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  • 材料工程
      2014年, 第0卷, 第5期 刊出日期:2014-05-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2014年第05期目次
    2014, 0 (5): 0-0.  
    摘要 ( 92 )   PDF (332KB) ( 214 )   引文文本
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    材料与工艺
    外加应变对航空有机涂层防护性能的影响
    骆晨, 蔡健平, 陈亚争, 刘明, 赵亮亮, 孙志华, 汤智慧, 陆峰
    2014, 0 (5): 1-6.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.001
    摘要 ( 430 )   HTML( PDF (2451KB) ( 179 )   引文文本
    设计了一种板条形涂层试样预应变施加方法,并通过原始标定和显微观察的方法定量确定有机涂层应变量,以此模拟航空涂层防护体系在服役过程中遭受的应变。将施加了不同应变的板条形有机涂层试样进行户外暴晒,样品所处条件与实际服役中自然环境因素-力学因素耦合作用的情况更为接近,从而可以得到更为准确的防护性能评价结果。结果表明:无外加应变状态的锌黄丙烯酸聚氨酯涂层的阻抗模值随着在万宁自然老化时间的延长而下降,在户外暴晒36个月的过程中,涂层的阻抗模值从1.8×109Ω下降到4.7×105Ω;经过户外暴晒后,外加压应变状态和外加拉应变状态涂层试样的阻抗模值都发生下降,但外加拉应变状态涂层模值降低的幅度更大,表明外加拉应变对有机涂层防护性能影响更大。
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    自动铺缠预浸带热压接研究
    严飙, 文立伟
    2014, 0 (5): 7-11.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.002
    摘要 ( 513 )   HTML( PDF (1636KB) ( 191 )   引文文本
    应用流体力学理论获得了热压接模型,研究续接压力、温度、时间等因素对续接性能的影响。采用玻璃纤维织物/酚醛树脂预浸带(664/B30)进行续接实验验证。结果表明:随续接压力增大、温度升高以及续接时间和长度的增加预浸带续接性能提高,符合理论分析结果。
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    相对运动速度对电刷镀镍镀层组织结构和性能的影响
    胡振峰, 吕镖, 汪笑鹤, 徐滨士
    2014, 0 (5): 12-16.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.003
    摘要 ( 340 )   HTML( PDF (1722KB) ( 190 )   引文文本
    采用新型的内孔电刷镀技术对失效的发动机缸套内表面进行了再制造。利用SEM,XRD,TEM,显微硬度计和CETR显微磨损试验机,考察了不同相对运动速度下电刷镀镍镀层的组织结构和性能,并与传统电镀Watts Ni进行了对比。结果表明:镍镀层均为面心立方结构,但电镀Watts Ni镀层表面粗糙,择优取向为(200)面,而应用电刷镀制备的镍镀层表面平整致密,无针孔、麻点等缺陷,择优取向为(111)面。随着相对运动速度从0.25m/s增加到1.00m/s,电刷镀层的(200)面择优取向逐渐降低,而(111)面择优取向逐渐增大;镀层的硬度由HV420增大到HV600,镀层的磨损失重由8.7mg降低到6mg。
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    等离子喷涂制备MoSi2-CoNiCrAlY纳米复合涂层的结构与性能
    刘名涛, 钟喜春, 刘仲武, 曾德长, 李周, 张国庆
    2014, 0 (5): 17-22.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.004
    摘要 ( 547 )   HTML( PDF (2057KB) ( 183 )   引文文本
    以高能球磨法制备的MoSi2-CoNiCrAlY复合粉末为喂料,利用等离子喷涂技术在GH4169合金表面沉积了MoSi2-CoNiCrAlY涂层,采用X射线衍射仪、激光粒度分析仪和扫描电镜分析了粉末喂料及涂层的相组成和微观结构,并对涂层的显微硬度、抗热震性以及低温氧化行为进行了研究。结果表明:采用高能球磨法制备的粉末喂料是由细小纳米晶组成的多晶体,略为过筛后可直接用于热喷涂;制备的涂层组织致密,孔隙率低,且与基体形成了一定的冶金结合;其显微硬度服从威布尔分布,平均硬度值高达854.4HV0.1,热震失效寿命长达27次,500℃氧化120h后质量增加仅为0.083mg/cm2,且未发生MoSi2的“低温粉化”现象。
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    大气等离子喷涂制备低氧含量厚钨涂层
    张小锋, 于磊, 杨震晓, 邓春明
    2014, 0 (5): 23-28.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.005
    摘要 ( 411 )   HTML( PDF (2278KB) ( 210 )   引文文本
    采用等离子球化技术对不规则钨粉进行球化,以还原后的球形钨粉为原料于CuCrZr合金基体上在氮气保护下,用大气等离子喷涂制备聚变堆用厚钨梯度涂层。利用X射线衍射(XRD)对钨粉和涂层进行物相分析,采用扫描电镜(SEM)对钨粉和涂层微观形貌进行观察,使用O/N测量仪、激光热导仪和拉伸试验机分别对涂层氧含量、热导率和结合强度进行测量,用X射线光电子能谱(XPS)对钨涂层中钨元素的价态进行分析。结果表明:在氮气保护下,采用大气等离子喷涂成功制备了以Cu-Mo/Mo-W为过渡的约2mm厚钨涂层,其结合强度为15.2MPa。相对真空热处理而言,H2还原热处理能显著降低等离子球化钨粉和钨涂层的氧含量,H2处理后涂层中氧含量从0.93%(质量分数,下同)降至0.17%。在钨涂层制备过程中由于存在对流氧化和扩散氧化,导致涂层存在微量的氧化物,其中氧化物主要以WO2.72和WO3存在。
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    回归再时效中预时效温度对7050铝合金应力腐蚀性能的影响
    辛星, 张新明, 刘胜胆, 宋丰轩, 陈彬
    2014, 0 (5): 29-34.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.006
    摘要 ( 450 )   HTML( PDF (1875KB) ( 260 )   引文文本
    采用硬度测试、电导率测试、慢应变速率拉伸、透射电镜和扫描电镜等方法,研究了回归再时效热处理工艺中预时效温度对7050铝合金微观组织和应力腐蚀性能的影响。结果表明:随着预时效温度升高,回归再时效后7050铝合金晶内析出相从以GP区为主转变为以η'相为主,晶界析出相逐渐粗化,晶界变得不连续分布,合金应力腐蚀敏感性降低;但晶界无沉淀析出带宽度增加,120℃时达到140nm,易导致应力集中和阳极溶解,合金抗应力腐蚀性能下降。预时效温度为80℃,即稍微欠时效时,7050铝合金抗应力腐蚀性能较好,在缓慢应变速率(10-6s-1)和3.5%NaCl溶液腐蚀介质下,合金抗拉强度为473.5MPa,伸长率为10.67%,应力腐蚀指数为0.05824。
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    结构对变形镁合金减振性能的影响
    王敬丰, 李琳俊楠, 鲁若鹏, 潘复生
    2014, 0 (5): 35-39.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.007
    摘要 ( 408 )   HTML( PDF (2262KB) ( 250 )   引文文本
    采用有限元模拟对不同筋板布置方式的AZ31镁合金型材进行了瞬时动态数值模拟,并通过激励响应特性对AZ31镁合金型材的减振效果进行评估。结果表明:相同激励下,三角形筋板布置的镁合金型材减振性能优于其他形状筋板布置的型材,其中矩形筋板布置的镁合金型材减振性能最差。而后对模拟结论进行实验验证,实验结论与模拟相一致。最后,结合实验结果,对矩形筋板的布置方式提出优化改进方案,通过进一步的模拟计算发现型材整体变形、受力等都得到有效改善。
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    纳米二氧化锆对制备PbO2-CeO2-ZrO2复合阳极材料的影响
    余强, 陈阵, 范莹莹, 魏昶, 梁美艳, 文大楷
    2014, 0 (5): 40-45.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.008
    摘要 ( 317 )   HTML( PDF (2804KB) ( 245 )   引文文本
    通过复合电沉积的方法制备新型三价铬镀铬用PbO2-CeO2-ZrO2惰性阳极材料,采用电化学方法测试分析电极材料的沉积机理、耐蚀性和催化活性;利用扫描电镜和能谱观察电极材料的微观形貌和元素含量。结果表明:镀层的沉积符合Johnson机理,PbO2的沉积过程非常稳定;ZrO2浓度为20g/L制备的复合惰性阳极材料耐蚀性好,催化活性高;ZrO2的加入对镀层的微观形貌影响不明显,随镀液中ZrO2浓度增大,镀层中CeO2的含量总体稳定,ZrO2的含量呈现先增大后减小的趋势。
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    基体预处理对稀土转化膜耐蚀性能的影响
    张军军, 桑延霞, 叶建山, 李文芳
    2014, 0 (5): 46-52.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.009
    摘要 ( 337 )   HTML( PDF (1929KB) ( 179 )   引文文本
    为了优化转化膜的预处理工艺和耐蚀性能,选用不同的预处理工艺制备了系列转化膜。通过盐雾实验评价了预处理工艺对转化膜耐蚀性能的影响,获得两种较优工艺(4#和8#)。采用动态极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了经4#和8#预处理后转化膜在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀性能的变化;借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和润湿角测试仪,系统研究了4#和8#预处理工艺对成膜前后表面的形貌、成分和润湿性的影响;利用涡流测厚仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了4#和8#预处理工艺对转化膜生长速度、表面硬度和耐磨性的影响。结果表明,较佳的预处理工艺使铝合金表面阴极点适当暴露分布均匀、润湿性好、成膜速度适中,生成的转化膜致密完整、膜层更厚,耐蚀性更好;研究显示8#是较佳预处理工艺。
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    高应变率下AZ31镁合金焊接接头动态力学性能
    毛萍莉, 席通, 刘正, 董阳, 刘遵鑫, 邸金南
    2014, 0 (5): 53-58.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.010
    摘要 ( 456 )   HTML( PDF (4671KB) ( 187 )   引文文本
    采用分离式Hopkinson压杆在应变速率为900~2500s-1范围内对轧制态AZ31镁合金氩弧焊(TIG)和搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头进行了高速冲击压缩实验,利用金相显微镜和扫描电子显微镜对压缩后的接头组织和断口进行了观察。结果表明:随着应变速率的增大,合金的真应力-应变曲线变化不大,说明AZ31镁合金两种焊接接头对应变速率的敏感性较小;在高应变速率下FSW焊接接头的强度及塑性均优于TIG焊接接头;两种接头在高应变速率下的断裂方式均为解理断裂,但相对于TIG焊接接头,FSW焊接接头更加平整光滑;两种接头的显微组织对应变率均不敏感,并且在高应变率压缩下的变形方式相同,主要为滑移。
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    X-cor夹层结构的剪切模量实验与分析
    单杭英, 肖军, 李宁, 尚伟, 张向阳
    2014, 0 (5): 59-65.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.011
    摘要 ( 363 )   HTML( PDF (1647KB) ( 179 )   引文文本
    通过力学分析得到考虑Z-Pin拉压受力情况的X-cor夹层结构剪切模量的解析式,并通过剪切刚度实验值和理论值的对比分析,得到考虑刚度折减系数M的修正理论公式。结果表明:加载过程中,Z-Pin从面板拔出是剪切刚度折减的原因。通过缩小Z-Pin长度的差异及提高Z-Pin从面板拉脱力的大小增大剪切刚度折减系数M,进而提高夹层结构的剪切刚度。
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    DZ40M合金表面纳米和垂直裂纹结构热障涂层的抗燃气热腐蚀性能
    何箐, 屈轶, 汪瑞军, 王伟平
    2014, 0 (5): 66-72.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.012
    摘要 ( 393 )   HTML( PDF (7432KB) ( 82 )   引文文本
    采用超音速火焰喷涂技术在定向凝固DZ40M钴基高温合金表面喷涂NiCrAlY金属粘接层,以纳米7YSZ团聚粉末为原料,分别利用大气等离子喷涂技术在粘接层表面制备了纳米结构和垂直裂纹结构7YSZ涂层,研究了高温合金基体和带涂层的基体在900℃下的燃气热腐蚀性能,分析了合金和涂层的燃气热腐蚀产物和过程。结果表明:两种结构热障涂层均大幅度提高了DZ40M合金的抗燃气热腐蚀性能,可避免基体在高温燃气热腐蚀中产生大量易剥离的腐蚀产物和氧化腐蚀孔洞;两种结构涂层在燃气热腐蚀后仍然保持完整并具有相近的燃气热腐蚀速率,垂直裂纹结构涂层中垂直于基体的贯穿裂纹在提高涂层应变容限的同时,并不会成为腐蚀介质快速渗入的通道。
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    测试与表征
    双向玻纤织物复合材料双轴拉伸载荷下的力学行为
    蔡登安, 周光明, 王新峰, 钱元, 刘伟先
    2014, 0 (5): 73-77.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.013
    摘要 ( 640 )   HTML( PDF (1596KB) ( 225 )   引文文本
    为研究双向玻纤织物复合材料在复杂应力状态下的力学行为,设计双轴加载十字型试样,对其进行不同载荷比的双轴拉伸实验,对比分析了材料在双轴拉伸载荷下的拉伸模量、拉伸强度及失效模式。结果表明:双向玻纤织物复合材料单轴拉伸行为表现为后期非线性、脆性断裂,双轴拉伸载荷下非线性现象更为显著;双轴拉伸模量随载荷的增大而增加,双轴拉伸载荷对材料的拉伸模量具有一定的强化作用;材料的双轴拉伸强度存在双向弱化效应,等比例双轴拉伸时,双轴拉伸强度最低,仅为单轴强度的60.5%;试样破坏发生于中心实验区域,材料不同载荷比的破坏形式有所不同,分别主要表现为纤维断裂、基体失效和玻纤布分层。
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    基于DIC的预应变下铜/铝复层板各向异性性能检测与研究
    孙涛, 梁晋, 郭翔, 李磊刚, 任茂栋
    2014, 0 (5): 78-85.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.014
    摘要 ( 451 )   HTML( PDF (6422KB) ( 219 )   引文文本
    基于数字图像相关法(DIC)与双目视觉技术,提出并实现了一种用于爆炸焊接制备的铜/铝复层板全场三维应变测量的方法。为了验证该方法的可行性,进行了Q235钢拉伸实验,将DIC法与引伸计变形测量结果进行了对比。应用DIC法对预应变下的复层板各向异性进行了性能检测与研究。结果表明:数字图像相关法的应变测量精度高于0.5%,与引伸计所测结果基本相当;随着预应变量的增加,复层板料力学参数的各向异性先增强后减弱;塑性应变比、应变硬化率的变化与预应变量和加载方向密切相关;板料轴向应变与宽向应变间的线性关系也受预应变与加载方向的影响。
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    基于RVM表征热障涂层孔隙率与孔隙形貌对超声纵波声速的影响
    马志远, 罗忠兵, 林莉
    2014, 0 (5): 86-90.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.015
    摘要 ( 334 )   HTML( PDF (1988KB) ( 180 )   引文文本
    依据由电子束物理气相沉积法(Electron Beam Physical Vapor Deposition,EB -PVD)制备的ZrO2-7%(质量分数)Y2O3(Yttria Stabilization Zirconia,YSZ)涂层显微分析结果,采用统计学方法和随机介质理论建立了涂层的随机孔隙模型。针对孔隙率分别为0%,5%,10%且具有不同孔隙形貌的涂层模拟结果,采用数值计算方法得到不同孔隙率及孔隙形貌差异引起的纵波声速变化。结果表明:含孔隙涂层纵波声速明显减小,与致密涂层相比,孔隙率为5%和10%的YSZ涂层,纵波声速分别减小14.4%和23.9%。此外,孔隙率恒定时,孔隙形貌变化也会引起超声纵波速度波动,对于孔隙率5%和10%的涂层,声速波动分别为5.0%和6.8%,该模拟计算结果与对应孔隙率的实验测量结果5.9%和7.5%是相当的。
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    综述
    超材料在宽频微波衰减吸收材料中的应用研究进展
    周卓辉, 黄大庆, 刘晓来, 牟维琦, 康飞宇
    2014, 0 (5): 91-96.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.016
    摘要 ( 647 )   HTML( PDF (1773KB) ( 358 )   引文文本
    主要对不同吸波机理扩展超材料微波吸收体衰减吸收频带的研究现状进行了综述,包括基于谐振吸收、加载集总元件、加载电阻材料的频带扩展方法以及通过可调超材料实现超材料吸波体的智能化吸收和宽频吸收的方法,重点讨论了分形学曲线在超材料设计中的应用,分析了其能通过小的尺寸实现低频谐振吸收的优点以及分形学图案自带的频带扩展能力,提出了分形学曲线和图案是未来超材料吸波体发展的一个重要途径。
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