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  • 材料工程
      2015年, 第43卷, 第2期 刊出日期:2015-02-20 上一期    下一期
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    2015, 43 (2): 0-0.  
    摘要 ( 175 )   HTML( PDF (3518KB) ( 197 )   引文文本
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    材料与工艺
    硅蒸镀法制备低密度C/C复合材料表面SiC涂层
    王兵, 谭毅, 施伟, 李佳艳, 尤启凡
    2015, 43 (2): 1-6.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.001
    摘要 ( 999 )   HTML( PDF (3377KB) ( 377 )   引文文本
    采用浆料法在低密度C/C复合材料表面制备了石墨涂层,然后利用硅蒸镀法使硅蒸气与石墨涂层反应生成SiC涂层.借助X射线衍射、扫描电子显微镜等研究了蒸镀温度、蒸镀时间、石墨涂层表面粗糙度、硅蒸发源及气氛条件对涂层微观结构、相组成、致密度、平整度以及涂层厚度的影响.结果表明:随着蒸镀温度的升高,涂层的表面平整度增加,当蒸镀温度为1550℃和1650℃时,涂层表面仅存在SiC;硅块为硅蒸发源,氩气为保护气氛均可提高涂层表面平整度;降低石墨涂层的表面粗糙度,涂层的致密度和连续性增大; 随着蒸镀时间的增加,SiC涂层厚度和致密度逐渐增加.
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    激励电流对MGH956合金原位合金化TIG焊接头性能的影响
    雷玉成, 龚晨诚, 罗雅, 肖波, 朱强
    2015, 43 (2): 7-13.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.002
    摘要 ( 841 )   HTML( PDF (4599KB) ( 253 )   引文文本
    通过高频调制TIG焊电弧激发超声,以自制焊料作为填充材料,在不同激励电流下对MGH956合金进行超声电弧原位合金化TIG焊接,研究了超声电弧对焊缝气孔分布、微观组织和接头性能的影响.结果表明:在激励电流为10A时,焊缝气孔尺寸明显变大,但数量减少,焊缝晶粒粗大;当激励电流提高到20A时,气孔数量急剧减少,焊缝晶粒细小均匀,颗粒状增强相弥散分布;激励电流增大到30A时,气孔进一步减少,但晶粒粗化.比较拉伸实验结果表明,激励电流为20A时,接头抗拉强度最高,为626MPa,达到了母材强度的87%,同时接头由沿晶脆性断裂变成韧-脆混合断裂形式.
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    高强钢冷喷涂铝锌复合涂层性能研究
    石仲川, 张晓云, 陈昊, 丁方正, 宇波, 汤智慧, 陆峰
    2015, 43 (2): 14-19.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.003
    摘要 ( 1013 )   HTML( PDF (2689KB) ( 379 )   引文文本
    采用冷喷涂技术在高强钢(300M)表面制备铝锌复合涂层作为抗腐蚀涂层.利用扫描电镜(SEM)、能量色散谱(EDS)、显微硬度测试仪研究涂层的微观形貌结构及显微硬度;综合涂层中性盐雾加速实验及户外暴晒实验结果并与300M基材进行对比,对涂层的抗腐蚀性能开展全面评价;考核冷喷涂后对300M钢基材疲劳性能影响.结果表明:冷喷涂铝锌复合涂层结构致密,平均孔隙率为0.8%,显微硬度为59.8HV0.025,中性盐雾实验1000h时无腐蚀,即使涂层破损也可以达到770h,户外大气暴晒实验12个月后涂层表面无腐蚀发生,冷喷涂后对300M钢基材的疲劳性能没有影响.
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    S355J2W+N钢激光-MAG复合焊与MAG焊对比
    谷晓鹏, 段珍珍, 邓钢, 谷晓燕
    2015, 43 (2): 20-25.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.004
    摘要 ( 1132 )   HTML( PDF (3870KB) ( 301 )   引文文本
    利用激光-MAG复合焊和MAG焊进行了厚板S355J2W+N低碳钢的焊接实验,分析了两种焊接方法接头的微观组织和力学性能.结果表明:复合焊和MAG焊焊缝接头均由焊缝区、过热区、重结晶区和不完全重结晶区构成,复合焊接头截面呈"高脚杯"状特点,焊缝填充量和热影响区宽度较MAG焊明显减小.复合焊由于冷却速率快,过热区魏氏组织略有增多,硬度高于MAG焊,抗拉强度和弯曲性能与MAG焊相比,无显著差异,均能够满足生产标准的要求.
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    Z-pin增强树脂基复合材料单搭接头弯曲性能
    董晓阳, 李勇, 李吻, 张向阳, 肖军
    2015, 43 (2): 26-34.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.005
    摘要 ( 693 )   HTML( PDF (2884KB) ( 298 )   引文文本
    为了研究Z-pin对单搭接头弯曲性能的影响,制备了不同参数Z-pin增强单搭接头试样,研究了Z-pin单搭接头在三点弯曲载荷下连接性能.结果表明:Z-pin(直径0.5mm)体积分数从0%~1.5%时,弯曲载荷随Z-pin体积分数的增加而增加,体积分数在1.5%~3.0%范围内时,试样的弯曲载荷随Z-pin体积分数的增加而下降, Z-pin体积分数为1.5%时达到最大值1303.2N;Z-pin直径为0.3~0.7mm时(体积分数1.5%),峰值载荷随着直径的增加而增加,0.7mm增强接头的弯曲载荷比0.3mm增强接头高出27.9%.Z-pin植入角度对单搭接头弯曲性能影响不大.另外,随着搭接长度的增加,单搭接头的弯曲性能提高.
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    电场作用下AZ31B/Cu扩散界面的结构及性能
    董凤, 陈少平, 胡利方, 樊文浩, 孟庆森
    2015, 43 (2): 35-40.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.006
    摘要 ( 901 )   HTML( PDF (2452KB) ( 203 )   引文文本
    采用电场激活扩散连接技术(FADB)实现了AZ31B/Cu的扩散连接.利用SEM、EDS和TEM分析了扩散溶解层的显微组织、相组成和界面元素分布.采用万能试验机对连接界面的抗剪切性能进行了测试.结果表明:AZ31B与Cu通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面,扩散温度低于475℃时扩散溶解层由MgCu2、Mg2Cu和MgCuAl组成,此时接头的薄弱环节为Mg2Cu.扩散温度为500℃时扩散溶解层由Mg2Cu、(α-Mg+Mg2Cu)共晶组织和MgCuAl组成,共晶组织的形成导致接头的抗剪强度进一步降低,并成为新的薄弱环节.当扩散温度为450℃,保温时间为30min时,界面的抗剪强度随保温时间的延长先增大后减小,最大可达40.23MPa.
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    GH4706合金的热变形行为与显微组织演化
    黄烁, 王磊, 张北江, 赵光普
    2015, 43 (2): 41-46.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.007
    摘要 ( 854 )   HTML( PDF (2957KB) ( 212 )   引文文本
    在Gleeble 3800热模拟试验机上进行GH4706合金的热压缩实验,研究了变形温度为900~1150℃、应变速率为0.001~1s-1范围内合金的热变形行为.结果表明:GH4706合金的真应力-真应变曲线呈现出流变软化特征,随变形温度增加或应变速率减小,峰值应力逐渐降低,峰值应变逐渐减小.合金的本构关系可由双曲正弦函数描述,变形激活能为435.36kJ/mol,应力指数为4.13.合金的显微组织演化机制与Z参数密切相关,高Z值条件下主要发生动态回复,低Z值条件下主要发生动态再结晶与再结晶晶粒粗化.GH4706合金发生完全动态再结晶且不发生晶粒粗化的临界lnZ值为35.
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    MPEG修饰的纳米氧化铁粒子的合成及清洗工艺
    盛典, 张宝林, 涂志江, 谢松伯, 王茗
    2015, 43 (2): 47-52.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.008
    摘要 ( 798 )   HTML( PDF (3428KB) ( 319 )   引文文本
    以MPEG为溶剂、还原剂及修饰剂,Fe(acac)3为铁源,通过高温热分解法制备了超顺磁性氧化铁纳米粒子(SPIONs).采用饱和食盐水清洗方法对合成的粒子进行收集,经透析除去其表面残留的NaCl.采用XRD,TEM,HRTEM,SQUID,ICP-MS,TGA,FT-IR,纳米粒度与Zeta电位分析仪对样品进行表征.结果表明:经透析处理后氧化铁的质量分数为NaCl的6.9×104倍,制备的SPIONs具有高的结晶度及单分散性,在300K下,具有超顺磁性,饱和磁化强度为53.7A·m2·kg-1;具有惰性端基的MPEG修饰于SPIONs表面,为其提供了良好的水分散性.采用盐桥法萃取清洗工艺可清除过量的MPEG,有利于SPIONs更好的应用在生物医学领域.
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    Si含量对离心铸造Al-8.5Ni-xSi复合材料组织与性能的影响
    林雪冬, 刘昌明, 卢建波
    2015, 43 (2): 53-60.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.009
    摘要 ( 722 )   HTML( PDF (6325KB) ( 184 )   引文文本
    对离心铸造Al-8.5Ni-xSi复合材料铸件的微观组织进行了观察,研究了Si含量对复合材料的组织、硬度和耐磨性的影响.结果表明:Al-8.5Ni-9Si铸件的外层偏聚了较多的初生NiAl3颗粒,内层为无颗粒的基体层;而Al-8.5Ni-14Si,Al-8.5Ni-19Si铸件则形成了具有大量初生NiAl3/Si颗粒的外层增强层,中间无颗粒的基体层以及含有较多初生Si/NiAl3颗粒的内层增强层的三层组织.随着Si含量由9%(质量分数,下同)增加到14%,19%,Al-8.5Ni-xSi铸件增强层的初生NiAl3/Si颗粒体积分数逐渐增大,材料的硬度及耐磨性逐渐增强.在离心场中,初生NiAl3的离心运动与初生Si的向心运动是形成Al-8.5Ni-xSi铸件不同组织的主要原因.
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    轧制AZ31镁合金板材(4mm)动态压缩性能与失效行为
    刘正, 董阳, 毛萍莉, 于金程
    2015, 43 (2): 61-66.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.010
    摘要 ( 728 )   HTML( PDF (4248KB) ( 211 )   引文文本
    为了研究轧制AZ31镁合金板材(4mm)在高应变速率下的动态力学性能和失效行为,采用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)在室温下应变速率为500~2600s-1范围内对其进行了动态压缩实验,并利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SM)对冲击后的试样进行了显微分析.探讨了轧制AZ31镁合金板材沿轧制方向(RD)、横向(TD)和法向(ND)的动态压缩性能和失效行为.结果表明:轧制AZ31镁合金4mm板材动态压缩性能存在各向异性.沿RD和TD方向压缩的动态性能相同,沿ND方向压缩的动态断裂强度最大.AZ31镁合金4mm板材的动态压缩断裂机制为解理断裂.变形机制为沿RD和TD方向高速压缩时,{1012}〈1120〉拉伸孪晶参与变形;沿ND方向高速压缩时,{1011}〈1120〉压缩孪晶参与变形.
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    超快冷工艺对高铌X80管线钢抗腐蚀性能的影响
    周峰, 吴开明
    2015, 43 (2): 67-72.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.011
    摘要 ( 881 )   HTML( PDF (2187KB) ( 216 )   引文文本
    依据NACE标准,研究了采用新型超快速冷却工艺生产的X80管线钢抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、抗氢致开裂(HIC)和抗CO2等腐蚀的情况.SSCC腐蚀实验表明,产生开裂的临界应力值在65%σs(390MPa)左右,超过此临界值,试样的腐蚀敏感性较高,抗腐蚀能力较差,在95%σs加载水平下,应力敏感性极高.HIC腐蚀实验表明,裂纹敏感百分比、裂纹长度百分比和裂纹厚度百分比均为零.抗CO2腐蚀实验表明,在CO2压力为0.1MPa条件下,平均腐蚀速率为0.6843mm/a.研究表明采用新型超快冷工艺生产的X80管线钢具有优良的抗SSCC腐蚀性能、抗HIC腐蚀性能和抗CO2腐蚀性能.
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    低温等离子体处理对航空氟硅橡胶表面性能的影响
    陈玉如, 王云英, 孟江燕, 范金娟, 孙旭
    2015, 43 (2): 73-78.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.012
    摘要 ( 985 )   HTML( PDF (3342KB) ( 270 )   引文文本
    采用Ar,O2两种气氛对航空氟硅硫化橡胶(FS6265)表面进行低温等离子体(LTP)处理.用X射线光电子能谱(XPS)分析表面元素,测试表征了静态接触角、表面能及剥离强度;用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)观察了表面形貌及表面粗糙度.结果表明:经Ar处理后,FS6265表面水接触角从101.5°降到19.0°,表面能从19.3mJ·m-2升高至73.2mJ·m-2;经O2处理后,水接触角降到25.5°,表面能升高至70.6mJ·m-2.SEM及AFM图像显示LTP处理后表面粗糙度增加.LTP处理后材料表面C、F元素含量下降,O元素含量大幅度提高,表面引入C—OH和C=O基团.LTP处理效果的时效性非常明显,FS6265经Ar,O2气氛处理后分别放置12,8h后表面性能的变化基本消失.
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    测试与表征
    拉-拉循环载荷下443铁素体不锈钢产热规律及疲劳性能预测
    张杰, 闫志峰, 王文先, 王志斌, 王凯, 张红霞, 张心保
    2015, 43 (2): 79-84.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.013
    摘要 ( 774 )   HTML( PDF (1934KB) ( 205 )   引文文本
    采用红外热像法研究了443铁素体不锈钢在疲劳试验过程中表面温度场的变化规律,提出了采用ΔT-Nf曲线预测疲劳寿命的方法.结果表明:温升极限值ΔT=3.18℃,即当ΔT>3.18℃时,试样发生疲劳断裂,与实测温升值3.49℃相比,误差为8.89%.利用ΔT-Nf曲线预测443铁素体不锈钢在5×106循环次数下的疲劳强度为277.97MPa,与传统方法测得结果284.45MPa相对误差为2.28%.
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    交流电对X80钢在酸性土壤环境中腐蚀行为的影响
    朱敏, 刘智勇, 杜翠薇, 李晓刚, 王丽叶
    2015, 43 (2): 85-90.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.014
    摘要 ( 1129 )   HTML( PDF (5253KB) ( 312 )   引文文本
    通过电化学测试、浸泡实验和表面分析技术研究了交流电流密度(0~1000A/m2)对X80钢在鹰潭酸性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响.结果表明:随交流电流密度的增加,X80钢的腐蚀速率逐渐增加.当交流电流密度小于100A/m-2时,其腐蚀速率缓慢增大,X80钢腐蚀电位随交流电流密度增加而快速负移;当交流电流密度大于100A/m2时,其腐蚀速率快速增加,其腐蚀电位接近.随交流电流密度的增大,X80钢的腐蚀形态由均匀腐蚀演变为点蚀,阴极极化曲线上的电流波动愈明显,阳极电流密度增大.交流电作用下X80钢生成的腐蚀产物疏松,裂纹多,对基体的保护性很差.
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    腐蚀环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响
    马少华, 回丽, 周松, 许良, 朱永辉
    2015, 43 (2): 91-95.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.015
    摘要 ( 915 )   HTML( PDF (2484KB) ( 322 )   引文文本
    采用不同环境下的轴向加载疲劳性能测试方法,研究了不同环境对预腐蚀7XXX铝合金腐蚀疲劳性能的影响.结果表明:腐蚀环境对其疲劳寿命的影响从重到轻依次是:油箱积水、盐水、潮湿空气和实验室空气.当应力比R为0.5和0.06时,潮湿空气下的疲劳寿命比实验室空气下的略低,降低的幅度随着应力的降低而增大;在低应力水平区盐水和油箱积水环境对疲劳寿命的影响基本相同.当应力比R为-1时,盐水下的疲劳寿命总是略低于油箱积水环境下的疲劳寿命;潮湿空气相比实验室空气下的疲劳寿命随着应力的降低,降低的幅度比应力比为0.5和0.06时要略大.
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    功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征
    郑玉婴
    2015, 43 (2): 96-102.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.016
    摘要 ( 1591 )   HTML( PDF (3940KB) ( 567 )   引文文本
    采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制得氧化石墨烯纳米带(GONRs),通过硅烷偶联剂KH-570与GONRs反应得到功能化氧化石墨烯纳米带,随后利用溶液成型的方法在涂膜机上制得功能化氧化石墨烯纳米带(K-GONRs)/乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜.用FTIR,XRD,XPS,TEM,FE-SEM,氧气透过仪和电子万能试验机研究了复合材料的结构与性能.研究表明,本实验成功制得薄条状K-GONRs,其层间距约为0.970nm,相比GONRs增加了0.095nm;K-GONRs形状均一、规整并均匀分散于EVA基体中;当K-GONRs质量分数为1%时,K-GONRs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯EVA薄膜分别降低了54.5%和提高了89.3%,阻隔性能和力学性能得到明显改善.
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    综述
    一维纳米氧化锌的制备及应用研究进展
    鲍艳, 张永辉, 马建中, 杨永强
    2015, 43 (2): 103-112.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2015.02.017
    摘要 ( 1073 )   HTML( PDF (1599KB) ( 459 )   引文文本
    本文对一维纳米氧化锌的制备方法进行了综述,包括气相法、液相法和模板法;重点讨论了一维纳米氧化锌在太阳能电池、传感器、多功能纺织品以及有机物光催化降解等方面的应用;指出了一维纳米氧化锌制备中存在的问题,并对其后续发展进行了展望.
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