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  • 材料工程
      2011年, 第0卷, 第5期 刊出日期:2011-05-20 上一期    下一期
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    论文
    Al-Zn-Mg-Cu系铝合金厚板冷轧过程中的织构演变
    陈军洲, 黄敏, 戴圣龙
    2011, 0 (5): 1-6.  
    摘要 ( 289 )   HTML( PDF (1923KB) ( 316 )   引文文本
    利用电子背散射衍射技术研究了Al-Zn-Mg-Cu系铝合金厚板冷轧过程中不同厚度处的织构演变。结果表明:厚板近表面处的剪切型织构{001}<110>,随着冷轧变形量的增加逐渐向轧制型织构Bs,S,Cu组分转变;厚板1/4厚度和中心厚度处的轧制型织构Bs,S,Cu组分,随着冷轧变形量的增加逐渐流向剪切型织构{001}<110>。剪切应变是引起轧制型织构向剪切型织构转变的主要原因。在剪切应变作用下Cu取向沿着Ф1=90°流向{001}<110>,Bs取向沿着Ф1=35°逐渐向两侧分离,流向{001}<110>。
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    Mg空位缺陷对MgH2解氢性能影响的赝势平面波法研究
    张健, 黄雅妮, 龙春光, 邵毅敏, 彭平, 周惦武
    2011, 0 (5): 7-12.  
    摘要 ( 286 )   HTML( PDF (1296KB) ( 450 )   引文文本
    采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,考察了Mg空位缺陷对MgH2体系解氢性能的影响及微观机理。结果表明:Mg空位缺陷的出现使MgH2晶胞发生收缩,晶格产生畸变,且极大地降低了体系的结构稳定性,显著提高了体系的解氢动力学;电子结构分析表明:Mg空位缺陷改善MgH2体系解氢性能的微观机理在于体系在费米能级以下成键电子数的减少以及费米能级附近能隙的变窄。
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    2A50锻铝三点弯曲试验与高分辨率CT成像分析
    敖波, 邓翠贞, 邬冠华
    2011, 0 (5): 13-16.  
    摘要 ( 311 )   HTML( PDF (1270KB) ( 187 )   引文文本
    采用高频疲劳试验机对2A50锻铝缺口试样进行了三点弯曲试验,获得了含裂纹的CT检测试样。对疲劳试样进行了高分辨率CT三维重建,分析了裂纹CT图像的损伤特点;引入了参考平面,将不同层的裂纹CT图像映射到参考平面定义了截面损伤危险度因子。CT分析结果表明:裂纹扩展过程中不同部位的疲劳损伤不均匀,三维可视化结果直观显示了裂纹的三维形态;截面损伤危险度因子约为0.34,缺陷面积为最严重损伤截面面积的2.1倍,截面损伤危险度因子与疲劳周次呈单调递增关系,可用于度量工件的损伤状态。
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    镍基合金材料塑性对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场影响的研究
    薛河, 赵丹, 彭群家, 唐伟, 方秀荣, 龚晓燕
    2011, 0 (5): 17-20,25.  
    摘要 ( 434 )   HTML( PDF (1158KB) ( 309 )   引文文本
    为了解材料塑性对高温水环境下核电关键结构材料应力腐蚀裂纹扩展的影响,利用大型非线性有限元软件,对镍基合金中由氧化膜和基体金属构成的应力腐蚀裂纹尖端应力应变场进行了分析,得出了材料屈服应力对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场的影响规律。结果表明:在同样的外载条件下,随着材料屈服应力的增大,裂尖基体金属的应力增大而塑性应变减小;而氧化膜区的应力和塑性应变却同时减小。
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    碳和碱土元素复合细化对Mg-3Al合金抗拉强度的影响
    韩栋, 杜军, 李文芳
    2011, 0 (5): 21-25.  
    摘要 ( 346 )   HTML( PDF (1542KB) ( 150 )   引文文本
    利用碳和碱土金属(Ca和Sr)对Mg-3Al合金进行单独或复合细化处理,研究其晶粒细化效果及其晶粒细化对Mg-3Al合金抗拉强度特性的影响规律。结果表明:0.2%C(质量分数,下同)、0.2%Ca及0.2%Sr均可显著细化Mg-3Al合金,而经0.2%C与0.2%Ca或0.2%Sr复合细化可进一步提高细化效果。细化后Mg-3Al合金的拉伸性能明显提高,经复合细化后合金的极限抗拉强度和断裂伸长率分别提高了20%和40%。晶粒细化影响Mg-3Al合金的断裂机制,由具有粗大解理面的解理断裂模式转变为解理和准解理的混合断裂模式。
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    基于磁记忆技术的疲劳损伤监测
    冷建成, 徐敏强, 王坤, 李建伟
    2011, 0 (5): 26-29.  
    摘要 ( 300 )   HTML( PDF (756KB) ( 241 )   引文文本
    通过中碳钢缺口退磁试件的拉-拉疲劳实验,利用磁记忆检测仪研究不同循环次数下试件应力集中区的离线磁信号变化特征。结果表明:试件加载前在缺口部位由于几何形状形成漏磁场而产生一异常波,加载后异常波可能产生反向;当循环加载到一定次数后,磁信号曲线趋于稳定;而到最后阶段,缺口部位的异常波波幅不断增加,到断裂时产生激变。通过消除钢制夹头的磁场干扰,提取出仅由应力集中引起的磁信号的最大磁场梯度,从而把整个疲劳过程大致划分为四个阶段,不同的阶段反映了应力集中部位损伤程度的不同变化;基于磁信号特征参量表征的损伤实验结果与理论计算的疲劳损伤演化规律一致,可用于疲劳寿命的早期预测。
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    碳包裹镍核-壳结构复合纳米颗粒的制备及性能研究
    魏智强, 刘立刚, 冯旺军, 杨华, 张材荣, 闫鹏勋
    2011, 0 (5): 30-33.  
    摘要 ( 313 )   HTML( PDF (612KB) ( 500 )   引文文本
    采用自行研制的实验装置,通过阳极弧放电等离子体技术成功制备了碳包裹镍核-壳结构纳米复合颗粒,并采用酸洗和磁选的方法对初产物进行了纯化。利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X射线能量色散分析谱仪(XEDS)等测试手段对样品的化学成分、形貌、微观结构和粒度等特征进行了表征。结果表明:阳极弧等离子体技术制备的碳包覆纳米颗粒具有明显的核(面心立方镍)-壳(无定形碳)结构,颗粒大多呈球形或椭球形,粒径分布在15~40nm范围,平均粒径为30nm,镍粒子外层碳的厚度为6~8nm。
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    3D-Cf/SiC复合材料在1500℃的拉-拉疲劳行为
    杜双明, 乔生儒
    2011, 0 (5): 34-37,47.  
    摘要 ( 333 )   HTML( PDF (836KB) ( 188 )   引文文本
    在1500℃,10-4Pa真空中,采用应力比0.1和0.5,频率60Hz和20Hz的正弦波对三维编织炭纤维增强碳化硅基复合材料(3D-Cf/SiC)进行了拉-拉疲劳实验,利用SEM和HRTEM分别观察了疲劳试样的断口形貌和热解炭界面相的微结构。结果表明:若取循环基数为106次,当应力比为0.1时,20Hz和60Hz的疲劳极限分别是230MPa和240MPa,约为抗拉强度的88%和92%;当应力比为0.5时,60Hz的疲劳极限是230MPa,约为抗拉强度的88%。应力比低、加载频率高、循环周次多的断口粗糙度大,纤维(束)拔出较长。纳米尺度的热解炭界面相变形明显,由平直状变为卷曲状。
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    聚乙烯熔融纺丝测量的拉伸主曲线分析
    钟磊, 梁基照
    2011, 0 (5): 38-40,52.  
    摘要 ( 380 )   HTML( PDF (982KB) ( 170 )   引文文本
    根据各种温度条件下低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)熔体的熔融纺丝测量结果,绘制了拉伸主曲线;比例系数b反映了拉伸过程中的分子链解缠和取向对于熔体拉伸流变性能的综合作用,与温度T呈线性关系;利用b值和参考曲线,对设定温度条件下的拉伸黏度曲线进行了估算,与实测值吻合良好。主曲线分析扩展了熔融纺丝法的测量范围。
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    三种有机物对LY12CZ铝合金在酸性溶液中的缓蚀行为研究
    刘建华, 盛华, 李明, 李松梅, 于美
    2011, 0 (5): 41-47.  
    摘要 ( 463 )   HTML( PDF (2005KB) ( 360 )   引文文本
    本工作选取了2-巯基苯并噻唑(MBIH)、苯并三氮唑(BTA)和8-羟基喹啉(8Q)等几种典型的缓蚀剂,研究了其对LY12CZ铝合金在酸性溶液中的缓蚀效果及机理。通过腐蚀失重法研究了三种缓蚀剂对LY12CZ铝合金在酸性溶液中腐蚀动力学的影响。利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)及能谱(EDS)等对合金组织和腐蚀形貌进行观察;利用动电位极化、交流阻抗谱(EIS)等研究了铝合金在含有这三种缓蚀剂溶液中的电化学特性,并对其缓蚀机理进行了探讨。结果表明:三种有机物均能在酸性溶液中对LY12CZ铝合金起到缓蚀作用;缓蚀效果MBIH>BTA>8Q。MBIH和BTA能够选择性地吸附在LY12CZ铝合金表面S相残留物及杂质相颗粒表面,形成难溶物,抑制腐蚀反应的阴极过程,从而为LY12CZ铝合金在酸性溶液中的腐蚀提供良好的保护。8Q能够吸附在整个铝合金的表面,但随着阳极溶解的进行,吸附层遭到破坏,从而影响了缓蚀效果。
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    添加剂对电镀锌稀土转化膜成膜作用机理的研究
    章江洪, 张英杰
    2011, 0 (5): 48-52.  
    摘要 ( 325 )   HTML( PDF (1240KB) ( 175 )   引文文本
    采用添加氧化剂和成膜促进剂的化学浸泡法在电镀锌层表面制备稀土转化膜,氧化剂和成膜促进剂的加入,对有效形成高耐蚀性的稀土转化膜起到了至关重要的作用。通过电化学测试、形貌分析以及动力学数据计算,结果表明:H2O2作为氧化剂加入到处理液中,一方面可加快微阴极发生还原反应,另一方面通过发生H2O2的还原反应,促进微阴极区pH上升,有利于形成富含铈的转化膜;成膜促进剂的加入可改善膜层的外观质量,其加入的实质是通过有效降低成膜三个反应阶段的表观活化能,从而实现对转化膜生长的促进。
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    热处理温度对510L热轧带钢原始氧化皮结构及其腐蚀行为的影响
    叶志国, 朱敏, 周贤良, 华小珍, 崔霞
    2011, 0 (5): 53-57,61.  
    摘要 ( 332 )   HTML( PDF (1177KB) ( 355 )   引文文本
    利用不同温度的热处理工艺改善510L热轧带钢表面原始氧化皮结构,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、EDS、电化学测试方法对不同结构氧化皮的热轧带钢在NaHSO3溶液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明:当温度低于570℃时,随氧化温度的增加,氧化皮上分布的白色弥散状组织减少,氧化皮的微观形貌由带毛刺的小颗粒状演变成针叶状,氧化皮更致密,氧化皮中的Fe2O3的相对含量增加。不同温度制备的热轧带钢氧化皮的耐蚀性由好到差依次为550,500,450,400,350℃。氧化温度介于570℃>T>450℃时,原始氧化皮的耐蚀性可通过热处理得到改善。
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    成型温度对多孔SiC陶瓷性能的影响
    杨阳, 赵宏生, 刘中国, 张凯红, 李自强
    2011, 0 (5): 58-61.  
    摘要 ( 338 )   HTML( PDF (1272KB) ( 413 )   引文文本
    以包混工艺合成了核-壳结构的先驱体粉体,并引入少量Al2O3,SiO2和Y2O3作为复合添加剂,通过模压成型、炭化和烧结工艺制备了多孔碳化硅陶瓷;研究了成型温度对样品的孔隙率、密度、热膨胀系数、抗弯强度和热震性能的影响。结果表明:成型温度对多孔碳化硅陶瓷的孔隙率、密度、抗弯强度及热震性能均产生了显著影响,对热膨胀系数影响较小。在80℃成型的多孔碳化硅陶瓷综合性能较佳,过低的成型温度使包覆在核-壳结构先驱体粉体外层的钡酚醛树脂不能充分流动,使最终多孔碳化硅陶瓷样品结构松散、强度降低;而过高的成型温度使钡酚醛树脂过分流动,对添加剂粉体形成包覆再经过炭化后阻碍了添加粉体的充分接触,未能起到烧结助剂的作用。
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    挤压开坯γ-TiAl合金的热变形行为研究
    付明杰, 静永娟, 张继
    2011, 0 (5): 62-65.  
    摘要 ( 310 )   HTML( PDF (1527KB) ( 184 )   引文文本
    采用Gleeble-1500试验机对经过挤压比为12开坯后的γ-Ti Al合金在温度为900~1100℃、应变速率为0.01~1s-1、变形量为70%等温恒应变速率下的热变形行为进行了研究,获得了变形条件范围内的流变应力数据,并利用Zener-Hollomn参数和Arrhenius方程得出γ-Ti Al合金的本构方程。结果表明:γ-Ti Al合金在900℃,应变速率为1s-1和0.1s-1的条件下新生动态再结晶晶粒较少,并且动态再结晶发生的热力学条件比一般高温合金更加苛刻。所获得的流变应力方程为σ=48.1(ln +413.53×103/RT-28.37);其热变形激活能Q=413.53kJ/mol,为科学设计和有效控制γ-TiAl合金的锻造工艺提供了理论依据。
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    密封熔炼条件下含SO2混合气体对AZ91D熔体保护的研究
    王先飞, 熊守美
    2011, 0 (5): 66-69,75.  
    摘要 ( 259 )   HTML( PDF (834KB) ( 163 )   引文文本
    在一次性充入含一定比例SO2的氮气的密封炉内,研究了SO2浓度、熔炼温度和加入CO2气体对AZ91D镁合金熔体的保护效果,并对表面膜形貌和成分进行了研究。结果表明:AZ91D合金表面都有菜花状氧化物生成,提高SO2气体浓度,AZ91D合金被保护面积增加;升高温度,镁合金保护效果下降明显,700℃时便完全得不到保护。成分分析表明:菜花状氧化物主要为MgO,生成的表面膜除含有Mg,O,Al元素外,还含有少量的S元素;当加入一定量CO2时,镁合金保护效果得到提高,膜中生成了无定形C。
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    氢对TC21合金高温变形行为的影响
    姜波, 王耀奇, 侯红亮, 牛勇, 李淼泉
    2011, 0 (5): 70-75.  
    摘要 ( 322 )   HTML( PDF (1199KB) ( 236 )   引文文本
    采用连续升温金相法研究了氢对TC21合金相变温度的影响,通过热模拟压缩实验,研究了氢对TC21合金高温变形行为的影响。结果表明:置氢可以显著降低TC21合金的相变温度,置氢0.7%(质量分数,下同)的TC21合金相变温度为810℃,与未置氢合金相比,降幅达145℃;同时,置氢还可以有效降低TC21合金的流变应力,并且温度越低,应变速率越高,氢对流动应力的影响就越显著,变形温度为800℃,应变速率1s-1时,置氢0.28%后,稳态应力为202MPa,与未置氢合金相比降低了28%,相同应力水平条件下,置氢能够实现变形温度降低40℃,应变速率提高一个数量级。
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    敏化处理对2205双相不锈钢组织与力学性能的影响
    雒设计, 郑新侠
    2011, 0 (5): 76-80.  
    摘要 ( 320 )   HTML( PDF (2229KB) ( 279 )   引文文本
    采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)方法及力学性能测试等研究手段,研究了敏化处理对2205双相不锈钢显微组织及力学性能的影响。结果表明:850℃敏化处理,在α/γ和α/α相界析出σ,χ相,并且随着敏化时间的延长,析出相含量增加;敏化处理后材料的强度有所提高,塑性明显降低,拉伸微观断口以解理平面为主要特征,并且随着敏化时间的延长出现了二次裂纹;材料的室温冲击功由固溶处理的290J以上降至敏化处理2h后的10J以下,冲击微观断口由韧窝转变为解理;析出相的存在是导致材料冲击韧性下降的主要原因。
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    翼缘板钢非对称冷轧及再结晶退火实验研究
    唐荻, 戴辉, 孙蓟泉
    2011, 0 (5): 81-87,92.  
    摘要 ( 283 )   HTML( PDF (1835KB) ( 177 )   引文文本
    对翼缘板钢采用非对称冷轧,在压下率78%时,对轧件进行微观显微组织观察,结果表明:随着异速比增大,晶粒长度和宽度比值也增大;提出了在异步轧制条件下,晶粒长宽比值可以反映轧件所受附加剪切变形的大小。对冷轧后的轧件进行拉伸实验与不同温度的退火实验,并进行透射电镜观察,结果表明:随着异速比增加,规定非比例延伸强度增加,退火后晶粒平均直径变小;同时,观察到了较高位错密度的位错和较小尺寸的亚晶;由此验证了异步轧制可比同步轧制产生更多的附加剪切变形以及更多的位错和亚晶,可以提高翼缘板钢的强度,增加应变储能,降低再结晶退火温度。
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    热成形金属复合材料的微观结构及力学行为研究
    马宁, 张宗华, 胡平, 郭威, 刘书田, 申国哲
    2011, 0 (5): 88-92.  
    摘要 ( 289 )   HTML( PDF (974KB) ( 247 )   引文文本
    对汽车车门防撞梁热成形(成形与淬火同时进行)过程进行了研究,发现由于成形过程中钢材表面发生氧化脱碳,得到的防撞梁零部件表面软而内部硬,材料性质在厚度方向上呈连续梯度分布,即表面硬度、强度低而内部的硬度、强度高,这样形成了新型连续梯度分布的多层金属复合材料。对汽车车门防撞梁这种新型金属复合材料的微观结构、硬度、强度及塑性变化规律进行研究,并进行三点弯曲对比实验。在此基础上研究这种新型金属复合材料的碰撞及吸能性能,根据金相分析及三点弯曲实验建立了防撞梁的有限元分析模型。通过对比金属复合材料与内部各相材料冲击时所受到的冲击力、吸能等性能,发现这种新型金属复合材料综合了各单相材料的优秀性能,适合用于承受冲击吸能构件的选材。
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    金属基体超疏水表面制备及应用的研究进展
    徐文骥, 宋金龙, 孙晶, 窦庆乐
    2011, 0 (5): 93-98.  
    摘要 ( 435 )   HTML( PDF (1627KB) ( 717 )   引文文本
    在介绍润湿性相关理论的基础上,综述了国内外金属基体超疏水表面的制备方法及应用,重点讨论了阳极氧化法、电化学沉积法、化学腐蚀法、化学沉积法、一步浸泡法、热氧化法、模板法、复合法等,及超疏水表面在响应开关、自清洁、流体减阻、耐腐蚀、防冰霜、油水分离、微型水上运输器等方面的应用,最后评述了各种方法的特点,提出了在金属基体上制备超疏水表面所面临的问题。
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