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  • 材料工程
      2014年, 第0卷, 第12期 刊出日期:2014-12-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2014年第12期目次
    2014, 0 (12): 0-0.  
    摘要 ( 104 )   PDF (3388KB) ( 56 )   引文文本
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    材料与工艺
    稀土元素Y和Ce对热轧Mg-1.5Zn镁合金组织和室温成形性能的影响
    刘鹏, 江海涛, 段晓鸽, 康强
    2014, 0 (12): 1-10.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.001
    摘要 ( 363 )   HTML( PDF (6681KB) ( 274 )   引文文本
    设计了成分为Mg-1.5Zn-xY和Mg-1.5Zn-xCe(x=0,0.2,0.5,1.0)两组试样.通过光学显微镜、扫描电镜、X衍射等研究稀土Y和Ce对热轧态Mg-1.5Zn合金组织和室温成形性能的影响.结果表明:Y和Ce元素可以有效地弱化合金的(0002)基面织构,而且基面织构均沿着TD方向发生一定程度的分裂.Y和Ce元素的加入,使合金中分别形成了Mg2Y5,Mg3Zn3Y和MgZnCe弥散的第二相粒子,起到了细晶强化作用.此外,还有利于合金再结晶行为的发生,使得合金塑性(伸长率最高达27%)、强度(抗拉强度最高达252MPa)和室温成形性能(杯突值最高可达5.46)都得到很大提高.但是,过多Y和Ce的加入将不利于合金性能的进一步提高.
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    搅拌摩擦焊接全过程热力耦合有限元模型
    崔俊华, 柯黎明, 刘文龙, 郭正华, 赵刚要, 方平
    2014, 0 (12): 11-17.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.002
    摘要 ( 363 )   HTML( PDF (4768KB) ( 299 )   引文文本
    利用ALE网格自适应技术及相应边界条件处理,建立搅拌摩擦焊接全过程(下压阶段和稳定焊接阶段)热力耦合有限元模型.采用6061铝合金焊件验证模型.结果表明:整个焊接过程温度场最高温度在463℃左右,低于材料熔点;稳定焊接6s后,焊件后方横截面上等效塑性应变区近似呈"V"形分布,前进边侧变形程度较返回边侧剧烈,变形范围更大.
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    聚吡咯/Ni0.5Zn0.5Fe2O4复合物的合成与表征
    赵海涛, 刘瑞萍, 李成吾, 马瑞廷
    2014, 0 (12): 18-22.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.003
    摘要 ( 321 )   HTML( PDF (2461KB) ( 140 )   引文文本
    采用超声场下原位聚合法制备聚吡咯/Ni0.5Zn0.5Fe2O4(PPy/NZFO)复合物.分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、四探针测试仪和矢量网络分析仪对其结构、形貌、电性能和吸波性能进行研究.结果表明:APS/Py摩尔比为 0.75的条件下可获得团聚程度较小、粒径大小比较均匀的聚吡咯颗粒.随着超声聚合反应时间的延长,聚吡咯颗粒的粒径呈现增大趋势.PPy/NZFO复合物的电导率与PPy含量成正比.复合物的吸波性能较纯PPy有很大提高,在5~20GHz频率范围内,NZFO含量为40%(质量分数)的复合物反射损耗都在-12dB以上,在18.15GHz处具有最大的反射损耗-16.76dB,-15dB有效带宽为1.65GHz.
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    不同Ti含量的W-Ti-N复合膜的微结构及性能研究
    赵淑芳, 喻利花, 马冰洋, 许俊华
    2014, 0 (12): 23-27.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.004
    摘要 ( 374 )   HTML( PDF (2053KB) ( 140 )   引文文本
    采用多靶反应磁控溅射技术制备一系列不同Ti含量的W-Ti-N复合膜.采用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪等检测方法对薄膜的微结构和力学性能进行表征.采用UMT-2功能摩擦试验机,在室温、大气环境、无润滑的条件下对W-Ti-N复合膜的摩擦性能进行评价, 同时,探讨薄膜的致硬机理和摩擦机制.结果表明:Ti含量(原子分数,下同)为5%~23.48%时,薄膜硬度处于峰值区,硬度值最高可达39GPa,摩擦因数在0.4左右.当Ti含量高于23.48%时,硬度随着Ti含量增加而下降,摩擦因数随Ti含量的增加而升高.
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    压铸AZ91D镁合金TIG焊接气孔研究
    游国强, 杜娟, 陈磊, 王向杰
    2014, 0 (12): 28-33.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.005
    摘要 ( 360 )   HTML( PDF (6668KB) ( 62 )   引文文本
    对压铸AZ91D镁合金进行TIG自熔焊接,研究焊接电流对压铸镁合金气孔的影响,探讨焊缝中不同区域的气孔形貌特点及形成机理.结果表明:焊接气孔主要集中在焊缝近表面和熔合线附近;焊接接头的凸起面积、熔化区面积以及气孔率均随着焊接电流的增大而增加.在焊缝近表面主要是氢致气孔,其H主要来自母材;在焊缝中心,气泡受向上的流体力和浮力作用,气孔问题并不严重;在半熔化区,气泡受阻碍其上浮运动的流体力作用,且液态金属黏度较大,气泡很难上浮逸出到熔池表面,从而滞留在半熔化区成为大气孔.
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    溅射法制备TiO2薄膜的耐腐蚀性
    王军, 刘莹, 丁红燕
    2014, 0 (12): 34-38.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.006
    摘要 ( 376 )   HTML( PDF (2853KB) ( 228 )   引文文本
    采用溅射法在石英和316L不锈钢衬底上制备TiO2薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)观察薄膜的微观结构和表面形貌.结果表明:沉积后的TiO2薄膜表面均匀、致密,为锐钛矿结构.600℃退火后,薄膜中有金红石相生成.基于透射谱,计算得到的薄膜光学带隙在3.2eV左右.在PBS模拟体液中,测试材料的动电位极化曲线.结果显示,沉积TiO2薄膜后,材料的耐腐蚀性得到改善.退火后,TiO2薄膜的自腐蚀电位正向移动94mV,自腐蚀电流最小,为4.828μA·cm-2.
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    PEG4000用量对溶胶-凝胶法制备多孔钛酸锶光催化剂的影响
    王宏, 都玲, 孙欣, 张文杰
    2014, 0 (12): 39-43.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.007
    摘要 ( 421 )   HTML( PDF (3466KB) ( 66 )   引文文本
    以聚乙二醇PEG4000为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备多孔钛酸锶光催化剂,研究PEG4000添加量对催化剂组成和性能的影响.结果表明:添加模板剂后样品的比表面积显著增大,钛酸锶的物相由Sr2TiO4转变成SrTiO3.随着模板剂添加量的增加,样品的颗粒粒径逐渐变小,SrTiO3相的晶粒尺寸也逐渐下降.当PEG4000的添加量为1.5g时,多孔样品由SrTiO3和SrCO3相组成,SrTiO3相的特征衍射峰强度最大,样品的光催化活性最强.当光催化时间为120min时,甲基橙在多孔样品上的降解率为97.9%,明显高于未添加PEG4000制备的样品.
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    RDP与APP/MC/PPO复配膨胀阻燃聚乙烯的研究
    臧充光, 陈华华, 胡洋成
    2014, 0 (12): 44-49.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.008
    摘要 ( 357 )   HTML( PDF (3508KB) ( 205 )   引文文本
    采用聚磷酸铵(APP)、三聚氰胺氰脲酸盐(MC)和聚苯醚(PPO) 复配制备膨胀阻燃剂(IFR),与阻燃协效剂间苯二酚双(二苯基磷酸酯)(RDP)进行聚乙烯(PE)阻燃.借助氧指数、垂直燃烧测试,探讨IFR与阻燃协效剂RDP间的协效性,研究RDP不同添加量对IFR阻燃复合材料燃烧性能的影响,并对其力学性能进行测试.利用TG,DTG热分析技术对协效性进行验证.结果表明:RDP与 IFR具有阻燃协效作用,RDP的协效性主要在热分解的第一阶段发挥作用,可催化APP提前分解,RDP的加入降低了热分解过程的热释放量,促进了多孔泡沫炭层的形成,并显著提高材料的残炭量;当RDP的添加量为5%(质量分数)时,氧指数(LOI)达到最大值31,并通过UL94 V-0级.可见RDP与 APP/MC/PPO阻燃剂复配可大幅提高PE的抗燃烧性能.
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    溶胶-凝胶法制备BiFeO3粉体及其表征
    王大伟, 王美丽, 李中翔, 赵全亮, 崔岩
    2014, 0 (12): 50-54.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.009
    摘要 ( 401 )   HTML( PDF (4433KB) ( 241 )   引文文本
    以硝酸铁和硝酸铋为原料,冰醋酸和乙二醇单甲醚为溶剂制备BiFeO3粉体.采用XRD,SEM,EDS,TG-DSC以及FT-IR等手段对产物的物相、形貌、结构等进行分析,研究煅烧温度和保温时间对BiFeO3粉体的影响.结果表明:BiFeO3的最佳煅烧温度为550~600℃,保温时间为0.5~1.5h.另外,在BiFeO3制备过程中对Bi含量进行过量添加处理,发现当Bi过量3%~6%时,制备出的BiFeO3粉体杂相最少.
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    GH4049合金的热变形行为及组织演变
    李卿, 郭鸿镇, 王彦伟, 赵张龙, 姚泽坤
    2014, 0 (12): 55-59.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.010
    摘要 ( 385 )   HTML( PDF (3227KB) ( 107 )   引文文本
    在Gleeble-1500热模拟机上进行GH4049合金的热压缩实验,获得合金在温度为1090~1180℃、应变速率为0.1~50s-1条件下的应力-应变曲线.对峰值应力进行线性回归获得合金在不同变形条件下的材料常数,通过非线性回归建立合金的热变形本构方程.结果表明:随着变形温度升高,动态再结晶更加充分,晶粒尺寸变大;随着应变速率增加,晶粒组织趋于均匀,晶粒尺寸先减小后增大.
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    Ti/Nb/Cu作缓冲层的TiC金属陶瓷/304不锈钢扩散连接
    李佳, 盛光敏
    2014, 0 (12): 60-65.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.011
    摘要 ( 326 )   HTML( PDF (2250KB) ( 220 )   引文文本
    采用Ti/Nb/Cu复合中间层在连接温度为925℃、保温时间20min、焊接压力8MPa的条件下对TiC金属陶瓷和304不锈钢进行真空扩散连接.通过光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析观察接头微观组织、断口形貌、反应界面元素分布、断面的物相组成.结果表明:在TiC金属陶瓷和304不锈钢之间形成一个明显的转变过渡区,界面反应产物主要为[Ti,Nb]固溶体+Ti+NbTi4,Nb和剩余Cu+[Cu,Fe]固溶体+Cr.接头抗剪强度达到84.6MPa,断裂发生在TiC和Ti之间的位于TiC上的扩散反应层上.Nb对接头残余应力的改善起到关键作用,界面强度高于因残余应力作用而弱化了的陶瓷基体强度.
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    热轧钛微合金化TRIP钢的组织与性能研究
    衣海龙, 徐薇, 龙雷周, 刘振宇, 王国栋
    2014, 0 (12): 66-71.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.012
    摘要 ( 230 )   HTML( PDF (5255KB) ( 190 )   引文文本
    对钛微合金化TRIP钢进行连续冷却转变曲线的测定,分析轧制与冷却工艺对其组织与性能的影响.结果表明:实验钢的奥氏体/铁素体、奥氏体/马氏体相变点分别在500~650℃和450℃左右;组织由铁素体/贝氏体及少量残余奥氏体组成;随着终轧温度的升高,实验钢的屈服强度和抗拉强度有所降低;随着空冷结束温度的降低,实验钢的屈服强度降低;当终轧温度和空冷结束温度分别为796℃和722℃时,实验钢的屈服强度,抗拉强度和强塑积分别为661,888MPa和25042MPa·%,其对应组织为细小的铁素体及板条贝氏体,铁素体基体上存在大量细小的析出物.
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    ZnAl10Cu2合金在热变形过程中的球化及动态再结晶
    邬小萍, 李德富, 郭胜利, 许晓庆, 胡捷, 贺金宇
    2014, 0 (12): 72-78.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.013
    摘要 ( 372 )   HTML( PDF (6054KB) ( 157 )   引文文本
    采用Gleeble-1500D热模拟实验机研究ZnAl10Cu2合金在变形温度180~330℃、应变速率0.01~30s-1、真应变0.3~1.2时的热变形组织演化行为.结果表明:在不同变形条件下,共晶中的片状α2相发生了不同程度的球化和弯折,其球化程度随着应变速率的降低、变形温度的升高、真应变的增大而增加;同时,基体β相发生了动态再结晶.当变形温度小于270℃时,随着变形温度的升高,再结晶晶粒更为细小均匀.变形温度进一步升高,晶粒出现局部长大;当应变速率小于1s-1时,动态再结晶晶粒随应变速率的增大而减小;应变速率约为1s-1时,晶粒细小均匀;应变速率继续增加时,动态再结晶晶粒出现不均匀现象.
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    测试与表征
    Cu,Ag,Ni掺杂TiB2基涂层的结构及韧性研究
    王怀勇, 李胜祗, 郭军, 王博, 朱萍, 黄峰
    2014, 0 (12): 79-85.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.014
    摘要 ( 319 )   HTML( PDF (5198KB) ( 252 )   引文文本
    采用磁控溅射方法分别掺杂含量约为10%(原子分数)的Cu, Ag, Ni金属,制备出三种TiB2基涂层.利用XRD,SEM分析涂层结构,并通过塑性指数δH、划痕和压痕三种手段对涂层韧性进行表征.结果表明:掺杂金属在涂层中的存在形式不同,导致对涂层晶粒和生长结构的影响不同,其中Ag以晶体形式存在,未发现Cu和Ni的晶相;三种涂层均存在TiB2晶相,Ni和Ag使TiB2晶粒细化,Cu促进晶粒长大;TiB2-Cu和TiB2-Ni涂层为柱状结构,表面存在明显颗粒,而TiB2-Ag涂层柱状结构趋于消失,表面无明显颗粒.结构的不同对涂层的力学性能有明显影响,所有涂层均保持在较高的硬度(>35GPa),三种金属都对涂层韧性有所改善,其中Ni最为显著,Cu和Ag相对较差.
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    喷丸强化对2XXX铝合金疲劳寿命的影响
    周松, 谢里阳, 回丽, 张啸尘, 许良
    2014, 0 (12): 86-91.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.015
    摘要 ( 328 )   HTML( PDF (2273KB) ( 143 )   引文文本
    研究喷丸对2XXX铝合金拉-拉疲劳性能的影响.对未喷丸试样和喷丸强化试样的微观组织、显微硬度、残余应力和拉-拉疲劳性能进行对比分析.结果表明:喷丸处理后,试样的组织和微结构未发现明显变化,但其粗糙度、残余压应力和显微硬度有所提高,分别是未喷丸试样的6.25倍,3.85倍和1.12倍;拉-拉疲劳性能显著提高,其中值疲劳寿命是未喷丸的1.67倍.在99.9%存活率下,喷丸试样的安全寿命是未喷丸试样的1.45倍.且表面喷丸强化后疲劳裂纹源由多个变为一个.
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    一种新型CMAS耦合条件下热障涂层热循环实验方法
    何箐, 吴鹏, 屈轶, 汪瑞军, 王伟平
    2014, 0 (12): 92-98.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.016
    摘要 ( 333 )   HTML( PDF (6415KB) ( 126 )   引文文本
    提出一种高温度梯度、燃气加热和CMAS(CaO-MgO-Al2O3-SiO2)沉积条件下热障涂层热循环实验方法,并对1200℃下CMAS沉积物对等离子喷涂热障涂层过早失效的影响因素进行讨论和分析.结果表明:无CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命为573次;CMAS耦合条件下,热障涂层热循环寿命降低至70次.CMAS渗入会导致陶瓷层表层产生致密层和横向微裂纹增多.CMAS耦合条件下,热障涂层的失效以陶瓷层逐层剥离为主.
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    拉弯扭比例加载下50CrVA弹簧钢的多轴疲劳寿命及损伤特征
    赵凯, 何玉怀, 刘新灵, 陶春虎
    2014, 0 (12): 99-103.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.017
    摘要 ( 404 )   HTML( PDF (3277KB) ( 93 )   引文文本
    用MTS 809拉-扭电液伺服材料试验机研究50CrVA弹簧钢标准试样以及各偏心试样在比例加载下的多轴疲劳寿命,并用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口形貌进行观察.结果表明:比例加载下当弯曲应力幅值不超过等效应力的11%时,附加弯矩对试样的疲劳寿命无影响.各试样断口在疲劳扩展前期可以观察到轮胎花样;疲劳裂纹的扩展方向有周向和径向两种.断口上的疲劳特征为综合应力作用的结果;沿径向和周向分布的疲劳条带分别为轴向应力作用和扭转切应力作用的结果.
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    综述
    汽车车身用6000系铝合金板材微观组织与热处理工艺的研究进展
    贾志宏, 丁立鹏, 吴赛楠, 王雪丽, 刘庆, 陈昌云
    2014, 0 (12): 104-113.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.12.018
    摘要 ( 539 )   HTML( PDF (675KB) ( 247 )   引文文本
    本文介绍了6000系铝合金在汽车车身上的应用现状及其性能特点,并详细论述了该系合金的时效析出特征、强化机理、织构演化和合金元素对性能的影响.此外,分析了6000系铝合金的传统热处理工艺,阐述了固溶后预时效和预变形对合金烘烤硬化性的影响,并探讨了汽车车身用6000系铝合金目前存在的问题及当前的主要研究方向.
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