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  • 材料工程
      2014年, 第0卷, 第7期 刊出日期:2014-07-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2014年第07期目次
    2014, 0 (7): 0-0.  
    摘要 ( 167 )   PDF (277KB) ( 228 )   引文文本
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    材料与工艺
    新型复合挤压工艺中温度对AZ61组织和性能的影响
    张丁非, 耿青梅, 杨绪盛, 余大亮, 潘复生
    2014, 0 (7): 1-4.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.001
    摘要 ( 437 )   HTML( PDF (1963KB) ( 268 )   引文文本
    针对镁合金棒材的工业化制备和加工,提出了一种新型的复合挤压方式,将正挤压(Extrusion)和剪切(Shear)结合(简称ES)。对经过不同温度下ES变形后AZ61镁合金棒材进行微观组织观察、硬度测试、室温拉伸性能测试及SEM,研究了ES变形工艺中变形温度对AZ61挤压棒材组织及性能的影响。结果表明:温度由380℃升至400℃时,动态再结晶进行得更充分,组织为细小等轴晶粒,但温度升至440℃时,晶粒出现长大;三个温度下断口均呈现塑性断裂特征,400℃时棒材的综合力学性能最好,其抗拉强度为296.7MPa,屈服强度为158.9MPa,伸长率为15.4%。
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    奥氏体化条件对675装甲钢中马氏体相变的影响
    乔志霞, 李连进, 宁保群
    2014, 0 (7): 5-9.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.002
    摘要 ( 491 )   HTML( PDF (1766KB) ( 252 )   引文文本
    利用高分辨热膨胀仪,结合显微组织分析,研究了奥氏体化过程中奥氏体化加热温度和保温时间两个重要参数对675装甲钢快速冷却中马氏体相变的影响,包括原奥氏体晶粒尺寸、马氏体显微组织形态和马氏体相变点(Ms)。结果表明:奥氏体化温度对原奥氏体晶粒尺寸的影响程度远大于保温时间;奥氏体化过程中,675装甲钢中钒微合金碳化物(V4C3)在大约1000℃能全部溶入到奥氏体中,从而失去钉扎奥氏体晶界的作用,致使晶粒开始粗化;随原奥氏体晶粒尺寸增大,快速冷却得到的马氏体尺寸迅速增大,表现出对原奥氏体晶粒的组织遗传现象;马氏体相变点(Ms)受到奥氏体晶粒尺寸和钒微合金碳化物向奥氏体中溶解程度两个因素综合作用。
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    AEO改性二氧化铅电极在降解甲基橙过程中的电化学行为
    范莹莹, 陈阵, 李佳莹, 付国兵, 林强
    2014, 0 (7): 10-15.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.003
    摘要 ( 445 )   HTML( PDF (2795KB) ( 259 )   引文文本
    采用阳极氧化法在不锈钢基体上制备了脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)改性PbO2电极。通过SEM图像和XRD图谱分别考察了电极的表面形貌和物相组成,采用稳态极化法和循环伏安法分析了电极在甲基橙模拟废液中的电化学特性,并对质量浓度为10mg·L-1的甲基橙模拟废水进行了电催化降解实验。结果表明,与未改性PbO2电极相比,改性PbO2电极表面平整致密,具有较高的析氧电位和较高的氧化峰电流,有利于有机物的降解。降解实验结果表明改性电极的电催化活性高于未改性电极和石墨电极。
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    生物医用TC20钛合金高温变形行为及本构关系
    刘延辉, 姚泽坤, 宁永权, 郭鸿镇
    2014, 0 (7): 16-21.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.004
    摘要 ( 367 )   HTML( PDF (2488KB) ( 161 )   引文文本
    采用Gleeble-1500热模拟试验机对TC20合金进行等温热模拟压缩实验。分析该合金在变形温度为750~900℃,应变速率为0.001~1.0s-1条件下的变形行为及流变应力的变化规律。分析不同变形温度和变形速率下的热变形行为及其微观组织的演变规律,观察结果表明:流变应力和微观组织受变形温度和应变速率显著影响;流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低,流变应力在经历加工硬化的上升阶段后达到硬化和软化相平衡的稳定阶段。采用双曲正弦模型确定该合金的变形应力指数n和变形激活能Q分别为4.43和340.908kJ/mol,建立了相应的热变形本构方程为:ε=2.706×1016[sinh(0.0091σ)]5.72 exp[-340908/(RT)]。
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    紫铜在海洋微生物作用下的电化学腐蚀行为
    陈海燕, 林振龙, 陈丕茂, 秦传新, 唐振朝, 余景
    2014, 0 (7): 22-27.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.005
    摘要 ( 523 )   HTML( PDF (2704KB) ( 212 )   引文文本
    采用开路电位、电化学极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)研究了紫铜在海水盐度和微生物影响下的腐蚀行为。结果表明,无菌介质条件下,随着介质盐度的增加,紫铜的开路电位负移,使得腐蚀倾向与腐蚀率变大。扫描电子显微镜(SEM)形貌分析表明在紫铜上附着的海洋微生物以杆状细菌为主,咸淡水中的细菌附着量比海水的大,导致紫铜在盐度不高的咸淡水耐蚀性能下降。EIS结果表明在海洋微生物作用下紫铜的交流阻抗模值减少,降低了紫铜的极化电阻和表面膜的电阻,从而加速了紫铜的腐蚀进程。
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    石墨对无渣自保护药芯焊丝性能的影响
    刘大双, 刘仁培, 魏艳红
    2014, 0 (7): 28-33.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.006
    摘要 ( 373 )   HTML( PDF (2877KB) ( 381 )   引文文本
    基于Fe-Cr-C堆焊合金体系,研究了石墨含量对无渣自保护药芯焊丝熔滴过渡行为、焊接飞溅、焊缝成形,以及堆焊层组织和性能的影响。实验结果表明,石墨含量在0%~8%(质量分数,下同)范围内变化时,随着石墨含量的增加,熔滴细化、过渡频率逐渐增大;焊接飞溅呈现先减小后增大的趋势,当石墨含量为6%时,飞溅率出现最小值3.57%,此时亦获得良好的自保护效果,焊道成型美观,表面光洁无渣。石墨促进了堆焊层组织先析碳化物的形成,同时抑制了共晶碳化物的生长,并使得先析碳化物趋于垂直于母材表面生长。随着石墨含量的增加;洛氏硬度值逐渐增加;当石墨含量超过6%后,硬度值增幅放缓,韧性恶化,焊道出现裂纹。综合考虑上述因素,该无渣自保护药芯焊丝药芯中石墨最佳添加量为6%左右。
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    C/C多孔体对C/C-SiC复合材料制备及性能的影响
    王玲玲, 马文闵, 嵇阿琳, 崔红, 闫联生, 黄剑
    2014, 0 (7): 34-38.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.007
    摘要 ( 390 )   HTML( PDF (1823KB) ( 279 )   引文文本
    以准三维针刺碳纤维预制体,经化学气相渗透(CVI)法制备了4种密度的C/C多孔体,利用先驱体浸渍裂解法(PIP)制备了C/C-SiC复合材料,研究了C/C多孔体对C/C-SiC复合材料制备和最终性能的影响。结果表明:C/C多孔体密度越低,最终得到的C/C-SiC复合材料开孔隙率及SiC含量较高。SiC的存在使C/C-SiC材料具有较高的弯曲强度,纤维和基体界面也是影响弯曲强度的关键因素,其中密度为1.35g/cm3的C/C多孔体所制备的C/C-SiC复合材料纤维和基体之间形成较好的结合界面,其弯曲强度最大。同时,SiC含量增加可显著提高C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能。
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    测试与表征
    基于高能微波真空辐射快速制备石墨烯
    薛伟江, 于娟, 丁滔, 张寿春, 王继刚
    2014, 0 (7): 39-43.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.008
    摘要 ( 487 )   HTML( PDF (1826KB) ( 273 )   引文文本
    基于高能微波处理技术,在强烈的非稳态条件下对氧化石墨进行剥离/还原,实现了石墨烯的快速制备。结果表明,经功率为6 kW微波辐照,在≤35kPa的低真空谐振腔中,只用10 s左右即可实现氧化石墨片层快速彻底的剥离,并可实现原位还原。通过SEM,TEM,TG-DSC等的微观结构表征显示,多数产物层数在2~3层之间,且样品中残留的含氧基团非常少。但也由于强烈的非稳态过程,石墨烯的制备效果存在着一定的分散性,样品中也夹杂有极少量层数约为10~20层的石墨烯微片。结果表明,采用高能微波辐照,并结合施加的真空环境,有助于强化或促进碳环片层的剥离/还原效果,实现高质量石墨烯的高效快速获取。
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    变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金退火过程中组织与织构演变过程
    蔡正旭, 唐荻, 江海涛, 马昭
    2014, 0 (7): 44-49.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.009
    摘要 ( 444 )   HTML( PDF (3655KB) ( 200 )   引文文本
    研究了变形Mg-1.5Zn-0.2Gd合金在热轧和退火过程中的显微组织、织构以及室温成形性能。结果表明:Mg-1.5Zn-0.2Gd合金经过热轧、退火后,其织构得到明显弱化并且沿着TD方向发生分裂,使得合金在室温下具有较高的断后伸长率和成形能力。450℃热轧后合金的基面织构强度最大值为3.4,RD方向上伸长率仅为6.7%;然而,合金经过350℃/60min退火后基面织构强度明显降低,最大值仅为2.3,并且基面织构沿着TD方向发生分裂,RD方向上伸长率达到26.7%。EBSD研究表明,稀土Gd元素溶入合金中,阻碍了热轧过程中动态再结晶的发生,在随后的退火过程中,非基面取向晶粒在原始大角度晶界位置形核长大,这是Mg-1.5Zn-0.2Gd合金织构得到优化的关键原因。
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    P91钢焊缝蠕变非线性超声检测中的衰减修正方法研究
    原可义, 韩赞东, 陈以方, 钟约先
    2014, 0 (7): 50-54.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.010
    摘要 ( 410 )   HTML( PDF (1176KB) ( 199 )   引文文本
    从理论上分析了衰减对非线性超声测量值的影响,并根据实际检测条件提出了一种利用时域能量对衰减进行修正的方法。以不同蠕变状态的P91钢及其焊缝为检测对象,对比了衰减修正前后的非线性超声测量值,实验结果证明,在蠕变程度较高或衰减较大的条件下,该方法能够有效的修正衰减对非线性系数测量值的影响,应用该方法可以对P91及其焊缝的蠕变状态做出更为准确的评价。
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    喷射成形GH738合金的疲劳裂纹扩展行为
    杨冬野, 曹福洋, 许文勇, 左欣, 李周, 张国庆, 孙剑飞
    2014, 0 (7): 55-59.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.011
    摘要 ( 327 )   HTML( PDF (1592KB) ( 205 )   引文文本
    进行了不同温度、频率和应力比条件下喷射成形GH738合金紧凑拉伸(CT)试样的疲劳裂纹扩展试验,分析了相应条件下的疲劳裂纹扩展速率及其对疲劳裂纹扩展行为的影响规律。结果表明:随着温度的升高,裂纹扩展速率略有加快;加载频率降低,疲劳裂纹扩展加速;裂纹扩展速率da/dN随应力比R的增大而增大。疲劳断口呈现多裂纹源特征,裂纹稳定扩展为疲劳条带机制。
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    循环加速腐蚀中紫外照射对环氧涂层老化行为的影响
    李松梅, 李湘澄, 辛长胜, 刘建华, 于美
    2014, 0 (7): 60-66.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.012
    摘要 ( 378 )   HTML( PDF (2890KB) ( 171 )   引文文本
    采用傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微(SEM)及电化学交流阻抗(EIS)技术,研究了环氧涂层在两种循环加速腐蚀(湿热-盐雾-疲劳和湿热-紫外-盐雾-疲劳)中的表面形貌、化学组成以及电化学阻抗特性。无紫外的循环加速腐蚀后涂层中心部分表面形貌无明显的变化,边缘部分涂层8个周期之后起泡破裂,破裂处出现了涂层下基体的腐蚀;有紫外的循环加速腐蚀过程中,紫外照射之后涂层表面粗糙度增加,出现粉化、失光现象,随循环加速腐蚀周期的增多涂层表面开始出现裂纹,且裂纹数量逐渐地增多。FTIR研究表明,无紫外的循环加速腐蚀后涂层结构无变化,而有紫外的循环加速腐蚀后涂层结构发生了明显的变化,高分子链断裂,O-H,C-H,C=C键及苯环等官能团消失。涂层在有紫外的循环加速腐蚀8个周期之后的电化学阻抗值仅为无紫外的1/2。
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    等离子热障涂层构件高温热疲劳寿命预测研究
    齐红宇, 马立强, 李少林, 杨晓光, 王亚梅, 魏洪亮
    2014, 0 (7): 67-72.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.013
    摘要 ( 729 )   HTML( PDF (1874KB) ( 238 )   引文文本
    针对等离子热障涂层构件的变形特点,在总结热障涂层热疲劳寿命相关文献研究成果的基础上,合理设计了平板和圆管试样的高温氧化与热疲劳试验。根据菲克定律,结合高温氧化实验数据建立粘接层Al贫化的数学模型。把粘接层Al浓度作为耦合氧化损伤的控制参量引入寿命预测模型,建立氧化损伤和热疲劳损伤耦合作用的等离子热障涂层寿命预测模型。寿命预测结果表明该寿命预测模型合理、方法可行。
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    先进复合材料T300/5405综合环境实验谱的研究
    曹东, 张晓云, 陆峰, 刘建华
    2014, 0 (7): 73-78.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.014
    摘要 ( 496 )   HTML( PDF (3140KB) ( 207 )   引文文本
    运用扫描电子电镜(SEM)、动态力学分析(DMA)和红外光谱分析(IR)技术,研究了先进复合材料T300/5405在四种综合环境实验模式下的吸湿性能变化、弯曲强度和剪切强度变化趋势,探讨了复合材料T300/5405的老化机理。研究发现:先进复合材料T300/5405的吸湿性能并不随循环老化方式的不同而产生明显的变化;力学性能的变化对老化方式也并不敏感。显微结构分析表明间断性的紫外辐射对复合材料造成了明显的破坏。老化方式4对复合材料的物理性能影响显著,复合材料的玻璃化转化温度在经过老化后有所降低。
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    7022铝合金FSJ拼连板材残余应力和变形分析
    汪洪峰, 左敦稳, 戴晟, 潘玲
    2014, 0 (7): 79-84.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.015
    摘要 ( 582 )   HTML( PDF (2666KB) ( 200 )   引文文本
    利用有限元方法对7022铝合金板材FSJ连接过程进行模拟,分别获得连接区的残余应力和变形规律,并通过实验验证模拟结果的正确性。通过模拟得出残余拉应力主要集中在连接区,连接区中间位置处在最大拉应力区,连接区两端和其他部位均是残余压应力;垂直于连接区方向上前进侧的变形也大于返回侧的变形,平行于连接区方向钥匙眼端比起始端翘起得高,整个变形如马鞍形状。
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    疲劳可靠性实验中的“截尾寿命”处理方法
    王晶, 张亦良, 李晓慧, 胡伟, 李晋伟
    2014, 0 (7): 85-91.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.016
    摘要 ( 496 )   HTML( PDF (1824KB) ( 198 )   引文文本
    针对概率疲劳统计中疲劳极限与定时截尾数据的处理问题,提出了求解疲劳极限的“配对寿命加权法”及求解疲劳曲线的“截尾寿命近似法”。以钛合金焊接试件为研究对象进行升降法及成组法疲劳试验,按照常规及本工作两种方法计算疲劳极限及各应力水平下寿命的对数正态分布参数,运用三参数模型得到2级置信水平6级可靠度的12组C-P-S-N曲线及相应的数学表达式。结果表明:“配对寿命加权法”与传统升降法吻合良好,当同一应力寿命相差3倍时,疲劳极限值仅相差0.5%,进一步佐证了传统升降法的工程实用性;“截尾寿命近似法”与常规法在寿命N>106后误差小于1%;当N≥106,置信度90%与50%两条曲线确定的应力误差小于4.5%。
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    基于声发射技术的三维编织复合材料低速冲击损伤分析
    严实, 赵金阳, 陆夏美, 曾涛
    2014, 0 (7): 92-97.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.017
    摘要 ( 371 )   HTML( PDF (2352KB) ( 219 )   引文文本
    实验研究了不同编织工艺参数的三维六向碳/环氧编织复合材料在不同冲击能量作用下的低速冲击过程。测试过程中用声发射技术进行实时监测,分析了声发射能量,幅值和波形经过快速傅里叶变换后的峰值频率,并对典型信号的波形进行了频谱分析。结果表明AE参数能很好地描述三维编织复合材料的低速冲击损伤过程。
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    综述
    铁氧体基核壳结构复合吸波材料研究进展
    刘渊, 刘祥萱, 王煊军
    2014, 0 (7): 98-106.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.018
    摘要 ( 636 )   HTML( PDF (1695KB) ( 699 )   引文文本
    核壳结构复合吸波材料因其独特的物理化学特性和良好的吸波能力,近年来成为研究的热点。本文综述了近年来有关铁氧体基核壳结构复合吸波材料的研究成果。介绍了核壳结构吸波材料吸波原理的研究进展,然后将铁氧体基核壳结构复合吸波材料的研究成果系统归纳为四大类,即金属微粉/铁氧体复合,不同类型铁氧体复合,导电高聚物/铁氧体复合、其他复合类型,评述了其特点。指出了铁氧体基核壳结构复合吸波材料未来研究亟待解决的问题和发展方向。
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    混杂纤维复合材料最优纤维混杂比例及其应用研究进展
    张博明, 李嘉, 李煦
    2014, 0 (7): 107-112.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.07.019
    摘要 ( 330 )   HTML( PDF (1071KB) ( 454 )   引文文本
    混杂纤维复合材料以其性能和低成本等优势近期取得了快速发展和应用。纤维混杂比例不仅影响构件的性能,同时关乎成本。本文介绍了混杂纤维复合材料的性能优势,分别对复合材料最佳性能和最佳成本时的纤维混杂比例的研究进展进行了综述,并介绍了混杂纤维复合材料的应用近况,提出了混杂纤维复合材料目前在发展中的不足,对其发展方向进行了展望。
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