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  • 材料工程
      2010年, 第0卷, 第7期 刊出日期:2010-07-20 上一期    下一期
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    论文
    PMMA转动微动摩擦学行为的研究
    杨皎, 莫继良, C. VERRIER, 郑健峰, 廖正君, 朱旻昊
    2010, 0 (7): 1-5.  
    摘要 ( 307 )   HTML( PDF (2305KB) ( 213 )   引文文本
    在新型转动微动试验机上,进行了PMMA与GCr15钢球(40mm直径)在转动角位移幅值为0.25~2.5°和法向载荷为100N的转动微动试验。在摩擦动力学行为研究的基础上,结合磨痕的微观分析,研究了其转动微动磨损机理。结果表明:随转动角位移幅值的增加,PMMA的转动微动会依次呈现三个区域,即部分滑移区、混合区和完全滑移区;相比部分滑移区和完全滑移区,混合区的摩擦系数明显较高;部分滑移区摩擦系数保持在较低水平且损伤轻微,微动的相对运动由弹性变形协调。在混合区和滑移区PMMA的转动微动磨损机制为伴随黏性流动的颗粒剥落和磨粒磨损。研究发现在混合区和滑移区的磨斑中央产生因黏性流动造成的损伤累积所致的材料隆起。
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    聚氨酯材料包覆聚α-烯烃微胶囊的制备研究
    董桂霖, 于萍, 李冰, 周宁宁, 陈祥俊, 秦占波, 张长桥
    2010, 0 (7): 6-13.  
    摘要 ( 341 )   HTML( PDF (2378KB) ( 269 )   引文文本
    以聚氨酯为壁材,对高分子聚α-烯烃黏弹性聚合物颗粒表面进行了微胶囊包覆制备的研究。采用分子动力学模拟方法讨论了相关的分子设计,以丙三醇和甲苯-2,4二异氰酸酯(TDI)为聚合活性单体,采用界面聚合法制备了性能稳定的聚氨酯微胶囊。研究了合成聚α-烯烃微胶囊壁材的单体种类、配比、粒度和壁材用量对包覆性能的影响,对聚α-烯烃微胶囊的表面性状、油溶性、耐热性和抗压性做了测试及分析,同时采用油品减阻剂室内模拟环道评价系统对减阻增输效果的影响进行了评价。研究结果表明,在包覆壁材分子设计中应对支链的长度和支链数目有具体的要求;确定了在水溶液体系中,异氰酸酯基(-NCO)与羟基(-OH)摩尔比为1:1,聚α-烯烃颗粒粒度为60~80目(250~180μm),聚氨酯壁材用量占聚α-烯烃颗粒质量的0.5%,表面活性剂用量为聚α-烯烃质量的0.1%;常压25℃为聚氨酯包覆聚α-烯烃制备微胶囊的合理工艺条件;制备的聚α-烯烃微胶囊具有良好的表观形貌性状、较快的释放速度,制备的微胶囊不影响原有减阻效果、并具有优良的耐热性和抗压性。同时聚α-烯烃微胶囊在常温下以粉末状固体形式储存,具有现场使用时直接分散到注入溶剂中形成油品减阻剂的特点。
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    拉伸速率对炭纤维/尼龙6微复合材料微观力学行为的影响
    严峡, 龙盛如, 杨杰
    2010, 0 (7): 14-17.  
    摘要 ( 296 )   HTML( PDF (1297KB) ( 192 )   引文文本
    采用微球脱粘实验法研究了炭纤维/尼龙6微复合材料的界面微观力学性能,考察了不同的拉伸速率对界面微观力学行为的影响。结果显示:在拉伸速率为3.5,4,4.5mm/min,纤维在树脂基体中的包埋长度le<140μm时,树脂微球从纤维上脱粘时的力值Fmax与包埋长度le保持着良好的线性关系;当拉伸速率为5mm/min,包埋长度le>70μm时,纤维就断裂了,试样失效。
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    工艺参数对块体纳米晶Fe3Al材料组织和性能的影响
    喇培清, 吕蕊娇, 王利
    2010, 0 (7): 18-23.  
    摘要 ( 310 )   HTML( PDF (2434KB) ( 162 )   引文文本
    通过铝热反应熔化方法分别在不同的引燃剂量,混料时间及成型压力下制备了块体纳米晶Fe3Al材料,通过XRD研究了材料的晶粒尺寸,并研究了材料的室温压缩性能和硬度。结果表明:随着引燃剂量的增加,晶粒尺寸先略降低后增加,屈服强度随之先略增加后减小,硬度逐渐减小;混料时间对材料的平均晶粒尺寸和力学性能的影响作用不大;随着成型压力的增加,材料的平均晶粒尺寸基本稳定,材料的屈服强度和硬度有所提高。
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    挤压-剪切工艺挤压AZ31镁合金的组织和织构演变
    张丁非, 刘杰慧, 胡红军, 石国梁, 戴庆伟
    2010, 0 (7): 24-28.  
    摘要 ( 322 )   HTML( PDF (2652KB) ( 296 )   引文文本
    采用大变形技术"挤压-剪切"(Extrusion-shear,ES)工艺挤压AZ31镁合金并研究其组织和织构演变。结果表明:经ES工艺挤压后能得到细小均匀的再结晶晶粒;其宏观组织内存在多种类型的织构,削弱了基面织构的主导地位;由极图可知{0002}基面织构强度下降,ES工艺的再结晶机制是连续动态再结晶。
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    Cu-Al合金内氧化工艺参数对性能影响的研究
    程建奕, 敖学文, 余方新, 谭敦强
    2010, 0 (7): 29-33.  
    摘要 ( 319 )   HTML( PDF (2186KB) ( 262 )   引文文本
    对Cu-0.3Al合金粉末进行了内氧化工艺及其动力学研究。研究表明:在不同内氧化温度条件下,初期(15min)合金的电导率和硬度均显著提高,随内氧化时间延长,电导率和硬度略有提高,一定时间后电导率趋于不变,硬度甚至略有下降,且温度越高硬度达到峰值所需的时间越短。900℃×1h内氧化条件下合金的性能达到最佳,电导率值达到84.6%IACS,硬度高达HV130。内氧化的温度对内氧化析出物A12O3的形核和长大有较大影响,随着内氧化温度的升高和内氧化过程的进行,A12O3粒子的尺寸有所长大,部分粒子发生γ相向粗大的α相的转变。
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    正压化学气相沉积工艺炭/炭复合材料飞机刹车盘制备
    姜海, 李东生, 吴凤秋
    2010, 0 (7): 34-37,41.  
    摘要 ( 285 )   HTML( PDF (1574KB) ( 216 )   引文文本
    通常所称的化学气相沉积(CVD)工艺都是在真空状态下进行的(V-CVD)。正压化学气相沉积工艺(以下简称:A-CVD)的沉积过程是在高于一个大气压力下进行的,所需的设备造价相对于V-CVD更便宜且易于维护。采用A-CVD工艺制造的短纤维预制体炭/炭复合材料刹车盘经惯性台试验验证,其平均摩擦系数达到0.417(50次刹车试验结果),而且在室温自然条件下放置24h后,摩擦系数基本保持不变。
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    季鏻阳离子改性蛭石的制备及抗菌性能研究
    蔡祥, 颜文艳, 谢阿贵, 吴婷, 谭绍早
    2010, 0 (7): 38-41.  
    摘要 ( 394 )   HTML( PDF (841KB) ( 227 )   引文文本
    采用离子交换法将不同含量的季鏻阳离子十二烷基三丁基溴化鏻(D)交换到钠基蛭石(Na-V)的层间得到改性蛭石(D-V),并对其结构和抗菌性能进行了表征。热重分析(TGA)结果表明D-V中D的热分解起始温度都大于240℃,具有良好的热稳定性。X射线衍射(XRD)发现D-V的层间距随着D含量的增加而增大。扫描电镜观察发现Na-V为片状结构,粒子之间相互缠绕在一起;而D-V的表面则显示出不规则的形状。随着D-V中D含量的增加,其抗菌活性逐渐增强,D含量为19.7%的D-V样品对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度分别为720mg·mL-1和100mg·mL-1,显示出良好的抗菌效果。
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    蜜胺树脂/硬脂酸丁酯相变微胶囊的制备
    马烽, 李永超, 陈明辉, 宗学刚
    2010, 0 (7): 42-45,77.  
    摘要 ( 334 )   HTML( PDF (1276KB) ( 750 )   引文文本
    以硬脂酸丁酯为芯材,蜜胺树脂为壁材,采用原位聚合法制备相变微胶囊。采用IR,ESEM及DSC对相变微胶囊进行了结构、形貌以及热性能表征,并讨论了乳化剂种类以及预聚体滴加速率对相变微胶囊形貌的影响。结果表明:微胶囊呈球形,平均粒径小于10μm。乳化剂采用TA与司班-80复配,复配质量比为5:1,预聚体的滴加速率为0.8~1.2mL/min时微胶囊形貌最好。微胶囊相变潜热可达68.36J/g,并且相变微胶囊经反复发生相变过程,质量损失小,相变储热效果明显。
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    微齿轮注塑成型正交优化及数值模拟
    戴亚春, 王匀, 周建忠, 陈炜, 董芳
    2010, 0 (7): 46-48,53.  
    摘要 ( 310 )   HTML( PDF (1431KB) ( 311 )   引文文本
    介绍了采用高聚物成型微齿轮的主要成型方法——微注射成型。比较了不同种类的注射原料ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)的成型工艺,并就影响微注射成型中影响微制件质量的主要工艺过程:充模压力、熔体温度、模具温度和充填时间等进行数值模拟研究,采用正交优化方法对成型方案进行优化,获得优化的成型参数。为微齿轮成型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等等提供理论依据。通过对微齿轮成型过程的数值模拟优化,得到微注射成型的模具温度升高、注射压力增大、注射温度升高都会缩短充模时间;结果显示,聚合物材料对微注塑齿轮的适用性依次为:ABS>PP>PC。
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    基于损伤容限设计的机体金属材料力学性能综合表征与评价
    张纪奎, 程小全, 郦正能
    2010, 0 (7): 49-53.  
    摘要 ( 469 )   HTML( PDF (1468KB) ( 306 )   引文文本
    随着结构耐久性和损伤容限设计概念的引入,机体结构设计选材越来越注重材料的损伤容限特性。考虑到材料的使用应力,提出用稳定裂纹扩展阶段da/dN-3ΔKb曲线来表征材料的损伤容限特性。对航空常用金属材料的分析结果表明,采用这种表征方法能较为全面地反映材料的损伤容限特性。建立了材料使用应力与疲劳寿命和裂纹扩展寿命的关系图,此图可以用来综合评价材料的静强度、疲劳和损伤容限特性,提高选材的准确性,也可由结构设计要求提出材料的性能指标来指导新材料的研制。
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    双相钢激光拼焊板温拉伸性能及微观组织
    陈炜, 薛雷, 陈康敏, 承善
    2010, 0 (7): 54-58.  
    摘要 ( 342 )   HTML( PDF (3100KB) ( 379 )   引文文本
    利用温拉伸实验和金相实验,系统研究了双相钢激光拼焊板温拉伸过程中温度、拉伸性能及微观组织三者之间的相互关系。结果表明:随着温度的升高,双相钢激光拼焊板真实应力-应变曲线下降,抗拉强度降低,延伸率升高;温拉伸条件下双相钢激光拼焊板的断裂位置处于焊缝部位,且焊缝组织发生明显变化,随着温度的升高,焊缝中的树枝晶逐渐消失,板条马氏体最终转变为细小的等轴状铁素体;不同温度下焊缝拉伸断口均为韧窝断裂,且随着温度升高,韧窝尺寸变大,深度变深。
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    不同装甲靶板价电子结构对钨合金穿甲弹变形特征的影响
    李金泉, 黄德武, 王敏杰
    2010, 0 (7): 59-63.  
    摘要 ( 240 )   HTML( PDF (2707KB) ( 331 )   引文文本
    使用某小口径弹道炮,发射次口径脱壳尾翼稳定钨合金穿甲弹,分别侵彻45钢及30CrMnMo钢靶板,发现残余弹体微观结构有明显不同。说明钨合金残余弹体的破坏特征与靶板性能有关。运用固体与分子经验电子理论(EET)对两种靶板的价电子结构进行了分析。发现对于45钢靶板,由于C-Fe原子结合较弱,受冲击后对弹体产生的反作用力小,使残余弹体不产生剪切变形,头部的破坏特征为晶粒破碎及沿垂直侵彻方向的变形,宏观上表现为典型的"蘑菇头"状;对于30CrMnMo钢靶板,由于C-Mo原子间的强烈结合,受冲击后对残余弹体产生很强的反作用力,使钨合金残余弹体头部产生剪切破坏,具有一定程度的"自锐化效应"。
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    添加Y对Mg-3.5%Li合金冲击变形行为的影响
    沙桂英, 刘翠云, 刘腾, 孙晓光, 李根
    2010, 0 (7): 64-67.  
    摘要 ( 250 )   HTML( PDF (2700KB) ( 178 )   引文文本
    利用Hopkinson压杆技术对Mg-3.5%Li及Mg-3.5%Li-0.77%Y合金在不同应变率下进行了冲击压缩实验,分析了两种合金的动态应力-应变行为及其应变率效应。结果表明,随应变率提高,Mg-3.5%Li合金的应力-应变行为表现出应变率强化效应与应变率弱化效应的双重特性。添加稀土元素Y后,合金有所强化,但其应力-应变行为仍具有应变率弱化效应,随应变率提高产生的微裂纹引起的内部损伤是导致合金应变率弱化效应的主要原因。
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    退火对IrMn基自旋阀结构和磁性能的影响
    祁先进, 王寅岗, 周广宏, 李子全
    2010, 0 (7): 68-71.  
    摘要 ( 392 )   HTML( PDF (686KB) ( 543 )   引文文本
    采用高真空直流磁控溅射的方法制备了结构为//Ta(5nm)/Co75Fe25(5nm)/Cu(2.5nm)/Co75Fe25(5nm)/Ir20Mn80(12nm)/Ta(8nm)的顶钉扎自旋阀多层膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和振动样品磁强计(VSM)研究了退火对自旋阀的结构及磁性能的影响。结果表明:退火使得IrMn(111)织构减弱,表面/界面粗糙度在低温退火后增大,而较高温度退火后减小;退火后交换偏置场和被钉扎层矫顽力减小,而自由层矫顽力增加;退火后自旋阀多层膜交换偏置场随样品在反向饱和场下停留时间的增加而不发生变化。
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    着色处理对铝合金阳极氧化膜光学性能影响的研究
    于美, 江武, 刘建华, 李松梅, 李明
    2010, 0 (7): 72-77.  
    摘要 ( 341 )   HTML( PDF (3060KB) ( 927 )   引文文本
    研究了LY12铝合金阳极氧化膜采用酸性黑ATT进行一次着色处理、浸酸处理、二次着色处理对膜层紫外可见光吸收性能的影响。研究了铝合金阳极氧化处理工艺;采用扫描电镜(SEM)观察了阳极氧化膜层表面和断面形貌;XRD分析了阳极氧化膜层表面组织结构;采用紫外可见分光光度计研究了膜层吸光性能。结果表明:LY12铝合金在恒压20V进行硫酸阳极氧化获得最佳膜层厚度所需要的时间为120min,其厚度为42μm;浸酸处理不会改变膜层组织结构;经过浸酸处理后的二次着色处理与一次着色处理相比提高了膜层对紫外可见光的吸收度,这是由于经过浸酸处理后二次着色膜层具有更佳的粗糙度所引起的。
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    炭/炭复合材料硼硅酸盐玻璃涂层制备及性能研究
    黄敏, 李克智, 李贺军, 付前刚, 王宇, 吕祥鸿
    2010, 0 (7): 78-81,86.  
    摘要 ( 307 )   HTML( PDF (1345KB) ( 210 )   引文文本
    系统研究了SiO2与B2O3之比、高熔点添加剂种类(包括MoSi2,Y2O3,SiC)及含量对硼硅酸盐(SAB)玻璃涂层高温稳定性、高温流动性的影响规律和最佳工艺参数组合,采用涂刷法在带有疏松结构的SiC内涂层炭/炭(C/C)复合材料表面制备了高温稳定性和流动性良好的硼硅酸盐玻璃外涂层,并测试了带有不同SiC/硼硅酸盐玻璃复合涂层C/C复合材料试样在1500℃静态空气中的抗氧化性能。结果表明:采用SiO2,B2O3摩尔比为4:1时所得硼硅酸盐玻璃具有相对较高的高温流动性和高温稳定性;与添加Y2O3,SiC相比,在上述硼硅酸盐玻璃中添加MoSi2可以较大幅度提高所得玻璃涂层对C/C基体的氧化保护性能,并且当硼硅酸盐玻璃外涂层中硼硅酸盐与MoSi2的质量比为4:1时,所得硼硅酸盐玻璃外涂层对SiC-C/C表现出较好的氧化保护能力,氧化17h后涂层C/C试样的失重仅为4.31%。
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    Cr含量和组织对含1%Cr管线钢焊接接头抗CO2腐蚀性能影响
    胡丽华, 路民旭, 常炜, 李忠涛, 张雷, 许立宁
    2010, 0 (7): 82-86.  
    摘要 ( 336 )   HTML( PDF (1669KB) ( 314 )   引文文本
    采用高温高压反应釜和电化学技术对含1%(质量分数)Cr管线钢焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究,目的在于揭示Cr含量和组织对焊接接头抗CO2性能的影响。结果表明,Cr含量较高的焊缝区,腐蚀产物膜出现Cr元素富集,膜较其他区域更厚更致密,抗CO2腐蚀性能更佳。而Cr含量相同、组织不同的热影响区和母材,腐蚀产物膜特征相似。对于含1%Cr管线钢焊接接头,抗CO2腐蚀性能起主要作用的是Cr含量而非组织。电化学测试表明,在CO2腐蚀介质中焊接接头的母材区域易作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极得到保护。
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    自动铺带技术研究进展
    张建宝, 肖军, 文立伟, 齐俊伟, 党旭丹
    2010, 0 (7): 87-91.  
    摘要 ( 307 )   HTML( PDF (729KB) ( 1195 )   引文文本
    在介绍先进复合材料应用和需求的基础上,阐述了复合材料低成本制造技术的发展趋势;简要介绍了复合材料自动铺带成型技术的发展历程和应用,从数控系统、CAD/CAM/CAE技术和成型工艺三个方面论述自动铺带技术的发展,并着重阐述国外自动铺带技术的研究概况;在介绍国内自动铺带技术发展现状的基础上,提出自动铺带技术的发展建议。
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    孔洞对铸造铝合金疲劳性能的影响
    莫德锋, 何国求, 胡正飞, 张卫华
    2010, 0 (7): 92-96.  
    摘要 ( 256 )   HTML( PDF (1416KB) ( 656 )   引文文本
    研究了铸造铝合金中孔洞在裂纹萌生、扩展过程中发挥的作用,孔洞的尺寸、体积分数、分布位置、形貌率等因素对材料的疲劳性能有重要影响。从试验现象和疲劳寿命模型两个方面综述了国内外学者研究的最新进展,指出了应力-寿命模型与线弹性断裂模型之间的内在联系,并讨论了存在的问题及研究方向。
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