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  • 材料工程
      2010年, 第0卷, 第5期 刊出日期:2010-05-20 上一期    下一期
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    论文
    微合金化3.5Ni钢的强化机理
    李建华, 方芳, 习天辉, 陈晓, 吴开明
    2010, 0 (5): 1-4.  
    摘要 ( 343 )   HTML( PDF (978KB) ( 362 )   引文文本
    从固溶强化、析出强化和细晶强化三个方面对微合金化3.5Ni钢的强化机理进行了分析研究,同时计算了三种强化方式对强度的贡献。结果表明:3.5Ni钢进行Nb,Ti微合金化后,通过适当的工艺控制,钢中可以析出较多均匀细小的Nb(C,N),NbTi(C,N)球形颗粒和Ti N方形颗粒。这些细小粒子一方面产生析出强化的效果;另一方面钉扎奥氏体晶界,阻止晶粒长大,从而产生强烈的细晶强化效果。强度的理论计算值和实测值非常接近,同时,与国家标准CCS1996《钢质海船入级与建造规范》中的要求相比,有超过20%的余量。
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    基于颗粒模型的二维矩形模腔粉末微注射成型研究
    刘煜, 李益民, 夏卿坤, 何浩, 张建光, 肖燕芳
    2010, 0 (5): 5-9.  
    摘要 ( 330 )   HTML( PDF (1144KB) ( 283 )   引文文本
    以颗粒模型理论为基础对粉末微注射成型二维矩形模腔填充过程进行模拟和分析,证明此方法是可行的,发现了粉末微注射成型的流动主要呈现环状波形效应,波形中心颗粒存在较大的挤压接触力,流动前沿的颗粒则较好地保留在界面前沿,未发生大的侧向位移。
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    测试与表征
    ZrC/奥氏体相界面形变诱导铁素体相变超细化机理
    唐明华, 刘志义, 邓彬, 胡双开, 厉春元
    2010, 0 (5): 10-14.  
    摘要 ( 265 )   HTML( PDF (1177KB) ( 384 )   引文文本
    利用Gleeble-1500热模拟试验机进行单轴热压缩实验,研究了含ZrC粒子的低碳钢在形变诱导相变过程中ZrC粒子对铁素体晶粒细化的影响及铁素体形核的基本特性。结果表明:一定粒径和体积分数的ZrC粒子弥散分布于基体相中时,能够阻碍位错的运动,形成集中形变区,加速形变诱导相变的进程,因而提高铁素体形核率,导致铁素体晶粒细化;ZrC/奥氏体相界面上形变诱导铁素体相变具有形核位置不饱和性、新生α相超细晶的特点;在应变条件下,铁素体晶粒在〈111〉方向择优取向,晶粒内部存在一定量的小角度晶界,由于铁素体动态再结晶的发生,组织进一步细化。ZrC/奥氏体相界面铁素体晶粒的超细化机理是形变诱导相变、铁素体动态再结晶及ZrC粒子弥散强化三者同时作用的结果。
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    改性聚偏氟乙烯接枝苯乙烯/丙烯酸磺酸电解质膜及其在CO传感器中的应用
    郭贵宝, 王亚雄, 寇沙沙, 胡利杰, 安胜利
    2010, 0 (5): 15-19,24.  
    摘要 ( 272 )   HTML( PDF (1594KB) ( 222 )   引文文本
    以过氧化苯甲酰(BPO)作引发剂,通过溶液接枝聚合法把苯乙烯/丙烯酸同时接枝到原硅酸钠改性的聚偏氟乙烯(PVDF)膜上,磺化后得到聚偏氟乙烯接枝苯乙烯/丙烯酸磺酸(PVDF-g-PS/PASA)膜。FTIR分析表明:苯乙烯和丙烯酸接枝到PVDF膜上;环境的相对湿度在20%~80%范围内,对PVDF-g-PS/PASA膜电导率的影响基本不变,并达到0.0198S·cm-1,40℃保水率达99%。将膜应用于CO传感器中,传感器电流响应信号与CO气体浓度具有较好的线性关系。
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    有机玻璃边缘连接结构疲劳寿命可靠性分析
    高宗战, 何新党, 姜志峰, 岳珠峰
    2010, 0 (5): 20-24.  
    摘要 ( 301 )   HTML( PDF (494KB) ( 361 )   引文文本
    针对有机玻璃边缘连接结构弯曲疲劳实验结果,提出了结构低周疲劳寿命模型,对有机玻璃边缘连接结构可靠性进行分析。考虑材料属性、疲劳幅值载荷的随机性,分别采用Monte-Carlo法和四阶矩法,借助有限元分析软件Marc对结构进行了可靠性分析,得到低周疲劳载荷作用下结构疲劳寿命的可靠度,比较两种计算结果,发现四阶矩法计算结果与Monte-Carlo法计算偏差很小,适用于有机玻璃边缘连接结构疲劳可靠性分析;同时分析了基本变量均值与标准差影响结构可靠性的灵敏度,得到载荷为影响结构疲劳寿命可靠性的主要因素。
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    氦离子注入对Ti6Al4V合金组织和力学性能的影响
    陈善华, 吴勇, G. Schumacher
    2010, 0 (5): 25-29,33.  
    摘要 ( 381 )   HTML( PDF (674KB) ( 196 )   引文文本
    在室温和400~700℃条件下,采用1×1017ions/cm2注入剂量和200keV加速电压对Ti6Al4V合金进行了氦离子注入。分别采用纳米硬度仪和X射线衍射方法对Ti6Al4V合金的氦离子注入表面层(≤700nm)进行了纳米硬度、弹性模量测试和物相分析。结果表明:在室温至600℃范围内,氦离子注入温度越高,Ti6Al4V合金注入层的硬度也越高,而其弹性模量则变小。氦离子注入温度为700℃时,Ti6Al4V合金发生了软化,其弹性模量也有所提高。氦离子注入引起的硬化现象与点缺陷和Ti6Al4V合金中β相的析出有关,而软化现象则与β相的粗化和γ-TiH相的形成有关。
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    纳米白榴石对牙科烤瓷材料力学性能的影响
    杨金萍, 王静, 吴建青
    2010, 0 (5): 30-33.  
    摘要 ( 273 )   HTML( PDF (785KB) ( 246 )   引文文本
    以纳米白榴石为弥散颗粒,对低温牙科烤瓷材料进行了增强、增韧。运用XRD,SEM对白榴石在烤瓷材料中的相组成和显微结构进行分析,并探讨了白榴石添加量对材料强度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明:牙科烤瓷材料的抗弯强度、显微硬度和断裂韧性都随纳米白榴石添加量的增加而增大;添加20%(质量分数)白榴石粉体的牙科烤瓷材料具有良好的力学性能,并且能够和Ni-Cr合金基体达到良好的膨胀系数匹配。
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    金-烷基硫醇的自组装及其聚合物基复合材料的介电性能
    杨程, 成波, 滕乐金, 王锦鹏
    2010, 0 (5): 34-37.  
    摘要 ( 420 )   HTML( PDF (1102KB) ( 993 )   引文文本
    采用简单的水溶液法自组装合成了金的十二烷基硫醇纳米粒子,并用透射电子显微镜(TEM)对其微观结构形貌进行观察,发现形成一种核壳结构材料(记为Au@S-R12)。红外光谱(IR)证实烷基硫醇有机层已与金核相连。X射线光电子能谱分析(XPS)表明金的表面已附着了硫元素。同时还对其热性能和光性能分别做了热失重分析(TGA)和紫外-可见光谱测试。通过溶液浇注和热压成型工艺制备了Au@S-R12/聚合物复合材料,并对其介电性能进行分析,结果表明:Au@S-R12/PS复合材料在低频时具有超高的介电常数,这归因于烷基硫醇有机层有良好的电子阻隔性。
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    透明聚碳酸酯板材的应力条纹值信息研究
    张博, 厉蕾
    2010, 0 (5): 38-40,46.  
    摘要 ( 260 )   HTML( PDF (743KB) ( 489 )   引文文本
    根据Tardy补偿法的原理,对透明件用聚碳酸酯(PC)板材进行热光曲线实验,在不同加载状态下对条纹级次的变化进行了分析。结果表明:PC材料仅需要较小的载荷即可出现理想的条纹级次;PC材料受力后的应力响应时间对条纹级次有很大的影响;挤出成型获得的PC材料具有惟一的加载方向以获得规则的条纹图。同时,本研究获得了PC材料的条纹值这一重要基础数据。
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    盐水环境下高强铝合金暴露面积对腐蚀行为的影响
    徐火平, 刘慧丛, 朱立群, 刘建中, 叶序彬, 胡本润
    2010, 0 (5): 41-46.  
    摘要 ( 290 )   HTML( PDF (1074KB) ( 361 )   引文文本
    对2A12和7B04两种高强铝合金在不同暴露面积时的点腐蚀特征进行了研究,并引入表面腐蚀损伤度对铝合金的腐蚀损伤进行量化表征,通过图像处理得到的腐蚀形貌二值图来计算其腐蚀损伤度。结果表明:在3.5%(质量分数)NaCl盐水浸渍实验环境中,这两种铝合金材料发生点腐蚀与其暴露面积有关,而且存在着一个发生点腐蚀的暴露面积临界值。随着试样暴露面积的增大,铝合金的表面腐蚀损伤度呈增加趋势;当暴露面积小于发生点腐蚀的暴露面积临界值时,则没有明显的点腐蚀特征;另外,铝合金材料不同该暴露面积临界值也不同。
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    TC4合金电子束焊接接头微观组织研究
    彭周, 胡永刚, 陈国珠, 夏风, 武玺旺, 胡树兵, 王亚军, 肖建中
    2010, 0 (5): 47-50,55.  
    摘要 ( 322 )   HTML( PDF (778KB) ( 209 )   引文文本
    对不同工艺参数电子束流焊接TC4钛合金焊缝显微组织进行分析,结果表明:电子束流工艺参数的改变对焊缝的相组成没有影响,却使得焊缝形状及其显微组织分布发生了改变,产生了焊缝显微组织梯度。焊缝夹角越大,焊缝上中下各部位马氏体针尺寸梯度越大。焊缝中显微硬度比母材硬度高HV30~50,热影响区中显微硬度呈梯度分布。
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    工艺
    高铝矾土和煤矸石合成矾土基莫来石料的研究
    杨中正, 赵顺波, 邢振贤, 李志成, 张越
    2010, 0 (5): 51-55.  
    摘要 ( 260 )   HTML( PDF (1571KB) ( 361 )   引文文本
    按照莫来石料的化学组成要求,以高铝矾土和煤矸石为基料,需要时加入少量的活性Al2O3微调成分,配成多组混合料,将混合料分别经磨细、过滤、烘干、成型、干燥、煅烧工艺后,测定合成料的性能。结果表明:采用此工艺方法可制备出莫来石料,加与不加烧结助剂试样的烧结温度分别为1600℃和1700℃,莫来石料的显气孔率分别为1.0%和2.5%以下,体积密度分别为2.75g·cm-3和2.87g·cm-3以上,并具有较高的荷重软化温度,分别为1590℃和1600℃。
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    1973铝合金铸态组织及均匀化退火组织研究
    王正安, 汪明朴, 杨文超, 张茜, 盛晓菲, 李周
    2010, 0 (5): 56-63.  
    摘要 ( 353 )   HTML( PDF (2334KB) ( 346 )   引文文本
    采用光学金相显微镜、扫描电镜、X射线、DSC等分析手段研究了1973高强铝合金铸态和均匀化态的显微组织和成分分布。结果表明:合金铸态组织为枝晶结构,主要存在α-Al,MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相),还存在少量的Al13(FeCu)4相。其中MgZn2相中固溶部分Al原子和Cu原子,Al2CuMg相中固溶分布Zn原子。该合金合适的均匀化处理工艺为470℃/24h。均匀化后,原铸态合金中的MgZn2(η相)和Al2CuMg(S相)回溶到基体,仅残留少量Al13(FeCu)4相和Al7Cu2Fe相,晶内析出大量弥散分布的球形Al3Zr粒子。
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    电弧法制备碳包覆铁纳米微粒的纯化研究
    刘同冈, 刘书进, 吴建, 杨志伊
    2010, 0 (5): 64-67,71.  
    摘要 ( 336 )   HTML( PDF (837KB) ( 478 )   引文文本
    利用钨电极电弧法制备了碳包覆铁纳米微粒,采用酸洗加磁选的方法对初产物进行了纯化。用透射电子显微镜、X射线衍射仪和振动样品磁强计对产物的形貌结构、物相组成以及磁性能进行了表征分析。结果表明:该纯化方法可以有效地去除产物中未被包覆或碳包覆不完整的铁颗粒及各类碳杂质,纯化后的产物以包覆多层碳膜的铁纳米颗粒为主;粉体的磁滞回线也表明经纯化后产物的磁性能得到了明显提高。
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    AgAlTi-C钎焊Cf/SiC复合材料与TC4接头组织结构
    薛行雁, 熊进辉, 黄继华, 张华, 赵兴科, 王志平
    2010, 0 (5): 68-71.  
    摘要 ( 357 )   HTML( PDF (1175KB) ( 252 )   引文文本
    研究用Ag粉、Al粉、Ti粉、短炭纤维配制以Ag-6Al为主的混合粉末真空钎焊Cf/SiC陶瓷基复合材料和钛合金,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析。结果表明:在Ag-6Al中加入Ti可以提高钎料对复合材料的润湿性并抑制钎料中Al的氧化,加入短炭纤维可以缓解接头热应力。在不同工艺条件下,真空钎焊得到了完整的复合接头,钎焊过程中生成的钛铝化合物在接头中细小均匀分布,在短炭纤维周围原位合成了TiC。当在Ag-6Al中加入一定质量分数的Ti和短炭纤维,在910℃保温10min的最佳工艺条件下得到的接头最高剪切强度达到90.8MPa。
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    快速凝固/粉末冶金法制备ZK60高强镁合金
    张振亚, 于化顺, 王少卿, 王海涛, 闵光辉
    2010, 0 (5): 72-77.  
    摘要 ( 451 )   HTML( PDF (1553KB) ( 460 )   引文文本
    采用快速凝固/粉末冶金法(RS/PM)制备块体ZK60(Mg-5.52Zn-0.33Zr,质量分数/%)镁合金,研究了挤压态合金在200,300℃退火1h后微观组织和力学性能的变化。结果表明:挤压致密化过程中,合金粉末颗粒在剪切力作用下被拉长,内部晶粒碎化成小角度亚晶粒、位错胞和条带状亚晶,第二相纳米颗粒沿亚晶界随机分布;随后200℃退火后,组织发生不完全再结晶,位错密度有所降低;而在300℃退火后,合金组织发生完全再结晶,形成平均尺寸约2.5μm的等轴晶,同时晶内析出大量β2′相。挤压态合金的屈服强度和延伸率分别为394 MPa,15.2%;随着退火温度的升高,强度略有下降,塑性提高,合金综合性能优异。
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    复合添加微量Er,Y对Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金板组织与力学性能的影响
    李国锋, 张新明, 朱航飞
    2010, 0 (5): 78-82.  
    摘要 ( 392 )   HTML( PDF (1029KB) ( 253 )   引文文本
    采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、硬度测试和室温拉伸等分析技术研究了在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中复合添加微量稀土元素Er和Y对其组织与力学性能的影响。结果表明:在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加适量的Er和Y能显著抑制合金再结晶,延缓合金峰值时效的时间,增强合金时效强化的效果。在Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中添加总量为0.4%(质量分数)的Er和Y能使合金轧制板的抗拉强度提高到624.4MPa,屈服强度达到602.9MPa,延伸率达12.5%,使合金轧制板具有较好的综合力学性能。
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    叶蜡石粉体的偶联活化改性研究
    刘海涛, 吴春莲, 张景峰, 林实俄, 翁学军, 盛振红
    2010, 0 (5): 88-91.  
    摘要 ( 289 )   HTML( PDF (883KB) ( 280 )   引文文本
    本工作对叶蜡石进行了偶联活化改性研究,使得叶蜡石从亲水性粉体转变为憎水性粉体。在本研究中,叶蜡石粉体通过在表面偶联一层N-(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(BAPTS)偶联剂进行活化处理,研制出活化指数达到100%的改性叶蜡石粉体。通过活化指数、黏度、表面接触角等手段,对叶蜡石表面偶联改性情况进行了表征,并对活化机理进行了分析讨论。研究了活化指数、黏度、表面接触角与偶联性能之间的关系。结果表明:偶联剂的添加量为1.0%(质量分数,下同)时,活化指数达到100%。偶联剂添加量为1.5%时,改性叶蜡石-液体石蜡体系的黏度达到最大值85.78mPa·s。偶联剂的添加量为2.0%时,对水的表面接触角达到最大值75°。偶联修饰是制备活化叶蜡石粉体的一种有效方法,能够使偶联剂与叶蜡石粉体形成牢固结合。
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    变质剂对高硅铝合金标准样品组织均匀性的影响
    赵亮, 王敬丰, 朱学纯, 郝晓东, 钟民, 潘复生
    2010, 0 (5): 92-95,100.  
    摘要 ( 281 )   HTML( PDF (1077KB) ( 459 )   引文文本
    采用金相观察和X射线衍射分析方法研究了Al-Sr,Al-P,Cu-P三种变质剂对高硅(22%,质量分数)铝合金标准样品组织均匀性的影响。结果表明:未添加变质剂的标准样品中初晶硅呈粗大板片状,且局部聚集成团,组织均匀性差;添加了Al-Sr变质剂后初晶硅得到了一定的细化,但共晶硅高度分枝,组织分布仍不够均匀;添加Al-P和Cu-P变质剂后,标准样品中出现了新相AlP,使得初晶硅由板片状变成了细小的多边形颗粒,且弥散分布于整个基体中,同时共晶硅析出明显减少,而初晶硅数量增多,标准样品的组织均匀性好。另外对比发现,添加Cu-P变质剂后的改善效果最为显著,组织均匀性最好,且其成分均匀性通过传统的极差法检测也完全符合标准样品的要求。本工作从组织均匀性上为高硅铝合金标准样品的制备提供了新的判据和参考。
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    综述
    TiAl合金板材的制备及研究现状
    杨非, 孔凡涛, 陈玉勇, 肖树龙
    2010, 0 (5): 96-100.  
    摘要 ( 283 )   HTML( PDF (1440KB) ( 629 )   引文文本
    本文综述了铸锭冶金和粉末冶金方法制备TiAl合金板材的工艺和国内外研究现状,介绍了铸轧技术、流延成形以及物理气相沉积等方法制备TiAl合金板材的工艺过程和材料性能,论述了上述方法的特点和发展趋势。
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