ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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1. Cr掺杂类金刚石碳基薄膜在发动机油环境下的摩擦学机制
郑韶先,任思明,蒲吉斌
材料研究学报    2017, 31 (1): 18-26.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.642
摘要   HTML PDF (11535KB)  

系统研究了在发动机工作温度(180℃)铬掺杂类金刚石碳基薄膜(Cr-DLC)在聚α-烯烃(PAO润滑油)及含添加剂二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)的PAO润滑油中的摩擦磨损性能,用多种手段表征分析了Cr-DLC薄膜在润滑油介质中的摩擦机理。结果表明: 在含添加剂ZDDP的润滑状态下ZDDP衍生的润滑膜抑制了薄膜表面的石墨化,金属元素的掺入提高了薄膜的表面活性,加速了摩擦界面的化学反应,促进了润滑膜的形成和抗磨产物(CrOx/CrPO4)的积累,大大提高了Cr-DLC薄膜的摩擦学性能。

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2. 硼硫酸阳极氧化6061铝合金在不同大气环境中的初期腐蚀行为研究
王沙沙,杨浪,黄运华,肖葵,李晓刚
材料研究学报    2017, 31 (1): 49-56.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.170
摘要   HTML PDF (8968KB)  

通过在青岛和北京进行6061铝合金户外大气暴露实验, 利用形貌观察、失重分析、力学性能分析和断面分析等方法, 研究了经硼硫酸阳极氧化处理的6061铝合金在工业-海洋大气环境和北方半乡村大气环境中的初期腐蚀规律和机理。结果表明, 表面阳极氧化的试样与裸材相比, 在工业-海洋大气环境和北方半乡村大气环境一年暴露试验的平均腐蚀速率分别下降43.4%和10.1%, 即阳极氧化处理降低材料腐蚀速率, 且在恶劣腐蚀环境下的效果更明显; 但相对于裸材在工业-海洋大气环境一年暴露试验后的延伸率比初始值下降35%, 阳极氧化试样的延伸率下降幅度仍达23%, 即硼硫酸阳极氧化对工业-海洋大气环境下合金的力学性能保护不够, 塑性降低幅度大, 对应的断裂机理发生改变, 点蚀导致合金表层从韧性断裂转变为解理脆性断裂。

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3. 有机微球填充水性环氧涂层的制备及其防腐性能
王娜,张义男,栾鸿赫,张静
材料研究学报    2017, 31 (1): 1-8.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.215
摘要   HTML PDF (6010KB)  

用无皂乳液聚合法制备单分散的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚苯乙烯(PS)微球, 将其添加到水性环氧树脂中制备出有机微球/水性环氧复合涂料, 然后用空气喷涂法在钢片表面制备出复合涂层。用动态光散射(DLS)和扫描电子显微镜(SEM)对制备的有机微球进行了表征, 用电化学测试(EIS)、盐雾测试和附着力测试等手段研究了不同颜基比(颜料和树脂的质量比: P/B)的有机微球/水性环氧复合涂层的耐蚀性。结果表明, 两种有机微球的粒径均一且具有高度的单分散性, 颜基比P/B=0.007的PS/水性环氧复合涂层具有最佳电化学、耐盐雾和附着力性能。复合涂层的抗介质渗透能力明显优于清漆涂层, 因为有机微球独特的表面效应提高了涂层的致密性。

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4. 镍涂层短碳纤维增强AZ91D镁基复合材料的界面特征和阻尼性能
任富忠,吴思展,石维
材料研究学报    2017, 31 (1): 74-80.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.159
摘要   HTML PDF (5626KB)  

使用表面化学镀镍的短碳纤维为增强体、AZ91D粉为基体金属,用粉末冶金法和热挤压工艺制备镁基复合材料,用 SEM、TEM-EDS、拉伸和动态热机械分析(DMA)等手段表征其微观形貌、界面结构、力学性能和阻尼性能,研究了金属镍涂层短碳纤维对AZ91D镁基复合材料的界面和阻尼性能的影响。结果表明,碳纤维在复合材料中分布均匀,沿着挤压方向定向排列; 镍涂层改善了碳纤维与AZ91D基体之间的润湿性;不同频率的应变谱和G-L特征线都表明:复合材料的阻尼机制,除了位错之外还有其他机制;随着应变频率的提高复合材料的阻尼机制由以界面滑移为主转变为以位错为主。随着温度的升高涂层碳纤维增强镁基复合材料的阻尼容量增大,在250~300℃出现一个阻尼峰。随着频率的提高阻尼峰值的温度移向高温,表现出热激活弛豫过程的特征,根据Arrhenius公式计算出其热激活能(H)为3.448 eV。

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5. 全封闭型茉莉香精微胶囊的制备和表征
宋晓秋,段玉萍
材料研究学报    2017, 31 (1): 27-31.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.484
摘要   HTML PDF (2147KB)  

采用原位聚合法以有机合成密胺树脂为壁材对茉莉香精进行包覆制备香精微胶囊,并用无机纳米二氧化硅对微胶囊进行表面改性,制备出全封闭型茉莉香精微胶囊。用扫描电镜(SEM)、红外光谱仪、热重分析仪、紫外分光光度计等手段对微胶囊样品的形貌、化学组分、结构、包埋率以及封闭性进行了表征。结果表明,本文制备的全封闭型茉莉香精微胶囊具有单核壳核结构,微胶囊的囊壁具有密闭特性,香精包埋率达到18%。

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6. 涂覆热障涂层构件的热梯度机械疲劳行为研究
黄丰,聂铭,林介东,华旭,陈国锋,周忠娇
材料研究学报    2017, 31 (1): 9-17.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.147
摘要   HTML PDF (4528KB)  

研究了应变幅、预氧化及高温保载时间对涂覆热障涂层高温合金样品的热梯度机械疲劳性能的影响。结果表明,随应变幅增大,样品疲劳寿命降低。随着预氧化及高温保载时间的增加,样品的氧化损伤增大,疲劳寿命也不断降低。试验过程中,粘结层氧化形成的热生长氧化物层(TGO层)破裂而萌生裂纹,裂纹沿粘结层/TGO层界面扩展而形成分层裂纹,分层裂纹与陶瓷层内贯穿裂纹连接导致陶瓷层剥落而失效。考虑到热障涂层内最大应力及氧化损伤,建立了一个涂覆热障涂层高温合金样品的热梯度机械疲劳寿命预测模型。

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7. 钼钨系高导热率热作模具钢高温性能
李爽,吴晓春,黎欣欣,何西娟
材料研究学报    2017, 31 (1): 32-40.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.037
摘要   HTML PDF (7136KB)  

研究了新型Mo-W系热作模具钢材料的抗回火性能、热稳定性、高温热导率和热疲劳性能。结果表明:与Cr-Mo-V系的H13热作模具钢相比,SDCM-S热作模具钢的一些高温性能有明显的优势。SDCM-S模具钢具有更高的抗回火软化性能和热稳定性能。SDCM-S模具钢的二次硬化峰值温度出现在580℃左右,比H13钢高约60℃。SDCM-S模具钢在620℃保温20 h后硬度高于38HRC,比H13钢高9HRC。SDCM-S模具钢在回火过程中析出尺寸稳定的Mo2C碳化物,是其具有高抗回火软化性能和良好的热稳定性能的原因。SDCM-S模具钢具有高热导率。SDCM-S模具钢的热导率在100℃是H13钢的1.86倍,在700℃是H13的1.26倍。低Si,低Mn,低Cr以及高Mo含量,是其高热导率的原因。SDCM-S模具钢具有比H13钢更高的抗热疲劳性能。其热疲劳总损伤因子明显小于H13钢,只有H13钢疲劳损伤因子的76.1%。SDCM-S热作模具钢具有良好的抗回火软化能力,高温热稳定性,高温热导率。这些因素的共同作用,使SDCM-S材料有比H13钢更高的热疲劳性能。

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8. 结晶度对聚乙烯热氧老化特性的影响
代军,晏华,郭骏骏,桑练勇,王雪梅
材料研究学报    2017, 31 (1): 41-48.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.035
摘要   HTML PDF (1199KB)  

研究了结晶度对聚乙烯在80℃人工热氧老化条件下老化特性的影响,比较分析了不同老化时间其拉伸强度、拉伸模量和冲击强度的变化差异,考察了不同结晶度聚乙烯明度和整体色差变化的差别,采用衰减全反射红外光谱 (ATR-FTIR) 分析了三种不同结晶度的聚乙烯在老化过程中羰基指数、羟基指数、断链程度、结晶度等微观结构参数的变化趋势。结果表明:在80℃热氧老化环境条件下,随着老化时间的延长,结晶度越高聚乙烯的拉伸性能下降越明显,抗冲击性能的下降越缓慢,明度和整体色差的变化越快,氧化与断链作用更剧烈,其中氧化集中在老化后期,断链主要发生在老化初期,聚乙烯更容易老化。在整个老化周期里,不同结晶度聚乙烯的结晶度均呈现先上升后基本不变的趋势,但是聚乙烯的结晶度越低热老化对其结晶度的影响越大,增大幅度越剧烈。

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9. 典型碳纤维编织布的热解动力学
徐艳英,张颖,王志,陈健
材料研究学报    2017, 31 (1): 57-64.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.158
摘要   HTML PDF (959KB)  

使用DTG-60(AH)热重-差热同步分析仪研究了升温速率对典型碳纤维编织布(T300-3000)热解特性的影响。结果表明,升温速率对典型碳纤维编织布的热解过程有显著的影响。随着升温速率的提高最大失重速率温度向高温方向移动,两峰之间的距离逐渐增大,峰面积不断增加。碳纤维编织布的热解分可为三个阶段:环氧树脂基两个分解阶段和碳纤维分解阶段。用Kissinger法和Flynn-Wall-Ozawa法进行热解动力学分析,得到了不同升温速率条件下的表观活化能和表观指前因子。用两种计算方法得到的结果基本上一致,加入环氧树脂基材的碳纤维编织布在一定质量损失范围内的热稳定性较强且可控。

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10. 淬火冷却速率对60Si2CrVAT弹簧钢高周疲劳性能的影响
雷磊,梁益龙,姜云,徐军,杨明
材料研究学报    2017, 31 (1): 65-73.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.118
摘要   HTML PDF (6588KB)  

采用13%PAG(聚烷撑乙二醇)和油对60Si2CrVAT弹簧钢进行淬火热处理,研究了不同淬火冷却速率对其轴向高周疲劳(r=-1)性能的影响。利用SEM、TEM和EBSD等方法对疲劳断口形貌、源区成分、显微组织进行表征。结果表明,13%PAG淬火后的疲劳极限(781.5 MPa)比油淬高67.5 MPa(714.0 MPa)。疲劳断口分析表明,疲劳破坏大部分起源于试样内部夹杂物和碳化物,形成“鱼眼”型撕裂的粒状亮区(GBF)。随裂纹源夹杂物处应力强度因子幅?Kinc的减小,疲劳寿命Nf增加,而GBF区边界的应力场强度因子幅?KGBF并不随Nf变化而改变,且13%PAG淬火试样的?KGBF大于油淬试样。实验钢13%PAG淬火试样组织中分布更多的纳米孪晶; 马氏体板条块和板条更加细化,碳化物呈均匀细小弥散分布; 而油淬碳化物较粗大,沿马氏体板条界和原奥氏体晶界分布。这些因素是PAG淬火后疲劳性能优于油淬的主要原因。

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11. BCZT无铅压电陶瓷的铁电相变
方必军, 刘星, 张震乾, 陈智慧, 丁建宁, 赵祥永, 罗豪甦
材料研究学报    2017, 31 (4): 248-254.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.378
摘要   HTML PDF (1206KB)  

根据升温拉曼光谱和电学性能的变化研究了(Ba0.84Ca0.15Sr0.01)(Ti0.90Zr0.09Sn0.01)O3(BCSTZS)陶瓷的铁电相变。BCSTZS陶瓷的拉曼模分为v3(LO),v3(TO),v4(LO),v2(LO,TO),v1(TO)和v1(LO)模。v3(LO)和v4(LO)模在升温至80℃后消失,表明BCSTZS的相结构从四方铁电相转变为立方顺电相。v3(TO),v2(LO,TO),v1(TO)和v1(LO)拉曼模的峰强和峰宽在室温和80℃附近出现明显的异常变化,表明在这两个温度点附近分别发生正交-四方和四方-立方铁电相变。BCSTZS陶瓷在高于居里温度(TC)时仍然存在拉曼峰,表明其内部存在极性微区。随着温度的升高谐振频率(fr)和反谐振频率(fa)互相接近,faTC附近出现不连续变化,而应变和逆压电系数d33*(d33*=Smax/Emax)值随着温度的升高而逐渐降低,进一步证明发生了铁电相变。

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12. SrMoO4:Pr3+红色荧光粉的水热合成及光致发光
李兆, 吴坤尧, 王永锋, 曹静
材料研究学报    2017, 31 (4): 274-278.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.265
摘要   HTML PDF (2152KB)  

采用水热法合成SrMoO4:Pr3+红色荧光粉,使用X射线衍射(XRD)、场发射环境扫描电镜(FSEM)以及荧光光谱(PL)等手段研究了荧光粉的晶体结构、表观形貌及发光性能。结果表明,SrMoO4:Pr3+荧光粉为类球形的纯相结构,激发峰为450 nm、473 nm和485 nm,发射峰为606 nm、625 nm和650 nm,在650 nm呈现良好的红光发射,可与蓝光LED芯片匹配。SrMoO4:Pr3+的发光强度随着Pr3+掺杂量的增大而增强,掺杂量x=0.02时发光强度最强,继续增大Pr3+掺杂量出现浓度猝灭现象。Pr离子的掺入没有改变荧光粉的主晶相,在450 nm激发下样品产生红光发射,其中对应Pr3+的特征跃迁3P03F2位于650 nm的发射峰最强。SrMoO4:Pr3+红色荧光粉可被蓝光LED激发产生红光,是一种性能优异的YAG:Ce3+黄色荧光粉的红光补偿粉。

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13. 以三聚氰胺-甲醛微球为模板制备均一氧化钆空心球
张弛, 孙刚, 欧阳文宜, 覃卉婷, 李栋辉, 姚楚, 江学良
材料研究学报    2017, 31 (4): 285-290.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.454
摘要   HTML PDF (2700KB)  

以三聚氰胺和甲醛在水溶液中缩聚交联生成的单分散三聚氰胺-甲醛(MF)微球为模板,以尿素为沉淀剂,用均相沉淀法制备出核壳结构前驱体MF/Gd(OH)CO3复合微球,煅烧除去模板后得到单分散氧化钆(Gd2O3)空心球。使用傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、X射线能谱仪(XPS)、热重分析(TG)和差示扫描量热分析(DSC)等手段表征了Gd2O3空心球的形貌和结构组成。结果表明,将前驱体煅烧去除了MF模板,非晶态的Gd(OH)CO3发生热分解反应生成了纯立方晶相的Gd2O3空心球,其粒径约为2.4 μm,壳层的厚度为120 nm。

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14. 碳纤维增强空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料的力学性能
余为, 王亚东, 张任良, 李婷, 李慧剑
材料研究学报    2017, 31 (4): 300-308.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.283
摘要   HTML PDF (3237KB)  

制备了纤维长度为1 mm和2 mm的碳纤维增强空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料,其纤维质量比分别为0.2%、0.5%、1%和3%。对材料进行三点弯曲实验和压缩实验,研究了纤维长度和纤维质量比对其弯曲强度和弯曲弹性模量、压缩强度和压缩弹性模量等力学性能的影响。结果表明,添加两种长度的碳纤维都能明显提高复合材料的弯曲和压缩力学性能。随着碳纤维质量比的增大复合材料的弯曲强度和压缩强度呈先增大后减小的趋势,当碳纤维的质量比为0.5%时达到最大值,随后则随纤维含量的增大而逐渐降低。当碳纤维的长度为1 mm质量比为0.5%时,复合材料试件的弯曲强度和压缩强度比未添加纤维时分别提高198%和110%。碳纤维的长度为1 mm时纤维含量的变化对复合材料的弯曲强度、压缩强度和压缩弹性模量有较大的影响,但是当纤维长度为2 mm时纤维含量的变化对弯曲强度和压缩强度的影响不大。

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15. PP/石墨微片复合材料的制备和性能
王正君, 周醒, 肖文强, 卞军, 陈代强
材料研究学报    2017, 31 (4): 291-299.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.347
摘要   HTML PDF (3853KB)  

分别使用天然石墨用插层-还原法制备膨胀石墨微片(EG)、使用天然石墨用Hummer法制备氧化石墨烯(GO),再使用GO分别由热还原法制备石墨烯片(T-rGO)和化学还原法制备石墨烯片(C-rGO)。将上述三种产物作为填料与PP熔融共混制备出不同填料含量的PP/EG、PP/T-rGO和PP/C-rGO复合材料,用X-射线衍射(XRD)分析、热分析(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重分析(TGA)、拉伸及冲击测试等手段对三种复合材料的结构和性能进行表征,研究了用不同方法制备的石墨微片对复合材料性能的影响。结果表明,当填料EG、T-rGO的含量为0.1%(质量分数,下同)时PP/EG、PP/T-rGO复合材料的拉伸强度达到32.2 MPa和33.5 MPa,分别比纯PP提高了7.2%和11.2%;冲击强度分别比纯PP提高了27.4%和19.6%。当填料C-rGO的含量为0.3%时PP/C-rGO复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为37.3 MPa和5.8 kJ/m2,较纯PP提高了23.9%和27%。填料EG、T-rGO和C-rGO的加入使PP/石墨微片复合材料的熔融温度、结晶温度和结晶度比纯PP提高,当填料C-rGO的含量为0.1%时PP/C-rGO复合材料的熔融温度比纯PP提高了10.2℃,其结晶度提高了4.2%,这是石墨微片在复合材料中的“异相成核效应”诱导PP分子链的规整性排列引起的。当分别加入含量为0.1%的三种填料时PP/EG、PP/T-rGO和PP/C-rGO复合材料的最大热分解温度分别比纯PP提高了13.5℃、9.1℃和6.9℃,表明加入少量的石墨微片就能使PP的热稳定性明显改善。少量的填料能均匀的分散在基体中,但是加入过量的填料时出现团聚。

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16. 球型多孔二氧化硅吸附剂的制备和性能
黄建辉, 林文婷, 谢丽燕
材料研究学报    2017, 31 (4): 309-313.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.459
摘要   HTML PDF (1419KB)  

在异丙醇水溶液中进行正硅酸乙酯水解-缩聚反应得到二氧化硅纳米球,然后在聚乙烯吡咯烷酮保护下将其用氢氧化钠溶液刻蚀,得到球型多孔二氧化硅吸附剂。用透射电镜、BET氮吸附法分别测试合成吸附剂的形貌和比表面积,并考察其吸附性能及其影响因素。结果表明,合成的二氧化硅具有近单分散的多孔纳米球型形貌,比表面积超过600 m2/g,能有效吸附水中的重金属离子。

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17. 蝌蚪型POSS嵌段共聚物的合成及其质子交换膜的性能
张杰, 陈芳, 马晓燕
材料研究学报    2017, 31 (4): 314-320.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.417
摘要   HTML PDF (1517KB)  

以聚倍半硅氧烷(POSS)为引发剂,用原子转移自由基聚合方法(ATRP)合成聚甲基丙烯酸甲酯与聚苯乙烯嵌段共聚物(PMMA-b-PS)为臂的蝌蚪型POSS嵌段共聚物,并使用红外光谱、核磁共振及GPC等手段分析其结构。结果表明,合成的蝌蚪型POSS嵌段共聚物结构规整。以蝌蚪型POSS嵌段共聚物为基体制备质子交换膜,研究了离子交换容量、吸水率及溶胀率,质子传导率及热性能。结果表明,蝌蚪型POSS嵌段共聚物质子交换膜在高温具有较高的质子传导率、较高的初始热分解温度和耐高温性能。

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18. 膨胀石墨/硬脂酸复合相变材料的相变动力学*
李云涛,晏华,汪宏涛,王群
材料研究学报    2016, 30 (12): 921-930.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.176
摘要   HTML PDF (3548KB)  

以硬脂酸(SA)为相变材料, 以膨胀石墨(EG)为封装材料, 采用熔融共混法制备了硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料(SA/EG-PCMs)。采用多重率DSC、SEM、FT-IR、TG等方法对SA/EG-PCMs的结构和性能进行表征, 应用非等温动力学数据处理模型进行了相变动力学研究。结果表明: EG具有大量网状结构的空洞(由10~50 μm厚的石墨片叠合而成的平行塌陷片层构成), 通过表面吸附和微孔束缚对硬脂酸进行有效封装, 使其颗粒粒径减小; 根据相变动力学分析, EG对SA分子链段的热扩散运动具有限制作用, 使SA/EG-PCMs的活化能均高于纯SA(E为535.55 kJ/mol), 热稳定性提高; 且随着EG含量的提高SA/EG-PCMs的活化能逐渐增大, 当EG含量(质量分数, 下同)高于10%时EG对SA分子链端的阻碍作用加剧, 使复合体系的相变温度和相变焓下降的幅度增大。

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19. Au改性BaTiO3纳米颗粒在模拟太阳光照射下的光催化降解性能
县涛,邸丽景,马俊,桑萃萃,魏学刚,周永杰
材料研究学报    2017, 31 (2): 102-109.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.222
摘要   HTML PDF (2905KB)  

用聚丙烯酰胺凝胶法制备BaTiO3纳米颗粒,然后用光还原法在其表面沉积Au颗粒,制备出Au/BaTiO3复合光催化剂。使用X射线粉末衍射技术(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等手段对样品进行了表征。结果表明:Au修饰没有改变BaTiO3的晶体结构;粒径分布在5~20 nm的Au纳米颗粒,附着在BaTiO3颗粒表面(平均粒径约为55 nm);Au纳米颗粒的表面等离子体共振吸收效应(SPR)使Au/BaTiO3对~560 nm处的可见光产生较强的吸收;与BaTiO3单体相比,Au/BaTiO3中光生电子和空穴的复合几率明显降低。同时,提出了Au纳米颗粒在BaTiO3表面的形成机制。以偶氮染料亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,在模拟太阳光的照射下研究了产物的光催化活性和光催化稳定性。结果表明:适量的Au修饰明显提高了BaTiO3的光催化降解活性,且使Au/BaTiO3具有良好的光催化稳定性。探讨了Au纳米颗粒改善BaTiO3模拟太阳光光催化性能的机理。

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20. Ni/W/C粉等离子原位冶金生成粗晶碳化钨复合材料的性能
赵健,刘宁,田成海,姬强,李惠琪,王淑峰,迟静,李建楠
材料研究学报    2017, 31 (2): 117-122.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.497
摘要   HTML PDF (3861KB)  

以Ni/W/C为粉末原料用等离子原位冶金法制备了大颗粒WC合金球钉增强Q345耐磨钢板,用扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等对球钉的组织成分、物相组成以及显微硬度进行表征,研究了这种大颗粒碳化钨复合材料的性能。结果表明:对于不同的粉末比例,40%Ni含量的球钉表面成型光亮、致密,与基体板的结合力强,内部的WC大颗粒分布均匀,其平均尺寸约为80 μm,最大尺寸约为100 μm,基体相为(Fe,Ni),还有网格状的Ni17W3和(Fe,Ni)共晶组织。球钉的平均显微硬度为1183.517HV0.1,大颗粒WC的显微硬度最大值为2078HV0.1

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21. 功能化石墨烯-碳纳米管协同强韧化HDPE纳米复合材料的制备和性能
卞军,王刚,周醒,蔺海兰,王正君,肖文强,陈代强
材料研究学报    2017, 31 (2): 136-144.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.309
摘要   HTML PDF (2570KB)  

使用L-天门冬氨酸连接氧化石墨烯和酸化多壁碳纳米管(WMCNT-COOH)合成杂化材料LGC,然后用纳米填料LGC填充马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH),用熔融共混法制备了LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料。对LGC杂化填料和LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料进行了红外分析(FTIR)、拉曼光谱分析(Raman)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、示差扫描量热仪分析(DSC)、热失重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)和力学性能测试,研究了LGC含量对LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料性能的影响。结果表明:L-天门冬氨连接了GO和WMCNT-COOH,三者通过酰胺键连接在一起形成LGC杂化材料。LGC杂化材料内部官能团(氨基或羧基等)与聚合物基体中的羧基发生相互作用,改善了基体与填料之间的界面。根据DMA分析,损耗因子的变化证实了LGC与基体分子链之间强烈的相互作用。热学分析结果表明:纳米复合材料的结晶温度、熔融温度和热稳定性能都提高了。力学分析表明:随着LGC含量的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后降低的趋势;当LGC含量为0.5%和0.75%(质量分数)时,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别比HDPE-g-MAH提高了95.9%和62.4%。

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22. 薄膜热电偶在高温下的防氧化机理
王超杰,陈鹏,袁广民,王博
材料研究学报    2017, 31 (2): 123-128.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.755
摘要   HTML PDF (2228KB)  

根据金属材料的高温氧化和防氧化特性,研究了不同保护膜对薄膜热电偶防氧化的机理,提出使用SiO2、SiOxNy薄膜作为抗氧化的保护膜。用磁控溅射法分别制备了具有SiO2和SiOxNy保护膜和无保护膜的NiCr-NiSi薄膜热电偶样品,并对三种样品进行高温热处理。结果表明,根据不同样品的XRD图谱中NiO峰的强度,在800℃高温下有SiOxNy保护膜的样品其抗氧化效果约为有SiO2保护膜样品的3~5倍。同时发现,在高温处理过程中SiOxNy薄膜发生轻微氧化使SiOxNy薄膜结构更致密,有利于提高SiOxNy薄膜对温度敏感薄膜的抗氧化性能。

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23. 热输入对1200 MPa级HSLA钢焊缝组织性能的影响
徐彬,马成勇,李莉,肖晓明,王剑锋
材料研究学报    2017, 31 (2): 129-135.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.344
摘要   HTML PDF (5116KB)  

为了研究焊接工艺条件对焊缝金属组织性能的影响,采用不同热输入对1200 MPa级低合金高强钢进行熔化极气体保护焊,利用OM、SEM、TEM观察并分析不同焊接热输入对焊缝组织及力学性能的影响规律。结果显示,当热输入为16、20、25 kJ/cm时,焊缝组织主要以针状铁素体为主,并含有少量M-A组元以及粒状贝氏体。随焊接热输入增大,针状铁素体组织有所增多且板条宽度逐渐增大,而粒状贝氏体组织减少。焊缝内非金属夹杂物类型多为促进针状铁素体形核的Ti-Mn-Al-O-S系复合氧化物夹杂。焊缝金属硬度、冲击韧性及焊接接头强度随热输入增大基本呈下降趋势,并且各焊接热输入条件下焊缝金属具有良好的强韧性匹配。随热输入增大,焊缝金属断裂特征由韧性、脆性混合型断裂向脆性断裂转变。热输入为20 kJ/cm时,焊接接头综合性能最佳。

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24. 超支化环氧树脂增韧增强苯并噁嗪树脂
靳奇峰,姜冬月,佟丽娜,谭荔元
材料研究学报    2017, 31 (2): 145-151.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.172
摘要   HTML PDF (2768KB)  

将芳香二元胺型苯并噁嗪(DDM)与全脂肪链超支化环氧树脂(AHEP)按照不同配比进行共混固化,制备出完全相容的DDM/AHEP共混固化物。用傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪研究了共固化体系的固化物结构特征及其固化反应行为。使用动态热机械性能分析仪表征了共固化体系固化物的热机械性能,结果表明,共混固化物的冲击强度和弯曲模量协同增韧增强。当AHEP添加量为5%(质量分数)时DDM/AHEP固化物的弯曲模量比纯苯并噁嗪树脂提高了11.5%,冲击强度则提高了167%。共混固化物的断面形貌,呈现出原位增韧增强的特征。

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25. 闪光留量对510 MPa级车轮钢闪光对焊接头组织与性能的影响
张洪博,谭峰亮,陈志国
材料研究学报    2017, 31 (2): 152-160.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.384
摘要   HTML PDF (12653KB)  

对不同闪光留量条件下510CL车轮钢闪光对焊接头组织和性能进行研究。结果表明:焊接热影响区含界面区、粗晶区、重结晶区、部分重结晶区四个部分,其中界面区维氏硬度最高,峰值硬度范围为201~219HV。闪光留量较小时,界面区主要为块状铁素体与粒状贝氏体;闪光留量适中时,界面区出现力学性能优异的针状铁素体组织;闪光留量过大会使接头处产生的热量过大,此时界面区主要为力学性能较差的魏氏体与粒状贝氏体组织,并出现错边现象。闪光对焊错边与魏氏体组织过多是焊接接头断裂的主要原因,为了获得性能良好的闪光对焊接头,闪光留量的合理设计范围为3.5~5.5 mm。

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26. 低温低压电弧等离子体渗氮处理316不锈钢的耐腐蚀性能
杨文进,赵彦辉,沈明礼,刘占奇,肖金泉,宫骏,于宝海,孙超
材料研究学报    2017, 31 (2): 81-87.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.291
摘要   HTML PDF (3998KB)  

在低温下对316奥氏体不锈钢进行低压电弧等离子体渗氮处理,研究了渗氮处理对不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:渗氮层有两个子层,由纳米晶扩张奥氏体和少量的CrN化合物组成的外表层和单一结构的扩张奥氏体内层。由于低压电弧等离子体浓度高,在400℃渗氮1 h得到的渗氮层厚度达到15 μm,表现出很高的渗氮速率。纳米晶外表层是渗氮不锈钢耐腐蚀性能的关键,促进了钝化膜的生成,渗氮后试样表面形成的钝化膜厚度达到27 nm,比原始不锈钢钝化膜的2倍还多。渗氮不锈钢试样的腐蚀电流(3.55×10-8 A/cm2)比基材的腐蚀电流(1.99×10-7 A/cm2)降低一个数量级,表明渗氮后试样的耐腐蚀性能提高了。

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27. 环氧树脂复合泡沫塑料的制备及其拉压性能
李苗苗,陈平,王辉,李建超
材料研究学报    2017, 31 (2): 88-95.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.234
摘要   HTML PDF (4352KB)  

使用万能试验机对粉煤灰微珠/环氧树脂复合泡沫塑料进行拉伸和压缩实验,并用扫描电镜(SEM)观察其断面形貌,研究了微珠含量、微珠粒径以及级配比例对复合泡沫塑料拉伸和压缩性能的影响。结果表明,随着微珠含量的增加复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度都表现出先升高后下降的趋势,且在填充量为15phr时达到最大,其拉伸强度和压缩强度比纯环氧树脂分别提高了9.15%和6.86%。在填充量相同的条件下,微珠的粒径越小复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度越高。填充小粒径微珠(20 μm)比填充大粒径微珠(250 μm)复合泡沫塑料的拉伸强度和压缩强度分别高158.41%和19.96%,拉伸模量和压缩模量分别高32.77%和73.59%。不同粒径微珠级配填充环氧树脂复合泡沫塑料的拉伸和压缩性能主要受小粒径微珠含量的影响,小粒径微珠含量越高其拉伸和压缩强度越高。

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28. 酸处理对干法纺甲纶聚酰亚胺纤维增强体性能的影响
陈乐,龙柱,王士华,李志强,郭帅,王斌
材料研究学报    2017, 31 (2): 96-101.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.260
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以HCl为湿化学处理液,研究了HCl处理对聚酰亚胺纤维增强体浸润性能、微观形貌、热性能、细度及力学性能、化学结构和微观聚集态结构的影响,在分析纤维浸润性能改善的同时也分析了其他性能及结构的变化。结果表明:HCl处理后纤维表面凹凸不平,粗糙度增加,局部发生了刻蚀,引入了活性基团,表面能提高,浸润性能改善。且随着HCl浓度或温度的提高、处理时间的延长浸润性能改善趋势加快,热性能保持较好,细度及力学性能略有降低。在H+的作用下纤维酰亚胺环少量开环水解为聚酰胺酸,化学结构变化不明显,微观聚集态结构发生改变,非结晶区比例上升。HCl处理能有效地对纤维表面进行功能化改性。

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29. C/C-Cu复合材料的压缩性能及其破坏机理
邓朝勇,张红波,尹健,熊翔,王培,孙淼,李万千
材料研究学报    2017, 31 (3): 182-186.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.235
摘要   HTML PDF (832KB)  

以预浸炭布和铜网为原料用模压压制法制备炭纤维体积分数分别为35%、40%和45%左右的三种C/C-Cu复合材料,用Instron3369力学试验机测试了压缩性能。结果表明:炭纤维的体积分数是影响材料压缩性能的重要因素。在垂直方向上,材料的压缩性能随着炭纤维体积分数的增加而提高。炭纤维体积分数为40%的试样其压缩性能比35%的试样提高了20%,炭纤维体积分数为45%的试样比40%的试样提高了13%,提高的幅度呈先大后小的趋势。而在平行方向上,炭纤维的体积分数对压缩性能的影响没有垂直方向的显著,与试样的致密度有一定的关系。在三种试样中,炭纤维体积分数为45%的试样无论在垂直方向还是平行方向上的压缩强度都最大,分别为190.13 MPa和83.39 MPa。在平行方向和垂直方向上压缩强度的差异表明,C/C-Cu复合材料的压缩性能具有明显的各向异性。关于材料压缩的破坏方式,在垂直压缩受力方向近似沿45°对角线方向时,破坏方式为纤维层、铜网与基体炭的分离以及基体炭的压溃破坏。在平行方向压缩时炭纤维发生褶皱,并在褶皱区域产生拉压应力,使纤维发生折曲或者断裂,最终使炭纤维和基体炭以及基体炭和铜网的界面分层劈裂。

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30. 硅纳米带电弧等离子体的合成及其储锂电化学特性
余洁意,高嵩,董星龙
材料研究学报    2017, 31 (3): 161-167.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.288
摘要   HTML PDF (852KB)  

用直流电弧等离子体法在氢气和氦气混合气氛下制备了硅纳米带(Si NRs),使用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射光谱(XRD)、Raman光谱、X光电子能谱(XPS)等手段对Si NRs的形貌、结构及成分进行了表征。结果表明,这种硅纳米带(Si NRs)是由细小片状结构Si晶体沿一定的晶体学方向堆积而成的带状纳米结构,以聚结生长机制为主导。Si NRs的宽度约为28 nm、长度大于200 nm、厚度为6.2 nm,比表面积约为164 m2g-1。文中深入探讨了Si NRs的形成机制。这种制备Si NRs的方法成本低,可商业化宏量生产,其产率约为18.6 gh-1。将此Si NRs作为负极活性物质制备了锂离子电池,并测试其嵌/脱锂电化学性能。这种锂离子电池的首次放电比电容为2460 mAhg-1,循环40次后其电容量维持在316 mAhg-1,表现出较好的储锂电化学活性。

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