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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2期 刊出日期:2013-04-26 上一期    下一期
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研究报告
药皮合金元素对碱性焊条焊缝组织及性能的影响*
张敏, 吴伟刚, 李继红, 支金花 张海存
材料研究学报. 2013, 27 (2): 113-118.  
摘要   PDF (4556KB)
通过药皮过渡合金元素, 设计了四种碱性焊条, 并利用焊接试验、金相分析、力学性能及断口扫描测试等方法, 研究了药皮中合金元素对碱性焊条焊缝组织及性能的影响。结果表明, 随着药皮合金元素含量的升高:试样焊缝组织相变化不大, 均以回火索氏体和板条马氏体为主, 并伴有少量的残余奥氏体和二次析出相, 但组织逐渐由板条状变为细条状, 且交错密度增大; 焊缝强度变化不大, 但冲击韧性大幅度提高, 冲击断口的韧窝变得多而深; 药皮中合金元素对焊缝组织及性能的影响是一个相辅相成又相互制约的过程, 3#焊条合金配比使得碱性焊条焊缝组织和强韧性达到了较好的匹配。
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固溶处理对Al-7.9Zn-2.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响*
张新明 欧阳惠 刘胜胆 吴泽政 王雷 周志乐
材料研究学报. 2013, 27 (2): 119-125.  
摘要   PDF (6597KB)
采用末端淬火-硬度测试、差示扫描量热法、透射电镜、扫描电镜等方法, 研究了固溶处理对Al-7.9Zn-2.5Mg-1.0Cu合金淬火敏感性的影响。结果表明:随着距淬火端面距离的增加, 合金试样的硬度逐渐降低, 处理制度为475 ℃/2 h试样的淬火敏感性明显比处理制度为450 ℃/8 h+475 ℃/2 h试样的低, 其淬透层深度超过100 mm, 而处理制度为450 ℃/8 h+475 ℃/2 h试样的淬透层深度仅为65 mm。固溶处理制度对合金过饱和度的影响不大, 但是与处理制度为475 ℃/2 h的试样相比, 处理制度为450 ℃/8 h+475 ℃/2 h试样的再结晶晶粒和(亚)晶界数目大大增加, 促进了慢速淬火过程中η平衡相的析出, 且尺寸相对粗化, 导致了淬火敏感性的提高。
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硫化温度对铜锌锡硫薄膜特性的影响*
谢敏 庄大明 刘江 郭力 宋军
材料研究学报. 2013, 27 (2): 126-130.  
摘要   PDF (2762KB)
采用预制膜硫化法制备铜锌锡硫(CZTS)薄膜, 分别在350, 400, 450, 500, 550 ℃进行硫化, 研究了硫化温度对薄膜特性的影响。结果表明: 硫化温度低于400 ℃时硫化反应基本上不发生, 主要发生Cu6Sn5和Cu5Zn8两相中元素相互扩散的合金化过程, 只有少量硫化物Sn3S4和ZnS生成; 硫化温度为450 ℃时, 合金相消失, 硫化后的薄膜同时含有CZTS和SnS; 硫化温度为500 ℃时薄膜的主要组成相为CZTS, 其晶粒尺寸达2 μm, 但表面粗糙; 硫化温度为550 ℃薄膜中CZTS晶粒尺寸约为2 μm, 表面平整。
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碳纤维/碳纳米管-环氧树脂复合材料的耐老化性能*
邱军 陈典兵, 邱挺挺, 李旦, 金磊
材料研究学报. 2013, 27 (2): 131-138.  
摘要   PDF (2310KB)

摘 要 将环氧树脂基体与氨基化碳纳米管( MWNTs)复合, 制备了碳纤维/氨基化碳纳米管-环氧树脂(CF/MWNTs-EP)复合材料。表征CF/MWNTs-EP三相复合材料的断面, 并在标准条件下测试其冲击、拉伸等力学性能, 研究了耐老化性能。结果表明: 氨基化碳纳米管的加入明显提高了材料的耐盐雾性、耐热氧老化性和耐湿热性能。氨基化碳纳米管的加入改善了纤维与基体树脂间的界面性能, 同时, 促进了环氧树脂的固化, 降低孔隙率, 导致耐老化性能显著提高。当MWNTs-NH2的添加量( 质量分数)为1.0%时, 在72 h和168 h不同盐雾时间下, 三相复合材料的耐盐雾老化性比CF/EP复合材料分别提高了61.8%和67.5%。在48 h、96 h和168 h热氧老化时间下, 三相复合材料的耐热氧老化性比CF/EP复合材料分别提高了43.5%、48.5%和41.7%。在72 h和168 h不同湿热时间下, 三相复合材料的耐湿热老化性比CF/EP复合材料分别提高了52.8%和60.0%。

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空调用贮氢合金对的循环效率*
曹玮, 吕曼祺, 杨柯
材料研究学报. 2013, 27 (2): 139-143.  
摘要   PDF (729KB)
制备汽车空调用贮氢合金并研究了操作温度、合金的坪区平直性和滞后程度对合金对循环效率COP值的影响, 结果表明: 随着高温操作温度的升高COP值先增大后减小, 高温操作温度存在最佳工作范围; 低温操作温度升高, 坪区的平直性系数φ和滞后系数β减小, 均有利于得到更高的COP值。
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7150-T7751铝合金厚板性能的不均匀性*
丛福官, 赵刚, 田妮, 李瑞锋
材料研究学报. 2013, 27 (2): 144-148.  
摘要   PDF (3880KB)
摘 要 采用拉伸性能、显微组织、化学成分以及扫描电镜组织、电子背散射衍射和织构分析等手段, 研究了80 mm厚7150-T7751合金厚板不同厚度层纵向和横向的组织和性能。结果表明: 80 mm厚7150-T7751合金厚板不同厚度层的组织和力学性能有明显的不同, 且并非成分宏观偏析造成的; 厚板内部的力学性能存在各向异性, 且不同厚度层各向异性的特点不同, 板材中心层的纵向强度显著比横向强度大, 板材1/4厚度层不仅其纵向强度最小而且还小于其横向强度; 板材的中心层的轧制变形程度虽小, 但固溶时效后的织构却较强; 7150-T7751合金具有合适织构的粗大长状再结晶晶粒与细小等轴晶组织匹配时, 在沿粗大晶粒长度的方向可获得较高的强度。
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不同1, 4-丁二醇含量聚醚酯PBT/PTMG的制备和性能*
郑马宁 张群朝 蒋涛
材料研究学报. 2013, 27 (2): 149-156.  
摘要   PDF (2466KB)
采用熔融聚合法制备一系列聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/聚四亚甲基醚二醇(PTMG)聚醚酯热塑性弹性体, 用NMR, FTIR, SEM, DSC, DMA, TGA及力学性能测试等方法表征了材料的结构与性能特征。在固定软段不变的条件下, 研究了1, 4-丁二醇(BDO)与对苯二甲酸二甲酯(DMT)的摩尔比变化对材料力学性能的影响。结果表明: 随着BDO∶DMT摩尔比的增加, 聚酯硬段PBT的形成更完善, 微相分离程度的提高促使层状有规结晶体及相界面形貌更明显、结晶度、储能模量及tanδ峰值的升高和力学性能的提高; 当BDO∶DMT摩尔比超过1.6∶1时残存低分子BDO在相界面区和PBT层状结晶体周围的结晶使相界面区易发生脱粘或滑移, 严重阻碍微相分离过程, 使结晶度、储能模量及tanδ峰值降低, 进而使力学性能下降。
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铁尾矿加气混凝土的制备和性能*
王长龙 倪文, 乔春雨, 王爽, 吴辉, 李媛
材料研究学报. 2013, 27 (2): 157-162.  
摘要   PDF (9084KB)
以铁尾矿为主要原料制备加气混凝土, 研究了铁尾矿的细度和掺量对其性能的影响。结果表明: 随着铁尾矿细度的减小料浆的流动性提高, 大量气孔的形成使制品的绝干密度降低; 但是, 细度过小使料浆的流动性降低, 在浇注过程中大量气孔的破裂使制品的绝干密度提高。铁尾矿细度减小可提高水化反应速度, 生成更多的水化产物, 使制品的抗压强度提高。但是, 铁尾矿过细使未反应的原料残核过分细小, 不能形成良好的气孔结构, 导致其抗压强度降低。提高铁尾矿的掺量能使水化产物之间的空隙充分填充, 制品的绝干密度随之提高。铁尾矿掺量的提高使托贝莫来石的数量增加, 由针片状变为短纤维状, 相互交叉形成了网状结构, 使制品的抗压强度提高; 但是铁尾矿掺量过高使结晶良好的托贝莫来石数量减少, 网状结构变得相对松散, 导致制品的抗压强度降低。
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GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能和动态力学性能*
徐伟华 韦春 吕建 苏乐 曾思华
材料研究学报. 2013, 27 (2): 163-166.  
摘要   PDF (2528KB)
采用熔融挤出法将热致性液晶聚合物(TLCP)与酚醛树脂(PF)熔融挤出, 分别加入氧化石墨烯(GO)、KH550改性GO(KH550-GO)、KH560改性GO(KH560-GO), 制备出GO/TLCP/PF混杂复合材料, 研究GO的加入对GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能、力学性能、动态力学性能、蠕变和应力松弛的影响。结果表明: GO的加入可提高GO/TLCP/PF混杂复合材料的热性能、力学性能以及动态力学性能; 仅加入1%KH560改性的GO, GO/TLCP/PF混杂复合材料的冲击强度比PF复合材料提高了25.6%, 储能模量提高了28.1%, 蠕变和应力松弛性能也得到改善。其原因是, GO与TLCP具有一定的协同增强效应。
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喷射成形M4高速钢的高温热变形及组织演变*
王和斌 张金祥 卢林 侯陇刚 崔华 黄进峰 张济山
材料研究学报. 2013, 27 (2): 167-172.  
摘要   PDF (5443KB)
使用热模拟试验机在变形温度为950 ℃—1150 ℃, 变形速率为0.01 s-1—10 s-1、总应变为0.7的条件下对喷射成形M4高速钢进行热压缩变形, 建立了热变形本构方程并计算了热变形激活能。同时, 对不同状态沉积态合金的组织进行了表征。结果表明, 沉积态M4高速钢晶粒细小、均匀, 无宏观偏析; 热变形时表现出显著的动态再结晶特征, 且变形温度和应变速率对合金流变应力影响显著; 变形温度对碳化物的形貌和分布也有较大的影响。
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乙二醛交联对明胶/PVA可生物降解复合膜性能的影响*
高喜平 刘翠云 汤克勇, 张玉清
材料研究学报. 2013, 27 (2): 173-177.  
摘要   PDF (762KB)
摘要 采用流延成型法制备明胶/聚乙烯醇(Gel/PVA)复合膜, 并以乙二醛为交联剂通过溶液交联法制备乙二醛交联的Gel/PVA复合膜, 采用红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)、热重(TG)等表征交联前后复合膜的结构与性能, 研究了交联剂用量对Gel /PVA复合膜力学性能及溶解性能的影响。结果表明, 随着乙二醛用量的增加, Gel/PVA复合膜的拉伸强度呈先增加后逐渐降低的趋势, 而断裂伸长率和溶解率则逐渐降低; 乙二醛交联可提高复合膜的熔融温度及热稳定性; 乙二醛交联显著影响Gel/PVA复合膜中分子间的氢键和化学结构。
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纳米纤维素/CdS纳米复合光电材料的制备和性能*
唐爱民 姚邦涛许立群吴灏林
材料研究学报. 2013, 27 (2): 178-182.  
摘要   PDF (2114KB)
摘 要 以NaClO2为主要氧化剂, 使用氧化漂白桉木浆制备C-6位羧基含量为0.8 mmol/g的TEMPO氧化纤维素, 然后将其剪切为纳米纤维素(NCC)。再以NCC为基材, 以无水氯化镉及硫化钠为前驱体, 用声化学法制备了NCC/CdS纳米复合光电材料。用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及光电化学实验对复合材料的结构及性能进行表征。结果表明, 大量 CdS纳米粒子复合在NCC基材上形成NCC/CdS纳米复合材料, CdS晶粒为立方型晶体, 大小为7.3 nm。用NCC/CdS纳米复合材料形成的薄膜器件在可见光区域的透光率高达60%。这种复合材料可产生1.35 μA的光电流, 其光电转换效率为微晶纤维素/CdS复合材料的6倍。
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低碳钢表面Fe-Ni合金层的制备及耐腐蚀性能
盛敏奇 许继芳 万康, 吕臣凯
材料研究学报. 2013, 27 (2): 183-188.  
摘要   PDF (3594KB)
以纳米NiO粉体为Ni源, 通过热扩渗在低碳钢表面制备Fe-Ni合金层, 研究了处理温度对Fe-Ni合金层表面状态、结构和耐腐蚀性能的影响。结果表明: 处理温度高于800 ℃可在低碳钢表面形成厚度20—25 μm、表面Ni含量(原子分数)高于25%、与低碳钢基底形成了冶金结合的Fe-Ni合金层, 处理温度不低于900 ℃时Fe-Ni合金层为单一α-Fe固溶体相。随着处理温度的提高, Fe-Ni合金层在质量分数为3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能提高。在3.5%的NaCl溶液中Fe-Ni合金层的Ecorr均较低碳钢的Ecorr发生了正移, Fe-Ni合金层的icorr均较低碳钢的icorr有不同程度的降低, Fe-Ni合金层的电化学阻抗均大于低碳钢的电化学阻抗。
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纳米Zr粒子改性环氧涂层的耐腐蚀性能*
梁永纯, 赵书彦, 聂铭, 刘福春, 林介东, 韩恩厚
材料研究学报. 2013, 27 (2): 189-196.  
摘要   PDF (4484KB)
摘要 使用纳米Zr粒子和环氧树脂制备出纳米复合环氧涂料, 用透射电镜(TEM)、X射线衍射光谱(XRD)对纳米Zr粒子进行了表征, 并测试了不同含量纳米Zr粒子涂层力学性能。根据盐雾试验和电化学阻抗谱(EIS)试验结果研究了纳米Zr粒子对涂层耐腐蚀性能的影响。结果表明, 在10%纳米Zr粒子涂层中水的扩散系数为6.0×10-6 cm2/s, 比其它涂层降低了一个数量级。适量的惰性纳米Zr粒子在涂层中均匀分散产生的物理屏蔽作用, 提高了涂层的耐腐蚀性能。
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搅拌摩擦加工对原位TiB2/7075复合材料性能的影响
许辰苏, 吴洁琼, 章鹏, 陈科, 李险峰, 王浩伟
材料研究学报. 2013, 27 (2): 197-201.  
摘要   PDF (4437KB)
摘 要 用搅拌摩擦加工法处理原位自生TiB2/7075复合材料, 分析了经过不同加工道次的复合材料的微观结构、拉伸性能。结果表明: 经过搅拌摩擦加工, 搅拌区内的复合材料晶粒细小, 颗粒大团聚被打散, 颗粒在微米尺度分布更为均匀, 同时消除了在制备过程中产生的浇铸缺陷。在搅拌区内复合材料的晶粒直径由45 μm细化到2 μm。与一道次加工相比, 经过四道次搅拌摩擦加工的复合材料, 其微观组织形貌更为均匀。缺陷的消除以及微观组织的改变, 使复合材料搅拌区的拉伸性能得到显著提高, 四道次加工的材料断裂强度为母材的1.3倍, 而延伸率则为母材的8倍。
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在低合金钢基体表面沉积镶嵌结构界面金刚石膜*
余, 邱万奇, 潘建伟, 周克崧
材料研究学报. 2013, 27 (2): 202-206.  
摘要   PDF (3708KB)
在低合金钢基体上磁控溅射镀Cr/Cu双层膜, 电沉积铜-金刚石复合过渡层, 在热丝CVD系统中沉积了连续的金刚石膜。用压痕实验研究了所沉积的金刚石膜/基结合性能, 用扫描电镜(SEM)、X射线(XRD)、拉曼光谱表征了金刚石膜的表面形貌、相结构和内应力。结果表明, 经CVD金刚石沉积后Cr层转化为铬铁碳化物层, 阻止了Fe对界面金刚石的石墨化, 并部分缓冲相变应力; 较软的Cu层能有效缓解相变应力和热应力, 降低了所沉积的金刚石膜内应力; 用441 N载荷对所沉积的金刚石膜进行压痕评估, 压痕外缘只产生环状裂纹, 表明膜基结合力较高。
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工艺因素对AZ31镁合金板材室温成形性能的影响*
郭睿 胡水平
材料研究学报. 2013, 27 (2): 207-211.  
摘要   PDF (3033KB)
通过不同的加工工艺制备具有不同晶粒尺寸和织构的AZ31镁合金板材, 通过室温埃里克森试验研究了工艺因素对提高镁合金板材室温成形性能的影响。结果表明: 增大晶粒尺寸, 减弱基面织构, 可以改善镁合金轧板在变形过程中产生的在轧制方向的硬取向, 增大镁合金轧板的延伸率, 从而提高镁合金室温成形性能; 用异步轧制工艺(轧制和退火温度为400 ℃、异速比为1.5)制备的试样晶粒尺寸增大到20 μm、(0002)极图最大极密度仅为2, 室温杯突实验测得IE值达到了5.71, 显著提高了材料室温成形性能。
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冷喷涂Cu-Cu2O涂层在海水中的电化学行为
丁锐 李相波, 王佳, 许立坤
材料研究学报. 2013, 27 (2): 212-218.  
摘要   PDF (829KB)
用冷喷涂技术制备Cu-Cu2O涂层, 研究了其在不同海水环境下的极化行为, 并建立了涂层的腐蚀过程数学模型。结果表明: 在浸泡的初期Cu2O促进了涂层的局部腐蚀; 随着浸泡时间的增加局部腐蚀产物进一步促进了表面氧化膜的形成; 在非搅拌的静态环境下, 涂层的腐蚀受CuCl2-扩散的控制; Cl-促进了涂层的腐蚀, 阻碍氧化膜的形成, 且Cl-对CuCl的络合是Cl-浓度的一级反应; 在CuCl向Cu2O转变的过程中产生H+, 使电极表面附近溶液的pH值降低, 阻碍氧化膜的形成和降低耐久性, 而在溶液中加入Na2B4O7-H3BO4缓冲体系, 能有效地提高氧化膜的击破电位。根据本文提出的反应过程数学模型进行计算的结果, 与实验结果具有很好的相符性。
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木质素基活性炭的制备和吸附特性*
田龙 马晓建
材料研究学报. 2013, 27 (2): 219-224.  
摘要   PDF (747KB)
摘 要 用磷酸活化法制备木质素基活性炭, 研究了浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间对其吸附性能和得率的影响。结果表明, 随着浸渍比、磷酸浓度、活化温度、活化时间的增加, 活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值均先升后降。适当提高这4个数值有助于木质素形成较多的微孔, 提高活性炭的吸附性能; 但超过一定程度时, 活性炭内部的部分微孔之间的孔壁变薄甚至被烧穿, 造成微孔扩大至中孔甚至大孔。同时, 磷酸与已生成的微孔结构的孔壁碳原子发生反应, 引起炭材料过度烧蚀, 使孔径变大, 导致活性炭的吸附性能降低。这种活性炭对苯酚的吸附符合Freundlich等温吸附方程, 吸附动力学符合Lagergren拟二级速率方程。
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