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• 2012年, 0卷, 第5期
  刊出日期：2012-05-20

    

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  表面工程
  测试与表征
  工艺
  综述
  

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  Mg-Zn-xCu-Ce镁合金铸态组织与力学性能

  胡耀波, 赵冲, 吴福洲, 李亚妮

  2012, 0(5): 1-5.

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  胡耀波, 赵冲, 吴福洲, 李亚妮. Mg-Zn-xCu-Ce镁合金铸态组织与力学性能[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 1-5.
  HU Yao-bo, ZHAO Chong, WU Fu-zhou, LI Ya-ni. Microstructure and Mechanical Properties of As-cast Mg-Zn-xCu-Ce Alloys[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 1-5.

  利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了Cu元素对Mg-Zn-xCu-Ce合金铸态组织的影响，并用显微硬度仪测试合金的显微硬度。结果表明：Cu含量的增加可以显著细化晶粒。当Zn，Cu质量比小于1时，合金枝晶间共晶组织由薄层状α-Mg+CuMgZn组成；当Zn，Cu质量比等于1时，合金中出现Mg2Cu相，同时共晶组织开始粗化；随着Cu含量的升高（Cu质量分数大于Zn），合金枝晶间共晶组织由α-Mg + CuMgZn + Mg2Cu组成，在形态上由薄层状转变为蜂窝状。合金的显微硬度随着Cu含量升高而增加。
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  Nd:YAG激光焊接对铝锂合金组织和织构的影响

  崔丽, 李晓延, 贺定勇, 陈俐, 巩水利

  2012, 0(5): 6-9.

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  崔丽, 李晓延, 贺定勇, 陈俐, 巩水利. Nd:YAG激光焊接对铝锂合金组织和织构的影响[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 6-9.
  CUI Li, LI Xiao-yan, HE Ding-yong, CHEN Li, GONG Shui-li. Effects of Nd:YAG Laser Welding on Microstructure and Texture of Aluminum-lithium Alloys[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 6-9.

  采用Nd:YAG激光进行了5A90铝锂合金薄板的对焊实验，借助光学显微镜、扫描电镜及EDS能谱、背散射衍射技术测试了焊缝的显微组织、合金元素分布及焊缝中的微观织构，并与母材进行了比较。结果表明：Nd:YAG激光焊接使5A90铝锂合金的微观组织和微观织构发生了很大的变化。焊缝区呈现出大量的等轴枝晶组织, 这是由于焊缝中存在较多的异质形核点和较高的成分过冷度。焊缝中织构呈随机分布的状态，激光焊接完全改变了母材面心立方金属的冷轧织构组织。
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  卧式行星球磨机最佳参数的数值模拟

  朱飞, 张林进, 蔡道林, 叶旭初

  2012, 0(5): 10-14.

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  朱飞, 张林进, 蔡道林, 叶旭初. 卧式行星球磨机最佳参数的数值模拟[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 10-14.
  ZHU Fei, ZHANG Lin-jin, CAI Dao-lin, YE Xu-chu. Simulation of Optimum Parameter in Horizontal Planetary Ball Mill[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 10-14.

  采用颗粒离散元法模拟得到卧式行星磨磨筒内钢球平均接触力大小以及随填球率、钢球直径、磨筒半径和公转半径的变化规律，并与实验结果进行了比较分析。结果表明：行星磨的粉磨速率可以由平均接触力大小来确定，粉磨速率的对数是平均接触力线性函数，斜率为0.087。磨筒填球率的增加，导致钢球的平均接触力减小；随着钢球直径、磨筒半径、公转半径的增大，平均接触力呈线性增长，斜率分别为2.5，0.14，0.03，其中钢球直径对平均接触力的影响最大。
表面工程
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  表面工程

  铝电解电容器高压电子箔点蚀机理的研究

  王志申, 何业东, 孙志华, 刘明, 张晓云, 陆峰

  2012, 0(5): 15-19.

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  王志申, 何业东, 孙志华, 刘明, 张晓云, 陆峰. 铝电解电容器高压电子箔点蚀机理的研究[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 15-19.
  WANG Zhi-shen, HE Ye-dong, SUN Zhi-hua, LIU Ming, ZHANG Xiao-yun, LU Feng. Pitting Mechanism for Aluminum Electrolytic Capacitor High Voltage Foil[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 15-19.

  采用极化曲线和场发射扫描电镜等方法，研究了铝电解电容器高压电子箔在高温强酸性溶液中的点蚀机理。结果表明：在开路状态下铝光箔在硫酸盐酸发孔溶液中可以产生点蚀，测到自腐蚀电位就是点蚀电位；形成隧道孔后，阳极极化曲线出现点蚀电位，且点蚀过电位与隧道孔长度之间存在线性关系。根据点蚀的微电池模型及其在阳极极化下微电池的腐蚀极化图，提出产生上述现象的原因是阳极极化时带孔铝箔的表面由阴极向阳极转变，其转变的临界点即所测到的点蚀电位。
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  表面工程

  等离子原位合成Fe-Cr-V-C堆焊合金的耐磨性

  宗琳, 刘政军, 李乐成

  2012, 0(5): 20-23.

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  宗琳, 刘政军, 李乐成. 等离子原位合成Fe-Cr-V-C堆焊合金的耐磨性[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 20-23.
  ZONG Lin, LIU Zheng-jun, LI Le-cheng. Wear Resistance of In-situ Fe-Cr-V-C Hardfacing Alloys Fabricated by Plasma Transferred Arc Weld-surfacing Process[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 20-23.

  采用等离子堆焊技术制备了不同Cr含量的Fe-Cr-V-C堆焊合金，借助扫描电镜和X射线衍射等分析手段研究了碳化物形貌及合金物相组成。同时研究了Cr含量对合金硬度和耐磨性的影响，并探讨了磨损机理。结果表明：堆焊合金组织由马氏体、铁素体、奥氏体、M7C3及VC组成。合金中随着Cr含量的提高，由于硬质相M7C3和VC的数量及形态变化不大，而具有高硬度的针状马氏体基体组织的减少使得合金的耐磨性先降低，当达到一定值后继续增加Cr含量，M7C3的数量逐渐增多，因而耐磨性随后增大；当Cr含量达到27.2%（质量分数）时，大量高硬度六边形M7C3复合物（约HV1200）结合一定量VC（约HV1600）颗粒构成坚实的耐磨骨架，使得合金具有最佳的耐磨性。
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  表面工程

  等离子喷涂Al2O3-30%TiO2微米/纳米复合涂层的结构与耐磨性能

  易德亮, 冶银平, 刘光, 尹斌, 周惠娣, 陈建敏

  2012, 0(5): 24-29.

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  易德亮, 冶银平, 刘光, 尹斌, 周惠娣, 陈建敏. 等离子喷涂Al2O3-30%TiO2微米/纳米复合涂层的结构与耐磨性能[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 24-29.
  YI De-liang, YE Yin-ping, LIU Guang, YIN Bin, ZHOU Hui-di, CHEN Jian-min. Structure and Wear Properties of Plasma Sprayed Al2O3-30%TiO2 Micro/Nano-composite Coatings[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 24-29.

  采用溶胶-凝胶法合成了不同粒径的Al2O3-30%（质量分数）TiO2纳米复合粉体，用喷雾干燥法对合成粉体进行喷雾造粒，造粒后的粉体通过等离子喷涂制备Al2O3/TiO2复合涂层，最后对涂层结构和性能进行了表征。涂层结构和形貌分析表明制备的涂层具有微米/纳米复合结构，初始粉体粒径对涂层的结构和致密度影响很小；涂层摩擦学性能测试表明复合涂层的磨损率随初始粉体粒径的增大而减小，初始粉体粒径为100nm左右时，复合涂层的磨损率最低。复合涂层的磨损机制为裂纹扩展导致的磨损剥落。
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  表面工程

  沉积时间对ZrTiN涂层微观结构及性能的影响

  颜培, 邓建新, 连云崧, 赵军, 陈振

  2012, 0(5): 30-34.

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  颜培, 邓建新, 连云崧, 赵军, 陈振. 沉积时间对ZrTiN涂层微观结构及性能的影响[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 30-34.
  YAN Pei, DENG Jian-xin, LIAN Yun-song, ZHAO Jun, CHEN Zhen. Effect of Deposition Time on Microstructures and Properties of ZrTiN coatings[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 30-34.

  采用多弧离子镀膜法，在YT15及YG8硬质合金基体上沉积ZrTiN硬质涂层，并分析涂层微观形貌、物相组成、涂层的厚度、硬度及结合力等性能参数随沉积时间的变化。结果表明：沉积时间不会影响ZrTiN涂层的晶面指数，涂层中只有单一面心立方结构相形成，且晶面指数始终为(111)；涂层的晶粒尺寸约为10nm且随沉积时间变化不大。沉积时间为120min时，涂层的显微硬度和结合力明显下降。
测试与表征
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  测试与表征

  初始应力对瑞利波无损评价45钢表层应力的影响

  刘彬, 董世运, 徐滨士, 何鹏, 闫世兴

  2012, 0(5): 35-38.

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  刘彬, 董世运, 徐滨士, 何鹏, 闫世兴. 初始应力对瑞利波无损评价45钢表层应力的影响[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 35-38.
  LIU Bin, DONG Shi-yun, XU Bin-shi, HE Peng, YAN Shi-xing. Influence of Initial Stress on Surface Stress Measurement of 45 Steel by Rayleigh Wave[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 35-38.

  基于瑞利波声弹效应理论，在瑞利波无损表征45钢表层应力的基础上分析了45钢表层初始应力状态对应力评价结果的影响。采用声程固定不变中心频率为5MHz的双瑞利波探头对45钢表层应力进行评价，在归一化互相关函数基础上计算了应力引起的瑞利波信号间时间差。结果表明：初始应力不会影响瑞利波在45钢表层中传播速度随拉伸应力的变化规律，即随拉伸应力的增加，瑞利波在45钢表层中的传播速度基本呈线性规律增加，当应力达到一定值时，再随应力的增加，瑞利波传播速度不再呈线性规律变化；但初始应力和去应力退火状态45钢的名义瑞利波声弹性系数不同，分别为0.838和1.041，最大时间差对应的应力值也不同，去应力退火前后应力评价结果的误差约为22%。
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  测试与表征

  热波检测缺陷定量识别与图像重建研究

  宋远佳, 张炜, 王冬冬, 田干, 金国锋

  2012, 0(5): 39-46.

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  宋远佳, 张炜, 王冬冬, 田干, 金国锋. 热波检测缺陷定量识别与图像重建研究[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 39-46.
  SONG Yuan-jia, ZHANG Wei, WANG Dong-dong, TIAN Gan, JIN Guo-feng. Defect Quantitative Identification and Image Reconstruction Based on Thermal Wave Inspection[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 39-46.

  基于红外热波方法对某型固体火箭发动机壳体含脱粘缺陷试件进行了数值仿真和实验研究。为了得到直观、精确的缺陷三维图像，采用同态滤波方法对原始图像进行降噪增强处理，利用粒子群模糊聚类算法对缺陷进行了分割，并对缺陷的大小和深度进行了定量识别，在此基础上，利用体绘制重建算法对缺陷进行三维重建。结果表明：同态滤波方法信噪比高，图像增强效果好；粒子群模糊聚类算法分割效果好，缺陷保真性高；缺陷定量识别的精度较高，三维重建效果较好，为实现缺陷的自动识别奠定了基础。
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  测试与表征

  高孔率泡沫金属材料疲劳表征模型及其实验研究

  刘培生, 马晓明

  2012, 0(5): 47-53.

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  刘培生, 马晓明. 高孔率泡沫金属材料疲劳表征模型及其实验研究[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 47-53.
  LIU Pei-sheng, MA Xiao-ming. Fatigue Model for Foamed Metals with High Porosity and Corresponding Experimental Study[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 47-53.

  通过基于高孔率开口泡沫金属材料结构特点的简化结构模型和受力状态分析，建立了此类材料在循环载荷作用下的负载结构-疲劳模型，分析得出了对应疲劳性能的衡量指标。在上述模型的基础上，运用由该模型得出的高孔率开口泡沫金属疲劳性能的衡量指标，以电沉积法所得泡沫镍为例，对此类材料的疲劳性能进行了相关的实验研究。通过压-压循环和弯曲循环两种载荷作用的实验，验证了理论分析所得疲劳性能衡量指标的可行性。结果表明：泡沫镍在压-压循环载荷作用下的类应力疲劳性能随孔率增大而降低，而在弯曲循环载荷作用下的类应变疲劳性能则随孔率增大和孔径减小而提高。
工艺
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  工艺

  压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头微观组织研究

  游国强, 张均成, 王向杰, 陈勇

  2012, 0(5): 54-58.

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  游国强, 张均成, 王向杰, 陈勇. 压铸态AZ91D镁合金搅拌摩擦焊接头微观组织研究[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 54-58.
  YOU Guo-qiang, ZHANG Jun-cheng, WANG Xiang-jie, CHEN Yong. Microstructure of FSW Joint of Die-casting AZ91D Magnesium Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 54-58.

  采用搅拌摩擦焊工艺对4mm厚的压铸态AZ91D镁合金进行对接工艺实验，搅拌头旋转速率1500r/min，焊接速率120mm/min；使用光学显微镜和扫描电镜对焊接接头微观组织进行了研究。结果表明：焊缝外观成形美观，但内部存在贯穿型隧道状孔洞缺陷；焊核区为典型的变形-再结晶组织，为细小、均匀的等轴晶；机械-热影响区为变形-部分再结晶组织，热影响区组织形貌与母材相近但伴有轻微的长大现象；焊核区与机械-热影响区的过渡具有以下特征：在前进侧呈现“突变”特征，在后退侧呈现“渐变”特征。
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  工艺

  硅青铜线材无模拉拔工艺与组织性能关系

  王祯, 刘雪峰, 何勇, 谢建新

  2012, 0(5): 59-63.

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  王祯, 刘雪峰, 何勇, 谢建新. 硅青铜线材无模拉拔工艺与组织性能关系[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 59-63.
  WANG Zhen, LIU Xue-feng, HE Yong, XIE Jian-xin. Effects of Dieless Drawing Processing Parameters on Microstructure and Mechanical Properties of Silicon Bronze[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 59-63.

  在进料速度0.5mm?s-1、拉拔速度0.67~1.00mm?s-1、加热温度600~800℃的条件下，对QSi3-1硅青铜线材进行了无模拉拔实验，研究了无模拉拔工艺与QSi3-1硅青铜的显微组织和力学性能的关系。结果表明：在拉拔速度和断面收缩率相同的条件下，加热温度越高，无模拉拔成形结束后硅青铜晶粒的平均尺寸越大；当加热温度一定时，拉拔速度越高，硅青铜晶粒就越细小。无模拉拔成形硅青铜的硬度及抗拉强度随着加热温度的升高而逐渐降低，随着拉拔速度的升高而略有上升；在加热温度较低的条件下，抗拉强度下降明显，当加热温度升高到一定程度后，抗拉强度下降缓慢。无模拉拔成形过程中QSi3-1硅青铜的晶粒经历了变形细化及后续高温状态下的晶粒相互吞并长大两个过程。
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  工艺

  FGH96合金反复镦拔与挤压缺陷对比分析

  张敏聪, 王淑云, 熊华平, 曹春晓, 刘趁意, 东赟鹏

  2012, 0(5): 64-69.

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  张敏聪, 王淑云, 熊华平, 曹春晓, 刘趁意, 东赟鹏. FGH96合金反复镦拔与挤压缺陷对比分析[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 64-69.
  ZHANG Min-cong, WANG Shu-yun, XIONG Hua-ping, CAO Chun-xiao, LIU Chen-yi, DONG Yun-peng. Comparative Analysis on Defects in Repeated Upsetting and Stretching Deformation with Extrusion Deformation of FGH96 Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 64-69.

  对FGH96合金反复镦拔变形与挤压变形两种制坯工艺的夹杂缺陷水平进行了比较，并分析了不同变形状态下非金属夹杂物的形变特性。结果表明：反复镦拔变形后，锻件内检测到的非金属夹杂物数量有不同程度的增多，超标缺陷成倍增长；而FGH96合金挤压+等温锻造变形后，锻件内检测到的非金属夹杂物数量明显减少，纯净度水平有大幅提高。从微观夹杂物形貌的变形特性来看，等温锻造变形时在垂直于变形方向合金中夹杂物缺陷的尺寸增大；反复镦拔变形时，合金中原有非金属夹杂物缺陷聚集使可检测到的缺陷面积增大；而在挤压变形过程中，夹杂物缺陷在挤出方向被拉长成不连续的线状，每个方向上夹杂物的面积均减小；FGH96合金挤压+等温锻造变形后夹杂缺陷的大小主要由挤压变形后夹杂缺陷破碎情况决定；因此大挤压比变形可有效破碎合金中非金属夹杂物，改善锻件质量。
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  工艺

  工艺参数对AZ31镁合金往复挤压过程的影响

  刘君, 郭学锋, 张忠明, 叶永南

  2012, 0(5): 70-75.

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  刘君, 郭学锋, 张忠明, 叶永南. 工艺参数对AZ31镁合金往复挤压过程的影响[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 70-75.
  LIU Jun, GUO Xue-feng, ZHANG Zhong-ming, YE Yong-nan. Influences of Processing Parameters on Reciprocating Extrusion Process of AZ31 Magnesium Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 70-75.

  运用刚黏塑性有限元法对不同工艺参数下的AZ31镁合金往复挤压过程进行了热力耦合数值模拟，研究了不同初始坯料温度、挤压速率和摩擦因数对往复挤压过程中等效应变、等效应力及温度场的影响。结果表明：在往复挤压过程中，挤压速率对等效应变峰值影响不大，随着挤压速率的增大，工件内温度峰值直线上升，温度分布不均匀程度增大，应力峰值先增加后减小；随着初始坯料温度升高，等效应力峰值呈直线趋势减小；摩擦因数对温度峰值的影响很小，随着摩擦因数的增大，等效应变峰值先增大然后趋于平稳，等效应力峰值增大，其增大幅度减小。
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  工艺

  脉冲电流辅助烧结和真空热压烧结对NiAl-Al2O3微观组织和力学性能的影响

  徐桂华, 卢振, 张凯锋

  2012, 0(5): 76-80.

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  徐桂华, 卢振, 张凯锋. 脉冲电流辅助烧结和真空热压烧结对NiAl-Al2O3微观组织和力学性能的影响[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 76-80.
  XU Gui-hua, LU Zhen, ZHANG Kai-feng. Influence of Pulse Current Auxiliary Sintering and Hot-pressed Sintering on Microstructures and Mechanical Behavior of NiAl-Al2O3 Composite[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 76-80.

  通过机械合金化合成了NiAl-Al2O3复合材料粉末，并分别采用脉冲电流辅助烧结（PCAS）和真空热压烧结(HPS)制备了NiAl-Al2O3复合材料。测试了两组材料的力学性能，并从烧结机理的角度分析了烧结方法对材料微观组织和力学性能的影响。结果表明：与HPS方法相比，通过PCAS方法制备的材料致密度更高，晶粒更为细小，且Al2O3颗粒明显球化。相较于HPS方法制备的材料，PCAS方法制备的材料在室温下和高温下都表现出更高的屈服强度，并且其断裂韧性增高，室温压缩变形量明显增大。
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  工艺

  微波协同氧化钙处理对植物纤维失水率与可及度的影响研究

  陈潇川, 刘敏毅, 肖荔人, 陈荣国, 陈庆华

  2012, 0(5): 81-86.

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  陈潇川, 刘敏毅, 肖荔人, 陈荣国, 陈庆华. 微波协同氧化钙处理对植物纤维失水率与可及度的影响研究[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 81-86.
  CHEN Xiao-chuan, LIU Min-yi, XIAO Li-ren, CHEN Rong-guo, CHEN Qing-hua. Influences of Synergistic Pretreatment with Microwave and Calcium Oxide on Water Loss Rate and Accessibility of Plant Fibers[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 81-86.

  采用氧化钙高速捏合处理，再辅以微波辐射协同处理桐壳纤维和水葫芦纤维，以期使它们适用于制备木塑复合材料。通过失水率、保水值和红外光谱测试，研究了处理条件对这两种植物纤维的失水率和可及度的影响，重点讨论了保水值、分子间氢键百分含量和红外结晶指数等可及度参数的变化规律，并简要探讨了植物纤维的脱水机理。结果表明：微波协同氧化钙处理可延缓植物纤维的失水性和降低植物纤维的失水率，归因于经处理后植物纤维的可及度被提高。
综述
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  综述

  高介电常数聚合物基复合材料研究进展

  尚继武, 张以河, 吕凤柱

  2012, 0(5): 87-92.

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  尚继武, 张以河, 吕凤柱. 高介电常数聚合物基复合材料研究进展[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 87-92.
  SHANG Ji-wu, ZHANG Yi-he, LU Feng-zhu. Recent Progress of High-dielectric-constant Polymer Composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 87-92.

  本文概述了目前高介电聚合物基复合材料的主要问题，论述了铁电陶瓷、导电颗粒(金属粒子、石墨、碳纳米管)改性高介电复合材料的国内外研究进展；重点介绍了酞菁铜、聚苯胺改性全有机高介电复合材料，探讨了存在的主要问题，并指出提高介电常数、储能密度，减小介电损耗，降低制备成本是未来发展的方向。
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  综述

  热喷涂金属陶瓷复合涂层研究进展

  栗卓新, 祝弘滨, 李辉, 孙日超

  2012, 0(5): 93-98.

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  栗卓新, 祝弘滨, 李辉, 孙日超. 热喷涂金属陶瓷复合涂层研究进展[J]. 材料工程, 2012, 0(5): 93-98.
  LI Zhuo-xin, ZHU Hong-bin, LI Hui, SUN Ri-chao. Progress of Thermal Spray Cermet Coatings[J]. Journal of Materials Engineering, 2012, 0(5): 93-98.

  从喷涂方法、粉末特性和工艺参数三个方面介绍了金属陶瓷复合涂层制备、组织结构及综合性能的最新研究进展。同时认为这三个方面综合控制着热喷涂过程中陶瓷相的分解、氧化以及复合粉末的沉积行为，并由此对复合涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能具有重要影响。在此基础上，选择合适的喷涂方法和复合粉末，优化喷涂工艺是获得优良性能的金属陶瓷复合涂层的关键。