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  • 材料工程
      2011年, 第0卷, 第11期 刊出日期:2011-11-20 上一期    下一期
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    测试与表征
    Z-pin的拔出强度试验研究
    王晓旭, 陈利
    2011, 0 (11): 1-4.  
    摘要 ( 211 )   HTML( PDF (377KB) ( 305 )   引文文本
    通过单根Z-pin从复合材料层合板中拔出的试验方法,测试了Z-pin的拔出强度,计算了Z-pin的临界埋入深度,并引入抗拉强度利用率概念来表征Z-pin的抗拉强度在拔出过程中的利用程度。结果表明,直径0.50mm和0.28mm的Z-pin临界埋入深度分别约为5.1mm和3.1mm。当Z-pin的埋入深度小于临界埋入深度时,Z-pin从层板中拔出;Z-pin拔出强度与埋入深度成正比,与Z-pin的直径成反比;当Z-pin的埋入深度大于临界埋入深度时,Z-pin发生断裂,Z-pin的抗拉强度利用率达到100%。最后提出了提高抗拉强度利用率的建议。
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    Ni-Zn-La铁氧体/聚苯胺纳米复合材料的原位合成与性能研究
    徐兴文, 赵海涛, 张罡, 李喜坤
    2011, 0 (11): 5-8.  
    摘要 ( 206 )   HTML( PDF (540KB) ( 209 )   引文文本
    采用超声场下原位聚合法制备了Ni-Zn-La铁氧体/聚苯胺纳米复合材料。其结构、形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和HB8510网络矢量分析仪进行了研究。结果表明:盐酸掺杂后的聚苯胺是部分结晶的;Ni-Zn-La铁氧体与聚苯胺分子链之间存在某些相互作用;与聚苯胺相比,Ni-Zn-La铁氧体/聚苯胺纳米复合材料的复介电常数的实部ε'值减小、虚部ε"值增大、介电损耗角正切值tanδε增大。在高于8.4GHz的频率范围内,Ni-Zn-La铁氧体/聚苯胺纳米复合材料的复磁导率的虚部μ"值和磁损耗角正切值tanδm均高于聚苯胺。
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    天然橡胶基凹凸棒土纳米复合材料制备及性能研究
    赵国璋, 施利毅, 卓靖, 冯欣, 丁鹏, 付继芳
    2011, 0 (11): 9-14,79.  
    摘要 ( 231 )   HTML( PDF (1252KB) ( 326 )   引文文本
    采用机械共混法制备了天然橡胶(NR)基凹凸棒土(AT)纳米复合材料,研究了复合材料的微观结构、力学性能及硫化特性,探讨了AT补强NR的机理。结果表明,改性后的AT能在NR基体中达到均匀分散并形成良好的聚合物-填料界面,显示出优异的补强效果。AT不但在胶料硫化过程中充当了交联点,而且在试样拉伸过程中沿拉伸方向取向,起了诱导结晶的作用。复合材料的拉伸结晶行为与填料量及填料粒子表面交联点数量有关。改性剂不同导致胶料交联行为存在差异,从而影响复合材料的拉伸结晶及应力-应变行为。改性及胶料混炼未破坏AT的层链结构。
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    高速摆动条件下PTFE编织复合材料干摩擦热行为研究
    康克家, 杜三明, 张永振, 赵飞
    2011, 0 (11): 15-17,22.  
    摘要 ( 236 )   HTML( PDF (497KB) ( 223 )   引文文本
    利用自制高速摩擦实验机,以聚四氟乙烯(PTFE)编织复合材料为研究对象,与不锈钢9Cr18Mo配副,进行高速摆动下的干摩擦实验,研究摩擦热的影响因素及变化规律;利用扫描电子显微镜对摩擦表面进行观察,分析其磨损机制。结果表明:摩擦温度随载荷增加而升高,在摩擦初期摩擦温度随频率增加而降低,之后又随频率增加而升高,并最终达到动态平衡;摩擦因数随时间的增加先急剧降低后小范围缓慢回升,最终保持相对稳定,且与摩擦温度有一定的对应关系;磨损机制以剥落与黏着磨损为主,温度是影响摩擦过程与磨损机制的重要因素。
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    自冲铆接接头拉剪强度的数值模拟研究
    钟毅, 林健, 雷永平, 尹兰礼
    2011, 0 (11): 18-22.  
    摘要 ( 199 )   HTML( PDF (733KB) ( 451 )   引文文本
    针对自冲铆接接头拉剪强度的数值模拟方法进行研究。对0.7mm低碳钢+0.7mm低碳钢同种材料自冲铆接接头,0.7mm低碳钢+2mm铝合金的异种材料自冲铆接接头的剪切拉伸过程建立有限元模型,并对其剪切拉伸过程及铆钉与板材的受力变形情况和破坏失效模式进行了模拟和分析。从数值模拟结果可以看出,钢-钢同种材料与钢-铝异种材料自冲铆接接头遵循不同的破坏模式:在钢-钢自冲铆接接头拉剪过程中,铆钉从接头处脱出从而造成接头失效;而钢-铝铆接接头失效则发生在母材上。对模拟结果进行了试验验证,结果表明,有限元模拟结果与试验结果吻合良好。因此,综合考虑了材料接触形式和接头形状的有限元模型能够很好地预测该类接头拉剪过程的破坏模式和拉剪强度。
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    超级铝热剂的制备及其与双基系推进剂组分的相容性
    安亭, 赵凤起, 高红旭, 马海霞, 郝海霞, 仪建华, 杨勇
    2011, 0 (11): 23-28,34.  
    摘要 ( 229 )   HTML( PDF (896KB) ( 441 )   引文文本
    以纳米铝粉、纳米氧化铅和纳米三氧化二铋为原料,利用超声分散复合法制备了超级铝热剂Al/PbO和Al/Bi2O3。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDS)和红外光谱(FT-IR)对原料和产物的物相、组成、形貌和结构进行分析表征;利用真空安定性实验仪(VST)和差示扫描量热仪(DSC)研究了两种超级铝热剂与硝化棉(NC)、吸收药(NC+NG)、黑索今(RDX)、吉纳(DINA)和二号中定剂(C2)五种双基系推进剂主要组分的混合体系的相容性。结果表明,VST法和DSC法实验一致判断纳米超级铝热剂与双基系推进剂主要组分NC,NC+NG和DINA有较好的相容性;而Al/PbO和Al/Bi2O3分别与RDX和C2组成的混合物体系则有不同的分析结果,VST法判断为相容,而DSC法却认为体系敏感,分析了不同方法得出不同结论的原因。
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    铝蜂窝胞元结构参数对其宏观等效表征性能的影响
    刘叶花, 谢桂兰, 曹尉南, 汤亚男
    2011, 0 (11): 29-34.  
    摘要 ( 237 )   HTML( PDF (1197KB) ( 277 )   引文文本
    将均匀化理论与有限元方法相结合,建立了预测铝蜂窝宏观等效特征参数的细观力学模型,研究铝蜂窝胞元结构参数对其宏观等效表征性能的影响,并采用MATLAB语言编程,计算了不同高长比、不同厚长比及不同胞璧夹角的不规则正交各向异性蜂窝铝芯的等效弹性参数,得到了胞元结构参数对铝蜂窝宏观力学性能的影响规律,所得结果对蜂窝铝芯的结构设计及其在风力机叶片的工程应用中具有一定的指导意义。
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    工艺
    高强度非调质冷镦钢热机轧制实验研究
    曹杰, 阎军, 刘雅政, 章静, 孙维, 于同仁, 柳美玲
    2011, 0 (11): 35-38.  
    摘要 ( 218 )   HTML( PDF (669KB) ( 260 )   引文文本
    在Gleeble-3500实验机上对新研制的非调质冷镦钢进行了低温轧制模拟实验,分析了变形和冷却速率对组织转变的影响。结果表明:冷却速率大于5℃/s,得到的基本为粒状贝氏体组织;冷却速率增加,粒状贝氏体中铁素体基体由块状向板条状转变。奥氏体形变促进铁素体的形核和长大,对粒状贝氏体的组织结构也有影响,在大变形情况下发生形变诱导铁素体相变。硬度测量表明,变形量增加,材料硬度下降。
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    热轧TRIP钢残余奥氏体及其稳定性研究
    高绪涛, 赵爱民, 赵征志, 张明明, 张宇光
    2011, 0 (11): 39-43.  
    摘要 ( 946 )   HTML( PDF (870KB) ( 361 )   引文文本
    采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸实验等方法,研究三种工艺制备的热轧TRIP钢残余奥氏体及其碳含量和稳定性。结果显示:贝氏体区停留时间对残余奥氏体量影响较大,当在贝氏体区模拟卷取时,残余奥氏体量最多;适当的增加弛豫时间,会增加最终组织中残余奥氏体的碳含量;残奥碳含量,还有残余奥氏体的形状和晶粒大小及周围相的影响共同决定了残余奥氏体稳定性。
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    大型压力机模座热处理过程模拟及工艺优化
    樊梦婷, 孙明月, 李殿中
    2011, 0 (11): 44-50.  
    摘要 ( 201 )   HTML( PDF (1450KB) ( 390 )   引文文本
    实测并建立了55NiCrMoV7钢的热物性参数数据库和CCT曲线,基于ABAQUS软件建立了不同冷却介质淬火的热力耦合模型。模拟了大型压力机模座油冷和水冷两种淬火过程,获得了温度场和应力场的演化规律。结合模座上不同位置的冷却速度和CCT曲线预测了工作层的组织状态,并预测了模座上的应力分布。结果表明:采用完全油冷方式将在工作层内产生上贝氏体组织,力学性能无法达到使用要求;而完全水冷方式则可在工作层内得到下贝氏体,但在模座内倒角处存在极大的淬裂危险。在此基础上,提出了双液淬火的热处理工艺,模拟结果显示,水冷30min后转入油冷既可保证工作层理想的组织状态,同时也避免了模座局部位置的淬裂危险。
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    真空感应熔炼用石墨坩埚对Ni47Ti44Nb9形状记忆合金质量的影响
    杨根林, 王二敏, 韩劲, 倪志铭
    2011, 0 (11): 51-52,57.  
    摘要 ( 1653 )   HTML( PDF (406KB) ( 391 )   引文文本
    研究了三种不同种类的石墨坩埚进行真空感应熔炼Ni47Ti44Nb9形状记忆合金。一种是低密度的挤压石墨材料,另外两种是不同孔隙度和纯净度的等静压石墨材料,并且用纯Ni,Ti和Nb原材料进行Ni47Ti44Nb9形状记忆合金熔炼。采用低等级、低密度石墨坩埚进行熔炼,合金铸锭的碳含量会升高;选用高密度、高纯净度的石墨坩埚可以获得较好质量的合金铸锭。
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    ZL114A铝合金激光-电弧复合焊接头枝晶尺寸与熔宽的关系
    陈国珠, 夏风, 胡永刚, 肖建中
    2011, 0 (11): 53-57.  
    摘要 ( 230 )   HTML( PDF (1303KB) ( 385 )   引文文本
    采用激光-电弧复合焊方法对厚度为8mm的ZL114A铝合金板进行焊接实验,焊后对接头显微组织尺寸与分布进行了分析。结果表明,在不同工艺参数得到的各焊接接头中,树枝晶尺寸与熔凝区宽度具有一定的相关性,熔凝区宽度一定枝晶尺寸一定,且树枝晶尺寸沿板厚方向从焊缝上部到根部逐渐变小,呈近似线性变化。
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    DD6单晶高温合金导向叶片定向凝固过程数值模拟
    谢洪吉, 李嘉荣, 金海鹏, 刘世忠, 熊继春
    2011, 0 (11): 58-61,67.  
    摘要 ( 220 )   HTML( PDF (414KB) ( 319 )   引文文本
    建立涡轮导向叶片三维实体模型,采用有限元软件ProCAST对DD6单晶高温合金导向叶片凝固过程温度场进行数值模拟;测试DD6单晶高温合金导向叶片不同位置凝固过程的温度变化。结果表明:数值模拟结果与实测结果偏差小于5%,吻合良好;导向叶片叶身的温度梯度大部分保持在25~45℃/cm范围内,缘板处温度梯度约为35℃/cm,导向叶片具有较大温度梯度,其等温线倾斜分布。
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    往复挤压Mg-4Al-2Si合金中Mg2Si颗粒形貌与分布
    郭学锋, 杨文朋, 宋佩维
    2011, 0 (11): 62-67.  
    摘要 ( 205 )   HTML( PDF (996KB) ( 284 )   引文文本
    使用往复挤压细化Mg-4Al-2Si(AS42)合金组织,利用OM,SEM和TEM研究Mg2Si颗粒形貌和分布特征。结果表明,铸态AS42合金中Mg2Si颗粒呈共晶汉字状和初生块状。共晶Mg2Si经2道次往复挤压后全部破碎,且分布均匀。经6道次挤压后初生Mg2Si颗粒全部破碎,细小的Mg2Si颗粒已基本球化。往复挤压合金中Mg2Si颗粒尺寸遵循Weibull分布,颗粒平均尺寸、标准差和相对密度随挤压道次增加而提高,经过8道次挤压后分别为1.3μm、0.7μm和540%。
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    AZ31镁合金轧制工艺的研究
    张丁非, 徐杏杏, 兰伟, 戴庆伟, 齐福刚
    2011, 0 (11): 68-73.  
    摘要 ( 227 )   HTML( PDF (1534KB) ( 308 )   引文文本
    对AZ31镁合金在400℃条件下的轧制工艺进行了研究,在不同压下量、不同道次条件下分别进行了轧制实验,并对轧制后AZ31板材的组织和力学性能进行了研究。实验结果表明:在400℃条件下,以小变形量轧制,每道次压下量为1mm时,较好的加工工艺条件为轧制到第8道次,累积变形量50%;每道次轧制压下量为2mm时,较好的加工工艺条件为轧制到第2道次,累积变形量为25%;AZ31镁合金在大变形量下轧制易产生裂纹,裂纹的产生可能是由于随着累积变形量增加,内应力激增,在难变形的硬取向晶粒区或第二相处产生应力集中,萌生裂纹。裂纹尖端扩展经过的区域变形量较大,因而裂纹两侧存在再结晶细晶区域。
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    甲基丙烯酸十二烷基酯离聚体系减阻性能与抗剪切稳定性研究
    李长雨, 募春玲, 陈世伟, 方舒, 陈祥俊, 张长桥
    2011, 0 (11): 74-79.  
    摘要 ( 167 )   HTML( PDF (571KB) ( 273 )   引文文本
    在采用分子动力学模拟方法讨论了相关的分子设计基础上,通过乳液聚合方法合成了甲基丙烯酸十二烷基酯高聚物,经后处理形成具有离子-偶极作用的离聚体系减阻剂。给出了构成离聚体系减阻剂单体的选择和合成方法,并对反应体积倍增与产物收率的工艺进行了实验分析;采用DAWNHELEOS18角度激光光散射仪测试了离聚体系的流体力学半径;并通过减阻剂减阻效果环道测试评价系统装置和评价系统中的管泵传输子系统,进行减阻性能和抗剪切性能的研究。结果表明,离聚体系减阻剂有明显的减阻性能,随着合成分子量的增大减阻率逐渐增大,分子量的提高有利于减阻性能的提高;反应体积的倍增对乳液聚合反应收率基本没有影响;随着剪切次数增加,离聚体系减阻率呈现下降趋势,但仍具有良好的抗剪切性能。
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    异质钛合金线性摩擦焊接头界面行为分析
    张传臣, 黄继华, 张田仓, 季亚娟
    2011, 0 (11): 80-84.  
    摘要 ( 170 )   HTML( PDF (822KB) ( 229 )   引文文本
    在线性摩擦焊机上进行了TC4/TC17异质钛合金线性摩擦焊实验研究。焊后利用光学显微镜、扫描电镜以及透射电镜等对焊接接头界面微观组织进行了分析。结果表明,线性摩擦焊接头界面结合良好,通过对接头焊缝界面及热机械影响区组织特点的分析发现,在摩擦焊接过程中焊缝区在热力耦合作用下界面温度超过β相变温度,在焊后冷却过程中发生相变再结晶,产生细小的针状组织.焊缝界面的组织过渡区发生明显的再结晶,部分组织产生等轴化甚至球化现象。在再结晶边缘区域位错密度较高,界面组织过渡区没有发现大量位错存在。
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    表面工程
    超音速火焰喷涂WC-17Co涂层微观结构与性能研究
    崔永静, 王长亮, 汤智慧, 张晓云
    2011, 0 (11): 85-88,96.  
    摘要 ( 238 )   HTML( PDF (984KB) ( 322 )   引文文本
    采用超音速火焰喷涂技术喷涂了两种不同WC颗粒尺寸的WC-17Co粉末。对制备的两种涂层的硬度、孔隙率、断裂韧性、结合强度和电化学腐蚀行为进行了测试。结果表明:具有亚微米结构WC颗粒的粉末制备的涂层,在硬度、孔隙率、断裂韧性方面具有一定优势,而含有大颗粒WC相的粉末制备的涂层在结合强度、腐蚀行为方面优势明显,这说明WC颗粒尺寸对涂层性能有显著影响。
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    直流电化学两步处理精磨硬质合金表面对CVD金刚石涂层的影响
    张湘辉, 汪灵, 龙剑平, 朱必武, 陈伟, 冯艳华
    2011, 0 (11): 89-96.  
    摘要 ( 252 )   HTML( PDF (1468KB) ( 323 )   引文文本
    经开刃、精磨处理而具实际加工能力的钨钴硬质合金刀具在制备CVD金刚石涂层前需进行基体前处理,但常规的化学预处理技术对其规模化应用时,会受到腐蚀效率,工艺重复性的限制。以精磨YG6硬质合金铣刀片为研究对象,采用直流弧光放电等离子体CVD设备、SEM、激光Raman光谱仪、原子吸收光谱仪、表面轮廓仪、洛氏硬度计等,研究了直流电化学两步处理(先直流电化学腐蚀,后酸浸蚀)对精磨硬质合金基体以及对金刚石涂层的影响。结果表明:直流电化学两步处理能有效去除精磨硬质合金基体表面的WC"表皮",并降低基体表面Co含量;通过改变直流电化学腐蚀时间,可平衡基体表面粗糙度、基体表面Co浓度去除以及去Co后基体表面硬度的关系,可有效调控CVD金刚石涂层从微米向纳米晶型的转变过程,并具有较好的可控性;结合基体/涂层硬度、薄膜品质及膜基附着力等指标,优化了直流电化学两步处理工艺参数为:第一步,在10%NaOH电解液中经直流1A电化学腐蚀5min;第二步,王水再腐蚀90s。
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