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  • 材料工程
      2014年, 第0卷, 第8期 刊出日期:2014-08-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2014年第08期目次
    2014, 0 (8): 0-0.  
    摘要 ( 154 )   PDF (823KB) ( 124 )   引文文本
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    材料与工艺
    热处理对FGH96合金异常晶粒长大的影响
    杨杰, 邹金文, 王晓峰, 吉传波, 周晓明
    2014, 0 (8): 1-7.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.001
    摘要 ( 368 )   HTML( PDF (6859KB) ( 221 )   引文文本
    基于FGH96合金双锥体试样压缩变形实验及短时加热实验,研究热处理工艺对异常晶粒长大的影响规律,分析异常晶粒长大初始过程的晶粒组织及γ'相。结果表明:具有相同局部应变的双锥体试样经过固溶热处理时,会出现异常晶粒组织,而亚固溶热处理不会出现异常晶粒组织。当压头速率为0.1mm/s及0.008mm/s时,经过固溶热处理的双锥体试样,均会在保温时间小于30s时,局部出现具有较大晶粒的不均匀组织,最终成为异常晶粒。采用过固溶热处理,晶界上的二次γ'相会在到达固溶温度后的60s内几乎完全溶解,其对晶界的钉扎作用消失。采用亚固溶热处理,晶界上的γ'相不会发生溶解,会阻碍晶界的迁移,不会发生晶粒异常长大。
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    激光立体成形GH4169高温合金γ"相的高温粗化行为
    明宪良, 陈静, 谭华, 杨海欧, 林鑫
    2014, 0 (8): 8-14.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.002
    摘要 ( 417 )   HTML( PDF (2247KB) ( 265 )   引文文本
    采用激光立体成形技术制备GH4169高温合金块体,对其在720~780℃温度区间进行不同保温时间的双级时效处理,采用微观测试分析方法对高温短时时效处理后γ"相的形态、尺寸变化及粗化动力学行为进行研究。结果表明:激光立体成形GH4169合金在不同保温时间双级时效条件下,γ"相形态基本为圆盘形;和保温时间相比,时效温度对γ"相的影响更为显著;γ"相的粗化规律符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论,计算获得γ"的粗化激活能Q=281.85kJ/mol,较锻造GH4169合金的γ"粗化激活能略高,表明激光立体成形GH4169合金的组织稳定性优于锻态。
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    强流脉冲电子束表面处理对TiAlN涂层刀具的组织结构及性能的影响
    娄长胜, 芦馨, 金光, 高景龙, 张罡
    2014, 0 (8): 15-20.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.003
    摘要 ( 407 )   HTML( PDF (2780KB) ( 230 )   引文文本
    采用强流脉冲电子束表面改性技术对TiAlN涂层刀具表面进行轰击处理。利用扫描电镜、X射线衍射仪研究轰击次数对TiAlN涂层刀具表面形貌、涂层厚度及物相组成的影响,检测TiAlN涂层的显微硬度和粗糙度,并对轰击前后涂层刀具的切削性能进行分析。结果表明:随着轰击次数的增加,涂层的厚度减小,涂层表面在微区范围内更致密、光滑,显微硬度则先小幅提高后急剧下降,而涂层的物相组成基本保持不变。与原始刀具的切削性能相比,轰击后的涂层刀具切削速率小幅提高,而刀具后刀面磨损有所下降。
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    十六烷基三甲基溴化铵对液相还原法制备钴颗粒形貌与磁性能的影响
    温术来, 程荆卫, 李红, 刘颖, 赵修臣, 王玉锋
    2014, 0 (8): 21-26.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.004
    摘要 ( 533 )   HTML( PDF (3104KB) ( 123 )   引文文本
    以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,通过液相还原法成功制备磁性穗状钴颗粒。采用电子扫描显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)与振动样品磁强计(VSM)对制备的钴颗粒进行表征。结果表明:添加CTAB时得到的穗状钴颗粒为片层结构,晶体结构以密排六方为主;而未添加CTAB时得到的是以面心立方为主的菜花状钴颗粒。片层结构穗状钴颗粒的比饱和磁化强度与矫顽力分别为116.17A·m2·kg-1与20.3kA·m-1,而菜花状钴颗粒的比饱和磁化强度及矫顽力分别为158.24A·m2·kg-1与9.174kA·m-1,分析认为这种差异可能是由钴颗粒粒径、磁晶各向异性、形状各向异性以及内部缺陷所导致。
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    表面处理对CCTO/PVDF复合材料介电性能的影响
    宋洪松, 赵天宇, 杨程
    2014, 0 (8): 27-31.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.005
    摘要 ( 343 )   HTML( PDF (1755KB) ( 241 )   引文文本
    分别用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si69)对CaCu3Ti4O12 (CCTO)进行处理,采用溶液法制备处理后的CCTO/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料。采用XRD和SEM对复合材料的物相及微观结构进行分析,研究复合材料的介电性能与CCTO表面处理的关系。结果表明:经过表面处理的CCTO添加到PVDF中,提高了PVDF的介电常数,尤其是采用Si69处理的CCTO/PVDF复合材料,在1000Hz下介电常数达到了85,是不经过改性的CCTO/PVDF复合材料的5倍。
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    应变速率循环法构建TC4-DT钛合金本构方程
    郑漫庆, 王高潮, 喻淼真, 徐雪峰
    2014, 0 (8): 32-35.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.006
    摘要 ( 354 )   HTML( PDF (1459KB) ( 179 )   引文文本
    采用应变速率循环法在超塑拉伸机上对TC4-DT钛合金进行三组高温超塑性拉伸实验,变形温度为850~890℃,应变速率为3.3×10-5~3.3×10-3s-1。通过对拉伸实验数据的分析计算出TC4-DT钛合金动态再结晶激活能,并利用Arrhenius模型构建TC4-DT高温条件下的超塑性本构方程。结果表明:TC4-DT钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,870℃附近的超塑性较好,伸长率达到554%。
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    冲击强化对304奥氏体不锈钢拉伸性能的影响
    高玉魁
    2014, 0 (8): 36-40.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.007
    摘要 ( 423 )   HTML( PDF (2245KB) ( 138 )   引文文本
    选用304奥氏体不锈钢进行喷丸强化和表面机械研磨等硬球冲击强化。采用X射线衍射和透射电子显微分析技术测定304奥氏体不锈钢冲击强化形成的微观组织结构变化,并进行室温下的拉伸实验,研究冲击强化对微观组织与拉伸性能的影响。结果表明:冲击强化导致奥氏体转变为马氏体,而且表层晶粒明显细化,这提高了屈服强度和抗拉强度等拉伸性能。
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    N,O-羧甲基壳聚糖磁性复合微球的制备与表征
    马烽, 陆丰艳, 秦岩, 王睿
    2014, 0 (8): 41-45.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.008
    摘要 ( 396 )   HTML( PDF (1733KB) ( 200 )   引文文本
    采用水热法制备出NiFe2O4磁性纳米粒子。以壳聚糖和氯乙酸为原料,在碱性条件下制得N,O-羧甲基壳聚糖。以羧甲基壳聚糖为骨架材料,戊二醛作为交联剂,采用乳化交联法制备出N,O-羧甲基壳聚糖磁性微球。通过红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析以及交变梯度磁强计对材料的组成、结构、形貌、热性能和磁性能进行测试表征。结果表明:合成的NiFe2O4为立方尖晶石结构,粒径为10~80nm,饱和磁化强度为43.3A·m2·kg-1。制备的N,O-羧甲基壳聚糖磁性微球为表面光滑的球形,粒径为6~25μm,微球中NiFe2O4的质量分数为35.6%,饱和磁化强度为14.3A·m2·kg-1
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    不同稀土元素添加量对K465合金微观组织与力学性能的影响
    王定刚, 肖程波, 宋尽霞, 李青, 余乾
    2014, 0 (8): 46-50.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.009
    摘要 ( 445 )   HTML( PDF (3430KB) ( 117 )   引文文本
    利用金相技术和扫描电镜(SEM)观察分析了稀土元素(Ce+Y)含量对K465合金微观组织的影响,并测试了合金的室温瞬时拉伸性能和高温持久性能。结果表明:(Ce+Y)含量为0.03%(质量分数,下同)的合金碳化物变质处理后形态良好,高温持久性能大幅提高;(Ce+Y)含量为0.06%的合金枝晶间区大块γ'相的边缘析出富(Ce+Y)相,从而使合金的持久性能明显下降。
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    雾化热分解-氧化五羰基铁制备磁性氧化铁纳米粒子
    王新星, 张宝林, 王行展, 冯凌云
    2014, 0 (8): 51-54.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.010
    摘要 ( 305 )   HTML( PDF (2010KB) ( 162 )   引文文本
    通过雾化热分解-氧化五羰基铁(Fe(CO)5),在雾化液中添加三乙二醇(TREG)和三正辛基氧膦(TOPO),及在收集液中添加羧基化单甲醚聚乙二醇(MPEG-COOH)等有机修饰剂合成γ-Fe2O3纳米粒子。研究两段加热和单段加热对合成γ-Fe2O3纳米粒子的形貌、粒径、分散性的影响,同时分析温度对γ-Fe2O3纳米粒子结晶性、形貌及磁性能的影响。结果表明:合成的γ-Fe2O3纳米粒子结晶度随温度的升高而增加; MPEG-COOH已经修饰在γ-Fe2O3纳米粒子表面;在单段加热模式下温度为360,390,420℃和450℃时合成的γ-Fe2O3纳米粒子在300K下都具有超顺磁性,饱和磁化强度分别为30,37,41,71A·m2·kg-1;单段加热模式较两段加热模式合成的γ-Fe2O3纳米粒子分散性更好。
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    测试与表征
    外加电位对X80钢在玉门土壤模拟溶液中应力腐蚀的影响
    程远, 俞宏英, 王莹, 孙冬柏
    2014, 0 (8): 55-60.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.011
    摘要 ( 290 )   HTML( PDF (5479KB) ( 111 )   引文文本
    采用慢应变速率拉伸实验研究X80钢在土壤模拟溶液中的应力腐蚀敏感性。以玉门地区的碱性土壤为基础,分析不同电位对应力腐蚀的影响。用扫描电镜对断口及二次裂纹形貌进行观察。结果表明:阳极电位下X80钢应力腐蚀敏感性不高。高阳极电位下,阳极溶解在一定程度上抑制了应力腐蚀。阳极电位较弱以及开路电位下,阳极溶解较弱,裂尖和其他表面存在溶解性差异,这些因素有利于裂纹扩展。但是较慢的溶解速率以及相对高的应变速率使得裂纹没有足够时间发生有效扩展,应力腐蚀敏感性仍然较低。当外加阴极电位时,裂尖发生阳极溶解而其他位置受到阴极反应抑制,应力腐蚀敏感性增加。随着阴极电位降低,不断增加的氢影响裂纹萌生和扩展,应力腐蚀敏感性随外加电位的降低而增大。
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    界面设计对Sip/Al复合材料组织和性能的影响
    刘猛, 白书欣, 李顺, 赵恂, 熊德赣
    2014, 0 (8): 61-66.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.012
    摘要 ( 373 )   HTML( PDF (2647KB) ( 172 )   引文文本
    采用真空气压浸渗方法制备Sip/Al复合材料,研究硅颗粒表面炭化和氮化处理对Sip/Al复合材料组织结构和性能的影响。结果表明:炭化和氮化处理可在硅颗粒表面生成炭化硅层和氮化硅层,能有效地阻止高温制备时铝对硅的溶解,提高复合材料的性能。经1300℃炭化处理2h后制得的体积分数为50%的Sip/Al复合材料,其热导率达139.98W·(m·K)-1,相比未作处理的提高约30%;经1200℃氮化处理2h后制得的体积分数为50%的Sip/Al复合材料,其热导率为128.80W·(m·K)-1,相比未作处理的提高约20%。
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    基于非等温法的耐高温环氧树脂体系固化反应动力学研究
    曹伟伟, 朱波, 朱文滔, 王永伟, 龙国荣
    2014, 0 (8): 67-71.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.013
    摘要 ( 364 )   HTML( PDF (1875KB) ( 196 )   引文文本
    采用不同升温速率下的非等温DSC研究一种TR1219B耐高温环氧树脂体系的固化反应,分别通过n级反应模型和Malek最大概然机理函数法确定固化反应机理函数,求解固化反应动力学参数,得到固化反应动力学模型。结果表明:通过Kissinger和Crane方法求解动力学参数所得到的n级反应模型与实验值差别较大;采用Malek方法判别机理表明,该固化反应按照自催化反应机理进行,实验得到的DSC曲线与模型计算所得到的曲线吻合良好,所确立的模型在5~20K/min的升温速率下能较好地描述该环氧体系的固化反应过程。
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    X52钢在普光气田服役条件下的CO2腐蚀行为
    王晓博, 俞宏英, 关望, 孙冬柏
    2014, 0 (8): 72-78.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.014
    摘要 ( 311 )   HTML( PDF (3927KB) ( 208 )   引文文本
    利用高温高压釜,通过失重法、SEM、XRD、EDS和纳米力学探针等方法,研究X52钢在普光气田服役条件下的CO2腐蚀行为。结果表明:在25~140℃时,X52钢在CO2水溶液中表现出高的腐蚀速率;随着温度的升高,腐蚀速率在60℃和120℃时出现极大值;随着压力的升高,腐蚀速率呈现出增大的趋势;腐蚀产物膜的主要成分为FeCO3;在90~140℃时,腐蚀类型以局部腐蚀为主,而在25~60℃时,主要以均匀腐蚀为主,并伴有轻微的局部腐蚀;随着温度的升高,腐蚀产物膜的弹性模量和硬度呈现出增大的趋势。
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    憎水膜层在大气暴露和模拟积水环境中的失效行为研究
    李允伟, 李卫平, 刘慧丛, 曹瑞, 朱立群
    2014, 0 (8): 79-85.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.015
    摘要 ( 247 )   HTML( PDF (2674KB) ( 141 )   引文文本
    研究憎水膜层表面憎水角、憎水角滞后、红外吸收光谱、交流阻抗响应、表面微观结构等变化,探讨不同环境条件和基材对憎水膜层失效行为的影响。结果表明:室外大气暴露环境中憎水性能衰减速率较室内环境的快,室内环境暴露115d的膜层憎水角仍在100°以上,而同样在室外环境中憎水膜层的憎水角则下降到50°左右。红外分析表明,室外憎水膜层中Si-O-Si长链结构和Si-H键遭破坏;在模拟积水环境中钢与铝合金上的膜层憎水性能及水滴在膜层表面的流动性能差异较大,但两种材料上的憎水膜层分子结构未发生明显改变;AFM测试结果表明,膜层本身粗糙度的降低是导致憎水性能下降的原因之一。
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    多孔纳米棒氧化锌的制备及其气敏特性
    薄小庆, 刘唱白, 何越, 刘丽, 刘震, 王连元
    2014, 0 (8): 86-89.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.016
    摘要 ( 291 )   HTML( PDF (2173KB) ( 156 )   引文文本
    采用水热法制备表面多孔的纳米棒状氧化锌。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的结构和形貌进行表征。以表面多孔的棒状氧化锌作为敏感材料制成旁热式结构的气体传感器,并对样品在不同温度下对乙醇气体的灵敏度进行了测试。结果表明:在280℃下,样品对100×10-6乙醇气体的灵敏度约为27.9,响应恢复时间分别约为3s和10s,此结果约是表面无孔的纳米棒状氧化锌在相同条件下对乙醇气体灵敏度的4.8倍,并且是相同条件下干扰气体中灵敏度最大的丙酮气体的3.1倍,表明该器件具有良好的选择性。
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    硼含量对IC10高温合金凝固行为的影响
    周静怡, 赵文侠, 郑真, 曲士昱, 贾新云, 郑运荣
    2014, 0 (8): 90-96.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.017
    摘要 ( 426 )   HTML( PDF (3169KB) ( 169 )   引文文本
    采用差示扫描量热(DSC)、等温淬火和显微组织分析方法对比分析含硼量为0.005%(质量分数,下同)和0.03%的IC10合金显微组织及组成相的形成过程,研究不同硼含量合金中初生相的析出温度及析出顺序。结果表明:DSC的冷却曲线上可显示出γMC碳化物、(γ+γ')共晶以及次生γ'的析出峰,但微量相M3B2硼化物和Ni5Hf相未能显示。等温淬火法可以确定所有相的析出温度。不同含硼量合金的相组成相同,按形成先后顺序六种相分别为γMC、(γ+γ')共晶、次生γ'、 M3B2和Ni5Hf。IC10合金含硼量的增加,显著提高了M3B2和(γ+γ')共晶的含量(体积分数),使合金液相线和固相线温度降低,同时延缓了MC碳化物和(γ+γ')共晶的形成。
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    综述
    单分散聚合物微球的合成方法进展
    李光辉, 张贵才, 葛际江, 申金伟, 蒋平
    2014, 0 (8): 97-104.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.018
    摘要 ( 718 )   HTML( PDF (919KB) ( 344 )   引文文本
    本文综述了近年来使用传统自由基聚合方法控制粒径单分散性的操作工艺特点。总结了新制备方法,包括膜乳化、共聚焦-微流化、电流体动力学喷雾、喷墨打印法、气溶胶-凝胶法、两亲聚合物的自组装及改进的Stöber方法等,介绍了其原理、特点和研究现状。最后,提出了关于单分散聚合物微球合成发展的建议。
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    纳米结构热障涂层研究进展
    黄亮亮, 孟惠民, 唐静
    2014, 0 (8): 105-114.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2014.08.019
    摘要 ( 466 )   HTML( PDF (3856KB) ( 224 )   引文文本
    本文主要综述了目前制备纳米结构热障涂层的三种方法,即大气等离子喷涂、溶液前驱体等离子喷涂和悬浮液等离子喷涂,并对这三种方法的工艺过程、制备原理、涂层的微观结构特征和研究现状进行了归纳。最后,总结了纳米结构热障涂层研究目前存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。
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