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  • 材料工程
      2014年, 第0卷, 第1期 刊出日期:2014-01-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2014年第01期目次
    2014, 0 (1): 0-0.  
    摘要 ( 220 )   HTML( PDF (336KB) ( 199 )   引文文本
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    材料与工艺
    真空预氧化对冷喷涂NiCoCrAlY涂层氧化行为的影响
    张林伟, 王鲁, 王全胜, 宁先进
    2014, 0 (1): 1-5,29.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.001
    摘要 ( 693 )   HTML( PDF (6332KB) ( 306 )   引文文本
    利用冷喷涂技术制备了NiCoCrAlY涂层,并对涂层进行了真空预氧化处理。结合X射线衍射,扫描电镜和能谱分析等方法分析了NiCoCrAlY涂层真空预氧化前后的微观组织结构,并研究了真空预氧化处理对NiCoCrAlY涂层在1050℃下氧化行为的影响。结果表明:冷喷涂NiCoCrAlY涂层含氧量为0.25%(质量分数),孔隙率小于0.36%。真空预氧化处理使涂层由γ-Matrix Ni-Co-Cr单相结构转变为γ-Matrix Ni-Co-Cr固溶体和β-(Ni,Co)Al金属间化合物双相结构,并在涂层表面生成厚约0.47μm连续、致密的α-Al2O3氧化膜。喷涂态涂层和真空预氧化涂层在1050℃氧化200h后表面均生成致密、连续的以α-Al2O3为主的氧化膜。真空预氧化处理在100h内抑制了涂层表面尖晶石氧化物的形成,同时降低了氧化膜生长速率。
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    真空搅拌铸造制备SiC颗粒增强ADC12铝基复合材料及其力学性能表征
    吴星平, 石锦罡, 吴昊, 陈名海, 刘宁, 李清文
    2014, 0 (1): 6-11.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.002
    摘要 ( 781 )   HTML( PDF (3596KB) ( 256 )   引文文本
    以SiC/Cu复合包裹粉体为增强相,采用真空搅拌铸造技术制备SiC/ADC12铝基复合材料,研究制备工艺条件对复合材料力学性能的影响,同时借助X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等测试分析手段对其物相结构进行表征。结果表明:SiC/Cu复合粉体显著改善了SiC颗粒在熔融铝合金基体中的润湿性和分散性。当搅拌温度为580℃,搅拌时间为30min,复合粉体添加量为4%(质量分数)时,复合材料获得最佳的力学性能,拉伸强度283MPa,硬度HB133,较基体合金分别提高24.1%和77.3%,较普通SiC增强复合材料提高15.5%和26.7%。
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    球墨铸铁的等离子束表面强化研究
    程秀, 胡树兵, 宋武林, 李振
    2014, 0 (1): 12-18.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.003
    摘要 ( 769 )   HTML( PDF (7669KB) ( 216 )   引文文本
    利用等离子束对球墨铸铁进行表面熔凝和表面合金化强化处理。采用扫描电镜、X射线衍射仪、硬度计、电化学工作站和磨损试验机等设备对强化层的组织、性能进行测试。结果表明:等离子束表面强化处理后,球墨铸铁表面石墨相完全消失,形成的改性层显微组织主要是枝晶结构;改性层的硬度最高值出现在次表层,熔凝层的最高硬度为1243HV0.1,合金化层的最高硬度达1343HV0.1;熔凝层和合金化层的耐蚀性和耐磨性相对于基体来说有很大的提高,并且由于合金化层具有更多的碳化物,组织更加致密均匀,其耐蚀性和耐磨性明显好于熔凝层。
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    热障涂层对K417G合金高温低周疲劳行为的影响
    周轶群, 佟文伟, 刘芳, 张开阔
    2014, 0 (1): 19-23.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.004
    摘要 ( 709 )   HTML( PDF (3154KB) ( 202 )   引文文本
    研究了涂覆热障涂层的K417G合金800℃下由应变控制的高温低周疲劳行为,并对其循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析,给出了涂覆热障涂层K417G合金的高温应变疲劳参数。结果表明:K417G合金无涂层和涂覆热障涂层状态下的低周疲劳均属于应力疲劳,以弹性损伤为主;总应变幅较大时,涂覆热障涂层的K417G合金低周疲劳寿命稍优于无涂层的K417G合金。疲劳试样断口的微观分析表明:热障涂层对K417G合金低周疲劳裂纹萌生方式无明显影响;疲劳裂纹通常萌生于疲劳试样的表面或近表面,表现为穿晶扩展。
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    注射成型工艺参数对聚碳酸酯残余应力的影响
    葛勇, 王韬, 厉蕾
    2014, 0 (1): 24-29.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.005
    摘要 ( 872 )   HTML( PDF (2798KB) ( 238 )   引文文本
    采用正交实验法考察了不同注射成型工艺参数对聚碳酸酯(PC)残余应力的影响,结果表明:熔体温度对残余应力影响最大,冷却时间和模具温度次之,注射压力影响最小。熔体温度升高,分子链快速松弛,残余应力减小。同时试样浇口附近处的残余应力较大且分布集中,沿熔体流动方向,残余应力逐渐减小。对于不同成型工艺,残余应力的分布趋势基本相同。
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    铸态Inconel 625合金热加工图的建立及热变形机制分析
    俞秋景, 张伟红, 于连旭, 刘芳, 孙文儒, 胡壮麒
    2014, 0 (1): 30-34.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.006
    摘要 ( 876 )   HTML( PDF (3158KB) ( 262 )   引文文本
    使用Gleeble 3800试验机对铸态Inconel 625合金进行了一系列条件的热压缩实验,根据动态材料模型建立了热加工图,并结合真应力-真应变曲线及微观组织,分析了合金在不同条件下的变形机制。结果表明:对铸态625合金,1273~1363K,0.1~5.05s-1为动态回复区;1363~1453K,0.1~5.05s-1为不充分动态再结晶区;1400~1453K,5.05~10s-1为完全动态再结晶区。该合金在0.1~10s-1变形时,发生动态再结晶的临界温度在1373~1423K之间,临界应变在0.4~0.6之间。Inconel 625合金不发生失稳流变的条件范围为1400~1453K,5.05~10s-1
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    保温时间对Al-Fe-Si/Al原位复合材料力学性能的影响
    赵龙志, 焦宇, 赵明娟, 张坚, 胡勇, 熊光耀, 姜羡
    2014, 0 (1): 35-40,46.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.007
    摘要 ( 726 )   HTML( PDF (6224KB) ( 331 )   引文文本
    采用粉末冶金瞬时液相烧结法制备了Al-Fe-Si/Al原位复合材料,应用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)研究了保温时间对瞬时液相烧结制备Al-Fe-Si/Al原位自生复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明:随着保温时间的延长,原位自生Al0.5FeSi0.5相晶粒逐渐长大,材料表面孔隙尺寸减小;保温时间为4h时,粒状、短棒状增强相弥散分布在基体上;复合材料的压缩强度、最大弯曲挠度和弯曲强度随着保温时间的延长呈先上升后下降的趋势,但保温时间的延长对复合材料的弹性变形量和塑性变形量影响不大;随着保温时间的延长复合材料的界面结合增强。
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    晶粒细化剂对PS版用铝板基腐蚀性能的影响
    黄元春, 宋满新, 肖政兵, 张云崖
    2014, 0 (1): 41-46.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.008
    摘要 ( 618 )   HTML( PDF (2182KB) ( 398 )   引文文本
    采用电化学工作站,扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)等方法,研究了Al-5Ti-1B与Al-5Ti-0.2C晶粒细化剂对预涂感光版(PS)用1050铝板基的微观组织及腐蚀性能的影响。结果表明:采用Al-5Ti-1B细化剂的铸轧板中存在粗大的铁、硅第二相,PS版铝板基中存在聚集第二相和位错缠结,电解腐蚀时,出现局部腐蚀严重,腐蚀孔洞分布不均匀等现象;添加Al-5Ti-0.2C晶粒细化剂的铸轧板中,铁硅相相对细小,分布也更加均匀,无聚集现象,PS版铝板基中第二相细小弥散,分布均匀,电解腐蚀时,腐蚀速率快,腐蚀均匀,电解腐蚀性能得以改善。
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    超声辅助镍粉绿色还原制备石墨烯
    王博, 李松梅, 刘建华, 于美, 安军伟
    2014, 0 (1): 47-51.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.009
    摘要 ( 750 )   HTML( PDF (1525KB) ( 492 )   引文文本
    提出一种室温下利用镍粉还原氧化石墨制备石墨烯的新方法。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对氧化石墨还原后的产物进行表征。结果表明:氧化石墨中含氧基团基本被去除,生成的石墨烯的ID/IG达到了1.34,当镍与氧化石墨质量比值为2时,还原效果较为理想。这种方法为低成本、高效、环保、大规模地制备高品质石墨烯提供可能性。
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    水蒸气温度和流量对T91钢氧化行为的影响
    耿波, 张路, 范念青, 夏志新, 刘江南
    2014, 0 (1): 52-57.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.010
    摘要 ( 1004 )   HTML( PDF (3730KB) ( 392 )   引文文本
    研究了高温水蒸气的温度和流量对T91钢氧化行为的影响,阐述了氧化层的组织结构与氧化动力学之间的关系。结果表明:水蒸气氧化过程分为线性的初始快速氧化阶段和之后的抛物线慢速氧化阶段及线性的慢速氧化阶段。当水蒸气温度较高、流量较小时出现慢速氧化阶段。初始快速氧化阶段的氧化速率随水蒸气温度的升高而增大,但水蒸气流量对初始快速氧化阶段的氧化速率影响很小。初始快速氧化阶段单位面积增重最大值随水蒸气流量的增大而线性增大,且随温度升高而增速加快。随着水蒸气温度和流量的增加,T91钢最外层氧化层的形态发生明显改变,导致抗高温氧化性能显著下降。
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    TiO2纳米孔到纳米管结构转变的因素及其机理研究
    李朋, 赵昆渝, 郭军, 张晓娟, 戴丹, 黄峰
    2014, 0 (1): 58-63,74.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.011
    摘要 ( 843 )   HTML( PDF (3656KB) ( 332 )   引文文本
    通过中频脉冲磁控溅射的方法,在玻璃基底上沉积得到了表面均匀性好、致密度高的钛薄膜。在NH4F/乙二醇+H2O电解液体系中对该钛膜进行电化学阳极氧化。结果表明:30V恒电压下,当NH4F浓度从0.5%(质量分数,下同)增加到1%时,阳极氧化后形成的TiO2膜层逐渐从纳米孔结构转变成纳米管结构;当NH4F浓度低于0.75%时,随阳极氧化电压的增加,形成的TiO2膜层不会出现从纳米孔到纳米管结构的转变。
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    测试与表征
    孔口缝合补强复合材料层合板渐进损伤分析
    沈创石, 韩小平, 郭章新, 王彬
    2014, 0 (1): 64-69.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.012
    摘要 ( 636 )   HTML( PDF (3396KB) ( 208 )   引文文本
    针对孔口缝合补强复合材料层合板,通过有限元软件建立了含孔口缝合补强复合材料的渐进损伤模型。利用该模型预测了不同缝合参数情况下的破坏载荷,数值结果和实验吻合较好,证明了模型的有效性。在拉伸载荷情况下,模拟不同缝合参数下不同铺层的孔边损伤情况,发现不同缝合参数对层合板纤维损伤的影响与铺层角度密切相关。结果显示缝合补强后,层合板的损伤过程有明显的推迟,特别是双缝合情形下推迟的程度尤为显著。
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    Sn掺杂锐钛矿TiO2薄膜的光催化活性及其能带结构
    郑树凯, 吴国浩, 张俊英, 康健楠, 王芳, 刘素平, 刘磊
    2014, 0 (1): 70-74.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.013
    摘要 ( 737 )   HTML( PDF (1547KB) ( 338 )   引文文本
    利用射频磁控溅射技术在载玻片衬底上成功沉积了TiO2薄膜,采用离子注入技术对所制备的TiO2薄膜进行了Sn元素的注入掺杂。在可见光的照射下,以亚甲基蓝染料为降解污染物,考察了Sn注入前后TiO2薄膜的光催化活性。结果表明,Sn离子注入增强了TiO2薄膜在可见光下的光催化活性。利用基于密度泛函理论的第一性原理方法对Sn掺杂前后TiO2的能带结构进行了计算,发现Sn掺杂并未明显改变锐钛矿相TiO2的能带结构,但是却在TiO2的价带底附近引入了由Sn 5s轨道形成的掺杂能级。
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    搅拌针形状对搅拌摩擦加工制备CNTs/铝基复合材料均匀性的影响
    李文龙, 夏春, 邢丽, 柯黎明
    2014, 0 (1): 75-78,84.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.014
    摘要 ( 562 )   HTML( PDF (2580KB) ( 299 )   引文文本
    采用搅拌摩擦加工技术(FSP)制备碳纳米管增强铝基(CNTs/Al)复合材料,研究了搅拌针形状对复合材料均匀性的影响。结果表明:搅拌针形状影响到塑化材料的迁移路径和程度,导致复合材料宏观形貌和均匀性发生变化。相比柱形,锥形搅拌针周围金属温度高,挤压区易于扩张,抽吸-挤压效应较强,形成的中心区面积大且均匀性较好;双螺纹搅拌针由于在板材上下两端形成两个材料迁移通道,挤压区相互重叠,材料混合程度加强,中心区CNTs分布均匀性最好。
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    聚碳酸酯透明材料表面耐磨涂层的纳米力学性能和耐磨性研究
    张旋, 钟艳莉, 颜悦, 厉蕾
    2014, 0 (1): 79-84.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.015
    摘要 ( 958 )   HTML( PDF (3819KB) ( 316 )   引文文本
    利用纳米压痕和划痕技术对不同纳米硅溶胶含量的两种有机硅耐磨涂层的表面与体相的纳米力学性能和耐磨性分别进行了对比实验研究。结果表明:纳米硅溶胶会增加涂层Si-O-Si网络结构的刚性,提高涂层的力学性能和耐磨性,并且涂层近表面区的硬度、模量以及耐磨性明显优于体相的性质。
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    循环载荷作用下镁合金温度演化及高周疲劳性能预测
    王凯, 闫志峰, 王文先, 张红霞, 裴飞飞
    2014, 0 (1): 85-89.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.016
    摘要 ( 785 )   HTML( PDF (2230KB) ( 252 )   引文文本
    基于红外热像法对AZ31B镁合金板材室温下的高周疲劳性能进行了研究。使用红外热成像仪测量整个疲劳过程中试件表面温度变化。结果表明:镁合金疲劳加载过程中的温度变化分为初始温度增加、温度降低、温度恒定、温度快速上升、温度最后下降5个部分。采用基于热传导、热弹性和非弹性效应的理论模型解释了疲劳加载过程中的温度变化。红外热像法预测的AZ31B镁合金疲劳极限113MPa与实验结果108MPa相对误差约为4.8%。基于镁合金表面温度的变化,提出了ΔTmax-N曲线预测疲劳寿命的方法,即通过测量阶段Ⅰ温升最大值预测镁合金的疲劳断裂,并计算其疲劳寿命。
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    综述
    一维锗酸盐纳米材料的合成及应用
    裴立宅, 杨永, 杨连金, 裴银强, 谢义康, 蔡征宇
    2014, 0 (1): 90-96.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.017
    摘要 ( 894 )   HTML( PDF (756KB) ( 361 )   引文文本
    一维锗酸盐纳米材料具有良好的光催化、传感、电学及光学特性,在纳米光催化、纳米光学、纳米电学及传感领域具有很好的应用潜力。本文综述了一维锗酸盐纳米材料的合成、性能及应用的研究现状与最新进展情况,重点讨论了利用热蒸发、水热法、化学气相沉积等方法合成锗酸盐纳米线、纳米棒与纳米带以及一维锗酸盐纳米材料在磁性器件、电化学传感器、光催化及锂离子电池方面的应用进展情况,同时指出了一维锗酸盐纳米材料的发展方向。
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