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  • 材料工程
      2011年, 第0卷, 第7期 刊出日期:2011-07-20 上一期    下一期
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    论文
    带蒙皮复合材料圆柱网格结构的轴压稳定性分析
    廖英强, 刘勇琼
    2011, 0 (7): 1-5,48.  
    摘要 ( 217 )   HTML( PDF (681KB) ( 119 )   引文文本
    为获得高承载效率的带蒙皮纤维缠绕复合材料圆柱网格结构,利用有限元法对其轴压稳定性进行了分析。同时,结合ANSYS的二次开发语言APDL编写了圆柱网格结构参数化设计程序,并运用该程序研究了带蒙皮圆柱网格结构载荷质量比随纵筋缠绕角度、筋横截面积、筋高宽比、纵筋对数以及环筋条数的变化规律。对于一定尺寸的网格结构在INSTRON1346材料疲劳强度试验机上进行了轴压实验。研究结果表明:利用有限元法可以有效预测带蒙皮圆柱网格结构的轴压承载能力;纵筋缠绕角度在0~40°范围内时,圆柱网格结构具有较高的承载效率;筋高宽比的较佳选择范围为0.9~1.3。
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    工艺
    固/液相等离子喷涂制备固体氧化物燃料电池复合电极
    王桂兰, 熊凡, 芮道满, 张海鸥
    2011, 0 (7): 6-9.  
    摘要 ( 324 )   HTML( PDF (986KB) ( 151 )   引文文本
    提出并研究以硅片为基体、采用固/液相等离子喷涂工艺制备固体氧化物燃料电池复合电极。固相送料方式喷涂阳极和阴极;悬浮液束流送料方式喷涂电解质。用CCD监测悬浮液束流与等离子射流形态,其特征分析结果表明最佳注射气压为0.25MPa。采用SEM和EDAX对电极涂层微观组织和组分进行分析,结果表明:喷涂距离是影响电解质涂层形貌、沉积效率和孔隙率的关键参数;悬浮液束流送料喷涂可以制备薄的(涂层平均厚度约为25μm)、组织精细的(粒度为2~4μm)、致密的(孔隙率约为2.15%)电解质涂层。
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    超细镍粉的制备及还原生长机理研究
    湛菁, 岳建峰, 张传福
    2011, 0 (7): 10-14,65.  
    摘要 ( 252 )   HTML( PDF (1412KB) ( 167 )   引文文本
    以联氨为还原剂,在硫酸镍水溶液中控制液相还原反应条件制备了超细镍粉,并讨论了超细镍粉的还原生长机理。通过实验分析了工艺参数对还原反应的影响,采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),比表面积测定等分析手段对超细镍粉进行表征,结果表明:超细镍粉的形核和生长独立进行;温度、Ni2+浓度和pH值调控着溶液中镍离子的释放并控制过饱和度,使形核过程非常短,形核率很高,晶核生长速度则相对较慢;表面活性剂可抑制粉末的团聚,易于获得单分散超细镍粉。采用该联氨液相还原法制备的超细镍粉纯度高、粒径小、呈类球形、比表面积大、分散性良好且镍粉转化率很高。
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    车身铝合金板胶接接头固化度解析预测研究
    卢志国, 林建平, 张宝文
    2011, 0 (7): 15-19.  
    摘要 ( 277 )   HTML( PDF (427KB) ( 116 )   引文文本
    为了预测铝合金胶接接头固化过程中固化度的变化规律,通过实验对5A02铝合金胶接接头固化过程中的传热特征进行分析,在忽略胶层所释放的内热的前提下,将胶接接头简化为一集总热源系统。根据热传导理论,获得了胶接接头固化过程中温度变化的解析预测公式,并结合胶黏剂的固化动力学方程,得到了胶接接头固化过程中固化度的预测方法。通过实验对接头固化度的计算结果进行了验证,证明固化度解析预测方法的合理性。讨论了接头固化工艺参数及几何参数对固化度的影响规律,发现增加固化温度会明显提高接头的固化速率;增加预热温度或减小铝合金板不能提高接头的固化速率,但会导致接头固化提前开始;当铝合金板厚较大时,增加预热温度对促进胶黏剂固化的影响会更加明显;因此,对于车身结构中铝板较厚的部位,采用增加预热温度的方法能够较好的提高铝板胶接结构的固化度。
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    冷变形和中温处理对TiNiCr形状记忆合金相变的影响
    司乃潮, 郑利波, 司松海, 李镭, 翟玉敬
    2011, 0 (7): 20-25.  
    摘要 ( 460 )   HTML( PDF (826KB) ( 115 )   引文文本
    以TiNiCr形状记忆合金为研究对象,着重研究了不同的预变形、中温处理对该形状记忆合金相变的影响,通过示差扫描量热实验和金相组织照片的观察,研究了不同的预变形、中温处理对TiNiCr形状记忆合金的DSC曲线以及相变点的影响。实验表明:马氏体相转变温度Ms随着冷变形量的增加先升高,当预变形超过15%后,相变点Ms随预变形量的增加而降低;As,Af在预变形量为15%时达到最大,热处理能显著提高马氏体相变温度,使得相变更容易进行,460℃中温处理使TiNiCr合金Ms增幅较大,而随着热处理温度的继续增加,Ms差距变小;在400℃中温处理下,保温时间越长,Ms,Mf温度降低越明显。而热滞As-Ms几乎不受中温处理时间的影响。
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    一种新型Al-Mn-Mg合金管材退火工艺的研究
    莫建新, 潘清林, 李建湘, 杨志兵, 范曦
    2011, 0 (7): 26-30,55.  
    摘要 ( 248 )   HTML( PDF (2140KB) ( 87 )   引文文本
    通过力学性能测试以及光学显微镜、透射电镜观察,研究了不同退火工艺对Al-Mn-Mg合金管材显微组织和力学性能的影响。结果表明:300℃以下退火时,合金中只发生不同程度的回复;300~400℃退火时,发生部分再结晶;在400℃退火时,有大量含Mn相粒子析出,起弥散强化作用;合金在400℃退火处理1h后,能获得较好的综合力学性能和细小的等轴晶组织。
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    碳包铜纳米颗粒的制备及其性能研究
    陈进, 张海燕, 刘晓平, 李丽萍
    2011, 0 (7): 31-33,89.  
    摘要 ( 328 )   HTML( PDF (701KB) ( 196 )   引文文本
    采用碳弧法制备出碳包铜纳米粒子,并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和DSC对产物的形貌、尺寸、物相结构组成以及抗氧化性能进行了表征分析,同时对碳包铜纳米粒子的导电性能进行了测量。测试结果表明碳包铜纳米粒子为核壳型结构,内部为金属铜核,外部为碳层。在铜核的周围碳以类石墨状形式存在,离铜核较远处碳以非晶态存在,铜对碳的石墨化具有促进作用;同时碳包铜纳米粒子在常温和加热下都表现出较好的抗氧化性能;碳包铜纳米粒子导电性随着金属含量的增加而增加并且在铜含量为80%(质量分数)时出现突跃。
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    表面工程
    Si/3Al2O3·2SiO2+BSAS/Yb2SiO5环境障涂层1300℃抗水蒸气性能研究
    贺世美, 牟仁德, 许振华, 何利民, 黄光宏
    2011, 0 (7): 34-38,43.  
    摘要 ( 370 )   HTML( PDF (859KB) ( 159 )   引文文本
    采用电子束物理气相沉积和等离子喷涂工艺在Cf/SiC基体上制备了Si/3Al2O3.2SiO2+BSAS/Yb2SiO5环境障涂层(Environmental Barrier Coatings,EBC),研究了在1300℃1.013×105Pa气体流速为0.54m/s的水蒸气环境中Cf/SiC基体和EBC涂层的抗水蒸气性能。结果表明:涂覆Si/3Al2O3.2SiO2+BSAS/Yb2SiO5EBC的Cf/SiC试样,在实验进行到175h时开始出现失重,实验过程中生成的Yb(OH)3和Si(OH)4气体不断地挥发是造成Yb2SiO5面层变薄并导致试样失重的主要原因;同时,3Al2O3.2SiO2+BSAS中间层内Ba,Sr,Al元素的向外扩散、Yb2SiO5面层中的Yb元素向内扩散,以及EBC涂层内存在的残余应力是导致EBC发生失效的主要原因。
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    铸铁表面电刷镀/激光熔覆复合涂层制备与性能评价
    董世运, 张晓东, 王志坚, 徐滨士, 李庆芬
    2011, 0 (7): 39-43.  
    摘要 ( 342 )   HTML( PDF (1500KB) ( 186 )   引文文本
    为了解决铸铁零件激光熔覆易出现裂纹的问题,采用电刷镀与激光熔覆技术复合方法对铸铁零件进行再制造。采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和往复摩擦磨损试验机分析了涂层的显微组织、测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。实验结果表明:电刷镀/激光熔覆复合处理所制备的涂层组织致密、无裂纹、气孔等缺陷,涂层主要由Fe和Ni3Si两相组成,涂层显微硬度达422~436 HV0.3,复合处理显著改善了铸铁在干摩擦条件下的耐磨性能。
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    硬脂酸咪唑啉在天然气输送管道减阻成膜性能的研究
    邢文国, 冯维春, 张长桥, 于萍, 魏云鹤
    2011, 0 (7): 44-48.  
    摘要 ( 217 )   HTML( PDF (1065KB) ( 128 )   引文文本
    依据天然气减阻剂减阻机理及缓释作用机理,合成了一种新型天然气减阻剂硬脂酸咪唑啉,探讨了其在钢铁表面吸附成膜的机理,并在天然气减阻剂室内评价系统上进行了减阻率测试;通过电化学分析及扫描电子显微镜对其在钢铁表面的成膜性能进行研究。结果表明:硬脂酸咪唑啉能够牢固吸附在输气管道内表面上形成一层光滑的弹性分子膜,显著改善了输气管道内表面的粗糙度,在硬脂酸咪唑啉浓度为8g/L、成膜时间为1h时,测得最大减阻率8.7%,为天然气减阻剂的工业化开发奠定了基础。
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    渗剂中铝粉含量对Cu基Ni镀层表面Cr-Al渗层组织和性能的影响
    王红星, 李迎光, 储成林
    2011, 0 (7): 49-55.  
    摘要 ( 227 )   HTML( PDF (1842KB) ( 177 )   引文文本
    为了提高铜金属表面硬度和耐磨性,在铜表面预先镀镍,然后对镍镀层进行渗Cr,Al,制备Cr-Al渗层。研究了渗剂中铝粉含量对其微观组织、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明:当渗剂中铝粉含量在5%~20%(质量分数,下同)范围,渗层组织为Ni(Cr,Al)固溶体,晶面(200)出现明显的择优生长,显微硬度从HV170增加到HV200,摩擦因数由0.55下降到0.35;当铝粉含量为25%,渗层组织由NiAl主相和少量Ni2Al3相混合组成,硬度达到HV970、摩擦因数为0.25;当渗剂中铝粉由低含量提高到较高含量时,包渗过程由渗Cr为主的二元渗转变为渗Al为主的Al-Cr二元渗。
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    混杂纤维盘式制动闸片材料的装车实验研究
    王海庆, 王成国, 庄光山, 孙毅, 姚永强, 郑树伟
    2011, 0 (7): 56-60.  
    摘要 ( 256 )   HTML( PDF (1174KB) ( 172 )   引文文本
    采用混杂纤维作增强材料生产列车客车车辆闸片,依据TB/T3118—2005进行了"现车运用试验"。实际测量了闸片的磨耗和表面状况,在线测量了制动盘厚度变化并对制动盘表面进行了观测。实验结果表明,闸片线磨损率低,表面平整无龟裂、塌边和掉渣等,制动盘面光洁,无集中产生热斑和微裂纹等异常状况。摩擦学机理分析指出,混杂纤维闸片摩擦工作面的成膜成分直接影响盘-片对磨偶的摩擦形貌,其成分的相对稳定化是改善盘-片匹配性的关键。
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    测试与表征
    试样表面粗糙度和表面清洗方式对M50NiL钢氧含量测定的影响
    谢孝昌, 贺自强, 耿小颖, 李志明, 董翠
    2011, 0 (7): 61-65.  
    摘要 ( 306 )   HTML( PDF (926KB) ( 129 )   引文文本
    研究了试样表面粗糙度和清洗方式对M50NiL钢中微量氧含量测定结果的影响。研究结果表明,试样表面粗糙度由Ra3.2降低至Ra0.8,再降低至Ra0.2时,氧含量测定值逐步降低并趋于稳定。其中,乙醇擦洗加丙酮超声波清洗是有效的表面清洗方式,经其处理后,表面粗糙度Ra3.2,Ra0.8,Ra0.2的氧含量测定值分别为6.65×10-6,5.95×10-6,5.55×10-6,氧含量测定值均稳定在(6±1)×10-6范围内,且不同表面粗糙度的氧含量测定值基本一致。而只用乙醚浸泡的试样,氧含量测定值较高;酸洗过的试样,氧含量测定值偏高,且随表面粗糙度的波动较大。
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    TiC/7075铝基复合材料的磨损实验研究
    刘慧敏, 宋振东, 许萍, 张晶
    2011, 0 (7): 66-69,74.  
    摘要 ( 272 )   HTML( PDF (1356KB) ( 167 )   引文文本
    采用原位反应喷射沉积法制备TiC/7075铝基复合材料,并在销-盘式磨损机损上进行摩擦磨损实验研究。通过TEM观察原位TiC颗粒的分布与形貌,并利用SEM观察沉积态组织磨损表面形貌。结果表明:复合材料的耐磨性和TiC颗粒含量及载荷有关,在低载荷(8.9N)状态下,材料的耐磨性随TiC颗粒含量的增加而增强,在高载荷(26.7,35.6N)状态下,材料的耐磨性随TiC颗粒含量的增加而减小。
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    一个高温持久/蠕变测控温及试验管理系统
    冯全, 赵迪, 黄新跃, 张志华, 王亮, 张燕明
    2011, 0 (7): 70-74.  
    摘要 ( 251 )   HTML( PDF (747KB) ( 92 )   引文文本
    介绍了采用测控分开形式对近百台五六十年代制造的高温持久/蠕变试验机进行测控温系统改造的工作。改造后的控温系统创造了不同热电偶数量(测控温共偶,1~3支)都可实现对试样温度和梯度的稳定控制,系统具有较强抗外界干扰能力,而且控温过程中对电网无干扰。测量系统测量误差≤±0.1%FS。测控温系统采取单炉闭环控制、30台集中巡回检测的方法,并针对多台试验机且不同时启停的特点合理编程,建立了一个有特色的具备人/机共同管理功能的自动化试验管理系统。该系统在十余年的连续运行中,稳定可靠,经济效益显著,是一个适用的高温持久/蠕变测控温及试验过程管理系统。
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    纳米Fe3O4与纳米SrO·6Fe2O3填充丁腈橡胶复合材料的力学与磁学性能
    王其磊, 杨逢瑜, 杨倩, 陈君辉, 关红艳
    2011, 0 (7): 75-79,84.  
    摘要 ( 302 )   HTML( PDF (839KB) ( 114 )   引文文本
    以NBR、纳米Fe3O4和纳米SrO·6fe2O3为原料制备了NBR/Fe3O4复合材料与NBR/SrO·6Fe2O3复合材料。研究了不同纳米粒子含量时,两种复合材料中的物理机械性能变化、磁学性能以及复合材料中的纳米粒子分布。结果表明:随着纳米粒子的不断加入,复合材料的抗拉强度、300%定伸应力与扯断伸长率不断下降,但是硬度与门尼黏度不断提高。加入的纳米粒子在NBR基体中分布较为均匀。随着纳米Fe3O4粒子和纳米SrO·6Fe2O3含量的加大,复合材料的磁性能不断得到提高。两种复合材料均具有较好软磁性能,为该类复合材料的进一步应用奠定了基础。
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    复合材料制件拐角部位超声检测技术
    何方成, 王铮, 史丽军
    2011, 0 (7): 80-84.  
    摘要 ( 415 )   HTML( PDF (1197KB) ( 175 )   引文文本
    复合材料在航空、航天等领域应用不断增加,制件的结构形式越来越复杂,在很多复杂结构中存在拐角部位,这些拐角部位的检测给无损检测带来困难。通过对资料的分析和试验,介绍了解决复合材料制件复杂结构拐角部位无损检测的方案和思路,并对比分析了各种检测方法的优缺点,认为超声相控阵技术在未来复合材料拐角部位无损检测上具有比较好的应用前景。
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    综述
    纤维增强聚合物基复合材料老化研究进展
    王云英, 刘杰, 孟江燕, 张建明
    2011, 0 (7): 85-89.  
    摘要 ( 329 )   HTML( PDF (862KB) ( 252 )   引文文本
    对于纤维增强聚合物基复合材料而言,湿热、光照等环境条件对其力学性能的影响明显,会导致其强度和刚度下降。本文阐述了国内外聚合物基复合材料的人工气候老化、湿热老化、热氧老化等方面的研究现状,人工加速老化和自然老化相关性方面的研究结果,聚合物基复合材料老化性能评定和寿命预测研究情况等。指出了纤维增强聚合物基复合材料老化研究存在的不足,并提出复合材料老化研究的趋势。
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    冷坩埚原理及其在多晶硅制备中的应用
    黄锋, 陈瑞润, 郭景杰, 丁宏升, 杨劼人, 苏彦庆, 傅恒志
    2011, 0 (7): 90-96.  
    摘要 ( 296 )   HTML( PDF (1420KB) ( 197 )   引文文本
    综述了冷坩埚技术的原理、特点与技术要求,重点介绍了电磁冷坩埚技术的工艺性能与影响因素,总结了各因素对冷坩埚性能的影响规律,最后概述了冷坩埚技术在多晶硅提纯与成型制备中的优势和应用,并展望了其未来的发展。
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