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• 2010年, 0卷, 第6期
  刊出日期：2010-06-20

    

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  相场法模拟流动下非等温多晶粒枝晶生长形貌研究

  郝丽梅

  2010, 0(6): 1-6,11.

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  郝丽梅. 相场法模拟流动下非等温多晶粒枝晶生长形貌研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 1-6,11.
  HAO Li-mei. Research of Simulation Dendritic Growth of Polycrystalline Non-isothermal Binary Alloys by Phase Field Method[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 1-6,11.

  基于相场方法对包含多晶粒的非等温合金凝固过程进行了二维数值模拟。以Ni-Cu合金为例,展示了多核晶粒形貌的生长过程,研究了流速、各向异性和过冷度、晶核个数等参数对多枝晶生长形貌的影响。结果表明:随着模拟时间的增加,各晶核由独立生长演化为竞争生长;引入强制流动后,枝晶上游臂的生长得到促进,下游臂的生长受到抑制,垂直臂逐渐向迎流方向倾斜生长;随着流速的增大,多枝晶的非对称性增强,垂直臂在迎流一侧逐渐长出二次枝晶,而逆流侧保持光滑。随着各向异性值和过冷度的增大,各枝晶形貌大小均增大。
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  PE/CaO复合材料的流变行为

  游瑞云, 肖荔人, 刘欣萍, 林葱里, 黄宝铨, 许兢, 陈宇, 陈庆华

  2010, 0(6): 7-11.

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  游瑞云, 肖荔人, 刘欣萍, 林葱里, 黄宝铨, 许兢, 陈宇, 陈庆华. PE/CaO复合材料的流变行为[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 7-11.
  YOU Rui-yun, XIAO Li-ren, LIU Xin-ping, LIN Cong-li, HUANG Bao-quan, XU Jing, CHEN Yu, CHEN Qing-hua. Rheological Properties of PE/CaO Composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 7-11.

  通过熔融共混法制备CaO含量不同的PE/CaO复合材料,借助熔体流动速率仪和AR2000旋转流变仪,对PE/CaO复合材料熔体的流变行为进行研究。结果表明:PE/CaO复合材料的黏流活化能随CaO含量的增加先上升后逐渐下降;当CaO含量(质量分数,下同)≤20%时,复合材料的线性黏弹性与纯PE相近,零剪切黏度变大的幅度较小;当CaO含量≥25%时,复合材料的时间稳定性下降,零剪切黏度明显增大。
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  论文

  富硼渣制备BN-MgAlON复合粉体热力学研究

  刘然, 王杏娟, 吕庆, 高永亮, 薛向欣

  2010, 0(6): 12-15.

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  刘然, 王杏娟, 吕庆, 高永亮, 薛向欣. 富硼渣制备BN-MgAlON复合粉体热力学研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 12-15.
  LIU Ran, WANG Xing-juan, LÜ Qing, GAO Yong-liang, XUE Xiang-xin. Thermodynamic Research of BN-MgAlON Composite Powders from Boron-rich Slag[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 12-15.

  以富硼渣和炭黑为主要原料,在热力学分析的基础上,采用碳热还原氮化法制备合成了BN-MgAlON复合粉体。利用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和扫描电镜(SEM)等测定了产物的相组成和显微结构,结果表明,在高纯氮气、1480℃保温8h条件下,富硼渣中的B₂O₃生成BN,MgO,Al₂O₃反应生成MgAlON相。反应产物的主要成分为Mg-AlON,Sialon,CaAl₄O₇,BN。生成的MgAlON为八面体结晶,发育良好。该工艺为富硼渣的综合利用提供了新的途径。
测试与表征
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  测试与表征

  疏水SiO₂气凝胶的制备研究

  吴亚迪, 崔升, 韩桂芳, 沈晓冬

  2010, 0(6): 16-19,25.

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  吴亚迪, 崔升, 韩桂芳, 沈晓冬. 疏水SiO₂气凝胶的制备研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 16-19,25.
  WU Ya-di, CUI Sheng, HAN Gui-fang, SHEN Xiao-dong. Study on Preparation of Hydrophobic Silica Aerogels[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 16-19,25.

  采用正硅酸四乙酯、去离子水为原料,甲基三乙氧基硅烷为改性剂,乙醇为溶剂,氨水为催化剂,通过原位聚合法结合超临界干燥工艺制备出接触角为165°的疏水型SiO₂气凝胶。根据乙醇用量、水用量和pH值对凝胶时间和气凝胶密度的影响关系,确定最佳工艺条件为:TEOS:H₂O:EtOH摩尔比为1:4:16,pH为8.0。
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  测试与表征

  复合材料层合板拉压和面内剪切性能的分散性实验研究

  朱振涛, 王佩艳, 王富生, 岳珠峰

  2010, 0(6): 20-25.

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  朱振涛, 王佩艳, 王富生, 岳珠峰. 复合材料层合板拉压和面内剪切性能的分散性实验研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 20-25.
  ZHU Zhen-tao, WANG Pei-yan, WANG Fu-sheng, YUE Zhu-feng. Study of Experimental Investigation of Tensile Compress and In-plane Shear Properties Dispersibility of Composite Laminate[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 20-25.

  针对纤维增强T300/QY8911复合材料层合板进行大子样纵向拉伸、压缩实验和面内剪切实验,得到了材料拉伸、压缩、面内剪切的主要力学性能参数。研究纤维增强复合材料的刚度和强度特性,发现纵向拉压以及面内剪切应力-应变曲线都几乎为直线,具有脆性破坏的特点。并且利用统计学原理对实验结果进行统计分析,研究各力学性能参数的分布特性,结果表明:三参数威布尔分布、正态分布、对数正态分布能较好地描述各力学性能参数的分布规律,最后给出复合材料层合板拉、压、剪切性能的分散性参数。
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  测试与表征

  GH199合金短期时效行为的研究

  熊毅, 熊良银, 陈正阁, 张凌峰, 周合玉, 蔡大勇

  2010, 0(6): 26-29,35.

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  熊毅, 熊良银, 陈正阁, 张凌峰, 周合玉, 蔡大勇. GH199合金短期时效行为的研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 26-29,35.
  XIONG Yi, XIONG Liang-yin, CHEN Zheng-ge, ZHANG Ling-feng, ZHOU He-yu, CAI Da-yong. Study on the Short-term Aging Behavior of GH199 Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 26-29,35.

  采用透射电镜(TEM)、布氏硬度实验研究GH199合金在650~1000℃温度区间内1~24h的短期时效行为。结果表明:在时效过程中γ′相形态经历椭圆形→球形→方形的转变,随着时效时间的延长γ′相尺寸逐渐增加;在700~800℃温度范围内进行时效处理,随着时效时间的延长合金硬度迅速增加而后逐渐趋于恒定,而在850~1000℃温度范围内时效时,随着时效时间的延长合金硬度迅速增加而后逐渐下降;合金在800℃时效时,合金硬度达到最大值HB388,且随着时效温度的升高,合金达到峰值硬度所需时间由8h缩短为2h。
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  测试与表征

  电沉积泡沫铜孔径与渗透性能的关系研究

  乔瑞华, 赵鹏, 朱黎冉, 浦玉萍

  2010, 0(6): 30-35.

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  乔瑞华, 赵鹏, 朱黎冉, 浦玉萍. 电沉积泡沫铜孔径与渗透性能的关系研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 30-35.
  QIAO Rui-hua, ZHAO Peng, ZHU Li-ran, PU Yu-ping. Effect of Pore Size on Permeability of Electrodeposited Copper Foam[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 30-35.

  以电沉积方法制备了孔隙率相同的5种不同孔径的泡沫铜,采用统计的方法测得孔径尺寸并通过扫描电子显微镜(SEM)对其结构与形貌进行观察,在PBR-1型渗透性测定仪上测定单向稳态气流通过泡沫铜时产生的压降,计算材料的渗透性能参数及其与孔径间的关系。研究结果表明,在实验流速范围内,流体通过泡沫铜产生压差随流速的变化遵循Forchheimer定律,即压差随流速的增大而增大,与流速呈二次方关系,流动状态属于层流—紊流转捩区,即有局部紊流存在的层流态。实验测算出了5种不同孔径d泡沫铜的渗透性能参数(渗透率K₁、惯性系数K₂及形状系数f),分析了各参数随孔径d改变的变化趋势,确定孔径与渗透性能间关系的有关参量,获得电沉积泡沫铜在层流-紊流转捩区的孔径-渗透性经验方程,对电沉积泡沫铜的设计、制备及在相关应用领域的应用具有实际意义。
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  测试与表征

  低弹钛合金弹性模量的无损评价

  李萍, 郝静燕, 赵杰, 段洪涛

  2010, 0(6): 36-39.

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  李萍, 郝静燕, 赵杰, 段洪涛. 低弹钛合金弹性模量的无损评价[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 36-39.
  LI Ping, HAO Jing-yan, ZHAO Jie, DUAN Hong-tao. Nondestructive Evaluation of Elastic Property of Titanium Alloy with Low Elastic Modulus[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 36-39.

  以掠入射纵波法研究了超声波在Ti6Al4V合金和Ti27Nb8Zr时效样品中的传播速度,推算其弹性模量,并与拉伸法获得的弹性模量进行比较。结果发现:两种方法测得的数值较为接近,相差仅为3.6%,表明掠入射纵波法实现低弹钛合金弹性模量的无损评价是可行的,这为小尺寸稀有合金样品弹性指标的评价提供了极有价值的测试方法。应用该方法进一步考察了时效温度对Ti18Nb7Zr弹性模量的影响,结果表明:随着时效温度的升高,弹性模量E,切变模量G,体弹模量K分别增加11%,10%和6%,泊松比σ仅下降了1.2%。分析认为:弹性模量的变化与合金的组织由层片状的β+α向弥散分布的α相和β相的转变密切相关。
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  测试与表征

  大口径高钢级螺旋埋弧焊管强度测试影响因素分析

  熊庆人, 冯耀荣, 张建勋, 赵文轸, 刘川

  2010, 0(6): 40-44,49.

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  熊庆人, 冯耀荣, 张建勋, 赵文轸, 刘川. 大口径高钢级螺旋埋弧焊管强度测试影响因素分析[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 40-44,49.
  XIONG Qing-ren, FENG Yao-rong, ZHANG Jian-xun, ZHAO Wen-zhen, LIU Chuan. Analysis for Factors Affecting Strength Testing of SAWH Pipe with Large Diameter[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 40-44,49.

  针对西气东输二线用大口径高钢级螺旋埋弧焊管,采用两种试样进行拉伸试验。综合分析影响螺旋焊管强度测试的因素,如试样形式、试验方法等。研究结果表明:不同形式试样测定的螺旋焊管管体横向屈服强度值是包辛格效应、形变强化效应及组织等因素综合作用的结果;包辛格效应是影响其屈服强度测试结果的主要因素;测定屈服强度时采用的总伸长量应根据胀环试验测定的管体实际屈服强度值确定。
表面工程
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  表面工程

  镀锌层表面KH-560硅烷膜耐蚀性能研究

  韩利华, 马庆国, 冯晓健, 康举

  2010, 0(6): 45-49.

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  韩利华, 马庆国, 冯晓健, 康举. 镀锌层表面KH-560硅烷膜耐蚀性能研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 45-49.
  HAN Li-hua, MA Qing-guo, FENG Xiao-jian, KANG Ju. Study of the Corrosion Resistance of KH-560 Silane Film on Hot-dip Galvanzied Steels[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 45-49.

  利用正交实验研究了硅烷偶联剂在镀锌板上的钝化工艺,采用KH-560对热镀锌板进行钝化处理。比较钝化膜与空白试样在5%NaCl溶液中的极化曲线、电化学交流阻抗谱,并通过盐水浸泡实验进一步验证了硅烷膜的耐蚀性能。结果表明:经硅烷钝化处理后的镀锌板,其腐蚀电流密度下降,极化电阻升高,硅烷膜抑制了镀锌板的腐蚀过程,其耐蚀性能优于空白试样,接近铬酸盐钝化膜的耐蚀性。
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  表面工程

  滚动接触条件下铁基涂层的疲劳磨损寿命实验研究

  朴钟宇, 徐滨士, 王海斗, 濮春欢

  2010, 0(6): 50-53,58.

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  朴钟宇, 徐滨士, 王海斗, 濮春欢. 滚动接触条件下铁基涂层的疲劳磨损寿命实验研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 50-53,58.
  PIAO Zhong-yu, XU Bin-shi, WANG Hai-dou, PU Chun-huan. Experimental Investigation of Fatigue Wear Life of Fe-based Coating Under Rolling Contact[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 50-53,58.

  利用超音速等离子喷涂技术在45钢表面制备了铁基合金涂层,利用球盘式疲劳磨损实验机评价了铁基涂层在两种载荷条件下的疲劳磨损性能,利用两参数Weibull分布表征了涂层的疲劳寿命,采用扫描电子显微镜(SEM)分析了涂层的微观结构和失效形貌,利用有限元方法研究了涂层内部应力分布。实验结果表明,载荷条件可以显著地影响涂层的寿命和失效形貌,高载下涂层的寿命明显降低;随着载荷的增加,主要失效形式由表面磨损失效转换成剥层失效,其中表面磨损是由于粗糙接触引起,而剥层则与应力分布机制有关。
工艺
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  工艺

  定形相变储能建筑材料的制备与热性能研究

  马烽, 王晓燕, 李飞, 陈明辉

  2010, 0(6): 54-58.

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  马烽, 王晓燕, 李飞, 陈明辉. 定形相变储能建筑材料的制备与热性能研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 54-58.
  MA Feng, WANG Xiao-yan, LI Fei, CHEN Ming-hui. Preparation and Thermal Performance of Shape-stabilized Energy Storage Phase Change Building Materials[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 54-58.

  采用真空浸渗的方法,将棕榈酸和十六醇的低共熔物(PA-HD)与膨胀珍珠岩(EP)结合,制备一种新型定形相变材料(PA-HD/EP)。环境扫描电子显微镜测试显示相变材料PA-HD进入到珍珠岩的孔道结构中。棕榈酸和十六醇的低共熔物在膨胀珍珠岩的最佳浸渗量为58.0%(质量分数,下同),在此浸渗量下,即使是没有进行包覆,PA-HD也不会在发生相变时从EP中渗漏。差示扫描量热仪测试获得PA-HD/EP的熔点为41.49℃,相变焓值为122.9J/g。通过在PA-HD/EP中添加10%石墨,改善材料的导热性能。该复合相变材料可以很好地与普通建筑材料进行结合,进一步制备成具有温度调节功能的建筑材料。
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  工艺

  Ti₃Al基合金与Ti-6Al-4V合金TLP连接接头的组织转变

  谷晓燕, 孙大千, 刘力, 段珍珍

  2010, 0(6): 59-62,67.

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  谷晓燕, 孙大千, 刘力, 段珍珍. Ti₃Al基合金与Ti-6Al-4V合金TLP连接接头的组织转变[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 59-62,67.
  GU Xiao-yan, SUN Da-qian, LIU Li, DUAN Zhen-zhen. Microstructural Evolution of TLP Bonded Ti₃Al Based Alloy/Ti-6Al-4V Joint[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 59-62,67.

  采用TiZrNiCu合金作为中间层材料研究了Ti₃Al基合金与Ti-6Al-4V合金的瞬间液相(TLP)扩散连接接头成分、组织转变及显微硬度。研究结果表明,连接温度和连接时间对接头成分和组织有较大的影响。随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头中元素分布趋于均匀,连接区宽度增大。连接温度为850℃和900℃时,液相的残留使得接头中存在Ti-Cu金属间化合物。当连接温度为950℃,连接时间为30min时,等温凝固的完成使Ti-Cu金属间化合物从接头中消失。随着连接温度的提高和连接时间的延长,接头连接区硬度降低。当连接温度为950℃,连接时间为30min时,接头硬度分布较均匀。
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  工艺

  喷射成形高锰ZA35合金的工艺及组织研究

  刘敬福, 李荣德, 谢懿, 吴德枫

  2010, 0(6): 63-67.

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  刘敬福, 李荣德, 谢懿, 吴德枫. 喷射成形高锰ZA35合金的工艺及组织研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 63-67.
  LIU Jing-fu, LI Rong-de, XIE Yi, WU De-feng. Research on Processing and Microstructure of Spray Forming ZA35 Alloy with High Mn Amount[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 63-67.

  利用优化工艺参数的喷射成形技术制备含Mn3.5%(质量分数,下同)的ZA35合金坯,比较了铸态和喷射成形态合金的微观组织。研究表明:喷射成形态合金晶粒细小,组织分布均匀;元素Mn在铸态组织中主要以大量富Mn独立硬化相分布于晶界或晶界附近,喷射成形合金组织中富Mn相消失,元素Mn溶入基体,固溶度明显提高。元素Mn在铸态和喷射成形态合金基体中分布规律一致,即在α富铝相中的固溶度显著高于在η富锌相中的固溶度。热挤压后,喷射成形3.5%Mn-ZA35中有类似纳米级晶须状和颗粒状的MnAl₆析出。
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  工艺

  钛合金髋关节假体纯钛/钛合金表面多孔层研究

  梁芳慧, 李彤, 陈波, 毛唯, 黄永玲, 周学玉

  2010, 0(6): 68-72.

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  梁芳慧, 李彤, 陈波, 毛唯, 黄永玲, 周学玉. 钛合金髋关节假体纯钛/钛合金表面多孔层研究[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 68-72.
  LIANG Fang-hui, LI Tong, CHEN Bo, MAO Wei, HUANG Yong-ling, ZHOU Xue-yu. Investigation of Porous Pure Titanium/Titanium Alloy Coating Brazed on Titanium Alloy Surface[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 68-72.

  为获得具有表面多孔层的Ti6Al4V合金髋关节假体,选择不含Cu,Ni等元素的钎料,采用真空钎焊方法获得了纯钛/钛合金表面多孔层。钎焊工艺参数为950℃/30min时,采用0.2mm以上粒径的纯钛/钛合金球形粉末,孔径大于100μm,孔隙率6.0%~8.8%,表面多孔层与基体的结合强度大于20MPa。孔径、孔隙率与结合强度均满足人体内植入要求。所采用的钎焊热循环对Ti6Al4V合金股骨柄基体的力学性能和显微组织没有明显影响,符合标准YY 0117.1的规定;生物学评价遗传毒性实验结果为阴性,初步表明钎焊获得的纯钛/Ti6Al4V合金表面多孔层具有良好的生物相容性。
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  工艺

  采用BNi68CrWB钎料钎焊GH783的接头组织与性能

  刘文慧, 郭绍庆, 叶雷, 毛唯, 周标

  2010, 0(6): 73-77,83.

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  刘文慧, 郭绍庆, 叶雷, 毛唯, 周标. 采用BNi68CrWB钎料钎焊GH783的接头组织与性能[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 73-77,83.
  LIU Wen-hui, GUO Shao-qing, YE Lei, MAO Wei, ZHOU Biao. Microstructure and Property of the GH783 Joint Brazed with BNi68CrWB Filler Metal[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 73-77,83.

  选用BNi68CrWB钎料,对低膨胀高温合金GH783的钎焊工艺及接头组织性能进行研究。研究表明,采取BNi68CrWB钎料、钎焊规范为1180℃/10min,钎焊试样焊后进行完全热处理,获得钎焊接头室温拉伸强度最高达到701MPa,接头650℃拉伸强度最高达到了696MPa;钎焊接头的组织由镍-钴基γ固溶体、共晶及其他脆性化合物相构成;钎焊间隙不同,接头中固溶体所占比例不同,0.05mm间隙中元素扩散较充分,接头以固溶体为主,共晶及其他脆性化合物相较少。钎焊间隙对接头性能影响较大,0.05mm钎焊间隙的接头强度明显高于0.1mm间隙接头。
综述
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  综述

  发动机高温部件的陶瓷材料应用及性能测试

  翟华嶂, 李建保, 吴疆, 才鸿年

  2010, 0(6): 78-83.

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  翟华嶂, 李建保, 吴疆, 才鸿年. 发动机高温部件的陶瓷材料应用及性能测试[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 78-83.
  ZHAI Hua-zhang, LI Jian-bao, WU Jiang, CAI Hong-nian. Applications and Performance Testing of High-temperature Ceramics for Heat Engine Components[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 78-83.

  回顾了陶瓷发动机研究进展的主要历程。着重介绍高温热机部件用的氮化硅陶瓷和莫来石涂层等材料的性能改进和热机环境下测试评价。
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  综述

  强磁场对铁基合金中奥氏体分解的影响

  吴开明, 周珍妮, 张国宏, 张晶晶

  2010, 0(6): 84-89.

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  吴开明, 周珍妮, 张国宏, 张晶晶. 强磁场对铁基合金中奥氏体分解的影响[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 84-89.
  WU Kai-ming, ZHOU Zhen-ni, ZHANG Guo-hong, ZHANG Jing-jing. Effect of High Magnetic Field on the Decomposition of Austenite in Fe-based Alloys[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 84-89.

  简要回顾了强磁场在铁基材料领域的发展和应用历史。简述了强磁场影响奥氏体分解的基本原理。强磁场升高铁基材料中马氏体、贝氏体、珠光体、铁素体的转变起始温度,加速其转变行为。强磁场作为材料热处理的新手段,对于材料组织和性能控制具有重要作用。如何定量控制强磁场对铁基材料的相变与析出等还有待于更深入的研究。
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  综述

  ODS镍基超合金的研究进展

  章林, 曲选辉, 何新波, 段柏华, 秦明礼

  2010, 0(6): 90-96.

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  章林, 曲选辉, 何新波, 段柏华, 秦明礼. ODS镍基超合金的研究进展[J]. 材料工程, 2010, 0(6): 90-96.
  ZHANG Lin, QU Xuan-hui, HE Xin-bo, DUAN Bai-hua, QIN Ming-li. Research Progress of ODS Nickel Based Superalloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2010, 0(6): 90-96.

  γ′和Y₂O₃强化的镍基超合金高于1000℃仍有优异的蠕变性能,可用作涡轮喷气发动机中的叶片。本文介绍了氧化物弥散强化(ODS)镍基超合金的制备和三阶段热处理获得柱状晶粒,重点分析了其独特的二次再结晶行为,同时阐述了预退火、区域退火速率以及γ′和Y₂O₃的含量对二次再结晶的影响。讨论了γ′溶解诱发二次再结晶、弥散相粗化诱发二次再结晶和晶界形核三种理论,解释了二次再结晶温度高和活化能高的原因。最后讨论了细晶粒态和粗晶粒态在不同应变速率和不同取向上性能的差异。