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  • 材料工程
      2013年, 第0卷, 第7期 刊出日期:2013-07-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2013年第07期目次
    2013, 0 (7): 0-0.  
    摘要 ( 123 )   PDF (13556KB) ( 240 )   引文文本
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    材料与工艺
    FV520B不锈钢角焊缝接头的组织和断裂机理
    樊俊铃, 郭杏林, 吴承伟
    2013, 0 (7): 1-5,91.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.001
    摘要 ( 405 )   HTML( PDF (6360KB) ( 250 )   引文文本
    通过对焊接接头疲劳断口的观察研究,讨论了控制接头疲劳失效的疲劳机理。实验研究了焊接接头的母材、焊缝及热影响区的微观组织形态。结果发现:母材组织为细小均匀的板条马氏体及弥散分布的第二相粒子,而焊缝区为粗大的板条马氏体及少量的第二相颗粒。组织特征的区别证明母材综合力学性能优于焊缝。
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    表面制备SiO2涂层的Ti2AlNb基合金高温氧化激活能研究
    任保轶, 王思林, 刘子儒, 张学军
    2013, 0 (7): 6-10.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.002
    摘要 ( 465 )   HTML( PDF (2553KB) ( 254 )   引文文本
    利用溶胶-凝胶法在Ti2AlNb基合金表面制备非晶SiO2涂层,测定了涂层样品和空白样品在800℃和900℃下空气氧化增重动力学数据,通过线性拟合获取试样在不同温度下的氧化速率常数。根据氧化速率常数的Arrhenius关系,计算试样在800℃和900℃高温环境中的氧化激活能。结果表明,涂层样品较空白样品的氧化速率常数降低,氧化激活能升高。
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    离心铸造原位生成初生Ti(AlSi)2颗粒增强Al-16Si-6Ti复合材料筒状零件的组织与性能
    林雪冬, 刘昌明, 黄笑宇
    2013, 0 (7): 11-15,23.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.003
    摘要 ( 322 )   HTML( PDF (3695KB) ( 381 )   引文文本
    采用离心铸造方法制备了Al-16Si-6Ti复合材料筒状零件,使用SEM,EDS及OM观察分析了复合材料中的微观组织,使用Image Tool测算了铸件中初生颗粒的体积分数,测试了复合材料的硬度及耐磨性能。结果表明:离心铸造Al-16Si-6Ti筒状零件沿半径方向形成了具有大量初生Ti(AlSi)2颗粒的外层增强层组织,无初生颗粒的铝基体中间层组织以及含有少量初生Si颗粒的内层组织。从外壁到内壁,铸件的硬度及初生颗粒的体积分数均呈现先由高到低,然后小幅上升的变化规律。铸件外层组织具有最好的耐磨性能。在离心场中,初生Ti(AlSi)2向铸件外侧偏移、聚集,形成了高体积分数的初晶Ti(AlSi)2颗粒增强铸件外层的Al基复合材料。
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    纤维取向对三维四向编织复合材料与层合复合材料振动性能的影响
    裴晓园, 李嘉禄, 何玉强
    2013, 0 (7): 16-23.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.004
    摘要 ( 347 )   HTML( PDF (3315KB) ( 253 )   引文文本
    通过实验方法对不同纤维取向角度的炭纤维三维四向编织复合材料和层合复合材料振动性能进行了研究,根据实验结果分析了纤维取向角度对两种结构复合材料振动性能的影响,并对两种结构的动态性能进行了比较。实验表明:随着纤维取向角度的增加,两种结构的同阶次固有频率都减小,同阶次损耗因子都增大。但在纤维取向角度基本相同的情况下,三维四向编织复合材料的固有频率比层合复合材料同阶次的固有频率高,层合复合材料的损耗因子比三维四向编织复合材料同阶次的损耗因子大。
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    变体飞艇太阳能电池阵列工作特性的影响因素
    肖治垣, 杨穆清, 郦正能
    2013, 0 (7): 24-28,34.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.005
    摘要 ( 278 )   HTML( PDF (4625KB) ( 186 )   引文文本
    太阳能电池阵列是近空间变体飞艇的主要能源系统,决定着飞艇的性能。根据变体飞艇的特性,针对变体太阳能飞艇,建立巡航状态下的太阳能电池阵列的几何模型和太阳辐射模型。利用模型,根据太阳辐射和飞艇飞行高度的变化,计算太阳辐射强度和太阳能电池阵列接收功率,绘制太阳能电池阵列接受的有效辐射强度云图。结果表明:正午功效是早晚的3~4倍;当太阳高度较低时,飞艇偏航角对阵列所接受的有效强度分布和功率有一定影响;季节对阵列有效强度分布和正午功率有较大影响;纬度位置影响飞艇功率变化和所产生的总能量;电池布置在艇体顶部获取更多能量。
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    电渣重熔连续定向凝固M2高速钢铸态组织的研究
    占礼春, 迟宏宵, 马党参, 付锐, 蒋业华
    2013, 0 (7): 29-34.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.006
    摘要 ( 392 )   HTML( PDF (5442KB) ( 677 )   引文文本
    研究了传统电渣重熔工艺(ESR)和电渣重熔连续定向凝固技术(ESR-CDS)所得到的M2高速钢铸态显微组织。结果表明:采用ESR工艺得到铸态组织边部为树枝晶且部分出现了三次枝晶,心部为粗大的等轴晶,晶粒之间有网状碳化物,铸锭的偏析较为严重,经深腐蚀凝固组织基体与碳化物过渡区较为疏松、粗糙,部分基体内部出现了细小的裂纹。而采用ESR-CDS工艺得到铸态组织边部和心部都以较为细小的树枝晶为主,组织中存在比较多的"不连续的复合规则型 "的碳化物,组织较为均匀,经深腐蚀,碳化物与基体过渡区圆滑。
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    磁控溅射NbSiN复合膜的微结构和性能
    喻利花, 苑彩云, 许俊华
    2013, 0 (7): 35-39.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.007
    摘要 ( 336 )   HTML( PDF (2097KB) ( 185 )   引文文本
    用磁控溅射方法制备了一系列不同Si含量的NbSiN复合薄膜。采用色散能谱仪、X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损仪表征复合膜的成分、微结构、力学性能以及室温和高温摩擦磨损性能。实验结果表明:NbSiN复合膜中只存在面心立方NbN结构,且呈(200)择优取向;Si的加入使复合膜硬度得到提高,Si含量为20.29%(原子分数)时硬度达到最大值32.1GPa,随着Si含量的进一步增加,复合膜的硬度逐步降低。室温和高温摩擦磨损实验结果表明,在室温时,NbSiN复合膜的平均摩擦因数在0.60~0.68之间,波动不大;而在650℃时,随着Si含量的增加,复合膜的平均摩擦因数从0.57降至0.42;650℃时的平均摩擦因数低于室温下的平均摩擦因数与氧化物的生成有关。
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    约束条件下天然橡胶硫化胶疲劳现象分析
    袁远, 栗付平, 孙霞容
    2013, 0 (7): 40-43,49.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.008
    摘要 ( 276 )   HTML( PDF (2184KB) ( 176 )   引文文本
    通过凝胶色谱分析、衰减全反射傅里叶红外光谱分析及气相色谱-质谱联用分析等手段,对天然橡胶硫化胶在约束条件下剪切疲劳的产物进行了研究。结果表明,在一维受压状态下,剪切疲劳过程中橡胶分子链首先主要发生力断裂现象,进而发生氧老化作用,同时疲劳过程中部分低分子量降解产物和游离态填料会向应力集中的部位迁移集聚。
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    PA6/POE共混物的分子动力学与介观动力学模拟
    张彦飞, 兰艳花, 付一政, 赵贵哲, 胡国胜
    2013, 0 (7): 44-49.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.009
    摘要 ( 268 )   HTML( PDF (2490KB) ( 393 )   引文文本
    为了预测聚己内酰胺(PA6)与聚烯烃热塑性弹性体(POE)的相容性及其共混物的玻璃化转变温度(Tg)、力学性能和结合能,采用分子动力学(MD)和介观动力学(MesoDyn)模拟方法对PA6/POE共混物进行了研究。结果表明:通过温度-比容曲线可以得到PA6/POE共混体系的Tg分别对应于PA6与POE的Tg,PA6/POE为不相容体系;MesoDyn模拟了共混物的介观形貌与动力学演变过程,通过比较混合物的有序度参数的大小判断混合物为不相容体系。本模拟方法可以作为预测聚合物共混物性能的有利工具,也可以为高聚物配方设计提供理论指导。
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    喷嘴结构对气雾化激光熔覆专用合金粉末的影响
    郭士锐, 姚建华, 陈智君, 楼程华, 吴涵锋
    2013, 0 (7): 50-53,60.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.010
    摘要 ( 426 )   HTML( PDF (2394KB) ( 465 )   引文文本
    针对气雾化制备激光熔覆专用粉末的问题,调整粉末材料配比,采用改进后的超音速气雾化喷嘴,对比原喷嘴进行气雾化制取激光熔覆专用镍基合金粉末的实验。结果表明,喷嘴是影响雾化粉末的重要因素。随着喷嘴结构的改进,粉末的平均粒度dm越小、体积四次矩平均径dVm和Sauter平均直径dVs越小,即颗粒越细。与此同时,粉末的流动性更好,松装比更大,粉末的有效雾化率高,符合激光熔覆的要求。
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    热浸镀Zn-6%Al-3%Mg镀层合金层生长研究
    童晨, 苏旭平, 李智, 王建华, 吴长军, 彭浩平, 徐鹏
    2013, 0 (7): 54-60.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.011
    摘要 ( 469 )   HTML( PDF (3110KB) ( 306 )   引文文本
    将Q235钢分别在Zn-6%(质量分数,下同)Al和Zn-6%Al-3%Mg合金锌浴中浸镀不同的时间,使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)对样品合金镀层显微进行观察,分析镀层层合金层的相组成及生长过程,研究Mg对合金层生长的作用。通过研究发现,在Zn-6%Al和Zn-6%Al-3%Mg合金镀层中合金界面层组成主要是Fe-Al-Zn化合物,Fe-Al-Zn合金界面层阻碍了脆性Fe-Zn层的形成。Mg加入Zn-6%Al锌池中后促进了界面反应,缩短了合金层出现所需时间,并使合金层的生长更加致密均匀,稳定合金层使其不被液相侵蚀破坏而溶解。Mg的加入阻碍了扩散通道随着时间延长逐渐向两扩散组元成分点连线移动的趋势,减少了锌液进入合金层,稳定了合金层。Zn-6%Al-3%Mg镀层合金层随着时间延长而增厚,合金层的生长呈抛物线规律,主要受扩散反应控制。
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    高温合金/NiAl封严涂层的电偶腐蚀行为研究
    孙杰, 赵丹
    2013, 0 (7): 61-65,72.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.012
    摘要 ( 387 )   HTML( PDF (2880KB) ( 347 )   引文文本
    采用空气等离子喷涂工艺在高温合金基体上制备了NiAl封严涂层。研究了NiAl涂层/高温合金在5%(质量分数)NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,结合极化曲线、开路电位和SEM形貌检测,探讨封严涂层的腐蚀机理。结果表明,高温合金基体与NiAl涂层的电偶电流密度为2.1356μA/cm2,电位较负的NiAl涂层作为电偶对的阳极,腐蚀更严重,腐蚀产物疏松呈絮状覆盖在涂层表面。等离子喷涂的NiAl涂层含有较多的孔隙和氧化物,腐蚀容易在缺少氧化物覆盖的区域发生。NiAl涂层边缘的氧化物也容易优先溶解,形成腐蚀产物膜,堵塞涂层微孔,抑制腐蚀的进行。随着腐蚀时间延长,NiAl涂层的防护性能逐渐减弱。
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    车轴钢表面渗氮/渗硫复合层的扭动微动磨损研究
    顾和根, 蔡振兵, 岳文, 彭金方, 朱旻昊
    2013, 0 (7): 66-72.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.013
    摘要 ( 283 )   HTML( PDF (4221KB) ( 171 )   引文文本
    通过对 LZ50车轴钢表面进行渗氮/渗硫复合处理,在其表面形成渗氮/渗硫复合层。在对复合层进行表征的基础上,研究了复合层和基体在干态不同角位移幅值下的扭动微动磨损行为。结果表明:渗氮/渗硫复合层由ε-Fe2-3N,γ'-Fe4N,FeS和FeS2相组成;复合层改变了LZ50钢的扭动微动运行区域,使得混合区减小,滑移区向小角位移方向移动;由于高硬度的渗氮层支撑和渗硫层润滑作用,复合层的摩擦扭矩在部分滑移区和滑移区低于LZ50钢;与LZ50钢相比,复合层的磨损程度明显降低,在部分滑移区损伤轻微,在混合区和滑移区,复合层的损伤主要表现为剥层,磨粒磨损和氧化磨损。
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    热处理对Ti-35V-15Cr-0.15Si-0.05C合金热稳定性能的影响
    赵红霞, 黄旭, 王宝, 雷力明
    2013, 0 (7): 73-77.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.014
    摘要 ( 257 )   HTML( PDF (5570KB) ( 389 )   引文文本
    通过对Ti-35V-15Cr-0.15Si-0.05C合金轧制环件取样进行热处理和热稳定性能实验,研究了850℃和950℃固溶处理和950℃固溶后在600℃和700℃实效后的热稳定性能和微观组织。结果表明:合金仅经过固溶处理α相析出不明显,而经过固溶加时效处理后α相在晶界和晶内大量析出,在热稳定性能测试时,经过540℃100h热暴露后,α相进一步析出。合金α相是影响合金拉伸性能的主要因素,在晶界析出的连续α相导致合金塑性急剧下降;通过850℃固溶热处理能够获得较好的室温拉伸和热稳定性能。
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    DD6单晶高温合金氧化物夹杂形成的热力学计算及分析
    乔海滨, 刘林, 赵新宝, 汤鑫, 张军, 傅恒志, 李相辉, 曹腊梅
    2013, 0 (7): 78-82,96.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.015
    摘要 ( 376 )   HTML( PDF (2165KB) ( 232 )   引文文本
    采用Thermo-calc热力学计算软件以及JMatPro分析软件对DD6镍基单晶高温合金真空感应熔炼过程中氧化物夹杂形成的热力学条件进行了计算分析。结果表明:DD6单晶高温合金熔化和凝固过程中形成的氧化物夹杂主要为Al2O3。热力学平衡状态下,熔化阶段和凝固阶段合金液中氧的活度分别在(3.21~14.0)×10-7,(1.63~4.89)×10-8范围内。在真空度为0.1Pa时,采用CaO坩埚熔炼DD6合金将会造成熔体增氧和Al2O3夹杂的产生。为了使Al2O3夹杂含量降低至10×10-6以下,合金化开始前应将氧的含量控制在4.709×10-6以内。
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    测试与表征
    氟磷灰石的微乳液法制备及其表征
    龙剑平, 郝孝丽, 林金辉
    2013, 0 (7): 83-86.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.016
    摘要 ( 286 )   HTML( PDF (1558KB) ( 234 )   引文文本
    在OP乳化剂/异辛烷/正葵醇/((NH4)2HPO4溶液、Ca(NO3)2溶液及KF溶液)四元微乳液体系下合成氟磷灰石,采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),红外光谱分析(FT-IR),电子能谱(EDS)等研究方法对不同pH条件下合成的氟磷灰石样品进行表征。结果表明:在弱碱条件下更利于氟磷灰石的合成,同时结晶程度更高;在pH=7.5条件下所制备氟磷灰石的Ca/P比约为1.62,与理论值(1.67)较为接近。
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    长期储存后橡胶材料湿热老化分析
    沈尔明, 李晓欣, 王志宏, 滕佰秋, 刘嘉
    2013, 0 (7): 87-91.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.017
    摘要 ( 269 )   HTML( PDF (1562KB) ( 284 )   引文文本
    对选择典型的丁腈橡胶、氟橡胶和氟硅橡胶材料先开展1.5年储存期老化实验,再进行0,5,10,20天和60天的湿热老化实验研究。分别对选取的三种典型橡胶材料在实验前后的外观、增重率、邵氏A硬度、拉伸强度、拉断伸长率和拉断永久变形等性能的对比分析。得出结论:三种典型橡胶材料中,湿热环境对储存后的丁腈橡胶影响较小;氟橡胶的吸湿量较大,但没有对材料的硬度和拉伸性能产生明显的老化影响,氟硅橡胶在储存期后就已经出现明显老化迹象,湿热环境会加快氟硅橡胶的老化过程。
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    不同铝电解时间下阴极炭块的损伤特性研究
    刘庆生, 何文, 曾芳金, 薛济来
    2013, 0 (7): 92-96.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2013.07.018
    摘要 ( 252 )   HTML( PDF (2778KB) ( 280 )   引文文本
    对不同铝电解时间下的阴极炭块试样进行了单轴压缩实验,建立了阴极炭块的损伤本构方程。实验和理论分析结果表明:与未铝电解的炭块相比,铝电解环境下受熔盐腐蚀的炭块内部存在更多和分布更不均匀的化学腐蚀损伤,从而导致阴极炭块弹性模量、峰值应力和残余变形能力的降低,铝电解时间越长,降低程度越大。采用真实破裂过程分析软件RFPA2D对阴极炭块的单轴压缩破坏实验进行了数值模拟,通过与理论、实验结果比较发现数值模拟可有效地用于研究和再现阴极炭块变形破坏的全过程及局部的变形破坏特征。
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