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  • 材料工程
      2009年, 第0卷, 第11期 刊出日期:2009-11-20 上一期    下一期
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    论文
    高温流态化合成氮化硅的实验研究
    张林进, 叶旭初, 吕秀玮
    2009, 0 (11): 1-3.  
    摘要 ( 279 )   HTML( PDF (365KB) ( 274 )   引文文本
    采用自行设计的高温流化床,利用流态化技术合成了氮化硅粉。研究了温度对硅粉床层流化特性的影响。利用K值法对XRD结果进行计算分析,得到了转化率随反应时间的变化规律。结果表明:随着温度的升高,床层流化所需的最小气速增大。氮化反应初期存在一定的反应诱导期,在转化率为20%~40%时,反应比较剧烈。随后反应速度减缓,160min后反应速度基本不再变化。流态化技术的采用为实现常压条件下连续化生成氮化硅工艺提供了实验基础。
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    直流稳恒磁场对45钢摩擦磨损性能的影响
    商剑, 张永振, 邱明, 徐永智
    2009, 0 (11): 4-7,13.  
    摘要 ( 348 )   HTML( PDF (1087KB) ( 324 )   引文文本
    大气条件下,研究不同强度的直流稳恒磁场对45钢干滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明:与无磁场条件下相比,材料的摩擦系数降低,磨损量明显减少,磨损表面光滑,磨屑细化。微观分析表明,45钢在磁场条件下磨损后,表面生成更多的氧,认为氧化磨损及磨屑的润滑作用是磁场降低摩擦系数、减轻磨损的主要原因。
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    发展高稳定性718合金的热力学模拟计算
    付书红, 董建新, 张麦仓, 谢锡善
    2009, 0 (11): 8-13.  
    摘要 ( 304 )   HTML( PDF (925KB) ( 333 )   引文文本
    利用Thermo-Calc热力学计算软件和与之相应的镍基高温合金数据库,计算了碳、铝、钛、铌和钨成分改变时对718合金中平衡相的析出规律影响,并预测了平衡相的化学成分,以期为发展高稳定性718合金提供理论依据。
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    活化条件对酚醛基活性炭布结构及其电化学性能的影响
    耿煜, 宋燕, 田永明, 郭全贵, 刘朗
    2009, 0 (11): 14-19.  
    摘要 ( 314 )   HTML( PDF (1297KB) ( 366 )   引文文本
    以实验室自制的酚醛基纤维布为原料,通过水蒸气活化制备了系列酚醛基活性炭布(ACCs),利用低温N2(77K)吸附法测定了所制活性炭布的孔结构,将所制备的活性炭布用做超级电容器电极材料,用恒流充放电法和交流阻抗技术考察了所制模拟电容器的电化学性能(电解液:1M(CH2CH3)3CH3NBF4/PC)。结果表明:随着活化温度的升高或活化时间的延长,所制活性炭布的比表面积和平均孔径增大,中孔比表面积也得到明显提高。活性炭布的比电容随着比表面积的增加而增大,其中950℃活化90min的样品在50mA·g-1电流密度下的比电容达到158F·g-1。电容保持率(C500/C50)随着样品中孔比表面积的增加而增大,900℃活化120min的样品的电容保持率达到91.1%;随着平均孔径的增大,表征电极导电性的参数IR降减小。
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    钒酸钡Ba3(VO4)2合成过程的研究
    周振泽, 张德, 徐建梅, 董金文, 高慧娟, 姜胜林
    2009, 0 (11): 20-22,91.  
    摘要 ( 425 )   HTML( PDF (1064KB) ( 527 )   引文文本
    Ba3(VO4)2是最有希望实现低温共烧的微波介质陶瓷体系之一。以BaCO3,V2O5为原料,在不同温度下进行合成反应,对合成样品进行XRD物相分析,研究合成目标相Ba3(VO4)2的反应过程。结果表明:在粉料湿法球磨过程中,BaCO3与V2O5已开始反应生成BaV2O6,球磨后烘干样品的XRD图中不存在V2O5的衍射峰。合成目标相Ba3(VO4)2的中间产物有:Ba(VO3)2·HO2,BaV2O6,Ba2V2O7,Ba3(VO4)2。合成反应在450℃时开始出现目标相,800℃时得到单相Ba3(VO4)2
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    工艺
    AA6111合金在热轧过程中保持时间对晶体织构的影响
    宋颖刚, CROSS M. D. J., RAINFORTH W. M., WYNNE B. P.
    2009, 0 (11): 23-26.  
    摘要 ( 348 )   HTML( PDF (1289KB) ( 607 )   引文文本
    使用EBSD研究了AA6111合金在两次热轧过程中不同保持时间对晶体织构演变的影响。结果显示:变形织构主要由α和β纤维组成。从主要织构组分的取向强度看出,随着保持时间的增加,Brass和Copper理想织构组分显著增加,S织构没有明显变化。
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    脱氧对碳钢耐点蚀性能的影响
    曹国良, 李国明, 常万顺, 陈珊, 陈学群
    2009, 0 (11): 27-30,35.  
    摘要 ( 336 )   HTML( PDF (1191KB) ( 452 )   引文文本
    选择四种不同脱氧程度的碳钢,在pH=10的3%(质量分数)NaCl溶液中进行极化试验,比较钢的点蚀诱发敏感性;在人造海水中进行模拟闭塞腐蚀电池试验和室内挂片试验,评价钢的点蚀扩展速度。结果表明:沸腾钢A,B钢中的主要夹杂物为橄榄状硫化物和土豆状氧化锰夹杂,镇静钢C,D钢的主要夹杂物为条片状硫化物夹杂和硅酸盐夹杂。在相同条件下,沸腾钢比镇静钢表现出更弱的点蚀诱发敏感性和更小的点蚀扩展速度。同是镇静钢,过低的磷含量可显著促进蚀孔的扩展。
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    复合材料单搭接头的剪切强度对比实验研究
    陈列, 熊峻江, 程泽林
    2009, 0 (11): 31-35.  
    摘要 ( 442 )   HTML( PDF (940KB) ( 637 )   引文文本
    在常温和湿热高温的环境下,分别进行了三种不同的成型工艺(RTM、引入缝纫的RTM和胶接)制备的单搭接头的剪切强度实验,研究了成型工艺对单搭接头的剪切强度的影响,并根据实验现象分析了单搭接头的剪切破坏机理。实验结果表明:引入缝纫的RTM成型试样的剪切强度性能最高,而胶接成型试样的剪切强度最低;环境温度对RTM和引入缝纫RTM成型试样的剪切强度影响不大,而对胶接成型试样的剪切强度有较大影响。
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    SiC纤维表面C涂层的制备及介电性能研究
    郑文景, 周万城, 罗发, 于新民
    2009, 0 (11): 36-39.  
    摘要 ( 440 )   HTML( PDF (413KB) ( 488 )   引文文本
    采用化学气相沉积(CVD)法,在SiC纤维表面沉积了100nm厚的C涂层,研究了制备温度对C涂层微观结构、单丝纤维体电导率及纤维编制体介电性能的影响。采用SEM和RAM显微技术(Raman microscopy)对C涂层的表面形貌和微观结构进行分析。结果表明:保持C涂层厚度一致,当沉积温度由800℃升到900℃后,C涂层的石墨化程度提高,晶粒变大,SiC纤维单丝体电导率由0.745Ω-1·cm-1升到6.289Ω-1·cm-1;SiC纤维编制体的复介电常数实部由90升到132,介电损耗由0.95升到1.14,其中虚部由87升到150。实部增大与载流子浓度增大有关,虚部增大与材料漏导电有关。认为这是SiC纤维表面沉积的C层使纤维电导率增大所致。直流电导损耗是其主要损耗机制。
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    测试与表征
    18CrNi4A钢力-磁效应的ANSYS模拟
    任吉林, 舒铭航, 伍家驹, 宋凯, 陈曦, 陈晨
    2009, 0 (11): 40-44.  
    摘要 ( 398 )   HTML( PDF (1356KB) ( 710 )   引文文本
    采用大型有限元分析软件ANSYS建立18CrNi4A试样及其周围空气层的有限元模型,对其进行地磁场中拉伸载荷下的力-磁效应有限元模拟,得出试样应力分布图以及试样表面切向和法向漏磁场分布结果;磁场下应力集中对磁记忆信号的影响进行分析;最后,将模拟结果与实际试验结果进行比对,得出分析结果,为磁记忆检测技术的机理和试验的深入研究提供依据。
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    ZK60镁合金高温动态再结晶行为的研究
    王斌, 易丹青, 方西亚, 刘会群, 吴春萍
    2009, 0 (11): 45-50.  
    摘要 ( 456 )   HTML( PDF (2012KB) ( 423 )   引文文本
    采用Gleeble-1500热模拟试验机进行压缩实验,研究了ZK60镁合金在变形温度为473~723K、应变速率为0.001~1s-1范围内变形过程中的组织演变。分析了变形程度、变形温度、变形速率对其动态再结晶行为的影响,探讨了其动态再结晶的形核机制。结果表明:ZK60合金高温塑性变形时的主要软化机制为动态再结晶,变形温度623K,应变量超过0.24时,在原晶界处出现大量的动态再结晶晶粒,并形成易延展的剪切区。变形温度是影响ZK60合金动态再结晶晶粒尺寸的主要因素,变形温度高于623K时,动态再结晶晶粒超过25μm。ZK60合金动态再结晶晶核在晶界弓弯处形成,随着应变量增加,出现亚晶界合并长大,长条状亚晶快速长大以及在剪切带变形区形核等。
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    AZ61镁合金的动态力学性能与显微分析
    黄海, 黄维刚
    2009, 0 (11): 51-54.  
    摘要 ( 340 )   HTML( PDF (1039KB) ( 391 )   引文文本
    利用SHPB(分离式霍布金森压杆)技术对AZ61镁合金进行了动态压缩实验,并利用金相和扫描电镜对冲击后的试样进行了显微分析。讨论了该合金在常温下的动态断裂和塑性变形机制。结果表明:AZ61镁合金的动态压缩应力-应变曲线表现出较强的应变硬化特性,其屈服强度随应变速率增大而升高,断口呈现大量解理台阶和少量韧窝并存的混合形貌,塑性变形方式为滑移和孪生共存。
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    PP/POE/SGF三元复合泡沫体的压缩吸能特性研究
    杨继年, 李子全
    2009, 0 (11): 55-58.  
    摘要 ( 349 )   HTML( PDF (615KB) ( 431 )   引文文本
    在准静态单向压缩条件下,测试和分析了聚丙烯(PP)/乙烯-1-辛烯共聚物(POE)/短玻璃纤维(SGF)三元泡沫复合材料的压缩性能,考察了SGF的质量分数对压缩弹性模量、屈服强度和能量吸收特性的影响。结果表明:PP/POE/SGF泡沫复合材料的压缩应力-应变曲线具有典型的弹性变形、屈服平台和致密化三个阶段;适量SGF的引入提高了压缩弹性模量、屈服强度和吸能能力,而在研究的范围内,较高含量(20%以上)的SGF才能提高泡沫复合材料的吸能效率,其增强效果不如吸能能力明显。
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    B2Fe-Al合金中与空位有关的弛豫
    吴杰, 韩福生, 崔洪芝, 迟静, 姚树玉
    2009, 0 (11): 59-64.  
    摘要 ( 341 )   HTML( PDF (1826KB) ( 256 )   引文文本
    利用内耗方法对空冷B2Fe-Al合金中原子缺陷的运动特征进行了研究。在210℃(称为P1峰)和410℃(称为P2峰)附近观察到两个与样品热空位浓度密切相关的弛豫型内耗峰。研究表明,P1峰产生于应力作用下双空位(VFeVAl)的重新取向,而P2峰起源于反位置原子与Fe空位之间的相互作用。对于富Fe的B2 Fe-Al合金,P2峰产生于应力作用下三倍体缺陷(2VFeVAl)的重新取向;而对于富Al的B2 Fe-Al合金,P2峰则产生于应力诱导下Al反位置原子在Fe空位之间的运动。
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    含材料非线性的热塑性聚乙烯自增强复合材料逐渐损伤分析
    杨璧玲, 张慧萍, 张同华, 庄兴民, 晏雄
    2009, 0 (11): 65-68,98.  
    摘要 ( 317 )   HTML( PDF (412KB) ( 470 )   引文文本
    以分段线弹性方法考虑了单向复合材料纵向、横向与剪切的非线性特性,建立了静拉伸热塑性PE/PE层合板逐渐损伤模型,利用有限元技术模拟研究了UHMWPE/LDPE层合板逐渐损伤的过程及机理。研究表明,纵向非线性对层合板的拉伸力学行为非线性有显著影响;各向非线性的分段线弹性处理可简便有效地分析复合材料及其结构的非线性问题,结合逐渐损伤分析可清楚揭示基体开裂、纤-基剪切和纤维断裂等损伤模式及其进程。算例分析的理想结果验证了模型的有效性。
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    表面工程
    等离子喷涂铁基涂层的接触疲劳失效机理研究
    朴钟宇, 徐滨士, 王海斗, 濮春欢
    2009, 0 (11): 69-73.  
    摘要 ( 362 )   HTML( PDF (1086KB) ( 316 )   引文文本
    对超音速等离子喷涂铁基涂层的接触疲劳失效机理进行了研究。使用球盘式接触疲劳试验机进行了涂层的接触疲劳实验,并通过对失效试样表面形貌的观察,总结出了涂层三种典型的失效形式,即点蚀、剥落和分层。分别研究了三种失效形式的相应的失效机理,结果表明:点蚀失效是由粗糙的表面引起的;剥落失效是由于表层与次表层的微观缺陷引起的;而分层失效则由涂层内部的剪切应力机制决定。
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    磁过滤直流真空阴极弧制备含铬类金刚石膜的结构及其性能研究
    祝土富, 沈丽如, 徐桂东, 金凡亚
    2009, 0 (11): 74-79.  
    摘要 ( 314 )   HTML( PDF (1562KB) ( 302 )   引文文本
    采用磁过滤直流真空阴极弧沉积技术在单晶硅片、载玻片、不锈钢片基体上制备了含铬类金刚石(Cr-DLC)膜。用光学显微镜、椭偏仪、分光光度计、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射能谱(XRD)、Raman光谱、纳米硬度计、摩擦磨损仪、洛氏硬度计检测了薄膜的组分结构、光学、力学等相关特性。结果表明,硅片上的薄膜厚度为47.6nm,碳含量为89%,sp3键占碳含量的55.15%。不锈钢片上的薄膜具有典型的DLC膜Raman光谱特征,在空气中的摩擦系数约为0.1,耐磨性能优良,膜与基体的结合性能良好。
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    硅硼玻璃在可伐合金表面的润湿规律
    罗大为, 沈卓身
    2009, 0 (11): 80-83,87.  
    摘要 ( 464 )   HTML( PDF (1292KB) ( 645 )   引文文本
    采用座滴法研究硅硼玻璃在分别具有FeO和FeO+Fe3O4氧化膜的可伐合金表面1000℃保温不同时间的润湿规律。用数码显微镜测量硅硼玻璃在可伐合金表面的接触角和润湿直径,用SEM研究晕圈的表面形貌以及玻璃和金属的截面形貌,并用能谱分析不同晕圈处的化学成分。结果表明:随着润湿时间的延长,玻璃在具有FeO和FeO+Fe3O4氧化膜的可伐合金表面的接触角不断减小并最终分别在25°和23°趋于稳定。可以观察到,在润湿过程中,熔融玻璃周围存在两个晕圈,可以根据接触角、晕圈和润湿直径的变化将润湿过程分成润湿初始期、润湿铺展期和润湿稳定期三个阶段。
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    锌粉颗粒形状对机械镀锌层性能的影响
    王胜民, 赵晓军, 何明奕, 刘丽, 裴和中, 谭蓉
    2009, 0 (11): 84-87.  
    摘要 ( 365 )   HTML( PDF (867KB) ( 846 )   引文文本
    以球状锌粉和片状锌粉为原始锌粉制备了机械镀锌层,采用SEM观察了镀层的结构形貌;采用XRD分析了锌粉颗粒形状对镀层物相组成的影响;采用表面洛氏硬度计分析了锌粉颗粒形状对镀层表面硬度的影响;采用中性盐雾实验和电化学极化方法分析了锌粉颗粒形状对镀层耐腐蚀性能的影响。研究结果表明:锌粉颗粒形状对镀层表面硬度的提高基本没有影响,片状锌粉制备镀层的表面硬度的均匀性要优于球状锌粉制备的镀层;锌粉颗粒形状对镀层的物相组成没有影响,两种锌粉制备的镀层中都没有生成新的合金相;片状锌粉制备的镀层的耐腐蚀性能要稍微优于球状锌粉制备的镀层。
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    失效分析
    风机齿轮箱齿轮失效分析
    马海全, 于洋, 姜涛, 陶春虎, 黎明
    2009, 0 (11): 88-91.  
    摘要 ( 399 )   HTML( PDF (830KB) ( 716 )   引文文本
    某发电厂的风力发电机在运行中齿轮箱出现故障,经现场检查发现在风机某一级传动齿轮中有一个齿轮出现断齿现象,断裂部位在轮齿的中间腰部位置。为了判断风机齿轮箱的断裂性质及原因,对风机齿轮箱断齿残片进行了宏微观观察,对断齿残片基体及断口源区进行了能谱分析,测定了断齿表面残余应力,还对齿轮进行了断口定量分析。结果表明,风机齿轮箱齿轮轮齿失效性质为弯曲疲劳断裂。可基本排除齿轮设计、材质、使用维护方面的异常,齿轮断裂原因在于断裂部位存在夹渣缺陷。
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    综述
    超支化聚酰胺酯的研究进展
    陈荣国, 房小明, 肖荔人, 陈庆华
    2009, 0 (11): 92-98.  
    摘要 ( 287 )   HTML( PDF (2045KB) ( 792 )   引文文本
    超支化聚酰胺酯(HBPEA)是超支化聚合物(HBP)的一小分支,容易从商品化原料合成,可集聚酰胺、聚脂和HBP三类聚合物的性能于一体,在多领域呈现出了广阔的应用前景,近年来很受关注。主要介绍了超支化大分子的建构思路,HBPEA的合成及应用研究进展。
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