ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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1. 用低温加氢裂解法在AFI分子筛孔道中制备单壁碳纳米管的影响因素
杨文申,郎林,阴秀丽,吴创之
材料研究学报    2017, 31 (6): 401-409.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.438
摘要   HTML PDF (1908KB)  

用水热合成法制备出多种AFI型(AlPO4-5、CoAPO-5、SAPO-5、CrAPO-5、FeAPO-5及MnAPO-5)分子筛,并系统研究了低温加氢裂解法在其孔道中制备直径为0.4 nm单壁碳纳米管(SWCNTs)的各种影响因素。使用XRD、NH3-TPD及Raman等手段,研究了活性金属种类、活性金属添加量、反应温度和模板剂碳含量对所制备样品中SWCNTs的质量和填充密度的影响。结果表明,Si或活性金属的添加可改变AlPO4-5分子筛的酸催化活性,进而影响低温加氢裂解法制备SWCNTs的质量和填充密度。加氢裂解温度和模板剂碳含量,也是影响SWCNTs制备的关键因素。

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2. 时效处理对Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr合金力学性能的影响
王雪萌,张思倩,袁子尧,陈立佳
材料研究学报    2017, 31 (6): 409-414.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.267
摘要   HTML PDF (6077KB)  

研究了固溶时效处理对Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr合金拉伸性能的影响。结果表明:在800℃/30 min+500℃/12 h处理后,合金的硬度和抗拉强度达到极大值,其延伸率和断面收缩率没有明显的降低。合金的硬度和强度的提高是ωα析出相共同作用的结果。在合金的热轧态和热处理态的断口都出现了大量的韧窝,表明其为典型的韧性断裂。

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3. He等离子体辅助的纳米钨结构材料的制备
郝志玲,范红玉,郭佳玉,胡婷婷,李萌,崔荷敬,张碧璇
材料研究学报    2017, 31 (6): 415-421.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.775
摘要   HTML PDF (5489KB)  

利用He等离子体辅助的方法制备了纳米钨结构材料,采用扫描电子显微镜、轻敲模式原子力显微镜对不同辐照离子剂量和功率变化条件下处理的样品形貌、表面粗糙度等特征进行了分析。结果表明, 在放电功率为6 kW, 离子能量为220 eV条件下, 钨表面先出现纳米孔结构, 随着离子辐照剂量的增加, 纳米孔径逐渐增加, 辐照剂量为1.0×1026 ionsm-2时, 样品表面呈现密集的无序分布的纳米丝结构层,纳米结构层的厚度也随辐照剂量的增加而增加。高分辨扫描电子显微镜的测试结果表明纳米丝根部与钨基体界面处存在大量的纳米级He泡, 由此给出了纳米钨丝是由He泡演化而来的直接证据。

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4. SiO2颗粒对碳钢表面电化学特性的影响
李爱娇,王燕华,钟莲,王佳,冯林,杨培培
材料研究学报    2017, 31 (6): 422-428.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.768
摘要   HTML PDF (2366KB)  

应用阵列电极技术、电化学阻抗技术等研究了惰性固体颗粒SiO2对碳钢表面电化学特性的影响。研究发现,液滴在碳钢表面的铺展因子随SiO2沉积量增加而增大,腐蚀活性区域增加。另一方面SiO2颗粒在碳钢表面的沉积改变了液滴下碳钢电化学阻抗谱图,阻抗谱中出现两个容抗弧,高频容抗弧反映了其物理阻挡作用。液滴下碳钢腐蚀受液滴铺展和SiO2颗粒物理阻挡两方面共同作用。平均电流值随SiO2沉积量先减小后增大,所以SiO2沉积量存在一个临界值。低于临界值时,惰性SiO2颗粒阻碍腐蚀;高于临界值时,则加速腐蚀。

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5. 氧化硅内核结构对核/壳包覆型SiO2/CeO2复合颗粒抛光性能的影响
陈爱莲,李泽锋,陈杨
材料研究学报    2017, 31 (6): 429-436.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.625
摘要   HTML PDF (4478KB)  

设计合成了以具有放射状介孔孔道(孔径约2.6 nm)的介孔氧化硅(mSiO2)微球(粒径约300 nm)为内核、以CeO2纳米颗粒为包覆层(壳厚为15~20 nm)的mSiO2/CeO2复合颗粒(粒径在330~340 nm),使用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱和氮气吸脱附等手段表征了样品的结构。结果表明,使用以实心氧化硅(sSiO2)为内核的sSiO2/CeO2复合颗粒抛光的热氧化硅片其表面粗糙度均方根值(Root-mean-square roughness, RMS)为0.309 nm,材料的去除率(Material removal rate, MRR)为24 nm/min)。mSiO2/CeO2复合颗粒有利于得到更低的氧化硅片抛光表面粗糙度(RMS=0.267 nm)和更高的抛光速率(MRR=45 nm/min),且能避免出现划痕等机械损伤。SiO2/CeO2复合颗粒中的氧化硅内核结构,对其抛光特性有明显的影响。

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6. 不同重金属对粉煤灰基地聚合物的影响作用
郭晓潞,伍亮,施惠生
材料研究学报    2017, 31 (6): 437-444.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.533
摘要   HTML PDF (4326KB)  

以粉煤灰为主要原材料制备粉煤灰基地聚合物,研究了掺入的重金属的种类、掺量、化学形态对地聚合物体系的抗压强度、反应产物、孔结构的影响。结果表明:Pb2+、Cr3+、Cu2+的掺入对固化体后期的抗压强度影响较大,在反应产物中出现了重硅钙石,含Pb2+固化体的总孔体积减小,而含Cr3+和Cu2+固化体的总孔体积增大;重金属的掺量应该控制在合理的范围内。当重金属的掺量较小时其总孔体积较小,体系较为致密;铬掺入的形式不同对地聚合物体系稳定性的影响也不同,且单掺铬的氧化物或单质可使固化体体系的总孔体积减小,而掺入多种重金属时固化体的平均孔径明显增大。

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7. 共沉淀时间对BiFeO3粉体制备及陶瓷性能的影响
程振宇,代建清,刘浩飞,王志翔,李亚,张瑞浩
材料研究学报    2017, 31 (6): 451-457.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.608
摘要   HTML PDF (3288KB)  

控制Bi与Fe摩尔比为Bi:Fe=1.03:1,在其它实验条件不变的情况下,研究共沉淀时间对前驱体的制备及其陶瓷块材性能的影响。结果表明,共沉淀时间为95 h时得到纯相BiFeO3粉体且粒度分布均匀;采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)的方法制备出高密度BiFeO3(相对密度98.3%)陶瓷块材并测试了它们的介电性能和铁电性能。结果表明在频率为30 MHz时,样品介电常数ε'最大为106.5,介电损耗tanδ最小为0.006,并在室温下检测到了饱和的电滞回线,饱和极化强度为0.4 μC/cm2

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8. 无机土壤固化剂对生土材料的改性及其机理
胡明玉,付超,魏丽丽,郑江
材料研究学报    2017, 31 (6): 445-450.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.541
摘要   HTML PDF (1600KB)  

研究了无机土壤固化剂对生土材料强度、耐水性和抗冻性能的影响,和无机土壤固化剂提高生土材料强度、耐水性和抗冻性的机理。结果表明,无机土壤固化剂掺量为20%~25%时60 d抗压强度、软化系数和抗冻性指标(BDR)分别达到8.78 MPa、0.85和38.38%,具有较高的强度、耐水性和抗冻性。无机土壤固化剂与生土中的SiO2和Al2O3反应生成Ca1.7MgO3SiO4、2CaOAl2O3SiO2和Na2CaSiO4等新产物,再加上无机土壤固化剂中α-C2S和γ-C2S水化生成C-S-H凝胶,是使生土材料产生强度、耐水性和抗冻性的主要原因。

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9. 热喷涂用纳米NiCrCoAlY-TiB2结构喂料的制备及其性能研究
王记中,车晓舟,吴姚莎,王刚,余红雅,曾德长
材料研究学报    2017, 31 (6): 465-471.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.512
摘要   HTML PDF (6047KB)  

采用高能球磨技术制备了NiCrCoAlY-TiB2纳米复合金属陶瓷粉体,用XRD、SEM、松装密度仪、振实密度仪、休止角测量仪和激光粒度仪等对粉体的微观组织结构和性能进行了表征。结果表明,在氩气氛保护下先在转速320 r/min下湿磨20 h,再在转速220 r/min下干磨5 h之后,实现了NiCrCoAlY和TiB2混合粉末在纳米尺度下的稳定复合,该复合粉末呈椭圆状,粒径集中分布在5~50 μm。与初始混合粉体相比,休止角从38.4°降低到32.9°,HR值从1.925减小到1.248,流动性得到明显改善。

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10. 复合材料夹芯圆柱壳的声辐射性能
仝博,李永清,朱锡,张焱冰
材料研究学报    2017, 31 (6): 458-464.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.393
摘要   HTML PDF (2745KB)  

为了量化评估两种功能型材料的声振性能,基于结构有限元(FEM)法和声学边界元(BEM)法,计算出典型环肋圆柱壳的振动声辐射,结果与文献试验值的一致性较好。进行动态热力学实验并基于温频等效原理,得到了黏弹性吸声芯材的动态力学参数;采用流体有限元法模拟水和圆柱壳的耦合作用,最后采用间接边界元法计算了点激励作用下不同功能材料夹芯壳辐射声场。结果表明:周向模态对浮力材料夹芯壳和吸声材料夹芯壳模态阻尼比均有重要的影响,轴向模态仅对吸声材料的夹芯壳模态阻尼比有显著影响;与等质量的钢壳相比,浮体材料夹芯壳的最大声功率降低21.38 dB,吸声材料夹芯壳的最大声功率降低56.55 dB;将两种功能材料按比例组合作为夹芯材料,壳体的辐射声功率随着吸声材料占比的增加而降低,但是降低的幅度不断减小。

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11. 玻璃粉对铜导体浆料烧结膜性能的影响
马小强,朱晓云,龙晋明,曹梅
材料研究学报    2017, 31 (6): 472-480.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.553
摘要   HTML PDF (3979KB)  

使用不同组成和含量的玻璃粉配制铜浆,将其印在Al2O3基片表面并在850℃烧结后得到铜膜,研究玻璃粉对铜膜的导电性和附着力等性能的影响。用四探针法测定铜膜方阻,使用拉力试验机测定铜膜附着力。用金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及热重分析仪(TGA)等手段对铜膜的显微组织、物相、形貌以及玻璃粉物理化学性质进行了表征。结果表明,组成为SiO2-B2O3-ZnO的G3玻璃粉的玻璃性能良好且其转变温度合适,制备出的铜膜试样表面平整,微观组织致密,导电性好。当G3玻璃粉含量(质量分数)为4.8%时铜膜的方阻为9.5 mΩ/□, 与Al2O3基体间的附着力为24 N/mm2。为了验证铜膜在使用过程中的可靠性,测试了G3-3铜膜的抗氧化和老化性能。结果表明,G3-3铜膜在室温氧化28 d后平均增重率为3.5%,电阻变化率的平均值为0.79%;在20℃~160℃高温老化后铜膜的电阻变化率平均值为12.63%、平均增重率为4.63%,具有良好的抗氧化性和抗老化性能。

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12. 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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13. 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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14. 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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15. 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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16. 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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17. 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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18. 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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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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