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  • 材料工程
      2016年, 第44卷, 第4期 刊出日期:2016-04-20 上一期    下一期
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    《材料工程》2016年第04期目次
    2016, 44 (4): 0-0.  
    摘要 ( 153 )   PDF (5239KB) ( 69 )   引文文本
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    材料与工艺
    AZ31镁合金室温拉伸微观变形机制EBSD原位跟踪研究
    宋广胜, 陈强强, 徐勇, 李娟, 张士宏
    2016, 44 (4): 1-8.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.001
    摘要 ( 470 )   HTML( PDF (2711KB) ( 104 )   引文文本
    利用电子背散射衍射(EBSD)技术,原位跟踪AZ31镁合金轧制板材室温下沿轧向拉伸时的晶粒取向变化。对变形过程的滑移系和孪晶启动机进行分析。结果表明:变形过程主要由〈a〉基面和柱面滑移系开动而实现,晶粒取向无明显变化,大量〈a〉位错滑移的产生,使得变形后小角度晶界增加明显。晶粒中拉伸孪晶是试样在拉伸变形过程中产生的,而非在试样拉伸后的卸载过程中产生。
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    流动温压成型黏结钕铁硼/锶铁氧体复合磁体的研究
    钟喜春, 胡庚, 郭兴家, 刘仲武
    2016, 44 (4): 9-13.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.002
    摘要 ( 291 )   HTML( PDF (5263KB) ( 387 )   引文文本
    采用流动温压成型工艺制备黏结钕铁硼/锶铁氧体复合磁体,研究温压工艺参数对钕铁硼/锶铁氧体复合磁体磁性能的影响。结果表明:随着温压温度、压制时间以及保压压力的提高,黏结复合磁体的磁性能呈现先增大后减小的趋势。流动温压成型参数的选择与黏结剂有关,采用酚醛环氧树脂BPANE8200为黏结剂时,流动温压成型的最佳工艺参数:77℃加载900MPa并保压8min,复合磁体的剩磁Br、内禀矫顽力Hcj以及最大磁能积(BH)max均获得最大值,即Br=522mT,Hcj=740.48kA/m,(BH)max=39.82kJ/m3
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    高分子中空微球的制备及其在聚硫密封剂中的应用
    王忠兵, 洪强, 罗小杰, 章谏正, 宋英红, 吴松华, 杨保俊
    2016, 44 (4): 14-19.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.003
    摘要 ( 310 )   HTML( PDF (6588KB) ( 109 )   引文文本
    以甲基丙烯酸及甲基丙烯酸酯类单体为核、苯乙烯单体为壳层,通过种子乳液聚合法合成核壳结构的聚合物微球。采用碱酸分步处理的方法,将富含羧酸的微球内核充分离子化,通过溶胀离开微球,得到高分子中空微球。通过种子制备阶段乳化剂用量的控制可调控最终中空微球的粒径,并获得两种不同粒径的中空微球(分别为551nm和156nm)。将两种高分子中空微球分别与聚硫橡胶共混,制备出相应的聚硫密封剂。采用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、电子拉力机对其结构、形貌、成分及其力学性能进行研究。结果显示:所制备的中空微球粒径分布均匀,中空度较高。添加高分子中空微球可以降低密封剂密度,同时提升其力学性能。相比较而言,粒径较大的高分子中空微球具有更好的应用效果。
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    多壁碳纳米管增强铝基复合材料的高温力学性能
    刘强, 柯黎明, 刘奋成, 黄春平
    2016, 44 (4): 20-25.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.004
    摘要 ( 381 )   HTML( PDF (6205KB) ( 169 )   引文文本
    采用搅拌摩擦加工技术制备不同含量多壁碳纳米管增强铝基复合材料,并对复合材料高温力学性能进行研究。结果表明:多壁碳纳米管的添加使得铝基体材料微观组织更加细小,并形成了少量纳米晶;铝基体中有较高密度位错,并在局部呈位错缠结状分布。与未添加多壁碳纳米管的铝基体相比,复合材料的高温拉伸强度明显增强,且随着碳纳米管含量的增加,复合材料强度逐渐提高,而高温塑性不断降低,350℃时,6.6%(体积分数)MWCNTs/Al复合材料的抗拉强度达到78MPa,为未添加多壁碳纳米管铝基材强度的3.9倍;断口分析表明,随着测试温度的提高,韧窝逐渐变小,呈脆性断裂特征。
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    SUS304不锈钢板点焊接头超声成像及力学性能
    张龙, 曾凯, 何晓聪, 邢保英, 孙鑫宇, 胡伟
    2016, 44 (4): 26-31.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.005
    摘要 ( 245 )   HTML( PDF (4198KB) ( 101 )   引文文本
    利用超声波水浸聚焦入射法,对1mm厚的SUS304奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C扫描成像检测,研究不同焊接工艺参数下接头的C扫描图像特征,检测分析点焊的熔核直径,并对点焊接头进行拉伸-剪切实验。结果表明:超声波水浸聚焦C扫描成像法能够有效检测点焊熔核直径,为4.76~5.25mm,比金相实测值大2.6%~5.3%;随着焊接电流的增加(4~8kA),接头的失效载荷均值从7116.8N增加到9707.1N,能量吸收均值从66.3J增加到196J,同时反映在C扫描图像上的熔核直径也从4.76mm增加到5.11mm;当焊接电流增加至9kA时,接头的失效载荷均值下降至6799.5N,能量吸收均值下降至41.3J,此时在C扫描图像上反映出飞溅、焊穿等典型的焊接缺陷。
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    低碳硅锰钢I&Q&P处理中C,Mn元素配分综合作用
    田亚强, 张宏军, 陈连生, 宋进英, 魏英立, 张健杨
    2016, 44 (4): 32-38.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.006
    摘要 ( 424 )   HTML( PDF (7397KB) ( 90 )   引文文本
    采用EMPA,SEM和XRD等手段,研究低碳硅锰钢在双相区保温淬火(I&Q)、双相区保温+奥氏体化+盐浴配分(I&Q&P)和奥氏体化+盐浴配分(Q&P)工艺中的C,Mn元素配分行为及对残余奥氏体的综合作用。结果表明:经I&Q工艺处理后,得到马氏体、铁素体加少量残余奥氏体混合组织,C,Mn在马氏体中出现了富集,并且C富集程度高于Mn;经I&Q&P工艺处理后,C,Mn在板条马氏体中呈现不均匀分布,C的局部富集现象更明显,按C,Mn含量的不同,马氏体可分为"高C高Mn"、"高C低Mn"和"低C低Mn"3种;相比较Q&P工艺中只有C配分作用稳定残余奥氏体,I&Q&P工艺在C,Mn配分综合作用下,能得到更多的残余奥氏体。
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    固相剪切碾磨制备铝粉填充聚乙烯基高性能导热复合材料的研究
    吴贺君, 卢灿辉, 李庆业, 胡彪
    2016, 44 (4): 39-44.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.007
    摘要 ( 312 )   HTML( PDF (4110KB) ( 84 )   引文文本
    采用固相剪切碾磨法(S3M)制备铝粉和线性低密度聚乙烯(LLDPE)的复合粉体,再经熔融加工获得高性能LLDPE/Al导热复合材料。借助扫描电镜(SEM)、激光粒度分析仪等表征铝粉在基体中的微观形态和分散状态,同时研究LLDPE/Al复合材料的热导率、力学性能和热稳定性。结果表明:固相剪切碾磨过程中铝粉受磨盘挤压、拉伸、摩擦剪切等复合力场作用,由较小球形颗粒变为较大片状,同时在基体中均匀分散且界面结合得以增强,因此复合材料拥有更高的热导率、更好的力学性能和热稳定性。当铝粉填充质量分数为80%时,经固相剪切碾磨10次制备的复合材料热导率高达8.782W·m-1·K-1,拉伸强度和弯曲强度分别为33.00MPa和31.16MPa,初始分解温度比基体提高约13℃。
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    一种碳纤维/环氧预浸料的微波固化特性及其层合板的微波固化工艺研究
    陈萍, 徐学宏, 李振忠, 闫超, 王世杰, 王小群
    2016, 44 (4): 45-50.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.008
    摘要 ( 325 )   HTML( PDF (897KB) ( 108 )   引文文本
    采用差示扫描量热法(DSC)和傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究一种碳纤维/环氧预浸料在微波辐射下的固化特性,并对碳纤维/环氧预浸料层合板的微波固化-真空袋成型工艺中存在的真空袋易过热破损的问题进行研究。结果表明:与热固化相比,微波固化能够明显缩短固化时间,而且不会改变最终固化产物的分子结构;碳纤维/环氧预浸料的尺寸大小对其微波固化行为有一定的影响;通过控制微波功率,可以有效地解决在碳纤维/环氧复合材料微波固化过程中存在的真空袋过热破损的问题,且微波固化可获得固化时间控制在60min左右、固化度达95%以上的碳纤维/环氧复合材料层合板,微波固化时间比传统热固化(固化时间大于2h)缩短了一半以上。
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    激光淬火后Cr12MoV渗铬层的摩擦与磨损性能
    付贵忠, 孔德军, 张垒
    2016, 44 (4): 51-58.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.009
    摘要 ( 273 )   HTML( PDF (9689KB) ( 61 )   引文文本
    利用激光对Cr12MoV冷作模具钢盐浴渗铬后进行表面激光淬火处理,通过SEM扫描电镜和X射线衍射仪分析渗铬层组织结构和物相组成,考察渗铬层摩擦因数与磨损性能,对磨损机理进行讨论。结果表明:渗铬层厚度约为20μm,Cr含量呈梯度分布,在渗铬层中形成富集层;渗铬层物相由CrC3,CrC2,(Fe,Cr)2C3和Cr组成,经渗铬+激光淬火后渗铬层表面形成致密Cr2O3膜;渗铬层-基体为冶金+机械结合方式,经渗铬+激光淬火后冶金结合能力增强;用SiC陶瓷球为对磨件进行干摩擦磨损实验,经渗铬+激光淬火后渗铬层平均摩擦因数为0.5795,比原始状态和渗铬处理分别降低了40.9%和19.2%,减少了黏着磨损,磨损形式为磨料磨损,淬硬层和硬质相是提高磨损性能的主要机制。
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    消除法制备低氯漂白紫胶及机理
    廖亚龙, 杨功舜, 周娟
    2016, 44 (4): 59-64.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.010
    摘要 ( 272 )   HTML( PDF (937KB) ( 68 )   引文文本
    在漂白紫胶乙醇溶液中加入乙醇钠(一种亲核试剂),选择性与紫胶分子中结合氯的碳原子反应,脱除漂白紫胶中的氯,制备了低氯漂白紫胶。研究乙醇钠加入量、反应温度和反应时间对脱氯效果的影响。结果表明:100g漂白紫胶中加入4.2g的乙醇钠,在90℃反应90min脱氯效果最佳;最佳反应条件时,产品中氯的质量分数为0.28%,远低于脱氯前的2.6%。紫外光谱分析表明,漂白紫胶最大吸收峰的波长由236nm蓝移至222nm,脱除结合氯后最大吸收峰的波长值恢复。通过亲核消除反应,乙醇钠能脱除漂白紫胶的结合氯,漂白紫胶脱氯前后的结构不同。
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    Al元素对AlxFeCrCoCuV高熵合金组织及摩擦性能的影响
    谢红波, 刘贵仲, 郭景杰, 周敏, 刘德飘, 毛炜乾
    2016, 44 (4): 65-70.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.011
    摘要 ( 318 )   HTML( PDF (9760KB) ( 81 )   引文文本
    采用非自耗电弧熔炼炉制备了AlxFeCrCoCuV(x=0,0.5,1.0)多组元高熵合金。用XRD,SEM,EDS和DSC技术探究了合金的微观组织,并测试了其硬度及耐磨性能。研究表明:随着Al的加入,Al0.5FeCrCoCuV合金和Al1.0FeCrCoCuV合金由FeCrCoCuV合金单一的BCC相变为由枝晶BCC和晶间FCC共同组成的双相组织;Al1.0FeCrCoCuV合金的硬度大于Al0.5FeCrCoCuV合金。合金的摩擦磨损测试主要以黏着磨损为主,合金的耐磨性能与硬度成正比。3种合金的摩擦因数都是随着时间的增加而减小,主要原因是随着摩擦时间的增加,合金表面生成了一层氧化物提高了合金的耐磨性能。
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    测试与表征
    5083铝合金扭动微动磨损实验研究
    伍灿, 沈火明, 邓莎莎, 刘娟, 彭金方
    2016, 44 (4): 71-75.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.012
    摘要 ( 299 )   HTML( PDF (9704KB) ( 59 )   引文文本
    采用球-平面接触的模式,对GCr15钢球与5083铝合金在角位移幅值0.1°~10°和法向载荷15,50N时的扭动微动磨损进行实验研究。结果表明:摩擦扭矩-角位移幅值曲线(T-θ曲线)随着循环次数的增加有规律地发生变化,呈现3种基本类型,即直线状、椭圆状和平行四边形状。5083铝合金的扭动微动运行区域分为部分滑移区、混合滑移区、完全滑移区,部分滑移区的摩擦扭矩值持续较低,混合滑移区以及完全滑移区的摩擦扭矩值呈一定规律变化。结合SEM磨斑形貌分析可知部分滑移区损伤轻微,混合滑移区以及完全滑移区损伤较严重。通过研究确定了5083铝合金的运行工况微动图。
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    纤维缠绕复合材料起伏区域残余应力
    和欣辉, 韩小平
    2016, 44 (4): 76-81.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.013
    摘要 ( 298 )   HTML( PDF (1751KB) ( 76 )   引文文本
    针对纤维交叉起伏区域残余应力,建立一种细观分析模型。基于热传导方程、固化反应动力学模型和复合材料层合理论,采用有限元方法和细观分析模型,对缠绕复合材料在固化工艺过程中的残余应力分布及其变化规律进行数值模拟。通过算例,研究纤维起伏区域残余应力的分布特点,结果表明:起伏纤维束不同位置处残余应力差别很大,层合区纤维束呈现拉应力状态,起伏区纤维束呈现压应力状态,富树脂区出现最大压应力;残余应力沿纤维束起伏方向呈现V型变化趋势,在纤维束上不同位置出现拉、压不同的应力状态,起伏角度最大处出现最大压应力。
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    T700/5224复合材料在湿热环境和化学介质中的老化行为
    张晓云, 曹东, 陆峰, 刘建华
    2016, 44 (4): 82-88.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.014
    摘要 ( 303 )   HTML( PDF (1288KB) ( 84 )   引文文本
    研究T700/5224复合材料在湿热环境和15#液压油、4010#合成航空润滑油、RP-3航空煤油和AHC-1水基型清洗剂4种飞机上常用的化学介质中的老化行为、实验不同时间后的吸湿量及力学性能。采用红外光谱(IR)和动态力学(DMA)分析T700/5224复合材料在介质老化过程中的化学变化和玻璃化转变温度Tg。结果表明:在80℃-85%RH的湿热环境中实验1000h后吸湿量为1.05%,在80℃-100%RH的湿热环境中实验1000h后的吸湿量为1.35%;T700/5224复合材料湿热老化后,剪切性能随老化时间变化不大,弯曲性能下降较大,开孔拉伸性能变化较大,但总体上并没有降低,而开孔压缩性能一直缓慢下降。介质老化对T700/5224复合材料的力学性能影响不大,AHC-1水基型清洗剂对其影响大于其他3种介质,T700/5224复合材料在AHC-1水基型清洗剂中浸泡45天后其玻璃转变温度Tg下降10℃。
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    辐照过程中He对ODS合金中氧化物的影响
    贺建超, 高进, 邓东, 万发荣
    2016, 44 (4): 89-93.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.015
    摘要 ( 219 )   HTML( PDF (3488KB) ( 69 )   引文文本
    研究辐照下He在氧化物弥散强化材料中小于5nm的氧化物颗粒的稳定性。在有He环境下,对14YWT氧化物弥散强化材料进行高温离子辐照。采用三维原子探针(APT)对辐照前后样品中的氧化物颗粒的大小、密度、成分以及其空间分布进行分析。结果表明:小于5nm的弥散氧化物颗粒主要是由Y和Ti的氧化物组成,在辐照前后其成分、尺寸和空间分布无明显变化,说明在600℃高温重离子辐照过程中,在有He环境下铁素体ODS材料中弥散氧化物颗粒仍具有良好的稳定性。
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    综述
    航空发动机可磨耗封严涂层技术研究及性能评价
    张俊红, 鲁鑫, 何振鹏, 王志平
    2016, 44 (4): 94-109.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.016
    摘要 ( 335 )   HTML( PDF (6839KB) ( 397 )   引文文本
    综述了国内外封严涂层的研究现状,介绍了航空发动机封严涂层的结构和应用特点,重点讨论了可磨耗封严涂层性能评价和技术研究现状。比较了各种涂层材料、评价方法的优势与不足,指出了可磨耗封严涂层的应用潜力及研究发展方向。提出了我国在可磨耗封严涂层技术研究及性能评价方面今后的发展方向,即涂层制备方法、结构研究、高温涂层研究和仿真技术等。
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    Zr-Sn-Nb-Fe系锆合金中第二相粒子研究进展
    范清松, 杨忠波, 周军, 石明华, 陈鑫, 李中奎
    2016, 44 (4): 110-118.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.017
    摘要 ( 375 )   HTML( PDF (819KB) ( 91 )   引文文本
    本文归纳了近些年国内外关于Zr-Sn-Nb-Fe系锆合金第二相方面的一些重要研究结果,总结了Sn,Nb,Fe等合金元素对Zr-Sn-Nb-Fe系锆合金中第二相特征(晶体结构、成分、尺寸、分布等)的影响规律,分析了第二相在加工热处理过程中的析出及演变机制,并指出如何改善第二相类型、尺寸、分布等的一些措施。
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    冷压焊界面结合机理与结合强度研究现状
    王艳松, 李文亚, 杨夏炜, 付颖
    2016, 44 (4): 119-130.   DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2016.04.018
    摘要 ( 434 )   HTML( PDF (9157KB) ( 121 )   引文文本
    固相焊接因其突出的技术优势在先进金属结构材料焊接中获得越来越多的应用。冷压焊作为一种特殊固相焊接方法,其界面结合机理和结合强度预测是长期以来困扰研究者的两大难题。本文综述了冷压焊界面结合机理理论研究现状,重点讨论了冷压焊接头界面结合强度影响因素及其预测模型,并指出了今后冷压焊界面结合机理需综合考虑扩散、再结晶、位错等因素,同时结合强度预测模型应考虑变形程度、变形速率、变形温度等方面。
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