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  • 材料工程
      2014年, 第0卷, 第10期 刊出日期:2014-10-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2014年第10期目次
    2014, 0 (10): 0-0.  
    摘要 ( 155 )   HTML( PDF (4992KB) ( 140 )   引文文本
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    材料与工艺
    AZ91D镁合金强制对流流变压铸组织与性能
    周冰, 康永林, 祁明凡, 张欢欢, 朱国明, 吴征洋
    2014, 0 (10): 1-5.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.001
    摘要 ( 857 )   HTML( PDF (2413KB) ( 190 )   引文文本
    研究了流变压铸成形和传统压铸工艺下AZ91D镁合金连接压铸件的组织特征,分析了流变压铸过程中半固态浆料的形成和凝固行为,测试了FCR工艺下流变压铸拉伸件的力学性能。结果表明:FCR工艺下的流变压铸成形工艺不仅可以获得晶粒细小、形貌圆整的半固态组织,而且能够明显改善传统压铸成型件中的气孔缺陷,提高组织致密度。与传统压铸件相比,流变压铸拉伸件的抗拉强度和伸长率都有了明显的提高;T6热处理能进一步强化流变压铸拉伸件的性能,其抗拉强度和伸长率分别为286 MPa和6.1%。
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    Fe-Nd-B-Zr块体非晶合金的形成能力和磁性能
    刘繁茂, 张慧燕, 张涛
    2014, 0 (10): 6-10.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.002
    摘要 ( 828 )   HTML( PDF (1426KB) ( 281 )   引文文本
    以Fe-Nd-B系块体非晶合金为前驱体制备永磁材料。在Fe70Nd10B20三元合金及其邻近成分点中微量添加Zr元素,采用熔体旋淬法和铜模喷注法制备样品,通过XRD和DSC表征非晶形成能力。对Fe70Nd9B20Zr1块体非晶合金进行退火晶化处理,采用XRD分析晶化产物,通过VSM表征不同晶化阶段的磁性能。结果表明,合金体系的非晶形成能力得到提高,在Zr原子分数为1%时获得临界尺寸为2 mm的块体非晶合金;Fe70Nd9B20Zr1块体非晶合金在946 K,600 s退火时得到最佳硬磁性能,剩磁(Br)、内禀矫顽力(iHc)和最大磁能积(BH)max分别为0.54 T,348 kA/m和24.1 kJ/m3。该合金体系可应用于直接通过铸造和热处理工艺制备块体纳米复合永磁材料。
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    粉末高温合金FGH96线性摩擦焊接头组织与力学性能
    马铁军, 王为, 李文亚, 张勇
    2014, 0 (10): 11-15.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.003
    摘要 ( 816 )   HTML( PDF (1755KB) ( 242 )   引文文本
    利用自制的XMH-160型线性摩擦焊机进行了FGH96高温合金的初步焊接实验,分析了接头组织特征,并测试了接头拉伸性能和显微硬度。结果表明:FGH96合金接头焊缝区为细晶区,热力影响区则粗、细晶共存,粗晶主要位于近焊区;接头的抗拉强度接近母材,而韧性较差;显微硬度从焊缝到母材呈现为高低高的变化趋势,热力影响区中部为最低值。除与晶粒尺寸有关外,接头力学性能还与不同区域的强化相含量与分布及晶格畸变程度等因素有关。对于FGH96线性摩擦焊接头,一方面需通过改进焊接工艺来消除焊接界面的孔洞缺陷,另一方面需通过焊后热处理来改善接头的组织及力学性能。
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    采用Ag-Cu-Ti钎料真空钎焊SiO2f/SiO2复合陶瓷与C/C复合材料
    吴世彪, 熊华平, 陈波, 程耀永
    2014, 0 (10): 16-20.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.004
    摘要 ( 797 )   HTML( PDF (1731KB) ( 295 )   引文文本
    分别在880℃/10 min和880℃/60 min规范下,采用Ag-Cu-Ti活性钎料实现了SiO2f/SiO2复合陶瓷与C/C复合材料的真空钎焊连接,通过电子探针(EPMA)、能谱仪(XEDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了接头微观组织,室温下测试了接头的抗剪强度。结果表明:两种规范下所得接头界面结合良好,接头中靠近两侧母材均形成了一层扩散反应层,钎缝基体主要由均匀的共晶组织组成。880℃/10 min规范下钎焊接头界面产物依次为:SiO2f/SiO2→Ti4O7→Ti5Si4+Cu(s,s)+Ag-Cu共晶合金→TiC→C/C;对于880℃/60min规范下的接头,界面组织结构与保温10min的接头基本类似,但是不存在Cu(s,s),并且接头反应层明显增厚。880℃/60min条件下所得钎焊接头剪切强度平均值为16.6MPa。
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    双邻苯二甲腈树脂胶黏剂的研究
    李洪峰, 周恒, 王德志, 曲春艳, 赵彤, 顾继友
    2014, 0 (10): 21-26.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.005
    摘要 ( 878 )   HTML( PDF (1489KB) ( 406 )   引文文本
    合成了一种双邻苯二甲腈树脂(BPh),并以聚酰胺酰亚胺(PAI)为增韧剂,以二烯丙基双酚A改性4,4'-二氨基二苯甲烷型双马树脂(DP/BMI)为促进剂,研制出一种耐高温双邻苯二甲腈树脂胶黏剂。通过DSC和FTIR分析了该胶黏剂的固化行为,利用DMA和TGA评价了该胶黏剂的耐热性并采用材料试验机考核了该胶黏剂的粘接强度。结果表明:DP/BMI树脂能促进BPh树脂胶黏剂固化,固化温度为260℃。PAI能有效增韧BPh树脂的胶黏剂,增韧后胶黏剂蜂窝滚筒剥离强度达到21.20N·mm/mm。BPh树脂胶黏剂耐热性好,400℃剪切强度为6.38MPa,玻璃化转变温度为329.6℃。胶黏剂剪切强度耐热老化保持率在80%以上;耐湿热老化保持率在95%以上。
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    应力三轴度及轧辊凸度对93钨合金板材轧制损伤的影响
    王卺, 赵国群, 王广春, 袁君
    2014, 0 (10): 27-33.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.006
    摘要 ( 768 )   HTML( PDF (3681KB) ( 209 )   引文文本
    依据粉末烧结93钨合金板材轧制过程数值模拟模型,利用DEFORM有限元软件,分析了轧辊凸度对轧制钨板头部开裂的影响及开裂点处应力状态的变化情况。结果表明:随轧辊凸度数值的增加,轧制力和板材宽展呈上升趋势,等效应力和等效应变变化不明显;咬入阶段轧辊凸度绝对值增加使板材头部应力三轴度和开裂的趋势均增大,轧辊凸度取值范围应在-0.02~0.05mm。
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    不同底材对亚微米亚共晶白口铸铁组织和力学性能的影响
    喇培清, 李正宁, 胡苏磊, 李翠玲, 魏玉鹏, 卢学峰, 魏福安
    2014, 0 (10): 34-39.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.007
    摘要 ( 879 )   HTML( PDF (3372KB) ( 220 )   引文文本
    通过铝热反应法分别在铜底材和玻璃底材上制备了亚微米亚共晶铸铁。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪及电子探针对亚共晶铸铁的组织及成分进行了研究。测试了亚共晶铸铁的硬度、压缩性能和拉伸性能。结果表明:该方法制备的亚共晶铸铁是由渗碳体以及珠光体组成,铜底材和玻璃底材亚共晶铸铁的平均珠光体层间距分别为220nm和165nm。铜底材和玻璃底材亚共晶白口铁的维氏硬度分别为564HV和552HV,抗压强度分别为2429MPa和2224MPa,抗拉强度分别为391MPa和383MPa,伸长率分别为2%和3%。
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    C对MGH956合金TIG原位合金化焊接的影响
    任丹, 雷玉成, 刘发强, 李猛刚
    2014, 0 (10): 40-46.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.008
    摘要 ( 627 )   HTML( PDF (2640KB) ( 171 )   引文文本
    对MGH956合金添加自制填充粉末进行TIG原位合金化焊接,分析了TIG焊接过程中C的原位合金化机制和行为。结果表明:在TIG焊原位反应的过程中,C对N的分压作用降低了N在焊接熔池中的溶解度,从而消除了氮气孔;同时焊接熔池中的C与Ti通过相关机制生成了50~100nm的TiC颗粒,并均匀分布在焊缝中。因此当填充材料中含有适量的C进行焊接时,不仅可以细化晶粒,同时能够显著提高焊缝的力学性能,从而改善焊接接头的综合性能。
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    冷却制度对铁素体基Ti-Mo微合金钢超细碳化物析出行为的影响
    孙超凡, 蔡庆伍, 陈振华, 陈宏振
    2014, 0 (10): 47-52.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.009
    摘要 ( 851 )   HTML( PDF (2989KB) ( 192 )   引文文本
    采用SEM、TEM和SAXS研究了轧后γ→α相变过程以及γ→α相变后冷却速率对(Tix,Mo1-x)C粒子析出行为的影响。结果表明:在γ→α相变温度范围内采用较快的冷却速率可以使相间析出的(Tix,Mo1-x)C粒子尺寸更细小,分布更均匀,这些粒子尺寸多数在1~10nm;γ→α相变完成后缓慢冷却可以使(Tix,Mo1-x)C粒子在α基体中进一步弥散析出,这类弥散析出的粒子形成温度低,尺寸细小均匀。
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    不同载荷下TD处理制备VC改性层的摩擦磨损行为
    孔德军, 付贵忠, 周朝政, 王文昌
    2014, 0 (10): 53-58.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.010
    摘要 ( 789 )   HTML( PDF (2961KB) ( 223 )   引文文本
    通过TD(热扩散)处理方法在Cr12MoV冷作模具钢表面制备了一层VC改性层,利用SEM,EDS,XRD和划痕法等手段对改性层组织形貌,成分和结合强度进行了表征,并与GCr15钢柱对磨进行了干摩擦滑动磨损实验,研究其在不同载荷下摩擦性能和往复磨损特性。结果表明:改性层是由VC相组成,其界面结合方式为冶金结合,划痕法测得改性层平均结合强度为51.2N;稳态摩擦因数随着载荷的增加而增大,合理的载荷减小摩擦因数和磨损量,往复磨损机制主要为磨粒磨损;VC改性层能够显著提高Cr12MoV钢的表面硬度和承载能力,可以显著改善其耐磨性能,VC改性层高硬度和结合强度是提高耐磨性的主要机制。
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    2.25Cr-1Mo钢后续热处理中的磷偏聚行为
    张喜亮, 刘涛, 崔国华, 周昌玉, 刘争, 张维
    2014, 0 (10): 59-64.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.011
    摘要 ( 756 )   HTML( PDF (2000KB) ( 219 )   引文文本
    根据溶质晶界偏聚理论和原子扩散原理研究了2.25Cr-1Mo钢服役12年后磷晶界偏聚行为及脱脆处理工艺。采用俄歇电子能谱实验对溶质原子的晶界偏聚程度进行了测试分析。结果表明:对于已脆化的2.25Cr-1Mo钢,存在临界脆化温度,且脆化程度越高,临界脆化温度越低;高于临界脆化温度数小时的保温即可消除脆化现象,即2.25Cr-1Mo钢的脱脆速率远大于脆化速率。
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    Mg对原位合成TiC-Al2O3/Al复合材料组织与耐磨性的影响
    张瑞英, 陈素娟, 史志铭, 张连凤
    2014, 0 (10): 65-70.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.012
    摘要 ( 746 )   HTML( PDF (2800KB) ( 211 )   引文文本
    以TiO2,C,Al和Mg粉为原料,原位合成TiC-Al2O3/Al基复合材料。采用XRD和SEM及磨损实验等手段研究Mg对复合材料微观组织及耐磨性的影响。结果表明:Mg影响反应过程及第二相分布,随着Mg含量的增加耐磨性逐渐增加,当预制块中镁为1.0%(质量分数)时,第二相分布弥散、细小,其颗粒尺寸约为2μm,耐磨性最好,磨损量仅为基体的1/6,继续增大Mg含量,由于生成大量粗针状Al3Ti,复合材料的耐磨性反而降低。
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    棕榈酸-十六醇/二氧化硅相变储能材料的低热固相合成与表征
    马烽, 秦岩, 陆丰艳, 王晓燕
    2014, 0 (10): 71-74.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.013
    摘要 ( 833 )   HTML( PDF (1581KB) ( 340 )   引文文本
    以棕榈酸-十六醇(PA-HD)低共熔物为相变材料,硅酸钠为硅源,通过低热固相化学合成方法制备出棕榈酸-十六醇/二氧化硅相变储能材料(PA-HD/SiO2)。利用FT-IR,ESEM,DSC,融化-凝固曲线测试对材料的结构、形貌和性能进行表征。结果表明:当相变材料与硅酸钠质量比为2:1时可实现相变材料的有效包覆,PA-HD/SiO2相变焓值和相变温度分别为102.35J·g-1和53.69℃,该定形复合相变材料具有良好的传热性能,因为包覆作用,使得相变材料的相变温度有所升高。
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    测试与表征
    电工钢中柱状晶热压缩时取向的变化及对析出的影响
    邵媛媛, 杨平, 毛卫民
    2014, 0 (10): 75-81.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.014
    摘要 ( 579 )   HTML( PDF (3079KB) ( 187 )   引文文本
    利用电子背散射衍射(EBSD)技术和场发射电子扫描显微镜(FESEM)研究了电工钢中柱状晶不同初始取向50%热压缩变形后的演变规律及其对粒子析出行为的影响。结果表明:<100>晶粒形变后仍为<100>取向,只发生绕ND//<100>方向的转动,具有遗传性,粒子析出数量少。柱状晶长轴与压缩轴的偏转度增加,取向的稳定性变差,超过40°,可形成<111>取向,期间发生复杂的滑移系交互作用,产生较高的缺陷密度,促进粒子析出。MnS粒子主要在晶内析出,变形温度高、形变量低,粒子均无法充分析出。回复时,形变晶粒内高的储能和缺陷密度是促进粒子进一步析出的必要条件。
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    钨合金力学性能表征分子动力学模拟
    于超, 任会兰, 宁建国
    2014, 0 (10): 82-89.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.015
    摘要 ( 931 )   HTML( PDF (4037KB) ( 294 )   引文文本
    通过实验方法和分子动力学模拟方法研究了91%(质量分数,下同) 细化颗粒钨合金材料的塑性力学问题。结果表明:细化钨合金材料具有应变率效应,且随着应变率的增加,屈服强度增强;钨合金材料应力-应变关系具有显著的温度效应、尺度效应和晶向效应;基于对钨合金材料的数值模拟结果与实验结果对比,得到了两种方法具有一致性的结论,证明了该MD模拟的准确性以及拟合出高应变率幂律公式的可信性。
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    Si/Mullite/Er2SiO5新型环境障涂层的1350℃氧化行为
    范金娟, 常振东, 陶春虎, 王富耻
    2014, 0 (10): 90-95.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.016
    摘要 ( 684 )   HTML( PDF (2635KB) ( 213 )   引文文本
    采用化学气相沉积与等离子喷涂相结合的方法在SiC/SiC复合材料表面制备了Si/Mullite/Er2SiO5新型环境障涂层,并研究了其在1350℃下的氧化行为。通过SEM、EDS和XRD分析了环境障涂层在氧化过程中的结构成分变化。结果表明:带有Si/Mullite/Er2SiO5环境障涂层试样氧化增重动力学曲线符合对数规律,前期氧化速率较高,随着氧化时间的增加逐渐趋于稳定,可以在1350℃下工作达400h。涂层失效主要是由于氧元素通过涂层扩散至黏结层与基体,使得黏结层与基体氧化,降低了黏结强度,从而使得涂层发生剥落。氧化试验过程中产生的纵向裂纹成为元素扩散通道,加速了氧化失效。
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    CNT/铸钢复合材料表面CNT的结构变化
    周泽华, 辛勇, 曾效舒
    2014, 0 (10): 96-100.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.017
    摘要 ( 664 )   HTML( PDF (1412KB) ( 229 )   引文文本
    将熔融钢水与碳纳米管/铝预制粉末在浇包中混合,制备碳纳米管铸钢复合材料。使用扫描电镜和透射电镜对复合材料及铸造残余物进行表征。结果显示:碳纳米管被钢基体包裹。碳纳米管的形态相对于原始样品发生强烈变化,其管型由弯曲变平直,管壁碳层排列平行无杂,显示这些碳纳米管在与1550℃钢水混合过程中发生了高度石墨化。
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    Fe掺杂量和退火氛围对TiO2薄膜晶体结构和磁性能的影响
    顾建军, 刘鹏飞, 韩金荣, 杨淑敏, 韩伟, 岂云开
    2014, 0 (10): 101-105.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.018
    摘要 ( 653 )   HTML( PDF (1370KB) ( 238 )   引文文本
    采用直流磁控溅射方法在玻璃基片上制备了不同Fe掺杂量的TiO2薄膜,并对薄膜分别在空气和真空氛围下500℃进行30min退火处理。研究了Fe掺杂量和退火氛围对TiO2薄膜的结晶状态、表面形貌和磁性能的影响。结果表明,真空中500℃下退火的Fe掺杂的TiO2薄膜表现为非晶态结构,没有观察到室温铁磁性能的出现,而空气中500℃退火的样品显示出良好的结晶状态,且所有掺杂的样品均显示出室温铁磁性,并且随着Fe掺杂量的增加,TiO2薄膜的晶体结构逐渐由锐钛矿相向金红石相转变。
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    综述
    化学强化铝硅酸盐玻璃研究进展
    姜良宝, 厉蕾, 张官理, 颜悦
    2014, 0 (10): 106-112.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.10.019
    摘要 ( 866 )   HTML( PDF (1148KB) ( 950 )   引文文本
    本文介绍了化学强化的基本原理,从化学强化温度、化学强化时间、熔盐配方和浓度、加热疲劳及表面划伤五个方面介绍了化学强化铝硅酸盐玻璃强度的影响因素。对铝硅酸盐玻璃化学强化相关的共性关键科学问题进行了详细分析。对化学强化铝硅酸盐玻璃在飞机风挡中的应用进展及存在的问题进行了综述,并展望了化学强化铝硅酸盐玻璃的发展趋势。
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