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  • 材料工程
      2012年, 第0卷, 第12期 刊出日期:2012-12-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2012年第12期目次
    2012, 0 (12): 0-0.  
    摘要 ( 297 )   HTML( PDF (332KB) ( 290 )   引文文本
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    论文
    AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头微弧氧化表面防护研究
    薛文斌, 陈廷芳, 李永良, 邹志锋, 刘晓龙, 赵衍华
    2012, 0 (12): 1-6.  
    摘要 ( 615 )   HTML( PDF (3233KB) ( 587 )   引文文本
    在硅酸盐溶液中于AZ31镁合金搅拌摩擦焊接头表面制备一层均匀的微弧氧化膜。分析微弧氧化膜的截面组织、相组成和显微硬度分布,并采用浸泡和电化学方法评估微弧氧化表面处理对焊接接头腐蚀行为的影响。结果表明:接头搅拌区的显微硬度高于镁合金母相区,热影响区硬度低于母相区,但接头不同区域对应的微弧氧化膜硬度都相同,比镁合金基体提高约7倍。在3.5%NaCl溶液中浸泡后,焊接样品热影响区腐蚀严重,而微弧氧化膜表面形貌没有明显变化。未表面处理的接头热影响区电位低于搅拌区和母相区,其腐蚀电流密度也较大,但不同区域微弧氧化膜的腐蚀电流密度都相近,并明显低于未氧化处理的焊接样品。微弧氧化表面处理能显著改善镁合金搅拌摩擦焊接头抗腐蚀性能。
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    铝合金7050-T7451高温高应变率本构方程及修正
    滑勇之, 关立文, 刘辛军, 崔海龙
    2012, 0 (12): 7-13.  
    摘要 ( 711 )   HTML( PDF (2036KB) ( 560 )   引文文本
    通过分离式霍普金森压杆(SHPB)及准静态压缩实验研究铝合金7050-T7451高温高应变率下流变应力特征,利用准静态实验数据获得本构方程应变强化参数,利用SHPB实验数据获得室温下不同应变率(400~2500s-1)的应变率强化参数,以及应变率为2500s-1不同温度下(250~600℃)的热软化参数。利用不同幂次多项式对Johnson-Cook本构方程的热软化项拟合,最终选择五次多项式作为修正后本构方程热软化项。利用修正后本构方程对不同温度条件下应力-应变曲线进行预测,实验数据与预测曲线表现出良好一致性。
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    从失效案例分析轴承的早期失效
    关文秀, 姜涛, 陶春虎, 张兵, 刘德林, 胡春燕
    2012, 0 (12): 14-20.  
    摘要 ( 853 )   HTML( PDF (2827KB) ( 694 )   引文文本
    通过对几起由不同原因引起的轴承早期失效件进行分析,讨论了影响轴承失效的常见因素。分析认为导致轴承早期失效的原因有:磨削加工不当导致局部烧伤形成软点;尺寸不当,改变了原有的配合间隙丧失运转精度;未溶解的碳化物在轴承运转的过程中脱落形成空坑,造成轴承运转不平稳;夹杂物也会导致轴承的寿命明显降低;装配不当使轴承运转不良;分析了润滑和载荷对轴承失效的影响。为提高轴承的使用寿命和可靠性,轴承的设计制造、加工过程以及使用过程方面都必须做到精细,尤其是磨削加工和装配环节要有合理的工艺参数和有效的预防措施。
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    0Cr17Ni4Cu4Nb钢制螺钉断裂原因分析
    胡春燕, 刘新灵, 陶春虎, 何玉怀
    2012, 0 (12): 21-23,28.  
    摘要 ( 430 )   HTML( PDF (1782KB) ( 392 )   引文文本
    某故障螺钉所用材料为0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化型不锈钢。通过断口宏微观观察、金相检验、硬度检测和能谱分析等实验,确定螺钉的断裂性质及断裂原因。结果表明:螺钉的失效性质为疲劳断裂;故障螺钉与疲劳实验螺钉疲劳源区附近均为准解理与沿晶特征,故障螺钉的沿晶特征较明显,应与该材料特性有关,尤其是螺纹根部在预紧力、拉应力、弯曲应力等复杂的综合应力状态下,螺钉产生沿晶特征。
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    工艺
    应力幅对退火态Mg-3Al-2Sc合金疲劳行为的影响
    沙桂英, 韩玉, 刘腾, 李朝华, 王杰
    2012, 0 (12): 24-28.  
    摘要 ( 500 )   HTML( PDF (2001KB) ( 371 )   引文文本
    在不同应力幅下对退火处理后的Mg-3Al-2Sc合金进行应力控制的疲劳实验,研究应力幅对合金的裂纹扩展行为和断裂机制的影响。结果表明:在12~75MPa应力范围内,当控制应力比为0.2,随着应力幅增加,裂纹扩展速率增加,Mg-3Al-2Sc合金的疲劳断裂寿命降低。在裂纹萌生区合金主要表现为解理断裂机制,进入裂纹稳定扩展阶段的疲劳断裂主要为准解理断裂。而在瞬断区,低应力幅时主要表现为准解理断裂,高应力幅时主要表现为微孔聚合断裂。
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    镁合金AZ31B钨极氩弧焊焊接过程热效率研究
    初雅杰, 陈坚, 李晓泉, 吴申庆, 杨宗辉
    2012, 0 (12): 29-32,38.  
    摘要 ( 542 )   HTML( PDF (1935KB) ( 328 )   引文文本
    以镁合金AZ31B为研究对象,采用钨极氩弧焊(TIG)填丝工艺,研究在不同焊接工艺参数下(I=120~200A,U=11~15V,v=3~11mm/s)的焊接电弧热效率和熔化效率,并探讨焊接工艺参数、焊接热效率和熔化效率对焊接接头微观组织的影响。结果表明:焊接工艺条件下,镁合金AZ31B的焊接电弧热效率值在0.56~0.82之间;熔化效率随着焊接电流和焊接速率的增加而增大;不同的焊接工艺对焊接接头的横截面形状(熔深B和熔宽H)和微观组织都有较大的影响。
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    低镍球墨铸铁低温冲击性能及断裂机理研究
    陈江, 黄兴民, 高杰维, 董海, 戴光泽
    2012, 0 (12): 33-38.  
    摘要 ( 646 )   HTML( PDF (3579KB) ( 323 )   引文文本
    使用激光共聚焦显微镜、扫描电镜和示波冲击等实验手段研究了镍元素(0.0%~0.9%,质量分数,下同)对球墨铸铁的微观组织和低温冲击性能的影响,对低温断裂机理进行了探讨。结果表明:含镍0.7%退火态球墨铸铁的韧脆转变温度低于-60℃,其-70℃下冲击功高于12J;适量镍元素添加能有效地细化晶粒和强化基体,改善球墨铸铁的低温冲击性能。
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    热处理对GWZ661变形镁合金组织与性能的影响
    甄睿, 孙扬善, 王章忠, 方信贤, 石卫
    2012, 0 (12): 39-44.  
    摘要 ( 571 )   HTML( PDF (2696KB) ( 572 )   引文文本
    采用常规铸造和热形变相结合的工艺制备Mg-6Gd-6Y-1Zn四元镁合金,并对其显微组织和力学性能进行较系统的研究。结果表明:合金的铸态组织主要由α-Mg,Mg24(GdYZn)5和具有18R-LPSO结构的Mg12Y1Zn1相组成。合金热挤压过程中Mg12Y1Zn1相被拉长,呈长条状沿挤压方向排列,而14H-LPSO相则分布于Mg12Y1Zn1相之间。挤压态合金在高温固溶处理后,Mg12Y1Zn1相溶入基体,而基体中的14H-LPSO相增加。挤压态合金经固溶和时效(T6)处理后,显微组织中呈现18R-LPSO,14H-LPSO结构和β'沉淀颗粒共存。对挤压后的合金直接进行时效(T5)处理过程中也发生了β'沉淀,但14H-LPSO相体积分数没有T6态多。合金在T6态的性能最好,强度和塑性达到了良好的匹配。
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    二相粒子对低碳铝镇静钢织构演变规律的影响
    庄栋栋, 王作成, 张建强, 陈坤, 刘金元, 谷国刚
    2012, 0 (12): 45-49.  
    摘要 ( 503 )   HTML( PDF (2106KB) ( 303 )   引文文本
    通过单向拉伸实验检测力学性能,利用透射电镜观察化学成分不同的两种低碳铝镇静钢的析出相粒子,利用X射线衍射仪测量钢中各种织构的含量。经73%的压下率冷轧和700℃×4h退火处理,2#试样比1#试样屈服强度高28MPa,抗拉强度高19MPa,r值低0.24。结果表明:1#试样的{111}织构含量在冷轧、退火过程中都增加,Goss织构含量都减少,{100}织构含量冷轧后增加,退火后又明显减少;2#试样退火过程中析出大量Al2O3粒子抑制AlN粒子的析出,且其作为新的形核质点改变了形核机制,退火后Goss织构和{100}织构含量增加,而{111}织构含量减少,r值降低,不利于深冲性能;细小的Al2O3粒子的析出形成了细晶强化和沉淀强化,试样的屈服强度和抗拉强度都明显升高。
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    ZM6镁合金冷喷涂Al涂层结构与耐蚀性研究
    刘德鑫, 石仲川, 张晓云, 陆峰, 孙志华, 汤智慧
    2012, 0 (12): 50-54,60.  
    摘要 ( 628 )   HTML( PDF (2734KB) ( 409 )   引文文本
    为提高镁合金耐蚀性,在ZM6基体上采用冷喷涂技术制备了纯铝涂层。用扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、显微硬度测试仪等研究了涂层形貌结构和性能;利用电化学方法和中性盐雾实验对涂层的抗腐蚀性能进行了评价。结果表明:在ZM6基体上冷喷涂的铝涂层结构致密,孔隙率为0.8%,显微硬度HV平均为59.8,高于镁合金;结合力达到21MPa;涂层抗腐蚀性能优于镁合金,冷喷涂铝涂层的自腐蚀电位与镁合金相比较,提高了约700mV,中性盐雾实验200h无腐蚀,可为ZM6提供长效保护。
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    表面工程
    TC4-DT钛合金与异种材料接触腐蚀与防护研究
    杨勇进, 张晓云, 刘明辉
    2012, 0 (12): 55-60.  
    摘要 ( 841 )   HTML( PDF (2531KB) ( 432 )   引文文本
    通过测定TC4-DT钛合金与铝合金、钢及其阳极氧化或电镀后组成的电偶对的电偶电流的方法,研究了TC4-DT钛合金与上述异种材料之间发生电偶腐蚀的敏感性。结果表明:TC4-DT钛合金与铝合金、钢接触时极易发生电偶腐蚀,不能直接接触使用,必须采取有效的防护措施。对钛合金和铝合金进行阳极氧化处理,可降低电偶腐蚀敏感性;对钛合金进行阳极氧化处理,同时对钢进行电镀镉-钛处理可以在一定程度上降低电偶腐蚀敏感性。
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    莫来石纤维含量对陶瓷基摩擦材料摩擦磨损性能的影响
    王发辉, 刘莹
    2012, 0 (12): 61-65.  
    摘要 ( 503 )   HTML( PDF (2103KB) ( 480 )   引文文本
    利用氮气保护热压烧结法制备含0%~24%(质量分数)莫来石纤维增强陶瓷基摩擦材料,采用XD-MSM型定速摩擦试验机研究莫来石纤维含量对摩擦材料摩擦磨损性能的影响,借助于扫描电子显微镜观察实验后试样的磨损表面形貌,并探讨其磨损机理。结果表明:莫来石纤维的加入能够显著提高陶瓷基摩擦材料的摩擦因数,且随莫来石纤维含量增加而增大。在高温下,陶瓷基摩擦材料的磨损率随莫来石纤维含量增加而增大。未添加莫来石纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式主要是脆性脱落和疲劳磨损,伴有磨粒磨损;而添加莫来石纤维的陶瓷基摩擦材料磨损形式转化为黏着磨损和磨粒磨损。
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    测试与表征
    ZnO以及Fe掺杂ZnO的光学性质和室温铁磁性研究
    贺小文, 孟大维, 刘长珍, 余小红, 陈龙, 谢静
    2012, 0 (12): 66-70.  
    摘要 ( 709 )   HTML( PDF (1393KB) ( 391 )   引文文本
    采用共沉淀法制备出不同掺杂浓度的Zn1-xFexO(0.00≤x≤0.10)粉末样品,研究掺杂浓度的不同对其结构、光学性质以及室温铁磁性的影响。采用X射线衍射仪、红外光谱仪、紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、振动样品磁强计对样品的结构、光学性质和磁性进行测试分析。结果表明:所有Zn1-xFexO样品都具有单一六方纤锌矿结构,没有出现第二相杂质。对紫外波段吸收率高达95%,掺Fe后可见光波段的吸收率与纯ZnO相比有明显提高,掺杂使得带隙宽度Eg由纯ZnO的3.20eV减小到3.11eV。样品光致发光主要有397nm的紫外发射和450,466nm处的蓝光发射,Fe的掺入降低了ZnO的发光强度,但并不影响其发光峰位。样品显示明显的室温铁磁性,磁性随掺杂浓度升高而减弱。
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    热像法和能量法快速评估Q235钢的疲劳性能
    樊俊铃, 郭杏林, 吴承伟, 邓德伟
    2012, 0 (12): 71-76.  
    摘要 ( 719 )   HTML( PDF (2289KB) ( 415 )   引文文本
    借助热像法和能量法快速确定了单轴循环应力作用下Q235钢的疲劳性能参数,与传统实验结果相比,吻合较好。基于极限能理论假设,建立了Miner线性累积损伤理论的能量模型以预测构件的残余寿命。研究结果表明:热像法和能量法可以在较短的实验周期内快速地确定材料的疲劳极限和S-N曲线等疲劳性能参数;Miner理论的能量模型具有明确的物理意义,能准确预测循环载荷作用下构件的残余寿命。
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    多因素耦合下Cr35Ni45Nb钢乙烯裂解炉管损伤数值模拟
    沈利民, 巩建鸣, 姜勇
    2012, 0 (12): 77-82,88.  
    摘要 ( 601 )   HTML( PDF (2076KB) ( 295 )   引文文本
    基于连续损伤力学理论,利用FORTRAN语言开发了多因素耦合下材料损伤发展的ABAQUS用户子程序,模拟了1050℃温度下,蠕变-渗碳耦合作用的Cr35Ni45Nb钢损伤发展过程。结果表明:承受单一蠕变损伤的炉管外壁最先失效,而承受蠕变-渗碳耦合作用下的炉管内壁最先开裂。单一蠕变因素下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长出现先降低后增长的趋势。外壁的Von-mises值和最大主应力随着服役时间的延长而增大,从而导致炉管外壁的损伤发展速率高于内壁。蠕变-渗碳耦合作用下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长而降低,而外壁则相反。
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    500MPa级针状铁素体钢的低周疲劳行为
    郑宏伟, 唐荻, 武会宾, 杨柳, 刘丽华
    2012, 0 (12): 83-88.  
    摘要 ( 470 )   HTML( PDF (3995KB) ( 339 )   引文文本
    采用光滑圆柱疲劳试样,通过对500MPa级针状铁素体钢进行轴向总应变控制模式的室温低周疲劳实验,研究了实验钢的循环应力-应变行为、应变-寿命特性及循环应力响应。结果表明:当总应变幅为临界应变幅时(Δεt/2=0.35%),循环一开始就进入饱和状态,应力幅值保持不变;当总应变幅低于临界应变幅时(0.2%≤Δεt/2<0.35%),实验钢表现出循环软化特性;当总应变幅高于临界应变幅时(0.35%<Δεt/2≤0.6%),实验钢先表现出循环硬化,达到循环饱和后又表现出循环软化特性。疲劳断口的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样一侧的表面,具有多源性,且裂纹的扩展符合Laird的塑性钝化机制。
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    低碳Cr-Mo系深冲双相钢组织与织构演变
    汪志刚, 赵征志, 赵爱民, 叶洁云, 程俊业, 黄耀
    2012, 0 (12): 89-94,101.  
    摘要 ( 525 )   HTML( PDF (2961KB) ( 399 )   引文文本
    通过组织观察以及TEM与XRD技术研究了低碳Cr-Mo系深冲双相钢组织与织构演变规律。 结果表明:奥氏体未再结晶区终轧有利于形成{112}〈111〉织构,冷轧过程中{001}〈110〉,{112}〈110〉与{223}〈110〉织构稳定增加,退火过程中形成有利于深冲性能的〈111〉//ND以及{554}〈225〉与{332}〈113〉织构;820℃与860℃临界区退火后γ纤维织构密度差异较小,但是高温退火增大{111}〈110〉与{111}〈112〉织构的取向密度差值,归因于贝氏体中的固溶碳以及贝氏体相变时的变体选择;高温卷取能诱发热轧板中Mo基碳化物粒子析出,并在退火保温过程中回溶,既能发展再结晶织构,又能促进第二相形成。
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    综述
    钢铁表面自组装缓蚀膜
    王海人, 陈凤, 屈钧娥, 江燕, 郭兴蓬
    2012, 0 (12): 95-101.  
    摘要 ( 573 )   HTML( PDF (898KB) ( 472 )   引文文本
    分子自组装技术在表面工程、纳米技术、膜技术和生命科学领域已有很广泛的应用,对未来材料发展起到很重要的作用,已成为近年来科研工作者关注的重点之一。钢铁作为广泛应用的工程材料,因其容易被腐蚀的特点,缓蚀膜的研究关系重大。钢铁表面自组装分子膜不仅具有分子取向性好、排列紧密有序、热力学稳定、用量少、成本低等优点,而且缓蚀效果十分优良。因此,钢铁表面自组装缓蚀膜技术目前引起了众多学者的关注。本文综述了钢铁表面自组装缓蚀膜的主要体系、影响因素及其表征技术三个方面的最新研究进展,并对自组装膜的发展方向进行了展望。
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