ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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1. 7B04铝合金的超塑变形行为及其机理
王建, 杨文静, 李卓梁, 丁桦, 张宁, 侯红亮
材料研究学报    2018, 32 (9): 675-684.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.105
摘要   HTML PDF (6811KB)  

在470~530℃、3×10-4~1×10-2 s-1条件下对7B04铝合金进行超塑拉伸,在530℃、3×10-4 s-1的条件下得到了1663%的最大延伸率。计算结果表明,应变速率敏感性指数m的最大值为0.63。在不同初始应变速率条件下变形激活能Q的计算值分别为158.44 kJ/mol、188.13 kJ/mol、177.78 kJ/mol和250.54 kJ/mol。建立7B04铝合金高温变形本构方程并绘制了R-W-S变形机理图。结合微观组织演变和计算结果,分析了超塑变形机理。结果表明,7B04铝合金的主要变形机理为晶格扩散控制、位错滑移协调的晶界滑动。

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2. La掺杂纳米ZnO/硅藻土复合材料的制备及其对甲醛气体的降解性能
李勰, 朱晓东, 王婷婷, 王会
材料研究学报    2018, 32 (9): 685-690.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.114
摘要   HTML PDF (3672KB)  

用两相界面法合成一系列不同含量的稀土La掺杂的ZnO纳米粒子,然后用三氯乙酸对ZnO纳米粒子进行表面活化并与酸处理后的硅藻土混合,用溶胶凝胶技术制备了改性ZnO/硅藻土复合材料。使用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、粉末X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)等手段对所制备的材料进行表征,研究了改性纳米ZnO/硅藻土复合材料对甲醛的降解性能。结果表明:与纯ZnO材料相比,La掺杂使ZnO复合纳米材料在可见光区域降解甲醛的性能大幅度提高。

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3. Co和Ni对(Fe71.2B24Y4.8)96Nb4块体非晶合金因瓦效应的影响
王金苗, 胡强, 严意宏, 胡曹生, 谢盛辉, 曾燮榕
材料研究学报    2018, 32 (9): 691-696.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.115
摘要   HTML PDF (1142KB)  

进行了[(Fe100-xCox)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0~60)和[(Fe100-xNix)71.2B24Y4.8]96Nb4(x=0~20)块体非晶合金的热膨胀实验。结果表明,加入Co和Ni使合金的因瓦效应减弱,替代量x相同时减弱的程度也基本相同。这些结果说明,添加Co和Ni对Fe原子局域结构的主要影响是减少了Fe-Fe原子对的数目。同时还发现,居里温度与磁性相变结束后的热膨胀系数呈反向变化,与结构弛豫导致的自由体积释放有关。

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4. Cu对Mg-7Zn-0.6Zr合金流动性的影响
周野, 毛萍莉, 杨博莘, 王志, 周乐, 刘正, 王峰
材料研究学报    2018, 32 (9): 697-705.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.352
摘要   HTML PDF (5849KB)  

使用流动性模具研究了Cu含量对Mg-7Zn-xCu-0.6Zr(x=0,1,2,3)合金流动性的影响。用双电偶差热分析法分析了合金凝固过程中的凝固区间和枝晶相干温度等参数,根据TEM鉴别了合金的微观物相,并结合SEM和EPMA观察了合金的显微组织。基于理论预测和流动性实验测试研究了Mg-7Zn-xCu-0.6Zr(x=0,1,2,3)合金的流动性。结果表明,随着Cu的加入在Mg-7Zn-0.6Zr合金中析出MgZnCu共晶组织,使晶粒细化、凝固区间减小、枝晶相干温度降低、枝晶生长速率降低和合金流动性提高。

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5. TMAH改性聚偏氟乙烯一步法接枝聚PSPMA膜的制备和性能
黄强, 郭贵宝, 安胜利, 刘金彦
材料研究学报    2018, 32 (9): 706-712.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.112
摘要   HTML PDF (2136KB)  

使用四甲基氢氧化铵(TMAH)甲醇溶液改性聚偏氟乙烯(PVDF)一步法接枝聚(3-磺酸丙基甲基丙烯酸)(PSPMA),制备了聚偏氟乙烯接枝聚(3-磺酸丙基甲基丙烯酸)PVDF-g-PSPMA膜。使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和能谱扫描电镜(SEM-EDX)表征了膜的结构、形貌和硫元素分布,并使用电化学综合测试仪和气相色谱仪研究了TMAH对PVDF-g-PSPMA膜电导率和甲醇渗透率的影响。结果表明,TMAH使PVDF脱HF产生碳碳双键并将PSPMA成功接枝到聚偏氟乙烯上,硫元素在膜内外分布均匀。随着TMAH在甲醇溶液中含量的提高PVDF-g-PSPMA膜的质子电导率和甲醇渗透率随之提高;TMAH含量为20%时,膜电导率达到8.39×10-2 S∙cm-1、甲醇渗透率为8.92×10-7 cm2∙s-1。热重分析(TGA)的结果表明,膜的热稳定性良好,耐热温度高达270℃。使用该膜作为电解质材料的直接甲醇燃料电池(DMFC),其功率密度达到18.87 mW∙cm-2

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6. 分级结构类球形MgFe2O4/C复合材料的制备及其储锂性能
高荣贞, 李晓冬, 刘文凤, 尹艳红, 杨书廷
材料研究学报    2018, 32 (9): 713-720.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.795
摘要   HTML PDF (5795KB)  

将柠檬酸和Super P (SP)作为碳源用喷雾干燥技术制备出具有分级结构的类球形MgFe2O4/C (MFO/C)复合材料,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学测试等手段表征了样品的形貌、结构和电化学性能。结果表明,在电流密度为0.5 C (500 mA∙g-1)的条件下这种复合材料的首次放电比容量为1162.7 mAh∙g-1,200次循环后比容量稳定在约734.5 mAh∙g-1。在电流密度为1C (1000 mA∙g-1)条件下,200次循环后比容量仍保持在约580.4 mAh∙g-1。具有优异的循环和倍率性能的原因,可能是SP和柠檬酸分解生成的晶粒间碳形成了良好的导电网络,使材料的导电性提高并缓解了在连续充放电过程中活性物质的团聚和体积膨胀。

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7. 人工生物瓣膜血流动力学行为的有限元分析
刘晨, 杨理践, 张兴
材料研究学报    2018, 32 (1): 51-57.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.109
摘要   HTML PDF (3594KB)  

使用脉动工作站检测生物瓣膜在近似生理条件下的血流动力学特性,结合有限元分析研究了生物瓣膜在心动周期过程中的微观应力和应变情况,寻求一种快速评价人工心脏瓣膜结构—力学性能间关系的方法。结果表明,生物瓣膜(Edwards #2625)在体外脉动流检测条件下的平均跨瓣压差为10.8 mmHg、有效开口面积为2.0 cm2、返流百分比为8.4%,均符合ISO-5840国际检测标准。生物瓣膜有限元模拟结果揭示其在收缩期最大主应力达到425 kPa,应力集中在弯曲变形严重的腹部以及瓣叶缝合边;舒张期最大主应力为1.46 MPa,应力集中在瓣叶缝合边的两侧。在脉动检测的不同时间点,瓣膜有限元模型开口面积均与实验条件下样品的开口面积近似,证明了有限元模拟结果的可靠性。本文提出的体外脉动流检测实验与有限元仿真计算相结合的方法,为评价人工心脏瓣膜的结构—力学性能间关系提供一种高效可靠的途径。

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8. 聚苯胺包覆酸处理螺旋碳纤维材料的制备和电化学性能
史泰龙, 唐国霞, 赵晨曦, 黄新林, 刘秀昀, 孙益欣, 朱亚波
材料研究学报    2018, 32 (1): 58-64.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.121
摘要   HTML PDF (4259KB)  

用原位聚合和乳液聚合两种方法制备聚苯胺(PANI)包覆螺旋碳纤维(CMCs)复合材料,使用红外光谱(FTIR),扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)等手段对其形貌和结构进行了表征。结果表明,用硝酸处理CMCs (表示为H-CMCs)为纤维表面提供含有羧基等含氧官能团。这为苯胺在H-CMCs表面的聚合提供基础,有助于PANI附着在H-CMCs的表面。用循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等电化学方法测试了复合材料的电化学特性,结果表明:PANI包覆H-CMCs,其比电容值明显高于H-CMCs自身,表现出良好的大电容性能。原位聚合法更有益于PANI与H-CMCs的协同作用,使复合体的电容性能提高。

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9. 砂粒形状对丁腈橡胶在含砂原油中磨损的影响及其力学行为
吕晓仁, 陈骥驰, 乔赫廷, 王世杰
材料研究学报    2018, 32 (1): 65-72.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.668
摘要   HTML PDF (5188KB)  

研究了丁腈橡胶在含砂原油介质中的摩擦磨损行为,分析了在磨损过程中不同形状砂粒的力学行为,并观测和分析了橡胶磨痕表面的形貌和元素的含量。结果表明:在原油介质中加入砂粒,使丁腈橡胶的摩擦系数和磨损量有所增大。在试验载荷范围内圆形砂粒的运动方式以滚动为主,对橡胶表面产生研磨式磨粒磨损。而尖形砂粒在95 N后其运动方式由滚动变为滑动,橡胶的磨损机理转变为凿削式磨粒磨损。砂粒平动加速度和转动加速度的研究结果,证实了不同形状砂粒在载荷作用下的运动方式及其对磨损机理的影响。

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10. 挤压速率对流变挤压铸造铜合金轴套零件组织和力学性能的影响
陈泽邦, 肖寒, 李乃拥, 周荣锋, 卢德宏, 周荣
材料研究学报    2018, 32 (1): 73-80.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.797
摘要   HTML PDF (11540KB)  

采用流变成形技术,采取冷轧-重熔的应变诱导熔化激活法(SIMA)制备流变浆料,研究挤压速率对流变挤压铸造ZCuSn10P1铜合金轴套零件组织和力学性能的影响,探讨ZCuSn10P1铜合金充型流动过程中固液两相的演变规律。结果表明:在成形比压为250 MPa,挤压速度为15 mm/s时,流变挤压铸件的组织较均匀,固液协同流动性最好。此时,抗拉强度达到最大值371.1 MPa,延伸率为8.43%,与液态挤压铸件相比,其抗拉强度、延伸率分别提高了57.3%、78.7%。在流变挤压铸造ZCuSn10P1铜合金轴套零件过程中,不仅垂直方向上存在液相偏析现象,且在水平方向上也会出现液相偏析现象。

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11. 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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12. 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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13. 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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14. 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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15. 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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16. 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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17. 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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18. 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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19. 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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20. 树枝状介孔氧化硅核/壳复合微球的合成和表征
左长智, 陈杨, 陈爱莲
材料研究学报    2018, 32 (10): 791-800.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.746
摘要   HTML PDF (6522KB)  

以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板、以正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体、三乙醇胺为催化剂、正己烷为有机油相,使用油水两相体系实现树枝状介孔氧化硅(Dendritic mesoporous silica, D-mSiO2)在实心氧化硅(Solid silica, sSiO2)微球表面的连续均匀包覆,制备出具有核/壳结构的sSiO2/D-mSiO2复合微球。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和氮气吸附/脱附等手段表征了样品的结构。FESEM和TEM结果表明,在复合微球的氧化硅壳层中有大量的放射树枝状开放介孔,其孔道垂直于内核表面呈辐射状,改变TEOS用量可调控包覆层的厚度。小角衍射的结果显示,这种类型的树枝状介孔孔道的有序性比较差,孔道的平均孔径分布在7~9 nm。随着搅拌速率(50~500 r/min)的提高,D-mSiO2壳层厚度(5~60 nm) 呈先增大后减小趋势。还讨论了树枝状介孔氧化硅核壳复合微球的形成机制及其影响因素。

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21. H2对等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的结构和抗冲刷性能的影响
刘飞, 刘敏, 毛杰, 邓子谦, 马景涛, 邓畅光, 曾德长
材料研究学报    2018, 32 (9): 641-646.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.347
摘要   HTML PDF (3500KB)  

改变用等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)工艺制备热障涂层时等离子工作气体中H2组分的流量,制备出不同的ZrO2-7%Y2O3(7YSZ)热障涂层并研究了H2对PS-PVD热障涂层的影响。结果表明:等离子工作气体中的H2对PS-PVD热障涂层的表面形貌、微观结构、孔隙率、硬度和抗冲蚀性能等性质有显著的影响。H2流量分别为0、5、10 SLPM时制备的PS-PVD热障涂层,其孔隙率分别为16.7%、20.4%、7.7%;显微硬度分别为224.2 HV0.025、236.6 HV0.025、394.4 HV0.025;固体颗粒冲蚀25 s后的失重量分别为78.5 mg、65.0 mg、17.3 mg。随着H2组分流量的增大热障涂层的孔隙率先增加后减小,柱状结构逐渐变化,硬度和抗冲蚀性能提高。

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22. γ' 相的形貌对Ni-Co基高温合金Portevin-Le Chatelier效应的影响
张国梁, 王新广, 王道红, 李志海, 严红彬, 崔传勇
材料研究学报    2018, 32 (9): 647-654.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.524
摘要   HTML PDF (7036KB)  

通过不同的热处理工艺制备含花状、球状、立方状γ'相的Ni-Co基变形高温合金,研究了γ'相的形貌对其PLC效应的影响。结果表明:合金的PLC效应与γ'相的形貌有关。球状形貌的γ'相使合金的应力跌幅较大,花状和立方状形貌的γ'相使合金更快完成从正常PLC到反常PLC的转变。合金在中低温(400℃、500℃)拉伸时位错易塞积在复杂形貌(花状和立方)的γ'相周围,合金的变形机制以形成层错或微孪晶为主;而在球状形貌γ'相的周围位错塞积较少,合金的变形机制则以位错滑移为主。

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23. B和Ru共改性对TiO2纳米管阵列的结构和光催化性能的影响
王竹梅, 朱晓玲, 李月明, 廖润华, 沈宗洋, 左建林
材料研究学报    2018, 32 (9): 655-661.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.522
摘要   HTML PDF (3650KB)  

采用阳极氧化法制备TiO2纳米管(TNTs),在电解液中添加NaBF4制备B改性的TiO2纳米管(B/TNTs),用湿浸渍法在TNTs和B/TNTs表面进行Ru改性制备了Ru/TNTs和Ru/B/TNTs。使用扫描电镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)以及X射线光电子能谱(XPS)等手段对样品进行表征,以亚甲基蓝(MB)的光催化降解为目标反应评价样品的光催化活性。结果表明:掺入B/TNTs和Ru/B/TNTs样品中的B在TiO2晶格中形成B-O-Ti键;Ru/TNTs样品中的Ru以RuO2形式负载在TiO2纳米管表面;Ru/B/TNTs样品中的Ru少量进入TiO2晶格其余的负载在纳米管表面,大部分以Ru0形式存在,少量以RuO2形式存在。B掺杂使B/TNTs纳米管表面的羟基量增加、光学带隙能减小、光吸收阈值红移,使其光催化活性大幅提高;Ru/TNTs表面负载的RuO2并未增加TiO2纳米管表面羟基数量但是使光学带隙能减小、光吸收阈值红移,因此其光催化活性也有很大的提高;Ru/B/TNTs表面大量的Ru0使Ru/B/TNTs表面的羟基量减少,带隙能升高,光吸收阈值蓝移,其光催化活性低于Ru/TNTs或B/TNTs,与纯纳米管的性能相当。

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24. 900 MPa级热轧TRIP钢的性能特征和析出行为
高绪涛, 赵爱民, 张元
材料研究学报    2018, 32 (9): 662-668.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.326
摘要   HTML PDF (4997KB)  

采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和拉伸实验等方法,研究了两种常规卷取温度对热轧C-Si-Mn-Nb-V-N钢组织性能及析出行为的影响。结果表明,卷取温度为450℃时试验钢析出物颗粒尺寸要小于卷取温度为400℃时试验钢中的析出物颗粒尺寸,但是数量多于卷取温度为400℃时析出物的数量。在两种卷取温度条件下制备的试验钢中铁素体的平均晶粒尺寸均小于5 μm,残余奥氏体数量相差不大,但是在450℃卷取温度下通过细晶与析出强化可制备出抗拉强度900 MPa级、强塑积27000 MPa∙%的热轧TRIP钢,其综合性能力学优于400℃卷取温度下制备的热轧TRIP钢。

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25. Cu对Pd/C电催化乙醇氧化性能的影响
孙丽美, 苏日古嘎, 石乐乐, 张益佳
材料研究学报    2018, 32 (9): 669-674.   DOI: 10.11901/1005.3093.2017.688
摘要   HTML PDF (2471KB)  

以活性碳(Vulcan XC-72)为载体,用改良的化学还原法制备不同Pd:Cu比例的Pdx-Cu/C催化剂,使用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)和电化学方法对其进行了表征,研究了Cu对Pd/C催化剂催化性能的影响。结果表明:随着Pd与Cu原子比的提高Pdx-Cu/C催化剂的催化活性先提高后降低,当Pd:Cu=8:1时Pd8-Cu/C催化剂粒子均匀分散在碳载体表面,其直径约为2.8 nm;在催化剂中掺入的少量Cu元素部分进入Pd晶格形成了合金。这种催化剂在混合水溶液中表现出最佳的催化活性和稳定性,对C2H5OH氧化的催化峰电流密度达到114 mA/cm2,是Pd/C的2.5倍,是JM-Pd/C的3.6倍。

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26. 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
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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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27. 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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28. 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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29. 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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30. 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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