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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2014年, 第28卷, 第11期 刊出日期:2014-11-15 上一期    下一期
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基于裂纹长度测定求解混凝土拉伸软化关系
罗孙一鸣,张君,王家赫
材料研究学报. 2014, 28 (11): 801-808.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.226
摘要   HTML   PDF (2518KB)

采用外贴应变片方法测定弯曲荷载下裂纹长度的发展, 得到荷载及相应弯曲裂纹长度关系(P-a); 然后应用粘性裂纹模型, 通过比较理论计算的梁的承载力与试验获得的相应裂纹长度时的承载力得到混凝土材料拉应力-裂纹宽度(s-w)关系, 并进而得到材料的开裂强度、抗拉强度、断裂能和脆性特征长度等断裂力学参数。基于上述方法, 求解3个强度等级的快硬混凝土抗拉软化关系。结果表明, 随着混凝土强度的升高裂纹粘聚应力逐渐增大, 混凝土材料的开裂强度、抗拉强度、断裂能均逐渐增大; 同时, 特征长度逐渐减小, 说明强度越高混凝土材料越脆。所得到的s-w关系, 可用于分析相关混凝土结构的断裂。

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核级不锈钢Z3CN20-09M焊缝组织及对裂纹扩展的影响
王玮,罗奎林,陆永浩
材料研究学报. 2014, 28 (11): 809-813.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.220
摘要   HTML   PDF (5819KB)

用光学显微镜和扫描电镜等手段研究了核级不锈钢Z3CN20-09M焊缝组织特征, 用原位拉伸和EBSD等方法研究了焊缝组织对裂纹扩展的影响。结果表明, 焊缝区主要由板条状组织和岛状组织构成。不同的组织对裂纹扩展的阻力不同, 岛状组织对裂纹的扩展具有阻碍作用且使裂纹发生偏转, 而板条状组织对裂纹扩展无阻碍作用, 裂纹可在片层组织中迅速通过。

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SiC泡沫陶瓷/Fe基双连续相复合材料的制备和性能
任志恒,金鹏,曹小明,张劲松
材料研究学报. 2014, 28 (11): 814-820.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.267
摘要   HTML   PDF (3468KB)

将SiC泡沫陶瓷氧化, 用挤压铸造法制备SiC泡沫陶瓷/Fe基双连续相复合材料并对其退火, 研究了制备工艺和SiC泡沫陶瓷的体积分数对其微观组织和力学性能的影响。结果表明, 在1250℃氧化48 h后在SiC泡沫陶瓷表面生成了厚度为1 mm的SiO2反应阻挡层。在双连续相复合材料的制备过程中, SiO2反应阻挡层抑制Fe与SiC的化学反应, 避免了脆性化合物Fe3Si的生成, 改善了基体与增强体的界面, 使复合材料的抗弯强度提高2倍, 压缩强度提高18%。当SiC泡沫陶瓷的氧化时间增至72 h时, SiC泡沫陶瓷表面SiO2的厚度过大。SiO2与基体和增强体热膨胀系数不匹配, 使复合材料内相界面间的残余应力增加, 导致其性能下降。将SiC泡沫陶瓷/Fe基双连续相复合材料在600℃退火4 h, 可降低复合材料中的残余应力, 提高复合材料的性能。SiC的体积分数较低时, 金属基体的桥接、偏转裂纹的作用比较大, 复合材料的弯曲强度高, 变形程度大。随着复合材料中SiC体积分数的增大, SiC骨架筋增粗, 其承载能力加强, 复合材料的压缩强度呈提高的趋势。

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基于弹性胶泥的新型高性能可压缩磁流变液
谢磊,廖昌荣,周治江,曾智,黎勇,李祝强
材料研究学报. 2014, 28 (11): 821-827.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.025
摘要   HTML   PDF (2235KB)

使用基于高粘度(≥200 Pas)线性聚硅氧烷的弹性胶泥作为磁流变液的载体液, 研制了一类主要用于重型设备减振的新型磁流变材料——磁流变弹性胶泥。合成了三种粘度的弹性胶泥, 并制备了相应的磁流变弹性胶泥样品。用傅立叶变换红外光谱技术对弹性胶泥样品进行了检测, 并研究了磁流变弹性胶泥的可压缩性。结果表明, 所研制的磁流变弹性胶泥在30 d观测期内无明显沉降, 表现出优异的磁流变效应(磁通密度为0.54 T时基于800 Pas, 60%质量分数样品的剪切屈服应力约为120 kPa, 零场时的15.4倍, 甚至在高磁场下超过了流变化的初测试极限)。在流变曲线上首次发现一种特殊的“V形槽磁流变效应”, 从弹性胶泥特殊螺旋高分子链结构角度分析了其机理及其对磁流变弹性胶泥性能的影响。

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1470 MPa级双相钢的性能特征与强韧化机制
赵征志,佟婷婷,赵爱民,苏岚,张岩
材料研究学报. 2014, 28 (11): 828-834.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.195
摘要   HTML   PDF (6011KB)

对0.16C-1.38Si-3.2Mn双相钢进行轧制和退火处理, 用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等手段表征试验钢的微观组织和断口形貌, 分析试验钢经退火后钢板的力学性能和加工硬化行为, 重点研究了试验钢晶粒细化的强韧化机制。结果表明: 试验钢在800℃退火后的显微组织主要由8.8%铁素体和91.2%回火马氏体构成。退火后的钢板具有良好的综合力学性能, 屈服强度为873 MPa, 表现为连续屈服特征, 抗拉强度为1483 MPa, 总伸长率为11%, 屈强比为0.58; 试验钢的Mn含量、退火前的初始组织、冷轧大变形以及退火过程中关键工艺参数等都有利于试验钢退火板的晶粒细化, 铁素体尺寸为1-2 μm, 马氏体板条束的有效晶粒尺寸为0.2-1.5 μm。细小的晶粒有利于阻碍位错的运动和增加裂纹扩展的阻力, 从而提高了钢板的强度和塑韧性。

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环氧树脂基导电复合涂层的制备及防腐蚀性能
刘世念,王成,范圣平,卢国华,王福会
材料研究学报. 2014, 28 (11): 835-841.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.158
摘要   HTML   PDF (4093KB)

采用物理混合的方法在Q235碳钢表面制备一种环氧树脂基导电复合涂层。结果表明, E51环氧树脂清漆涂层存在大量的微泡, 严重影响涂层的防护性能。导电复合涂层的微泡数量显著降低, 经2000 h盐水浸泡和盐雾腐蚀实验结果表明, 涂层未出现起泡、剥落等破坏, 涂层下的Q235碳钢未发生腐蚀。电化学交流阻抗表明, 随着浸泡时间的延长E51清漆涂层的阻抗急剧降低, 而复合涂层的阻抗随着浸泡时间的延长而增大, 表现出一定的自修复功能。复合涂层的电阻率和附着力分别为103 Ωcm数量级和9.12 MPa。

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碳基纳米氮化铁复合材料的制备及其吸波性能
李发展,于美杰,徐勇,王成国,高瑞,毛琼,崔晓晨
材料研究学报. 2014, 28 (11): 842-848.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.256
摘要   HTML   PDF (3084KB)

将纳米铁粉均匀混合在聚丙烯腈中进行预氧化和碳化处理, 制备出碳包覆纳米铁氮化合物复合材料。用XRD、SEM、TEM、强磁计和矢量网络分析仪等对不同碳化条件下复合材料的相结构、组织形貌、磁性能和电磁参数进行表征, 研究了碳化温度对吸波性能的影响。结果表明, 当碳化温度为700℃时Fe的剩余量最少, Fe3N的相对含量大于Fe4N并且有少量的Fe3O4; 当碳化温度为750℃时Fe3N相对含量较少, Fe和Fe4N的相对含量占优, Fe3O4被还原; 当碳化温度升高到800℃时, 产物的主要物相是Fe和Fe3C, 少量Fe3N, 几乎没有Fe4N。涂层厚度为1.5 mm的样品小于-10 dB的频宽达到4.5 GHz, 在15 GHz处反射损耗最小(为-13 dB)。

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碳纳米管对中间相炭微球抗氧化性能的影响*
王志,范恒冰,马文斌,徐艳英,张旭,陈健,王旭
材料研究学报. 2014, 28 (11): 849-852.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.214
摘要   HTML   PDF (3109KB)

通过原位热缩聚、模压成型、高温烧结制备了中间相炭微球/碳纳米管复合块体材料, 采用热重分析和恒温氧化方法研究了碳纳米管对中间相炭微球抗氧化性能的影响。结果表明: 原位添加适当比例的碳纳米管可以增强中间相炭微球的抗氧化性能。随着碳纳米管含量的增加, 碳化处理后的炭材料微晶层间距变小, 抗氧化性能增强; 当添加5%碳纳米管时, 样品初始失重温度提高了40℃, 氧化10小时后质量损失仅为8.55%; 但过多的碳纳米管会使微球粒径分布变宽, 球形度变差, 导致块体材料气孔率增加, 降低了其抗氧化性能。

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酚醛树脂共聚改性竹纤维复合材料的制备及其碳化行为
方红霞,吴强林,江蓉,李海云,郑雨,韩信
材料研究学报. 2014, 28 (11): 853-857.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.280
摘要   HTML   PDF (1663KB)

用超声浸渍和热处理法制备酚醛树脂共聚改性竹纤维复合材料(PR-BF), 研究了PR-BF的碳化性能及其机理。结果表明, 在超声及热处理条件下, 竹纤维(BF)具有很好的吸胶性能; 红外光谱分析结果表明, 酚醛树脂(PR)通过共聚反应接枝到竹纤维表面。碳化实验结果表明, 与BF相比, PR-BF的热稳定性显著提高, 25%PR-BF 在900℃碳化后残碳率达到37.75%。用红外光谱法探讨了PR改性BF的碳化机理。结果表明, PR-BF发生热解的同时, BF还与PR通过进一步的共聚反应形成了新的苯环取代结构, 使PR-BF表现出比BF高得多的热稳定性和残碳率。SEM结果表明, PR-BF碳化后出现纳米级纤维状粉体。

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Ti3AlC2的高温临氢行为
陈辰,张海斌,彭述明,龙兴贵,朱建国
材料研究学报. 2014, 28 (11): 858-864.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.197
摘要   HTML   PDF (4530KB)

研究了Ti3AlC2体材料在氢气氛中的高温(1100~1400℃)热稳定性。采用XRD、SEM、SIMS和Raman分析等手段对Ti3AlC2临氢反应前后的物相组成、表面形貌进行了表征; 使用热力学软件Factsage计算了反应过程中的气态产物。结果表明, 在1100~1400℃氢气氛条件下有少量H溶解在Ti3AlC2材料中, Ti3AlC2发生了以Al元素缺失为特征的有限程度的分解反应。缺失的Al元素与气氛中极微量的氧反应形成了均匀但不致密的Al2O3膜; 而当反应温度为1400℃时, Al2O3膜发生了明显的脱落。使用热力学软件的计算结果预测, 部分缺失Al元素与H2反应生成气体产物AlH。初步的研究结果表明, 在1300℃以下Ti3AlC2具有较好的耐氢性能。

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Ag+/Ag-TiO2纳米空心球制备及其可见光催化性能*
石莉萍,刘纯,殷恒波,王爱丽,王丽君
材料研究学报. 2014, 28 (11): 865-872.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.300
摘要   HTML   PDF (4182KB)

在TiO2/聚苯乙烯复合材料表面沉积硫化银, 空气中煅烧制备了Ag+/Ag修饰的二氧化钛纳米空心球(Ag+/Ag-TiO2纳米空心球, 即Ag+/Ag-HTS)。结果表明, 所制备的Ag+/Ag-HTS具有可见光催化降解甲基橙的活性, 随着甲基橙的初始浓度降低其催化降解效率提高。肖特基势垒的形成有助于更多的空穴转移到材料的表面, 增强其光催化效率; 表面的Ag+有助于电子的清除, 防止光激电子与光激空穴复合。随着硫化银沉积数量的提高, Ag+/Ag-HTS的可见光催化活性提高, 其光催化降解甲基橙的反应具有假一级反应的动力学特征。使用25% Ag+/Ag-HTS光催化剂, 在可见光下照射2 h甲基橙降解率高达70.6%。

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纳米晶-非晶Mg2Ni型合金的贮氢动力学
张羊换,袁泽明,翟亭亭,杨泰,张国芳,赵栋梁
材料研究学报. 2014, 28 (11): 873-880.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.114
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在合金中添加Cu及Nd, 用真空快淬技术制备纳米晶-非晶Mg2Ni型(Mg24Ni10Cu2)100-xNdx (x = 0, 5, 10, 15, 20)合金, 研究了淬速及Nd含量对合金结构及贮氢动力学性能的影响。XRD及TEM分析结果表明, 铸态合金具有多相结构, 包括主相Mg2Ni和第二相Nd5Mg41、Mg6Ni和 NdNi。快淬无Nd合金具有完全的纳米晶结构, 而含Nd合金则具有纳米晶-非晶结构, 表明添加Nd提高了合金的非晶形成能力。贮氢动力学测试结果表明, 快淬和添加Nd显著提高了合金的气态及电化学贮氢动力学。合金的高倍率放电能力(HRD)随着淬速和Nd含量的增加先增加而后减小, 这主要归因于快淬及添加Nd显著提高了合金的氢扩散系数(D)和极限电流密度(IL), 同时增大了电荷转移阻抗(Rct)。

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