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  • 材料工程
      2009年, 第0卷, 第3期 刊出日期:2009-03-20 上一期    下一期
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    论文
    单晶高温合金DD6的中温横向持久性能
    赵金乾, 李嘉荣, 刘世忠, 韩梅
    2009, 0 (3): 1-5.  
    摘要 ( 256 )   HTML( PDF (687KB) ( 220 )   引文文本
    在800,850,900℃的温度条件下,对第二代单晶高温合金DD6的横向持久性能进行了研究。结果表明:与相同条件下的纵向即[001]取向持久性能相比,合金横向持久寿命低于纵向持久寿命。在相对较高温度下,合金横向与纵向的持久寿命在数值上相差较小;在相对较低温度下,合金横向持久寿命明显低于纵向。随着实验温度的升高,扩散蠕变作用增强,韧窝断裂的倾向增加,同时枝晶间和枝晶干变形均匀,横向持久性能相对提高而接近于纵向持久性能。垂直于应力轴的一次枝晶界和枝晶间区域的存在,是横向持久性能低于[001]取向的主要原因。
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    Y2O3对反应烧结制备Si3N4多孔陶瓷的影响
    马壮, 张利军, 于晓东, 王扬卫
    2009, 0 (3): 6-8.  
    摘要 ( 259 )   HTML( PDF (1092KB) ( 222 )   引文文本
    采用Si粉混合Si3N4粉反应烧结工艺方法制备Si3N4多孔陶瓷,研究了烧结助剂Y2O3对Si3N4多孔陶瓷的相组成、微观结构、显气孔率和强度的影响,结果表明:在高纯N2气氛,1350℃保温12h条件下,添加5%Y2O3(质量分数)的Si与Si3N4混合粉中粉体颗粒界面位置形成微晶中间相,使硅粉完全氮化并全部生成Si3N4,新生成的的Si3N4有效桥联原料中颗粒,使得多孔陶瓷在显气孔率略降的同时抗折强度由无烧结助剂时的28.1MPa提高到45.2MPa。
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    La2O3掺杂(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷的介电弛豫研究
    周昌荣, 刘心宇
    2009, 0 (3): 9-12.  
    摘要 ( 238 )   HTML( PDF (561KB) ( 159 )   引文文本
    采用固相合成法制备了La2O3掺杂(Na0.5Bi0.5)0.94Ba0.06TiO3无铅压电陶瓷。研究了La2O3掺杂对(Na1/2Bi1/2)TiO3陶瓷晶体结构、介电性能与介电弛豫行为的影响。XRD分析表明,在所研究的组成范围内陶瓷材料均能够形成纯钙钛矿固溶体。材料的介电常数-温度曲线显示陶瓷具有两个介电反常峰Tf和Tm。修正的居里-维斯公式较好的描述了陶瓷弥散相变特征,弥散指数随La2O3掺杂量的增加而增加。掺杂量较低的陶瓷仅在低温介电反常峰Tf附近表现出明显的频率依赖性,随掺杂量的增加,陶瓷材料在室温和低温介电反常峰Tf之间都表现出明显的频率依赖性。并根据宏畴-微畴转变理论探讨了该体系陶瓷介电弛豫特性的机理。
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    C涂层对SiC纤维增强Ti基复合材料界面行为的影响
    罗恒军, 杨延清, 黄斌, 罗贤, 原梅妮
    2009, 0 (3): 13-17.  
    摘要 ( 194 )   HTML( PDF (1747KB) ( 298 )   引文文本
    采用透射电镜和扫描电镜研究了SiC纤维增强Ti基复合材料的界面反应,重点分析了C涂层对界面行为的影响。结果表明,C涂层可以明显改善纤维和基体之间的界面结合状况;SiC/C/Ti-6Al-4V复合材料的界面反应产物是主要为TiC,而无C涂层SiC/Ti-6Al-4V的界面反应产物为TiC,Ti5Si3和Ti3SiC2界面反应层生长受扩散控制,其厚度增长满足抛物线生长规律,SiC/C/Ti-6Al-4V由于C涂层消耗完毕前后的不同情况,其界面反应层生长并不完全符合这一规律,C涂层的存在可以有效的抑制界面反应的进行。
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    工艺
    原位反应近液相线铸造TiC_p/7075铝基复合材料的制备
    刘慧敏, 由国艳, 李峰, 许萍
    2009, 0 (3): 18-21.  
    摘要 ( 234 )   HTML( PDF (1011KB) ( 281 )   引文文本
    采用原位反应近液相线铸造方法制备含有少量原位TiC颗粒的7075铝基复合材料,通过透射电镜观察合金中的原位TiC颗粒的分布与形貌,并利用平均截线法测量晶粒尺寸,研究原位颗粒对近液相线铸造7075铝合金铸态组织形成机制的影响。结果发现,原位TiC颗粒比较均匀地分布于基体合金中,尺寸分布于0.3~0.9μm范围内,形貌呈多边形。随着原位TiC颗粒含量的增加,复合材料的铸态组织由蔷薇状组织逐渐转变为等轴晶组织,当原位TiC颗粒的体积分数达到2.5%时,复合材料的平均晶粒尺寸为35.6μm。
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    TiAl合金高温锻造开坯过程数值模拟研究
    司家勇, 韩鹏彪, 高帆, 张继
    2009, 0 (3): 22-26,31.  
    摘要 ( 205 )   HTML( PDF (995KB) ( 256 )   引文文本
    利用商业化有限元模拟软件Deform-3D对TiAl合金高温锻造开坯工艺过程进行了数值模拟,获得了两步锻造时不同变形量组合下变形饼坯中等效应变场和断裂因子分布信息。模拟结果表明,采用60%+62.5%的两步锻造方式,锻后饼坯中的应变均匀性提高,且断裂因子数值最小。实际锻造实验结果显示,通过这种两步锻造方式,确实能够有效扩大锭坯的均匀变形区,且动态再结晶组织细小、均匀。
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    铜纤维/芳纶浆粕混杂增强摩擦材料的冲击性能研究
    王雪明, 张佐光, 李敏, 张大兴, 孙志杰
    2009, 0 (3): 27-31.  
    摘要 ( 299 )   HTML( PDF (497KB) ( 369 )   引文文本
    以冲击强度为主要考察目标,研究了酚醛树脂种类及含量、混杂纤维配比及含量对铜纤维/芳纶浆粕混杂增强摩擦材料冲击性能的影响,借助SEM观察了摩擦材料的冲击断面。结果表明,丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体的摩擦材料的冲击强度优于腰果壳油/三聚氰胺改性酚醛树脂基摩擦材料,但硬度有所提高;铜纤维中加入芳纶浆粕的混杂纤维形式可显著提高摩擦材料的冲击强度;在树脂含量35%、纤维含量18%(质量分数)、纤维混杂比1:1时体系的冲击强度最高为3.63kJ·m-2
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    测试与表征
    Gd掺杂TiO2纳米晶的酸催化Sol-gel法制备与表征
    蔡河山, 黎晓霞, 刘国光, 吕文英, 余林, 黄伟涛, 吴义华
    2009, 0 (3): 32-36.  
    摘要 ( 307 )   HTML( PDF (477KB) ( 830 )   引文文本
    采用酸催化的溶胶-凝胶法制备了未掺杂和掺杂1.0%(摩尔分数)Gd的纳米TiO2光催化剂,以甲基橙的光催化降解为探针反应,评价了其光催化活性。运用XRD,TEM,FT-IR,UV-Vis DRS以及PL光谱表征技术考察了Gd掺杂对纳米TiO2的微晶尺寸、晶体结构、表面组成与光学性能的影响,并对改性机制作了探讨。结果表明,Gd掺杂可以抑制TiO2由锐钛矿相向金红石相的转变,阻碍TiO2晶粒增长,使TiO2的光吸收带边发生蓝移,增加表面羟基含量,促进光生载流子分离,从而使Gd掺杂TiO2样品光催化降解甲基橙的能力显著增强。
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    冲击载荷损伤后C/C复合材料烧蚀性能的研究
    李淑萍, 李克智, 李玉龙, 袁秦鲁, 沈学涛
    2009, 0 (3): 37-40.  
    摘要 ( 270 )   HTML( PDF (880KB) ( 189 )   引文文本
    通过液态浸渍结合热梯度化学气相渗透(TCVI)制备了碳化铪含量为2.5%(质量分数)的C/C(HfC-C/C)复合材料。利用split Hopkinson pressure bar(SHPB)装置,对HfC-C/C复合材料进行了不同载荷冲击损伤,采用氧乙炔火焰烧蚀法测定了复合材料的烧蚀性能,结合扫描电镜分析了冲击损伤对HfC-C/C复合材料烧蚀性能的影响。结果表明:动态冲击损伤对HfC-C/C复合材料线烧蚀率的影响不显著,而其质量烧蚀率随冲击载荷的增加而增加,且冲击载荷对HfC-C/C复合材料质量烧蚀率的影响存在有一个阈值,超过此值,材料的质量烧蚀率显著增加。
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    碳纳米管12~18GHz电磁波衰减实验研究
    陈仁松, 何彬, 王红霞
    2009, 0 (3): 41-44.  
    摘要 ( 235 )   HTML( PDF (1258KB) ( 265 )   引文文本
    用电磁波穿透方法实验研究了长度为2μm和15μm,直径分别为30,60,100nm6种碳纳米管12~18GHz电磁波衰减特性。实验结果表明:直径为30nm时长度15μm碳纳米管的衰减能力大于长度2μm的;直径为60nm时长度2μm碳纳米管衰减能力大于长度15μm的;直径为100nm时长度15μm纳米管的电磁波衰减能力大于长度为2μm的。在长度相同的情况下,不同直径碳纳米管的电磁波衰减能力为:60nm>100nm>30nm。电磁波衰减效果最好的是φ60nm×2μm的碳纳米管;最差的是φ30nm×2μm的碳纳米管。6种碳纳米管的电磁波衰减能力为:φ60nm×2μm>φ60nm×15μm>φ100nm×15>μmφ100nm×2μm>φ30nm×15μm>φ30nm×2μm。
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    钢筋混凝土在冲击载荷下的动态力学性能
    姜芳, 陈涛, 宁建国
    2009, 0 (3): 45-48,53.  
    摘要 ( 281 )   HTML( PDF (1360KB) ( 246 )   引文文本
    利用一级轻气炮加载,对钢筋混凝土圆柱形靶板进行冲击压缩实验,飞片与靶板同质,由预埋的锰铜压阻传感器测量出压力-时间信号曲线。实验数据采用拉氏分析方法中的路径线法自编程序进行处理,反算出粒子速度、应变等力学参量。实验结果表明:钢筋混凝土材料的应力应变总体呈滞回特性,并具有明显的应变率相关性和波形弥散效应等动态力学性能。同时基于复合材料细观力学的方法,认为理想情况下钢筋混凝土本构关系可由混凝土材料粘弹性本构关系与一个依赖于增强钢筋材料特性的常量G的乘积确定,并假定损伤只发生在混凝土内部,给出了钢筋混凝土的损伤型动态本构关系,理论预测曲线与试验结果吻合良好。
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    高频载荷下高强钢的超高周疲劳及热耗散研究
    薛红前, 杨斌堂, C. Bathias
    2009, 0 (3): 49-53.  
    摘要 ( 316 )   HTML( PDF (538KB) ( 467 )   引文文本
    应用超声疲劳试验技术,对两种高强度钢(42CrMo4,100Cr6)在20kHz频率下的超高周疲劳性能进行测试分析。实验结果表明:两种钢的S-N曲线在106周发生了明显的变化,出现了水平渐近线。尽管23个42CrMo4钢试样用于1010周的疲劳试验,但在8.76×107循环周次以上,没有疲劳破坏发生,42CrMo4钢存在疲劳极限,而100Cr6钢的S-N曲线呈现台阶型。高精度热成像仪检测不同载荷条件下疲劳试样温度的变化结果显示:温度的变化与试验材料和加载水平有关。试样温度的快速升高发生在超声疲劳试验的初期,温度的变化反映了材料内部的热耗散过程。裂纹萌生后,微裂纹处不可逆的局部塑性变形导致裂纹萌生区温度急剧升高,疲劳试样内部温度场的变化反映材料的疲劳损伤过程。SEM观察表明:在长寿命区,疲劳裂纹常萌生于试样内部或次表层组织缺陷处。
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    TC4钛合金的低温拉伸性能
    王琦
    2009, 0 (3): 54-55,61.  
    摘要 ( 311 )   HTML( PDF (740KB) ( 722 )   引文文本
    通过对合金的显微组织、相组成以及拉伸性能曲线的分析,研究了243K低温下TC4钛合金的拉伸行为,结果表明:243K低温环境下TC4钛合金的拉伸强度和屈服强度都有所提高,但延伸率有一定程度的下降;合金的显微结构在光学显微尺度上没有明显变化,但α固溶体的取向性变小。
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    单晶镍基合金的热处理及对蠕变性能的影响
    王明罡, 田素贵, 于兴福, 李唐, 夏丹, 雷军
    2009, 0 (3): 56-61.  
    摘要 ( 223 )   HTML( PDF (809KB) ( 259 )   引文文本
    根据差热曲线分析制定出合金的热处理工艺,结合蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了固溶温度对一种含Re单晶镍基合金蠕变性能的影响。结果表明:铸态合金组织中存在明显的成分偏析,其中元素Cr,Co,Re富集于枝晶干,元素Al,Ta,W等富集于枝晶间。采用不同温度固溶处理,合金具有不同的蠕变寿命。当固溶温度提高到1320℃时,可使合金成分的均匀化程度提高,难溶元素得到充分扩散,降低合金的枝晶干/间成分偏析,并抑制合金中TCP相的析出,可显著提高合金的蠕变抗力。与1300℃固溶处理相比较,合金经1320℃高温固溶处理后,其在1072℃,137MPa条件下的蠕变寿命由37h提高到230h。
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    表面工程
    四硼酸钾在水介质中的极压抗磨性能研究
    陈波水, 方建华, 王九, 李嘉, 娄方
    2009, 0 (3): 62-64.  
    摘要 ( 230 )   HTML( PDF (408KB) ( 190 )   引文文本
    采用四球摩擦磨损试验机考察了四硼酸钾在水介质中的极压抗磨性能,采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)分析了磨斑表面形貌、元素分布特征和化学状态。结果表明,四硼酸钾对提高水的极压性能效果十分突出,对改善抗磨性能效果一般。极压条件下四硼酸钾水溶液的磨斑表面擦伤小,硼含量高,并在摩擦表面形成了具有良好极压抗磨作用的以B2O3,Fe3O4和Fe2O3等为主要成分的摩擦氧化物膜。
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    电弧喷涂Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材及其涂层的制备
    陈永雄, 刘燕, 梁秀兵, 魏世丞, 徐滨士
    2009, 0 (3): 65-68,73.  
    摘要 ( 254 )   HTML( PDF (901KB) ( 484 )   引文文本
    在前期研发出Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材制备新型防腐涂层技术的基础上,提出了采用Zn-Al合金带材包覆复合粉末的新工艺制造Zn-Al-Mg-RE粉芯丝材,设计制造了Al质量分数分别为2%,5%,8%的系列Zn-Al合金带材,测试了带材的硬度、拉伸强度和伸长率等力学性能指标,并和国外新近研制的Zn-Al合金带材(A220)展开对比;研究粉芯丝材的制造工艺。结果显示,选用的带材中Zn-2Al带和A220带材能够满足粉芯丝材的生产要求。利用研制的粉芯丝材进行电弧喷涂实验,发现这两种丝材的喷涂稳定性都较好,制备的涂层较致密,层状组织特征明显,时间电位曲线显示两种涂层均表现出较强的耐蚀性能,在实验后期,两者的电极电位趋于一致。
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    T10钢低温双辉等离子表面渗镀铬硬化的研究
    郑英, 高原
    2009, 0 (3): 69-73.  
    摘要 ( 256 )   HTML( PDF (645KB) ( 279 )   引文文本
    采用双辉等离子渗铬技术,首先在560℃对T10钢进行不同时间的渗铬,再对已渗铬试样进行4h离子氮化,研究了该工艺对渗镀铬层硬化效果的影响。结果表明:双辉渗铬后的渗层由厚3~5μm的沉积层+扩散层组成,沉积层组织致密并与基体结合良好,基体组织和晶粒度与渗铬前基本一致;沉积层铬浓度达45%(质量分数)以上,内有20~25μm的扩散层,铬浓度向内呈梯度分布;表面物相均由Fe,Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6等组成;渗层表面显微硬度达650~850HV,向内逐步降低,呈梯度分布。沉积层厚度、渗层深度、渗层的铬浓度及显微硬度等均随渗铬时间的增加而增加。渗层经离子氮化后的组织与氮化前的组织无明显变化,但表面物相为Fe-Cr,Cr7C3,Cr23C6,CrN,Fe4N,表面显微硬度提高到1000~1350HV,较未氮化前提高约60%以上。
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    稀土对耐候钢耐蚀性能的影响研究
    岳丽杰, 王龙妹, 陈蕴博
    2009, 0 (3): 74-77,81.  
    摘要 ( 266 )   HTML( PDF (1543KB) ( 314 )   引文文本
    通过X射线衍射分析、电子探针和扫描电镜等手段对10PCuRE和10PCu耐候钢的表面锈层性能进行了研究,得到了10PCuRE钢致密锈层的种类、形成过程以及保护机理。通过对加稀土与未加稀土的耐候钢锈层的对比研究,可知稀土耐候钢的锈层分为两层,包括外锈层和均匀致密的内锈层,内锈层的组成相中超过80%为保护性的α-FeOOH。稀土促进了合金元素Cu在内锈层的富集,有利于保护性内锈层的生成,提高了钢基体的耐蚀性能。
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    综述
    预测聚合物基复合材料导热系数方法研究进展
    董其伍, 刘琳琳, 刘敏珊
    2009, 0 (3): 78-81.  
    摘要 ( 226 )   HTML( PDF (708KB) ( 1203 )   引文文本
    用聚合物与高导热填料共混制得导热聚合物基复合材料应用在防腐和节能要求较高的换热场合,符合换热设备新材料的要求;而复合材料的等效导热系数预测比较复杂,本文总结了预测聚合物基复合材料等效导热系数的各种方法,包括傅里叶定律法、最小热阻力法、热阻网络法、逾渗理论方法和均匀化方法,归纳了这些模型和方法的特点,对应用这些模型和方法提出了参考性的建议。
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    稳恒强磁场在固态相变中应用的研究进展
    任晓, 周文龙, 陈国清, 吴承伟, 黄朝晖, 张俊善
    2009, 0 (3): 82-86.  
    摘要 ( 192 )   HTML( PDF (1216KB) ( 296 )   引文文本
    稳恒强磁场作用下的固态相变受到了广泛的关注,已成为材料科学中重要的研究领域。本文从固态相变中相稳定性、生成相形貌和晶粒细化方面介绍了稳恒强磁场的影响规律和作用机制。阐述了通过施加稳恒强磁场控制材料微观组织,从而实现改变材料的性能。稳恒强磁场将成为材料制备与改性极具潜力的手段,在开发高性能材料方面发挥巨大作用。
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