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  • 材料工程
      2014年, 第0卷, 第3期 刊出日期:2014-03-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2014年第03期目次
    2014, 0 (3): 0-0.  
    摘要 ( 113 )   PDF (337KB) ( 229 )   引文文本
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    材料与工艺
    芳炔树脂/POSS固化相容性及热稳定性研究
    范海波, 刘艳林, 杨荣杰, 李向梅
    2014, 0 (3): 1-6.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.001
    摘要 ( 538 )   HTML( PDF (3209KB) ( 338 )   引文文本
    在聚芳基乙炔树脂(PAA)中分别加入笼型八苯基硅倍半氧烷(OPS)、笼型八氨基苯基硅倍半氧烷(OAPS)和笼型八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷(OPAPS)对其进行改性。利用SEM、XRD、红外、DSC和TGA对PAA/POSS体系进行了相容性和热性能的研究。SEM图及XRD结果表明,OPS与PAA相容性差,OAPS次之;由于OPAPS中端炔基可参与PAA的固化反应,因此OPAPS与PAA相容性最好。红外光谱分析结果表明炔基固化反应后主要生成共轭烯和芳环结构,PAA/POSS的复合物中,POSS的笼型结构得以保留。DSC结果表明POSS的加入使得体系放热量有所减少,且OPAPS的加入使体系放热峰向高温区稍有偏移。TGA结果表明OAPS或OPAPS的引入可以基本保持PAA固化产物原有的热稳定性。
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    镍基合金超声疲劳裂纹扩展寿命预测研究
    薛红前, 姜祎君, 封硕
    2014, 0 (3): 7-13,20.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.002
    摘要 ( 355 )   HTML( PDF (2217KB) ( 284 )   引文文本
    针对发动机结构材料承受高频循环载荷的特点,应用超声疲劳试验技术开展了镍基合金材料的疲劳裂纹扩展试验研究。考虑高频载荷下疲劳裂纹扩展过程中的温升效应,测试了超声疲劳裂纹扩展过程中的温度变化,基于温度变化对材料弹性模量的影响和热膨胀效应,数值计算了疲劳裂纹扩展应力强度因子。研究了温度变化对超声疲劳裂纹扩展的影响机制,并在现有模型基础上,建立了考虑温度影响的超声疲劳裂纹扩展模型,完善疲劳裂纹扩展寿命预测方法。
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    间隙率对三轴向机织复合材料弹性性能的影响
    白江波, 熊峻江, 高军鹏, 益小苏
    2014, 0 (3): 14-20.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.003
    摘要 ( 319 )   HTML( PDF (6725KB) ( 262 )   引文文本
    采用有限元分析方法研究了间隙率对三轴向机织复合材料弹性性能的影响。首先,根据三轴向机织复合材料几何构型和基本参数,建立了三轴向机织复合材料的面密度和单胞特征边长与间隙率之间的关系;然后,建立了三轴向机织复合材料的有限元模型,利用该模型预测了拉伸、压缩和剪切刚度并与文献的实验结果进行了对比,证明了模型的有效性;最后,分析了间隙率对弹性性能的影响。研究发现,拉伸、压缩和剪切刚度随间隙率的增加而显著下降,而比刚度和泊松比随间隙率的增加变化较小。
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    铝合金与镀锌钢脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊搭接工艺及接头性能的研究
    黄健康, 邵玲, 石玗, 顾玉芬
    2014, 0 (3): 21-26,33.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.004
    摘要 ( 352 )   HTML( PDF (3525KB) ( 286 )   引文文本
    采用脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊方法,以ER4043焊丝为填充材料,实现了铝合金与镀锌钢异种金属的熔钎焊接,得到外观成形良好、变形小的搭接接头。通过SEM、EPMA、EDS、显微硬度计和拉伸实验机对搭接接头的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明:在搭接接头界面中心区的铝侧形成针状或锯齿状的FeAl3金属间化合物,而在钢侧形成平齐的Fe2Al5和Fe0.7Al3Si0.3金属间化合物。显微硬度测试分析进一步证明了铝合金与镀锌钢界面中心区由硬度高的金属间化合物组成。搭接接头的平均拉剪强度达到144.85MPa,最高拉剪强度达到186.73MPa,达到了铝合金母材强度的88.5%,且断裂方式为韧性断裂。
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    Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金型材组织性能研究
    王少华, 马志锋, 张显峰, 孙刚, 冯朝辉, 李伟, 陆政
    2014, 0 (3): 27-33.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.005
    摘要 ( 394 )   HTML( PDF (4013KB) ( 224 )   引文文本
    采用金相、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜分析及拉伸性能实验等测试分析手段,研究了Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5%Er合金型材的组织性能。结果表明,合金型材中的元素Er主要以未溶的Al8Cu4Er相形式存在,该粒子可以钉扎位错和晶界的迁移,有效抑制合金回复再结晶和晶粒长大,保持合金的变形态组织。0.5%Er的添加使得合金型材的强度降低,主要是因为合金型材中残留了大量的Al8Cu4Er相,在变形过程中由于位错塞积形成裂纹,降低了合金的强度。但是,合金的电导率有所提高。
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    黏结相含量对超音速火焰喷涂TiB2-Ni涂层组织和性能的影响
    陈枭, 王洪涛, 纪岗昌, 白小波, 王玉伟
    2014, 0 (3): 34-40,45.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.006
    摘要 ( 345 )   HTML( PDF (4702KB) ( 305 )   引文文本
    以机械合金化工艺制备的TiB2-40Ni和TiB2-50Ni粉末为原料,利用超音速火焰喷涂沉积不同TiB2-Ni涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了涂层的组织和相结构,运用压痕法测定了涂层的显微硬度,通过水淬法测试涂层的抗热震性能,并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀性能。结果表明,TiB2-40Ni和TiB2-50Ni涂层致密,孔隙率分别为1.25%和0.12%;涂层的主要物相为TiB2和Ni;显微硬度值分别为(643.5±56.8)HV0.3与(597.9±36.1)HV0.3;涂层均具有较好的抗热震性能,其中以TiB2-50Ni涂层最佳;经过120h熔融铝硅腐蚀后发现,两种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能,TiB2-50Ni涂层试样具有最好的耐腐蚀性能。
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    304不锈钢与Sn作用后腐蚀性能评价
    赵艳, 程从前, 曹志远, 赵杰
    2014, 0 (3): 41-45.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.007
    摘要 ( 331 )   HTML( PDF (2259KB) ( 212 )   引文文本
    通过动电位极化和恒电流恒电位极化测试研究了低熔点金属Sn对304不锈钢腐蚀性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察样品的腐蚀形貌。动电位极化的实验结果表明:黏附于304不锈钢表面的Sn加速了基体点蚀的形成,并且Sn的量越多点蚀越严重。不同时间的恒电位极化也说明在相同实验条件下Sn存在的304不锈钢,腐蚀坑多且深。恒电流极化测试表明Sn降低304不锈钢的腐蚀性能,源于电极电位较低的Sn容易点蚀,使腐蚀坑内酸性升高最终导致钢的破坏。
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    可见光响应自清洁瓷绝缘子的制备及性能研究
    刘文秀, 全海芹, 刘雪梅, 曾艳萍, 蔡文河, 赵卫东, 曹文斌
    2014, 0 (3): 46-49,54.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.008
    摘要 ( 321 )   HTML( PDF (1107KB) ( 400 )   引文文本
    以成本低廉的无机钛盐硫酸氧钛为钛源,首先利用低温水热同步晶化技术制备了具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛(N-TiO2)溶胶,然后采用喷涂工艺在瓷绝缘子釉面上喷涂了SiO2溶胶和N-TiO2溶胶制备了具有自清洁功能的N-TiO2/SiO2复合薄膜。所制备的自清洁绝缘子样片在可见光的照射下,8h对甲基橙的降解率达到90%。TiO2/SiO2薄膜与水的接触角光照30min后从28.2°降至7.4°,该超亲水性能可维持2~3天。上述结果表明复合薄膜具有良好的光催化和自清洁性能,有利于有效减少污闪事故的发生。
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    压电驱动式微挤压成形系统设计及实验研究
    陈飞飞, 齐乐华, 周计明, 关俊涛, 徐乙人
    2014, 0 (3): 50-54.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.009
    摘要 ( 294 )   HTML( PDF (1541KB) ( 293 )   引文文本
    针对压电陶瓷在作为微成形驱动器时存在的行程短、公称载荷低等问题,设计了"滑轮-丝杠-楔块"自动进给机构以实现坯料的持续挤压,采用温成形工艺改善金属成形性来扩大压电驱动系统可成形材料的范围。以此为基础,构建压电驱动式微挤压成形实验系统,并利用ZnAl4合金进行了实验验证。实验结果表明:在循环工作模式下,调节进给机构的预紧力至2600N,可以获得良好的自动进给效果和较高的成形效率;成形温度由230℃增加至270℃时,挤压ZnAl4合金所需挤压力减小50%左右。
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    热循环对SnAgCu(纳米Al)/Cu焊点界面与性能影响
    张亮, 韩继光, 何成文, 郭永环, 张剑
    2014, 0 (3): 55-59.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.010
    摘要 ( 511 )   HTML( PDF (1981KB) ( 370 )   引文文本
    研究了纳米0.1%(质量分数)Al颗粒对SnAgCu无铅钎料与铜基板之间界面反应的影响,研究两种无铅钎料界面在-55~125℃热循环过程中的生长行为及其焊点力学性能变化。结果表明:随着热循环次数的增加,界面层金属间化合物的厚度明显增加,焊后界面层金属间化合物为Cu6Sn5相,在热循环过程中在Cu6Sn5和Cu基板之间出现Cu3Sn相。发现纳米Al颗粒的添加,界面层金属间化合物的厚度明显减少,纳米颗粒对界面层的生长具有明显的抑制作用。同时对焊点在热循环过程中的可靠性进行分析,发现焊点的拉伸力随着循环次数的增加逐渐降低,含纳米Al颗粒的焊点具有明显的优越性,在焊点服役期间,焊点失效路径为Cu6Sn5/Cu3Sn的界面处。
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    脉冲摩擦喷射电沉积制备纳米晶镍沉积层
    马云, 沈理达, 田宗军, 刘志东, 朱军
    2014, 0 (3): 60-65.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.011
    摘要 ( 406 )   HTML( PDF (6372KB) ( 335 )   引文文本
    采用脉冲摩擦喷射电沉积和直流喷射电沉积分别在石墨基底上制备了纳米晶镍镀层,利用扫描电镜和X射线衍射分析了脉冲占空比和脉冲频率对镍镀层的表面形貌、晶粒的择优取向及平均晶粒尺寸的影响。结果表明脉冲摩擦喷射电沉积较直流喷射电沉积的沉积效果有较大提高,在喷嘴流量为200L/h,平均电流密度为80A/dm2,阴极转速为6r/min的条件下,脉冲占空比为50%,脉冲频率为2000Hz时可以获得表面较为平整光亮、组织致密的Ni沉积层。
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    铸造过热度和热处理对CoCrMo合金显微组织的影响
    马秀萍, 李超
    2014, 0 (3): 66-70.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.012
    摘要 ( 527 )   HTML( PDF (1891KB) ( 223 )   引文文本
    研究了CoCrMo合金普通壳型铸造工艺下过热度和高温固溶热处理对显微组织的影响。结果表明:CoCrMo合金在铸态下碳化物主要以大块状共晶状M23C6碳化物存在;随着过热度的增加,碳化物共晶团的尺寸增大,导致室温拉伸性能降低。CoCrMo合金经过高温固溶热处理后,大部分大块状共晶碳化物发生溶解和分解,以细小的颗粒状M23C6碳化物析出并均匀分布于基体,抗拉强度、屈服强度和伸长率得到很大的提高。均匀细小分布的碳化物有利于提高CoCrMo合金的室温拉伸性能。
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    PET衬底上ITO薄膜的制备及光电性能
    杨坤, 胡志强, 徐书林, 王海权, 于洋, 刘贵山, 姜妍彦, 张海涛
    2014, 0 (3): 71-76.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.013
    摘要 ( 509 )   HTML( PDF (2456KB) ( 308 )   引文文本
    用脉冲磁控溅射法在柔性衬底聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜,研究了溅射气压、时间和衬底温度等工艺条件对ITO薄膜光电性能的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对薄膜的物相结构与表面形貌进行了分析。结果表明:薄膜的平均晶粒尺寸随衬底温度的升高而增大;当溅射时间增加时,方块电阻与光透过率均减小;当衬底温度升高时,方块电阻减小,可见光透过率增大。
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    测试与表征
    玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能
    李恩重, 徐滨士, 王海斗, 郭伟玲
    2014, 0 (3): 77-82,89.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.014
    摘要 ( 372 )   HTML( PDF (2584KB) ( 227 )   引文文本
    利用球盘式摩擦磨损试验机考察了玻璃纤维(GF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机理。结果表明:在干摩擦和水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率均随载荷和对磨时间的增加逐渐增大并趋于稳定,GF的加入可以显著降低GF/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损率;在水润滑条件下,PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率比干摩擦下显著降低。干摩擦下,PEEK以黏着磨损和磨粒磨损的混合磨损形式为主,水润滑条件下,磨损方式主要是以轻微的黏着磨损为主;干摩擦下,GF/PEEK磨损表面有大量的微观断裂裂纹和破碎,以磨粒磨损和疲劳磨损为主,水润滑条件下,磨损表面仅有微观切削的痕迹,磨损方式以轻微磨粒磨损为主。由于水的冷却和润滑作用,使得复合材料向对偶钢球的黏着转移明显减弱,同时阻止了对偶钢球上的Fe向复合材料磨损表面转移,从而减轻摩擦、降低摩擦表面温升,显著改善复合材料的摩擦磨损性能。
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    pH值对超级13Cr钢在NaCl溶液中腐蚀行为与腐蚀膜特性的影响
    姚小飞, 谢发勤, 王毅飞
    2014, 0 (3): 83-89.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.015
    摘要 ( 420 )   HTML( PDF (2571KB) ( 203 )   引文文本
    采用全浸泡腐蚀方法,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、失重法、极化曲线和交流阻抗(EIS)等分析手段,对超级13Cr油管钢在不同pH值NaCl溶液中的腐蚀形貌、腐蚀速率、腐蚀产物及其腐蚀膜层的电性能进行了分析,研究了超级13Cr油管钢在NaCl溶液中的腐蚀行为与腐蚀膜层电性能,结果表明:超级13Cr油管钢在酸性的NaCl溶液中具有较好的抗腐蚀性能,其表面腐蚀膜层具有钝化特性,随着溶液pH值的降低,其腐蚀膜层的钝化性能增强,发生点蚀的倾向性减小,而发生全面腐蚀的倾向性增大,其腐蚀产物为Fe和Cr的氧化物组成。当溶液pH值大于4.5时,腐蚀速率随着溶液pH值的减小而增大;当溶液pH值小于4.5时,腐蚀速率随着溶液pH值的减小而减小。
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    综述
    双疏表面的制备及性能研究新进展
    汪怀远, 孟旸, 赵景岩, 朱艳吉
    2014, 0 (3): 90-96.   DOI: 10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.016
    摘要 ( 620 )   HTML( PDF (1181KB) ( 489 )   引文文本
    表面润湿性是自然界最常见的现象之一。作为润湿的一种特殊状态,近年来双疏表面的研究已成为研究的新热点。双疏表面在疏水、疏油、防污染、自清洁、低摩擦性等方面表现出巨大的应用潜力。本文系统归纳了双疏表面的制备方法,综述了双疏表面的研究新进展,并对其今后的发展进行了展望。
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