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• 2011年, 0卷, 第1期
  刊出日期：2011-01-20

    

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  低温固化高性能复合材料技术

  陈祥宝, 张宝艳, 李斌太

  2011, 0(1): 1-6.

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  陈祥宝, 张宝艳, 李斌太. 低温固化高性能复合材料技术[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 1-6.
  CHEN Xiang-bao, ZHANG Bao-yan, LI Bin-tai. Low Temperature Cure High Performance Composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 1-6.

  主要综述了低温固化高性能环氧复合材料技术和低温固化耐高温复合材料技术的发展及其应用现状。对于低温固化环氧复合材料,主要介绍了环氧复合材料的低温固化剂技术、低温固化环氧复合材料固化特性、力学性能和低温固化环氧复合材料的应用等。对于低温固化耐高温复合材料,主要介绍了可在高温环境下长期使用的低温固化聚酰亚胺复合材料。
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  ZnO白漆空间性能退化的地面恢复与保护研究

  王旭东, 顾鹏飞, 李春东, 何世禹, 杨德庄

  2011, 0(1): 7-10,16.

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  王旭东, 顾鹏飞, 李春东, 何世禹, 杨德庄. ZnO白漆空间性能退化的地面恢复与保护研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 7-10,16.
  WANG Xu-dong, GU Peng-fei, LI Chun-dong, HE Shi-yu, YANG De-zhuang. Ground Recovery and Conservation of Property Degradation of ZnO-pigmented White Paints in Space[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 7-10,16.

  地面环境与空间环境间的巨大差异对氧化锌白漆的性能退化研究影响很大。为了在地面模拟实验中保护氧化锌白漆的光学性能退化,在模拟的空间环境下对S781白漆进行了150keV质子辐照实验,辐照后分别在原位、空气、真空、氩气和液氮环境下研究了S781白漆光谱反射系数的变化和太阳吸收比的变化。结果表明:空气暴露后,氧在氧化锌表面的化学吸附使光学性能退化显著恢复。真空、氩气和液氮能够抑制气体的化学吸附,因此对光学性能退化具有保护作用。此外,液氮的冻析效应也有助于抑制光学性能退化的恢复。
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  材料适用性评价模型构建研究

  郭启雯, 才鸿年, 王富耻, 张洪梅

  2011, 0(1): 11-16.

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  郭启雯, 才鸿年, 王富耻, 张洪梅. 材料适用性评价模型构建研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 11-16.
  GUO Qi-wen, CAI Hong-nian, WANG Fu-chi, ZHANG Hong-mei. Construction of Model Evaluating Material Adaptability[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 11-16.

  在初步建立材料适用性评价指标体系的基础上,组织材料研究与应用方面的资深专家,采用层次分析法对评价指标体系的合理性、评价因子的相对重要性(权重)等开展了评价。通过对专家评价结果的计算分析,确定了指标体系各级评价因子的权重,构建了材料适用性评价模型,确定了材料适用性评价的具体操作方法。通过实证案例分析,该评价模型能够比较客观、真实地概括材料适用性的主要特征,具有可操作性,评价结果与实际情况吻合。
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  基于声发射技术的30CrMnSi钢断裂机理研究

  龙宪海, 阳能军, 王汉功

  2011, 0(1): 17-22.

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  龙宪海, 阳能军, 王汉功. 基于声发射技术的30CrMnSi钢断裂机理研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 17-22.
  LONG Xian-hai, YANG Neng-jun, WANG Han-gong. Fracture Mechanism for 30CrMnSi Steel Based on Acoustic Emission Technology[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 17-22.

  采用三点弯曲试样加载过程声发射监测实验,结合断口SEM观察及X射线能谱分析,考察了30CrMnSi合金钢延性断裂的整个物理过程。结果表明:30CrMnSi钢的断裂过程从宏观上可以分为裂尖塑性变形、裂纹亚临界扩展和裂纹失稳扩展三个阶段。其机理如下:裂尖塑性变形过程是位错的滑移、堆积而引起的孔洞形核和长大;裂纹亚临界扩展过程为韧窝之间的连通;裂纹失稳扩展过程则是晶体的大规模解理。随着延性断裂过程的进行,各阶段均呈现脆性断裂特征逐渐增强的趋势,表现为韧窝尺寸的减小和声发射高幅值信号的增加。断裂过程各阶段声发射信号特征明显,声发射技术是监测30CrMnSi钢断裂损伤发展的有效手段。
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  5050铝合金板材高温流变行为研究

  汪洪峰, 左敦稳, 黄铭敏, 陈明和

  2011, 0(1): 23-27.

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  汪洪峰, 左敦稳, 黄铭敏, 陈明和. 5050铝合金板材高温流变行为研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 23-27.
  WANG Hong-feng, ZUO Dun-wen, HUANG Ming-min, CHEN Ming-he. High Temperature Rheological Behavior of Aluminum Alloy Sheet 5050[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 23-27.

  在303~673K的温度范围内和应变速率为0.001~0.1s^-1下对5050铝合金薄板进行高温拉伸试验,研究了5050铝合金高温拉伸性能,以及该合金在升温条件下流变应力与变形温度、应变速率之间的关系。结果表明:5050铝合金的流变应力随温度的升高而降低,随应变速率的升高而升高;高温拉伸试样的伸长率随变形温度的升高而升高,随应变速率的增大而减小。同时使用改进了的Hooke law和Grosman方程建立了5050铝合金在高温拉伸时应力-应变本构模型。
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  聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的原位聚合及表征

  车晶, 秦凡, 杨荣杰

  2011, 0(1): 28-32,37.

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  车晶, 秦凡, 杨荣杰. 聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料的原位聚合及表征[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 28-32,37.
  CHE Jing, QIN Fan, YANG Rong-jie. Polylactide/Montmorillonite Nanocomposites In-situ Polymerization and Characterization[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 28-32,37.

  从乳酸出发,在乳酸脱水结束后、缩聚开始之前将蒙脱土和催化剂一起加入反应体系,通过原位熔融直接缩聚法制得较高分子量聚乳酸/蒙脱土纳米复合材料。XRD和TEM结果表明:蒙脱土(MMT)添加量为0.5%(质量分数,下同)时制得剥离型纳米复合材料,添加量为1%时产物剥离与插层结构并存。力学性能研究表明:MMT含量为0.5%和1%时,聚乳酸(PLA)的强度和韧性有明显提高,MMT含量进一步增加,力学性能下降。SEM对断裂面的观察显示出,MMT含量为0.5%时,PLA是韧性断裂特征。
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  P(VAc-co-TAIC)大孔树脂颗粒的制备及声学性能

  孙卫红, 晏欣, 朱锡, 周立清

  2011, 0(1): 33-37.

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  孙卫红, 晏欣, 朱锡, 周立清. P(VAc-co-TAIC)大孔树脂颗粒的制备及声学性能[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 33-37.
  SUN Wei-hong, YAN Xin, ZHU Xi, ZHOU Li-qing. Preparation and Acoustic Properties of Macroporous P(VAc-co-TAIC) Resin Beads[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 33-37.

  采用悬浮聚合制备了醋酸乙烯酯-三烯丙基异氰酸酯共聚物大孔树脂颗粒,研究了交联剂和致孔剂用量对大孔树脂颗粒密度、孔体积和孔隙率的影响,结果表明:树脂的孔体积和孔隙率随致孔剂的用量及树脂颗粒直径的增加而增大。空气声吸收性能测试结果表明:在PU/EP共混物基体中加入大孔树脂颗粒能增强其吸声效果;水声性能测试表明:在PU/EP共混物基体中加入10%(质量分数)的大孔树脂颗粒能显著提高其吸声系数,平均吸声系数由0.13增加到0.65,峰值由0.29增加到0.94。
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  热等离子条件下Fe₂O₃催化裂解甲烷制备纳米炭纤维

  鲍卫仁, 朱自平, 邱彪, 王建成, 常丽萍, 吕永康

  2011, 0(1): 38-41,46.

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  鲍卫仁, 朱自平, 邱彪, 王建成, 常丽萍, 吕永康. 热等离子条件下Fe₂O₃催化裂解甲烷制备纳米炭纤维[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 38-41,46.
  BAO Wei-ren, ZHU Zi-ping, QIU Biao, WANG Jian-cheng, CHANG Li-ping, LÜ Yong-kang. Synthesis of Carbon Nanofibers from Catalytic Decomposition of Methane by Fe₂O₃ in Thermal Plasma Jet[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 38-41,46.

  以Fe₂O₃粉末为催化剂,N₂,H₂混合气体为等离子工作气,常压条件下裂解甲烷制得不同类型的纳米炭纤维。利用SEM、TEM、热重、XRD和拉曼光谱等表征手段揭示甲烷流量对纳米炭纤维(CNFs)形貌、纯度和结晶度的影响。结果表明:甲烷流量为0.3m³/h时,产物形貌为结晶度良好的空心套杯状纳米炭纤维,甲烷流量加大至0.5m³/h后,所得产物掺杂有大量的竹节状纳米炭纤维和带有颗粒的空心管,所得的纳米炭纤维的纯度下降。
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  离位增韧复合材料层合板准静态压入实验研究

  谢宗蕻, 张磊, 苏霓, 马宏毅, 闫丽, 崔海涛

  2011, 0(1): 42-46.

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  谢宗蕻, 张磊, 苏霓, 马宏毅, 闫丽, 崔海涛. 离位增韧复合材料层合板准静态压入实验研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 42-46.
  XIE Zong-hong, ZHANG Lei, SU Ni, MA Hong-yi, YAN Li, CUI Hai-tao. Experimental Study on Ex-situ Toughened Composite Laminates in Quasi-static Indentation Test[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 42-46.

  采用准静态压入(Quasi-Static Indentation,QSI)实验方法对"离位"增韧复合材料层合板和未增韧层合板进行了实验研究。分析了QSI实验中层合板的损伤破坏过程,并对两类层合板的实验结果进行了对比分析。结果表明:"离位"增韧技术能够有效提升复合材料层合板的低速冲击损伤阻抗性能;准静态压入实验中,接触力-压头位移曲线上第1个接触力突降点并不对应于分层损伤的起始点;"离位"增韧层合板的增韧层能够有效延缓层间分层的出现及扩展,但当载荷接近最大接触力时,"离位"增韧层合板内部的分层损伤面积会比未增韧层合板分层损伤面积更大;当层合板发生穿透破坏时,"离位"增韧层合板试件的背部穿透损伤区域较集中,而未增韧层合板背面出现了狭长的纤维劈裂区。
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  Hastelloy C-276中碳化物析出及晶界贫Mo规律研究

  焦少阳, 朱冠妮, 董建新, 章清泉

  2011, 0(1): 47-52,56.

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  焦少阳, 朱冠妮, 董建新, 章清泉. Hastelloy C-276中碳化物析出及晶界贫Mo规律研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 47-52,56.
  JIAO Shao-yang, ZHU Guan-ni, DONG Jian-xin, ZHANG Qing-quan. Carbide Evolution and Mo Depletion Law in Hastelloy C-276[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 47-52,56.

  研究了Hastelloy C-276在550,750,800℃等温时效不同时间后的相析出及晶界附近Mo的质量分数变化规律,结果表明:M6C型碳化物在较短时间内会沿晶界析出,且随碳化物的不断析出晶界附近Mo的质量分数会不断降低直到某一最小值(约为6%),然后开始升高。由于镍基耐蚀合金中Mo元素含量对其耐蚀性能有重大影响,因此本工作利用Thermo-Calc热力学计算结果,结合John-Mel恒温转变动力学及菲克第二定律模拟计算了不同热处理制度下的碳化物析出量及晶界附近Mo的质量分数变化规律。模拟结果表明晶界附近Mo的质量分数计算值与实验测量值基本吻合,这说明利用本模型可以预测该合金在不同热处理制度下晶界附近Mo的质量分数分布。利用上述模拟结果,也可以为该合金在不同应用环境下制定相应热处理工艺来避免其由于晶界贫Mo所出现的各种腐蚀失效问题。
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  塑料模具钢大模块生产工艺分析

  李雄, 张玉龙, 续维, 薄鑫涛

  2011, 0(1): 53-56.

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  李雄, 张玉龙, 续维, 薄鑫涛. 塑料模具钢大模块生产工艺分析[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 53-56.
  LI Xiong, ZHANG Yu-long, XU Wei, BO Xin-tao. Manufacture Process Analysis of Heavy Die Block for Plastic Mould Steel[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 53-56.

  针对国内塑料模具钢大模块探伤合格率不高的问题,分析了国内外的制造工艺,指出了目前浇注、锻造、热处理过程中可能出现的问题。结果表明:真空上注法可以改善铸锭心部组织的致密性,通过辅助手段可以提高上注法的表面质量;锻造加热温度的高低应视锭坯的内部质量和锻造设备吨位而定,保证钢锭心部变形有利于钢锭心部缺陷愈合,锻后快冷会增加内应力从而使得缺陷变得严重;鉴于大模块的去氢退火效果不佳,氢的去除放在冶炼和浇注阶段较为合理;淬火前的软化退火或去应力退火以及淬火后不少于2次的回火有利于阻止裂纹的萌生和扩展。
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  热处理避免和消除20钢厚壁高压管应变时效脆化实验研究

  李梦丽, 王威强, 李爱菊, 崔好选, 陈忠友

  2011, 0(1): 57-63.

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  李梦丽, 王威强, 李爱菊, 崔好选, 陈忠友. 热处理避免和消除20钢厚壁高压管应变时效脆化实验研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 57-63.
  LI Meng-li, WANG Wei-qiang, LI Ai-ju, CUI Hao-xuan, CHEN Zhong-you. Experimental Study on Eliminating and Preventing 20 Steel Thick-wall High Pressure Pipes from Strain Aging Embrittlement with Heat Treatment[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 57-63.

  以Charpy V型缺口冲击吸收能量为应变时效脆化评价指标,研究采用工程中常用的热处理方法对应变时效脆化避免和消除的效果,使用光学显微镜、SEM和TEM观察试样组织形貌,探讨了各种热处理下的材料微观组织变化。结果表明:采用的20钢厚壁高压管轧制过程中已发生应变时效脆化,后续的预制更加加重了管子的应变时效脆化程度;不同热处理方法避免和消除应变时效脆化效果不同,其中以正火加高温回火效果最佳;变形度对恢复材料的冲击性能影响显著,预变形后是否时效对热处理的效果没有显著影响。
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  大型厚壁筒体斜插弯管结构焊接变形及其演变数值模拟

  张可荣, 张建勋, 黄嗣罗, 邱毅强

  2011, 0(1): 64-67,71.

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  张可荣, 张建勋, 黄嗣罗, 邱毅强. 大型厚壁筒体斜插弯管结构焊接变形及其演变数值模拟[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 64-67,71.
  ZHANG Ke-rong, ZHANG Jian-xun, HUANG Si-luo, QIU Yi-qiang. Numerical Simulation of Welding Deformation and Its Evolution for Welded Cylinder with Angle-inserting Elbow[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 64-67,71.

  基于ANSYS有限元软件,建立了大型厚壁结构焊接变形有限元计算模型,分析了壁厚125mm的筒体斜插弯管接头焊接时小弯管与厚壁筒体间相对距离、筒体圆度变化及接头的位移演变过程。结果表明:小弯管位移以及厚壁筒体两侧圆周上的圆度改变在焊接与冷却过程中呈相反状态,而厚壁筒体两端的圆度变化率也有着明显差异;坡口下端最终会产生相对较大的收缩;冷却阶段最初1~2h内可适当降低冷却速率以减小焊接变形。
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  高强度抗CO₂腐蚀管线钢实验研究

  张伟卫, 吉玲康, 蔡庆伍, 武会宾

  2011, 0(1): 68-71.

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  张伟卫, 吉玲康, 蔡庆伍, 武会宾. 高强度抗CO₂腐蚀管线钢实验研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 68-71.
  ZHANG Wei-wei, JI Ling-kang, CAI Qing-wu, WU Hui-bin. Experimental Study on CO₂ Corrosion Resistant High Strength Pipeline Steels[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 68-71.

  在一定的轧制制度和轧后控冷速率下,通过添加适量的Cr能提高管线钢的抗CO₂腐蚀能力,本工作重点研究了合金成分和轧制工艺参数对管线钢力学性能和耐腐蚀性的影响。结果表明:加入0.55%(质量分数)Cr,适当加大奥氏体未结晶区轧制时钢坯的累积变形量,并以23℃/s的冷却速率层流水冷,可得到屈服强度530MPa以上,抗CO₂腐蚀性能较好的管线钢。
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  两种核-壳结构复合微球对聚丙烯的改性研究

  赵彦生, 马德鹏, 吴凤龙, 陈凯, 刘永梅, 魏华, 吴永新

  2011, 0(1): 72-75,80.

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  赵彦生, 马德鹏, 吴凤龙, 陈凯, 刘永梅, 魏华, 吴永新. 两种核-壳结构复合微球对聚丙烯的改性研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 72-75,80.
  ZHAO Yan-sheng, MA De-peng, WU Feng-long, CHEN Kai, LIU Yong-mei, WEI Hua, WU Yong-xin. Modification of Polypropylene by Two Kinds of Core/Shell Composite Microspheres[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 72-75,80.

  以吸附自组装和共缩聚法制备的PS/MCM-41-g-MPS和P(St-MPS)/MCM-41两种具有不同界面作用的"核-壳"结构复合微球为填料,对聚丙烯(Polypropylene,PP)进行改性,研究了复合微球种类及用量对PP力学与结晶性能的影响。结果表明:两种复合微球的添加均可以显著提高PP的力学性能,在复合微球PS/MCM-41-g-MPS和P(St-MPS)/MCM-41的添加量均为2%(质量分数,下同)时,两种PP复合材料的拉伸强度分别比纯PP提高了12%和13%;而添加量为4%时,两种复合材料的冲击强度分别提高了68%和63%,复合微球的添加也促进了β晶的形成;但由于两种复合微球核-壳界面作用的不同,对PP力学及结晶性能的改善作用具有一定的差异;SEM测试表明,核-壳粒子界面作用不同,直接影响其在基体中的分散及增韧增强效果。
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  电弧离子镀AlYSi涂层抗高温氧化性能研究

  张鹏飞, 李建平, 蔡妍, 陆峰

  2011, 0(1): 76-80.

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  张鹏飞, 李建平, 蔡妍, 陆峰. 电弧离子镀AlYSi涂层抗高温氧化性能研究[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 76-80.
  ZHANG Peng-fei, LI Jian-ping, CAI Yan, LU Feng. High Temperature Oxidation Resistance of AlYSi Coating by Arc Ion Plating[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 76-80.

  采用电弧离子镀技术在K465镍基高温合金基材上制备了AlYSi沉积-扩散型涂层,研究了K465合金和AlYSi涂层在1100℃下的高温氧化行为。利用SEM,EDX,XRD对氧化后的涂层表面和截面进行分析,结果表明:AlYSi涂层主要由-βNiAl相组成,氧化过程中涂层表面形成了Al₂O₃保护膜,显著提高了合金的抗高温氧化性能。
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  锌浴温度对0.49%Si活性钢热浸镀锌层组织的影响

  孔纲, 刘仁彬, 车淳山, 卢锦堂

  2011, 0(1): 81-86.

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  孔纲, 刘仁彬, 车淳山, 卢锦堂. 锌浴温度对0.49%Si活性钢热浸镀锌层组织的影响[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 81-86.
  KONG Gang, LIU Ren-bin, CHE Chun-shan, LU Jin-tang. Effects of Zinc Bath Temperature on Microstructure of Hot Dip Galvanized 0.49%Si Reactive Steel[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 81-86.

  研究了高硅钢(0.49%Si,质量分数)在不同浸镀温度(440,480,520,560,600℃)和不同浸镀时间(1,3,5,10min)下的热镀锌试样镀层组织,探讨了浸镀温度和浸锌时间对镀层组织的影响。SEM/EDS结果表明:440℃和480℃热镀锌,镀层由薄而连续δ层和破碎的块状ζ相组成,无Γ相。ζ相生长过快,镀层过厚、灰暗、黏附性差,镀层生长主要由界面反应机制控制;520℃热镀锌时,镀层由极薄的Γ层、致密δ_k层和疏松的δ_p层组成,镀层生长主要受扩散机制控制;560℃和600℃镀锌时,镀层为Γ层和致密的δ相层,部分δ粒子弥散分布在η层中,镀层生长为扩散机制控制并伴随有显著的δ溶解过程。最佳高温镀锌温度应在520~560℃。
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  温度对管线钢H₂S/CO₂腐蚀行为的影响

  杨建炜, 章军, 曹建平, 陈晨, 张雷, 丁金慧, 路民旭

  2011, 0(1): 87-91.

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  杨建炜, 章军, 曹建平, 陈晨, 张雷, 丁金慧, 路民旭. 温度对管线钢H₂S/CO₂腐蚀行为的影响[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 87-91.
  YANG Jian-wei, ZHANG Jun, CAO Jian-ping, CHEN Chen, ZHANG Lei, DING Jin-hui, LU Min-xu. Effect of Temperature on H₂S/CO₂ Corrosion Behavior of Pipeline Steel[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 87-91.

  利用高温高压反应釜模拟高含硫气田H₂S/CO₂共存环境,在流动溶液介质中进行腐蚀实验,辅以SEM和XRD,探讨了温度对API-X60管线钢H₂S/CO₂腐蚀行为的影响。结果表明:随温度的升高X60钢的腐蚀速率先升高后降低,腐蚀形态由局部腐蚀趋于全面腐蚀,高温区有点蚀倾向。低温区形成的腐蚀产物以马基诺矿型晶体(FeS_1-X)和FeS单硫化物为主,随温度升高腐蚀产物以层片状马基诺矿型晶体为主,并出现少量磁黄铁矿型(Fe_1-XS)晶体;高温区则以磁黄铁矿型晶体为主。低温区腐蚀产物附着力差导致其覆盖率降低,膜层脱落处的阳极反应速率由于膜层覆盖处的阴极效应而加快,使点蚀迅速发展。
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  塑性损伤的发展与应用

  张丁非, 戴庆伟, 胡耀波, 齐福刚, 李鹏程

  2011, 0(1): 92-98.

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  张丁非, 戴庆伟, 胡耀波, 齐福刚, 李鹏程. 塑性损伤的发展与应用[J]. 材料工程, 2011, 0(1): 92-98.
  ZHANG Ding-fei, DAI Qing-wei, HU Yao-bo, QI Fu-gang, LI Peng-cheng. Development and Application of Ductile Damage[J]. Journal of Materials Engineering, 2011, 0(1): 92-98.

  本文介绍了塑性损伤的机制和建立塑性损伤模型的一般方法;系统地分析比较了基于连续介质力学、细观力学、连续损伤力学等多种损伤理论,推导了它们之间的内在联系;综述了三轴度、应变路径、组织等对塑性损伤的影响,重点阐述了损伤-塑性流变的耦合分析;还介绍了电阻测量、统计与定量表征、有限元等塑性损伤的分析方法;并且分析了目前塑性损伤研究中存在的问题,同时指明了发展方向。