小的次生α相,合金屈服強度達到1280MPa并且屈服強度隨時效時間的增加呈先增加后減小的趨勢,總體呈現(xiàn)較高的強度和較低的延伸率;而經(jīng)三次冷軋退火和時效后的樣品屈服強度略低,但塑性顯著提高,具有較好的強度和塑性匹配。綜合比較實驗結果,可以確定本次實驗中合金經(jīng)過三次800℃/20min冷軋退火和500℃/10h時效后能達到良好的強度和塑性匹配,其抗拉強度為1380MPa,伸長率為10.8%。

    • 基于熱加工圖的均勻化態(tài)GH4151合金熱變形行為研究

      2023, 52(1):245-252. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211128

      摘要 (796) HTML (71) PDF 1.58 M (1062) 評論 (0) 收藏

      摘要:高性能航空發(fā)動機的發(fā)展亟需可在800℃以上服役的渦輪盤用高溫合金。通過提升γ′相含量,可顯著提升高溫合金熱強性。GH4151合金是高γ′相含量高溫合金的典型代表,在熱力學平衡態(tài)下γ′相含量約55 wt.%,合金服役溫度高達800℃,應用前景廣闊。然而高含量的γ′相也增大了變形難度。對均勻化后的鑄錠進行開坯是高溫合金盤鍛件制備中的重要環(huán)節(jié),但目前關于均勻化態(tài)GH4151合金熱變形行為的研究仍缺乏系統(tǒng)。因此本文對均勻化態(tài)GH4151合金進行等溫熱模擬壓縮實驗,基于流變曲線構建熱加工圖,通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM),能譜耦合電子背散射衍射(coupled EBSD/EDS)等表征方法觀察分析熱變形組織。基于熱加工圖得到變形安全區(qū)為1060 ~ 1090 ℃,0.1 ~ 0.2 s-1, 及1060 ~ 1070 ℃,0.1 ~1 s-1。初始組織內大量存在的一次γ′相(γ′Ⅰ相)阻礙位錯運動,促進再結晶,并且釘扎晶界,細化晶粒。隨著變形量的增加,失穩(wěn)區(qū)逐漸擴大。GH4151合金主要失穩(wěn)形式為變形試樣鼓肚處存在的拉應力誘導晶界及γ/γ′Ⅰ相界開裂,提高變形溫度及變形速率會加重開裂。

    • 鎳摻雜類金剛石電極的制備及在傳感器中的應用

      2023, 52(1):253-260. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211123

      摘要 (417) HTML (75) PDF 855.60 K (1030) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用高功率脈沖磁控濺射技術在純Ti基體上制備了不同Ni含量的鎳-類金剛石(Ni-DLC)復合電極,用于構建無酶葡萄糖傳感器。利用X射線衍射儀、原子力顯微鏡、拉曼光譜儀及電化學工作站等對Ni-DLC復合電極的表面形貌、微觀結構以及電化學性能進行表征。結果表明:(1)隨著Ni含量的增多,Ni-DLC薄膜表面粒子突起逐漸增加,且團聚的粒子直徑也在不斷變大,顯著增多了薄膜表面的活性位點。Ni-DLC薄膜中sp2鍵的含量增多,薄膜的有序度增加且導電性得到改善,薄膜中沒有形成明顯的Ni-C鍵,Ni主要以單質形式存在。(2)將Ni-DLC復合電極封裝成葡萄糖傳感器置于葡萄糖溶液中進行測試,結果發(fā)現(xiàn):Ni-DLC復合電極對于葡萄糖有著很好的催化效果,電極反應主要受擴散控制,氧化峰電流密度與葡萄糖濃度有著很好的線性關系,Ni-DLC復合電極對于葡萄糖的檢測靈敏度為796 μAmM-1cm-2,檢測下限LOD = 0.5 μM,響應時間5 s,對于尿酸及抗壞血酸有很好的抗干擾性能,該電極在構建無酶葡萄糖傳感器方面有著廣闊的應用前景。

    • 熱處理工藝對V-5(Al-5Ti-1B) 氫分離合金顯微組織、硬度和軋制性能的影響

      2023, 52(1):261-266. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211054

      摘要 (462) HTML (100) PDF 998.64 K (1121) 評論 (0) 收藏

      摘要:在真空電弧爐中熔煉制備V-5(Al-5Ti-1B)合金(V-5ATB合金),采用光學顯微鏡、X射線衍射儀、硬度測試和軋制性能測試技術,研究固溶處理溫度和時間對V-5ATB合金的顯微組織、硬度和軋制性能的影響。研究結果表明:V-5ATB合金在800和900 ℃固溶處理,隨著溫度升高,TiB相逐漸溶入V基固溶體(Vss),晶粒隨之長大。合金TiB第二相析出強化及細晶強化的效應減弱程度大于固溶強化效應的增加程度,導致合金硬度隨溫度升高而降低。而在1000 ℃固溶處理時,合金中TiB相幾乎完全溶入Vss中,固溶強化效應占主導使合金硬度值出現(xiàn)回升。V-5ATB合金在900 ℃固溶處理隨著時間延長,TiB相逐步溶入到Vss中,晶粒隨之長大。合金第二相析出強化及細晶強化的效應減弱程度大于固溶強化效應的增加程度,導致合金固溶處理后的硬度隨時間延長而降低。V-5ATB合金較適宜的固溶處理工藝參數(shù)為900 ℃/2 h。固溶處理態(tài)合金的軋制性能相比于鑄態(tài)的提升了約24%。

    • 激光熔覆ZrB2-SiC增強Cu基復合涂層的微觀結構與摩擦學性能

      2023, 52(1):267-273. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211056

      摘要 (725) HTML (67) PDF 1.06 M (1090) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了提高銅表面的強度和耐磨性,以復合粉末(Zr、Si、Ni包B4C、Cu)為原料,采用激光輔助原位合成技術,在純銅基體表面制備了ZrB2-SiC/Cu復合涂層。通過XRD、SEM和TEM分析了復合涂層的表面形貌、微觀結構、相組成和界面結合,并測試了不同增強相含量熔覆層的硬度和摩擦學性能。結果表明:通過設計的原位化學反應成功在銅基體內合成了微米級針狀ZrB2和納米級顆粒狀SiC。增強相均與基體形成了清潔、無雜相的界面。兩種不同維度與尺寸的增強體,通過多種強化機制,顯著改善了復合涂層的力學性能;通過調整激光工藝參數(shù)可實現(xiàn)增強體尺寸的控制,隨著增強相含量的提高,復合涂層的平均硬度和耐磨損性逐漸增加。當增強相含量為30 wt%時,復合涂層的平均硬度為309 HV0.2,約為純銅的5.6倍。30 wt%涂層的載流磨損率與含量為10 wt%的涂層相比,降低了約80%。較高含量的復合涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學性能。

    • 超聲功率對7075鋁合金CMT焊接接頭的組織與性能的影響

      2023, 52(1):274-282. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211105

      摘要 (476) HTML (65) PDF 1.04 M (1179) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了解決鋁合金接頭的氣孔多、晶粒粗大、力學性能差等問題,使用CMT焊接方法完成對7075鋁合金薄板的焊接,在焊接過程中引入超聲波。通過金相、EBSD、力學性能等測試考察了不同超聲功率對焊接接頭氣孔、微觀結構和力學性能的影響。結果表明,超聲振動可以顯著的減小氣孔數(shù)量、增加熔寬,并且其HAZ的寬度隨超聲功率的增加而減小;超聲功率為1200W時焊接接頭顯微硬度較無超聲提高8.93HV,抗拉強度提高85MPa,斷后伸長率提高1.4%。由EBSD結果分析可知,當超聲功率為1200W時焊縫平均晶粒尺寸36.89μm,比未施加超聲時減小了9.99μm,焊縫晶粒得到了明顯細化;隨著超聲功率的增加提高了晶粒的大角度晶界的比例,焊接接頭的塑性有所增加。

    • 造粒燒結WC顆粒對選區(qū)激光熔化18Ni300基復合材料微觀組織及力學性能影響

      2023, 52(1):283-290. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211071

      摘要 (651) HTML (69) PDF 1.72 M (1224) 評論 (0) 收藏

      摘要:為明確低成本W(wǎng)C顆粒增強鋼基復合材料的組織演變過程和使用安全性,以造粒燒結球形WC顆粒為增強相,通過選區(qū)激光熔化制備了顆粒增強18Ni300鋼基復合材料,研究了增強體體積分數(shù)對材料組織和沖擊性能的影響。結果表明,WC顆粒加入量是影響材料致密度、成形質量和沖擊韌性的主要因素,WC顆粒部分溶解導致基體中W、C含量增加,α-Fe相轉變被抑制,晶粒尺寸及取向發(fā)生改變。隨著WC含量的增加,基體組織逐漸轉變?yōu)棣?Fe相,晶粒尺寸增大。WC含量從0%增加到20%時,試樣平均沖擊值從為49.25 J下降為8.50 J,斷口逐漸轉變?yōu)榇嘈詳嗔研蚊病?/p>

    • Cr涂層鋯合金包殼高溫蒸汽氧化動力學及微觀機理研究

      2023, 52(1):291-299. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220364

      摘要 (658) HTML (119) PDF 1.13 M (1277) 評論 (0) 收藏

      摘要:Cr涂層鋯合金包殼具備抗高溫蒸汽氧化性能優(yōu)異、耐腐蝕和耐磨蝕性能良好、工程應用難度較小等特點,成為最具前景的近期型事故容錯燃料候選材料之一。本文以Zr-1Nb合金管為基體材料,采用磁控濺射工藝制備均勻致密Cr涂層,涂層厚度范圍12~15 μm。通過同步綜合熱分析儀開展雙面高溫蒸汽氧化試驗,氧化溫度為1000°C、1100°C和1200°C,氧化時間為300~5000 s不等,系統(tǒng)研究反應堆事故工況下Cr涂層鋯合金包殼高溫蒸汽氧化行為。采用掃描電子顯微鏡、能譜儀和X射線衍射儀表征高溫氧化產(chǎn)物膜微觀形貌特征、氧化層厚度、元素分布以及物相組成等,建立Cr涂層氧化動力學模型,探討高溫氧化機理。研究表明,高溫蒸汽環(huán)境中,Cr涂層鋯合金包殼外壁形成致密Cr2O3層,有效阻止O元素擴散至Zr合金基體,從而提升復合包殼的耐高溫性能。其次,Cr涂層高溫蒸汽氧化動力學曲線遵循拋物線規(guī)律,氧化速率常數(shù)比鋯合金低大約2個數(shù)量級,顯著提升鋯合金包殼抗高溫蒸汽氧化性能。

    • 化學-電化學協(xié)同反應制備電子級超細銅粉的研究

      2023, 52(1):300-307. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211052

      摘要 (598) HTML (82) PDF 1.31 M (1564) 評論 (0) 收藏

      摘要:國內電解法生產(chǎn)銅粉粒徑分布一般在 30 μm以上,且所得銅粉大部分集中在附加值低的中低端領域,無法滿足電子信息領域的更高要求。本文采用化學-電化學協(xié)同反應制備電子級超細銅粉,探討了化學反應時間、電流密度和陰極成分等對銅粉的粒度、形貌以及結構等影響。結果表明:隨著化學反應時間延長,銅粉粒度逐漸增大,樹枝狀逐漸密實;隨著電流密度增加,粒度逐漸減小,呈分散較好的樹枝狀。確定較佳工藝條件為:化學反應時間為1 min,電流密度為300 A.m-2,鋁合金陰極板。在此工藝條件下可得到平均粒度為6.44 μm,松裝密度0.828 g.cm-3,分散性較好的樹枝狀超細銅粉。也進一步探明了化學-電化學的協(xié)同反應機制是置換反應預先生成晶核,電化學沉積在晶核上原位生長形成樹枝狀晶體。

    • 石墨/釩氧化物的制備、表征及其對亞甲基藍的吸附性能

      2023, 52(1):308-317. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211074

      摘要 (472) HTML (109) PDF 823.87 K (1033) 評論 (0) 收藏

      摘要:以V2O5為原料,石墨粉為還原劑,采用碳熱還原法制備石墨/釩氧化物復合材料。以亞甲基藍為模擬污染物,系統(tǒng)評價了不同還原工藝條件下所制備樣品的吸附性能,并選定在還原溫度為650℃、還原時間為60min和石墨配比為18.03%的還原條件下所制備的樣品進行表征和作為目標吸附劑。采用X射線衍射、掃描電鏡、X射線光電子能譜、拉曼光譜、透射電鏡和微孔分析對目標吸附劑的微觀結構和形貌進行表征和分析。表征結果表明,樣品的物相由石墨、VO2和少量V6O13組成,且釩氧化物呈塊狀、條狀和輻射狀分散在片層石墨表面;樣品顆粒尺寸從幾微米到數(shù)十微米不等,BET比表面積和孔體積分別為6.84m2/g和0.02cm3/g,且絕大部分孔徑分布在介孔和大孔區(qū)間。吸附實驗結果表明,在pH值為3~8的范圍內石墨/釩氧化物對亞甲基藍均有較好的吸附性能,平衡吸附量均在200mg/g以上;吸附過程符合Langmuir等溫線和準二級動力學方程。

    • 高溫熱壓法制備La(Fe, Si)13Hy系磁制冷材料的磁熱性能研究

      2023, 52(1):318-322. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211098

      摘要 (580) HTML (65) PDF 704.50 K (1077) 評論 (0) 收藏

      摘要:La(Fe, Si)13HY系合金是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ氖覝卮胖评洳牧?但該材料易粉化,如何成型并保持大磁熱效應成為了亟需解決的問題。本文采用中頻感應爐熔煉La0.8Ce0.2Fe11.51Mn0.19Si1.3母合金并退火,之后制備成粉末。合金粉末在650 ℃, 850 ℃和1050 ℃不同溫度下熱壓成型,將熱壓塊體合金加工成薄片后進行飽和氫化。利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、VersLab對樣品的相組成、微觀結構、磁熱性能進行了研究。在1050 ℃下熱壓樣品的孔隙率最低,最大體積磁熵變最高,達到了144.7 mJ/cm3?K。1050 ℃熱壓樣品氫化后居里溫度提高至室溫附近,仍保持了一級磁相變的大磁熱效應,且沒有裂痕產(chǎn)生,保持了完整性。

    • Cu過渡層對激光增材制造TC4/IN718雙金屬結構組織性能的影響

      2023, 52(1):323-331. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211119

      摘要 (523) HTML (77) PDF 1.35 M (1429) 評論 (0) 收藏

      摘要:鈦合金和鎳基合金各具有獨特性能,二者的雙金屬結構在航空航天領域具有廣泛的應用前景。由于兩種金屬的物理與化學性能差異較大,易在結合區(qū)域產(chǎn)生開裂。基于直接激光沉積(DLD)技術,分別制備了無過渡層和Cu過渡層的TC4/IN718雙金屬結構。測試分析結果表明,無過渡層雙金屬結構,結合區(qū)形成大量Ti-Ni脆性相,導致裂紋敏感性提高,產(chǎn)生開裂;Cu過渡層的雙金屬結構,在TC4與IN718之間形成Cu過渡區(qū),限制TC4與IN718直接結合,降低裂紋敏感性,無裂紋等冶金缺陷產(chǎn)生,由于冶金反應與元素擴散的發(fā)生,在Cu過渡區(qū)中形成了少量Ti-Cu與微量Ti-Ni化合物相;化合物相在雙金屬結構中的產(chǎn)生,使Cu過渡區(qū)維氏硬度最高約為592 HV,但遠低于無過渡層雙金屬結構的維氏硬度(最高約為845 HV)。

    • Ag-Cu/Co-Sn共晶合金深過冷快速凝固反常共晶的形成研究

      2023, 52(1):332-338. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211124

      摘要 (511) HTML (69) PDF 1.08 M (1070) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用熔融玻璃凈化循環(huán)過熱的方法進行了Ag-Cu/Co-Sn共晶合金的深過冷快速凝固實驗,并系統(tǒng)研究了熔體過冷度和微量Nb添加對反常共晶形成的影響。結果表明,快速凝固過程中共晶枝晶內部首先重熔形成反常共晶,隨著過冷度的增大,共晶相的形貌從蠕蟲狀轉變?yōu)榍蛐晤w粒,被重熔形成的固相顆粒將作為剩余液相形核生長的基底,Ag-Cu共晶中共晶兩相形核具有非互惠性。Co-Sn共晶合金中添加Nb元素后樣品內部反常共晶形成的臨界過冷度由23 K降低至15 K,而表面組織中從45 K降低至30 K。由于樣品表面與坩鍋壁接觸有利于結晶潛熱消散,反常共晶形成的臨界過冷度較高。Ag-Cu共晶合金溫度再輝曲線上慢速凝固階段持續(xù)的時間較Co-Sn共晶合金要長。

    • 低能高通量氦離子輻照下W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金損傷行為研究

      2023, 52(1):339-344. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211130

      摘要 (616) HTML (89) PDF 722.74 K (1160) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用放電等離子燒結技術制備了W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金,研究了高熵合金在低能量、高通量氦離子輻照下的損傷行為。結果表明,在相同He離子輻照參數(shù)下,高熵合金表現(xiàn)出比純W更優(yōu)異的抗輻照損傷性能。不同He離子能量條件下,高熵合金中出現(xiàn)嚴重Fuzz結構時的He離子能量閾值遠高于純W。在相同輻照參數(shù)下,高熵合金有著明顯小于純W的Fuzz層厚度。W28Ta28V28Zr8Sc8高熵合金中不同相區(qū)在輻照后表現(xiàn)出不同的表面形貌特點,這與構成相區(qū)主要元素的He離子輻照行為有關。通過設計高熵合金的顯微組織,可以獲得優(yōu)良的抗輻照材料。

    • 從銅冶煉煙氣酸洗液中分離富集錸

      2023, 52(1):345-350. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211139

      摘要 (561) HTML (125) PDF 350.99 K (1240) 評論 (0) 收藏

      摘要:銅冶煉煙氣酸洗液經(jīng)D296陰離子交換樹脂吸附后,再依次采用氨水解吸Sb,NaOH和酒石酸混合溶液解吸Bi,NH4SCN溶液解吸Re,實現(xiàn)Re/Sb/Bi的分步解吸并獲得錸富集液。結果表明:酸洗液電位對Re、Sb、Bi吸附率沒有明顯影響,適宜的酸洗液H2SO4濃度約43 g.L-1,Re、Sb、Bi吸附率分別為100%、6.55%和89.05%;D296樹脂吸附Re的穿透容量和飽和容量分別為1.308 g.L-1和1.773 g.L-1,且樹脂利用率為73.77%;先采用12.5%氨水解吸Sb,16% NaOH+140 g.L-1酒石酸混合溶液解吸Bi,通過添加酒石酸可有效抑制Bi水解,再采用10% NH4SCN溶液解吸Re,得到錸富集液,其Cu、As、Sb、Bi均降至1mg.L-1以下,且使酸洗液中Re富集了4倍。

    • >評述
    • 冷噴涂增材制造技術研究現(xiàn)狀及應用與挑戰(zhàn)

      2023, 52(1):351-373. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220288

      摘要 (1118) HTML (85) PDF 2.91 M (1615) 評論 (0) 收藏

      摘要:冷噴涂增材制造技術是一種固態(tài)增材方法,其依靠粉末顆粒塑性變形形成結合,增材構件幾乎沒有氧化、相變及晶粒長大、裂紋等缺陷,較低的沉積溫度對基體熱影響較小,同時具有增材效率高和制造大構件等優(yōu)勢,已受到多個國家研究團隊的關注,被認為是一種強大而有用的增材制造及增材修復技術。鑒于目前冷噴涂增材制造技術受到國內外學者和工業(yè)界越來越多的關注,本文試圖在闡述冷噴涂設備的基礎上,總結典型冷噴涂沉積體(Cu、Al、Ti及Ta等材料)組織結構與性能,重點介紹冷噴涂增材制造技術在國防領域的應用和新進展。同時,也指出了目前冷噴涂增材制造技術存在的挑戰(zhàn)。最后對冷噴涂增材制造技術發(fā)展尚存的問題與發(fā)展方向進行了展望。

    • 醫(yī)用鎂合金微弧氧化涂層制備及降解行為研究進展

      2023, 52(1):374-387. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210928

      摘要 (644) HTML (83) PDF 1.42 M (1426) 評論 (0) 收藏

      摘要:近年來,鎂合金作為“可降解醫(yī)用金屬材料”越來越受到研究人員的親睞。然而,鎂合金的腐蝕降解較快導致的力學衰減顯著、材料與骨愈合的適配性減弱是當前限制其臨床應用的瓶頸性問題。微弧氧化作為一種有效的減緩鎂合金降解速率措施,具有工藝簡單、成膜效率高、膜層整體綜合性能指標好等優(yōu)點,實現(xiàn)了降解速度可調控與改善生物相容性雙重功能。本文主要從微弧氧化涂層形成機制及膜層降解機理出發(fā),綜述了生物醫(yī)用鎂合金微弧氧化涂層研究進展;詳細闡述了微弧氧化涂層鎂合金的膜層形成/破裂機制;系統(tǒng)地歸納了微弧氧化工藝參數(shù)和涂層降解性能、生物相容性的本質聯(lián)系;揭示了自封孔型氧化膜的生長機制、封孔物質的沉積過程及其保留在微孔內的原因;概述了復合表面處理技術的膜層物相特征及仿生溶液環(huán)境下降解行為規(guī)律。最后,展望了醫(yī)用鎂合金微弧氧化涂層的未來發(fā)展方向。

    • Mo-Re合金研究進展

      2023, 52(1):388-397. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211091

      摘要 (1189) HTML (64) PDF 889.79 K (1306) 評論 (0) 收藏

      摘要:“Re效應”使得Mo的理化、熱電、力學、加工焊接性能得到全面改善。Mo-Re合金由于具有良好的綜合性能,被廣泛應用于先進核能、航天航空、電子工業(yè)、生物醫(yī)用等領域。尤其是優(yōu)異的抗輻照性能、與核燃料及堿金屬冷卻劑的相容性、中子特性等核物理性能,使其成為空間核反應堆堆芯結構材料的首選。本文從晶體結構、組織性能、制備加工及應用四個方面系統(tǒng)綜述了Mo-Re合金的研究現(xiàn)狀,并對其發(fā)展前景進行了展望。

    • >研究快報
    • 基于雙磁介質層復合的超材料低頻吸波體研究

      2023, 52(1):398-402. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210942

      摘要 (609) HTML (73) PDF 594.32 K (1280) 評論 (0) 收藏

      摘要:本文將磁性吸波涂層融入至超材料的結構設計中,得到了一種新型低頻復合超材料吸波體,吸波體由環(huán)形電阻膜、雙層磁性吸波涂層和金屬背板組成。采用CST仿真軟件計算了超材料吸波體的吸收性能,研究了吸波體各個結構參數(shù)對吸收性能的影響。仿真結果表明,設計的超材料吸波體厚度為2.5mm時,在1.9GHz和4GHz處存在兩個吸收峰,在1.59-6.59GHz頻率范圍內反射損耗低于-8dB,吸收帶寬達到5GHz。通過吸波體電磁場分布對吸波機理進行了討論。結果表明,吸波體低頻吸收帶寬的增加是由于表面的電阻膜圖案改變了超材料吸波體的電場分布和磁場分布,促進了磁介質層的損耗。最后制備了吸波體樣品并進行了反射率測試,實物測試結果與仿真結果基本一致,說明設計制備的吸波體具有優(yōu)異的低頻吸波性能,吸波帶寬相比磁性吸波涂層大幅提高。

    • 預變形對Cu-6 wt%Ag合金時效析出及性能的影響

      2023, 52(1):403-408. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220329

      摘要 (461) HTML (65) PDF 1.04 M (1057) 評論 (0) 收藏

      摘要:Cu-Ag合金是具有重要應用前景的高強高導合金,其形變加工和熱處理工藝的改進對性能的進一步提高具有重要作用,但熱處理前預形變的作用一直未受重視。本文通過XRD物相分析、維氏硬度、電導率、金相顯微鏡和掃描電鏡等方法,研究了預變形對固溶+時效處理的Cu-6 wt%Ag合金組織和性能的影響。結果表明,預變形促使Cu-6Ag合金發(fā)生再結晶,晶粒尺寸明顯降低。同時,預變形降低了時效處理后Cu-6 wt%Ag合金的固溶量。預變形+時效處理的樣品與未進行預變形的樣品中均觀察到非連續(xù)性析出相。預變形合金中的非連續(xù)析出相間距更小,為95±9.5nm。預變形合金的硬度稍低于未預變形合金,為85.8 HV,導電率與未預變形合金基本持平,為90.3 % IACS。

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