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  • 材料工程
      2010年, 第0卷, 第4期 刊出日期:2010-04-20 上一期    下一期
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    工艺
    烧结温度对TiAl合金块体材料组织和性能的影响
    陈玉勇, 杨非, 孔凡涛, 肖树龙
    2010, 0 (4): 1-4.  
    摘要 ( 333 )   HTML( PDF (1419KB) ( 260 )   引文文本
    采用机械合金化和等离子烧结工艺成功制备细晶TiAl合金,研究不同烧结温度(750~1050℃)对所得块体材料的显微组织和力学性能的影响.XRD研究发现:完全固结的块体材料主要由γ-TiAl和α2-Ti3Al相组成.采用SEM和TEM观察块体材料的显微组织.当烧结温度为950℃时,所得的块体材料致密度高,接近完全致密化,其压缩屈服强度为2106 MPa.当烧结温度大于950℃时,致密度未发生明显变化,块体材料的屈服强度有所下降.
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    390MPa级Ti+Nb超低碳高强度BH钢组织性能研究
    刘光明, 康永林, 陈继平, 冯月雪, 周建, 滕华湘
    2010, 0 (4): 5-9.  
    摘要 ( 335 )   HTML( PDF (1206KB) ( 273 )   引文文本
    对Ti+Nb+B复合处理超低碳高强度BH钢的热轧、冷轧和连续退火进行实验.结果表明:试制的超低碳高强度BH钢退火板的屈强比为0.536,烘烤硬化值为44MPa,具有较为优良的成形性能和烘烤硬化性能,抗拉强度为394MPa,达到了390MPa级超低碳高强度BH钢板的强度要求.物理化学相分析表明:添加在超低碳高强度BH钢中的B除了析出了2mg/kg的BN,大部分的B在钢中以间隙固溶的形式存在,对超低碳高强度BH钢基体起到了固溶强化的作用.
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    2124铝合金的热压缩变形和加工图
    李成侣, 潘清林, 刘晓艳, 何运斌, 李文斌
    2010, 0 (4): 10-14.  
    摘要 ( 464 )   HTML( PDF (2110KB) ( 596 )   引文文本
    采用热模拟实验研究2124铝合金在应变速率为0.01~10s-1、变形温度为340~500℃条件下的流变应力行为.结果表明:2124铝合金热变形过程中的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述,平均激活能为170.13kJ/mol.根据动态材料模型,计算并分析2124铝合金的加工图.利用加工图确定热变形的流变失稳区,并且获得了实验参数范围内的热变形过程的最佳工艺参数,其热加工温度为450℃左右,应变速率为0.01~0.1s-1.
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    月桂酸/二氧化硅复合相变储能材料的制备与性能
    马烽, 宗学刚, 陈明辉, 李永超
    2010, 0 (4): 15-17.  
    摘要 ( 340 )   HTML( PDF (338KB) ( 704 )   引文文本
    以月桂酸为相变材料,二氧化硅为基体,采用溶胶-凝胶法将相变材料嵌入到SiO2网络空间内,制备出月桂酸/二氧化硅复合相变储能材料.采用IR,SEM及DSC对复合相变储能材料进行了结构、形貌以及热性能表征.结果表明:含相变材料69.1%质量分数的复合材料相变温度为43.1℃,相变潜热高达104.64J/g,相变材料均匀地嵌入到SiO2网络空间内,发生相变时不泄露.同时二氧化硅作为基体材料形成空间传热网格,较大提高了相变材料的导热性能.
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    GH4169合金细晶棒材的连轧工艺及其组织与性能
    陈国胜, 王庆增, 张玩良, 李伟, 王资兴, 刘丰军, 王世普
    2010, 0 (4): 18-21.  
    摘要 ( 380 )   HTML( PDF (845KB) ( 609 )   引文文本
    介绍了最新引进的我国第一套高合金钢连轧生产线及其所生产的GH4169合金φ20~φ55mm热轧细晶棒材的组织与性能.与传统的横列式轧机轧制的同规格棒材相比,该连轧工艺更易于获得晶粒均匀、适量δ相合理分布的细晶棒材;在所研究的规格范围内,晶粒度可稳定控制在10级左右,且工艺更稳定可控.因而,其轧棒具有更优良稳定的综合性能.同时产品尺寸精度和成材率均有较大幅度的提高.
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    氟对锂铝硅系统玻璃结构及析晶的影响
    郑伟宏, 林墨洲, 程金树, 汤李缨
    2010, 0 (4): 22-25,32.  
    摘要 ( 435 )   HTML( PDF (1575KB) ( 346 )   引文文本
    通过引入氟以降低锂铝硅玻璃的高温黏度,使“温度-黏度”曲线适应浮法工艺的需求,并采用激光拉曼光谱、XRD、高温旋转黏度计等测试手段研究氟对锂铝硅系统玻璃的结构及随后析晶的影响.结果表明:氟的引入使母体玻璃网络结构中的[Si(Al)O4]四面体相互之间形成的环结构向小环结构发展,[Si(Al)O4]四面体之间的相互连接程度降低,Si(Al)—O—Si(Al)键的振动减弱,从而能有效地降低母体玻璃的高温黏度.随着氟引入量从0.00mol增加到0.28mol,母体玻璃在晶化过程中析出的主晶相并未发生改变,皆为β-锂辉石固溶体,且析出的主晶相含量随氟引入量的增加而增加.此外,结合Raman光谱分析可以发现,试样中有微量的锐钛矿晶相析出.
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    测试与表达
    聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬泡静态压缩塑性变形模式
    花兴艳, 赵培仲, 朱金华, 王源升
    2010, 0 (4): 26-32.  
    摘要 ( 436 )   HTML( PDF (2125KB) ( 710 )   引文文本
    采用同步法合成聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬泡,通过FTIR和SEM研究其化学结构及微观结构形态,为研究其压缩响应及变形模式,对其进行静态压缩试验.结果表明:IPN硬泡的压缩行为表现出各向异性.平行发泡方向的压缩应力-应变曲线表现出三个变形阶段,其中平台阶段的显著特征是应变软化和局部变形.垂直发泡方向的压缩曲线则单调增加,平台阶段没有产生应变软化,整个压缩过程中试样变形均匀分布.IPN硬泡的静态压缩存在明显的应变率效应,环氧树脂含量对压缩性能影响显著.描述IPN硬泡压缩局部变形理论模型,变形带厚度和变形带前沿传播速度的理论值与试验值吻合较好,采用该模型分析研究IPN硬泡的压缩变形机理.
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    基于SAP吸水膨胀橡胶的耐温耐盐性能
    李秀辉, 吴江渝, 杨鹏, 郭三维
    2010, 0 (4): 33-35,41.  
    摘要 ( 395 )   HTML( PDF (755KB) ( 813 )   引文文本
    以反相悬浮聚合法合成P(AANa/AMPS/DMDAAC)两性共聚高吸水树脂(SAP),并引发溶胀在SAP中的丙烯酸丁酯和丙烯酸进行原位共聚合,制备疏水改性高吸水树脂.将丁腈橡胶、改性高吸水树脂、补强剂和其他助剂借助混炼机混炼均匀,在硫化成型机上高温硫化制备吸水膨胀橡胶(WSR).研究盐溶液种类、盐溶液浓度以及环境温度对WSR的质量吸水膨胀倍率的影响,并对吸水后的WSR进行热重分析.结果表明:盐溶液中阳离子浓度越大,化合价越高,对WSR吸水性能影响越明显,吸液膨胀倍率越小;在对WSR进行一系列不同温度下的吸液性能研究时发现,WSR在120℃具有较好的吸水膨胀性能.在环境温度达到175℃时,WSR达到失水平衡.
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    不同介质水蒸气等离子弧焊接7A52铝合金接头组织性能研究
    马世宁, 罗林, 刘谦, 邱骥
    2010, 0 (4): 36-41.  
    摘要 ( 307 )   HTML( PDF (1635KB) ( 167 )   引文文本
    利用水蒸气等离子弧焊切设备,选择水及不同比例丙酮水溶液等作为电弧介质对7A52铝合金进行焊接,对不同介质水蒸气等离子弧的轴向电弧吹力进行测试,对不同介质水蒸气等离子弧焊接7A52铝合金接头的组织和性能进行分析研究.结果表明:丙酮浓度越大,轴向电弧吹力越大,焊缝熔深越深;随着丙酮的添加,电弧的氧化性降低,有利于提高焊接质量,丙酮含量为40%(体积分数)时焊接接头性能最好,焊缝组织比较均匀;接头热影响区存在不同程度的硬化和软化区域,这与轴向电弧吹力大小、电弧热量传导速度、热影响区组织中强化相转化以及时效状态密切相关.
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    花状CuInS2微晶的溶剂热合成及表征
    蔡文, 胡杰, 向卫东, 赵寅生, 王晓明, 黄文旵
    2010, 0 (4): 42-45.  
    摘要 ( 424 )   HTML( PDF (511KB) ( 499 )   引文文本
    以CuCl2·2H2O为铜源,InCl3为铟源,硫脲(Tu)为硫源,分别以N,N二甲基甲酰胺(N,N-dimethylformamide,DMF)、乙二醇、乙醇、聚乙二醇-300为溶剂在200℃下反应12h合成花状CuInS2微晶.用X射线粉末衍射仪、X射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜对粉体的结构、形貌、相组分进行表征.研究表明:以DMF、乙二醇、乙醇、聚乙二醇-300为溶剂均能得到由厚度为100~200nm的纳米片组成的花状CuInS2微晶.并对其形成机理进行探讨.
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    二氧化硅对碳黑/环氧树脂复合材料渗透特性的影响
    吴红丽, 张伟
    2010, 0 (4): 46-50.  
    摘要 ( 435 )   HTML( PDF (999KB) ( 520 )   引文文本
    通过溶剂化过程制备碳黑-二氧化硅-环氧树脂聚合物基复合材料,并研究复合材料的导电渗透特性.当碳黑的体积分数低于15.5%时,复合材料的导电性可以用经典的渗透理论来描述,并发现渗透阈值约为14.7%,这与理论预测值相接近.当碳黑的体积分数高于15.5%时,材料的电导率与理论预测值偏离较大.这可能是因为:此时材料中的二氧化硅的用量较少,其对碳黑颗粒的空间体积排除效应较差;由于氢键和范德华力作用,纳米级的碳黑颗粒容易形成聚集态,这与渗透理论中导电颗粒必须是单个分布的这一前提假设相违背.扫描电镜分析及模拟计算结果支持该结论.
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    天然纤维增强复合材料吸声性能研究
    罗业, 李岩
    2010, 0 (4): 51-54.  
    摘要 ( 341 )   HTML( PDF (487KB) ( 564 )   引文文本
    采用热压成型法制备天然纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构,利用双传声器阻抗管进行吸声性能测试,并与合成纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构进行对比.结果表明:与合成纤维增强复合材料层合板相比,天然纤维增强复合材料层合板虽然具有更优异的吸声性能,但是仍不能满足吸声材料的要求,需通过材料设计进一步提高这种材料的吸声性能.而天然纤维增强蜂窝夹芯结构具有优异的吸声性能,吸声系数峰值高达0.4,可以被用作吸声材料.
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    高强高导电铜合金耐蚀性研究
    陆磊, 张安南, 邹晋, 陈志宝, 胡强
    2010, 0 (4): 55-58.  
    摘要 ( 421 )   HTML( PDF (463KB) ( 328 )   引文文本
    采用乙酸盐雾试验和电化学方法对Cu-Ag和Cu-Fe-P两种高强高导电铜合金的腐蚀行为进行研究.通过SEM,EDS和XRD等方法分析合金的腐蚀形貌及腐蚀产物的组成.研究表明:Cu-Fe-P合金比Cu-Ag合金有更好的耐蚀性能.微量Fe和P的同时加入,可以综合利用Fe的细化晶粒和P的脱氧作用,细化和净化合金组织,在提高合金强度和电导率的同时改善合金的耐蚀性.
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    Cu-10Cr-0.4Zr形变原位复合材料的组织演变特征
    邓鉴棋, 张修庆, 尚淑珍, 赵祖欣, 叶以富
    2010, 0 (4): 59-62,68.  
    摘要 ( 380 )   HTML( PDF (598KB) ( 250 )   引文文本
    制备了Cu-10Cr和Cu-10Cr-0.4Zr合金,并经冷变形形成了原位复合材料.研究Zr添加剂对合金铸态组织和复合材料的纤维形貌的影响,以及随着形变率的提高β-Cr纤维演变特征.研究表明,在Cu-10Cr合金中添加的0.4%(质量分数)Zr,Cr析出相的直径由15~80μm细化到10~20μm;对Cu-10Cr-0.4Zr合金能谱分析表明,在Cu-10Cr-0.4Zr铸态组织中存在Cu5Zr相的形成和析出;随着形变率增大,β-Cr相之间的间距不断减小,其宽厚比也进一步增大,纤维相发生比较明显的弯曲和扭折,特别是当形变率η=6.2时,纤维相的厚度能够达到250~350nm,纤维相变形和分布也趋于均匀;当η=6.2时,Cu-10Cr-0.4Zr形变复合材料的抗拉强度达到1089MPa,采用改进的Hall-Petch公式计算其值为1037MPa,理论计算数值与观测结果基本一致.
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    Ba对原位自生Mg2Si/Mg-Zn-Si复合材料组织与力学性能的影响
    陈可, 李子全, 刘劲松, 杨继年, 孙颖迪, 卞松刚
    2010, 0 (4): 63-68.  
    摘要 ( 354 )   HTML( PDF (1266KB) ( 240 )   引文文本
    研究添加0.1%~2.0%Ba(质量分数,下同)对高Si原位自生Mg2Si/Mg-Zn-Si复合材料组织和力学性能的影响.结果表明:随着Ba含量的增加,初生Mg2Si由树枝晶转变为多面体颗粒,其尺寸先减小后增大;汉字状共晶Mg2Si也先减少后增加;复合材料的力学性能显著改善.当Ba含量为1.0%时,其细化变质效果最好,合金的综合力学性能最佳,这是由于Ba的加入形成了大量细微的BaMg2Si2粒子可作为初生Mg2Si的异质形核核心,从而细化变质了Mg2Si;当Ba含量过高(>1.0%),BaMg2Si2相聚集长大导致了过变质现象,力学性能下降.变质为细小多边形的Mg2Si颗粒减少了加载时应力集中与裂纹产生、扩展;其弥散分布阻碍了变形时位错运动,因此强化了复合材料.
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    冷作硬化非调质钢螺栓的形变强化效应
    蔡璐, 王章忠, 赵秀明, 贺显聪
    2010, 0 (4): 69-71.  
    摘要 ( 362 )   HTML( PDF (596KB) ( 588 )   引文文本
    根据形变强化非调质钢螺栓的制造工序,对MFT8非调质钢原材料、冷拔和时效处理三种状态下的形变强化效应进行研究,比较了其形变硬化指数及力学性能,研究分析了组织对其性能的影响.结果表明:MFT8非调质钢形变强化效应明显;时效处理后仍具有良好的形变强化能力,可以确保螺栓在使用时的安全性;强化后的螺栓各项力学性能指标达到8.8级技术要求,研究材料能够取代调质钢制造高强度螺栓.
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    低硅TRIP钢的力学性能及残余奥氏体稳定性研究
    定巍, 江海涛, 唐荻, 田志强, 殷安民
    2010, 0 (4): 72-75,80.  
    摘要 ( 306 )   HTML( PDF (1137KB) ( 402 )   引文文本
    通过常温拉伸实验研究低SiTRIP钢的力学性能及其加工硬化特点,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)等手段研究低SiTRIP钢在拉伸变形前后组织变化特别是残余奥氏体特性的变化.结果表明:低SiTRIP钢表现出良好的力学特性,没有屈服平台,低的屈强比,同时又拥有比双相钢更好的延伸率和均匀应变.TRIP钢的残余奥氏体的分布也影响着其稳定性,分布在铁素体晶内的残余奥氏体在拉伸变形后仍然存在.
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    表面工程
    不同粒度二氧化硅粉末对炭/炭复合材料防氧化涂层的影响
    吴凤秋, 张保法, 姜海, 李东生
    2010, 0 (4): 76-80.  
    摘要 ( 344 )   HTML( PDF (1365KB) ( 154 )   引文文本
    研究二氧化硅微米粉和纳米粉质量分数分别为6%,12%,18%和24%时所形成的防氧化涂层对炭/炭复合材料抗氧化性能的影响,并对涂层氧化前后的组成、形貌变化进行X射线衍射分析(XRD)和扫描电子显微镜分析(SEM).结果表明:随着SiO2微米粉含量的增加,涂层氧化失重率先减后增,其最佳含量为18%,氧化失重率0.38%;而添加SiO2纳米粉涂层则随着含量的增加,氧化失重率增加,其含量最低为6%时,氧化失重率最小,为2.88%.
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    NaBH4前处理桦木化学镀镍制备木质电磁屏蔽复合材料
    王立娟, 李坚
    2010, 0 (4): 81-85.  
    摘要 ( 329 )   HTML( PDF (1072KB) ( 299 )   引文文本
    以桦木单板为基材,利用NaBH4处理后直接进行化学镀镍制备电磁屏蔽复合材料.研究NaBH4浓度和浸渍时间、施镀时间和NaOH浓度对表面电阻率的影响.分别采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析对比NaBH4前处理和胶体钯活化所得复合材料的表面形貌和组织结构,利用频谱仪和直拉法分别测定电磁屏蔽效能和镀层附着强度.结果表明:利用4g/L的NaOH配制3g/L的NaBH4溶液,前处理5~10min,化学镀镍20min,此条件下制备的复合材料的表面电阻率低于150mΩ/cm2,在9kHz~1.5GHz频段,电磁屏蔽效能高于60dB.NaBH4前处理所得复合材料的电磁屏蔽效能高于胶体钯活化;从表面形貌上观察,两种方法均可得到均匀、连续和致密的镀层,镀层完全覆盖了木材表面,具有金属光泽;XRD分析表明,NaBH4前处理所得镀层厚些,且结晶状态更佳,木材和镀层之间为物理结合;强度测试显示两种方法所得镀层均与木材表面结合牢固.
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    AZ91D镁合金表面熔盐置换扩散涂层组织及耐腐蚀性能研究
    何美凤, 刘磊, 仵亚婷, 田福英, 胡文彬
    2010, 0 (4): 86-88,93.  
    摘要 ( 366 )   HTML( PDF (798KB) ( 236 )   引文文本
    采用AlCl3-NaCl熔盐自发置换扩散工艺在AZ91D镁合金表面制备镁铝金属间化合物涂层,并利用开路电位、电化学阻抗方法对镁合金及熔盐置换扩散改性处理试样在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为进行比较研究.结果表明:熔盐自发置换扩散铝涂层在温度为400℃,保温8h的工艺条件下呈现出了明显的分层结构特征.根据组织结构不同,可将其分为:颗粒状形貌的外层和具有网状结构的内层;经表面熔盐自发置换扩散处理后的镁合金试样,腐蚀电位比未改性的AZ91D镁合金大幅提高,膜层阻抗约为未改性的AZ91D镁合金的10倍.
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    NiO包覆Ni纳米颗粒的制备及其氧化特性研究
    魏智强, 闫晓燕, 汪宝珍, 朱林, 杨晓红, 闫鹏勋
    2010, 0 (4): 89-93.  
    摘要 ( 351 )   HTML( PDF (970KB) ( 252 )   引文文本
    通过对直流电弧等离子体制备的Ni纳米颗粒钝化处理得到NiO包覆Ni纳米颗粒.并对试样的组成成分、形貌、晶体结构、粒度和氧化特性采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)、热重和差示扫描量热分析仪(TGA/DSC)等手段进行分析.结果表明:经过表面钝化处理的NiO包覆Ni纳米颗粒具有明显的核-壳结构,内核为纳米Ni,外壳为NiO氧化物.颗粒呈球形,粒度均匀,分散性良好,粒径分布在20~70nm范围内,平均粒径为44nm,壳层氧化膜的厚度为5~8nm.壳核结构防止了纳米Ni颗粒的进一步氧化和团聚.
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    纳米坡缕石润滑油添加剂对灰铸铁HT200摩擦磨损性能的影响
    杨绿, 周元康, 李屹, 朱湘宁, 张勇杰
    2010, 0 (4): 94-98.  
    摘要 ( 345 )   HTML( PDF (1118KB) ( 348 )   引文文本
    制备坡缕石纳米粒子添加到150N基础油的润滑油体系,在MMU-10G摩擦磨损试验机上分别对该纳米粒子润滑油体系和纯150N基础油,在混合润滑条件下的铸铁HT200试样对摩时的摩擦磨损性能进行研究,并用SEM和金相显微镜对磨损表面进行观察和分析,借助EDX测定试样表面成分的变化,探讨摩擦磨损性能变化的机理.结果表明:自制备的用KH550硅烷偶联剂球磨修饰的坡缕石纳米粒子在基础油中分散性良好,在该润滑剂润滑条件下对摩的试样表面生成了自修复膜层,其磨损量明显减小,失重量下降约25.2%,平均摩擦系数下降约32.3%.
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