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  • 材料工程
      2020年, 第48卷, 第2期 刊出日期:2020-02-20 上一期    下一期
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    2020, 48 (2): 0-0.  
    摘要 ( 46 )   HTML( PDF (2573KB) ( 54 )   引文文本
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    综述
    半纤维素基水凝胶制备及应用研究进展
    温敬运, 邱晓宇, 李明飞, 彭锋, 边静, 孙润仓
    2020, 48 (2): 1-10.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000500
    摘要 ( 185 )   HTML( PDF (1363KB) ( 115 )   引文文本
    半纤维素基水凝胶是一种具有优异保水性、良好生物相容性和力学性能的三维网络状亲水聚合物,在软材料领域尤其是半纤维素基材料研究领域备受瞩目。本文综述了近年来半纤维素基水凝胶的研究进展,从化学交联和物理交联两个方面介绍了半纤维素基水凝胶的制备方法、形成机理和性能,比较了化学交联中光、酶、微波辐射和辉光放电电解等离子体等不同引发体系的差异,总结了半纤维素基水凝胶在药物控释、伤口敷料、高效吸附及3D打印等领域的最新应用和发展,并对半纤维素基水凝胶领域所面临的挑战进行了总结和展望,以期为新型半纤维素水凝胶的研究提供参考。
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    硫醇保护的银簇制备及其荧光检测应用的进展
    毕明刚, 张纪梅, 郝帅帅, 谢博尧
    2020, 48 (2): 11-21.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000038
    摘要 ( 101 )   HTML( PDF (1773KB) ( 62 )   引文文本
    贵金属纳米簇具有独特的电子结构和荧光特性,可以作为荧光探针,广泛应用于生物标记、离子检测等领域。本文综述了硫醇保护的银簇的制备方法,包括自下而上法和自上而下法,重点从优化反应的还原动力过程,选择优良的硫醇配体,改变体系的pH值,严格控制反应过程中的刻蚀时间和反应温度等方面,介绍了关于硫醇保护的银簇制备的研究现状,对进一步研究提供了思路。同时,基于硫醇保护的银簇优异的荧光性质,介绍了在检测Cu2+,Hg2+,I-等离子以及半胱氨酸等小分子方面的研究进展。最后指出,提高金属纳米簇的荧光量子产率和安全性,深入研究金属纳米簇与重金属离子、生物大分子的反应机理,探究高纯度、多样性的合金簇或过渡金属纳米簇的合成方法,实现高效率的基于硫醇保护的银簇荧光传感材料的制备是未来研究中的热门方向。
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    金属表面制备绿色环保防腐膜技术的研究进展
    杜娟, 魏子明, 郑世辑, 陈亚军, 胡雪兰, 汪睿
    2020, 48 (2): 22-31.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000553
    摘要 ( 85 )   HTML( PDF (2922KB) ( 120 )   引文文本
    金属表面防腐技术一直是工业工程领域的关注重点。随着科技进步和对环境保护的关注,对绿色环保的要求也逐渐成为当前金属表面防腐技术的重要指标之一。本文综述了近年来金属表面绿色环保防腐涂层制备技术的研究进展。在综合国内外文献基础上,对金属表面防腐涂层中3种典型新技术,即自组装膜技术、缓蚀剂以及分子筛膜技术的分类、特点和应用、防腐机理等进行了讨论。指出了涂层添加剂和石墨烯涂层等其他可行的绿色环保防腐涂层技术,以及自组装膜技术、缓蚀剂以及分子筛膜技术在体系构建、工艺优化以及复合涂层设计等方面的发展趋势。
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    研究论文
    基于不同粒径SiO2的疏水薄膜制备及其性能
    侯根良, 李浩, 毕松, 苏正安, 刘朝辉, 林阳阳, 汤进
    2020, 48 (2): 32-37.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001183
    摘要 ( 74 )   HTML( PDF (2056KB) ( 62 )   引文文本
    以球状SiO2为原材料,采用层层组装法制备一级和二级微结构表面,通过SEM、接触角测量仪对其表面形貌与疏水性能进行表征,研究低表面能修饰、不同粒径、不同等级对其疏水性能的影响,并对其不同条件下的疏水稳定性进行研究。结果表明:经修饰后,薄膜都由亲水变为疏水;未修饰时,2 μm和20 nm SiO2复合的二级微结构疏水性能高于2 μm或20 nm一级微结构,修饰后也是如此,修饰后的二级微结构表面接触角为161.3°,滚动角为3.2°;二级微结构表面经240℃高温、紫外照射200 h仍能够保持良好的疏水性能。
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    改进溶液燃烧法制备Fe3+掺杂Bi24O31Cl10及其光催化性能的研究
    余萍, 刘施羽, 王敏, 付蕊
    2020, 48 (2): 38-45.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000892
    摘要 ( 58 )   HTML( PDF (6099KB) ( 45 )   引文文本
    采用改进溶液燃烧法,以硝酸铋、柠檬酸、氯化铵和硝酸铁为原材料制备Fe-Bi24O31Cl10光催化物质,并通过在可见光下降解RhB评价Fe3+掺杂对其光催化性能的影响。采用XRD,XPS,UV-vis,SEM,HTEM,FT-IR等表征手段研究了不同Fe3+掺杂量对Bi24O31Cl10的物相、元素价态、光吸收性能、微观形貌以及颗粒分布、晶面间距、化学结构组成等的影响。结果表明:掺杂Fe3+未改变Bi24O31Cl10的物相,片状形貌,但其片状大小明显变小且厚度变薄,光吸收性能增强,光生电子-空穴复合率下降,与纯Bi24O31Cl10相比,Fe3+掺杂能显著提高Bi24O31Cl10的光催化活性,当Fe3+掺杂量为0.5%(摩尔分数)时,对Bi24O31Cl10的光催化性能促进最高,在可见光下光照50 min,对RhB的脱色率可达75%,较纯Bi24O31Cl10提高了44%。
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    La-Mg-Ni系A5B19超晶格负极材料相结构及电化学性能
    许剑轶, 张国芳, 胡峰, 王瑞芬, 寇勇, 张胤
    2020, 48 (2): 46-52.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001448
    摘要 ( 52 )   HTML( PDF (2585KB) ( 55 )   引文文本
    感应熔炼制备La0.8-xCexMg0.2Ni3.8x=0,0.1,0.3,0.5),研究Ce替代部分La对La4MgNi19超晶格负极材料相结构及电化学性能的影响。研究表明,La4MgNi19合金相由LaNi5,(La,Mg)2Ni7,(La,Mg)5Ni19(3R-Ce5Co19)相组成。加入Ce后,(La,Mg)2Ni7相消失,出现2H-Pr5Co19结构的(La,Mg)5Ni19相,同时随着Ce替代量的增多,(La,Mg)5Ni19相含量增多,LaNi5相随之减少,Ce加入有利于形成A5B19相,特别是形成2H-Pr5Co19结构。电化学放电容量随着x值的增加呈现先增后减趋势,x=0.1时样品的电化学放电容量380.36 mAh/g最佳。合金电极活化次数、容量保持率和倍率放电性能随着Ce含量增加而增大。H在合金中的扩散速率是影响其倍率放电性能主要因素。
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    Y掺杂Mn3O4/石墨烯复合材料的电化学性能
    陈乐, 董丽敏, 金鑫鑫, 付海洋, 李晓约
    2020, 48 (2): 53-58.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001359
    摘要 ( 81 )   HTML( PDF (2827KB) ( 148 )   引文文本
    通过水热法在不同反应温度、一定反应时间条件下制备用于超级电容器的Mn3O4,同时实现Y的掺杂和复合石墨烯。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对样品的形貌、结构与电化学性能进行分析,发现其与标准PDF卡89-4837相吻合,为单一相的Mn3O4,属四方晶系,空间群为I41/amd(No.141)。所制得Mn3O4为棒状颗粒。Y掺杂含量为5%时Y-Mn3O4的比电容可以达到89 F·g-1,Y-Mn3O4/石墨烯复合材料的比电容可达到267 F·g-1,并且它们的循环伏安曲线为矩形形状,说明Y的掺杂和石墨烯的负载协同提高了Mn3O4的电化学性能。
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    锐钛矿型银掺杂二氧化钛紫外光及模拟太阳光光催化性能
    朱晓东, 王尘茜, 雷佳浩, 裴玲秀, 朱然苒, 冯威, 孔清泉
    2020, 48 (2): 59-64.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000425
    摘要 ( 75 )   HTML( PDF (3120KB) ( 53 )   引文文本
    以钛酸丁酯、硝酸银为原料,采用溶胶-凝胶法制备不同浓度Ag掺杂TiO2光催化剂。分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(DRS)及荧光光谱(PL)等测试方法对样品晶体结构、表面形貌、化学成分和光学性质进行表征。以罗丹明B溶液(RhB)为目标降解物,分别采用汞灯与氙灯为光源,研究xAg-TiO2x=1%,2%,4%,6%,原子分数)光催化剂在紫外光和模拟太阳光照射下的光催化活性。结果表明:Ag的加入降低了光生电子空穴的复合率,增加了对模拟太阳光的吸收,紫外光以及模拟太阳光的光催化活性均得到提升。1% Ag-TiO2表现出最好的光催化活性,在紫外光及模拟太阳光下对RhB的降解率分别为91%与89%,是纯TiO2的1.18倍和1.24倍,反应速率常数k分别为0.01257 min-1和0.01150 min-1,是纯TiO2的1.49倍和1.74倍。
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    MgO/Pd底层对CoSiB/Pd多层膜垂直磁各向异性及热稳定性的影响
    赵泽军, 卢学鹏, 刘帅, 息剑峰, 李宝河
    2020, 48 (2): 65-70.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000301
    摘要 ( 48 )   HTML( PDF (2707KB) ( 42 )   引文文本
    采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备以MgO/Pd为底层的CoSiB/Pd多层膜样品,研究MgO底层厚度t对CoSiB/Pd多层膜垂直磁各向异性(perpendicular magnetic anisotropy,PMA)的影响,分析具有MgO/Pd底层的多层膜的热稳定性。通过对样品的反常霍尔效应的测试分析发现,底层中引入MgO层能够提高其PMA性能,当t为3.5 nm时,样品的矩形度最好。对最佳样品MgO (3.5 nm)/Pd (3 nm)/[CoSiB (0.5 nm)/Pd (0.8 nm)]2/Ta (2 nm)的磁滞回线进行测试,其有效磁各向异性常数Keff达到2.0×105 J/m3。热稳定性分析发现,当退火温度为200℃时,样品的Keff达到最大值2.6×105 J/m3;当退火温度达到400℃时,样品仍能保持良好的PMA性能。
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    混杂比对碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响
    齐业雄, 姜亚明, 李嘉禄
    2020, 48 (2): 71-78.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000611
    摘要 ( 72 )   HTML( PDF (5069KB) ( 33 )   引文文本
    利用层内混杂的方式制备碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物,通过对材料进行拉伸、三点弯曲等实验研究该织物增强复合材料的力学性能及混杂比对其力学性能的影响。结果表明,按照一定的混杂比加入芳纶纤维后复合材料的拉伸性能提高,表现出积极的混杂效应。由于延伸性好的芳纶纤维的加入,使复合材料的拉伸断裂伸长率明显提高,材料破坏模式出现了完全脆性断裂模式(C12材料破坏形式)和"扫帚"形纤维断裂模式(C8A4,C6A6材料破坏形式)。此外,按照一定的混杂比加入芳纶纤维也有效改善了碳纤维增强复合材料的破坏韧性,碳/芳纶纤维混杂MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量随混杂比的提高而呈下降趋势,当复合材料中芳纶含量从42%(体积分数,下同)(C6A6)到59.2%(C4A8)的变化过程中,弯曲强度和弯曲模量的降低率较高。0°试样在混杂比为59.2%(C4A8)时,弯曲挠度最大,达到7.49 mm,远高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料。所有90°混杂复合材料试样的弯曲挠度均高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料,表现出积极的混杂效应。
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    拉应力下碳纳米管增强高分子基复合材料的应力分布
    杨斌, 李云龙, 王世杰, 聂瑞, 王照智
    2020, 48 (2): 79-86.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000332
    摘要 ( 53 )   HTML( PDF (2916KB) ( 72 )   引文文本
    采用基于剪切滞后模型的数值计算和有限元仿真结合的研究方法,通过构建由碳纳米管增强的高分子复合材料的圆柱形代表性体积元模型,分析在一定拉伸应力下不同碳纳米管的层数、长径比、含量以及环氧树脂、尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯3种基体材料对碳纳米管内各层应力分布的影响。结果表明:在一定的拉伸应力下,层数和长径比对碳纳米管中各层的应力分布影响很大。碳纳米管的饱和应力值随着层数增加而减小,其值与层数存在一定的相关性,在对碳纳米管本身性能的利用率上,单壁碳纳米管表现最好;长径比的增大能有效提升碳纳米管的有效长度;随着碳纳米管含量的减少,其饱和应力值明显增大,有效长度不断减小;不同的高分子基体材料对碳纳米管的应力分布影响并不明显。
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    正应力支配下混合顺序对PA6/HDPE/CNTs体系结构及性能的影响
    殷小春, 尹有华, 成迪, 杨智韬
    2020, 48 (2): 87-93.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000254
    摘要 ( 44 )   HTML( PDF (3064KB) ( 22 )   引文文本
    利用自行研制的叶片式混炼装置,实现了正应力支配下聚合物复合体系的熔融共混。实验研究了混合顺序以及混合时间对高密度聚乙烯(HDPE)/尼龙6(PA6)/碳纳米管(CNTs)共混物的微观结构、流变特性、热性能及宏观力学性能的影响。结果表明:正应力支配作用能在短混合时间内实现PA6粒子和CNTs的均匀分散,分散效率高;相比于将HDPE,PA6,CNTs三者同时共混或者是先将PA6与CNTs混炼制成母料,再与HDPE共混这两种混合顺序,先将HDPE与CNTs混炼制成母料,再与PA6共混制得的共混物中分散相PA6粒径最小,分散更均匀,共混物的热性能以及力学性能更好。
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    无反射层泡沫夹层结构设计及吸波性能研究
    马向雨, 邢孟达, 张耀辉, 宫元勋, 陈冲, 赵宏杰
    2020, 48 (2): 94-99.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000980
    摘要 ( 44 )   HTML( PDF (2641KB) ( 33 )   引文文本
    针对无反射层的电磁隐身需求,本工作对透波层/吸波泡沫/透波层的夹层结构的吸波性能进行仿真计算,据此制备不同电磁参数的吸波泡沫,对其进行电磁特性表征,并研究吸波泡沫夹层结构的雷达散射截面(RCS)性能。结果表明:在吸波泡沫介电常数为2.3~2.7,介电损耗为0.24~0.26时,无反射层的夹层结构在宽频范围内具有最优的吸波性能。加入炭黑吸收剂泡沫的介电常数和介电损耗具有明显的变化规律,吸波PMI泡沫的电磁特性与仿真计算最优吸波泡沫较接近。炭黑质量分数为8%时吸波PMI泡沫夹层结构在2~18 GHz频率范围内具有最优的隐身性能,与仿真计算结果相对应,其通过低频透波、高频吸波实现电磁波隐身。
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    氨基酸/羟基磷灰石复合材料的制备与表征及其在酸蚀牛牙釉质体外再矿化中的应用
    刘继涛, 钏定泽, 杨泽斌, 陈希亮, 颜廷亭, 陈庆华
    2020, 48 (2): 100-107.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2019.000259
    摘要 ( 63 )   HTML( PDF (3878KB) ( 39 )   引文文本
    在不同浓度丝氨酸(Ser),天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)的组合下制备氨基酸/羟基磷灰石(AA/HAP)复合材料。通过红外光谱仪、X射线衍射仪和透射电镜对复合材料进行表征,评估复合材料对酸蚀牛牙釉质体外再矿化的效果。结果表明:氨基酸(AA)会干扰羟基磷灰石(HAP)晶面的生长,使HAP的溶解度增加和晶体结构有序性降低。X射线衍射图及透射电镜图的结果显示,AA对HAP的[100]晶向具有显著的抑制作用,且与不含AA的HAP相比,AA修饰的HAP复合材料具有细化的晶粒尺寸。通过CCK-8法评估了材料的细胞毒性,结果表明AA/HAP复合材料的相对细胞活性优于HAP。场发射扫描电镜图表明不含AA的HAP材料和两组不同浓度AA改性HAP材料均可修复酸蚀牛牙釉质的表面龋损。而在Ser,Asp和Glu均为10 mmol·L-1条件下制备的AA/HAP可在牛牙釉质的深层再矿化中生成厚度约为22 μm的致密再矿化层,并获得了最佳的表面显微硬度恢复效果。
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    TB17钛合金β相区动态再结晶行为及转变机理
    朱鸿昌, 罗军明, 朱知寿
    2020, 48 (2): 108-113.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001321
    摘要 ( 66 )   HTML( PDF (3333KB) ( 42 )   引文文本
    通过Gleeble-3800热压缩模拟试验机对TB17钛合金β相区进行热压缩实验,研究该合金β相区的动态再结晶行为及转变机理。结果表明:TB17钛合金在β相区变形时会发生动态回复(DRV)与动态再结晶(DRX)。不同应变速率下存在两种动态再结晶形核位置,低应变速率下主要在晶粒内部形核,高应变速率下主要在晶界附近形核。通过EBSD和TEM分析可知,在低应变速率下发生连续动态再结晶(CDRX),其发生的主要形式为亚晶合并转动。高应变速率下发生不连续动态再结晶(DDRX),发生的主要形式为晶界剪切伴随着亚晶转动。尽管两种动态再结晶的转变方式不同,其本质都是通过位错的增殖、滑移和胞状结构演化形成新的动态再结晶晶粒。
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    GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变
    甘洪岩, 程明, 宋鸿武, 陈岩, 张士宏, Vladimir Petrenko
    2020, 48 (2): 114-122.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001277
    摘要 ( 59 )   HTML( PDF (8781KB) ( 46 )   引文文本
    为研究GH4169合金楔横轧加工过程中动态再结晶及织构演变规律,采用金相显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)对30%,50%两种断面收缩率下GH4169合金楔横轧件表层与心部的微观组织、晶体取向及织构进行分析。结果表明:GH4169合金楔横轧加工过程中,随着动态再结晶的发生,晶体取向逐渐变得随机化分布;轧制表层大角度晶界数量较轧件心部多,轧件表层织构强度变化不大,心部织构强度明显增强;经过楔横轧变形后织构发生转动,原始态织构类型为{001}〈110〉,{111}〈110〉,{111}〈011〉,轧制后主要织构类型为{001}〈010〉,{112}〈110〉,{110}〈111〉,{110}〈112〉;GH4169合金楔横轧件动态再结晶及织构演变规律是由楔横轧特殊变形特点决定的。
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    复杂镍基单晶铸件显微孔洞的形成机理
    黄敏, 张功, 王栋, 李辉, 董加胜, 楼琅洪
    2020, 48 (2): 123-132.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000321
    摘要 ( 56 )   HTML( PDF (6044KB) ( 45 )   引文文本
    采用高分辨透射X射线三维成像技术研究高速凝固法(high rate solidification,HRS)制备的3种成分复杂单晶铸件叶身和缘板部位的铸态显微孔洞分布情况。结果表明:凝固温度范围和枝晶排列曲折程度对孔洞的影响很大。铸件叶身部位,不同成分单晶的枝晶排列方式相同。其中,一代单晶的凝固温度范围最大,其孔洞体积分数也最大。二代单晶和三代单晶的凝固范围差异不大,孔洞体积分数主要受共晶体积分数的影响。随着单晶代次的增加,合金中难熔元素的含量将会增加,继而引起叶身部位共晶体积分数的增加。因此,合金最后凝固阶段枝晶间的空隙尺寸增加,液相压降降低,导致形成孔洞的体积分数减小。相比于叶身部位,缘板部位的孔洞主要由枝晶曲折程度决定。一代单晶缘板部位的枝晶曲折程度变化不明显,其孔洞体积分数与叶身部位的孔洞体积分数差异不大。二代单晶和三代单晶缘板部位的枝晶曲折程度逐渐增加,其孔洞体积分数增加。
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    S32750双相不锈钢相界与晶界特征对其力学性能和耐蚀性能的影响
    李昊卿, 田玉晶, 赵而团, 郭红, 方晓英
    2020, 48 (2): 133-139.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001039
    摘要 ( 60 )   HTML( PDF (5238KB) ( 47 )   引文文本
    通过固溶处理获得不同初始组织状态的S32750双相不锈钢样品,然后进行厚度压下量80%的冷轧变形和1050℃的退火处理,采用SEM-EBSD和XRD技术研究合金相界与晶界特征以及相组成分布情况,并利用拉伸实验、纳米压痕和双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)分析不同初始状态样品的组织对力学性能与耐晶间腐蚀性能的影响规律。结果表明:高温固溶处理的合金样品经冷轧退火后晶粒细小均匀,两相分布接近1∶1,且相界占内界面(晶界+相界)比例较高,同相晶粒团簇程度最低,表现出优异的综合力学性能。合金样品经敏化处理后,σ相易沿α相晶界析出,高温固溶并经轧制退火后的样品中,由于α晶界比例较少且满足K-S取向关系的相界比例较高则又表现出良好的晶间腐蚀抗力。因此,通过适当的工艺来调控合金的相界与晶界分布可以实现材料强度和晶间腐蚀抗力的同步改善。
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    7075铝合金脉冲变极性等离子弧焊接头的双级时效行为
    李国伟, 梁亚红, 陈芙蓉, 韩永全
    2020, 48 (2): 140-147.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.001007
    摘要 ( 37 )   HTML( PDF (5352KB) ( 26 )   引文文本
    通过力学性能、电导率测试和TEM分析,对10 mm厚7075铝合金脉冲变极性等离子弧焊(pulse variable polarity plasma arc welding,PVPPAW)接头的双级时效行为特征进行研究,并确定了较为合理的双级时效工艺。结果表明:7075铝合金PVPPAW接头的抗拉强度随着终时效温度的升高和终时效时间的延长先增大后减小。经160℃,12 h终时效处理后的接头抗拉强度为545.1 MPa,比焊态时提高了37%。此时接头的电导率为27.9% IACS,抗应力腐蚀性能有所提高。焊缝中心主要强化相为η'相和η相,随着终时效温度的升高和终时效时间的延长,晶内与晶界的析出相逐渐长大和粗化,晶界的无沉淀析出带变宽。
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    退火处理对激光沉积制造TC4钛合金组织及力学性能影响
    钦兰云, 何晓娣, 李明东, 杨光, 高博文
    2020, 48 (2): 148-155.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000003
    摘要 ( 51 )   HTML( PDF (8164KB) ( 24 )   引文文本
    以TC4球形粉末为原料,采用激光沉积制造技术制备TC4钛合金厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等方法研究了退火处理对激光沉积制造TC4显微组织及力学性能的影响。结果表明:试样经α+β两相区退火处理后,显微组织为网篮组织,经β单相区退火后,组织转变为魏氏组织;退火试样力学性能仍存在各向异性:Z向试样强度较低,塑性较好,而XY向试样强度高,塑性较差,退火温度对试样的各向异性具有明显影响;XY向试样拉伸性能存在较明显的分散性;α+β两相区退火处理后两个方向上均为韧性断裂,β单相区退火处理后试样强度与塑性大幅下降,且XY向试样为脆性断裂。
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    不同温度下等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦磨损性能
    元云岗, 康嘉杰, 岳文, 付志强, 朱丽娜, 佘丁顺, 王成彪
    2020, 48 (2): 156-162.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2018.000367
    摘要 ( 54 )   HTML( PDF (5670KB) ( 44 )   引文文本
    采用等离子渗氮技术提升TC4钛合金的耐磨性并探究最优渗氮温度。利用LDM 1-100型等离子渗氮设备,在650,700,750,800,850℃和900℃温度下对TC4钛合金进行渗氮处理,保温时间均为10 h。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对不同温度渗氮试样的微观组织结构、表面形貌、表面粗糙度、相结构和硬度进行表征。利用CETR UMT-3型多功能摩擦磨损试验机测试等离子渗氮后TC4钛合金的摩擦学性能。结果表明:TC4钛合金表面显微硬度和粗糙度随温度升高而增大,在900℃渗氮后TC4钛合金表面显微硬度达到了1318HV0.05,约为基体(360HV0.05)的4倍。硬度的升高是由于渗氮后试样表面形成了硬质氮化物相(TiN和Ti2N相),且随着渗氮温度升高氮化物的含量增加。相较于低温渗氮(低于750℃)的试样,850℃和900℃渗氮试样的承载能力显著提升。与原始TC4试样相比,渗氮处理后试样的磨损体积显著降低。当渗氮温度为850℃时,试样磨损体积为未处理试样磨损体积的1.2%(1 N),3.0%(3 N)和62.2%(5 N),试样的耐磨性提升更为显著。
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