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  • 材料工程
      2010年, 第0卷, 第3期 刊出日期:2010-03-20 上一期    下一期
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    测试与表征
    废触媒制备活性炭负载氧化锌的结构及其空气净化性能
    钱天才, 周烈兴, 牟雷
    2010, 0 (3): 1-3,65.  
    摘要 ( 267 )   HTML( PDF (1005KB) ( 273 )   引文文本
    利用负载醋酸锌的废触媒为原料,用微波处理制成活性炭负载氧化锌的复合材料.研究了复合材料对甲醛和TVOC气体的降解性能,运用现代分析仪器表征了材料的微观结构和表面特性,结果表明:该复合材料具有发达的孔隙结构,对空气中的有机挥发物有较高吸附容量,负载的氧化锌呈六方结构,对甲醛具有催化降解作用.
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    Sn-9Zn-xP无铅焊料合金性能研究
    黄惠珍, 魏秀琴, 帅歌旺, 周浪
    2010, 0 (3): 4-7,12.  
    摘要 ( 386 )   HTML( PDF (1074KB) ( 333 )   引文文本
    以Sn-9Zn合金为研究对象,考察了P的添加对其性能的影响,并对其机制作了初步探讨.通过二次离子质谱(SIMS)分析发现,P的添加显著降低Sn-9Zn合金中的含氧量,从而提高了合金在Cu上的润湿性.P的改善润湿性的效果不仅有利于其工艺性能,也提高了Sn-9Zn/Cu焊点界面的结合强度,只使其塑性略有下降.同时,微量P的添加不改变Sn-9Zn合金与Cu形成的焊点的界面结构.另外,蠕变强度测试结果表明,P的添加能显著提高合金的抗蠕变性能.
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    AgSnO2触头材料电弧侵蚀特征的分子动力学模拟
    于杰, 陈敬超, 周晓龙, 叶未, 邹妤, 刘方方
    2010, 0 (3): 8-12.  
    摘要 ( 347 )   HTML( PDF (1277KB) ( 486 )   引文文本
    研究电接触材料电弧侵蚀作用过程中灭弧过程的微观机理,采用分子动力学和实验的方法对反应合成的AgSnO2电接触材料的熔池行为进行模拟.结果表明:根据起弧时的物相所构建的模型,能够准确地模拟熔池特征,熔池内部物质运动和存在状态是决定耐电弧侵蚀的关键因素.可通过增加反应合成AgSnO2电接触材料与基体浸润的氧化物组分,以及氧化物发生物态变化、化学分解过程来达到熄弧的目的.
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    C/Si-C-N复合材料的制备及其氧化行为研究
    卢国锋, 乔生儒, 弓满锋, 侯军涛, 焦更生
    2010, 0 (3): 13-17.  
    摘要 ( 331 )   HTML( PDF (1145KB) ( 221 )   引文文本
    采用CVI方法制备出了以Si-C-N陶瓷为基体以热解炭为界面的炭纤维增强陶瓷基复合材料(C/Si-C-N).采用热重法研究了C/Si-C-N复合材料在空气中的氧化行为,并探讨了基体制备温度对复合材料抗氧化性能的影响.研究表明:不同温度下制备的复合材料,其氧化行为完全不同.高温下制备的C/Si-C-N复合材料其氧化失重随氧化温度的升高而持续增加;低温下制备的C/Si-C-N复合材料则其氧化失重先随温度的升高而增加,随后在800~1000℃之间随温度的升高而减小,接着又随温度的升高而增加.较高的制备温度可使复合材料在900℃以下温度区间的抗氧化性能得到提高,但却使900℃以上温度区间的抗氧化性能降低.
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    电子束束流密度对冶金硅中杂质磷的影响
    姜大川, 谭毅, 董伟, 王强, 彭旭, 李国斌
    2010, 0 (3): 18-21.  
    摘要 ( 286 )   HTML( PDF (383KB) ( 278 )   引文文本
    采用电子束设备对多晶硅进行熔炼,设计熔炼功率和时间相同、降束时间不同的三组实验,评价硅中杂质磷在熔炼及凝固过程中的去除效果.根据熔炼后硅锭的杂质分布特点推导出表征硅中杂质磷的去除率公式,经计算得到去除率为80%以上,并由磷的蒸发方程计算出在本实验中当电子束熔炼多晶硅锭的束流密度在235mA之上时,硅中的磷都可以被蒸发去除.
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    沉淀剂对La2Zr2O7制备过程的影响
    王璟, 白书欣, 张长瑞
    2010, 0 (3): 22-24,88.  
    摘要 ( 336 )   HTML( PDF (1081KB) ( 537 )   引文文本
    分别采用氨水和草酸铵作沉淀剂,通过化学共沉淀法制备了单相La2Zr2O7粉末.利用DSC-TGA和XRD等方法对LZ前驱体的煅烧分解过程、产物物相进行了分析和表征.结果表明:氢氧化物前驱体在400~750℃分解得到无定型的复合氧化物,800℃保温2.5h即完成相转变形成单相组分的La2Zr2O7;而草酸盐前驱体在400~650℃草酸盐发生分解得到无定型氧化镧、氧化锆的混合物;700℃以后,La(OH)3的分解、无定型氧化物晶化得到六方结构氧化镧与单斜相氧化锆、Zr4+扩散到La2O3晶界生成La2Zr2O7等三个反应同时进行.获得单相组分La2Zr2O7的煅烧条件至少要1450℃,保温2.5h.草酸盐前驱体中镧和锆两种成分局部的分布不均匀是造成其处理温度比氨水法要高的直接原因.
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    表面工程
    钝化方式对镀锡钢板耐蚀性及铬含量的影响
    孙杰, 安成强, 谭勇
    2010, 0 (3): 25-28,92.  
    摘要 ( 406 )   HTML( PDF (937KB) ( 398 )   引文文本
    使用化学分析、X射线光电子能谱分析以及电化学测试等试验方法,研究化学钝化以及电化学钝化得到的镀锡板的铬含量、铬元素组成及耐蚀性.结果表明:对于镀锡钢板铬酸盐钝化膜,电解钝化膜的总铬含量高于化学钝化膜的总铬含量.钝化膜中主要含有Cr,O以及Sn元素.不同钝化方式得到的钝化膜中铬元素的的价态、组成均不同,化学钝化膜及电解钝化膜中铬元素的组成分别为Cr2O3,Cr(OH)3以及Cr2O3,Cr(OH)3,Cr.电化学钝化膜的耐蚀性高于化学钝化膜.
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    激光熔覆镍基合金与铝反应合成Ni-Al金属间化合物覆层的研究
    程广萍, 何宜柱
    2010, 0 (3): 29-33,37.  
    摘要 ( 398 )   HTML( PDF (1389KB) ( 464 )   引文文本
    以镍基合金和铝为原料,利用激光熔覆技术在低碳钢表面反应合成Ni-Al金属间化合物覆层.采用SEM,EDX,TEM和XRD等表征手段对试样的组织和相结构进行分析.结果表明:激光熔覆镍基合金与铝反应合金覆层由β-NiAl和γ′-Ni3Al两相构成,两相中均固溶有一定量Fe,Si元素.β-NiAl相含量较多,为细小、均匀、交错分布的树枝晶,Ni,Al间的反应放热使树枝晶呈现等轴化趋势;γ′-Ni3Al相含量较少,呈连续网状分布于β-NiAl树枝晶周围,这种结构有利于降低覆层脆性.在1.5kW功率下,激光熔覆镍基合金及铝反应合成的β-Ni Al和γ′-Ni3Al两相合金覆层致密,有少量气孔但无裂纹现象,覆层与基体实现完全冶金结合.
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    超支化聚(胺-酯)接枝改性纳米TiO2的研究
    熊磊, 马宏毅, 王汝敏, 梁红波, 管静
    2010, 0 (3): 34-37.  
    摘要 ( 382 )   HTML( PDF (923KB) ( 480 )   引文文本
    提出了一种对纳米TiO2表面进行化学改性的新方法,即利用硅烷偶联剂KH550进行表面预处理,得到接枝有KH550的纳米TiO2,在此基础上以改性纳米TiO2为中心核,通过与AB2型单体进行缩聚反应,在纳米TiO2的表面原位接枝超支化聚(胺-酯)(HBP).红外光谱、热失重和透射电镜的测试结果表明纳米TiO2表面接枝上了超支化聚合物,接枝率约为15%.研究结果表明,纳米TiO2经超支化聚(胺-酯)接枝改性后,在乙醇和氯仿中的分散性和稳定性得到提高.
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    TC4钛合金表面阳极氧化制备TiO2多孔膜的实验研究
    衣晓红, 樊占国, 张景垒, 李凤华, 田昂
    2010, 0 (3): 38-41.  
    摘要 ( 391 )   HTML( PDF (892KB) ( 394 )   引文文本
    以硫酸为电解液,钛合金(TC4)为阳极,不锈钢片为阴极,采用恒压的氧化方式在钛合金表面获得TiO2多孔膜.通过扫描电镜(SEM)观察了多孔膜的微观形貌并用X射线衍射(XRD)对覆在钛合金基体上的氧化膜进行了物相分析,研究了氧化工艺参数电压、阳极氧化时间和硫酸浓度对TiO2多孔膜相组成的影响.结果表明:TC4钛合金阳极氧化获得的氧化膜为非均一平面的TiO2多孔膜,且膜的孔径分布在90~240nm,XRD分析表明在不同的氧化工艺参数下氧化膜均由锐钛相和金红石相双相晶型组成.在0.5mol/L硫酸溶液中,电压高于100V或氧化时间长于5min即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着电压的升高和时间的增长金红石相TiO2的含量逐渐增加;在恒压120V时,硫酸溶液浓度为0.3mol/L即出现锐钛相和金红石相TiO2,随着硫酸浓度的提高金红石相TiO2的含量先增加后减少.
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    微弧氧化陶瓷层对铝基快速模具材料性能的影响
    赵建华, 马薇, 张文达
    2010, 0 (3): 42-45.  
    摘要 ( 296 )   HTML( PDF (1163KB) ( 388 )   引文文本
    研究了微弧氧化(MAO)技术对铝基快速模具进行表面改性的问题.针对金属型铸造用模的特殊要求,主要对MAO表面改性层的热疲劳性能以及表面改性层对熔体流动性的影响进行了的研究.结果表明,经过MAO处理的模具型腔对提高熔体充型能力有利,且表面改性层厚度越厚,熔体流动性越好.热疲劳性能试验表明MAO表面改性层比一般涂料涂层热疲劳循环寿命延长了许多.
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    表面不均匀性黑斑的钢芯铝绞线模拟海洋环境5年腐蚀行为的研究
    于萍, 张金岭, 许红, 张长桥
    2010, 0 (3): 46-50,55.  
    摘要 ( 315 )   HTML( PDF (1035KB) ( 409 )   引文文本
    模拟了钢芯铝绞线在海洋环境中5年的腐蚀情况,通过腐蚀试验、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、电化学试验(EIS,Tafel)和X射线扫描电镜(SEM)微观形貌对比分析说明,在北方城市工业集中厂区的雨季,即在工业气氛和弱高温高湿双重作用下,所生产的表面带有不均匀性黑斑的钢芯铝绞线与正常条件下生产的钢芯铝绞线,腐蚀后表面元素组成和含量基本相同,且两者电化学性能基本一致,因此可进一步确定,此钢芯铝绞线为"不影响使用、仅影响商业外观"的产品.实验研究结果可作为生产制造与使用部门进行判据的科学依据.
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    某井油管腐蚀原因分析
    赵国仙, 吕祥鸿, 韩勇
    2010, 0 (3): 51-55.  
    摘要 ( 534 )   HTML( PDF (1288KB) ( 369 )   引文文本
    对某井油管检查发现,管体内外壁均有不同程度的腐蚀,但是在某些井段腐蚀最严重.对油管管体的化学成分分析、金相显微组织检测和SEM,EDS及XRD的分析结果表明:管体具有正常的化学成分和金相组织,腐蚀坑底部有大量的腐蚀产物堆积,Cl-在腐蚀产物层下富集.油管内壁产物为FeCO3,MgFe(CO3)2,FeO(OH),Mg3Ca(CO3)4和Fe3O4,外壁产物主要有FeCO3,MgFe(CO3)2,CaCO3和FeO(OH).表明该井油管内壁腐蚀原因为CO2腐蚀,内壁腐蚀穿孔后,腐蚀性的介质和气体由此进入套管和油管的环空造成油管外壁CO2腐蚀.井深3279m处油管处于CO2腐蚀速率最大的温度区间,腐蚀最严重.Cl-的富集是诱发局部腐蚀的主要原因.
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    硅油/煤沥青乳液制备中间相炭微球
    程有亮, 李铁虎, 李凤娟, 庄强, 经德齐, 赵廷凯
    2010, 0 (3): 56-59.  
    摘要 ( 387 )   HTML( PDF (860KB) ( 809 )   引文文本
    以中温煤沥青为原料,耐高温硅油为分散剂和导热介质,通过在反应釜中混合形成硅油/煤沥青乳液来制备中间相炭微球(Mesocarbon Microbeads,MCMB).利用SEM、激光粒度仪和XRD分析等,研究了硅油用量对MCMB形成的影响.结果表明:硅油添加量对MCMB的形成有重要影响,当加入少量硅油后,MCMB粒径显著减小,分布均匀,小球表面较光滑,粘结现象减少,微晶结构得到改善,但四氢呋喃不溶物(THFI)收率降低.增加硅油用量,MCMB的粒径大小和微晶结构变化不大,小球之间粘结少,THFI收率增加,但小球表面附着小颗粒.当硅油/煤沥青的质量比为3:1时,可得到粒径分布窄,D50为0.82μm,表面比较光滑,收率为8.2%的MCMB.
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    工艺
    RTGG法制备(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷的研究
    张昌松, 郭晨洁, 党新安, 杨立军
    2010, 0 (3): 60-65.  
    摘要 ( 416 )   HTML( PDF (1538KB) ( 257 )   引文文本
    以NaCl-KCl熔盐法制备出了片状的Bi4Ti3O12微晶模板,选用此模板分别采用干法和湿法流延工艺结合RTGG技术制备了(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3无铅压电织构陶瓷.研究了不同工艺条件下获得的织构陶瓷烧结行为、织构度、显微组织结构和电性能的变化规律.结果表明,(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷的烧成温度范围只有10~20℃,其介电性能、压电性能呈现明显的各向异性,沿垂直于流延方向织构陶瓷的各种电学性能均明显优于平行于流延方向的电学性能,两种流延方法在1150℃烧结所得的(Na0.84K0.16)0.5Bi0.5TiO3织构陶瓷在显微组织结构和电性能方面均表现出最强的各向异性,该织构陶瓷的压电常数d33=134pC/N.
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    钢管穿轧过程的三维热力耦合模拟
    陆璐, 王辅忠, 朱光亚, 王照旭
    2010, 0 (3): 66-69,73.  
    摘要 ( 319 )   HTML( PDF (1482KB) ( 408 )   引文文本
    描述了使用有限元方法(FEM)模拟钢管在曼内斯曼式穿轧机上的穿孔过程,建立了三维有限元模型,并考虑了在金属成形过程中出现的热力学现象.模拟的结果动态地显示了在工件内部等效应变、等效应变率和温度的分布.基于这些参数,分析了钢管的穿孔过程,同时通过实验测试与有限元模拟的结果进行对比.结果表明,测试的结果与有限元模拟的结果比较吻合.
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    FTSC薄板坯连铸结晶器内的热/力行为研究
    果晶晶, 郝华强, 杨晓江, 刘增勋, 王书桓
    2010, 0 (3): 70-73.  
    摘要 ( 332 )   HTML( PDF (1096KB) ( 300 )   引文文本
    基于SPHC钢在H2结晶器内的凝固过程,利用有限元软件ANSYS中的单元生死技术,通过改变薄板坯单元的状态建立其在结晶器内随时间变化的二维非稳态模型.模拟出薄板坯在结晶器不同部位处的温度场及应力场分布情况,其结果可为优化结晶器锥度及改善薄板坯质量提供理论依据和技术基础.
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    原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料的热力学分析
    胡明, 高晶, 于海成, 陈秋华
    2010, 0 (3): 74-78,83.  
    摘要 ( 423 )   HTML( PDF (1801KB) ( 289 )   引文文本
    采用熔铸法制备了原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料.借助差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等测试技术,对Al-TiO2-C体系的热力学进行了详尽的分析,讨论了过量铝对Al-TiO2-C体系反应的影响.结果表明,通过控制反应温度等工艺参数完全可以获得原位自生Al2O3-TiCp/Al基复合材料,避免副产物Al3Ti和Al4C3的产生.Al-TiO2-C体系原位合成Al2O3-TiCp/Al基复合材料存在着复杂的化学反应.首先在无过量铝的情况下,Al与TiO2发生置换反应,生成了Al2O3和游离态[Ti],而后游离态[Ti]与C结合生成TiC;而存在过量铝的情况下,首先发生铝热反应生成Al3Ti,进而Al3Ti与C结合生成TiC.最终完全获得Al2O3-TiCp/Al复合材料.随着过量Al含量由0增加至70%,Al与TiO2反应生成Al2O3的反应起始温度不断降低.
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    阳极氧化TiO2纳米线生长研究
    侯峰, 阴育新, 谭欣, 赵林
    2010, 0 (3): 79-83.  
    摘要 ( 422 )   HTML( PDF (1315KB) ( 317 )   引文文本
    采用NH4F-乙二醇-H2O溶液体系的电化学阳极氧化法,在金属钛基板上形成厚度为0.9~36μm的TiO2纳米管阵列.研究了阳极氧化电压、氧化时间及电解液的组成对TiO2纳米管阵列结构的影响.结果表明,当醇水体积比为39:1时,60V电压下氧化2h,TiO2纳米管顶部的氧化层在缺陷处发生二次击穿溶解,产生自组装的孔核,场助溶解驱动力使纳米管顶部在孔核处沿管轴向垂直劈裂,形成直径20nm、长度可达几微米的TiO2纳米线.
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    PAAM高吸水树脂的土壤保水性能
    谢建军, 韩心强, 何新建
    2010, 0 (3): 84-88.  
    摘要 ( 375 )   HTML( PDF (1292KB) ( 483 )   引文文本
    以不同河砂/泥土比例混配不同质地土壤,研究了聚(丙烯酸-丙烯酰胺)高吸水树脂(PAAM)用量在自来水和0.9%NaCl溶液中对土壤保水能力的影响.发现自然蒸发条件下,PAAM树脂施用量为5g/kg时,使河砂/泥土=10:0,5:5,3:7,0:10四种质地土壤在自来水中保水率降至30%的时间与对照组相(无PAAM)比分别延长了560,445,360,350h;使河砂/泥土=10:0,7:3,5:5,3:7,0:10五种质地土壤在自来水中饱和含水率分别提高4.5,2.6,2.2,1.6,1.2倍.该树脂临界用量为5g/kg能显著改善土壤团粒结构,满足实际使用要求;在0.9%NaCl溶液中吸液倍率明显降低,在盐碱地区施用后对土壤保水和蓄水能力提高不大,更适合施用于砂质土壤中而不适用于在高盐碱地区使用.
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    不锈钢粉末冷等静压数值模拟与实验验证
    杜艳迎, 史玉升, 魏青松, 刘锦辉
    2010, 0 (3): 89-92.  
    摘要 ( 354 )   HTML( PDF (574KB) ( 578 )   引文文本
    通过冷等静压实验获得了不锈钢粉末的压力-密度关系,在模拟中用于表征材料的硬化特性.为了描述粉末的致密化行为,使用了ABAQUS有限元软件中的Cam-Clay模型,对粉末的冷等静压实验过程进行模拟,结果表明实验的尺寸与模拟的结果符合得较好,说明模拟中使用的参数设置是合理的.然后使用选择性激光烧结/冷等静压复合工艺制造球形制件,并对冷等静压过程进行模拟,结果表明制件变形比较均匀,实验的结果与模拟的结果符合得较好,密度的预测与实验结果比较吻合.通过模拟不仅为冷等静压工艺提供有益的指导,也为以后复杂试样的冷等静压尺寸设计提供了重要参考.
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    N,N-二己基对苯二胺的合成
    师华, 陆峰, 熊家锦, 徐永祥, 王菁
    2010, 0 (3): 93-95.  
    摘要 ( 355 )   HTML( PDF (598KB) ( 569 )   引文文本
    以对苯二胺为起始反应物,利用取代N-烷基化方法,与1-溴己烷进行直接烷基化反应,通过元素分析和光谱分析,证实了合成产物为N,N′-二己基对苯二胺,反应产物收率大于60%,单N-己基化选择性达到100%.
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    碳纳米管-铜复合粉的制备
    曾大新, 陈玉莲
    2010, 0 (3): 96-98.  
    摘要 ( 361 )   HTML( PDF (765KB) ( 592 )   引文文本
    用CVD法制备碳纳米管,将碳纳米管超声分散在硫酸铜水溶液中,经过脱水、氢还原,制得碳纳米管-铜复合粉体.用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对样品进行了表征.结果表明,碳纳米管在复合粉体中分散均匀,一些碳纳米管与纳米铜粒子结合在一起或被铜包覆.
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