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  • 材料工程
      2022年, 第50卷, 第9期 刊出日期:2022-09-20 上一期    下一期
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    2022, 50 (9): 0-0.  
    摘要 ( 47 )   HTML ( 18 )   PDF (25333KB) ( 328 )   引文文本
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    综述
    高镍三元锂离子电池低温放电性能研究进展
    韩富娟, 常增花, 赵金玲, 王仁念, 丁海洋, 卢世刚
    2022, 50 (9): 1-17.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000485
    摘要 ( 180 )   HTML ( 11 )   PDF (1271KB) ( 167 )   引文文本

    随着新能源汽车产业的迅速发展,消费者对电动汽车续航里程的要求不断提高。高镍三元锂离子电池因其比能量高成为电动汽车中最具应用前景的动力电池,但该电池体系依然面临着低温性能差的问题。本文综述近年来高镍三元锂离子电池低温性能的研究进展,重点总结高镍三元锂离子电池低温性能的影响因素,一方面从热力学角度分析低温下高镍三元正极材料和石墨负极材料的结构变化、电解液相态和溶剂化结构变化以及黏结剂玻璃化转变对电池低温性能的影响;另一方面从动力学角度分析高镍三元电池低温放电过程中的速率控制步骤。归纳目前高镍三元锂离子电池低温性能的主要改善措施,其中低温电解液的设计包括优化溶剂、改善锂盐及使用新型添加剂三个方面,对电极材料低温性能的改善主要是通过体相掺杂、表面包覆及材料颗粒粒径降低的方式。总结电池中低温性能研究中存在的对电池低温热力学特性研究不够明确、对电池低温动力学过程研究方式单一以及对电池中的反应顺序存在的影响认识不足等问题。

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    氮掺杂导电碳化硅陶瓷研究进展
    杨建国, 沈伟健, 李华鑫, 贺艳明, 闾川阳, 郑文健, 马英鹤, 魏连峰
    2022, 50 (9): 18-31.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.001052
    摘要 ( 126 )   HTML ( 2 )   PDF (973KB) ( 120 )   引文文本

    可电火花加工的导电碳化硅(SiC)陶瓷不仅可以克服传统高电阻率SiC陶瓷难加工的突出缺点,而且能够保留传统高电阻率SiC陶瓷的其他优异性能,在结构陶瓷领域取代传统的高电阻率SiC陶瓷具有突出优势。本文阐述了粉末烧结制备氮掺杂导电SiC陶瓷的原理,归纳总结分析了其粉末烧结制备方法、烧结助剂的种类及其所获得SiC陶瓷的热电和力学性能。同时,探讨了SiC陶瓷的电性能影响因素,为调控SiC陶瓷的电性能提供了参考依据。最后,指出了氮掺杂导电SiC陶瓷面临的主要挑战,在未来研究中,应聚焦于发展新烧结技术与烧结添加剂体系以及澄清电性能调控机制,为制备电阻率可控的高性能导电SiC陶瓷奠定技术基础。

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    Fe-Ni基合金设计中前过渡族元素对结构与性能的影响
    陈小龙, 李文生, 娄明, 徐凯, 陈雷雷, 常可可
    2022, 50 (9): 32-42.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.001061
    摘要 ( 83 )   HTML ( 1 )   PDF (881KB) ( 110 )   引文文本

    铁镍(Fe-Ni)基合金具有优异的高温强度、良好的强韧匹配以及耐腐蚀、抗氧化等特性,在核能、航空、航天领域应用广泛。然而,随着现代工业的飞速发展,材料的服役环境愈发苛刻,传统Fe-Ni基合金无法满足未来重大工程的应用需求。添加合金化元素是优化Fe-Ni基合金使役性能的重要手段,已成为当下的研究热点之一。本文综述了前过渡族元素添加对Fe-Ni合金相结构及性能的影响。基于相图、相变的热力学基础理论,重点讨论前过渡族元素(RE,Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W等)添加对合金物相结构的影响,论述Fe-Ni基合金成分-结构-服役性能的关系,指出当前元素改性Fe-Ni基合金的研究工作偏向于多元合金协同作用于Fe-Ni基合金,缺乏添加单一元素的研究与相应的热、动力学的数据支撑。提出在明确单一元素添加对Fe-Ni基合金结构及性能作用规律的基础上,探索不同元素的作用机理,建立相应的热、动力学数据库,优化合金在氧化过程中的模拟与计算的解决方法。

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    研究论文
    石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶的制备及吸油性能评价
    张林琳, 顾学林, 向笑笑, 刘会娥, 陈爽
    2022, 50 (9): 43-51.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000479
    摘要 ( 99 )   HTML ( 2 )   PDF (1026KB) ( 100 )   引文文本

    以氧化石墨(GO)为主要原料,并引入高分子羧甲基纤维素(CMC),采用水热还原结合冰模板的方法,经常压干燥和疏水改性,制备石墨烯-羧甲基纤维素复合气凝胶(HGA/CMC)。通过SEM、FT-IR、XPS、电子万能试验机等手段对该气凝胶进行表征,证明了GO与CMC的有效复合和疏水改性的成功。将HGA/CMC用于油品吸附,结果表明:HGA/CMC可利用其丰富的孔道结构吸附纯油品,对油品的吸附量在70.28~172.78 g·g-1,且油品密度越大,单位质量气凝胶可吸附的油品质量越大。此外HGA/CMC能选择性地吸附水上浮油、水底重油并高效分离水中乳化油,且通过机械挤压可实现HGA/CMC的循环再生利用,10次挤压再生后其吸附量仅损失15%,是具有应用潜力的含油污水治理材料。

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    碳载体预处理对燃料电池Co-N/C非铂催化剂氧还原性能的影响
    孙小卉, 刘淑红, 卢璐, 史继诚, 徐洪峰
    2022, 50 (9): 52-58.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.001081
    摘要 ( 114 )   HTML ( 0 )   PDF (919KB) ( 107 )   引文文本

    钴(Co)基氧还原催化剂以价格低、储量高、易获得等优势成为代替铂基氧还原催化剂重要选择之一。本工作先对科琴黑进行硝酸酸化预处理,与四水合乙酸钴混合后在氨气气氛下800 ℃热解制备出Co-N/C氧还原催化剂。由红外光谱测试、联碱中和滴定与比表面积测定可知,经硝酸酸化预处理后,科琴黑表面含氧官能团数量增多,科琴黑孔径不变,中孔比例增加。XRD和TEM测试表明科琴黑和四水合乙酸钴经氨气热处理后,生成了分散均匀无团聚的Co5.47-N/C催化剂。电化学测试表明载体经预处理后,制备的Co-N/C催化剂的氧还原反应(ORR)的电催化性能更好,在碱性条件下电流密度达到了预处理前的4.2倍,在催化动力学中属于四电子转移。

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    核-双壳BT@TiO2@PDA纳米粒子的制备及其复合薄膜的介电性能
    唐婧缘, 龙依婷, 黄旭, 蒲琳钰
    2022, 50 (9): 59-69.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000673
    摘要 ( 75 )   HTML ( 3 )   PDF (1375KB) ( 87 )   引文文本

    为改善聚酰亚胺(PI)基复合薄膜界面相容性,达到提高其介电性能的目的,利用钛酸正丁酯的水解反应在钛酸钡纳米粒子(BT)表面包覆水合TiO2。采用聚多巴胺(PDA)进一步包覆改性粒子,制备出具有核-双壳结构的钛酸钡纳米粒子(BT@TiO2@PDA)。利用核-双壳结构形成双重梯度缓冲层,减小高介电钛酸钡纳米粒子和低介电聚合物之间由于介电常数差异造成的电场畸变。通过溶液流延法制备一系列含有不同质量分数的改性钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT@TiO2@PDA/PI)。结果表明:核-双壳结构可以改善钛酸钡纳米粒子在聚酰亚胺基体中的分散性及二者的界面相容性。当填料质量分数为40%时,BT@TiO2@PDA/PI复合薄膜的介电常数κ提高到8.8(1 kHz),约为纯聚酰亚胺的2.7倍,为钛酸钡/聚酰亚胺复合薄膜(BT/PI)的1.4倍。介电-温度和介电-频率测试证实,BT@TiO2@PDA/PI复合薄膜具有良好的温度和频率稳定性。在100 kHz的频率范围内,复合薄膜的介电损耗均小于0.010;当填料的质量分数低于40%时,温度从25 ℃增加到160 ℃,复合薄膜介电常数的降低数值均不超过0.6(1 kHz)。

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    碳氯共掺杂介孔g-C3N4的气泡模板法制备及光催化性能
    刘源, 赵华, 李会鹏, 蔡天凤, 王禹程
    2022, 50 (9): 70-77.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000810
    摘要 ( 72 )   HTML ( 2 )   PDF (1065KB) ( 87 )   引文文本

    以三聚氰胺、葡萄糖和氯化铵为原料制备一种具有高比表面积的碳氯共掺杂介孔g-C3N4(C-Cl-CN)光催化剂,并考察其光催化降解罗丹明B(RhB)的性能。采用XRD,XPS,SEM,UV-Vis DRS和PL测试手段表征和分析催化剂的晶型结构、化学组成及微观形貌。结果表明:C-Cl-CN具有最高的比表面积(108.7 m2/g),降解RhB的速率常数达到0.02290 min-1,是纯g-C3N4的9.4倍,且具有良好的催化稳定性。葡萄糖和氯化铵在聚合过程中起到双气泡模板和元素掺杂剂的作用,一方面提升催化剂的比表面积,另一方面减小能带间隙,增强催化剂的光吸收性能。

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    有机磷阻燃剂插层钙基蒙脱土纳米复合物的制备和表征
    秦建雨, 赵翰鹏, 姚金雨, 张文超, 杨荣杰
    2022, 50 (9): 78-88.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000148
    摘要 ( 53 )   HTML ( 0 )   PDF (1178KB) ( 82 )   引文文本

    采用一种简单直接、绿色无溶剂的制备方法,将三种有机磷小分子阻燃剂(9,10-二氢-9-氧杂-10-膦菲-10-氧杂(DOPO)、磷酸三苯酯(TPP)、季戊四醇磷酸酯(PEPA))分别插层进入到钙基蒙脱土(CaMMT)的片层中,制备了三种有机磷阻燃剂的蒙脱土纳米复合物(DOPO-CaMMT,TPP-CaMMT和PEPA-CaMMT)。X射线衍射(XRD)表明三种含磷小分子成功插层进入了蒙脱土的片层中,透射电子显微镜(TEM)验证了三种蒙脱土纳米复合物中蒙脱土的层间距表现出不同程度的增加,热重分析(TGA)表征了纳米复合物热稳定性的变化。对三种纳米复合物的形成机理进行研究。结果表明,TPP和PEPA均以一步插入到蒙脱土片层中;DOPO按照两步插层蒙脱土,且层间距更大。三种有机磷阻燃剂在插层进入蒙脱土层间形成的纳米复合物,实现了蒙脱土在聚合物中更好的分散性及磷硅协同的阻燃效应。

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    二维Ce-MOFs纳米片的合成及可见光介导脱羧氧化性能
    李思骏, 邵兰兴, 冯丽, 程琥, 庄金亮
    2022, 50 (9): 89-96.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000161
    摘要 ( 68 )   HTML ( 0 )   PDF (917KB) ( 85 )   引文文本

    以硝酸铈铵为金属盐,以1, 3, 5-三(4-羧基苯基)苯(H3BTB)为有机配体,利用醋酸作为调节剂,成功构筑二维Ce-MOFs纳米片。醋酸对Ce-MOFs的形貌和结晶度具有显著的调节作用。无醋酸调节的Ce-MOFs(称为Ce-BTB-H0)由较小的纳米片通过高度交联团聚成微米球,结晶度和比表面积均较低;醋酸调节的Ce-MOFs(称为Ce-BTB-H60)为分散的纳米片,纳米片二维尺寸较大,具有更高的结晶度和更大的比表面积。以蓝光LED为光源,氧气为氧化剂,室温条件下,二维Ce-MOFs纳米片催化剂可将不同取代基的苯乙酸脱羧氧化成相应的苯甲醛和苯甲醇。Ce-BTB-H60由于具有更高的结晶度、更大的比表面积以及更分散的纳米片结构,因此具有更优异的光催化性能。

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    过渡金属氟化物改善2NaBH4+MgH2储氢体系的放氢热力学性能
    郗森良, 王晓军, 张同环, 韩宗盈, 高猛, 周仕学, 于昊
    2022, 50 (9): 97-104.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.000986
    摘要 ( 53 )   HTML ( 1 )   PDF (1197KB) ( 75 )   引文文本

    通过机械球磨法制备了2NaBH4+MgH2和2NaBH4+MgH2+0.1MFx(M=Ni,Ti,Zr;x=2,3,4)储氢复合材料。分别通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分析了复合材料的形貌、元素分布和晶体结构。另外,通过差示扫描量热法(DSC)和程序升温脱附(TPD)测试了材料的放氢热力学性质。结果表明,通过添加NiF2,TiF3和ZrF4,分别将2NaBH4+MgH2的第一个放氢峰温降低了8.9,35.7 ℃和54.5 ℃。此外,放氢过程中出现的NaMgF3相改变了第一个放氢过程的反应路径,并且改变了2NaBH4+MgH2的第二次放氢过程,使得第二个脱氢过程的峰温分别降低了18.0,31.1 ℃和34.1 ℃。添加NiF2,TiF3和ZrF4使2NaBH4+MgH2的放氢比例分别达到91.7%,91.9%和98.7%。其中ZrF4对2NaBH4+MgH2的整个放氢过程显示出了最好的效果。因此,2NaBH4+MgH2+0.1ZrF4可以作为燃料电池供氢系统的潜在应用体系。

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    粉末冶金制备工艺对TiC增强高铬铸铁基复合材料性能的影响
    许家豪, 汪选国, 姚振华
    2022, 50 (9): 105-112.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.001167
    摘要 ( 69 )   HTML ( 3 )   PDF (1406KB) ( 114 )   引文文本

    采用高能球磨和真空烧结的方法制备TiC增强高铬铸铁(HCCI)基复合材料。利用SEM, DSC等方法对不同球磨时间的粉末进行分析,研究不同烧结温度对高铬铸铁基复合材料的显微组织、硬度及密度的影响,比较相同工艺下复合材料与高铬铸铁材料的耐磨性。结果表明:球磨12 h后的粉末颗粒大小趋于稳定,粉末活性提高,烧结性能改善,烧结试样中TiC均匀地分布在基体中。随着烧结温度的升高,复合材料内部晶粒逐渐长大,密度和硬度逐渐提高。在1280 ℃超固相线液相烧结的条件下烧结2 h后,致密度达94.17%,硬度和抗弯强度分别为49.2HRC和980 MPa。在销盘磨损实验中复合材料的耐磨性为单一高铬铸铁材料的1.52倍,磨损机制为磨粒磨损+轻微氧化磨损。

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    碳纤维丝束结构对碳纤维/酚醛复合材料烧蚀性能的影响
    孔国强, 安振河, 魏化震, 李莹, 邵蒙, 于秋兵, 纪校君, 李居影, 王康
    2022, 50 (9): 113-119.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000701
    摘要 ( 71 )   HTML ( 9 )   PDF (805KB) ( 105 )   引文文本

    以酚醛树脂为基体,以平纹碳布和短切碳纤维两种结构形式的碳纤维为增强剂,制备碳纤维增强的碳/酚醛复合材料。采用氧/乙炔烧蚀实验对复合材料的耐烧蚀性能进行了对比性研究,采用电子拉力试验机对复合材料的弯曲性能进行表征,采用扫描电镜对复合材料烧蚀形面进行观察,并通过固体火箭发动机对复合材料的烧蚀性能进行考核验证。研究结果表明: 以这两种结构形式的碳纤维为增强剂制备的碳/酚醛复合材料,其氧乙炔质量烧蚀率的大小与碳纤维丝束的大小具有正相关的特性,碳纤维丝束越小碳纤维质量烧蚀率越低,当碳纤维增强剂处于单丝状态时,复合材料的氧乙炔质量烧蚀率达到最低为0.046 g/s,并且碳纤维的型号规格对复合材料氧乙炔质量烧蚀率的影响变小。固体火箭发动机实验表明,单丝状态下的碳纤维/酚醛复合材料的抗烧蚀冲刷性能明显优于束状碳纤维/酚醛复合材料。

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    羰基铁室温硫化硅橡胶复合材料的吸波性能
    米玉洁, 宋明明, 张存瑞, 张贵恩, 王月祥, 常志敏
    2022, 50 (9): 120-126.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000554
    摘要 ( 64 )   HTML ( 0 )   PDF (897KB) ( 110 )   引文文本

    为制备兼具力学性能和电磁吸收性能的高带宽吸波材料,采用纳米粒子改性及物理共混法设计制备一种以聚二甲基硅氧烷为基体的羰基铁室温硫化硅橡胶复合材料,系统地分析了该复合材料的力学性能与吸波性能。结果表明: 当白炭黑质量分数为3%时,复合材料的综合力学性能最佳,便于材料加工;该复合材料为磁损耗型吸波材料,材料的衰减常数随羰基铁含量和频率呈正相关。根据仿真计算得出,在2~18 GHz下,随着复合材料厚度和羰基铁含量增加,电磁波的吸收峰都逐渐向低频移动,当复合材料的厚度为1.5 mm且羰基铁质量分数为75%时,吸波材料有效吸收带宽可以达到9.07 GHz,占目标带宽56.68%。在实际应用中可根据应用场景需求来优化配方和控制材料厚度,达到最佳的吸波效果。

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    Ru对第四代镍基单晶高温合金DD22长期时效组织演化的影响
    赵云松, 杨昭, 陈瑞志, 张剑, 骆宇时, 刘丽荣
    2022, 50 (9): 127-136.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2022.000105
    摘要 ( 76 )   HTML ( 1 )   PDF (1378KB) ( 116 )   引文文本

    利用透射电镜和场发射扫描电镜研究了两种不同Ru含量(3%和5%,质量分数)的第四代镍基单晶高温合金DD22在1130 ℃长期时效过程中γ′相形貌演化、TCP相析出和界面位错网的演化情况。研究结果表明:在完全热处理后5Ru合金比3Ru合金的γ′相尺寸更小,形状更规则,γ/γ′相界面的错配度更大,高Ru含量使合金Re,Mo等元素出现反分配现象;5Ru合金在1130 ℃长期时效过程中γ′相粗化速率、溶解速率和形筏速率均低于3Ru合金;5Ru合金在长期时效1000 h后仍没有TCP相析出,而3Ru合金在时效50 h后便析出TCP相,随着长期时效时间延长,TCP相数量增多,尺寸增大;与3Ru合金相比,长期时效1000 h后5Ru合金γ′/γ界面位错网更加致密和规则;综上所述,Ru的元素反分配作用和低的扩散系数使5Ru合金比3Ru合金表现出更高的组织稳定性。

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    310S耐热钢的高温氧化行为
    孟倩, 李东阳, 杨江仁, 刘天增
    2022, 50 (9): 137-149.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.001254
    摘要 ( 95 )   HTML ( 0 )   PDF (1858KB) ( 85 )   引文文本

    采用静态氧化不连续增重法研究晶粒尺寸和成分存在差异的两种310S耐热钢(1#和2#)在800~1100 ℃下的氧化动力学与膜结构,比较两者的氧化性能差异,阐明氧化膜的生长机制和差异形成原因。结果表明:800~900 ℃时氧化膜均由富Si氧化层和富Cr氧化层组成,1#试样的氧化速率更低;1000 ℃时氧化膜中增加了Cr-Mn氧化物层并在1100 ℃时转变为Cr-Mn-Fe氧化层,并且两者的氧化速率接近;整体上2#试样的氧化膜在所有温度下更加致密、平整,黏附性更好,保护能力更强。特别在1100 ℃时,两者的富Cr氧化层和Cr-Mn-Fe氧化层的形态分化较大,2#试样的氧化膜形态更有利于长期的抗氧化性能。总体上,2#试样的抗氧化性优于1#试样。2#试样所具备的更小的平均晶粒尺寸和更均匀的晶粒提高了择优氧化元素的扩散通量并降低氧化膜的非均匀生长,造成两者氧化性能的差异。

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    高温熔融玻璃介质中耐热不锈钢腐蚀行为
    刘海定, 陈登华, 何曲波, 郭非, 王东哲, 麻彦龙
    2022, 50 (9): 150-158.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000878
    摘要 ( 76 )   HTML ( 2 )   PDF (1597KB) ( 94 )   引文文本

    核工业发展及核能的不断开发促使人们开始大力研究绿色环保且安全的核废料处理技术。利用金属容器填装玻璃固化核废料并进行填埋是目前国际上主流的核废料处理技术之一。然而,高温熔融玻璃对金属容器表面产生的高温腐蚀成为加速容器失效的重要原因。因此,深入理解金属在高温熔融玻璃介质中的腐蚀行为是保障核废料安全处理的关键之一。本研究选用S30815耐热不锈钢作为研究对象,深入分析S30815耐热不锈钢在1100 ℃熔融玻璃中保温不同时间后材料表面腐蚀形态、成分及物相结构。研究结果表明,熔融玻璃首先沿晶界向内腐蚀,然后逐步替代金属材料占据晶界位置并进一步向晶内扩渗,形成腐蚀坑。耐热不锈钢中的Cr,Si元素在腐蚀过程中向熔融玻璃扩渗并导致金属表层元素含量下降,最终促使金属表面由奥氏体转变为马氏体。熔融玻璃对耐热不锈钢的腐蚀属于碱性溶解,金属表面无法形成连续稳定的氧化膜,因此,随着保温时间延长腐蚀将会不断进行。

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    Gd对Mg-xGd-1Er-1Zn-0.6Zr合金显微组织和腐蚀行为的影响
    刘雄飞, 杜文博, 付军健, 王云峰, 李淑波, 朱训明, 王朝辉
    2022, 50 (9): 159-168.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2020.001140
    摘要 ( 70 )   HTML ( 0 )   PDF (1235KB) ( 83 )   引文文本

    采用重力铸造法制备Gd含量分别为7%(质量分数,下同),9%和11%的Mg-xGd-1Er-1Zn-0.6Zr合金,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究合金的显微组织,通过开路电位、动电位极化和电化学阻抗测试等方法研究合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:当Gd含量从7%增至11%时,开路电位峰值时间从1609 s降为851 s,电荷转移电阻从588.5 Ω降至31.9 Ω,腐蚀电流密度从2.21×10-5 A/cm2增至3.97×10-5 A/cm2,说明随着Gd含量的增加,合金耐蚀性下降,这主要归因于第二相的微电偶腐蚀效应和腐蚀屏障效应共同作用。当Gd含量从7%增至11%时,(Mg, Zn)3(Gd, Er)相体积分数从1.9%增至5.2%,并从沿晶界不连续分布转变为半连续分布,层片状LPSO相体积分数从11.7%增至26.7%,并沿着晶界贯穿晶粒内部,(Mg, Zn)3(Gd, Er)相和层片状LPSO相体积分数的增加导致合金耐腐蚀性能下降,但大量细小层状LPSO相也能阻止腐蚀扩展,使得Gd含量为11%的合金在8~24 h内腐蚀速率增长减缓。

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    全Cu3Sn焊点在高温时效下的组织及力学性能
    朱阳阳, 李晓延, 张伟栋, 张虎, 何溪
    2022, 50 (9): 169-176.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000977
    摘要 ( 63 )   HTML ( 0 )   PDF (1075KB) ( 100 )   引文文本

    对全Cu3Sn焊点进行620 ℃下不同持续时间的时效处理,研究时效过程中接头微观组织演变,并利用纳米压痕实验及剪切实验表征时效后焊点的力学性能变化。结果表明:在时效过程中,Cu/Cu3Sn界面以平面状析出Cu20Sn6并持续生长,直至Cu3Sn被完全消耗。随后Cu20Sn6向Cu20Sn6和Cu13.7Sn组成的两相层转变,Cu13.7Sn通过消耗两相层在Cu/两相层的界面处以波浪状析出并继续生长,直至占据整个界面区,该过程中伴随着焊缝中间位置孔洞数量和尺寸的生长,最终聚合成微裂纹。Cu20Sn6,Cu3Sn,Cu13.7Sn相的硬度分别为9.62,7.15,4.67 GPa,弹性模量分别为146.5,134.0,133.2 GPa。随时效时间的增加,焊点的抗剪强度呈先增大后减小的趋势,在120 min内保持大于20.1 MPa;其断口形貌和断裂路径也随之发生变化。

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