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2014, 0(4): 0-0.
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. 《材料工程》2014年第04期目次[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 0-0.
. [J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 0-0.
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材料与工艺
燕绍九, 杨程, 洪起虎, 陈军洲, 刘大博, 戴圣龙
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燕绍九, 杨程, 洪起虎, 陈军洲, 刘大博, 戴圣龙. 石墨烯增强铝基纳米复合材料的研究[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 1-6.
YAN Shao-jiu, YANG Cheng, HONG Qi-hu, CHEN Jun-zhou, LIU Da-bo, DAI Sheng-long. Research of Graphene-reinforced Aluminum Matrix Nanocomposites[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 1-6.
采用球磨和粉末冶金方法成功制备出石墨烯增强铝基纳米复合材料,命名为铝基烯合金。首次发现石墨烯纳米片的添加在保持材料良好塑性的同时,显著提高了其强度。利用OM,SEM和TEM对铝基烯合金微观组织结构进行表征,并测试其拉伸性能。结果表明:石墨烯纳米片均匀分布在铝合金基体中,与基体形成良好的结合界面,且石墨烯纳米片与铝合金基体未发生化学反应,并保留了原始的纳米片结构;铝基烯合金中石墨烯纳米片含量为0.3%(质量分数)时,铝基烯合金的平均屈服强度和抗拉强度分别达到322MPa和454MPa,较未添加石墨烯纳米片的合金分别提高58%和25%,且伸长率略有提高。基于石墨烯纳米片特殊的二维褶皱结构,讨论铝基烯合金的增强增韧行为。
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材料与工艺
赵龙志, 焦宇
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赵龙志, 焦宇. Al含量对Al-Fe-Si/Al原位复合材料的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 7-12.
ZHAO Long-zhi, JIAO Yu. Effect of Aluminum Content on Al-Fe-Si/Al In-situ Composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 7-12.
采用粉末冶金瞬时液相烧结法制备Al-Fe-Si/Al原位复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及M-2000型磨损试验机研究Al含量对原位复合材料的微观结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明:随着Al含量的增加,粗大FeAl相消失,针状的金属间化合物增强体Al0.5 FeSi0.5 长大成短棒状。当Al质量分数为77%时,细小的短棒状Al0.5 FeSi0.5 增强相弥散分布在基体中,复合材料硬度HV具有最高值283.7,其硬度约是纯铝的8倍,铝硅合金的2.5倍;复合材料的耐磨性约为纯铝的6.6倍,铝硅合金的4.5倍;耐磨性能最佳,磨损率为0.3781%,磨损机制为磨粒磨损。
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材料与工艺
陈冰清, 熊华平, 郭绍庆, 张学军, 孙兵兵, 唐思熠
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陈冰清, 熊华平, 郭绍庆, 张学军, 孙兵兵, 唐思熠. NiCuNbCr焊料Ti3 Al/GH4169合金氩弧焊接头的组织及性能[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 13-17,25.
CHEN Bing-qing, XIONG Hua-ping, GUO Shao-qing, ZHANG Xue-jun, SUN Bing-bing, TANG Si-yi. Microstructure and Mechanical Properties of Ti3 Al/GH4169 Superalloy Joints Arc Welded with NiCuNbCr Filler Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 13-17,25.
采用钨极氩弧焊方法,使用自行设计制备的NiCuNbCr合金作为焊料,实现Ti3 Al基合金与GH4169高温合金异种材料之间的焊接。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(XEDS)等方法对接头横截面的微观组织进行分析。结果表明:GH4169/焊缝界面以及焊缝均主要由Ni元素的固溶体组成,其中固溶了Cu,Fe,Cr,Nb几种元素;而焊缝/Ti3 Al界面分为3层组织,其相组成从Ti3 Al母材到焊缝方向依次为:固溶了Ni和Cu元素的Ti2 AlNb相、Al(Ni,Cu)2 Ti金属间化合物及(Nb,Ti,Mo)固溶体;(Ni,Nb,Cr)及Ni(Cu,Ti)固溶体;Ni的固溶体,固溶元素为Cu,Nb和Cr。接头的平均室温抗拉强度为140.7MPa。拉伸试样断裂于被焊Ti3 Al母材表面的扩散反应层,它主要由固溶了Ni和Cu元素的Ti2 AlNb相与Al(Ni,Cu)2 Ti金属间化合物组成,该界面是Ti3 Al/GH4169接头的薄弱环节。
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材料与工艺
田俊, 薛顺, 吴铖川, 成国光, 周国治, 王文虎, 盛伟
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田俊, 薛顺, 吴铖川, 成国光, 周国治, 王文虎, 盛伟. 弹簧钢热处理前后显微组织对抗腐蚀性能的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 18-25.
TIAN Jun, XUE Shun, WU Cheng-chuan, CHENG Guo-guang, ZHOU Guo-zhi, WANG Wen-hu, SHENG Wei. Effect of Microstructure on Corrosion Resistance of Spring Steels Before and After Heat Treatment[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 18-25.
对不同成分弹簧钢热处理前后的试样进行盐雾腐蚀实验,测定试样的极化曲线,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)分析腐蚀产物的形貌及成分,研究热处理前后弹簧钢显微组织对其抗腐蚀性能的影响。结果表明:弹簧钢热处理前后的显微组织对其抗腐蚀性能有重要影响,尤其是钢的初期腐蚀行为。弹簧钢在NaCl水溶液中的腐蚀产物主要为β-FeOOH。珠光体+铁素体(少量)组织的钢与屈氏体组织的钢相比,腐蚀电位较高,腐蚀电流密度较大,初期的腐蚀速率较快,但是随着腐蚀时间的延长,前者的抗腐蚀性能要好于后者。这主要是由于珠光体组织中的Fe3 C有锚固锈层的作用,使锈层致密不容易脱落,从而能在一定程度上阻碍腐蚀介质和O2 与铁基体接触发生腐蚀反应。
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材料与工艺
张新明, 吴泽政, 刘胜胆, 冯迪, 欧阳惠, 王婷
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张新明, 吴泽政, 刘胜胆, 冯迪, 欧阳惠, 王婷. 固溶处理对7A55铝合金局部腐蚀性能的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 26-33,39.
ZHANG Xin-ming, WU Ze-zheng, LIU Sheng-dan, FENG Di, OUYANG Hui, WANG Ting. Influence of Solution Heat Treatment on Localized Corrosion of 7A55 Aluminum Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 26-33,39.
采用电化学测试、浸泡实验、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等实验手段研究固溶处理对7A55铝合金局部腐蚀性能的影响。结果表明:轧板中大量的第二相使轧板发生严重的腐蚀,整个表面被剥落下来。单级固溶的再结晶程度较低,亚晶组织细小,但合金残留第二相较多,耐蚀性能差。低温回复+高温固溶处理(450℃/1h+480℃/30min)可以将粗大第二相大部分溶解,且获得最少的再结晶分数和细小亚晶组织。实验结果表明,450℃/1h+480℃/30min固溶处理具有最佳的耐局部腐蚀性能。
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材料与工艺
杨硕, 林健, 杨上陆, 雷永平, 孔德凝
针对低碳镀锌钢板与6061铝合金CMT熔钎焊接头熔合面积对其抗剪强度和破坏模式的影响进行研究。结果表明:熔钎焊过程中,随着焊枪相对于搭接接头中心线偏移量的增大,接头的熔合面积逐渐减小,润湿角增大,进而导致接头的抗剪强度逐渐减小,接头的断裂位置由铝熔合区破坏向钢/铝界面层破坏转变。根据实验结果,考虑界面层的失效判据,建立CMT接头拉剪过程的数值模型,讨论熔合面积影响接头抗剪强度及破坏模式的原因。
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材料与工艺
罗扬, 田文怀, 石高锋, 成生伟
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罗扬, 田文怀, 石高锋, 成生伟. 退火对高速电铸镍组织和塑性的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 40-45.
LUO Yang, TIAN Wen-huai, SHI Gao-feng, CHENG Sheng-wei. Influence of Annealing Treatment on Microstructure and Plasticity of High-speed Electroformed Nickel[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 40-45.
采用高速电铸方法制备电铸镍,研究退火温度对电铸镍的微观组织和力学性能的影响。分别利用光学显微镜、X射线应力测定仪、显微硬度计来分析电铸镍的微观组织,残余应力和维氏硬度HV的变化,并通过拉伸实验测定电铸镍的伸长率和抗拉强度。结果表明:电铸镍分为内层和外层两个区域,内层由粗大的柱状晶组成,外层由细小的柱状晶组成,退火时电铸镍发生回复和再结晶;未经退火处理的电铸镍伸长率为14%,内层硬度为193,外层为263,抗拉强度σ b 为625MPa;经不同温度退火后,电铸镍的塑性均有改善,硬度和抗拉强度均有下降。电铸镍在550℃退火2h后,伸长率可达32%,内层硬度为173,外层为165,σ b 为460MPa。
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材料与工艺
刘学杰, 魏怀, 任元, 陆峰, 张素慧, 银永杰
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刘学杰, 魏怀, 任元, 陆峰, 张素慧, 银永杰. 基于第一性原理方法研究基团在CVD金刚石薄膜(001)表面上的生长[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 46-52.
LIU Xue-jie, WEI Huai, REN Yuan, LU Feng, ZHANG Su-hui, YIN Yong-jie. Growth of Radicals on CVD Diamond (001) Surface:First Principle Studies[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 46-52.
采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究CVD金刚石薄膜(001)表面的生长机理。计算清洁金刚石表面和氢(H)终止金刚石表面的构型。考察H原子和活性基团(C,CH,CH2 和CH3 )在清洁重构金刚石表面及在单层H终止金刚石表面上的吸附演变。结果表明:清洁金刚石表面发生了对称二聚体重构,H原子终止金刚石表面稳定了金刚石结构;基团在金刚石(001)表面吸附演变过程中,H原子起到激活石墨和萃取表面H原子产生活性位的作用;CH2 基团比CH3 基团能够更好地提高CVD金刚石薄膜的生长率,是薄膜生长过程中最有效基团;CH基团阻碍了薄膜的生长。
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材料与工艺
王欣, 尤宏德, 李嘉荣, 赵金乾, 汤智慧, 陆峰
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王欣, 尤宏德, 李嘉荣, 赵金乾, 汤智慧, 陆峰. 陶瓷弹丸喷丸强化对DD6单晶高温合金表面完整性的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 53-57.
WANG Xin, YOU Hong-de, LI Jia-rong, ZHAO Jin-qian, TANG Zhi-hui, LU Feng. Influence of Ceramic-shot-peening on Surface Integrity of DD6 Single Crystal Superalloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 53-57.
采用陶瓷弹丸对DD6单晶高温合金进行喷丸,研究喷丸后DD6单晶表面形貌、表面粗糙度、表面层组织结构、显微硬度等表面完整性性能变化。结果表明:喷丸后,DD6单晶表面完整性性能发生较大变化,表面层组织产生严重塑性形变,表面粗糙度R a 升高,然而,采用特定参数喷丸后,表面粗糙度上升的同时,表面应力集中系数反而下降。喷丸后DD6单晶表面γ 相和γ ’相均发生剧烈的位错增殖,起到组织强化的作用。两种工艺喷丸后,表面显微硬度HV基本一致,达到620,比原始的磨削表面提高44%,加工硬化显著。
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李晓闲, 孙新军, 杨庚蔚, 李昭东, 虞澜, 雍岐龙
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李晓闲, 孙新军, 杨庚蔚, 李昭东, 虞澜, 雍岐龙. 低碳钒微合金钢的淬透性研究[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 58-62.
LI Xiao-xian, SUN Xin-jun, YANG Geng-wei, LI Zhao-dong, YU Lan, YONG Qi-long. Hardenability of Low Carbon Vanadium Microalloyed Steels[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 58-62.
利用钢-淬透性的末端淬火实验,结合碳化钒的析出热力学计算,研究V对低碳钢淬透性的影响。结果表明:随着V含量的增加,实验钢的淬透性提高。VC的热力学计算结果表明,在880℃淬火温度下,0.22C钢中固溶V含量随着钢中添加的V含量增加而增加。当钢中添加V含量大于0.137%(质量分数)时,VC将在奥氏体中析出,固溶C含量开始减少。综合考虑固溶C含量、固溶V含量及原始奥氏体晶粒尺寸等因素,对实验钢理想临界直径进行计算,发现理想临界直径的变化趋势与末端淬火实验结果相吻合。
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材料与工艺
徐秀国, 许崇海, 方斌, 王春林, 衣明东
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徐秀国, 许崇海, 方斌, 王春林, 衣明东. TiB2 /WC/h-BN自润滑陶瓷材料的制备及力学性能[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 63-67.
XU Xiu-guo, XU Chong-hai, FANG Bin, WANG Chun-lin, YI Ming-dong. Preparation and Mechanical Properties of TiB2 /WC/h-BN Self-lubricating Ceramic Material[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 63-67.
通过添加固体润滑剂h-BN,采用真空热压烧结工艺制备TiB2 /WC/h-BN自润滑陶瓷材料,对其密度和力学性能进行测试,并采用XRD和SEM对材料的物相和显微结构进行分析。结果表明:TiB2 /WC/h-BN自润滑陶瓷材料的相对密度为97.5%,抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度分别为652MPa、4.5MPa·m1/2 和14.8GPa。片状结构的固体润滑剂h-BN颗粒保存完整,分布均匀,而且可有效抑制基体TiB2 晶粒的长大。材料的断裂模式是穿晶/沿晶断裂的混合型,以穿晶断裂为主。材料的增韧机理以裂纹偏转和裂纹桥联为主。TiB2 /WC/h-BN自润滑陶瓷材料的摩擦因数低于0.3,与其他添加h-BN的自润滑陶瓷材料相比,具有良好的力学性能和摩擦性能。
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材料与工艺
郭学平, 李文亚, 廖汉林
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郭学平, 李文亚, 廖汉林. 冷喷涂制备锡青铜/准晶复合涂层的微观结构及其摩擦学行为[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 68-72,78.
GUO Xue-ping, LI Wen-ya, LIAO Han-lin. Microstructure and Tribological Behavior of Cold-sprayed Tin-bronze/Quasicrystal Composite Coating[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 68-72,78.
利用冷喷涂技术制备锡青铜以及锡青铜/准晶复合涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度计等分析涂层的微观组织与微观硬度,对所制备的涂层进行干摩擦实验,并依据磨痕形貌分析主要磨损机理。研究准晶颗粒作为强化相粒子对于涂层的微观结构及摩擦行为的影响。结果表明:冷喷涂混合粉末所制备复合涂层表现出较高的致密度与微观硬度,硬质准晶颗粒表现出相对较低的沉积效率,复合涂层相对于纯青铜涂层具有稍低的摩擦因数与较高的磨损率,颗粒磨损对复合涂层的摩擦行为起主要作用。
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测试与表征
张艳斌, 鲁连涛, 薛弼一
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张艳斌, 鲁连涛, 薛弼一. 喷丸处理对6151-T6铝合金旋转弯曲疲劳性能的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 73-78.
ZHANG Yan-bin, LU Lian-tao, XUE Bi-yi. Effect of Shot-peening on Fatigue Behavior of 6151-T6 Aluminum Alloy Under Rotating Bending[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 73-78.
对经过电解抛光、喷丸处理和喷丸处理再抛光的三种6151-T6铝合金试样的表面粗糙度及喷丸处理后试样表面硬化层的硬度进行测试。对三种表面状态不同的铝合金材料进行旋转弯曲疲劳实验。研究喷丸处理试样表面残余应力随疲劳实验的变化情况,以及喷丸处理对该铝合金疲劳性能的影响。结果表明:喷丸处理对材料疲劳性能的影响与加载的压应力水平有关。当加载的压应力与表面残余压应力之和不超过材料表面硬化层的循环屈服强度时,硬化层中的残余压应力在疲劳过程中不发生应力松弛,疲劳寿命得到大幅度提高;反之,将发生应力松弛现象,疲劳寿命的提高程度受残余压应力松弛程度的影响。此外,喷丸处理造成的材料表面粗糙度的增加,在全应力幅范围,使材料的疲劳寿命略有降低。
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测试与表征
左孔成, 蔡振兵, 宋川, 彭金方, 莫继良, 沈火明, 朱旻昊
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左孔成, 蔡振兵, 宋川, 彭金方, 莫继良, 沈火明, 朱旻昊. 纤维取向对炭纤维织物复合材料扭动微动摩擦学性能的影响[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 79-84.
ZUO Kong-cheng, CAI Zhen-bing, SONG Chuan, PENG Jin-fang, MO Ji-liang, SHEN Huo-ming, ZHU Min-hao. Effect of Fibers Orientation on Torsional Fretting Wear Behaviors of Carbon Fiber Fabric Composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 79-84.
以球/平面接触方式,进行炭纤维织物复合材料与GCr15钢球之间的扭动微动磨损实验研究,讨论纤维取向对微动磨损性能的影响。结果表明:该材料与金属材料类似,均存在3个微动运行区域,即部分滑移区、混合区以及滑移区,微动磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。炭纤维复合材料微动摩擦磨损性能表现出明显各向异性特征,即纤维平行且垂直于接触表面的纤维混合排布(N取向)复合材料的摩擦耗散能和磨损量均小于纤维平行于接触表面的P取向。在混合区域,磨损区半径随循环周次的增加而逐渐增大,且N取向小于P取向。
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测试与表征
刘煜, 李益民, 夏卿坤, 何浩, 胡幼华
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刘煜, 李益民, 夏卿坤, 何浩, 胡幼华. 粉末注射成形的离散元模拟实验研究[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 85-88.
LIU Yu, LI Yi-min, XIA Qing-kun, HE Hao, HU You-hua. Experimental Study on Discrete Element Simulation of Powder Injection Molding[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 85-88.
建立了粉末注射成形离散元颗粒模型,将粉末离散相不再简化为连续相,而是处理为符合牛顿定律、具有相互作用的颗粒模型,用平行黏结模型近似模拟黏性液桥。将蜡基黏结剂与17-4ph不锈钢粉末经过混料和注射成型得到标准拉伸样和弯曲样注射坯,并进行了单轴拉伸和三点弯曲实验。将实验结果与离散元模拟结果对比分析,发现裂纹形态、位置和力-位移曲线具有一致性,验证了离散元颗粒模型的可靠性,校核了离散元颗粒模型的微观参数。
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测试与表征
孙冠华, 仇实, 郑经堂
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孙冠华, 仇实, 郑经堂. 水热法制备聚苯乙烯/CdS核壳结构纳米复合颗粒[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 89-94.
SUN Guan-hua, QIU Shi, ZHENG Jing-tang. Preparation of Polystyrene/CdS Core-shell Composite Nanoparticles by Hydrothermal Method[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 89-94.
采用水热法合成聚苯乙烯/CdS核壳复合材料,同时引入聚乙烯吡咯烷酮改善CdS纳米粒子与聚合物基体间的亲和性,防止聚苯乙烯团聚;改变水热时间和Cd2+ 与S2- 的摩尔比,对制备条件进行探索优化。利用SEM,TEM,XRD和FT-IR等测试手段对样品的形貌、成分、微观结构和粒度等进行表征。结果表明:水热法制备的聚苯乙烯/CdS复合材料具有明显的核壳结构,颗粒均匀,呈球形,核的平均粒径约260nm,CdS壳层厚度约10~50nm,有良好的可见光催化效能。
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综述
周明勇, 蒋炳炎, 鲁立君, 张露, 陈磊
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周明勇, 蒋炳炎, 鲁立君, 张露, 陈磊. 聚合物纳米/亚微米结构零件注射成型的研究进展[J]. 材料工程, 2014, 0(4): 95-100.
ZHOU Ming-yong, JIANG Bing-yan, LU Li-jun, ZHANG Lu, CHEN Lei. Progress in Research on Polymer Nano/Sub-micro Structures by Injection Molding[J]. Journal of Materials Engineering, 2014, 0(4): 95-100.
对近年来聚合物纳米/亚微米结构零件注射成型的研究进展进行综述,着重阐述成型材料、模芯材料和成型工艺对纳米/亚微米结构成型复制质量的影响,以及纳注射成型过程中的辅助成型技术和模芯制造方法。在此基础上,提出了纳注射成型技术中存在的问题,并对其发展进行展望。