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  • 材料工程
      2009年, 第0卷, 第9期 刊出日期:2009-09-20 上一期    下一期
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    论文
    固溶温度对DZ951镍基高温合金组织和持久性能的影响
    夏鹏成, 于金江, 孙晓峰, 管恒荣, 胡壮麒
    2009, 0 (9): 1-4.  
    摘要 ( 323 )   HTML( PDF (1637KB) ( 254 )   引文文本
    采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了固溶温度对定向凝固DZ951镍基高温合金组织和持久性能的影响。结果表明:合金经固溶处理后,枝晶偏析降低,合金强度增加。碳化物由铸态时的骨架状变成块状,呈不连续状分布在晶界,对裂纹的萌生和扩展都有抑制作用。γ′相经固溶处理后,尺寸变小,分布更加均匀。合金在1100℃/60MPa的持久性能得到提高。在1300℃固溶处理时,合金元素分布更加均匀,γ′相体积分数增加,使DZ951合金具有较高的持久寿命。
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    点阳极射流电沉积中的枝晶分形生长
    王桂峰, 田宗军, 黄因慧, 刘志东, 高雪松
    2009, 0 (9): 5-8.  
    摘要 ( 234 )   HTML( PDF (431KB) ( 252 )   引文文本
    利用建立的点阳极电沉积时枝晶分形生长模型,对圆形电解池点阳极电沉积二维枝晶簇的形貌进行了模拟。以点状金属镍为阳极,环状石墨为阴极,用自行设计的实验设备,采用射流电沉积的方法制备了二维的金属镍枝晶簇以验证模拟结果。结果表明:镍沉积层的形貌特征为具有分形结构的枝晶簇,这与模拟结果具有很好的相似性,表明该模型能够准确地表述圆形电解池点阳极电沉积时枝晶的生长过程,从而对枝晶分形生长的实验研究具有很好的指导意义。
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    材料适用性评价指标体系构建研究
    郭启雯, 才鸿年, 王富耻, 程兴旺, 王舒迟, 范群波
    2009, 0 (9): 9-12.  
    摘要 ( 189 )   HTML( PDF (380KB) ( 318 )   引文文本
    材料在装备上的适用性评价是对材料技术成熟度和使用合理性的评价,为建立材料适用性评价指标体系,通过研究确定了构建原则,分析了材料适用性的主要影响因素是材料性能、技术成熟性、保障能力和经济可承受性。在此基础上采用层次分析法构建了具有有序递阶层次结构的评价指标体系,基本概括了材料获得工程应用时必须具备的关键要素。
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    定向结晶对多孔股骨柄室温拉伸性能的影响
    张伟, 刘慧, 梁芳慧, 黄永玲
    2009, 0 (9): 13-15,19.  
    摘要 ( 208 )   HTML( PDF (580KB) ( 200 )   引文文本
    采用医用钴铬钼合金,通过普通铸造和定向结晶铸造两种技术制得多孔股骨柄毛坯,经高温烧结制成多孔股骨柄。对比研究了普通铸造技术和定向结晶对多孔股骨柄的室温拉伸性能的影响,分析了两种股骨柄的宏观与显微组织以及断口形貌。结果表明:经高温烧结的定向结晶铸造股骨柄,其宏观组织呈柱状晶,室温拉伸性能比高温烧结的普通铸造股骨柄显著提高,抗拉强度和延伸率分别至少提高了1.2倍和2倍。
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    工艺
    快速热处理对BaSrTiO3薄膜微结构的影响
    张雪峰, 李会容, 武昭妤
    2009, 0 (9): 16-19.  
    摘要 ( 301 )   HTML( PDF (935KB) ( 514 )   引文文本
    采用射频溅射法在Si基片上制备BaSrTiO3(BST)薄膜,利用X射线衍射和原子力显微镜(AFM)研究了快速热处理温度和时间对BaSrTiO3薄膜微结构的影响。结果表明:BST薄膜的衍射峰强度和结晶度随退火温度的升高而提高。随退火温度的升高,BST薄膜的表面粗糙度经历先降低后增大的过程,而BST薄膜的晶粒尺寸单调减小。当退火温度为700℃时,随退火时间的增加,BST薄膜的晶粒尺寸几乎不发生变化,而表面粗糙度单调减小。
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    挤压温度对等径角挤压碳纳米管增强AZ31镁基复合材料显微组织的影响
    周国华, 曾效舒, 张湛, 徐强, 罗超
    2009, 0 (9): 20-23.  
    摘要 ( 338 )   HTML( PDF (1140KB) ( 269 )   引文文本
    为了获得等径角挤压碳纳米管增强镁基复合材料的最佳挤压温度参数,在不同温度下,采用模角为90°的模具对经退火处理后的碳纳米管增强AZ31镁基复合材料进行了一道次的等径角挤压实验。结果表明:在不同温度下,CNTs/AZ31镁基复合材料经过一道次的等通道角挤压后,复合材料中有大量的超细晶粒出现。复合材料在220℃挤压时可以得到表面光滑的完整试样,有利于实现多道次的挤压,同时晶粒也得到了较好的细化效果。
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    基于CAE的大型LCD注塑面板变模温设计与分析
    王桂龙, 赵国群, 李辉平, 管延锦
    2009, 0 (9): 24-28.  
    摘要 ( 344 )   HTML( PDF (628KB) ( 317 )   引文文本
    研究了一种利用蒸汽加热和冷却水冷却的变模温注塑工艺,制定了其工艺流程。以LCD面板为例,通过构建变模温注塑工艺分析模型,利用ANSYS对其加热、冷却过程进行了数值模拟,研究了加热、冷却过程中型腔表面和聚合物熔体的热响应规律,为优化变模温注塑工艺参数提供理论依据。最后,通过构建LCD面板变模温注塑实验生产线,并将分析结果应用于实验生产,验证了模拟分析的有效性和准确性。结果表明,利用本工作提出的变模温注塑工艺,可在不降低生产效率的同时,彻底消除塑件表面熔接痕和提高塑件表面光泽度。
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    三维机织预制体结构对C/C复合材料力学性能的影响
    杨彩云, 胡振英, 周红英
    2009, 0 (9): 29-32,37.  
    摘要 ( 266 )   HTML( PDF (1009KB) ( 237 )   引文文本
    本工作设计并用炭纤维织造了两种不同结构的三维预制体,即三维角联锁结构(JLS)和三向正交结构(SZJ),采用化学气相渗透(CVI)致密和液相树脂浸渍/炭化的增密工艺,制备出C/C复合材料,测试并对比分析了拉伸性能和冲剪性能。结果表明:预制体结构对C/C复合材料的力学性能有很大影响,同时决定拉伸断裂破坏模式。三向正交结构C/C复合材料的力学性能好于三维角联锁结构的C/C复合材料。
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    超短气体滞留时间制备C/C复合材料及其组织研究
    和永岗, 李克智, 魏建锋, 郭领军, 李贺军, 张磊磊
    2009, 0 (9): 33-37.  
    摘要 ( 309 )   HTML( PDF (1104KB) ( 206 )   引文文本
    以2D针刺炭毡为预制体,天然气为炭源前驱体,无稀释气体,绝对压力为10kPa,沉积温度为1100℃的工艺条件下,通过新型等温化学气相沉积工艺(ICVI),控制气体滞留时间分别为0.01,0.02,0.03s。研究在此超短气体滞留时间下C/C复合材料的致密化过程及密度分布,并采用偏光显微镜(PLM),扫描电子显微镜(SEM)观察其微观组织结构形貌。结果表明:在0.01s的气体滞留时间下,150h的渗透时间内可以制备出表观密度达到1.75g/cm3以上,密度呈现内高外低特点的C/C复合材料,其组织结构为中织构(MT)和高织构(HT)的双层织构,MT只在纤维表面存在且厚度小于2μm,其他均为HT组织。
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    快速凝固Mg-Zn-Y-Zr合金条带的组织和性能研究
    刘广, 张振忠, 陈骞, 张浩, 尹长浩, 张少明
    2009, 0 (9): 38-41,46.  
    摘要 ( 294 )   HTML( PDF (1686KB) ( 387 )   引文文本
    采用普通凝固和快速凝固技术制备Mg-5Zn-1Y-0.6Zr合金,用XRD,SEM,显微硬度测量等分析方法研究其凝固组织和性能特征。结果表明,普通凝固合金由α-Mg固溶体和在晶界处呈不连续网状分布的三元相I-(Mg3Zn6Y)准晶相和W-(Mg3Zn3Y2)相组成。快速凝固合金晶粒细化并产生非晶相,晶间化合物全部转化为准晶I相。非晶相的出现及显微组织细化是造成快速凝固合金条带显微硬度提高的主要原因。快速凝固合金条带的显微硬度随冷速提高显著增大,最大值HV167.23是普通凝固合金的2.2倍。
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    室温固相法制备工艺对纳米ATO性能的影响
    王朝华, 刘乙江, 朱达川, 涂铭旌
    2009, 0 (9): 42-46.  
    摘要 ( 247 )   HTML( PDF (528KB) ( 547 )   引文文本
    以氯化亚锡、草酸、三氯化锑、碳酸氢铵和氨水为原料,借助球磨过程中机械力的研磨、破碎和搅拌引发化学反应,制备出成分均匀的超细前驱体;将前驱体于高温下进行热分解制备纳米掺锑二氧化锡(ATO)粉体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电阻测量仪等分析方法,研究了掺杂量、热分解温度、时间与pH值对ATO电阻率等性能的影响。结果表明:在以适当方式调节球磨反应终点pH为8.5的条件下制备的掺锑10%(质量分数)的前驱体,于600℃下热分解2h后再于900℃下恒温2h,得到了压片电阻率为1.2Ω·cm的浅蓝色纳米ATO粉体。
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    轧制工艺对CSP生产低碳贝氏体高强钢组织和性能的影响
    陈林恒, 康永林, 黎先浩, 温德智, 刘国民
    2009, 0 (9): 47-50,60.  
    摘要 ( 252 )   HTML( PDF (560KB) ( 304 )   引文文本
    研究了CSP工艺生产低碳贝氏体高强钢的工艺控制与显微组织和力学性能的关系。通过比较不同终轧温度和卷取温度对低碳贝氏体高强钢组织性能的影响,得出钢板最终组织为不同比例的铁素体加贝氏体复相组织,且随着终轧温度和卷取温度尤其是卷取温度的降低,组织中贝氏体的体积分数增多,组织更加细小均匀,并且可以获得细小弥散的M-A组织和析出粒子,从而提高钢的屈服强度和韧性。
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    AZ31B镁合金表面锌系磷化膜制备工艺及性能研究
    高焕方, 张胜涛, 罗天元, 全学军, 许俊强, 方丽
    2009, 0 (9): 51-55,65.  
    摘要 ( 252 )   HTML( PDF (1791KB) ( 337 )   引文文本
    采用极化曲线分析方法(Tafel)及扫描电子显微镜(SEM)对AZ31B镁合金在不同磷化时间及不同磷化温度条件下所形成的锌系磷化膜的防腐性能及表面微观形貌进行了研究,并应用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)对最佳工艺条件下所形成的磷化膜的相组成以及磷化膜的成分进行了研究。结果表明:磷化时间及磷化温度对AZ31B镁合金磷化膜的防腐性能有较大影响,其最佳磷化时间为5min,最佳磷化温度为50℃;磷化膜的成分为Zn3(PO4)2·4H2O,Zn2Mg(PO4)2以及少量的单质Zn;在锌系磷化液中AZ31B镁合金中的Mg在微阳极发生溶解而Al没有溶解。此外还探讨了AZ31B镁合金表面的磷化反应机理。
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    测试与表征
    FGH96镍基高温合金的高温低周疲劳断裂机理研究
    顾玉丽, 何玉怀, 陶春虎, 郑飞, 张国栋
    2009, 0 (9): 56-60.  
    摘要 ( 374 )   HTML( PDF (1733KB) ( 485 )   引文文本
    研究了FGH96镍基高温合金在550,720℃条件下应变控制的高温低周疲劳断裂机理。结合断口宏微观观察和位错组织结构观察,探讨了FGH96合金疲劳行为的微观机理,并建立了扩展区面积和疲劳寿命的定量关系,结果表明:FGH96合金的断裂特征以穿晶解理为主;合金在较高温度下具有较低的疲劳寿命是与氧化损伤和合金的塑性变形密切相关;应变幅较小时(<0.6%左右),温度对合金的疲劳寿命起主导作用,氧化损伤效应明显;位错密度在较高的应变幅下比在较低的应变幅下高得多,较高应变幅下,位错发生了交滑移甚至是攀移运动;合金的疲劳断口扩展区面积与疲劳寿命存在线性对数关系。
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    聚丙烯腈纤维预氧化过程中微观结构的演变
    华中, 杨玉蓉, 袁媛, 杨永岗, 曹霞, 王志英
    2009, 0 (9): 61-65.  
    摘要 ( 235 )   HTML( PDF (471KB) ( 297 )   引文文本
    利用扫描电镜(SEM)、广角X射线衍射(WAXD)和小角X射线散射(SAXS)对200~275℃范围内逐步预氧化的聚丙烯腈纤维的断面形貌与微观结构进行了测试。根据各样品的WAXD,SAXS数据,分别计算了预氧化纤维的微晶尺寸、纤维内微孔大小、小孔洞所占的体积分数及微孔的分形维数,分析了材料的微观组织结构在预氧化过程中的变化。结果表明:随着预氧化温度的升高,纤维的微晶尺寸先增大后减小,纤维内微孔的尺寸先减小后增大,小孔洞所占的体积分数不断增大,微孔的分形维数先减小后增大。
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    X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为研究
    胥聪敏
    2009, 0 (9): 66-70.  
    摘要 ( 319 )   HTML( PDF (719KB) ( 410 )   引文文本
    采用电化学测试、扫描电镜、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响。结果表明:退火态X80钢耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢组织因热处理发生改变有关;随着浸泡时间的增加,两种状态X80钢总的腐蚀速率呈增大趋势,点蚀敏感性增加,阴极过程均为氧的活化控制;腐蚀产物主要由FeOOH(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加。研究还发现Cl-对X80钢的腐蚀起主导作用。
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    开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响
    陈刘定, 童小燕, 姚磊江, 程起有
    2009, 0 (9): 71-74.  
    摘要 ( 338 )   HTML( PDF (830KB) ( 502 )   引文文本
    通过拉伸、压缩和疲劳实验结合断口显微观察并与光滑试样进行对比,研究开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响。结果表明:开孔试样的拉伸行为和光滑试样一样表现为非线性,拉伸强度降低11.8%,拉伸破坏应变降低54.3%;开孔试样的压缩行为与光滑试样不同,低应力时表现为线性,应力增大到一定程度时由于裂纹闭合效应较为明显,开始表现出明显的非线性,压缩强度降低12.2%,压缩破坏应变降低54.9%;开孔试样的疲劳极限约为其极限拉伸强度的88%,与光滑试样相同;开孔试样在拉伸、压缩和疲劳载荷作用下都具有较小的应力集中系数,对开孔敏感性较小;开孔试样断口一般从孔中间穿过,破坏首先发生在试样孔边应力集中最严重的地方,断口方向与孔边初始缺陷有关。
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    表面工程
    Al2O3/TiC/CaF2陶瓷的摩擦磨损及自润滑膜的形成机理研究
    曹同坤, 高伟
    2009, 0 (9): 75-79.  
    摘要 ( 294 )   HTML( PDF (627KB) ( 423 )   引文文本
    采用热压烧结工艺制备了Al2O3/TiC/CaF2/TiC/CaF2(ATF)陶瓷材料,在环-块式摩擦磨损试验机上与硬质合金配副对其进行了摩擦磨损性能实验,并分析了自润滑膜的形成过程和机理。结果表明:ATF自润滑陶瓷材料的摩擦系数随CaF2含量的增加而降低;当CaF2含量小于10%(质量分数)时,磨损率随着CaF2含量的增加而降低;当CaF2含量继续增加时,Al2O3/TiC/CaF2/TiC/CaF2磨损率随CaF2含量增加而迅速升高。SEM照片表明在摩擦表面明显地形成了自润滑膜,这层润滑膜存在于摩擦副之间,从而明显地降低摩擦系数。ATF自润滑陶瓷材料中的固体润滑剂在摩擦热和摩擦力作用下,析出摩擦表面,当大量固体润滑剂析出并在摩擦表面拖覆时,便形成了自润滑膜。由于机械应力和热应力的共同作用,自润滑膜在反复摩擦下会产生裂纹,从而导致其破坏、脱落。在脱落部位,重新进入了自润滑膜的再生阶段,这样就形成了自润滑膜的生成、破损、脱落与再生的循环过程。
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    工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响
    王宏宇, 左敦稳, 马浩, 王明娣, 陆英艳
    2009, 0 (9): 80-83,88.  
    摘要 ( 331 )   HTML( PDF (603KB) ( 323 )   引文文本
    针对现有粉末预置方法的不足,提出了一种新的粉末预置方法——压片预置法。采用该方法在基体表面上实现了粉末绿色预置,采用不同工艺参数在横流CO2激光器上扫描预置层制备了激光熔覆涂层。使用光学显微镜和扫描电镜观测了涂层的界面结合情况、稀释率和微观组织,分析了工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响。结果表明:在预置涂层厚度一定的情况下,大的光斑直径有利于基体能量的吸收,从而有利于涂层与基体形成冶金结合;当光斑直径相同时,高能低速有利于涂层与基体结合性能的提高。熔覆层的稀释率以1000W/mm为界随功率密度的增大先增后减,但当功率密度大于1000W/mm时能量有效利用率偏低。此外,随着功率密度的减小,熔覆表层枝晶组织呈现出"胞化"特征。因此,对于压片预置式激光熔覆,应尽可能采用大光斑小功率低扫描速度的工艺参数。
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    综述
    新型透明导电氧化物薄膜Nb-TiO2的研究进展
    冯娴娴, 赵小如, 刘凯, 刘波, 赵亮
    2009, 0 (9): 84-88.  
    摘要 ( 365 )   HTML( PDF (785KB) ( 854 )   引文文本
    新型透明导电氧化物薄膜Nb-TiO2因其优异的光电性能成为当今研究的热门材料。本文详细阐述了Nb-TiO2薄膜的光电性能、影响Nb-TiO2光电特性的因素与机理以及目前的研究进展、前沿动态等,着重讨论了载流子浓度及其散射过程对光学透过率和导电性能的影响。
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