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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6期 刊出日期:2013-12-20 上一期    下一期
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研究论文
微碳DP钢在连续退火加热段的组织与织构演变*
汪志刚, 赵爱民, 叶洁云, 赵征志
材料研究学报. 2013, 27 (6): 561-568.  
摘要   PDF (6737KB)
利用扫描电镜、X射线衍射和电子背散射衍射技术研究了微碳DP钢在连续退火加热段的组织与织构演变。结果表明: 热轧组织为铁素体加退化态珠光体, 冷轧过程中铁素体被拉长并出现一定量的形变带; 再结晶初期(720℃到750℃), 多边形铁素体体积分数约30%, 形变带易诱发{001}~{112}<110>取向晶粒优先形核与长大; 再结晶后期(750℃到780℃), 铁素体完全再结晶, 硬质相逐渐溶解, <111>//ND纤维晶粒逐渐吞噬<110>//RD晶粒而长大。{001}<110>取向密度在再结晶初期和相变阶段剧烈增加, 而相变对<111>//ND织构影响较小。
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界面微观组织对真空轧制复合纯钛/低合金高强钢界面力学性能的影响*
骆宗安, 谢广明, 王光磊, 王国栋
材料研究学报. 2013, 27 (6): 569-575.  
摘要   PDF (0KB)
在850、900和950℃不同轧制温度、1×10-2 Pa的高焊接真空度以及90%的总轧制压下率条件下, 用真空轧制复合技术制备无中间层的纯钛/钢/纯钛三层复合板, 研究了界面微观组织结构对界面结合性能的影响。结果表明, 在850℃轧制温度下, 复合界面层由0.5 μm厚的连续TiC薄层组成; 在900和950℃轧制温度下, 界面层由连续的TiC薄层和β-Ti相组成, 且随着轧制温度的提高界面层厚度逐渐增加。在不同轧制温度下在钢中靠近界面处均发现了铁素体带, 且随着轧制温度的提高铁素体带的宽度明显增大。在900℃轧制温度下得到了最高的界面剪切强度337 MPa, 且剪切断裂发生在TiC层和钢的界面上, 复合板弯曲到180°复合界面没有宏观和微观开裂, 显示了优异的界面结合性能。
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两性表面活性剂改性膨润土的制备及其对环丙沙星的吸附性能
路来福,高芒来,杨森锋,谷 峥,刘月宁
材料研究学报. 2013, 27 (6): 576-582.  
摘要   PDF (2004KB)
使用两性表面活性剂3-磺丙基十六烷基二甲基甜菜碱(HDAPS)制备了有机膨润土, 并通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR), 扫描电镜(SEM)和比表面分析(BET)对其结构进行了表征。结果表明, 两性表面活性剂进入膨润土层间, 增大了层间距, 使膨润土的微观形貌得到改善, 比表面积下降, 孔径增大。加入不同改性剂添加量(n CEC)的有机膨润土对环丙沙星的吸附测试结果表明, 在酸性和碱性条件下改性剂用量为0.2 CEC时吸附效果最好。环丙沙星在膨润土原土上的吸附受pH和离子强度的影响较大, 在碱性条件下吸附量急剧下降, 溶液中阳离子的浓度越高吸附量越小, 且二价阳离子影响较大。改性后的膨润土容易分散, 易于分离, 吸附能力比原土提高近30%, 且受pH 和离子强度的影响明显小于膨润土原土。另外, 改性后的膨润土对环丙沙星的吸附符合拟二级动力学模型, 吸附等温线呈线性吸附。
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Pt/BiOCl纳米结构的制备及其光催化性能*
崔占奎, 米立伟, 法文君, 郑 直, 曾大文
材料研究学报. 2013, 27 (6): 583-588.  
摘要   PDF (2302KB)
采用溶剂热法-浸渍法在低温条件下制备了Pt/BiOCl纳米结构, 用XRD、EDS、SEM、(HR)TEM、N2吸附-脱附仪、UV-Vis吸收光谱仪、荧光探针技术对样品进行了表征, 考察了其在氙灯辐照下对气相甲苯的光催化降解性能。结果表明, Pt/BiOCl纳米结构具有良好的结晶度, 样品BET比表面积达到28.48 m2/g; 其在紫外光区和可见光区具有良好的光吸收性质; 而且Pt修饰也使样品表面羟基自由基生成能力得到明显增强。Pt/BiOCl纳米结构对气相甲苯的光催化降解效率比未Pt修饰的BiOCl纳米结构提高了约70%, 比BiOCl纳米片提高了6.6倍, 同时, Pt修饰还能抑制甲醛生成、避免更大危害性的二次污染。Pt/BiOCl纳米结构对气相甲苯光催化效率的提高与其较大的比表面积、增强的光吸收性质和高效的光生载流子分离能力有关。
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含稀土元素LDHs对PBS膨胀阻燃体系的协效作用*
刘跃军,毛 龙
材料研究学报. 2013, 27 (6): 589-596.  
摘要   PDF (2236KB)
将稀土元素La引入碳酸根型镁铝锌层状双羟基金属氧化物(LDHs)层板中, 合成了晶态结构规整的含稀土元素LDHs(MgAlZnLa-CO3 LDHs), 将含稀土元素LDHs、膨胀阻燃剂(IFR)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)熔融共混制备出新型PBS膨胀阻燃体系, 研究了PBS膨胀阻燃体系的阻燃性能和热性能。结果表明: 含稀土元素LDHs的添加量为1%(阻燃剂的总添加量为20%)时PBS阻燃阻燃体系的极限氧指数(LOI)达到33%, 垂直燃烧测试达到UL 94 V-0级别; LOI不仅取决于残炭量, 还与燃烧炭层的结构有关; 含稀土元素 LDHs的加入能提高膨胀碳层的致密度和强度, 燃烧形成致密度高的碳层能明显降低热释放速率和烟生成速率, 有效地降低可燃小分子和烟尘的释放, 使膨胀阻燃效率提高。
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Ti/Al复合电极基体材料的界面扩散层*
张 瑾,竺培显,代建清,周生刚,曹 勇
材料研究学报. 2013, 27 (6): 597-604.  
摘要   PDF (3323KB)
用固-固热压扩散焊接复合法制备Ti/Al复合电极, 通过SEM、EDS、四探针法及电化学测试等技术对样品的结构与性能进行表征, 与传统Ti电极对比研究了Ti/Al复合电极的性能。结果表明: 焊接温度为540℃、保温时间为90 min制备的Ti/Al复合界面为结构稳定、导电性能优异的TiAl3单一物相层。 此时复合电极的界面电阻最低, 电化学性能最佳。通过第一性原理计算出4种Ti/Al金属间化合物的生成焓大小的排序为Ti3Al< TiAl< TiAl2< TiAl3, 结合能的排序为Ti3Al< TiAl< TiAl2< TiAl3。从热力学角度解释了单一界面层扩散层TiAl3的生成机理, 从扩散动力学计算出Ti/Al界面扩散层的生长动力学方程。
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电脉冲频率对高硼中碳合金力学性能的影响*
李秋炎,岑启宏,蒋业华,周荣
材料研究学报. 2013, 27 (6): 605-609.  
摘要   PDF (4456KB)

2013年5月14日收到初稿; 2013年6月2日收到修改稿。

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高温退火后含He纳米晶钛膜中He相关缺陷的演化*
李 悦, 邓爱红, 刘 莉, 王 康, 谢 莎
材料研究学报. 2013, 27 (6): 610-614.  
摘要   PDF (738KB)
利用X射线衍射(XRD)和慢正电子束分析(SPBA)技术研究高温退火后含He钛膜的微观结构和钛膜内He相关缺陷的演化。XRD分析表明, 高温退火后 Ti和Si在高温下发生反应形成稳定的多晶TiSi2化合物, He原子的掺入会影响TiSi2晶体的择优取向, 而对TiSi2晶粒尺寸的影响较小。SPBA结果表明, 室温下, 钛膜内的缺陷浓度或尺寸会随着掺He浓度的增加而增大; 高温退火后, 当He浓度小于5%(原子分数, 下同)时(除2%外), 钛膜内的He相关缺陷浓度随着He浓度增加相应地增加。当He浓度增加到14%时, 高温会使较高浓度的He原子、He-空位复合体以及小He泡迁移聚集形成一些尺寸较大He泡, 而较大He泡周围与He相关的小尺寸缺陷的浓度则会发生相应地减少。
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全尾砂废石骨料混凝土的制备和性能*
刘佳,倪文,于淼
材料研究学报. 2013, 27 (6): 615-621.  
摘要   PDF (3677KB)
以粉煤灰、铁尾矿和废石为主要原料制备出全尾砂废石骨料混凝土, 其固体废弃物掺量达到90%。用X射线衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电镜(SEM)等方法分析了胶凝材料的水化硬化机理和微观结构特征, 研究了粉煤灰对胶凝材料的凝结性能、力学性能和水化放热规律的影响。结果表明, 在标准养护条件下全尾砂废石骨料混凝土的28 d抗压强度达83.27 MPa的; 粉煤灰不仅具有明显的减水作用, 还可减缓水化进程, 能有效提高胶凝材料的力学性能; 在水化过程中, 粉煤灰消耗早期水化产物中的Ca(OH)2, 促进二次水化反应的进行, 从而使混凝土的长期强度稳定增长。
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柱状碳化物(Cr, Fe)7C3增强Fe基涂层的摩擦磨损性能*
袁有录,李铸国
材料研究学报. 2013, 27 (6): 622-630.  
摘要   PDF (8416KB)
以Cr3C2和Fe-CrNiBSi粉末为原料, 采用等离子熔覆工艺在Q235基板上原位制备了柱状碳化物(Cr, Fe)7C3增强Fe基涂层。用光学显微镜、扫描电镜、电子能谱、X射线衍射仪、同步热分析仪及热力学计算, 观察分析了初生碳化物 (Cr, Fe)7C3在涂层中的生长特征, 并考察了该碳化物增强涂层在不同载荷下的干滑动摩擦磨损性能。结果表明: 涂层中初生碳化物 (Cr, Fe)7C3为六棱长柱状, 以外加Cr3C2颗粒为异质形核基底向外发散生长。热力学分析结果表明, Cr3C2 颗粒可促进初生碳化物(Cr, Fe)7C3的形成; 在碳化物(Cr, Fe)7C3柱体的内部有孔洞, 性质较脆, 外部有大量裂纹, 裂纹源多发生在柱体与柱体的相交处; 碳化物 (Cr, Fe)7C3增强涂层的耐磨性显著高于无(Cr, Fe)7C3增强的纯Fe-CrNiBSi合金涂层, 但由于碳化物 (Cr, Fe)7C3柱体的脆性大, 断裂韧性较低, 在高载荷下其磨损表面出现大量垂直于滑动方向的裂纹。
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磷石膏基材料的宏观性能与孔结构的关系*
候姣姣,梅甫定
材料研究学报. 2013, 27 (6): 631-640.  
摘要   PDF (2952KB)
用压汞法测量孔隙分布、孔隙率和体积、特征孔隙尺寸、孔隙比表面积, 描述了磷石膏基材料的连续相、分散增强相和分散劣化相在其空间内的多维渗流关系, 研究了这些参数对不同掺量下试件抗压强度的影响。结果表明, 磷石膏基材料在低含水量条件下水化不充分, 孔隙压力大, 易出现连通的大毛细孔和微裂纹, 导致强度降低; 各原料添加量的不同改变孔渗流作用, 导致磷石膏基材料在3-200 nm和200 nm-8 μm区间出现明显的孔隙分布峰; 试件的抗压强度与孔在三维空间出现渗流通路的临界点强度比随着水灰比的增加而降低, 且其比值与孔形状因子和体积分数大致符合幂律概率分布规律, 即 ; 本孔结构强度模型 拟合曲线表现出一定的相关性, 弥补了现有几种模型中不同孔结构范围预测值与实际值偏离较大的不足。
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Ti对高铬合金堆焊层组织与耐磨性的影响*
刘 跃, 张国赏, 魏世忠, 李继文, 徐流杰, 任艳艳
材料研究学报. 2013, 27 (6): 641-646.  
摘要   PDF (4073KB)
采用焊丝与合金粉块相结合的堆焊方法在Q235钢表面堆焊合金粉块熔覆层, 用金相显微镜、X射线衍射(XRD)、光谱仪、俄歇电子能谱、扫描电镜(SEM)、磨料磨损试验机和洛氏硬度仪等手段对高铬合金堆焊层的微观组织及耐磨性进行表征, 研究了Ti对高铬合金堆焊层组织与耐磨性的影响。结果表明: 高铬合金堆焊层组织主要由α-Fe、γ-Fe和碳化物、碳氮化物组成, 且在α-Fe基体间分布着细小的碳氮化物Tix(N, C)y; 当堆焊层中Ti含量约为3%时其洛氏硬度(HRC)达60, 磨损量为0.2066 g; 随着Ti含量的提高堆焊层的碳化物、碳氮化物的数量随之增加。碳化物、碳氮化物硬质颗粒在磨损过程中起耐磨骨架的作用, 硬质颗粒和基体的良好匹配有效阻碍磨粒对堆焊层的显微切削磨损, 从而提高了堆焊层的耐磨性。
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超疏水氧化亚铜表面的制备和耐腐蚀性能*
尧军平, 雷胜, 王法军, 李文
材料研究学报. 2013, 27 (6): 647-651.  
摘要   PDF (2152KB)
用溶液法在铜片表面制备Cu2O膜, 再用十二硫醇对表面进行修饰, 制备出接触角达157.7°、滚动角小于2°的超疏水Cu2O表面。用场发射扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、光学视频接触角仪以及电化学工作站表征和分析了试样的表面。结果表明, 制备的超疏水Cu2O表面具有优异的不粘附性和耐腐蚀性能。具有超疏水特性的铜片表面与液体接触时, 形成的“气垫”阻碍了水和腐蚀性溶液(如Cl-)对铜片的接触; 铜片表面修饰的十二硫醇能延缓腐蚀性溶液对铜片表面的渗透, 使表面具有超疏水性。
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使用流式细胞仪评价3种牙科合金材料的生物相容性
毓天昊,张宁,战德松
材料研究学报. 2013, 27 (6): 652-658.  
摘要   PDF (1941KB)
采用金合金、钴铬合金、镍铬合金等三种牙科合金浸提液与L929细胞联合培养, 使用流式细胞仪检测浸提液对细胞的增殖与凋亡的影响, 比较三种合金的生物相容性。结果表明: 金合金对细胞增殖的影响很小, 不易引起细胞凋亡, 细胞毒性小, 表明其生物相容性优良; 镍铬合金对细胞增殖的影响较大, 易引起细胞凋亡, 细胞毒性较大, 表明其生物相容性差; 钴铬合金的情况介于二者之间, 也具有较好的生物相容性。
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高Ti钢中Ti(N, C)的应变诱导析出行为
蔡 宁,鞠新华,孟振生,贾惠平,郝京丽
材料研究学报. 2013, 27 (6): 659-664.  
摘要   PDF (4778KB)
采用应力松弛法研究了600-1100℃温度、30%-50%变形量条件下, Ti添加量为0.15%的高Ti钢中Ti的应变诱导析出规律。结果表明, Ti在600-1100℃温度范围内有明显的应变诱导析出过程。这种过程不只存在于单相奥氏体区, 也存在于铁素体、奥氏体两相区以及单相铁素体区。温度越低, 析出相的尺寸越小。在1000℃以上析出相的尺寸较大, 而在900℃以下析出相的尺寸在几纳米至几十纳米。当温度降低到700℃以下时, 析出相的尺寸约为3 nm。在800-1100℃温度范围内析出的开始时间约为2 s, 但开始只是少数部位的少量析出。析出是一个持续的过程, 样品不同部位的析出开始时间略有不同, 10 s以后TiC大量均匀析出。析出结束的时间在300-700 s范围内。析出时间与温度(PTT)曲线不符合“C”型特征。在30%、40%、50%三种变形量情况下, 40%变形量的变形抗力与30%的相当, 回复速度相当, 析出开始时间相同, 但是TiC的析出速度比30%时快, 弛豫后残余应力最大, 析出强化效果最明显。继续增加变形量到50%时变形抗力明显增大, 回复速度也随之增大, 但是析出开始时间由2 s推迟到2.7 s。弛豫后残余应力反而降低。
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双相钢组成相的变形行为及其影响因素
魏 兴, 付立铭, 刘世昌, 王 巍, 单爱党
材料研究学报. 2013, 27 (6): 665-672.  
摘要   PDF (2507KB)
从变形机理出发建立了双相金属材料的应力应变关系物理模型, 研究了晶粒尺寸、相体积分数对材料应力应变的影响。以马氏体-铁素体双相钢为模型钢, 定量计算并分析了宏观变形条件下马氏体(硬相)和铁素体(软相)的微观应力应变分配情况。结果表明, 模拟的结果与实验很好吻合。体积分数及晶粒尺寸对材料中的各组成相的应力、应变分配有重要影响。随着硬相体积分数的增加, 硬、软相的应力分配比逐渐降低; 在较低宏观应变下硬相处于弹性变性阶段, 较高的硬相体积分数具有较高应变分配比, 但是随着宏观应变的增加, 硬相开始塑性变形, 应变比逐渐降低并最终趋于恒定, 较高的硬相体积分数具有较小应变比恒定值。在体积分数一定的情况下, 增大硬相的相对晶粒尺寸有助于材料的整体塑性增加, 而减小硬相的相对晶粒尺寸有助于材料的整体强度提高。只有控制并调整软硬相的晶粒尺度在适当的范围内, 才能更好地发挥出各组成相的潜力。
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