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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2013年, 第27卷, 第1期 刊出日期:2013-02-28 上一期    下一期
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研究论文
La1-xYxNi4.8Mn0.2合金的储氢性能*
陈伟, 杨小军, 王培, 罗刚, 陈德敏, 杨柯
材料研究学报. 2013, 27 (1): 1-6.  
摘要   PDF (6379KB)
摘要 研究了元素Y(钇)对La1-xYxNi4.8Mn0.2(x=0.6, 0.7, 0.8)合金储氢性能的影响, 结果表明: La1-xYxNi4.8Mn0.2合金为CaCu5型六方结构; 随着Y含量的增加, 晶格参数a和晶胞体积V减小, 而c几乎不变, c/a线性增大; 随着Y含量的增加, 合金的吸放氢平台压显著升高, 吸氢量减少, 吸放氢平台斜率Sf和滞后系数Hf略有增加, 滞后系数Hf与XRD(111)峰的半高宽(FWHM)值的变化有着很好的对应关系, 抗粉化性能提高。当Y含量x=0.8时, 合金的吸放氢动力学综合性能最好。
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多壁碳纳米管/天然橡胶复合材料的结构和动态性能*
宋博 高雨 王娜 韩文驰 张鹏宇 方庆红
材料研究学报. 2013, 27 (1): 7-12.  
摘要   PDF (5369KB)
以HNO3/H2SO4改性的多壁碳纳米管(CNTs)为原料, 制备多壁碳纳米管(CNTs)/天然橡胶(NR)复合材料, 研究了在NR中填充CNTs对其力学性能、动态性能、Payne效应、压缩生热和损耗因子的影响。结果表明: 经HNO3/H2SO4混合酸改性的CNTs表面含有氢原子、含氧官能团和自由基, 增强了大管径CNTs与橡胶基体间界面结合, 如物理吸附、氢键作用、化学结合等。其结果是, 随着CNTs管径的增大, 对复合材料的补强作用增强, 压缩温升小, 其Payne效应也降低; 损耗因子(tanδ)越大压缩温升越高; 填充不同管径CNTs的份数越大, 碳纳米管之间的平均距离减小, 更易形成聚集体, 其复合材料的Payne效应越大。
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船体用钢板基底超疏水表面的制备和性能*
连峰 谭家政 张会臣
材料研究学报. 2013, 27 (1): 13-17.  
摘要   PDF (5796KB)
采用激光加工技术构建微米级的表面微结构, 将SiO2纳米粒子均匀分散在低表面能含氟聚合物中形成聚合物基纳米复合材料, 并将其涂覆在表面微结构上构建微纳双层仿生结构, 获得了超疏水船体钢板表面。用光学显微镜、扫描电镜和X射线光电子能谱等手段表征其形貌和表面元素, 用接触角测量仪测量了表面接触角。结果表明, 与具有单一的微米或纳米结构的表面相比较, 具有微纳双层结构的表面可以获得更大的接触角。接触角与纳米SiO2浓度有关, 浓度越高, 接触角越大。当SiO2的浓度为0.167 mol/L, 接触角可达168.2°。单一微米结构和纳米结构的表面符合Wenzel模型, 即使将表面竖直放置, 液滴仍不会滚落。微纳双层结构的表面符合Cassie模型, 具有大的接触角和小的滚动角, 且滚动角随SiO2浓度的增大而减小。当SiO2的浓度为0.167 mol/L, 滚动角仅为0.29°。
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低合金耐候钢在周期性交替条件下的腐蚀行为*
张旭 杨善武 张文华 郭晖 贺信莱
材料研究学报. 2013, 27 (1): 18-24.  
摘要   PDF (9132KB)
用去离子水和3.5%NaCl模拟和缓与苛刻的腐蚀环境, 进行腐蚀环境交替变换的实验研究低合金耐候钢的大气腐蚀行为。结果表明, 在和缓或苛刻的单一腐蚀条件下低合金耐候钢都不易形成致密的锈层, 但交替腐蚀1个周期后, 形成了致密的保护性锈层。在初期腐蚀环境苛刻、后期腐蚀环境和缓的试验条件下, 与相反的试验条件相比, 耐候钢能更快地形成更致密的锈层。
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超高强冷轧双相钢DP1000高应变速率下的拉伸性能*
代启锋,宋仁伯,蔡恒君,于三川,高喆
材料研究学报. 2013, 27 (1): 25-31.  
摘要   PDF (1017KB)

使用CMT4105型电子万能试验机和霍普金森拉杆(SHTB)装置研究了超高强冷轧双相钢DP1000在室温下的准静态和动态拉伸力学性能。结果表明: 应变速率范围在0.0001—2250 s-1, DP1000双相钢具有明显的应变速率敏感性, 表现出较强的应变速率增强效应, 强度随着应变速率的增加而增加; Johnson-Cook模型能够在一定程度上描述DP1000双相钢在高应变速率下变形行为, 但由于应变速率敏感性在高应变速率下吻合程度较差; 对Johnson-Cook模型的应变速率效应多项式进行二次化修正后, 模型能很好地描述DP1000双相钢在高应变速率下的变形行为, 平均可决系数从0.9434提高到0.9850。

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石英纤维/纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合生物材料的制备和性能*
陈抒天 李 鸿 郝新彦 王广妮 樊晓霞 严永刚
材料研究学报. 2013, 27 (1): 32-36.  
摘要   PDF (5113KB)
用挤出法制备石英纤维(quartz fibre, QF)/纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite, n-HA)/聚酰胺66(polyamide 66, PA66)复合材料(QF/n-HA/PA66), 表征了其结构、形貌、力学性能和细胞毒性。结果表明: QF均匀地分散在n-HA/PA66中, 且与PA66基体存在氢键结合; 复合材料的力学性能随着石英纤维含量的增加而增大, 当石英纤维含量为38%时复合材料的抗拉强度为81 MPa, 抗压强度为190 MPa, 抗弯强度为195 MPa(比人体皮质骨的高); n-HA/PA66基体所承受的载荷传递给QF纤维, 纤维轴向传递使应力迅速扩散, 这种传递作用在一定程度上起到了力的分散作用, 从而增强了材料承受外力作用的能力, 导致材料的弯曲强度、拉伸强度等力学性能的显著提高。QF/n-HA/PA66复合材料无细胞毒性, 满足承重骨修复材料的要求。
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铜粉对铜基摩擦材料性能的影响*
王晔 燕青芝 张肖路 葛昌纯 赵海芹
材料研究学报. 2013, 27 (1): 37-42.  
摘要   PDF (8320KB)
分别以电解铜粉、氧化铝弥散强化铜粉和铁钴铜预合金化铜粉为基体, 用粉末冶金工艺制备铜基摩擦材料, 研究了铜粉对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明, 氧化物弥散相和合金元素的存在, 影响摩擦膜的成分、厚度和硬度, 进而影响摩擦系数。在铜基体中弥散分布的氧化铝陶瓷粒子起稳定摩擦过程、增大摩擦系数的作用, 使材料表现出良好的摩擦系数稳定性;但是, 脱落的硬质磨粒使材料的磨损量较大。铁钴复合强化的材料摩擦后没有明显的机械复合形变层, 而形成了稳定的氧化膜, 摩擦过程始终发生在对偶件与表面氧化膜之间, 因此材料的磨耗量低而稳定。
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Ti和Co对9Cr3W低活化耐热钢组织及性能的影响*
祖木热提 李生志 孙锋
材料研究学报. 2013, 27 (1): 43-48.  
摘要   PDF (10202KB)
用低活化元素Ti替代高活化的Co制备9Cr3W系列钢, 用金相观察、SEM观察、拉伸实验及蠕变实验等手段对其进行表征, 研究了分别加入Ti和Co对9Cr3W钢力学性能的影响。结果表明, Co和 Ti的添加促进析出相的析出, Ti使晶粒细化, 使拉伸性能和蠕变性能显著提高; Ti的添加使基体中出现少量的δ铁素体, 但选择单相奥氏体区间热处理可使其消除, 得到单一马氏体组织的低活化钢。对低活化9Cr3W钢进行Ti的微合金化, 可获得与添加1%Co相当的良好蠕变性能。
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聚氨酯/复合金属颜料涂层的制备及红外发射率*
张伟钢,徐国跃,段凯歌,丁儒雅,乔加亮
材料研究学报. 2013, 27 (1): 49-52.  
摘要   PDF (4615KB)
以铝(Al)粉及青铜(Bronze)粉为复合颜料, 聚氨酯(PU)为粘合剂, 制备PU/AlBronze复合涂层, 研究了涂层的微结构和红外发射率。结果表明: PU/AlBronze复合涂层具有类似一维光子结构特征, 其发射率可低至0.186, 且明显低于以单一金属颜料所制备的PU/Al及PU/Bronze涂层的发射率。其原因, 一是复合涂层中由一维光子结构引起的反射光谱具有明显的多重反射峰; 二是相比以高密度金属颜料制备的PU/Bronze涂层, PU/AlBronze涂层的表层树脂层的厚度明显降低, 从而使其对涂层发射率的增量明显降低。
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偏压和氮气流量对Ni+CrAlYSiN纳米复合涂层性能的影响*
朱丽娟 朱圣龙 王福会
材料研究学报. 2013, 27 (1): 53-59.  
摘要   PDF (8347KB)
摘要 采用真空电弧蒸镀技术在高温合金K417上制备Ni+CrAlYSiN纳米复合涂层, 用SEM, EDX, TEM等手段表征了复合涂层的形貌、成分和结构, 研究了基体负偏压和氮气流量对涂层的形貌、结构、成分和性能的影响。结果表明, 涂层主要由γ-Ni, fcc-AlN和fcc-CrN纳米晶组成; 基体偏压由-100 V增至-300 V, 熔滴的尺寸和数量均减小, 涂层中的晶粒尺寸由50 nm减小为30 nm。随着偏压的增大, 涂层中N含量下降, Ni含量增加, Cr和Al的含量先增加后减少; 涂层的沉积速率下降。随着氮气流量的增加, 涂层中的N含量增加, Ni、Cr和Al含量下降; 涂层的沉积速率先增加后减小。偏压为-300 V、氮气流量为225 mL?min-1 时, 涂层的硬度达最大值(9.80 GPa), 比NiCrAlYSi涂层的硬度提高约60%, 而耐磨性提高约30%。
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不同媒介金属层的铅/钢层状复合材料的性能*
梁方 竺培显 周生刚 周亚平 马会宇
材料研究学报. 2013, 27 (1): 60-64.  
摘要   PDF (5575KB)
选取Ⅰ(50%Pb-50%Sn)、Ⅱ(35%Pb-60%Sn-5%Zn)两种合金焊料, 采用热浸镀的方法在钢表面覆镀媒介金属, 用过渡液相扩散焊接技术将镀膜钢板与铅板进行焊合, 制备铅/钢层状复合材料。借助SEM, XRD等手段对样品的界面形貌及生成相进行了测试, 使用电化学工作站、四探针法等手段分别对试样的物理及化学性能进行了测试。结果表明:铅/钢层状复合材料的界面结合良好。与传统铅阳极样品比较, 优化工艺参数制得的铅/钢层状复合阳极样品的电极电位分别负移120 mV和180 mV, 催化活性明显提高。两种铅/钢层状复合材料电阻率下降了28%—40%。
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淬火工艺对中碳高硼铁合金显微组织和力学性能的影响*
鲍姚亮,蒋业华,** 岑启宏,郭红星
材料研究学报. 2013, 27 (1): 65-69.  
摘要   PDF (7002KB)
设计一种新型中碳高硼铁合金, 研究了淬火工艺对其淬火前后的显微组织和性能的影响。结果表明: 中碳高硼铁合金铸态组织由珠光体、硼碳化合物以及马氏体组成, 硼碳化合物以M23(B, C)6为主, 并含有少量M(B, C), M3(B, C)和M2(B, C), 体积分数为31.3%。在950 ℃、1000 ℃、1050 ℃和1100 ℃淬火, 其基体组织转变成马氏体, 并含有少量残余奥氏体, 体积分数分别为3.5%、4.0%、4.6%和5.4%。在950—1100 ℃淬火, 硼碳化合物的类型不变, 局部溶解, 出现断网现象, 在不同温度淬火后硼碳化合物的体积分数分别为30.6%、29.1%、27.3%和26.4%; 随着淬火温度的提高, 基体中合金元素的固溶量增加, 硼碳化合物逐渐减少, 从而减轻了对基体的割裂作用。淬火后, 中碳高硼铁合金的硬度和冲击韧性显著提高, 在950—1100 ℃淬火后, 冲击韧性提高, 硬度呈现先增加后减小的趋势。
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应变速率对奥氏体不锈钢Cr17Mn6Ni4Cu2N铸坯热塑性的影响*
侯国清 朱亮 边红霞 田彦龙
材料研究学报. 2013, 27 (1): 70-74.  
摘要   PDF (7838KB)
摘要 研究了应变速率对奥氏体不锈钢Cr17Mn6Ni4Cu2N铸坯热塑性的影响。结果表明, 壳层的微观组织为δ铁素体树枝晶分布在奥氏体晶粒内部, 提高应变速率会降低其热塑性, 并使裂纹形核位置由δ铁素体树枝晶处变为奥氏体晶界处; 在芯部铁素体分布在奥氏体晶粒内部及晶界上, 提高应变速率会提高其热塑性, 且裂纹的形核位置由晶界铁素体处变为晶界铁素体和奥氏体晶界处。在高应变速率下变形, 铁素体和奥氏体的强度均提高, 并使它们之间的强度差别减小, 导致裂纹形核位置由铁素体向奥氏体晶界转移。在壳层, 较高的应变速率提高了奥氏体晶界处的应力集中, 导致其塑性降低; 在芯部, 较高的应变速率降低了铁素体处的应力集中, 使其热塑性提高。
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电火花沉积Fe48Cr16Mo15C17B4非晶合金涂层的微观组织和性能*
聂英石,李文 李登科 张波 朱正旺
材料研究学报. 2013, 27 (1): 75-79.  
摘要   PDF (5901KB)
以Fe48Cr16Mo15C17B4合金为电极, 采用电火花沉积工艺在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了铁基合金涂层。用XRD和SEM等方法分别表征了涂层的微观结构、涂层表面及横截面的微观形貌, 测定了涂层的显微硬度、摩擦磨损性能和电化学性能。结果表明, 所制备的Fe48Cr16Mo15C17B4涂层为非晶态结构、致密, 与基体为冶金化结合, 显微硬度为1129 kg/mm2, 与1Cr18Ni9Ti不锈钢基体相比其摩擦系数较小, 耐磨性较高, 在1 mol/L HCl溶液中具有良好的耐腐蚀性能。
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锰、铜掺杂β-FeSi2的自蔓延合成*
王永杰 陈秀娟 张鹏林 赵文军 余淑荣
材料研究学报. 2013, 27 (1): 80-84.  
摘要   PDF (6732KB)
采用自蔓延高温合成-热处理工艺制备热电材料β-FeSi2, 用X射线衍射仪和扫描电镜分析合成铁硅间化合物的相组成和微观结构形貌, 研究了添加Mn、Cu元素对合成β-FeSi2的影响。结果表明: 只有经过热处理才能使α-Fe2Si5β-FeSi2发生转变; 添加适量的Mn、Cu可提高热处理产物中β相的产率, 但是单独掺杂Mn或Cu并不能消除α相; 同时掺入1.0%Mn和0.6%Cu时, β相峰值达到最高, α-Fe2Si5完全转变为β-FeSi2; 热处理可在很大程度上细化自蔓延高温合成的晶粒。
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β-环糊精与油酸包合物的制备和摩擦学性能*
关集俱 许雪峰 何荣军 黄亦申 彭 伟
材料研究学报. 2013, 27 (1): 85-90.  
摘要   PDF (6544KB)
合成β-环糊精与油酸的包合物, 以包合物作为一种润滑添加剂, 用四球法研究了载荷、摩擦时间及添加量对其摩擦学性能的影响, 并分析了润滑机理。结果表明, 在196、294和392 N载荷下, 添加包合物的润滑液的摩擦系数均随时间的增加逐渐减小。在各种含量下, 包合物的抗磨性能都优于β-CD和油酸的, 含量为0.9%时, 添加包合物的润滑液具有最佳的减摩效果。在摩擦过程中, 包合物主体β-环糊精被分解, 释放客体油酸, 油酸通过化学吸附形成羧酸皂膜起主要润滑作用, β-环糊精的分解片段形成羟基吸附膜和碳沉积膜起辅助促进作用, 二者共同作用形成的复合润滑膜具有良好的摩擦学性能。
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炭化温度对煤矸石增强泡沫炭材料力学性能的影响*
材料研究学报. 2013, 27 (1): 91-96.  
摘要   PDF (5582KB)
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一种快速凝固高温钛合金粉末的热等静压成形致密化过程及其机制研究
李少强,陈志勇 王志宏 刘建荣 王清江 杨 锐
材料研究学报. 2013, 27 (1): 97-102.  
摘要   PDF (9178KB)
研究了一种快速凝固高温钛合金粉末热等静压(HIP)成形的致密化过程及其机制。当HIP成形温度低于500℃时, 快速凝固高温钛合金粉末的颗粒相互靠近并重排, 相对致密度由64.5%提高到81%, 粉末颗粒间为点接触, 没有发生明显的塑性变形; 当HIP成形温度提高到500-700 ℃时, 粉末颗粒发生显著的塑性变形, 相对致密度迅速提高到97%; 当HIP成形温度高于700℃后, 粉末颗粒间的接触面较大, 几何强化效应显著, 外界压力不足以使粉末进一步变形, 粉末体通过扩散蠕变完成致密化。
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丙烯酸表面修饰聚丙烯滤芯棉的制备和吸附性能*
李爱雪 赵常礼 刘长风 朱晓薇
材料研究学报. 2013, 27 (1): 103-107.  
摘要   PDF (4568KB)
采用紫外光接枝法, 以丙烯酸(AA)为功能单体, N, N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂, 在聚丙烯(PP)滤芯棉表面进行交联接枝共聚, 制备出交联接枝率为220%的丙烯酸表面修饰PP棉。用红外光谱对交联接枝共聚物的结构进行了表征。其最佳工艺条件为引发剂二苯甲酮(BP)用量为0.50 g/100g AA, MBA用量为5.0 g/100 g AA, AA与PP质量比为5∶1, 光照时间为25 min。采用平衡吸附法研究了丙烯酸表面修饰PP棉对重金属Cd2+的吸附性能。结果表明, 当Cd2+初始质量浓度低于50 mg·L-1时, 丙烯酸修饰PP棉对Cd2+的吸附率可达到95 %以上。在研究的浓度范围内, 丙烯酸修饰PP棉对Cd2+的吸附不符合Langmuir和Freundlich模型。
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硅溶胶改性处理对碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能的影响
杨洪斌 王靖 吴惠敏 傅雅琴
材料研究学报. 2013, 27 (1): 108-112.  
摘要   PDF (6508KB)
用溶胶-凝胶法制备硅溶胶对碳纤维进行表面改性, 观测了环氧树脂液滴在单向排列碳纤维集束表面的铺展过程; 以环氧树脂为基体制备单向排列的碳纤维/环氧树脂复合材料, 研究了硅溶胶改性处理碳纤维对其拉伸性能的影响。结果表明: 碳纤维经过硅溶胶改性处理后, Si—O—Si, —NH2等极性官能团的引入改善了环氧树脂对其的浸润性能, 从而改善了碳纤维与环氧树脂间的界面粘结性能, 使碳纤维/环氧树脂复合材料的横向拉伸强度显著改善, 但纵向拉伸强度影响不大; 与未经过表面处理的复合材料相比, 经过硅溶胶改性处理的碳纤维/环氧树脂复合材料其横向拉伸强度提高了62.74%; 与用硝酸处理的碳纤维制备的复合材料相比, 用硝酸处理后再用硅溶胶处理的碳纤维所制备的复合材料, 其横向拉伸强度提高了35.27%。
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