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  • 材料工程
      2011年, 第0卷, 第9期 刊出日期:2011-09-20 上一期    下一期
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    论文
    30Cr3Si2Mn2NiNb钢中未溶相的热力学计算及分析
    路妍, 王军华, 苏杰, 丁雅丽, 杨卓越, 谢刚
    2011, 0 (9): 1-5,19.  
    摘要 ( 222 )   HTML( PDF (1228KB) ( 140 )   引文文本
    采用Thermo-Calc热力学软件模拟了30Cr3Si2Mn2NiNb钢奥氏体化时平衡相的演化规律以及非平衡态相的演化规律,研究了合金元素C,Mo,Nb和V对实验钢中未溶相的影响。通过SEM,XRD对30Cr3Si2Mn2NiNb钢淬火态组织进行实验观察及分析。结果表明:常规奥氏体化处理后,钢中未溶相主要有富Nb的MC相及富Mo的M6C相;当奥氏体化温度高于950℃时,M6C相完全溶解,MC相显著减少;30Cr3Si2Mn2NiNb钢适宜的奥氏体化温度为950~1000℃。计算结果指出,C,Nb抑制MC未溶相的溶解,V,Mo促进MC未溶相的溶解。
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    纵横加筋对复合材料单元在大网格下高精度计算的影响
    谯盛军, 王富生, 赵彬, 岳珠峰
    2011, 0 (9): 6-13,28.  
    摘要 ( 214 )   HTML( PDF (837KB) ( 226 )   引文文本
    利用八节点薄壳单元的相关理论,通过自编单元实现了加筋前后双曲度复合材料薄壳单元的大网格高精度计算,通过两种结果的对比发现纵横加筋对自编单元实现大网格下的高精度计算影响不大。从精度和效率上来讲,由于加筋后对精度的影响小这一特点,因此可将其应用于加筋与不加筋情况下的各种有限元分析,这样为解决大型工程问题提供了有效的有限元分析途径,显著提高了效率。
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    工艺
    液相自组装制备钛酸铋功能陶瓷薄膜的工艺研究
    夏傲, 黄剑锋, 谈国强, 刘丹
    2011, 0 (9): 14-19.  
    摘要 ( 264 )   HTML( PDF (1870KB) ( 218 )   引文文本
    以硝酸铋和氟钛酸铵为原料,以三氯十八烷基硅烷(OTS)为模板,利用自组装单层膜(SAM)技术,在玻璃基片上制备钛酸铋薄膜。改性基板的亲水性测定与原子力显微镜(AFM)测试表明,紫外光照射使基板由疏水转变为亲水,能够对OTS-SAM起到修饰作用。借助XRD,SEM测试手段分析了前驱液的pH值、沉积条件和煅烧温度对Bi4Ti3O12薄膜的物相组成、显微结构和表面形貌的影响,结果表明:前驱液pH值为1.30,60℃条件下沉积6h,有利于薄膜的生长,所得薄膜均匀致密;600℃为最佳煅烧温度。
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    60mm厚度6061-T6铝合金板搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能
    贺地求, 罗维, 邬红光
    2011, 0 (9): 20-24.  
    摘要 ( 313 )   HTML( PDF (1207KB) ( 396 )   引文文本
    采用搅拌摩擦焊接方法对6061-T6铝合金板进行了60mm双面对接焊实验,研究了搅拌摩擦焊接接头的微观组织与力学性能,结果表明:焊缝区微观组织沿厚度方向发生了不同程度的改变,焊接接头强度达到218MPa,为母材强度的70%;焊接热循环引发的金属强化相"重固溶"和"过时效"是接头力学性能下降的重要原因,其中前进侧热机影响区为焊缝薄弱环节。
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    热等静压工艺参量对ZTC4钛合金组织的影响规律
    杨伟光, 赵嘉琪, 南海, 吴国清
    2011, 0 (9): 25-28.  
    摘要 ( 356 )   HTML( PDF (675KB) ( 180 )   引文文本
    通过定量金相方法系统研究了热等静压温度、时间、压力等工艺参量对ZTC4钛合金显微组织的影响规律。结果表明:相对于ZTC4钛合金原始铸态组织,经过热等静压处理后试样的β晶粒尺寸和α片层厚度均明显长大。随着热等静压温度的升高和保温时间的延长,β晶粒尺寸和α片层厚度分别增长了40~70μm和0.6~1μm,并且增长趋势呈近线性;而随着热等静压压力的增加,β晶粒尺寸和α片层厚度则呈现出先增加后减小的规律。相对原始铸态组织,热等静压处理后ZTC4钛合金组织β晶粒尺寸和α片层厚度分别增长12%~25%和57%~100%。
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    添加0.05%(La+Ce)对SnXCuNi焊料与Cu基板间界面组织的影响
    陈海燕, 揭晓华, 张海燕, 郭黎
    2011, 0 (9): 29-32,38.  
    摘要 ( 319 )   HTML( PDF (772KB) ( 355 )   引文文本
    在Sn-4.1X-1.5Cu-Ni焊料合金中添加0.05%(质量分数,下同)(La+Ce),对焊料/Cu焊点等温时效后其界面组织的变化规律以及界面金属间化合物的形成和生长行为进行分析研究,结果表明:随着等温时效时间的延长,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni/Cu和Sn-4.1X-1.5Cu-Ni-0.05(La+Ce)/Cu IMC层厚度增加,其界面金属间化合物的增厚主要由扩散机制控制;在SnXCuNi焊料合金中添加0.05%(La+Ce)后,能有效抑制等温时效过程中界面IMC的形成和生长,从而提高了焊点的可靠性,其中Sn-4.1X-1.5Cu-Ni/Cu的生长速率为2.95×10-17m2/s,Sn-4.1X-1.5Cu-Ni-0.05(La+Ce)/Cu的生长速率为2.51×10-17m2/s。
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    注浆成型-常温常压干燥制备隔热块体材料
    张明灿, 曾人杰
    2011, 0 (9): 33-38.  
    摘要 ( 260 )   HTML( PDF (612KB) ( 249 )   引文文本
    以二氧化硅气凝胶为基体,二氧化钛为红外遮光剂,E玻纤为骨架制备出有一定压缩强度的隔热块体材料;分别测样品的压缩强度R、热导率λ和常温(25℃)体积电阻率ρ。结果表明:pH=8~9时,含水料浆的分散情况较好;经过730℃处理0.5h的样品,与美国材料与试验协会的标准ASTM C533—85比较,R值0.41MPa符合,密度D=151kg·m-3较低;样品在常温和480℃时,常压下的热导率λn分别为0.036W·m-1·K-1和0.061W·m-1·K-1,低于或远低于一般隔热材料。同时系统研究了以水泥熟料为黏结剂、采用注浆成型-常温常压干燥制备隔热块体材料,原料和样品都无毒,制备工艺简单,成本低,容易实现产业化。
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    表面工程
    高温下环烷酸与硫耦合腐蚀实验研究
    黄本生, 桑东恒, 江仲英, 刘清友
    2011, 0 (9): 39-44,49.  
    摘要 ( 238 )   HTML( PDF (1091KB) ( 142 )   引文文本
    在炼油过程中,环烷酸与硫同时存在,它们的耦合腐蚀成为影响炼油企业生产的重要因素。通过模拟炼油现场腐蚀情况,在高温反应釜中开展了环烷酸与硫耦合腐蚀行为的实验研究,同时采用EDS和XRD对腐蚀产物膜进行分析。结果表明:高温下,Q235和316不锈钢在单独硫介质中的腐蚀速率呈现出先增加后减小的趋势;在环烷酸与硫耦合腐蚀情况下,当硫含量为1%(质量分数),随着酸值的增加,Q235钢的腐蚀速率呈一直增加趋势,当酸值大于9mgKOH·g-1时其速率增加趋势变大;而316不锈钢腐蚀速率先增加后减小再增加,使得316不锈钢存在临界酸值9mgKOH·g-1和12mgKOH·g-1;在酸值为9mgKOH·g-1时,随着硫含量的增加,316不锈钢腐蚀速率先增加后减小,Q235钢腐蚀速率则一直增加;通过腐蚀产物膜形貌分析发现Q235钢腐蚀产物膜物相是疏松的Fe7S8;硫含量、酸值以及温度影响环烷酸与硫耦合作用下的腐蚀产物膜形貌。
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    植酸浓度对AZ31B镁合金植酸转化膜防腐性能的影响
    高焕方, 张胜涛, 赵波, 刘益风, 邹勇
    2011, 0 (9): 45-49.  
    摘要 ( 214 )   HTML( PDF (702KB) ( 193 )   引文文本
    在不同浓度的植酸溶液中制备了AZ31B镁合金植酸转化试样,并应用析氢实验及Tafel极化曲线测试其防腐性能,使用SEM,EDS,FTIR观察转化膜形貌、元素组成及官能团构成。结果表明:植酸溶液的浓度对植酸转化试样的防腐性能具有较大的影响,C=4.0g·L-1时所制备的转化试样具有最佳的防腐性能,电流密度较未处理试样降低了2个数量级。此外,植酸转化膜主要由Mg,Al,Zn,O,P等元素组成,并含有PO43-,HPO42-,OH-基团,转化膜存在一定的裂纹,且裂纹处仍有很薄的一层植酸转化膜。
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    A100钢镀Cr防护技术在海洋环境下的腐蚀行为研究
    汤智慧, 刘鹏, 王旭东, 刘明, 孙志华
    2011, 0 (9): 50-55.  
    摘要 ( 296 )   HTML( PDF (1442KB) ( 146 )   引文文本
    通过海南户外暴露实验研究了A100钢表面镀铬层的腐蚀行为。使用扫描电镜观察了腐蚀后镀层的表面和截面形貌,利用交流阻抗技术表征了镀层在不同腐蚀阶段的特征;并讨论了腐蚀对力学性能的影响。结果表明:镀层表面存在的显微裂纹是腐蚀发生、发展过程中的主要影响因素,腐蚀对镀层力学试样的力学性能影响很大,导致抗拉强度降低,断口呈脆性断裂倾向。
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    SRB对AZ91镁合金在两种培养基中腐蚀行为的影响
    方世杰, 刘耀辉, 乔健, 张伟
    2011, 0 (9): 56-61,67.  
    摘要 ( 228 )   HTML( PDF (1237KB) ( 149 )   引文文本
    采用浸泡法、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)研究了硫酸盐还原菌(SRB)在两种培养基中,对AZ91镁合金腐蚀行为的影响及其腐蚀机理。结果表明:在培养温度为(30±1)℃的条件下,SRB可以在AZ91表面附着、生长并形成生物膜,生物膜的存在抑制了AZ91的腐蚀。AZ91在含硫酸亚铁铵和维生素C的培养基中所形成的生物膜,其结构疏松,对基体的保护作用较弱。同时硫酸亚铁铵中的Fe2+明显促进了SRB的新陈代谢,但是会在镁合金表面形成FeS沉淀,显著加速AZ91的腐蚀。
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    Cu对低合金钢耐海水腐蚀的影响
    曹国良, 李国明, 陈珊, 常万顺, 陈学群
    2011, 0 (9): 62-67.  
    摘要 ( 258 )   HTML( PDF (1157KB) ( 257 )   引文文本
    为研究Cu对低合金钢耐海水腐蚀性能的影响,选择含Cu低合金钢和碳钢各两种进行对比实验。利用室内间浸挂片、实海潮差区挂片和模拟闭塞腐蚀电池实验比较钢的耐全面腐蚀和点蚀能力;利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDAX)、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)分析钢中夹杂物和锈层的特征。结果表明:Cu的添加不仅可提高钢的耐全面腐蚀性能,而且还可提高钢的耐点蚀性能。在宏观阴极区,Cu的添加可促进-αFeOOH的形成,从而提高锈层对基体的保护能力。在酸化蚀坑内,Cu可形成难溶盐,对锈层中的孔洞和裂纹有修复作用,从而增强钢的耐点蚀能力。
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    测试与表征
    基于金属磁记忆的热采湿蒸汽发生器炉管缺陷早期检测
    颜廷俊, 张杰东, 冯国栋, 陈建飞
    2011, 0 (9): 68-71.  
    摘要 ( 255 )   HTML( PDF (582KB) ( 161 )   引文文本
    对湿蒸汽发生器20G炉管进行了拉伸静载荷实验、疲劳实验及磁记忆信号采集,通过对采集到的磁记忆信号进行分析,得到了20G炉管在不同加载阶段和不同疲劳周期的磁记忆信号变化规律以及金属磁记忆技术定量评估早期缺陷的方法,并应用于油田现场炉管检测。结果表明:金属磁记忆法可以准确表征被测工件的应力集中区;当20G炉管磁场梯度值K大于12A·(m·mm)-1时,该区域存在严重损伤。
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    炭化过程中中空酚醛纤维结构性能的变化
    张东卿, 史景利, 郭全贵, 宋燕, 刘朗
    2011, 0 (9): 72-76.  
    摘要 ( 208 )   HTML( PDF (983KB) ( 179 )   引文文本
    以不同中空度和不同直径的中空酚醛纤维为原料,在N2保护下升温处理到不同温度,考察经不同温度处理后中空纤维的质量、直径、截面形貌和力学性能的变化;经过光学显微镜、扫描电子显微镜和纤维电子强力仪的观察测量,结果表明:随着热处理温度的提高,中空酚醛纤维分解缩聚反应加剧,质量和直径逐渐减小,截面形貌基本不变,力学性能也发生相应的变化。
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    Ni2+掺杂纤蛇纹石纳米管的制备与磁性研究
    马国华, 彭同江, 吴卫东, 刘海峰, 李明
    2011, 0 (9): 77-81.  
    摘要 ( 256 )   HTML( PDF (856KB) ( 176 )   引文文本
    通过水热法制备了Ni2+掺杂纤蛇纹石纳米管。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和磁性测试等手段研究了合成样品的形貌、结构以及磁性与掺杂量的关系。结果表明:合成纳米管样品的内、外径分别为6~7nm和30~40nm;随Ni2+掺杂量的增加,合成样品的晶胞参数b0值从0.9190nm增加到0.9261nm;掺杂后的样品具有室温铁磁性,在相同外磁场下,饱和磁化强度随着Ni2+掺杂量的增加从2.2×10-4A·m2·kg-1增加到4.7×10-4A·m2·kg-1,部分Ni以氧化镍的形式存在于纳米管样品的管内,并表现出顺磁性特征。
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    C/Mullite/Si-C-N复合材料的组织结构及其弯曲行为研究
    卢国锋, 乔生儒, 焦更生, 徐浩龙
    2011, 0 (9): 82-86,91.  
    摘要 ( 223 )   HTML( PDF (1108KB) ( 170 )   引文文本
    本研究制备出了以莫来石为界面层的炭纤维增强Si-C-N陶瓷基复合材料(C/Mullite/Si-C-N)。使用三点弯曲法研究了复合材料在室温、1300℃和1600℃时的弯曲断裂行为,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了复合材料的组织和弯曲断口形貌。结果表明:在室温和1300℃时,C/Mullite/Si-C-N复合材料的断口呈现出明显的脆性断裂特征;而在1600℃时,则呈现出韧性断裂特征。1300℃时的弯曲强度高于室温强度,模量则与室温下的基本相等。1600℃时,复合材料的弯曲强度和模量都明显下降。与具有热解炭界面层的C/Si-C-N复合材料相比,采用莫来石界面后,C/Si-C-N复合材料的强度明显下降。
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    综述
    孪晶对Cu的力学和电学性能影响的研究进展
    陈先华
    2011, 0 (9): 87-91.  
    摘要 ( 224 )   HTML( PDF (319KB) ( 365 )   引文文本
    金属Cu中孪晶的作用已受到广泛关注。介绍了孪晶的分类及晶体学结构,综述了孪晶对Cu强度、塑性、加工硬化、应变速率敏感性、变形机制和电阻率(或电导率)等方面的影响规律及内在机理,讨论了孪晶Cu研究的不足之处及需要加强的方面,并指出通过适当的工艺技术,在晶粒中引入高密度的孪晶同时获得高强度、高塑性和良好电导性能,将是未来发展高性能工程用Cu及其合金的重要方向。
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    热障涂层金属元素扩散阻挡层研究进展
    蔡妍, 易军, 陆峰, 陶春虎
    2011, 0 (9): 92-96.  
    摘要 ( 284 )   HTML( PDF (320KB) ( 258 )   引文文本
    介绍了热障涂层金属元素扩散阻挡层的需求背景,综述了热障涂层金属扩散阻挡层的设计原则、要求及发展历程并且进行了展望研究,重点讨论了难熔金属和贵金属、双多金属和陶瓷层等扩散阻挡层的性质,并从制备技术、阻扩散效果和应用范围等方面进行了对比。最后指出多元扩散阻挡层在未来长寿命热障涂层中具有较大的发展潜力,提出了在高温合金上制备的热障涂层金属扩散阻挡层与涂层和基体结合力所面临的问题。
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