ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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1. 316LN不锈钢断裂过程的声发射特性
张进, 柴孟瑜, 项靖海, 段权, 李丽婵
材料研究学报    2018, 32 (6): 415-422.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.463
摘要   HTML PDF (6430KB)  

用声发射技术监测316LN母材和焊缝的断裂过程得到了材料断裂破坏的声发射特征,并对声发射信号进行分类,研究了316LN不锈钢材料的断裂韧性。结果表明:316LN母材和焊缝的断裂是韧性断裂,母材的塑性优于焊缝;断裂过程在时域上可划分为5个阶段:裂尖张开阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段、裂纹萌生阶段以及裂纹稳定扩展阶段;使用上升时间-持续时间关联分析法可将母材和焊缝断裂过程的声发射信号进行分类,可区分出噪声信号和有效断裂信号。

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2. 淬火速率对7020铝合金板材耐剥落腐蚀性能的影响
刘胜胆, 郭琛, 叶凌英, 杨臻珅, 邓运来
材料研究学报    2018, 32 (6): 423-431.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.464
摘要   HTML PDF (9370KB)  

通过剥落腐蚀浸泡实验、电化学阻抗谱技术,并结合电子背散射衍射技术、扫描电镜以及扫描透射电镜等分析手段,研究了淬火速率对7020铝合金板材剥落腐蚀性能的影响。结果表明:淬火速率从1800℃/min下降到38℃/min时,合金耐剥落腐蚀性能降低,腐蚀等级由EA级变为EB+级,最大腐蚀深度从388 μm增加至570 μm。通过分析晶界析出相的数量、尺寸、间距及其化学成分和无沉淀析出带宽度的变化来探讨淬火速率对剥落腐蚀的影响机理。

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3. Mo含量对D2钢组织与性能的影响
李旭敏, 方峰, 涂益友, 周雪峰, 吴建忠, 徐辉霞
材料研究学报    2018, 32 (6): 432-431.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.426
摘要   HTML PDF (9901KB)  

采用OM、SEM、TEM、XRD、EDS等分析手段,研究了Mo含量变化对D2钢组织和性能的影响规律。结果表明,随Mo含量增加,D2钢铸态组织晶粒细化,共晶碳化物数量增多,形态由细长棒状转变为条块状和鱼骨状。与棒状碳化物相比,鱼骨状和条块状碳化物热稳定性增强,加热过程中难以溶解和球化,导致淬火后基体中合金固溶度降低,回火后硬度下降。D2钢Mo含量最佳范围为0.9%~1.1%(质量分数),此时淬回火硬度可达61 HRC,冲击韧性20 J/cm2以上,具有良好的综合使用性能。

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4. LPSO相增强Mg-6Gd-4Y-xZn合金的组织与力学性能
甄睿, 孙扬善, 沈学为, 巴志新
材料研究学报    2018, 32 (6): 439-448.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.493
摘要   HTML PDF (9095KB)  

制备了3种LPSO相增强Mg-6Gd-4Y-xZn (x=1,2,3)(%,质量分数,下同)四元镁合金,研究了不同Zn含量对合金显微组织和室温力学性能的影响,并探讨了合金中LPSO相的形成与演变过程及其对合金的强化机制。研究结果表明,Mg-6Gd-4Y-3Zn合金的铸态组织主要由α-Mg和18R长周期结构相Mg12Y1Zn1相组成。若降低合金中的Zn含量,显微组织中会出现Mg24(GdYZn)5。3种合金的退火组织均由α-Mg、18R-LPSO和14H-LPSO相组成,且随着Zn含量的增加,合金中18R-LPSO相的体积分数增加且基体中14H-LPSO相的层片变粗。挤压态合金在T6和T5处理的过程中均发生了β' 沉淀。随着Zn含量增加,合金Mg-6Gd-4Y-xZn(包括挤压态和时效态)在常温下的抗拉强度降低。显微组织中18R-LPSO相、细小弥散分布的14H-LPSO相和β'沉淀相共存方能实现理想的强化效果。

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5. 稀土Ce3+掺杂纳米CoFe2O4的制备及其吸波性能
景红霞, 高明星, 王星梅, 裴王军, 焦纬洲
材料研究学报    2018, 32 (6): 449-454.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.611
摘要   HTML PDF (1669KB)  

采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备稀土Ce3+掺杂纳米CoFe2O4,使用XRD、EDS、FT-IR、TEM和PNA等手段对产物的物相组成、形貌和电磁参数进行表征和分析,研究了掺杂稀土Ce3+对纳米CoFe2O4的结构和吸波性能的影响。结果表明:所制备出的CoFe2O4和CoFe1.7Ce0.3O4具有尖晶石型结构,其粒径分别为70 nm和60 nm;在0~6 GHz频率范围内CoFe2-xCexO4的吸波性能比纯CoFe2O4有了很大的提高,当x=0.3时吸波性能最佳,在5030 MHz处最大吸收峰值为-27.6 dB,-5 dB频宽为1.6 GHz。

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6. Ti60合金板材的室温强度与其显微组织和织构的关系
李文渊, 刘建荣, 陈志勇, 赵子博, 王清江
材料研究学报    2018, 32 (6): 455-463.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.631
摘要   HTML PDF (7209KB)  

研究了Ti60合金板材的组织、织构随热处理温度的变化规律及其对室温强度的影响。结果表明:对于Ti60合金板材,与轧制态相比,在α单相区热处理后显微组织和织构基本不变;随着热处理温度由α+β两相区升高到β单相区,等轴初生α相体积分数减少直至完全转变为片层次生α相,T型织构成分逐渐消失,并形成新的织构。在热处理温度下初生α相的体积分数,是决定是否形成新织构的主要因素:初生α相大量存在时次生α相的取向与之相近;初生α相体积分数减少对次生α相取向的影响减弱,次生α相的{0001}晶面易形成新的集中取向,与高温轧制变形后形成的β相织构有关。板材同一方向(TD或RD)的室温强度变化主要受晶内亚结构的影响:α单相区热处理后未消除晶内亚结构,板材的室温强度与轧态接近;α+β两相区和β单相区热处理消除了晶内亚结构,使强度明显降低。消除晶内亚结构后,板材相同方向的室温强度受显微组织的影响较小:初生α相体积分数的减少对室温强度没有明显的影响,在两相区不同温度热处理的板材其室温强度相当,β单相区热处理后板材的室温强度呈降低趋势,但是不同方向上的降低幅度受织构的影响较大。织构和晶内亚结构共同影响板材室温强度的各向异性,在晶体学c轴集中取向的方向上强度较高,晶内亚结构的存在弱化织构对拉伸强度各向异性的影响,在两相区和β单相区热处理消除了晶内亚结构,使板材的各向异性增强。

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7. 碳纤维布增强的改性含硅芳炔树脂基复合材料的制备和性能
杨唐俊, 董斯堃, 袁荞龙, 黄发荣
材料研究学报    2018, 32 (6): 464-472.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.626
摘要   HTML PDF (2505KB)  

先合成双酚A型含硅芳炔醚(SAPE-BA)和二苯醚型含硅芳炔醚(SAPE-DPE)树脂并表征其结构,再将其与含硅芳炔树脂(PSA)共混得到改性树脂PSA/SAPE-BA和PSA/SAPE-DPE,用热模压法制备碳纤维布增强的改性PSA树脂基复合材料,研究了改性PSA树脂的加工工艺性能、热性能、力学性能和复合材料的力学性能。结果表明,与PSA树脂相比,改性PSA树脂不但具有较好的加工性能,还具有较好的耐热性能。两种改性PSA树脂的玻璃化转变温度(Tg)都高于500℃,在氮气中5%热失重温度(Td5)分别达550℃和590℃;这两种改性树脂浇注体的弯曲强度分别提高了78.3%和54.2%;碳纤维布T300增强PSA/SAPE-BA共混树脂基复合材料的弯曲强度和层间剪切强度(ILSS)分别提高了38.4%和33.5%;碳纤维布T300增强PSA/SAPE-DPE树脂复合材料的弯曲强度和ILSS分别提高了23.4%和21.8%。

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8. 5083和6061铝合金异种搅拌摩擦焊接接头的组织和性能
王洪亮, 曾祥浩, 张欣盟, 商乔, 薛鹏, 倪丁瑞, 马宗义
材料研究学报    2018, 32 (6): 473-480.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.634
摘要   HTML PDF (9563KB)  

以不同的转速对6 mm厚的5083和6061铝合金进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接参数对接头组织和性能的影响。结果表明,控制焊接参数可获得良好的焊接质量,接头强度系数为85%。随着转速的升高5083和6061铝合金的晶粒尺寸都逐渐增大,但是在焊核区内5083铝合金的晶粒尺寸比6061铝合金的小;在6061铝合金一侧的热影响区,随着转速的增加析出相的尺寸和密度都逐渐增大。5组焊接参数的焊接接头的最低硬度区均出现在6061铝合金一侧的热影响区,随着转速的升高接头的最低硬度也逐渐提高;焊接接头均断裂在最低硬度区,且随着转速的升高接头的抗拉强度也逐渐提高。

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9. 氨基化氧化石墨烯在水性防腐防火一体化涂料中的应用
王娜, 陈俊声, 王树伟, 张静
材料研究学报    2018, 32 (10): 721-729.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.597
摘要   HTML PDF (4902KB)  

用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并用乙二胺对氧化石墨烯(GO)进行氨基化得到氨基化氧化石墨烯(NGO),将季戊四醇磷酸酯(PEPA)、三聚磷酸铝(ATP)与NGO三者复配并添加到水性环氧树脂中,制备出水性环氧防腐防火一体化涂料。使用IR、XRD、SEM等手段对GO和NGO的结构和形貌进行了表征。结果表明,已经制备出GO并成功地对其表面实现了氨基化改性。电化学测试、盐雾试验、耐火极限测试、残炭形貌分析和热失重分析的结果表明,颜基比P/B=0.2的复合涂层具有最佳的防腐性能和防火性能。

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10. 脲醛树脂包覆聚硫密封剂微胶囊的制备和性能
王璇, 金涛, 王浩伟, 廖圣智, 杨怀玉
材料研究学报    2018, 32 (10): 730-736.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.579
摘要   HTML PDF (1526KB)  

以脲醛树脂为壁材、聚硫密封剂为芯材,采用原位聚合制备出聚硫密封剂微胶囊,并使用红外光谱、扫描电镜等手段表征了微胶囊的结构和形貌。为了研究微胶囊化过程对密封剂固化胶膜力学性能的影响,将聚硫密封剂微胶囊与一定比例的硫化剂均匀混合分别制备成标准螺母试件或胶膜试片,依据相关标准系统考察了聚硫密封剂包覆前后破坏力矩、拆卸力矩和拉伸性能以及硬度的变化。结果表明,基于脲醛原位聚合可制备出形貌规则、粒径均一、表面相对粗糙、包覆膜致密的聚硫密封剂微胶囊,与未包覆密封剂相比包覆后聚硫密封剂胶膜的力学性能大幅度提高。

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11. 基于FBG在线监测的环氧树脂封装材料的固化过程
高琳琳, 张雷达, 王庆林, 叶慧, 万国顺, 姜明顺, 贾玉玺
材料研究学报    2018, 32 (10): 737-742.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.551
摘要   HTML PDF (1242KB)  

使用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感器实时在线监测电子封装用液态环氧树脂固化过程中的温度和应变,以及在同一模具内相同水平高度、不同位置处(FBG传感器所测)的温度和应变随固化时间的演变,研究了环氧树脂用量对树脂固化过程中温度和应变演变的影响。结果表明:在环氧树脂固化过程中模腔内同一水平高度、不同位置处的应变-时间曲线和温度-时间曲线有很好的一致性,说明在环氧树脂的固化过程中温度和应变响应与水平位置无关;同时,在FBG传感器埋入位置固定的前提下,树脂固化过程中的温度最大值和树脂完全固化后的最终残余应变都随着环氧树脂用量的增加而增大。

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12. 过饱和Al-20%Si合金Si相的析出粗化动力学
胡钟鹏, 江峻, 廖福锦, 王连登, 朱定一
材料研究学报    2018, 32 (10): 743-750.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.139
摘要   HTML PDF (5235KB)  

使用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等手段研究了过饱和Al-20%Si合金压铸板在450~550℃热处理过程中组织结构的演变规律和Si相的析出和粗化动力学。结果表明:在高压快速凝固和细化、变质的多重作用下,Al-20%Si合金生成了Si相尺寸细小(Si相平均尺寸<1 μm)的非平衡凝固畸变组织;在退火过程中,α-Al基体的晶格畸变程度有所缓解;Si相的粗化扩散机制接近体扩散控制(粗化指数n接近3),粗化激活能为69.59 kJ/mol;退火温度对粗化速率常数有显著的影响,对粗化指数的影响不明显;在退火初期,随着保温时间的延长合金的抗拉强度呈下降趋势而伸长率呈上升趋势,保温时间超过90 min后抗拉强度和伸长率趋于稳定。

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13. 组织不均匀性对6005A铝合金晶间腐蚀性能的影响
申澎洋, 唐建国, 叶凌英, 段程雄, 邓运来
材料研究学报    2018, 32 (10): 751-758.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.708
摘要   HTML PDF (7713KB)  

使用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等手段检测轨道交通用6005A-T5铝合金的微观组织并进行晶间腐蚀试验,研究了6005A铝合金挤压型材的组织不均匀性及其对晶间腐蚀(IGC)抗性的影响。结果表明:6005A-T5铝合金的挤压型材表现出明显的表层粗晶特征,表层的晶粒尺寸大部分大于100 μm,第二相粗大且分布稀疏,晶界基本上是大角度的(95.6%);心部晶粒基本上小于50 μm(99.8%),第二相细小且沿挤压方向呈链状分布,有较多的小角度晶界。保留粗晶层的试样其抗晶间腐蚀性能较好,最大腐蚀深度为37.08 μm;去除粗晶层试样其抗晶间腐蚀性能较差,最大腐蚀深度为459.28 μm。更少的晶界和更稀疏的晶界析出物,是6005A铝合金挤压型材表层粗晶的抗晶间腐蚀性能优于内层细晶的主要原因。

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14. Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2核-壳结构纳米颗粒的逐层构建及其光催化性能
丛日敏, 于怀清, 罗运军, 李蛟, 王卫伟, 李秋红, 孙武珠, 司维蒙
材料研究学报    2018, 32 (10): 759-766.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.580
摘要   HTML PDF (3943KB)  

以聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子为模板和隔离层采用水热法逐层构建了Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2和Fe3O4/PAMAM/TiO2核-壳结构纳米颗粒,用HRTEM、EDS、XRD、SQUID和UV-Vis等手段对其结构和性能进行了表征。结果表明,这两种颗粒具有完整清晰的核-壳结构,磁核与壳层均由尺寸小于5 nm的颗粒聚集而成,具有超顺磁性和较高的MB吸附率。PAMAM隔离层降低了Fe3O4核与TiO2壳接触面积,但是残留在界面处的微量Fe2+电子向壳层迁移,导致壳层能隙变窄、吸收光谱红移以及迁入电子与壳层光生空穴复合,使Fe3O4/PAMAM/TiO2的催化活性降低。Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2中更厚的PAMAM隔离层和ZnO层阻隔了Fe2+电子向TiO2层迁移,并且ZnO/TiO2界面异质结构有利于光生电子-空穴对的分离,界面的新电子态使颗粒吸收光谱进一步红移,提高了对可见光的利用率和催化活性。5次磁性回收循环使用后,Fe3O4/PAMAM/ZnO/TiO2的磁性回收率和MB降解率分别为93.8%和90.8%。

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15. Fe催化硅藻土碳热还原反应制备3C-SiC及其机理
王军凯, 张远卓, 李赛赛, 葛胜涛, 宋健波, 张海军
材料研究学报    2018, 32 (10): 767-774.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.533
摘要   HTML PDF (5660KB)  

以工业硅藻土和液态酚醛树脂为原料,以硝酸铁为催化剂前驱体,采用催化碳热还原反应方法制备了3C-SiC粉体,采用XRD、SEM和TEM分析了产物的物相组成和显微结构,研究了反应温度、催化剂用量和保温时间对合成3C-SiC粉体的影响。结果表明:1) 当添加1.0%(质量分数)的Fe作催化剂在1400℃反应3 h后即可合成纯相的3C-SiC;相比之下,不使用催化剂时在相同条件下3C-SiC的产率只有15%;2) 所合成的3C-SiC颗粒的粒径大部分为纳米级,少量为亚微米级;3) 基于密度泛函理论的计算结果表明,催化剂Fe促进了Si-O键的断裂。

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16. 高致密高包覆率银包铜粉的制备和性能
武博, 朱晓云, 曹梅, 龙晋明
材料研究学报    2018, 32 (10): 775-781.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.578
摘要   HTML PDF (3543KB)  

采用复合化学镀方法制备高致密、高包覆率的银包铜粉,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、管式高温烧结炉和数字欧姆表表征了银包铜粉的物相组成、表面形貌、抗氧化性和导电性。结果表明:当在铜粉表面化学镀银时,在镀液中添加适量的纳米Ag制备的银包覆层致密性好、包覆率高,镀覆效果比未加纳米Ag时的好,银包铜粉具有良好的抗氧化性和导电性。

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17. 聚合物电解质中导电物质含量对准固态电池光电性能的影响
张丹妮, 刘洁, 马飞阳, 杨光本, 刘峡霞, 李恒慧, 李望南, 梁桂杰
材料研究学报    2018, 32 (10): 782-790.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.545
摘要   HTML PDF (1387KB)  

将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚环氧乙烷(PEO)共混用作胶凝剂,制备 (PEO-PVP)/LiI/I2凝胶电解质并组装成准固态敏化太阳电池。研究了电池中导电物质的含量对电解质的导电性能和TiO2/电解质界面的电子复合动力学的影响,以及电池光电性能的变化规律。结果表明,随着导电物质含量的提高TiO2上光生电子与电解质中I3-之间的复合电阻和复合反应因子逐渐减小,复合反应更加容易进行,使电池的开路电压(Voc)逐渐降低。随导电物质含量的提高电池的短路电流(Jsc)先增大后减小,其原因是:当导电物质含量(质量分数)较低(<15%)时Jsc受电解质的导电性能控制,导电物质含量提高引起的电导率增大使Jsc值增大;当含量较高(>15%)时电池中较大的暗电流(j0)成为影响Jsc的主导因素,导电物质含量提高引起的j0值增大使Jsc值相应减小。随着导电物质含量的提高电池的光电转化效率(η)先增加后减小,并在含量为15%时达到最佳值5.6%。

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18. FeCo/石墨烯的制备和吸波性能
褚海荣, 陈平, 于祺, 徐东卫
材料研究学报    2018, 32 (3): 161-167.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.339
摘要   HTML PDF (2415KB)  

用共沉淀和高温退火相结合的方法制备了晶态FeCo/石墨烯吸波粒子,使用XRD、FESEM和TEM等手段对其晶体结构和微观形貌进行了表征。结果表明,向石蜡中添加不同质量的FeCo/石墨烯吸波粒子可制备不同含量吸波粒子的复合材料。使用微波矢量网络分析仪对不同含量吸波粒子的复合材料的电磁参数的测试和不同厚度吸波性能的模拟结果表明,吸波粒子含量为50%的材料,其吸波性能最优;厚度仅为1.6 mm的材料,有效吸收带宽为5.0 GHz(12.3~17.3 GHz)。吸波粒子优异的吸波性能,源于介电损耗和磁损耗的协同作用以及合适的阻抗匹配率和衰减常数。

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19. 截面尺寸和固溶制度对单晶高温合金DD33中显微孔洞的影响
韩东宇, 姜卫国, 肖久寒, 李相伟, 楼琅洪
材料研究学报    2018, 32 (3): 168-176.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.152
摘要   HTML PDF (7089KB)  

研究了截面尺寸和固溶制度对DD33单晶高温合金中显微孔洞的影响。结果表明:随着截面尺寸的增大铸态合金的枝晶间距增大,共晶的含量提高。合金中的铸态微孔存在于共晶附近,其体积分数随着截面尺寸的增大稍有提高。在固溶制度相同的条件下,随着截面尺寸的增大残余共晶的含量和微孔的体积分数增加。当截面尺寸相同时,随着固溶温度的升高微孔体积分数增加。在固溶处理过程中各元素的不平衡扩散产生的Kirkendall效应导致合金内部固溶微孔的产生,不同截面尺寸造成组织偏析程度的不同是截面尺寸影响固溶微孔体积分数的主要原因。根据叶片的组织演化规律,给出了叶片固溶制度的设计方案并进行了实验验证。

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20. δ 铁素体Mn-Al系TRIP钢冷轧退火过程的组织性能
胡智评, 许云波, 刘慧, 王乐
材料研究学报    2018, 32 (3): 177-183.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.131
摘要   HTML PDF (5692KB)  

研究了临界区退火温度和退火时间对含δ铁素体的Mn-Al系冷轧TRIP钢(Fe-0.18C-6.4Mn-2.8Al)的组织和性能演变行为的影响。结果表明,随着临界区退火温度的提高和退火时间的延长,实验钢的残余奥氏体(RA)含量和强塑积呈现先增大后减小的趋势。在750℃退火2 min实验钢的组织由δ铁素体、临界区铁素体及残余奥氏体组成,其RA含量为24.7%,抗拉强度为773 MPa,断后延伸率39.4%,强塑积为30.46 GPa%。RA主要集中在粗大δ铁素体与原马氏体边界、原马氏体区域内再结晶铁素体晶界周围以及粗大δ铁素体内的亚晶界附近。

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21. 不同加载方式下微焊点的蠕变性能分析
孔祥霞, 孙凤莲, 杨淼森
材料研究学报    2018, 32 (3): 184-190.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.124
摘要   HTML PDF (954KB)  

利用纳米压痕技术分别采用阶梯加载和一次加载方式,研究了一种SnAgCu无铅钎料BGA(ball grid array)微焊点体钎料的蠕变行为。结果表明:在载荷同为60 mN、保载时间为300 s条件下,阶梯加载条件下的蠕变位移明显小于一次加载条件下的蠕变位移,而蠕变硬度却是一次加载下的1.87倍,蠕变硬度显著提高。在阶梯加载方式下三个阶段的压痕蠕变不断降低,蠕变硬度不断升高。拟合计算出阶梯加载和一次加载条件下的蠕变应力指数n,阶梯加载条件下微焊点的应力指数n比一次加载条件下提高1.31倍。在阶梯加载条件下产生的应变硬化,提高了微焊点的抗蠕变性能。

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22. 织构表面在油和水中的润湿性及摩擦学性能
马明明, 连峰, 姜康, 张会臣
材料研究学报    2018, 32 (3): 191-199.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.270
摘要   HTML PDF (6211KB)  

为研究织构形貌对表面润湿性和摩擦学性能的影响,建立凹坑表面流体动压润滑数学模型,计算底面为正方形的棱柱和圆台形凹坑表面的润滑膜动压承载力。计算结果表明,凹坑面积率为19.6%时,圆台形凹坑表面的流体动压润滑膜承载力是棱柱凹坑表面的2.4倍。利用激光加工技术,在5083船用铝合金表面加工与数学模型一致的棱柱形和圆台形凹坑织构,利用低表面能修饰和溶胶凝胶法涂敷SiO2改变表面润湿性能。接触角测试显示,棱柱形凹坑表面的接触角比圆台形凹坑表面大2°~4°。摩擦实验显示,将织构和化学组分相结合的双疏表面可以显著地提高摩擦学性能。圆台形凹坑表面的摩擦学性能优于棱柱形凹坑表面,与计算结果相符。凹坑形貌对表面摩擦学性能的影响大于对表面润湿性的影响。

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23. 固溶温度对8Cr4Mo4V轴承钢的中温相转变和力学性能的影响
赵开礼, 刘永宝, 于兴福, 周驰滨, 马欣新
材料研究学报    2018, 32 (3): 200-208.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.605
摘要   HTML PDF (8530KB)  

在不同温度对8Cr4Mo4V钢固溶处理后在260℃盐浴中发生相转变而生成贝氏体组织,测定了钢的硬度和冲击韧性。使用扫描电镜、电子探针和光学显微镜等手段观察钢的微观组织,分析了合金元素扩散、贝氏体形核及贝氏体尺寸与固溶温度的关系,研究了固溶处理温度对力学性能的影响。结果表明,在1050℃和1065℃固溶处理后钢中的点状碳化物仍有剩余,阻碍了晶粒的长大;在1095℃和1110℃固溶处理后点状碳化物溶解,晶粒平均尺寸增大。固溶处理促使含Cr和V的碳化物溶解,但对含Mo碳化物的影响较小;高温固溶处理后Mo元素仍然存在于碳化物中,在基体中则较少。高温固溶处理使更多的Cr和V元素溶入基体中,降低了碳元素在基体中的扩散系数和贝氏体形核数目以及贝氏体的最终生成量,使贝氏体的组织粗化;随着固溶温度的提高,钢的硬度提高,而冲击韧性降低。

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24. 聚吡咯修饰碳纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度
王闻宇, 刘亚敏, 金欣, 肖长发, 朱正涛, 林童
材料研究学报    2018, 32 (3): 209-215.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.422
摘要   HTML PDF (2349KB)  

应用等离子体技术对碳纤维(CF)表面进行预处理,然后进行液相沉积聚吡咯处理。使用X射线光电子能谱仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶红外光谱仪等手段对碳纤维表面形态和结构进行分析与表征,并进行单纤维界面剪切强度试验和SEM观测,研究了碳纤维复合材料的界面粘结性能。结果表明,等离子体预处理碳纤维沉积聚吡咯(PPy)使单纤维界面剪切强度提高了259.3%。分析结果表明,界面剪切强度的提高与纤维/树脂间的机械铆合和界面的作用力有关。等离子体预处理使碳纤维表面的羧基基团增多,在羧基和PPy之间形成氢键,从而提高了碳纤维复合材料的界面性能。

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25. TRIP980高强钢/SPCC低碳钢的异种钢板电阻点焊接头组织及力学性能研究
岑耀东, 陈芙蓉
材料研究学报    2018, 32 (3): 216-224.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.268
摘要   HTML PDF (8094KB)  

采用电阻点焊对1.5 mm等厚TRIP980高强钢/SPCC低碳钢板进行焊接。以点焊接头的拉剪载荷为评价指标。 利用电子拉伸试验机、显微硬度仪、OM、SEM、EBSD、EDS对所获得的较优焊接参数时的点焊接头性能及显微组织进行测试和分析。结果表明,点焊接头的熔核呈椭圆形,熔核由SPCC低碳钢侧向TRIP980高强钢侧偏移;点焊接头的拉剪断裂位置发生在结合面边缘近SPCC低碳钢侧的熔合区处,断口为脆性断裂;SPCC低碳钢侧熔核硬度低于TRIP980高强钢侧,但SPCC低碳钢侧熔合区硬度出现峰值;母材的部分互熔使熔核中C、Mn、Si、Al等元素浓度由TRIP980高强钢侧到SPCC低碳钢侧均匀递减;近SPCC低碳钢侧熔合区组织差异较大,近母材侧为软相铁素体,近熔核侧为硬相马氏体,这种组织差异导致的应力集中是影响接头力学性能的主要原因。

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26. ZnFe2O4-α-Fe2O3/SiC泡沫结构催化剂的制备和丁烯氧化脱氢性能
姜仁政, 矫义来, 孙博, 杨晓丹, 杨振明, 张劲松
材料研究学报    2018, 32 (3): 225-232.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.320
摘要   HTML PDF (11081KB)  

以柠檬酸-硝酸盐作为粘结剂用浆料涂覆法制备出ZnFe2O4-α-Fe2O3/SiC泡沫结构催化剂,使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和N2气吸附仪等手段表征其物相组成、形貌和结构,研究了柠檬酸-硝酸盐浓度和涂层负载量对结构催化剂涂层形貌、孔结构以及1-丁烯氧化脱氢性能的影响。结果表明,柠檬酸-硝酸盐对活性组分物相组成和比例没有影响;制得的结构催化剂涂层紧凑、平整,且具有较宽的介孔孔径分布;柠檬酸-硝酸盐的浓度和最可几孔径尺寸对结构催化剂性能的影响不大。随着涂层负载量的增加结构催化剂的比表面积逐渐增大,氧化脱氢性能逐渐提高。当涂层的负载量达到0.2 g/mL、丁烯体积空速为300 h-1时丁烯转化率和丁二烯选择性分别达到86%和91%,明显高于颗粒催化剂,表现出优异的氧化脱氢性能。

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27. 氧化石墨烯/水泥基复合材料的微观结构和性能
吕生华, 张佳, 罗潇倩, 朱琳琳, 倪蔡辉
材料研究学报    2018, 32 (3): 233-240.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.679
摘要   HTML PDF (6701KB)  

对石墨进行氧化和超声分散制备了氧化石墨烯(GO)纳米片层分散液,GO纳米片层的厚度小于11.95 nm、平面尺寸为50~900 nm,结构中含有羟基、羰基和环氧基等化学基团。在水泥复合材料中掺入0.03%的GO纳米片层,水泥基复合材料在整体上形成了由多面体状晶体通过相互交织、贯穿、嵌入等方式构成的带有花型形貌的规整微观结构。这种结构使水泥基复合材料的28 d抗折强度和抗压强度分别比对照样品提高了76.2%和86.1%,水泥基体的孔隙率、平均孔径以及裂缝等明显减少。

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28. 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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29. 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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30. 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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