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    非金属夹杂物特性对钢铁材料疲劳性能影响的研究进展
     
    本文综述了非金属夹杂物对钢铁材料疲劳性能的影响及研究现状,从夹杂物的角度出发,首先介绍非金属夹杂物特征提取的最新研究进展,分别从实验测量方法和数学公式科学统计方法两方面进行论述;其次根据夹杂物对于疲劳损伤的主要原理,介绍5种应用较为广泛的定量化分析夹杂物特征参数与钢材疲劳性能的数学模型;然后以夹杂物的形貌特征、力学性能以及与基体之间的相互作用为出发点,探究非金属夹杂物的特性对重载零件钢材疲劳性能的影响。最后指出从多角度解析非金属夹杂物对钢材疲劳性能的主要作用机理,构建非金属夹杂物对钢材疲劳寿命预测模型是未来该领域的研究重点。
    材料工程, 2020 Vol. 48 (5): 1-12    DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000266
     
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  2020年, 第48卷, 第5期 刊出日期:2020-05-20 上一期   
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2020, 48 (5): 0-0.  
摘要 ( 11 )   HTML( PDF (2582KB) ( 20 )   引文文本
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综述
非金属夹杂物特性对钢铁材料疲劳性能影响的研究进展
王志远, 邢志国, 王海斗, 单德彬
2020, 48 (5): 1-12.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000266
摘要 ( 53 )   HTML( PDF (2158KB) ( 48 )   引文文本
本文综述了非金属夹杂物对钢铁材料疲劳性能的影响及研究现状,从夹杂物的角度出发,首先介绍非金属夹杂物特征提取的最新研究进展,分别从实验测量方法和数学公式科学统计方法两方面进行论述;其次根据夹杂物对于疲劳损伤的主要原理,介绍5种应用较为广泛的定量化分析夹杂物特征参数与钢材疲劳性能的数学模型;然后以夹杂物的形貌特征、力学性能以及与基体之间的相互作用为出发点,探究非金属夹杂物的特性对重载零件钢材疲劳性能的影响。最后指出从多角度解析非金属夹杂物对钢材疲劳性能的主要作用机理,构建非金属夹杂物对钢材疲劳寿命预测模型是未来该领域的研究重点。
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Inconel 625合金中析出相演变研究进展
高钰璧, 丁雨田, 孟斌, 马元俊, 陈建军, 许佳玉
2020, 48 (5): 13-22.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000424
摘要 ( 20 )   HTML( PDF (1239KB) ( 15 )   引文文本
本文综述了Inconel 625合金析出相的析出与演变行为,重点介绍了该合金不同类型析出相包括γ'相、γ″相、δ相、Ni2(Cr,Mo)相以及MC,M6C,M23C6型碳化物和Laves相;阐明不同成形工艺、热处理及高温蠕变过程中析出相的析出与演化行为,论述不同类型的析出相对合金性能的影响;指出Inconel 625合金快速成形及焊接过程中产生裂纹的主要因素,并提出未来重要的发展方向是如何通过选择与控制相析出来进一步提高Inconel 625合金的热强性和热疲劳性能。
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胶体纳米晶合成与形貌控制策略及机理
吴怡芳, 崇少坤, 柳永宁, 郭生武, 白利锋, 张翠萍, 李成山
2020, 48 (5): 23-30.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000594
摘要 ( 16 )   HTML( PDF (2531KB) ( 4 )   引文文本
胶体纳米晶合成与控制策略主要从动力学方面考虑,一般要结合液相胶体成核生长理论和晶体生长理论来分析。本文首先从成核阶段、生长阶段和熟化阶段的控制方面阐述了胶体纳米晶形貌合成与控制。然后对于经典晶体学理论解释不了的现象,阐述了选择吸附机理、有效单体机理、取向连接机理等用来解释胶体纳米晶的合成机理。本文还对近年来发展的其他一些合成纳米材料的新机理或多种机理共同作用做了简要介绍。最后,对纳米晶合成与形貌控制的前景作了概述,认为定量和精准结构控制是纳米晶形貌合成与控制面临的巨大挑战和发展趋势。
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多孔金属流场双极板研究进展
李伟, 李争显, 刘林涛, 耿娟娟, 相远帆, 王凯凯
2020, 48 (5): 31-40.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000210
摘要 ( 15 )   HTML( PDF (4904KB) ( 0 )   引文文本
多孔金属是一种兼具结构与功能的材料,得益于其低密度、高孔隙率、可控渗透性的优点,在许多领域都有广泛应用。本文综述了多孔金属在质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)双极板流场中的研究进展,相较于传统流道流场,高开孔率(>70%)的多孔金属具有相互连通的三维立体结构,可以增加气体分布均匀性、并加强气体传质、增强电子和热的传导及水的排出,从而对电池性能有较大提升。同时探讨多孔金属参数、流场结构设计、服役参数目和多孔材料本身对多孔金属流场在PEMFC应用中的影响。目前阻碍多孔金属在PEMFC应用的最大问题是腐蚀,且多孔金属内部结构复杂对涂层制备工艺提出更大挑战,因此如何有效解决多孔金属在PEMFC两极环境中的腐蚀问题,对推进多孔金属在燃料电池领域中的应用意义重大。
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研究论文
SiCNW-Cf/LAS复合材料的制备和电磁波吸收性能
丁楚珩, 侯甲彬, 夏龙, 张昕宇, 钟博, 张涛
2020, 48 (5): 41-48.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001427
摘要 ( 12 )   HTML( PDF (6655KB) ( 9 )   引文文本
采用热蒸发法,以乙炔黑为碳源,在碳纤维(Cf)布上制备不同摩尔硅碳比的SiC纳米线(SiCNW)。通过浆料浸渍及真空烧结工艺,以不同摩尔硅碳比下制备的SiCNW-Cf作为中间夹层制备SiCNW-Cf/LAS(Li2O-Al2O3-SiO2)复合材料。结果表明:随着摩尔硅碳比的减小,SiCNW的直径不断减小,产量先增加后减小,并在摩尔硅碳比为1:3时达到最高。摩尔硅碳比为1:1时,所制备的SiCNW-Cf/LAS具有对电磁波的最低反射损耗-40.9 dB(7 GHz,3 mm)。摩尔硅碳比为1:3时,所制备的SiCNW-Cf/LAS具有吸收电磁波的最大有效带宽4.61 GHz(Ku波段,1.5 mm)。SiCNW-Cf/LAS复合材料优异的吸波性能归因于其对电磁波较高的介电损耗、散射损耗以及LAS对材料与空间阻抗匹配的调整。
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碳纤维环氧树脂复合材料热响应预报方法
李翰, 樊茂华, 王纳斯丹, 范保鑫, 冯振宇
2020, 48 (5): 49-55.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000347
摘要 ( 8 )   HTML( PDF (2204KB) ( 2 )   引文文本
为研究碳纤维环氧树脂复合材料在火灾环境下的热响应,考虑其在火灾环境下的热解过程,建立非线性热响应方程组,利用有限差分法计算分析单侧热流作用下的材料内部温度-时间历程与炭化规律。结果表明:建立的热响应方程组可以有效预测碳纤维环氧树脂的温度-时间历程,与实验值吻合较好;随着加热时间延长,炭化层范围逐渐扩大,温度趋于稳定,材料温度-深度分布由非线性转变为线性;随着深度增加,碳纤维环氧树脂复合材料温升速率减小,达到热解所需的时间更长,炭化过程变慢,且单位温度的密度变化量峰值随深度增加向低温方向移动;热解反应区中不同深度位置的材料剩余质量分数在同一温度下不同,深度越大剩余质量分数越小,炭化程度越高。
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二硫化钼/石墨烯复合材料的一步水热合成及电催化性能
张传香, 陈亚玲, 巩云, 刘慧颖, 戴玉明, 丛园
2020, 48 (5): 56-61.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001129
摘要 ( 8 )   HTML( PDF (2406KB) ( 2 )   引文文本
为提高催化剂的催化活性及稳定性,采用一步水热法合成二硫化钼/石墨烯(MoS2/RGO)复合催化剂。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及旋转圆盘电极等分别对催化剂的物理-化学性能进行表征。结果表明:与石墨烯复合后,MoS2呈少层花瓣状结构,层间距增加且均匀附着在石墨烯薄层上;二硫化钼催化剂的氧还原过程主要以二电子途径进行,而MoS2/RGO复合催化剂在氧还原过程中可发挥协同催化作用,其氧还原过程中平均转移电子数为3.58,且复合催化剂在20000 s后的电流密度保持率高达89.7%。
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纳米多孔Pd-Cu/Pd-Ag催化剂的制备及其电催化性能
靳宇, 李家峰, 何南, 文陈, 崔庆新, 白晶莹
2020, 48 (5): 62-67.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000189
摘要 ( 3 )   HTML( PDF (3997KB) ( 0 )   引文文本
针对直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cell,DMFE)对高效阳极催化剂的需求,设计研发Ca-Mg-Pd-MM=Cu,Ag)非晶合金前躯体体系,并采用去合金化制备系带-孔道双连续结构的纳米多孔Pd-Cu/Pd-Ag合金。通过设计前驱体合金比例可调节多孔结构的元素比例和尺寸,Pd元素可与Cu,Ag元素形成连续固溶体,在去合金化过程中可以降低Cu,Ag元素的扩散,进而细化纳米多孔的系带尺寸(由100 nm减小到10 nm)。相较于纳米多孔Pd,纳米多孔Pd-Cu/Pd-Ag合金表现出更优异的甲醇催化活性(催化电流强度:45 mA/mg)和抗毒化能力(Jf/Jb值为1.56),还具有低成本的优点,在直接甲醇燃料电池阳极催化剂方面有着良好的应用前景。
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微量CNTs包覆对LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料电化学性能的影响
张淑娴, 邓凌峰, 连晓辉, 谭洁慧, 李金磊
2020, 48 (5): 68-74.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000893
摘要 ( 4 )   HTML( PDF (2520KB) ( 0 )   引文文本
利用高温固相法制备LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料,通过混酸处理和离心过滤CNTs以得到单壁碳纳米管(SWCNTs),再添加分散剂二甲基甲酰胺(DMF)后与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2混合,利用超声分散与喷雾干燥法将不同量的CNTs均匀包覆在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料的表面。CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料通过SEM、XRD以及电化学测试系统进行表征和测试。结果表明CNTs包覆量为0.5%(质量分数)的CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料性能最佳。在0.1,5 C下的首次放电比容量分别为215.59,175.78 mAh·g-1。在0.1 C下充电、大倍率5 C下放电,CNTs/LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2复合材料仍能保持首次放电容量的81.54%,比纯的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2提高了10.48%。在1 C倍率下循环100次其容量保持率可达93.02%,比纯的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2提升了15.42%。
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EVOH-SO3Li/P(VDF-HFP)/HAP锂离子电池隔膜的制备及电化学性能
巩桂芬, 徐阿文, 邹明贵, 邢韵, 辛浩
2020, 48 (5): 75-82.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001320
摘要 ( 6 )   HTML( PDF (2249KB) ( 0 )   引文文本
以聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))、纳米羟基磷灰石(HAP)和聚乙烯-乙烯醇共聚物的磺化物(EVOH-SO3Li)为原料进行高压共混静电纺丝,制备出EVOH-SO3Li/P(VDF-HFP)/HAP锂离子电池隔膜。利用FTIR,SEM,电化学工作站和电池检测系统对隔膜进行测试分析。结果表明:EVOH-SO3Li隔膜为粗细均匀的三维网络结构,加入P(VDF-HFP)和HAP后,EVOH-SO3Li/P(VDF-HFP)/HAP复合隔膜呈现出树枝形状的三维网状结构,提高了隔膜的孔隙率和吸液率,与纯EVOH-SO3Li隔膜相比,分别提高了37.5%和91.6%。同时表现出良好的电化学性能,组装的锂离子电池的电化学稳定窗口为5.65 V,界面阻抗降至184.24 Ω,离子电导率则提高至2.686×10-3 S·cm-1;在0.5 C放电电流下循环100次后容量保持率为96.69%,与EVOH-SO3Li隔膜相比各项性能均有所提高。
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可注射乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆复合水凝胶的制备及药物缓释研究
李进, 候冰娜, 韩超越, 倪凯, 赵梓年, 李征征
2020, 48 (5): 83-90.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.001004
摘要 ( 8 )   HTML( PDF (3586KB) ( 0 )   引文文本
泊洛沙姆(poloxamer)是一种温敏性聚合物,在浓度为15.0%(质量分数,下同)~30.0%时可形成凝胶。为改善泊洛沙姆在体温下的成胶浓度和药物缓释性能,以泊洛沙姆407为基底,与新型温敏性乙酰化乙二醇壳聚糖复合,制得了温敏性乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆复合水凝胶。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、试管倒置法、旋转流变仪、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-vis)对乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆的结构、温敏性、力学性能、微观形貌和体外药物释放性能进行表征。结果表明,乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆溶液具有热可逆温敏性溶胶-凝胶转变行为。通过控制乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆的质量比,能够使溶胶-凝胶转变温度处于室温与体温(25~37℃)之间,缩短凝胶化时间(382 s),降低泊洛沙姆407在体温下的成胶浓度(6%)。乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆复合水凝胶具有高度孔隙化的三维结构,其孔径大小处于10~60 μm范围内,且表现出较高的力学性能。乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆复合水凝胶对抗癌药物吉西他滨具有缓释作用,载药凝胶的释药时间可达72 h。乙酰化乙二醇壳聚糖/泊洛沙姆复合水凝胶在可注射药物缓释载体方面具有重要的应用前景。
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5-异氰酸酯异肽酰氯/ZnO/超支化聚酰胺纳滤膜的制备及性能
张小广, 邓慧宇, 陈庆春, 邦宇, 晏乐安, 那兵
2020, 48 (5): 91-99.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000725
摘要 ( 3 )   HTML( PDF (4689KB) ( 0 )   引文文本
为获得大通量抗污染纳滤膜,通过5-异氰酸酯异肽酰氯(ICIC)与超支化聚酰胺(HBPA)在聚丙烯腈(PAN)超滤膜表面的界面聚合反应,将纳米氧化锌引入聚酰胺分离层制备ICIC/ZnO/HBPA纳滤膜。扫描电镜(SEM),X射线能谱分析证实ZnO的存在;接触角测试结果显示,引入ZnO后膜表面亲水性增强,最小接触角为22.7°。与未加ZnO相比,加入ZnO的膜通量增大了约2.6倍,为102 L·m-2·h-1,且对NaCl,MgCl2,Na2SO4和MgSO4的截留率提高。随着ZnO用量的增加,膜对大肠杆菌抑菌性增强。适当增大单体含量或延长界面聚合时间有利于提高膜对无机盐的截留率,但截留率顺序发生变化。当HBPA含量为0.8%(质量分数,下同)、ICIC含量为0.1%、ZnO用量为0.02 g、反应时间为10 min时,制备的纳滤膜对NaCl,MgCl2,Na2SO4和MgSO4的截留率分别为60.8%,96.4%,95.1%,96.7%,通量分别达到53,54.7,53.7 L·m-2·h-1和54.7 L·m-2·h-1
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高效光催化降解气相苯纳米TiO2微球的制备
杜晶晶, 赵军伟, 程晓民, 施飞
2020, 48 (5): 100-105.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001080
摘要 ( 10 )   HTML( PDF (2126KB) ( 0 )   引文文本
以四氯化钛为钛源,尿素为沉淀剂前驱物,硫酸钠为分散剂,利用水热法在水-醇体系中制备出纳米TiO2微球。运用X射线衍射、电子显微镜、N2吸附-脱附和紫外-可见光谱等手段表征样品的结构和性质,并考察了水热温度对纳米TiO2微球结构及光催化降解气相苯活性的影响。结果表明,此类微球由纳米颗粒组成,且比表面积大,介孔结构明显,光吸收出现明显的"蓝移"。光催化结果显示,微球具有很高的光催化活性,尤其是180℃下制备的微球仅用20 min将苯完全去除,但生成CO2的量仍随时间有所增加,表明微球的强吸附性能促进其光催化降解过程,且矿化率高达5.5,是P25(2.7)的2倍。
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γ辐射和EDC/NHS改性对胶原壳聚糖支架性能的影响
杜歌, 魏莉, 刘自双, 武继民, 陈子浩, 田丰
2020, 48 (5): 106-111.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001498
摘要 ( 5 )   HTML( PDF (3373KB) ( 2 )   引文文本
以5%梯度制备11组壳聚糖质量分数为0%~50%的胶原壳聚糖支架。使用γ辐射和EDC/NHS分别改性处理各组胶原壳聚糖支架,采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和扫描电镜(SEM)分析支架内部结构,利用吸水率、孔隙率、降解率和力学性能等指标对其性能进行检测,研究γ辐射和EDC/NHS改性对胶原壳聚糖支架性能的影响。结果表明:γ辐射和EDC/NHS改性均能使胶原与壳聚糖产生交联,壳聚糖的加入改善了γ辐射对支架分子结构的损伤;EDC/NHS改性支架的微结构好于γ辐射支架;两种改性支架壳聚糖较优,质量分数均为25%;γ辐射和EDC/NHS改性均能使支架产生取向结构。
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时效处理对Al-Zr-Sc(-Er)合金组织和性能的影响
赵辉, 赵菲, 杨长龙, 韩钰, 靳东, 李红英
2020, 48 (5): 112-119.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000677
摘要 ( 12 )   HTML( PDF (3341KB) ( 3 )   引文文本
通过透射电镜(TEM)和扫描透射电镜(STEM)以及硬度、电导率测试等方法系统研究了时效处理对Al-Zr-Sc三元合金以及Al-Zr-Sc-Er四元合金显微组织和性能的影响。结果表明:对于Al-Zr-Sc合金,增加Sc含量,可显著提高合金时效响应速率、峰值硬度和热稳定性;增加Zr含量,显著提高了合金硬度和热稳定性,但会降低电导率。在Al-Zr-Sc合金中添加Er,进一步提高了合金的时效响应速率,促进了Zr,Sc的脱溶析出。Er与Zr,Sc形成具有核-双壳结构的Al3(Er,Sc,Zr)相,明显改善合金的硬度和电导率。经300℃单级时效,实验合金硬度较高,但电导率相对较低;经400℃单级时效,实验合金时效响应速率加快,电导率明显提高,但硬度显著下降;经300℃/24 h+400℃的双级时效实验合金可获得电导率、强度和热稳定性的良好匹配。
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时效制度对挤压+锻造工艺路线FGH95粉末高温合金组织和性能的影响
王旭青, 彭子超, 罗学军, 马国君, 武丹
2020, 48 (5): 120-126.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000407
摘要 ( 8 )   HTML( PDF (2869KB) ( 6 )   引文文本
采用不同的时效制度处理热等静压+挤压+等温锻造工艺的FGH95合金,并对处理后合金的显微组织和力学性能进行了系统研究。结果表明,经过双级时效(870℃/1 h,AC+650℃/24 h,AC)和单级时效(760℃/10 h,AC)处理后,合金的晶粒度无明显差异,但γ'相的数量、尺寸及分布存在显著差异。相比于单级时效,双级时效可以更有效地促进晶内γ'相粗化,晶内γ'相平均直径达到78 nm,而单级时效为67 nm;同时,双级时效更有利于M3B2等晶间强化相的析出。二者的拉伸强度水平相当,但双级时效合金的持久寿命低于单级时效合金,而其持久塑性要优于单级时效合金。
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Ni-Cr-P焊膏钎焊C/C复合材料的组织和性能
易振华, 冉丽萍, 易茂中
2020, 48 (5): 127-135.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000195
摘要 ( 3 )   HTML( PDF (6390KB) ( 2 )   引文文本
用真空熔炼、惰性气体雾化法制备Ni-Cr-P金属粉末,再加入有机黏结剂高速搅拌,制备Ni14Cr10P膏状活性钎料。用制备好的焊膏真空钎焊C/C复合材料,测试钎焊接头的剪切强度,通过OM,SEM,EDS,XRD等对钎焊接头界面组织结构进行分析。结果表明:在钎焊温度1000℃、保温时间0.5 h条件下,获得的接头剪切强度达到28.6 MPa,然后随着钎焊温度上升或保温时间延长,钎焊接头强度下降;通过界面组织结构分析发现焊膏可以增加钎料层与C/C复合材料表面的接触面积,有利于堵塞C/C复合材料表面的孔隙。焊后在界面处形成了交错分布的Cr碳化物相缓冲层,使得界面呈现热膨胀系数梯度增加的结构,有助于缓解热失配,提高C/C复合材料钎焊接头强度。
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拉-拉疲劳载荷下钛合金湿喷丸的残余应力松弛及再次喷丸工艺
赵慧生, 陈国清, 盖鹏涛, 李志强, 周文龙, 付雪松
2020, 48 (5): 136-143.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000080
摘要 ( 14 )   HTML( PDF (4115KB) ( 1 )   引文文本
采用湿法喷丸强化工艺(wet shot-peening)对TC4钛合金表面进行处理,研究高、低周的拉-拉疲劳过程中合金残余应力松弛规律,探讨再次喷丸工艺(re-shot-peening,RSP)对疲劳寿命的影响。结果表明:在拉应力载荷状态下,残余压应力依然发生松弛现象。疲劳载荷水平对喷丸TC4钛合金残余压应力场(CRSF)的松弛速率、松弛程度和松弛范围具有重要影响。高周疲劳(HCF)过程中残余应力松弛主要发生在近表层0~30 μm,松弛速率较慢。低周疲劳(LCF)过程中残余应力松弛发生在0~80 μm,范围更大,速率更快。RSP周期对于TC4钛合金的疲劳寿命也具有较大影响。在25%和50%初始喷丸疲劳寿命进行RSP处理会显著提高疲劳寿命,而在75%初始喷丸疲劳寿命处进行RSP处理对于疲劳寿命基本没有影响。此外,RSP的强化效果与疲劳载荷水平相关,对于高周疲劳寿命提高明显。
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表面粗糙度对PS-PVD YSZ陶瓷层性能的影响
毛杰, 马景涛, 邓畅光, 邓春明, 宋进兵, 刘敏, 宋鹏
2020, 48 (5): 144-150.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001456
摘要 ( 3 )   HTML( PDF (3226KB) ( 0 )   引文文本
采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和元素分布等。结果表明:表面粗糙度对YSZ陶瓷层拉伸结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能的影响很大。随着粗糙度的增大,结合强度先增大而后减小。Ra=0.40 μm表面上沉积的YSZ涂层,其结合强度最高,达到23.5 MPa。拉伸断裂发生在涂层内部,并距离黏结层40~70 μm的位置。随着表面粗糙度的增大,冲刷速率先减小而后增大,Ra=0.40 μm涂层的抗粒子冲刷性能最好,冲刷速率仅为2.8×10-3 g/g,表面起伏小和孔隙率低是涂层具有良好抗粒子冲刷性能的重要原因。不同表面粗糙度制备的YSZ涂层均能生成致密连续的热生长氧化物(TGO)层。粗糙度大则生长的TGO起伏大,更容易导致局部增厚和应力集中而失效。
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KH560处理对Al-Al2O3-硅烷复合涂层耐蚀性的影响
徐小宁, 何保军, 张国鹏, 刘忠侠, 张国涛
2020, 48 (5): 151-159.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000168
摘要 ( 2 )   HTML( PDF (5799KB) ( 1 )   引文文本
对热浸镀铝-阳极氧化后的45钢在6%(体积分数)KH560硅烷溶液中进行不同时间的封孔处理,在45钢表面形成Al-Al2O3-硅烷复合涂层,研究复合涂层的微观组织及其对45钢的耐蚀性能和45钢-30%(质量分数,下同)Cf/nylon6复合材料的电偶腐蚀的影响。结果表明:硅烷涂层密封了Al2O3涂层的孔隙,阻止腐蚀液侵蚀基体,提高了45钢的耐蚀性;同时Al-Al2O3-硅烷复合涂层良好的绝缘性能使45钢与30% Cf/nylon6之间的电偶腐蚀的驱动力减小,改善其电偶腐蚀抗力。经5 min最佳KH560工艺处理后,试样的自腐蚀电流密度较单一热浸镀铝试样下降了3个数量级,电化学阻抗提高了2个数量级,与30% Cf/nylon6复合材料偶接的电偶电流密度下降了约75%。
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油酸修饰纳米BN/TiN润滑添加剂的摩擦学性能研究
孟凡善, 李征, 丁昊昊, 王文健, 刘启跃
2020, 48 (5): 160-167.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000428
摘要 ( 8 )   HTML( PDF (6372KB) ( 4 )   引文文本
使用油酸对BN,TiN,BN/TiN纳米添加剂进行表面改性修饰,通过傅里叶红外光谱仪进行表征,利用四球摩擦磨损试验机考察润滑油纳米添加剂的摩擦学性能。结果表明:油酸成功枝接在纳米颗粒表面,提高其分散性能。与纯基础油相比,纳米添加剂工况摩擦因数降低11.7%,磨斑直径降低29.5%,磨斑表面未出现起皮脱落现象,沟槽深度、宽度明显降低,混合BN/TiN纳米添加剂表现出协同润滑作用。纳米BN,TiN颗粒能够进入摩擦副中,起到微轴承作用,降低摩擦磨损,进入摩擦副中的纳米BN与摩擦副基体材料发生化学反应,生成氮化硼、氧化硼、氧化铁等物质修复磨损表面。
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材料工程
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温度和湍流对Cr合金钢环烷酸腐蚀的影响
汪磊 饶思贤 周煜 潘紫微
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ISSN 1001-4381
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