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• 2008年, 0卷, 第4期
  刊出日期：2008-04-20

    

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  β21S钛合金高温变形行为研究

  薛克敏, 张青, 李萍, 段园培

  2008, 0(4): 1-4,69.

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  薛克敏, 张青, 李萍, 段园培. β21S钛合金高温变形行为研究[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 1-4,69.
  XUE Ke-min, ZHANG Qing, LI Ping, DUAN Yuan-pei. Hot Deformation Behavior of β21S Alloy at Elevated Temperature[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 1-4,69.

  在Gleeble-1500热模拟试验机上对β21S钛合金进行了高温恒应变速率压缩实验,研究其在变形温度为750~1100℃,应变速率为0.01~1s^-1条件下的流变应力及微观组织变化规律,计算了变形激活能及应力指数,并给出了流变应力的计算模型.结果表明:合金的流变应力随应变速率的增大而增大,在恒应变速率下,其应力水平随温度的升高而降低;在较低温度和高应变速率变形时,合金仅发生回复现象,随着温度的升高和应变速率的降低,有部分再结晶发生且再结晶程度逐渐增大;计算得出实验条件下的变形激活能和应力指数分别为211.04kJ/mol和4.0129.
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  (533)轴向取向稀土超磁致伸缩合金棒的制备与性能

  江民红, 顾正飞, 成钢, 成钧, 赵家城

  2008, 0(4): 5-7,73.

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  江民红, 顾正飞, 成钢, 成钧, 赵家城. (533)轴向取向稀土超磁致伸缩合金棒的制备与性能[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 5-7,73.
  JIANG Min-hong, GU Zheng-fei, CHENG Gang, CHENG Jun, ZHAO Jia-cheng. Preparation and Properties of Rare Earth-iron Giant Magnetostrictive Material with 533 Axial Alignment[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 5-7,73.

  利用非自耗真空电弧熔炼炉,通过恰当控制熔炼温度和热流方向,成功生长了具有(533)轴向取向的多晶稀土-铁系超磁致伸缩合金棒材.对其磁致伸缩性能测试结果表明,所制备的棒材具有较高的磁致伸缩应变,在0MPa压应力、400kA×m^-1的磁场下,其轴向饱和磁致伸缩系数λ//达1045×10^-6,饱和磁致伸缩系数λS为856×10^-6.X射线衍射结果表明,该材料在轴向主要有(533)强衍射峰,同时还具有(311),(110)等弱峰;径向则有(110),(220),(311),(511)等衍射峰,但各峰强度均很弱,证明该方向上的取向性不如轴向.另外,本实验还对超磁致伸缩材料的磁滞回线进行了测试分析.
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  GCr15热变形行为与流变应力模型的研究

  廖舒纶, 张立文, 岳重祥, 郭书奇, 甄玉

  2008, 0(4): 8-10,14.

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  廖舒纶, 张立文, 岳重祥, 郭书奇, 甄玉. GCr15热变形行为与流变应力模型的研究[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 8-10,14.
  LIAO Shu-lun, ZHANG Li-wen, YUE Chong-xiang, GUO Shu-qi, ZHEN Yu. Research on Thermal Deformation Behavior and Model of Flow Stress of GCr15 Steel[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 8-10,14.

  在热力模拟实验机Gleeble-3800上,对GCr15钢进行了单道次压缩实验,研究了其热变形行为.变形温度从950℃到1150℃范围变化,应变率从1s^-1到10s^-1范围变化.采用双曲正弦方程描述了GCr15钢的峰值流变应力与Ze-ner-Hollomon参数的关系,方程中变形激活能的大小和其他常数采用回归分析得到.同时还得到了峰值应变方程以及流变应力模型,流变应力模型模拟结果与实验结果吻合较好.
测试与表征
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  乳液聚合条件对纳米Fe₃O₄/导电聚苯胺磁导率的影响

  韩笑, 王源升

  2008, 0(4): 11-14.

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  韩笑, 王源升. 乳液聚合条件对纳米Fe₃O₄/导电聚苯胺磁导率的影响[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 11-14.
  HAN Xiao, WANG Yuan-sheng. Effect of Emulsion Polymerization Conditions on Permeabilities of Fe₃O₄/Conductive Polyaniline Nanoparticles[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 11-14.

  以十二烷基苯磺酸(DBSA)为乳化剂和掺杂剂,过硫酸铵(APS)为氧化剂,采用乳液聚合的方法合成了导电聚苯胺包覆磁性四氧化三铁的纳米核-壳复合材料.利用3cm波导式测量线法分别研究了聚合反应中Fe₃O₄,DBSA和APS与苯胺的相对含量对复合材料磁导率(μ′,μ″)的影响.测量结果明,Fe₃O₄的加入能够显著提高材料的磁损耗,扩展吸收频带;DBSA和APS的加入主要对聚苯胺的共轭结构和导电性产生影响,对磁损耗的改变比较小,但是其过量的加入将会增加复合材料中的界面原子数和电偶极子的含量等,从而使复合材料的磁导率产生波动性变化.
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  测试与表征

  压缩载荷下碳/环氧复合材料的动力学响应行为

  曹茂盛, 周伟, 雷义龙, 荣吉利

  2008, 0(4): 15-18.

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  曹茂盛, 周伟, 雷义龙, 荣吉利. 压缩载荷下碳/环氧复合材料的动力学响应行为[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 15-18.
  CAO Mao-sheng, ZHOU Wei, LEI Yi-long, RONG Ji-li. Behavior Characterization of Dynamic Mechanical Response for Carbon/Epoxy Composites Under Compressive Load[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 15-18.

  以铺层顺序为[45/0/-45/0/-45/90/0]s的新型碳纤维增强改性环氧树脂复合材料为研究对象,采用分离式Hopkinson(SHPB)压杆装置为加载手段,在高速冲击载荷条件下,对复合材料层合板在厚度方向和平面内纵向的动态压缩性能进行实验研究,分别得到在四种不同应变率下的应力-应变关系;并借助SEM对复合材料断口损伤形貌进行表征.结果表明:在高应变率条件下,层合板厚度方向的动态压缩强度及失效应变明显大于平面内加载方向;基体开裂、分层及剪切断裂是复合材料在动态压缩条件下的主要损伤及断裂模式.
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  测试与表征

  40CrMnSiMoVA钢棒材和锻材裂纹扩展特性对比分析

  李淑兰, 徐人平

  2008, 0(4): 19-22,46.

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  李淑兰, 徐人平. 40CrMnSiMoVA钢棒材和锻材裂纹扩展特性对比分析[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 19-22,46.
  LI Shu-lan, XU Ren-ping. Comparison Analysis for 40CrMnSiMoVA Bar and Forging Crack Growth Character[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 19-22,46.

  在分析40CrMnSiMoVA钢棒材和锻材力学性能的基础上,对其裂纹扩展特性进行了统计分析,并对其均值和方差进行了假设检验.结果表明:两种材料的裂纹扩展速率和寿命均随着裂纹的增加而增加;其裂纹扩展寿命的分散性均随裂纹长度的增加而减少;而其裂纹扩展速率的分散性,先随裂纹长度的增加而减小,达到一定程度后则随裂纹长度的增加而增加.锻材的分散性大于棒材.该结论对于了解该材料的裂纹扩展性能,合理使用材料均有积极的意义.
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  测试与表征

  杂化材料中有机小分子形态对阻尼性能影响

  丁新波, 张慧萍, 晏雄

  2008, 0(4): 23-26,42.

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  丁新波, 张慧萍, 晏雄. 杂化材料中有机小分子形态对阻尼性能影响[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 23-26,42.
  DING Xin-bo, ZHANG Hui-ping, YAN Xiong. Effect of the State of Organic Small Molecule in Hybrid Materials on Damping Properties[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 23-26,42.

  通过动态力学热分析仪(DMA)和差示扫描热分析仪(DSC)研究了由氯化聚乙烯(CPE)与2,2-甲撑双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)(EBP)和(2-羟基-3-环己基-5甲基)-苯环(ZKF)组成的杂化材料的阻尼性能.对于CPE/EBP杂化材料的DMA分析表明,除了含质量分数为5%的EBP外,CPE/EBP杂化材料呈现了两个明显损耗峰,在CPE基体的玻璃化温度以上出现了一个新的损耗峰.这表明在CPE/EBP杂化材料中,CPE富集相与EBP富集相是共同存在的.然而,CPE/ZKF杂化材料只有一个损耗峰,而且峰的高度随着ZKF含量的增加而明显增加.DSC研究表明,CPE/ZKF杂化材料中的ZKF以无定形态存在.研究结果说明小分子EBP和ZKF在基体材料中的存在形态对构成的杂化材料的阻尼性能产生很大的影响.
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  测试与表征

  双酚A型二氰酸酯及其环氧改性体系的反应性研究

  任鹏刚, 梁国正, 张增平

  2008, 0(4): 27-32,37.

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  任鹏刚, 梁国正, 张增平. 双酚A型二氰酸酯及其环氧改性体系的反应性研究[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 27-32,37.
  REN Peng-gang, LIANG Guo-zheng, ZHANG Zeng-ping. Study on Curing Reaction of Bisphenol A Dicyanate Ester and Its Epoxy Modified Systems[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 27-32,37.

  采用两种不同环氧树脂与双酚A型二氰酸酯树脂(BADCy)进行共聚改性,应用DSC,FTIR对BADCy及其环氧改性体系的反应机理及产物结构进行了研究,结果发现,BADCy在固化过程中仅发生自聚反应并生成三嗪环.环氧改性氰酸酯体系在低温下(<180℃)主要发生氰酸酯自聚、噁唑啉酮的生成及少量环氧醚化反应,而在高温下(>200℃)主要发生噁唑啉酮结构的转变及环氧基的插入反应,并最终生成噁唑烷酮,固化体系中同时含有三嗪环、异氰尿酸酯、噁唑啉酮及噁唑烷酮环基团,各基团含量主要由改性体系中环氧基团的含量及固化温度决定.
工艺
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  工艺

  铝合金搅拌摩擦焊焊缝形成的物理机制

  柯黎明, 潘际銮, 邢丽, 秦占领

  2008, 0(4): 33-37.

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  柯黎明, 潘际銮, 邢丽, 秦占领. 铝合金搅拌摩擦焊焊缝形成的物理机制[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 33-37.
  KE Li-ming, PAN Ji-luan, XING Li, QIN Zhan-ling. Physical Mechanism of Friction Stir Weld Formation of Aluminum Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 33-37.

  研究了一种铝合金焊缝成形的物理机制及焊接工艺参数对焊核尺寸的影响.结果表明:搅拌摩擦焊焊缝是由焊核、在前进边后方沿板材厚度方向流动的金属、由搅拌针两侧向其后方流动的金属组成,四个方向的金属流会在焊缝横截面上出现一交汇区,若金属流动不足,易在此区出现焊接缺陷.焊核的形成及其大小取决于搅拌针表面的螺纹和焊接工艺参数,若单位长度焊缝中有较多的金属在螺纹的驱动下向下流动,则会在焊缝下部出现较大的焊核.过高的搅拌头旋转速度或过低的焊接速度,使搅拌针周围金属易于朝焊缝上部流动,焊核尺寸减小.
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  工艺

  新型Mg-Zn-Mn变形镁合金的挤压特性与组织性能研究

  戴庆伟, 张丁非, 袁炜, 石国梁, 段红玲

  2008, 0(4): 38-42.

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  戴庆伟, 张丁非, 袁炜, 石国梁, 段红玲. 新型Mg-Zn-Mn变形镁合金的挤压特性与组织性能研究[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 38-42.
  DAI Qing-wei, ZHANG Ding-fei, YUAN Wei, SHI Guo-liang, DUAN Hong-ling. Researches on Extrusion,Microstructure and Mechanical Properties of New Mg-Zn-Mn Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 38-42.

  研究发现,所开发的Mg-Zn-Mn新型变形镁合金可实现在310℃下的挤压成型,并在该温度下发生了完全的动态再结晶.固溶及时效处理,特别是双级时效处理,能够显著提高该合金的强度,其最高强度达到高强变形镁合金ZK60的强度水平.
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  工艺

  超声波对聚氨酯泡沫塑料化学镀铜的影响

  赵鹏, 浦玉萍, 黄春晖, 吕广庶

  2008, 0(4): 43-46.

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  赵鹏, 浦玉萍, 黄春晖, 吕广庶. 超声波对聚氨酯泡沫塑料化学镀铜的影响[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 43-46.
  ZHAO Peng, PU Yu-ping, HUANG Chun-hui, LU Guang-shu. Effect of Adding Ultrasonic on Copper Electroless Plating of Polyurethane Foam[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 43-46.

  为了研究超声波对泡沫塑料化学镀铜的影响,比较了聚氨酯泡沫塑料在以Sn-Pd活化后直接加超声波进行化学镀铜以及在形成连续铜层的基础上施加超声波进行化学镀铜的效果.结果表明:直接在连续铜层上施加超声波不但可缩短镀铜诱导期,而且使镀速加快、施镀深度加大,并随超声波功率增加,铜层增重加快变缓.而在聚氨酯上未形成连续铜层前,在预处理以PdCl₂敏化的基础上施加超声波,早期可将钯核震掉影响镀速,从而确定了施加超声波的时间至少在预镀5min后进行.
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  工艺

  温挤压微成形系统及其数值模拟研究

  王匀, 孙日文, 许桢英, 戴亚春, 张凯, 袁国定, 蔡兰

  2008, 0(4): 47-50.

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  王匀, 孙日文, 许桢英, 戴亚春, 张凯, 袁国定, 蔡兰. 温挤压微成形系统及其数值模拟研究[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 47-50.
  WANG Yun, SUN Ri-wen, XU Zhen-ying, DAI Ya-chun, ZHANG Kai, YUAN Guo-ding, CAI Lan. Investigation into the System and Numerical Simulation of Warm Microextrusion[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 47-50.

  零件尺寸微型化带来了"尺度效应"等问题,对塑性成形理论、设备和工艺等都提出了更高的要求.针对微挤压中冷热成形的不足,提出了温挤压微成形工艺.在借鉴现有微成形装置的基础上给出了自行设计的温挤压微成形系统,并对其工作原理进行了阐述.为了探索坯料在微挤压筒内的流动行为,利用ABAQUS/Explicit模块对温挤压微成形进行了数值模拟,着重分析了210℃时温挤过程中的应力分布以及不同摩擦条件下金属的流变行为,揭示了不同工艺参数对温挤压微成形规律的影响,从而为其模具优化设计提供科学的理论依据.
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  工艺

  微波烧结Fe-2Cu-0.6C合金的保温时间对组织与性能的影响

  彭元东, 易健宏, 郭颖利, 李丽娅, 罗述东

  2008, 0(4): 51-55.

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  彭元东, 易健宏, 郭颖利, 李丽娅, 罗述东. 微波烧结Fe-2Cu-0.6C合金的保温时间对组织与性能的影响[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 51-55.
  PENG Yuan-dong, YI Jian-hong, GUO Ying-li, LI Li-ya, LUO Shu-dong. Effects of Soaking Time on Microstructure and Properties of Microwave Sintering Fe-2Cu-0.6C Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 51-55.

  对微波烧结Fe-2Cu-0.6C粉末冶金材料进行了1150℃不同保温时间下的性能和显微组织研究,并与常规烧结试样进行了对比.结果表明:微波烧结保温时间由5min增加至15min,试样的各项性能达到最佳:密度为7.22g/cm³,硬度HRB为78,抗拉强度为416.8MPa,延伸率为5.5%;保温时间延长至20min对试样性能影响不大.微波烧结的性能较常规烧结高.通过金相显微分析表明:微波烧结有着良好的微观结构,即小的、近圆形且均匀分布的孔隙结构,从而也有利于获得细小的晶粒和高的致密度;微波烧结较常规烧结有着更多片状和粒状珠光体,能显著改善其性能.由断口分析可知,常规烧结样品属于脆性穿晶断裂,而微波烧结样品为脆性穿晶断裂和韧窝型的穿晶韧性断裂的混合型断裂.
表面工程
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  表面工程

  水曲柳单板化学镀铜制备电磁屏蔽复合材料的研究

  王立娟, 李坚, 刘一星

  2008, 0(4): 56-60.

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  王立娟, 李坚, 刘一星. 水曲柳单板化学镀铜制备电磁屏蔽复合材料的研究[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 56-60.
  WANG Li-juan, LI Jian, LIU Yi-xing. Study on Preparation of Electromagnetic Shielding Composite by Electroless Copper Plating on Fraxinus Mandshurica Veneer[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 56-60.

  以次亚磷酸钠为还原剂,在水曲柳单板表面化学镀铜制备电磁屏蔽复合材料.研究了镀液温度和pH值对镀层成分及电性能的影响.分别采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDAX)和X射线衍射(XRD)分析化学镀铜单板的表面形貌、镀层成分和晶体结构.用低电阻测定仪和频谱仪分别测定了复合材料的表面电阻及电磁屏蔽效能.实验结果表明,镀铜单板依然保持木材的孔隙结构,但表面已完全被镀层所覆盖.施镀过程中,温度和pH值对镀层成分、表面性貌及电性能均有一定的影响.过高或过低的温度和pH值对Cu的沉积均是不利的.温度和pH值分别控制在70℃和9.8左右制得的镀铜水曲柳单板的表面电阻率较低,电磁屏蔽效能较高,镀层铜为单质铜,夹杂少量Ni,P,Cu₂O,排列相对紧密.横纹和顺纹的表面电阻率分别为0.139Ω/cm²和0.111Ω/cm²,在频率为10kHz~1.5GHz范围内,电磁屏蔽效能约55~60dB.
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  表面工程

  边界元法分析功能梯度涂层材料

  王远坤, 程长征, 胡宗军, 牛忠荣

  2008, 0(4): 61-64.

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  王远坤, 程长征, 胡宗军, 牛忠荣. 边界元法分析功能梯度涂层材料[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 61-64.
  WANG Yuan-kun, CHENG Chang-zheng, HU Zong-jun, NIU Zhong-rong. Analysis of Functionally Graded Coatings by Boundary Element Method[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 61-64.

  在常规边界元法中引入几乎奇异积分的解析算法,使边界元法可以分析涂层结构的强度.计算了在赫兹压力作用下,各向同性涂层和功能梯度涂层两种涂层结构中的Tresca应力分布,绘制了应力等值线图.计算发现使用各向同性涂层时,Tresca应力的最大值出现在涂层和基体交界面上,且在交界面上应力存在明显的不连续性.通过边界元法分析,发现采用功能梯度涂层,可以降低最大的Tresca应力值,削减交界面上的应力不连续性.
综述
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  综述

  Ti₃Al金属间化合物超塑性的研究进展

  刘莹莹, 姚泽坤, 郭鸿镇

  2008, 0(4): 65-69.

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  刘莹莹, 姚泽坤, 郭鸿镇. Ti₃Al金属间化合物超塑性的研究进展[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 65-69.
  LIU Ying-ying, YAO Ze-kun, GUO Hong-zhen. Progress in Studying on Superplasticity of Ti₃Al Intermetallic Compound[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 65-69.

  详细的对Ti₃Al金属间化合物的超塑性研究进展状况进行了总结和评述.根据现有的研究结果可知,此类合金的最佳超塑性变形温度为940~980℃,最佳超塑性变形的应变速率为10^-4~10^{-3s-1,其最大延伸率可达1500%左右,接近于普通钛合金的超塑性水平.Ti₃Al金属间化合物超塑变形的主要机制是晶界滑动,失效的主要原因是空洞的形成和连接.针对已取得的研究成果和在目前研究中仍然存在的问题,提出了一些有关Ti₃Al金属间化合物超塑性研究的看法.}
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  综述

  Laves相金属间化合物NbCr₂的合金化研究进展

  肖璇, 鲁世强, 胡平, 黄铭刚, 聂小武

  2008, 0(4): 70-73.

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  肖璇, 鲁世强, 胡平, 黄铭刚, 聂小武. Laves相金属间化合物NbCr₂的合金化研究进展[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 70-73.
  XIAO Xuan, LU Shi-qiang, HU Ping, HUANG Ming-gang, NIE Xiao-wu. Progress in Research on Alloying Effect in Laves Phase NbCr₂ Intermetallic Compound[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 70-73.

  综述了Laves相NbCr₂的合金化增韧机理,评述了各种合金化元素对Laves相NbCr₂合金相稳定性、组织和力学性能的影响,指出了存在的问题及发展趋势.
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  综述

  材料表面润湿性的控制与制备技术

  李小兵, 刘莹

  2008, 0(4): 74-80.

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  李小兵, 刘莹. 材料表面润湿性的控制与制备技术[J]. 材料工程, 2008, 0(4): 74-80.
  LI Xiao-bing, LIU Ying. Control and Prepartion to Wettability of Material Surfaces[J]. Journal of Materials Engineering, 2008, 0(4): 74-80.

  润湿性是材料表面的重要特征之一.影响材料表面润湿性的主要因素有:材料表面能、表面粗糙度以及表面微纳结构,其中低表面能材料是制备超疏水性的基本条件,表面粗糙度和表面微细结构是决定性因素.理论研究和实验证明,接触角随着表面能的降低而增加,随着表面粗糙度的增加而增大,而表面微/纳结构对润湿性具有重要的影响.常用的低表面能材料是有机硅和氟树脂以及其相应的改性树脂,如硅氧烷等.常用的表面粗糙化和微/纳结构的制备方法有模板法、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、微细加工、粒子填充等方法.此外,材料表面润湿性的调控和疏水亲水性的可逆转变也取得了进展.