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• 2009年, 0卷, 第10期
  刊出日期：2009-10-20

    

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  综述
  

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  论文

  基于拉伸、压缩、剪切单轴强度试验值的材料三参数广义强度准则

  陈秀华, 胡培, 汪海

  2009, 0(10): 1-6.

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  陈秀华, 胡培, 汪海. 基于拉伸、压缩、剪切单轴强度试验值的材料三参数广义强度准则[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 1-6.
  CHEN Xiu-hua, HU Pei, WANG Hai. Three-parameter Generalized Failure Criteria Based on Tension, Compression and Shear Uniaxial Strength[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 1-6.

  基于材料的第一应力不变量和应力偏张量第二应力不变量,给出了同时考虑拉伸、压缩、剪切强度参数影响下的三参数广义强度准则。该强度准则公式严格满足纯拉伸、纯压缩、纯剪切情况下的强度值,在物理意义上体现了静水压力和静水拉力对材料强度的不同影响和剪切强度对应力偏张量的影响。基于此三参数广义强度准则,讨论了材料在各种典型应力状态下的强度包线,并同传统的强度准则进行了比较分析。最后,以ROHACELL闭孔PMI泡沫为例,给出了三种典型泡沫材料的强度破坏包线曲线和试验验证数据,比较结果证明,采用该强度准则可以较好地预测ROHA-CELL刚性泡沫材料的破坏强度。
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  涡轮盘风冷过程数值模拟研究

  邹金文, 刘东, 柳百成, 沈厚发

  2009, 0(10): 7-10.

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  邹金文, 刘东, 柳百成, 沈厚发. 涡轮盘风冷过程数值模拟研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 7-10.
  ZOU Jin-wen, LIU Dong, LIU Bai-cheng, SHEN Hou-fa. Simulation of Wind Chill Process for Turbine Disk[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 7-10.

  采用商用CFD分析软件Fluent对涡轮盘固溶处理后的风冷过程进行了数值模拟研究,定量分析了盘件内温度、冷速等参数的分布情况。模拟结果显示,单风扇风冷过程中盘件沿径向和周向的温度分布较三风扇冷却方式均匀。两种形式风冷过程的风场结果表明,单风扇冷却时盘件表面的冷却速度较高。
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  掺银二氧化钛纳米带的制备及其光催化性能研究

  袁颂东, 曹小艳, 王小波, 石彪, 汪金方

  2009, 0(10): 11-14,19.

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  袁颂东, 曹小艳, 王小波, 石彪, 汪金方. 掺银二氧化钛纳米带的制备及其光催化性能研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 11-14,19.
  YUAN Song-dong, CAO Xiao-yan, WANG Xiao-bo, SHI Biao, WANG Jin-fang. Synthesis of Ag-doping TiO₂ Nanobelt and Study on Its Photocatalytic Character[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 11-14,19.

  TiO₂纳米带作为一种纳米光催化剂用于污水处理中时,能克服TiO₂纳米颗粒不易分离回收等困难,对其进行贵金属掺杂,可提高其光催化活性。本研究以价格低廉的钛白粉为原料,采用水热法制备了掺银的TiO₂纳米带,并运用XRD,SEM和EDS等对所制备的样品进行表征,进行了光催化降解甲基橙反应,考察了纳米带中的掺银量,煅烧温度等条件对降解甲基橙反应的影响。结果表明,当TiO₂纳米带掺银量为0.1%(质量分数,下同),焙烧温度为700℃,催化剂用量为0.05g,室温下用15W紫外灯光照180min时,掺银的TiO₂纳米带对甲基橙的降解率可达98.51%,较掺杂前提高了22%左右。
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  球面层状弹性轴承结构对其力学行为影响的有限元分析

  陈高升, 张连鸿, 栗付平, 覃海鹰, 李满福

  2009, 0(10): 15-19.

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  陈高升, 张连鸿, 栗付平, 覃海鹰, 李满福. 球面层状弹性轴承结构对其力学行为影响的有限元分析[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 15-19.
  CHEN Gao-sheng, ZHANG Lian-hong, LI Fu-ping, QIN Hai-ying, LI Man-fu. Finite Element Analysis for the Influence of Spherical Layered Elastomeric Bearing Structure on the Mechanical Behavior[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 15-19.

  应用有限元分析方法,通过AYSYS软件对球面层状弹性轴承的力学行为进行了模拟,得到各胶层的应力分布规律,并分析了胶层厚度、注胶孔形状、截面形状三种结构因素对胶层应力分布的影响。研究结果表明:采用柱形注胶孔的第1层和第2层胶层的最大节点应力明显小于采用锥形注胶孔;胶层厚度的合理设计可有效地减小所有胶层的最大节点应力;采用弧形外缘的轴承可以减小胶层间应力的急剧变化,能够延长轴承的使用寿命。
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  论文

  低Cr钢在H₂S/CO₂环境中的腐蚀行为研究

  吕祥鸿, 赵国仙, 张建兵, 韩勇, 许文研

  2009, 0(10): 20-25,31.

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  吕祥鸿, 赵国仙, 张建兵, 韩勇, 许文研. 低Cr钢在H₂S/CO₂环境中的腐蚀行为研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 20-25,31.
  LÜ Xiang-hong, ZHAO Guo-xian, ZHANG Jian-bing, HAN Yong, XU Wen-yan. Corrosion Behavior of Low Cr Steel at the Simulated H₂S/CO₂ Environments[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 20-25,31.

  运用腐蚀失重和电化学测量技术,研究普通低Cr油套管用钢在模拟塔里木油田环境的H₂S/CO₂腐蚀行为。结果表明:在模拟CO₂腐蚀环境中,Cr元素在腐蚀产物膜中的富集显著改善了膜的保护性,低Cr钢表现出良好的抗CO₂均匀腐蚀和局部腐蚀能力;在模拟CO₂/H₂S腐蚀条件下,H₂S腐蚀占主导作用,其均匀腐蚀速率远小于单独CO₂腐蚀环境中的均匀腐蚀速率;低Cr材料H₂S腐蚀的阳极极化曲线存在较为明显的钝化区,交流阻抗图谱(EIS)拟合的H₂S腐蚀极化电阻远大于CO₂腐蚀极化电阻。
表面工程
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  表面工程

  TiN/Ti多层膜韧性对摩擦学性能的影响

  龚海飞, 邵天敏

  2009, 0(10): 26-31.

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  龚海飞, 邵天敏. TiN/Ti多层膜韧性对摩擦学性能的影响[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 26-31.
  GONG Hai-fei, SHAO Tian-min. Influence of Toughness on Tribological Performance of TiN/Ti Multilayer Coatings[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 26-31.

  考察了TiN/Ti多层膜韧性对其摩擦学性能的影响。采用磁过滤阴极弧沉积的方法制备了具有不同Ti子层厚度的TiN/Ti多层膜。用透射电镜对其层状结构及子层厚度进行了观察和分析,分别用Rockwell硬度计和UMT摩擦磨损试验机,进行了压痕测试和摩擦磨损实验。结果表明,TiN/Ti多层膜中Ti子层的加入显著提高了多层膜的韧性,相对TiN单层薄膜,当载荷较大时,多层膜的耐磨性有明显的改善。结合实验结果,讨论了TiN/Ti多层膜韧性对其耐磨性的影响。
测试与表征
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  测试与表征

  聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络半硬泡沫的结构与性能

  花兴艳, 王源升, 赵培仲, 朱金华

  2009, 0(10): 32-35,40.

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  花兴艳, 王源升, 赵培仲, 朱金华. 聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络半硬泡沫的结构与性能[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 32-35,40.
  HUA Xing-yan, WANG Yuan-sheng, ZHAO Pei-zhong, ZHU Jin-hua. Properties and Structure of Semirigid PU/ER Interpenetrating Polymer Networks Foams[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 32-35,40.

  采用同步法合成了聚醚型聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络半硬泡沫。通过FTIR,DMA,SEM研究了IPN半硬泡沫的化学结构、动态力学性能以及微观结构形态。FTIR分析表明了聚氨酯和环氧树脂的网络间存在接枝反应。很宽组成比范围内IPN半硬泡沫均显示出单一的宽温域玻璃化转变,而且该转变随着环氧树脂含量的增加向高温方向移动。通过SEM发现IPN半硬泡沫泡孔结构形状都比较均一。循环加载压缩发现所有IPN泡沫不仅压缩性能好而且具有很好的回弹性,大变形压缩后泡沫几乎不变形,重复使用性能好。
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  测试与表征

  不同上浆剂的国产碳纤维复合材料湿热性能研究

  封彤波, 肇研, 罗云烽, 丁东, 段跃新, 张佐光

  2009, 0(10): 36-40.

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  封彤波, 肇研, 罗云烽, 丁东, 段跃新, 张佐光. 不同上浆剂的国产碳纤维复合材料湿热性能研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 36-40.
  FENG Tong-bo, ZHAO Yan, LUO Yun-feng. Hygrothermal Property of CCF/BMI Composites with Different Sizing on the Carbon Fiber[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 36-40.

  通过对表面包覆不同上浆剂的国产碳纤维制备的双马树脂基复合材料在71℃水浸前后的吸湿量、层间剪切性能、弯曲性能、破环模式以及破坏断口的SEM照片进行比较,研究了上浆剂对复合材料湿热性能的影响,同时与T300制备的同种树脂基复合材料的相关性能进行了比较。研究发现,不同性能的上浆剂对复合材料的湿热性能有明显影响,目前国产上浆剂的性能与T300表面上浆剂的水平还有些差距。
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  测试与表征

  温度对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金动态拉伸行为及断裂机理的影响

  纪伟, 范亚夫, 陈捷, 王军

  2009, 0(10): 41-44.

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  纪伟, 范亚夫, 陈捷, 王军. 温度对Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金动态拉伸行为及断裂机理的影响[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 41-44.
  JI Wei, FAN Ya-fu, CHEN Jie, WANG Jun. Effect of Temperature on the Dynamic Tensile Behavior and Fracture Mechanism of Mg-10Gd-2Y-0.5Zr Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 41-44.

  利用带有加热装置的Hopkinson Bar拉伸系统在423~798K、应变率处于10³s^-1范围内研究了两种挤压态的Mg-10Gd-2Y-0.5Zr合金的拉伸行为,并借助光学显微镜和扫描电镜对试样断口附近的显微组织和断口形貌进行了分析。结果表明:T≤673K时,材料的破坏机理主要表现为浅韧窝与准解理的混合型断裂;随着温度的进一步升高由于受晶界软化的影响材料的断裂机理逐渐转向以晶间断裂为主。T<673K时材料的主要变形机制是基面滑移,随着温度的升高非基面滑移系将充分启动,材料的延伸率也相应地在735K时达到最大值。
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  测试与表征

  铝合金厚板拉伸过程横向残余应力消减分析

  吴运新, 廖凯

  2009, 0(10): 45-48.

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  吴运新, 廖凯. 铝合金厚板拉伸过程横向残余应力消减分析[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 45-48.
  WU Yun-xin, LIAO Kai. Research of Transverse Stress Reduction in Prestretching of Aluminum Alloy Thick Plate[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 45-48.

  运用Marc有限元软件对厚板预拉伸过程进行模拟分析,获得厚板沿厚度纵、横两个方向应力分布。结合仿真和实验,阐述了拉伸过程中横向应力削减现象,同时,将横向与纵向应力削减效果进行分析,论述了厚板横向残余应力演变的机理。分析认为,高强度残余应力使材料处在高弹性势能状态,在外力触发下有利于破坏晶粒横向平衡,从而改变了晶粒间原有应力平衡状态,实现横向应力逐层削弱。
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  测试与表征

  ZM6尾减机匣开裂失效分析

  李莹, 李春光, 何玉怀, 姜涛

  2009, 0(10): 49-52.

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  李莹, 李春光, 何玉怀, 姜涛. ZM6尾减机匣开裂失效分析[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 49-52.
  LI Ying, LI Chun-guang, HE Yu-huai, JIANG Tao. Failure Analysis of ZM6 Engine Box[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 49-52.

  某型号飞机尾减机匣试验过程中出现异常,荧光检查发现裂纹。通过故障机匣外观检查、裂纹断口宏微观观察及能谱分析、材料硬度检测、金相检查等试验得出结论,尾减机匣失效属低周疲劳开裂,机匣表面Nd元素偏析是导致机匣疲劳裂纹形成的直接原因,材料韧性不足一定程度上促进了裂纹的疲劳扩展,根据分析结果,给出提高尾减机匣受力部位的疲劳抗力,避免故障再次发生的有效方法。
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  测试与表征

  PP/纳米碳酸钙复合材料冲击强度与断口表面分维关系的研究

  梁基照, 吴成宝

  2009, 0(10): 53-56.

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  梁基照, 吴成宝. PP/纳米碳酸钙复合材料冲击强度与断口表面分维关系的研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 53-56.
  LIANG Ji-zhao, WU Cheng-bao. Study on Relationship Between Impact Strength and Fracture Surface Fractal Dimension of PP/Nano-CaCO₃ Composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 53-56.

  应用脂肪酸、钛酸酯偶联剂分别对纳米级碳酸钙(Nano-CaCO₃)进行表面处理,并用熔融共混法制备PP/Nano-CaCO₃复合材料。在室温条件下,测量PP/Nano-CaCO₃复合材料的V型缺口冲击强度。采用投影覆盖法测算复合材料的冲击断口表面分维,考察断口表面分维与复合材料冲击强度的关系。结果表明,断口表面分维在2.3673~2.4120之间,相关系数均大于0.95,强的相关性说明断口表面分形特性显著;复合体系冲击强度与断口表面分维之间近似呈指数函数关系。
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  测试与表征

  航空用氟聚氨酯涂层加速老化试验研究

  孙志华, 章妮, 蔡建平, 刘明, 陆峰, 陶春虎

  2009, 0(10): 57-60.

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  孙志华, 章妮, 蔡建平, 刘明, 陆峰, 陶春虎. 航空用氟聚氨酯涂层加速老化试验研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 57-60.
  SUN Zhi-hua, ZHANG Ni, CAI Jian-ping, LIU Ming, LU Feng, TAO Chun-hu. Study on Accelerated Aging Test of Containing Fluorine Polyurethane Topcoat Applied in Aircraft[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 57-60.

  选用飞机上广泛使用的氟聚氨酯蒙皮涂层,采用电化学交流阻抗技术(EIS)对其在加速老化试验过程中的阻抗变化进行了原位测试,分析了其腐蚀失效的特征。研究表明,氟聚氨酯涂层的缺陷较少,涂层可以很好地将腐蚀性介质阻挡在外,保护金属基体免受腐蚀破坏,此时涂层相当于一个纯电容。随着加速老化试验的进行,氟聚氨酯蒙皮涂层的失光率和色差变化较小,引起涂层体系失效的主要原因还是发生在涂层/金属界面的电化学反应。加速老化试验进行1680h后,氟聚氨酯蒙皮涂层的电化学交流阻抗谱上仍然显示的是纯电容性质,而且由等效电路计算出此时的涂层电容仍然很小,说明此时氟聚氨酯磁漆仍起着很好的保护基体的作用。与只喷涂锌黄丙烯酸聚氨酯底漆而没有氟聚氨酯面层的试样的加速老化试验结果比较可知,氟聚氨酯面漆可以有效提高底涂层抗老化和失效性能。
工艺
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  工艺

  Ti超低碳烘烤硬化钢铁素体区轧制试验研究

  陈继平, 康永林, 郝英敏, 刘光明, 熊爱明

  2009, 0(10): 61-66.

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  陈继平, 康永林, 郝英敏, 刘光明, 熊爱明. Ti超低碳烘烤硬化钢铁素体区轧制试验研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 61-66.
  CHEN Ji-ping, KANG Yong-lin, HAO Ying-min, LIU Guang-ming, XIONG Ai-ming. Experimental Study on Ti Bearing Ultra-low Carbon Bake Hardening Steel Sheet Hot-rolled in Ferrite Region[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 61-66.

  实验室进行了Ti处理超低碳烘烤硬化钢的常规奥氏体区热轧和铁素体区润滑轧制以及冷轧、连续退火试验,结果表明与常规奥氏体区轧制相比,铁素体区润滑轧制能够提升超低碳烘烤硬化钢板的深冲性能,在伸长率相当的情况下退火后钢板的屈服强度和烘烤硬化BH值均略有所下降。EBSD微观取向分析表明,铁素体区润滑轧制退火钢板中的〈111〉//ND纤维织构稍强,两种情况下退火板中晶粒间取向都是以大角度晶界为主。
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  工艺

  成型压力对5428VB/T700复合材料微观结构与性能的影响

  张宝艳, 周正刚, 庄文波

  2009, 0(10): 67-72.

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  张宝艳, 周正刚, 庄文波. 成型压力对5428VB/T700复合材料微观结构与性能的影响[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 67-72.
  ZHANG Bao-yan, ZHOU Zheng-gang, ZHUANG Wen-bo. Influence of Pressure on the Microstructure and Mechanical Properties of 5428VB/T700 Composite[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 67-72.

  5428VB/T700预浸料适于真空成型高性能复合材料。为了进一步提高该类材料的通用性,本工作采用热压罐法成型5428VB/T700复合材料,研究了加压时机、施加压力大小等对复合材料基本力学性能的影响,采用超声扫描、微观结构分析等对复合材料板材质量进行了分析,并和相应的真空成型5428VB/T700复合材料进行了比较。结果表明,在130℃/1h前施加0.3~0.6MPa的压力,5428VB/T700复合材料的短梁剪切强度相对于真空压力成型体系有较明显降低,但随压力的增大有增加趋势;在130℃/1.5~2.0h施加0.3~0.6MPa压力时,5428VB/T700复合材料的基本力学性能相对于130℃/1h前施加压力的体系有较明显提高,并随压力的增大有增加趋势,当施加的压力达到0.6MPa以上时,复合材料的基本力学性能和质量优于相应的真空压力成型复合材料体系。分析了复合材料成型过程中的气泡运动历程以及孔隙的形成原因等。
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  工艺

  时效成形对2324铝合金组织及性能的影响

  孙志强, 周文龙, 陈国清, 黄遐, 曾元松

  2009, 0(10): 73-76,80.

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  孙志强, 周文龙, 陈国清, 黄遐, 曾元松. 时效成形对2324铝合金组织及性能的影响[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 73-76,80.
  SUN Zhi-qiang, ZHOU Wen-long, CHEN Guo-qing, HUANG Xia, ZENG Yuan-song. Effect of Age-forming on Microstructures and Properties of 2324 Al Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 73-76,80.

  研究了时效成形对2324铝合金力学性能的影响,利用透射电镜观察了时效成形过程中的微观组织。研究了时效成形产生的"应力位向效应"及其对力学性能的影响,对"应力位向效应"的特征和产生原因进行了分析。结果表明:由于外加应力造成了平行应力方向和垂直应力方向扩散系数的差异,导致析出相择优生长。无应力时效时析出相沿{201}晶面族均匀析出,时效成形过程中析出相沿平行(11 1)方向择优生长,择优生长方向主要取决于外加应力的方向。
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  工艺

  316L不锈钢冠脉支架光亮热处理的研究

  王佳玲, 陈卓, 李雨田, 谢冀江

  2009, 0(10): 77-80.

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  王佳玲, 陈卓, 李雨田, 谢冀江. 316L不锈钢冠脉支架光亮热处理的研究[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 77-80.
  WANG Jia-ling, CHEN Zhuo, LI Yu-tian, XIE Ji-jiang. A Study of Bright Heat Treatment for 316L Stainless Steel Coronary Stent[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 77-80.

  为实现316L不锈钢冠脉支架光亮热处理,搭建了高真空热处理平台;调整热处理加热电压、加热电流、加热温度、保温时间,确定了高真空热处理工艺参数动态真空度3×10^-3~5×10^-3Pa;氩气保护流量10mL/min;热处理温度1020~1040℃;加热电压150V;电流15A,保温时间30s;探讨了加热温度与保温时间对冠脉支架组织性能影响,通入辅助气体快速冷却避免进入不锈钢敏化区间,同时引入金属网以获得光亮热处理样品。
综述
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  综述

  真空自耗电弧重熔凝固过程的计算机模拟

  王宝顺, 董建新, 张麦仓, 郑磊

  2009, 0(10): 81-84,90.

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  王宝顺, 董建新, 张麦仓, 郑磊. 真空自耗电弧重熔凝固过程的计算机模拟[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 81-84,90.
  WANG Bao-shun, DONG Jian-xin, ZHANG Mai-cang, ZHENG Lei. Computational Modeling of the Solidification During Vacuum Consumable Arc Remelting Process[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 81-84,90.

  真空电弧重熔(Vacuum Arc Remelting,VAR)工艺参数显著影响铸锭质量,采用计算机模拟技术可以有效预测各种工艺参数对铸锭凝固过程的影响。本工作介绍了国外对VAR工艺中计算机模拟熔池形状、流场、温度场及铸锭微观组织演化的最新进展。其模拟结果和实验值具有较高的吻合度。
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  综述

  镁合金板材轧制成型的研究进展

  张丁非, 戴庆伟, 胡耀波, 兰伟, 方霖

  2009, 0(10): 85-90.

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  张丁非, 戴庆伟, 胡耀波, 兰伟, 方霖. 镁合金板材轧制成型的研究进展[J]. 材料工程, 2009, 0(10): 85-90.
  ZHANG Ding-fei, DAI Qing-wei, HU Yao-bo, LAN Wei, FANG Lin. Progress in the Research on Rolling Formation of Magnesium Alloy Sheet[J]. Journal of Materials Engineering, 2009, 0(10): 85-90.

  镁合金板材在变形镁合金中占有重要的地位,但其轧制成型工艺还不是很成熟。分析了镁合金轧制成型的特点,论述了镁合金板材轧制成型的工艺,及异步轧制、等径角轧制、交叉棍轧制、累积叠轧等轧制方式对轧制成形性及板材组织性能的影响。重点阐述了通过调整轧制工艺和选择轧制方式提高镁合金的轧制成形性。指出了镁合金板材轧制中存在的问题和今后发展的方向。