ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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1. 新型多孔碳材料的制备和性能
焦圆, 孙丽丽, 郭鹏, 汪爱英
材料研究学报    2017, 31 (12): 881-886.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.106
摘要   HTML PDF (3410KB)  

以聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate, PET)无纺布和嵌段聚合物Pluronic F127作为模板,以酚醛树脂作为碳前驱体,用双模板法制备了具有大孔和介孔双重复合结构的碳材料。结果表明,PET的分解产生了尺寸为10~15 μm的大孔,而F127的分解产生了尺寸为4~6 nm的介孔。调节碳化过程的反应条件,可使多孔碳材料的电阻率由1.63×104 Ωm降低至3.13×10-3 Ωm。不使用导电添加剂或黏合剂,用该多孔碳材料作为电极材料的锂离子电池,其容量十分稳定。

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2. 碳含量对超低碳含钛冷轧搪瓷钢性能的影响
董福涛, 薛飞, 杜林秀, 刘相华
材料研究学报    2017, 31 (12): 887-893.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.447
摘要   HTML PDF (6831KB)  

使用透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)检测和电化学氢渗透等手段研究了碳含量对超低碳搪瓷钢微观组织、退火板织构和氢渗透行为的影响。结果表明:随着碳含量的提高超低碳搪瓷钢的强度提高而n值的变化不大,断后伸长率和r值都呈减小的趋势;与r值相对应,退火板的γ织构随着碳含量的提高逐渐减弱。实验钢的氢扩散系数DL随着碳含量的提高而减小,碳含量低于0.004%时钢板的DL低于临界值,不能保证搪瓷板的抗鳞爆性能。

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3. B4C/TiB2复相陶瓷硬度压痕的尺寸效应
郭伟明, 谭大旺, 吴利翔, 林华泰, 伍尚华
材料研究学报    2017, 31 (12): 894-900.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.686
摘要   HTML PDF (2820KB)  

研究了热压烧结的80%(体积分数,下同)B4C/TiB2和20%B4C/TiB2复相陶瓷的压痕形貌和硬度压痕的尺寸效应。与20%B4C/TiB2相比,80%B4C/TiB2具有更高的致密度和硬度,但是其断裂韧性较低。两个样品的硬度均显示出显著的硬度压痕尺寸效应(ISE),即随着载荷的增加硬度逐渐下降。但是对于80%B4C/TiB2样品,在载荷增加过程中出现的裂纹导致其硬度值在局部载荷范围内稍微增大。理论模拟结果表明,两个样品的ISE现象与所选定的理论模型都较为符合,其中用MPSR模型对硬度测量值的拟合最为准确,样品20%B4C/TiB2的ISE程度稍大于80%B4C/TiB2。根据理论模型,80%B4C/TiB2真实硬度比20%B4C/TiB2的高4.4~6.5 GPa。

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4. 新型膨胀阻燃聚丙烯复合材料的协同效应
董翔, 刘泽功, 聂士斌, 张弛, 周灿, 吴伟
材料研究学报    2017, 31 (12): 901-908.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.317
摘要   HTML PDF (2205KB)  

基于膨胀阻燃与协效阻燃相结合的技术制备了含协效剂的新型膨胀阻燃聚丙烯(PP)复合材料,其中的新型膨胀阻燃剂由硅凝胶包裹聚磷酸铵(OS-MCAPP)和三羟乙基异氰尿酸酯(THEIC)组成,协效剂为多孔磷酸镍(VSB-1)或磷酸镍纳米管(NiPO-NT)。结果表明,当VSB-1和NiPO-NT的添加量(质量分数)分别为4.0%和3.0%时复合材料的极限氧指数可达到最大值34.2,其最大热释放速率比不含协效剂时分别降低了40.7%和38.1%,表现出高效的阻燃协效性。同时,含有VSB-1和NiPO-NT阻燃PP复合材料的热稳定性显著提高,700℃时的残余质量比不含协效剂时分别提高了207%和239%。

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5. 三种金属离子掺杂对纳米镍锌铁氧体吸波性能的影响
马志军, 莽昌烨, 王俊策, 翁兴媛, 司力玮, 关智浩
材料研究学报    2017, 31 (12): 909-917.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.403
摘要   HTML PDF (4560KB)  

应用水热法将Co2+、Mn2+和Cu2+ 掺杂到纳米镍锌铁氧体粉末中,使用XRD、TEM和VNA等手段对其进行表征和分析,研究了掺杂不同金属离子对样品的粒度、形貌、电磁损耗性能以及吸收性能的影响。采用水热法制备纳米钴镍锌铁氧体纯相,以提高Co2+的含量。结果表明:掺杂后纳米镍锌铁氧体颗粒的结构由球形转变为不规则四边形,平均粒径增加到35~60 mn。掺杂Co2+后,晶格常数由0.8352增加到0.8404。掺杂Co2+改变了反射率与频率的关系曲线中吸收峰的位置,增大了吸收器的带宽,提高了材料的低频吸波性能。Mn2+的掺杂比例影响晶格常数的大小,但是纳米晶粒容易团聚,并且没有提高电磁损耗吸波性能反而降低。掺杂Cu2+仍然出现团聚,当掺杂量为0.15(原子分数)时吸波性能较为优异。

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6. 掺杂铝溶胶改性可膨胀石墨(EG)对半硬质聚氨酯泡沫(SRPUF)阻燃性能的影响
顾莹, 刘立柱, 张笑瑞, 翁凌
材料研究学报    2017, 31 (12): 918-924.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.771
摘要   HTML PDF (2714KB)  

先使用铝溶胶对可膨胀石墨(EG)进行改性,然后用一步法制备纯半硬质聚氨酯泡沫(SRPUF)、掺杂未改性EG的SRPUF和掺杂改性EG的SRPUF。使用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)和透射电子显微镜(TEM)表征了铝溶胶改性的EG,结果表明:铝溶胶包覆已经在EG表面。用材料拉伸试验机和氧指数测试仪测试泡沫的拉伸性能和阻燃性能,确定了EG的用量为12%、掺杂改性EG的SRPUF的力学性能优于掺杂未改性EG的SRPUF。使用氧指数测试仪和水平垂直燃烧测定仪测试三种SRPUF的阻燃性能,结果表明:掺杂铝溶胶改性EG的SRPUF阻燃性能最好,极限氧指数为27.6%,水平燃烧等级达到HF-1级。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析了阻燃机理,结果表明:EG表面的γ-AlOOH以脱水、晶型转变和释放不燃气体的三种形式提高了阻燃效果,同时起粘结蠕虫石墨的作用。

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7. 含酞cardo环和氰基环氧树脂的制备和性能
冀阳冉, 熊需海, 陈平, 朱晓宇
材料研究学报    2017, 31 (12): 925-930.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.248
摘要   HTML PDF (1769KB)  

以酚酞(PP)和2,6-二氯苯腈为原料进行亲核取代反应合成含酞cardo环和氰基双酚化合物(PPCN),将其与环氧氯丙烷反应合成含酞cardo环和氰基环氧树脂(PPCE)。使用红外光谱和核磁共振等手段验证目标产物的结构。用动态差示扫描量热法(DSC)研究PPCE与甲基纳迪克酸酐(MNA)固化的固化工艺及固化动力学。用Kissinger方程计算出固化反应的活化能为57.78 kJ/mol, 用Crane方程计算出反应级数为0.76。动态热机械分析结果表明, 完全固化的树脂体系的玻璃化转变温度为179℃;热失重结果表明, 新型环氧树脂体系具有优异的热稳定性,用Broido方法计算出327℃~357℃阶段的活化能为52.88 kJ/mol,357℃~574℃阶段的活化能为13.21 kJ/mol。

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8. B、SG及MG的添加对Mg-Al合金储氢性能的影响
黄显吞, 卿培林, 石伟和
材料研究学报    2017, 31 (12): 931-938.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.739
摘要   HTML PDF (2843KB)  

在氩气保护下,采用机械合金化制备Mg-Al合金,并研究二维结构材料B、SG及MG的添加对Mg-Al合金储氢性能的影响。试验结果显示,合金材料主要由Mg17Al12相组成,在碳素材料的催化作用下,Mg-Al合金的综合储氢性能得到明显提高。Mg-Al合金的初始放氢温度为575 K,添加SG或MG后合金材料的初始放氢温度分别降低了64 K和82 K,脱氢峰值温度也分别降低了76 K和74 K,而Mg-Al合金材料放氢过程的表观活化能则从328.9 kJ/mol分别下降到231.5 kJ/mol和211.9 kJ/mol。

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9. 316LN钢焊缝在冲击过程中裂纹扩展行为分析
代克顺, 朱黎, 王晗, 肖文凯
材料研究学报    2017, 31 (12): 939-946.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.742
摘要   HTML PDF (8011KB)  

研究了316LN钢焊缝铸态组织在冲击载荷下的断裂行为。针对316LN钢铸态组织中常见的微观组织结构,如等轴状,柱状和树枝状亚晶等组织形态,结合粘聚力有限元方法(CFEM)进行建模,模拟了其裂纹扩展行为并与冲击实验中裂纹的实际扩展路径对比。结果表明,模拟结果给出的裂纹扩展规律与冲击实验结果一致。

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10. 脉冲电磁场对用湿法制备的草酸镍盐形貌和粒度的影响
彭淑静, 唐立丹, 王冰, 王建中, 林静
材料研究学报    2017, 31 (12): 947-954.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.161
摘要   PDF (5177KB)  

以氯化镍为母液、草酸铵为沉淀剂,用脉冲电磁场(PEMF)辅助草酸盐沉淀法制备了纤维状草酸镍盐。使用XRD、FT-IR、SEM以及激光粒度仪等手段分别表征了产物的物相、形貌和粒度,研究了脉冲电压、脉冲频率和脉冲处理时间等因素对草酸镍盐形貌和粒度的影响,并初步探讨了PEMF的作用机理。与未用PEMF处理的常规制备方法相比,该方法的加料速度由2 mL/min提高到5 mL/min;当脉冲电压为600 V、脉冲频率为4 Hz、脉冲处理时间为3 min时粉体的长径比由原来的7:1增加到25:1,且没有出现明显的团聚。适当的PEMF处理可使草酸镍盐的氨镍比为0.5~2.5,制备出较理想的纤维状形貌的草酸镍盐。

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11. CeO2的微观结构对颗粒物催化氧化的影响
叶松, 孙平, 刘军恒, 黄河
材料研究学报    2017, 31 (12): 955-960.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.483
摘要   HTML PDF (2386KB)  

用沉淀法制备出三组CeO2,使用X-射线粉末衍射(XRD)、氮气吸附脱附、扫描电镜(SEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)等手段表征其微观结构及氧物种,并根据热重分析(TGA)评价其活性。结果表明:三组CeO2的亚晶尺寸分别为8 nm、11 nm和20 nm,对应的比表面积分别为89 m2/g、68 m2/g和63 m2/g,表面孔容孔径的变化趋势与比表面积一致。相比柴油机纯颗粒物,添加具有不同微观结构的CeO2能促进颗粒物中过渡态碳烟前驱体的氧化燃烧,干碳烟的失重起始温度依次降低了152℃、137℃和121℃,失重峰值温度降低了187℃、110℃和103℃,并且最大失重率增大。CeO2的微观结构对其氧空位的形成有较大影响,CeO2晶体的亚晶尺寸越小、比表面积越大在颗粒物氧化中表现出更高的活性.

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12. 基于动能耗散的双层铝板结构的高速撞击防护性能
管公顺, 戴训洋, 管贺诗
材料研究学报    2018, 32 (4): 241-246.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.421
摘要   HTML PDF (800KB)  

通过铝球弹丸高速撞击单层铝板和双层铝板结构的动能耗散特性分析,在弹丸未破碎和已破碎两种撞击条件下,基于单层铝板撞击失效临界动能研究了双层铝板结构的高速撞击防护性能,并针对典型铝板防护结构的高速撞击防护性能评估结果进行了实验验证。结果表明,当铝球弹丸高速正撞击一定厚度的单层铝板时,铝板发生穿孔失效时的临界撞击动能近似为常数。当铝球弹丸高速正撞击双层铝板结构时弹丸击穿前板后的剩余动能,表现为弹丸初始撞击动能的比例耗散。在弹丸破碎段撞击速度区间,使双层铝板结构后板发生穿孔失效的弹丸直径越大,在弹丸击穿前板后的撞击后板有效动能中次生小碎片动能所占的比例越大。

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13. 基于热动力学的磷酸镁水泥水化机理
戴丰乐, 汪宏涛, 姜自超, 赵思勰
材料研究学报    2018, 32 (4): 247-254.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.236
摘要   HTML PDF (3388KB)  

使用等温微量量热仪测试磷酸镁水泥的水化放热行为,基于热动力学方法研究了磷酸镁水泥的水化机理。结果表明:根据各水化阶段不同的主要反应,可将磷酸镁水泥的水化划分为初始期、MgO溶解期、[Mg(H2O)]62+生成期、MKP加速生成期、MKP减速生成期和稳定期。磷酸镁水泥的水化需要酸性环境激发,随着水化反应的进行水化体系中的H+逐渐消耗,MgO的微溶和水解使水化中后期的水化体系向碱性环境变化。水化的早期产物MKP晶体快速生长并搭接构成磷酸镁水泥整体结构的框架,磷酸镁水泥的抗压强度快速提高。水化8 h后MKP生成量增长的幅度下降,磷酸镁水泥抗压强度的提高主要源于MKP晶体的联结。

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14. 镀锌钢在青海盐湖大气环境下的初期腐蚀行为研究
张丹, 王振尧, 周永璋, 刘雨薇, 尹奇, 曹公望
材料研究学报    2018, 32 (4): 255-262.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.452
摘要   HTML PDF (4649KB)  

采用失重分析、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和电化学分析方法对镀锌钢在青海盐湖大气环境下的腐蚀行为进行研究。结果表明,镀锌钢在盐湖大气环境中的腐蚀失重较大,腐蚀速率呈先增大后趋于稳定的变化趋势;腐蚀产物主要包括Zn5(OH)8Cl2·H2O,Zn5(CO)3(OH)6,Zn4SO4(OH)6·3H2O;腐蚀过程中,腐蚀产物层对基体的保护作用先减小后趋于稳定,高氯盐的尘土在很大程度上影响了腐蚀的过程。

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15. 激光热处理对7075铝合金组织和性能的影响
刘桐, 苏睿明, 曲迎东, 尤俊华, 白彦华, 李荣德
材料研究学报    2018, 32 (4): 263-270.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.437
摘要   HTML PDF (5811KB)  

以激光表面热处理代替回归再时效(RRA)中的回归过程,研究其对7075铝合金组织及性能的影响。结果表明,激光热处理可代替RRA中的回归部分,得到的7075铝合金的硬度具有双峰特征。在激光功率为850 W、扫描速度为2 mm/s条件下制备的7075铝合金的硬度达到第二峰。其硬度为181 HBW,数值最高,以氧化磨损为主。与第一峰的试样相比,表现出更高的硬度和耐磨性。析出的大量细小弥散的η'η相,有利于7075铝合金的硬度和耐磨性的提高。

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16. PIM-CO19基热致刚性膜材料的制备和气体分离性能
鲁云华, 郝继璨, 李琳, 宋晶, 肖国勇, 王同华
材料研究学报    2018, 32 (4): 271-277.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.295
摘要   HTML PDF (1380KB)  

以邻苯二酚和2-丁酮为原料合成四羟基化合物3,3’-二乙基-5,5’,6,6’-四羟基-3,3’,2-三甲基-1,1’-螺旋双茚满,然后与四氟对苯二腈发生聚合反应制备出自具微孔聚合物PIM-CO19。将PIM-CO19分别在300℃、350℃和400℃进行热处理,得到热致刚性膜材料。使用红外光谱仪(FTIR)、质谱(MS)、X-射线光电子能谱(XPS)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、X-射线衍射仪(XRD)以及气体渗透性能测试仪表征了PIM-CO19和热致刚性膜材料的结构和性能。结果表明:在氮气氛围下PIM-CO19中的-CN间发生了热诱导的交联反应。调控热处理温度可提高PIM-CO19基热致刚性膜材料的气体渗透性能,使PIM-CO19-350对H2、O2、N2、CO2和CH4的渗透通量分别达到了1758 Barrer、586 Barrer、180 Barrer、4075 Barrer和277 Barrer。当热处理温度提高到400℃时膜材料的气体渗透性逐渐降低,但其选择性明显提高,O2/N2和CO2/CH4的气体分离系数分别达到4.76和38.78。

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17. 低温反应溅射沉积α-(Al,Cr)2O3
邱万奇, 王书林, 程奕天, 刘仲武, 钟喜春, 焦东玲, 周克崧
材料研究学报    2018, 32 (4): 278-282.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.398
摘要   HTML PDF (2575KB)  

使用AlCr合金靶材在高功率脉冲磁控溅射系统中低温反应溅射沉积氧化物薄膜,并与使用纯Al靶反应溅射的薄膜对比。用纳米压痕仪测量薄膜的力学性能,使用扫描电镜(SEM)、掠入射X射线衍射(GIXRD)和能谱仪(EDS)等手段研究了沉积薄膜的表面形貌、相结构和元素组成。结果表明,反应溅射Al时靶表面火花放电严重且工艺不稳定,因此所沉积的薄膜表面粗糙、疏松,硬度低;而反应共溅射AlCr能抑制靶表面火花放电,沉积薄膜平整、致密且硬度高;在540℃和10%氧分压条件下,可沉积出以α-(Al,Cr)2O3为主的刚玉型结构氧化物薄膜。

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18. 基体偏压对HiPIMS制备非晶碳膜结构和光电性能的影响
王丽, 郭鹏, 左潇, 张栋, 黄美东, 柯培玲, 汪爱英
材料研究学报    2018, 32 (4): 283-289.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.547
摘要   HTML PDF (1878KB)  

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)工艺在单晶硅和石英基体上沉积a-C膜,研究了基体偏压对其结构和光电性能的影响。结果表明,基体偏压的变化能显著改变薄膜的微观结构。在偏压为0 ~ -300 V条件下制备的a-C膜,sp2的含量均为(52.5±1.5)%,基本不变。偏压为-50 V时sp2 团簇的尺寸达到最大值(约1.93 nm),薄膜的光学带隙(0.15 eV)和电阻率(0.32 Ω·cm)达到最小值;偏压继续提高则sp2团簇的尺寸先减小后增加,光学带隙和电阻率先增加后减小,符合非晶碳膜的团簇模型。HiPIMS工艺制备的非晶碳薄膜,其sp2团簇的尺寸决定了薄膜光学和电性学能。薄膜sp2团簇尺寸越大,则光学带隙和电阻率越小。

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19. 马氏体板条控制单元对20CrNi2Mo钢韧性的影响
卢叶茂, 梁益龙, 龙绍檑, 尹存宏, 杨明
材料研究学报    2018, 32 (4): 290-300.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.301
摘要   HTML PDF (9688KB)  

测试了不同淬火温度下20CrNi2Mo低碳钢的冲击韧性和断裂韧性,并使用OM、SEM、EBSD、TEM定量分析了试验钢的多层次组织。结果表明,在1200℃淬火处理的试样具有较好的韧性,断裂韧性和冲击韧性的最大增幅分别为43.58%和27.78%。同时,随着淬火温度的提高试验钢原奥氏体晶粒(d r)、马氏体束(dp)、马氏体块(d b)增大,而马氏体板条(d l)略微减小。根据裂纹扩展路径和韧窝尺寸分析并结合Hall-Petch关系,证明了马氏体板条是韧性的有效控制单元。同时,根据EBSD应力分析揭示了裂纹扩展的塑性变形能,并计算了断裂韧性和冲击韧性在裂纹扩展过程中的能量关系。

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20. 阳极氧化电解质的组分对钛基体和表面涂层的影响
王倩, 何代华, 刘平, 刘新宽, 马凤仓, 李伟, 陈小红, 张珂
材料研究学报    2018, 32 (4): 301-308.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.192
摘要   HTML PDF (5977KB)  

在浓度为0.15 mol/L的HF电解液中加入浓度为5 g/L的磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2)进行阳极氧化,研究了Ca和P对阳极氧化后钛合金表面的物相组成和形貌的影响;进而用水热电化学方法在Ti6Al4V基体表面进行阴极沉积,研究了Ca、P元素对羟基磷灰石(HA)涂层物相、形貌、涂层结合强度的影响。进行细胞的粘附实验,测试了涂层的生物活性。结果表明:含有磷酸二氢钙的电解液阳极氧化后TiO2纳米管的管径比未加磷酸二氢钙的管径大,表面的Ca、P含量提高,且Ca的含量明显变化。用水热电化学沉积生成的HA涂层表现为分层生长模式,下层为致密均匀的棒状,上层则为丰富度更大的团絮状。涂层与基体的结合强度由18.93 MPa提高到23.74 MPa。在粘附实验过程中细胞更易于依附团絮状HA涂层生长,加入磷酸二氢钙后团絮状羟基磷灰石增多,增大了细胞的依附生长空间,为细胞提供更大的生长接触面积,有利于植入体与人体结合。

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21. 热输入对船用高强药芯焊丝熔敷金属低温韧性的影响
张亚运, 魏金山, 安同邦, 徐玉松, 马成勇
材料研究学报    2018, 32 (4): 309-314.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.527
摘要   HTML PDF (4853KB)  

使用三种热输入对船用高强药芯焊丝进行CO2气体保护焊,使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电子背散射技术(EBSD)等手段研究了热输入对熔敷金属微观组织及低温韧性的影响。结果表明,使用三种热输入的熔敷金属组织主要由针状铁素体(AF)、侧板条铁素体(FSP)和少量残余奥氏体(RA)组成;随着热输入的增加铁素体由针状向板条状转变,其中针状铁素体的含量降低而镐牙状的侧板条铁素体的含量提高,板条间的残余奥氏体由薄膜状向块状转变;同时,随着热输入的增多熔敷金属中尺寸小于1 μm的夹杂物含量减少而夹杂物的总含量增多;随着热输入的增加20°~50°的大角度晶界减少,熔敷金属的强度、塑性和低温韧性随之降低,-40℃冲击断口的形貌由韧窝+准解理向解理过渡。

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22. 晶粒取向及有序相对Fe-6.5%Si合金丝材塑性的影响
温识博, 杨伟, 石祥聚, 梁永锋, 叶丰
材料研究学报    2018, 32 (4): 315-320.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.170
摘要   HTML PDF (3685KB)  

比较了Fe-6.5%Si(质量分数)合金的拉拔丝材与轧制板材的塑性,板材室温塑性最高为0.8%,丝材均在1%以上,最高为5.6%。研究了两者的显微组织、有序结构和形变织构,发现组织状态对两者的塑性的差异影响不大,有序结构和形变织构起重要作用。其主要原因,是丝材中有序相B2发生变化及形成单一的<110>丝织构。

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23. 基于修正C-J法和RVE模型的780 MPa级冷轧双相钢的应变硬化行为
王彦华, 黄兴民, 张雷, 郭远博, 楚珑晟, 戴光泽
材料研究学报    2017, 31 (11): 801-808.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.733
摘要   HTML PDF (4309KB)  

针对经不同工艺热处理的780 MPa级冷轧双相钢板,采用修正的C-J(Crussard-Jaoul)法分析了应变硬化行为,并基于真实组织形貌的代表性体积单元(Representative volume element, RVE)模型模拟其形变行为。结果表明:不同状态的实验钢均表现出较高的初始应变硬化率。岛状和针状马氏体表现出两阶段应变硬化特征,依次对应铁素体塑性变形和铁素体/马氏体协同塑性变形;当马氏体为粗大块状呈现三阶段应变硬化特征,其中第三阶段主要发生马氏体塑性变形时应变硬化能力下降明显。模拟结果表明:当块状和针状马氏体的应变集中分布在铁素体和马氏体界面,岛状马氏体的应变集中分布在马氏体块的连接部位。

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24. 退火对大变形异步-同步复合轧制超细晶TWIP钢组织与性能的影响
姚学峰, 付斌, 付立铭, 张道达, 尧登灿, 单爱党
材料研究学报    2017, 31 (11): 809-817.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.718
摘要   HTML PDF (8975KB)  

研究了不同退火温度对大变形异步与同步复合冷轧制TWIP钢(Fe-0.5C-18.6Mn-1.5Al-0.5Si)的组织和性能的影响,结果表明:经96%大变形轧制后的材料组织明显细化,抗拉强度从593 MPa提升至2021 MPa;在500℃以下退火,大变形轧制超细晶TWIP钢未发生再结晶;在500~600℃发生部分再结晶;在600℃以上则发生完全再结晶。随着退火温度升高,材料强度降低,但塑性增加,大变形异步-同步轧制后经700℃退火获得了平均晶粒尺寸600 nm的超细晶TWIP钢,并表现出优秀的综合力学性能,其强度、塑性分别达到1114 MPa、59.4%。此外,制备的TWIP钢在500℃~600℃退火时,奥氏体基体中生成了大量细小弥散的硬质DO3结构的(Fe, Mn)3(Al, Si)型金属间化合物,显著提高了材料强度。

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25. 装载8-羟基喹啉的纳米SiO2/环氧涂层的耐腐蚀机理研究
孙伟, 刘福春, 揭敢新, 柯伟, 韩恩厚, 王俊, 黄海军, 都郁
材料研究学报    2017, 31 (11): 818-826.   DOI: null
摘要   HTML PDF (4282KB)  

使用纳米SiO2作为载体、8-羟基喹啉作为客体制备纳米SiO2/8-羟基喹啉组合物,将其添加到环氧树脂中制备出装载8-羟基喹啉的纳米SiO2/环氧涂层。对其进行盐雾和电化学阻抗谱实验,研究了装载8-羟基喹啉的纳米SiO2/环氧涂层的耐腐蚀机理。结果表明,纳米SiO2/8-羟基喹啉组合物提高了环氧涂层的耐腐蚀性能,添加5%(质量分数)纳米SiO2/8-羟基喹啉组合物的环氧涂层的耐腐蚀性能较优。8-羟基喹啉从纳米SiO2孔道中释放并渗透到涂层与钢基材的界面形成含铁的铬合物膜,阻挡了腐蚀介质的渗入,使Q235钢基体的耐腐蚀性能提高。

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26. ЭП866耐热马氏体不锈钢的激光冲击温强化特性
张青来, 何袁圆, 张冰昕
材料研究学报    2017, 31 (11): 827-832.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.561
摘要   HTML PDF (5564KB)  

使用钕玻璃脉冲激光器对航空发动机用耐热马氏体不锈钢进行ЭП866激光冲击温强化(WLSP)实验,使用X射线应力测定仪和透射电子显微镜分析了冲击表层的微观结构和性能。结果表明:与激光冲击强化(LSP)相比,WLSP有明显的温强化效应。动态应变时效(DSA)和动态析出(DP)结果表明:WLSP使不锈钢表层产生了更高幅值的残余压应力,析出了具有更高密度的位错结构和纳米级的析出相。

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27. T10钢的干滑动摩擦学行为与晶粒尺寸的关系
周路海, 韦习成, 王春燕, 鲁军, 王武荣
材料研究学报    2017, 31 (11): 833-838.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.736
摘要   HTML PDF (2791KB)  

使用面面接触的盘-销试验机研究T10钢与涤纶配副的干滑动摩擦学性能,分析了钢的磨损行为与奥氏体晶粒尺寸的关系。结果表明,T10钢的奥氏体晶粒尺寸从1次淬火的32 μm减小到5次淬火的约5 μm,强度和韧性得到明显提高,而其应变硬化指数略有减小。晶粒细化基本上不影响T10钢与涤纶配副的干滑动摩擦系数,但是其耐磨性明显提高。具有较小应变硬化指数的细晶钢的磨损表面优良的摩擦诱发硬化特性,是其耐磨性提高的主要原因。T10钢的磨损机理,主要是犁削伴随的轻微接触疲劳磨损。

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28. 粉煤灰掺量对磷酸钾镁水泥水化动力学的影响
赵思勰, 晏华, 汪宏涛, 李云涛, 戴丰乐
材料研究学报    2017, 31 (11): 839-846.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.274
摘要   HTML PDF (1226KB)  

使用等温微量热仪测定了粉煤灰掺量分别为0、5%、10%、15%、20%和25%的磷酸钾镁水泥((Magnesium potassium phosphate cement, MKPC)在20℃的水化放热速率和放热量。根据Knudsen和Kondo水化动力学公式计算了MKPC水化最终放热量Q、各阶段的水化阻力N和反应速率常数K,研究了粉煤灰掺量对MKPC水化历程的影响机理。结果表明:对于不同粉煤灰掺量的MKPC最终放热量和动力学参数的计算,Knudsen和Kondo水化动力学公式都具有优异的适用性,拟合相关度很高。磷酸钾镁水泥的水化过程可分为6个阶段,水化反应始于第二阶段,水化进行至第四阶段时MKPC由结晶成核直接进入到扩散阶段。随着粉煤灰掺量从0提高到15%,MKPC体系中反应组分MgO和KH2PO4的含量减少,水化放热量降低,粉煤灰主要以物理填充作用参与MKPC水化,对磷酸镁水泥水化过程影响较小。当粉煤灰掺量为15%~25%、硼砂相对含量减少时,粉煤灰的火山灰效应显著,水化放热量增大, MKPC各水化阶段的NK值的变化较大。

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29. 基于共凝聚PTFE/炭黑粒子复合材料的制备和性能
张识介, 李秋影, 车延超, 吴驰飞, 郭卫红
材料研究学报    2017, 31 (11): 847-852.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.292
摘要   HTML PDF (5091KB)  

在不使用凝聚剂的情况下采用下压式机械搅拌方式使聚四氟乙烯(PTFE)乳液和炭黑(CB)共凝聚,得到颗粒大小均匀的PTFE/CB粒子,然后用冷压成型和高温烧结工艺制备PTFE/CB复合材料,研究了烧结温度和CB含量对PTFE/CB复合材料的力学性能、导电性能和结晶度的影响。结果表明,烧结温度为390oC时复合材料中形成了均匀分布的微纤结构,力学性能最好;CB的填充明显提高了PTFE的力学性能和导电性能,当CB含量(质量分数)为2%时复合材料的力学性能最佳,拉伸强度从19.1 MPa增加至27.3 MPa,断裂伸长率从420%增加到525%。CB含量提高到3 %的PTFE/CB复合材料结晶度最大,且CB在PTFE基体中形成了导电网络,电导率出现“逾渗”,PTFE/CB复合材料具有抗静电性能。

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30. 均匀化态GH3625合金熔化和凝固过程中的相变
丁雨田, 豆正义, 高钰璧, 高鑫, 李海峰, 刘德学
材料研究学报    2017, 31 (11): 853-859.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.624
摘要   HTML PDF (3649KB)  

使用差示扫描量热仪(DSC)、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、扫描电镜(SEM)、和能谱分析仪(EDS)等手段研究了均匀化态GH3625合金在熔化和凝固过程中的组织演变以及主要相的溶解和析出。结果表明:定制的二段式均匀化工艺基本上消除了GH3625合金中的低熔点laves相和微观元素偏析;均匀化态GH3625合金的初熔温度明显提高,熔化先发生在晶界、表面、缩孔及碳化物(NbC)区域;GH3625合金的凝固过程分为三个阶段,主要发生了L→γ、L→γ+MC和L→γ+laves的结晶反应;γ相的形核属于非均匀形核,使溶质原子易偏聚于晶界,从而在枝晶间不可避免的形成了元素偏析和相偏析,其中低熔点laves相的析出类型主要与冷却速率有关。

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