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• 2014年, 0卷, 第3期
  刊出日期：2014-03-20

    

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  《材料工程》2014年第03期目次

  2014, 0(3): 0-0.

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  . 《材料工程》2014年第03期目次[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 0-0.
  . [J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 0-0.
材料与工艺
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  材料与工艺

  芳炔树脂/POSS固化相容性及热稳定性研究

  范海波, 刘艳林, 杨荣杰, 李向梅

  2014, 0(3): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.001

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  范海波, 刘艳林, 杨荣杰, 李向梅. 芳炔树脂/POSS固化相容性及热稳定性研究[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 1-6.
  FAN Hai-bo, LIU Yan-lin, YANG Rong-jie, LI Xiang-mei. Compatibility and Thermostability Between Polyarylacetylene Composites and Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 1-6.

  在聚芳基乙炔树脂（PAA）中分别加入笼型八苯基硅倍半氧烷（OPS）、笼型八氨基苯基硅倍半氧烷（OAPS）和笼型八炔丙基胺苯基硅倍半氧烷（OPAPS）对其进行改性。利用SEM、XRD、红外、DSC和TGA对PAA/POSS体系进行了相容性和热性能的研究。SEM图及XRD结果表明，OPS与PAA相容性差，OAPS次之；由于OPAPS中端炔基可参与PAA的固化反应，因此OPAPS与PAA相容性最好。红外光谱分析结果表明炔基固化反应后主要生成共轭烯和芳环结构，PAA/POSS的复合物中，POSS的笼型结构得以保留。DSC结果表明POSS的加入使得体系放热量有所减少，且OPAPS的加入使体系放热峰向高温区稍有偏移。TGA结果表明OAPS或OPAPS的引入可以基本保持PAA固化产物原有的热稳定性。
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  材料与工艺

  镍基合金超声疲劳裂纹扩展寿命预测研究

  薛红前, 姜祎君, 封硕

  2014, 0(3): 7-13,20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.002

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  薛红前, 姜祎君, 封硕. 镍基合金超声疲劳裂纹扩展寿命预测研究[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 7-13,20.
  XUE Hong-qian, JIANG Yi-jun, FENG Shuo. Life Prediction of Ultrasonic Fatigue Crack Propagation of Nickel-based Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 7-13,20.

  针对发动机结构材料承受高频循环载荷的特点，应用超声疲劳试验技术开展了镍基合金材料的疲劳裂纹扩展试验研究。考虑高频载荷下疲劳裂纹扩展过程中的温升效应，测试了超声疲劳裂纹扩展过程中的温度变化，基于温度变化对材料弹性模量的影响和热膨胀效应，数值计算了疲劳裂纹扩展应力强度因子。研究了温度变化对超声疲劳裂纹扩展的影响机制，并在现有模型基础上，建立了考虑温度影响的超声疲劳裂纹扩展模型，完善疲劳裂纹扩展寿命预测方法。
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  材料与工艺

  间隙率对三轴向机织复合材料弹性性能的影响

  白江波, 熊峻江, 高军鹏, 益小苏

  2014, 0(3): 14-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.003

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  白江波, 熊峻江, 高军鹏, 益小苏. 间隙率对三轴向机织复合材料弹性性能的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 14-20.
  BAI Jiang-bo, XIONG Jun-jiang, GAO Jun-peng, YI Xiao-su. Effect of Gap Ratio on Elastic Properties of Triaxial Weave Fabric Composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 14-20.

  采用有限元分析方法研究了间隙率对三轴向机织复合材料弹性性能的影响。首先，根据三轴向机织复合材料几何构型和基本参数，建立了三轴向机织复合材料的面密度和单胞特征边长与间隙率之间的关系；然后，建立了三轴向机织复合材料的有限元模型，利用该模型预测了拉伸、压缩和剪切刚度并与文献的实验结果进行了对比，证明了模型的有效性；最后，分析了间隙率对弹性性能的影响。研究发现，拉伸、压缩和剪切刚度随间隙率的增加而显著下降，而比刚度和泊松比随间隙率的增加变化较小。
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  材料与工艺

  铝合金与镀锌钢脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊搭接工艺及接头性能的研究

  黄健康, 邵玲, 石玗, 顾玉芬

  2014, 0(3): 21-26,33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.004

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  黄健康, 邵玲, 石玗, 顾玉芬. 铝合金与镀锌钢脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊搭接工艺及接头性能的研究[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 21-26,33.
  HUANG Jian-kang, SHAO Ling, SHI Yu, GU Yu-fen. Pulsed DE-GMA Welding Brazing Lap Between Aluminum Alloy and Galvanized Steel and Properties of Lap Joint[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 21-26,33.

  采用脉冲旁路耦合电弧GMAW熔钎焊方法，以ER4043焊丝为填充材料，实现了铝合金与镀锌钢异种金属的熔钎焊接，得到外观成形良好、变形小的搭接接头。通过SEM、EPMA、EDS、显微硬度计和拉伸实验机对搭接接头的微观组织及力学性能进行了研究。结果表明：在搭接接头界面中心区的铝侧形成针状或锯齿状的FeAl₃金属间化合物，而在钢侧形成平齐的Fe₂Al₅和Fe_0.7Al₃Si_0.3金属间化合物。显微硬度测试分析进一步证明了铝合金与镀锌钢界面中心区由硬度高的金属间化合物组成。搭接接头的平均拉剪强度达到144.85MPa，最高拉剪强度达到186.73MPa，达到了铝合金母材强度的88.5%，且断裂方式为韧性断裂。
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  材料与工艺

  Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金型材组织性能研究

  王少华, 马志锋, 张显峰, 孙刚, 冯朝辉, 李伟, 陆政

  2014, 0(3): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.005

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  王少华, 马志锋, 张显峰, 孙刚, 冯朝辉, 李伟, 陆政. Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er合金型材组织性能研究[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 27-33.
  WANG Shao-hua, MA Zhi-feng, ZHANG Xian-feng, SUN Gang, FENG Zhao-hui, LI Wei, LU Zheng. Investigation on Microstructure and Properties of Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5Er Alloy Profile[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 27-33.

  采用金相、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜分析及拉伸性能实验等测试分析手段，研究了Al-Zn-Mg-Cu-Zr-0.5%Er合金型材的组织性能。结果表明，合金型材中的元素Er主要以未溶的Al₈Cu₄Er相形式存在，该粒子可以钉扎位错和晶界的迁移，有效抑制合金回复再结晶和晶粒长大，保持合金的变形态组织。0.5%Er的添加使得合金型材的强度降低，主要是因为合金型材中残留了大量的Al₈Cu₄Er相，在变形过程中由于位错塞积形成裂纹，降低了合金的强度。但是，合金的电导率有所提高。
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  材料与工艺

  黏结相含量对超音速火焰喷涂TiB₂-Ni涂层组织和性能的影响

  陈枭, 王洪涛, 纪岗昌, 白小波, 王玉伟

  2014, 0(3): 34-40,45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.006

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  陈枭, 王洪涛, 纪岗昌, 白小波, 王玉伟. 黏结相含量对超音速火焰喷涂TiB₂-Ni涂层组织和性能的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 34-40,45.
  CHEN Xiao, WANG Hong-tao, JI Gang-chang, BAI Xiao-bo, WANG Yu-wei. Influence of Binder Phase Content on the Microstructure and Properties of HVOF Sprayed TiB₂-Ni Coatings[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 34-40,45.

  以机械合金化工艺制备的TiB₂-40Ni和TiB₂-50Ni粉末为原料，利用超音速火焰喷涂沉积不同TiB₂-Ni涂层，采用扫描电镜、X射线衍射仪研究了涂层的组织和相结构，运用压痕法测定了涂层的显微硬度，通过水淬法测试涂层的抗热震性能，并研究涂层的耐熔融铝硅腐蚀性能。结果表明，TiB₂-40Ni和TiB₂-50Ni涂层致密，孔隙率分别为1.25%和0.12%；涂层的主要物相为TiB₂和Ni；显微硬度值分别为（643.5±56.8）HV_0.3与（597.9±36.1）HV_0.3；涂层均具有较好的抗热震性能，其中以TiB₂-50Ni涂层最佳；经过120h熔融铝硅腐蚀后发现，两种涂层均具有良好的抗熔融铝硅腐蚀性能，TiB₂-50Ni涂层试样具有最好的耐腐蚀性能。
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  材料与工艺

  304不锈钢与Sn作用后腐蚀性能评价

  赵艳, 程从前, 曹志远, 赵杰

  2014, 0(3): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.007

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  赵艳, 程从前, 曹志远, 赵杰. 304不锈钢与Sn作用后腐蚀性能评价[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 41-45.
  ZHAO Yan, CHENG Cong-qian, CAO Zhi-yuan, ZHAO Jie. Corrosion Property of Sn Interacted 304 Stainless Steel[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 41-45.

  通过动电位极化和恒电流恒电位极化测试研究了低熔点金属Sn对304不锈钢腐蚀性能的影响，并采用扫描电子显微镜观察样品的腐蚀形貌。动电位极化的实验结果表明：黏附于304不锈钢表面的Sn加速了基体点蚀的形成，并且Sn的量越多点蚀越严重。不同时间的恒电位极化也说明在相同实验条件下Sn存在的304不锈钢，腐蚀坑多且深。恒电流极化测试表明Sn降低304不锈钢的腐蚀性能，源于电极电位较低的Sn容易点蚀，使腐蚀坑内酸性升高最终导致钢的破坏。
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  材料与工艺

  可见光响应自清洁瓷绝缘子的制备及性能研究

  刘文秀, 全海芹, 刘雪梅, 曾艳萍, 蔡文河, 赵卫东, 曹文斌

  2014, 0(3): 46-49,54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.008

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  刘文秀, 全海芹, 刘雪梅, 曾艳萍, 蔡文河, 赵卫东, 曹文斌. 可见光响应自清洁瓷绝缘子的制备及性能研究[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 46-49,54.
  LIU Wen-xiu, QUAN Hai-qin, LIU Xue-mei, ZENG Yan-ping, CAI Wen-he, ZHAO Wei-dong, CAO Wen-bin. Preparation and Properties of Visible Light-active Self-cleaning Porcelain Insulators[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 46-49,54.

  以成本低廉的无机钛盐硫酸氧钛为钛源，首先利用低温水热同步晶化技术制备了具有可见光活性的氮掺杂纳米二氧化钛（N-TiO₂）溶胶，然后采用喷涂工艺在瓷绝缘子釉面上喷涂了SiO₂溶胶和N-TiO₂溶胶制备了具有自清洁功能的N-TiO₂/SiO₂复合薄膜。所制备的自清洁绝缘子样片在可见光的照射下，8h对甲基橙的降解率达到90%。TiO₂/SiO₂薄膜与水的接触角光照30min后从28.2°降至7.4°，该超亲水性能可维持2~3天。上述结果表明复合薄膜具有良好的光催化和自清洁性能，有利于有效减少污闪事故的发生。
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  材料与工艺

  压电驱动式微挤压成形系统设计及实验研究

  陈飞飞, 齐乐华, 周计明, 关俊涛, 徐乙人

  2014, 0(3): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.009

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  陈飞飞, 齐乐华, 周计明, 关俊涛, 徐乙人. 压电驱动式微挤压成形系统设计及实验研究[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 50-54.
  CHEN Fei-fei, QI Le-hua, ZHOU Ji-ming, GUAN Jun-tao, XU Yi-ren. Design and Experiment Study of Micro-extrusion Forming System Based on Piezoelectric Actuator[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 50-54.

  针对压电陶瓷在作为微成形驱动器时存在的行程短、公称载荷低等问题，设计了"滑轮-丝杠-楔块"自动进给机构以实现坯料的持续挤压，采用温成形工艺改善金属成形性来扩大压电驱动系统可成形材料的范围。以此为基础，构建压电驱动式微挤压成形实验系统，并利用ZnAl4合金进行了实验验证。实验结果表明：在循环工作模式下，调节进给机构的预紧力至2600N，可以获得良好的自动进给效果和较高的成形效率；成形温度由230℃增加至270℃时，挤压ZnAl4合金所需挤压力减小50%左右。
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  材料与工艺

  热循环对SnAgCu(纳米Al)/Cu焊点界面与性能影响

  张亮, 韩继光, 何成文, 郭永环, 张剑

  2014, 0(3): 55-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.010

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  张亮, 韩继光, 何成文, 郭永环, 张剑. 热循环对SnAgCu(纳米Al)/Cu焊点界面与性能影响[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 55-59.
  ZHANG Liang, HAN Ji-guang, HE Cheng-wen, GUO Yong-huan, ZHANG Jian. Effect of Thermal Cycles on the Interface and Property of SnAgCu(nano-Al)/Cu Solder Joints[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 55-59.

  研究了纳米0.1%（质量分数）Al颗粒对SnAgCu无铅钎料与铜基板之间界面反应的影响，研究两种无铅钎料界面在-55~125℃热循环过程中的生长行为及其焊点力学性能变化。结果表明：随着热循环次数的增加，界面层金属间化合物的厚度明显增加，焊后界面层金属间化合物为Cu₆Sn₅相，在热循环过程中在Cu₆Sn₅和Cu基板之间出现Cu₃Sn相。发现纳米Al颗粒的添加，界面层金属间化合物的厚度明显减少，纳米颗粒对界面层的生长具有明显的抑制作用。同时对焊点在热循环过程中的可靠性进行分析，发现焊点的拉伸力随着循环次数的增加逐渐降低，含纳米Al颗粒的焊点具有明显的优越性，在焊点服役期间，焊点失效路径为Cu₆Sn₅/Cu₃Sn的界面处。
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  材料与工艺

  脉冲摩擦喷射电沉积制备纳米晶镍沉积层

  马云, 沈理达, 田宗军, 刘志东, 朱军

  2014, 0(3): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.011

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  马云, 沈理达, 田宗军, 刘志东, 朱军. 脉冲摩擦喷射电沉积制备纳米晶镍沉积层[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 60-65.
  MA Yun, SHEN Li-da, TIAN Zong-jun, LIU Zhi-dong, ZHU Jun. Pulsed Friction Aided Jet Electro-deposition of Preparing Nano-crystalline Nickel[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 60-65.

  采用脉冲摩擦喷射电沉积和直流喷射电沉积分别在石墨基底上制备了纳米晶镍镀层，利用扫描电镜和X射线衍射分析了脉冲占空比和脉冲频率对镍镀层的表面形貌、晶粒的择优取向及平均晶粒尺寸的影响。结果表明脉冲摩擦喷射电沉积较直流喷射电沉积的沉积效果有较大提高，在喷嘴流量为200L/h，平均电流密度为80A/dm²，阴极转速为6r/min的条件下，脉冲占空比为50%，脉冲频率为2000Hz时可以获得表面较为平整光亮、组织致密的Ni沉积层。
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  材料与工艺

  铸造过热度和热处理对CoCrMo合金显微组织的影响

  马秀萍, 李超

  2014, 0(3): 66-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.012

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  马秀萍, 李超. 铸造过热度和热处理对CoCrMo合金显微组织的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 66-70.
  MA Xiu-ping, LI Chao. Effect of Superheat Temperature for Casting and Heat Treatment on Microstructure of CoCrMo Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 66-70.

  研究了CoCrMo合金普通壳型铸造工艺下过热度和高温固溶热处理对显微组织的影响。结果表明：CoCrMo合金在铸态下碳化物主要以大块状共晶状M₂₃C₆碳化物存在；随着过热度的增加，碳化物共晶团的尺寸增大，导致室温拉伸性能降低。CoCrMo合金经过高温固溶热处理后，大部分大块状共晶碳化物发生溶解和分解，以细小的颗粒状M₂₃C₆碳化物析出并均匀分布于基体，抗拉强度、屈服强度和伸长率得到很大的提高。均匀细小分布的碳化物有利于提高CoCrMo合金的室温拉伸性能。
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  材料与工艺

  PET衬底上ITO薄膜的制备及光电性能

  杨坤, 胡志强, 徐书林, 王海权, 于洋, 刘贵山, 姜妍彦, 张海涛

  2014, 0(3): 71-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.013

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  杨坤, 胡志强, 徐书林, 王海权, 于洋, 刘贵山, 姜妍彦, 张海涛. PET衬底上ITO薄膜的制备及光电性能[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 71-76.
  YANG Kun, HU Zhi-qiang, XU Shu-lin, WANG Hai-quan, YU Yang, LIU Gui-shan, JIANG Yan-yan, ZHANG Hai-tao. Preparation and Photoelectric Properties of ITO Films Deposited on PET Substrate[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 71-76.

  用脉冲磁控溅射法在柔性衬底聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）上制备了氧化铟锡（ITO）透明导电薄膜，研究了溅射气压、时间和衬底温度等工艺条件对ITO薄膜光电性能的影响，并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）对薄膜的物相结构与表面形貌进行了分析。结果表明：薄膜的平均晶粒尺寸随衬底温度的升高而增大；当溅射时间增加时，方块电阻与光透过率均减小；当衬底温度升高时，方块电阻减小，可见光透过率增大。
测试与表征
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  测试与表征

  玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能

  李恩重, 徐滨士, 王海斗, 郭伟玲

  2014, 0(3): 77-82,89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.014

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  李恩重, 徐滨士, 王海斗, 郭伟玲. 玻璃纤维增强聚醚醚酮复合材料在水润滑下的摩擦学性能[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 77-82,89.
  LI En-zhong, XU Bin-shi, WANG Hai-dou, GUO Wei-ling. Tribological Property of Polyetheretherketone Composites Reinforced with Glass Fiber Under Water Lubrication[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 77-82,89.

  利用球盘式摩擦磨损试验机考察了玻璃纤维（GF）增强聚醚醚酮（PEEK）复合材料在干摩擦和水润滑条件下的摩擦磨损性能，并探讨了其磨损机理。结果表明：在干摩擦和水润滑条件下，PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率均随载荷和对磨时间的增加逐渐增大并趋于稳定，GF的加入可以显著降低GF/PEEK复合材料的摩擦因数和磨损率；在水润滑条件下，PEEK和GF/PEEK的摩擦因数和磨损率比干摩擦下显著降低。干摩擦下，PEEK以黏着磨损和磨粒磨损的混合磨损形式为主，水润滑条件下，磨损方式主要是以轻微的黏着磨损为主；干摩擦下，GF/PEEK磨损表面有大量的微观断裂裂纹和破碎，以磨粒磨损和疲劳磨损为主，水润滑条件下，磨损表面仅有微观切削的痕迹，磨损方式以轻微磨粒磨损为主。由于水的冷却和润滑作用，使得复合材料向对偶钢球的黏着转移明显减弱，同时阻止了对偶钢球上的Fe向复合材料磨损表面转移，从而减轻摩擦、降低摩擦表面温升，显著改善复合材料的摩擦磨损性能。
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  测试与表征

  pH值对超级13Cr钢在NaCl溶液中腐蚀行为与腐蚀膜特性的影响

  姚小飞, 谢发勤, 王毅飞

  2014, 0(3): 83-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.015

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  姚小飞, 谢发勤, 王毅飞. pH值对超级13Cr钢在NaCl溶液中腐蚀行为与腐蚀膜特性的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 83-89.
  YAO Xiao-fei, XIE Fa-qin, WANG Yi-fei. Effects of pH Values on Corrosive Films Characteristics and Corrosive Behaviors of Super 13Cr Tubing Steels in NaCl Solution[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 83-89.

  采用全浸泡腐蚀方法，利用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射（XRD）、失重法、极化曲线和交流阻抗（EIS）等分析手段，对超级13Cr油管钢在不同pH值NaCl溶液中的腐蚀形貌、腐蚀速率、腐蚀产物及其腐蚀膜层的电性能进行了分析，研究了超级13Cr油管钢在NaCl溶液中的腐蚀行为与腐蚀膜层电性能，结果表明：超级13Cr油管钢在酸性的NaCl溶液中具有较好的抗腐蚀性能，其表面腐蚀膜层具有钝化特性，随着溶液pH值的降低，其腐蚀膜层的钝化性能增强，发生点蚀的倾向性减小，而发生全面腐蚀的倾向性增大，其腐蚀产物为Fe和Cr的氧化物组成。当溶液pH值大于4.5时，腐蚀速率随着溶液pH值的减小而增大；当溶液pH值小于4.5时，腐蚀速率随着溶液pH值的减小而减小。
综述
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  综述

  双疏表面的制备及性能研究新进展

  汪怀远, 孟旸, 赵景岩, 朱艳吉

  2014, 0(3): 90-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-4381.2014.03.016

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  汪怀远, 孟旸, 赵景岩, 朱艳吉. 双疏表面的制备及性能研究新进展[J]. 材料工程, 2014, 0(3): 90-96.
  WANG Huai-yuan, MENG Yang, ZHAO Jing-yan, ZHU Yan-ji. New Progress on Preparation and Properties of Amphiphobic Surface[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(3): 90-96.

  表面润湿性是自然界最常见的现象之一。作为润湿的一种特殊状态，近年来双疏表面的研究已成为研究的新热点。双疏表面在疏水、疏油、防污染、自清洁、低摩擦性等方面表现出巨大的应用潜力。本文系统归纳了双疏表面的制备方法，综述了双疏表面的研究新进展，并对其今后的发展进行了展望。