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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2016年, 第30卷, 第10期 刊出日期:2016-10-25 上一期    下一期
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研究论文
等通道转角挤压Al-Mg-Si铝合金的动态时效特性和力学性能*
刘满平,韦江涛,李毅超,江家威,姜奎,Hans J. Roven
材料研究学报. 2016, 30 (10): 721-730.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.105
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在不同温度对固溶处理后的6061铝合金进行等通道转角挤压(ECAP), 以实现动态时效处理。采用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热法(DSC)、透射电镜(TEM)及拉伸测试, 研究了6061 Al-Mg-Si铝合金的动态时效行为和力学性能。DSC分析结果表明, 合金在ECAP过程中发生动态时效析出。XRD, DSC和TEM的分析结果均表明, 合金在动态时效过程中生成了大量的位错和β″析出相。在不同温度进行ECAP动态时效, 制备出几种高韧性(均匀伸长率大于10%)和高强度兼备的6061铝合金。ECAP动态时效铝合金的最高抗拉强度和屈服强度, 分别为450 MPa 和 425 MPa。ECAP铝合金的高强高韧, 可归因于ECAP后极细的β''析出相和高密度位错的交互作用。

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一种偶氮染料及其掺杂薄膜制备、表征及性能*
宋秀美,冯宗财,丰九英,冯翠娟,韩冰
材料研究学报. 2016, 30 (10): 731-736.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.703
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合成了偶氮染料3', 5'-二溴-4-(N, N-二甲基)胺基偶氮苯, 利用红外光谱、核磁共振谱、质谱、元素分析和X射线单晶衍射进行结构表征, 通过主客体掺杂法制备偶氮染料聚甲基丙烯酸甲酯掺杂薄膜, 利用紫外-可见光谱、荧光光谱考察偶氮染料溶液态和固态光致异构过程, 热重分析其热稳定性。结果表明: 该染料的晶体分子呈反式构型, 两个苯环与-N=N-基本在同一平面上, 溶液态和固态掺杂薄膜均表现出显著顺反异构性能, 异构转化为一级动力学反应, 反式构型荧光较强, 顺式构型荧光较弱, 250℃以内热稳性良好。

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基于TiH2粉末短流程制备高性能钛的研究*
肖平安,陈超,曹杰义,宋建勇,李志华
材料研究学报. 2016, 30 (10): 737-744.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.564
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以极细TiH2粉末为原料, 采用压制/真空烧结的方法制备细晶或者超细晶钛, 并通过HIP进一步提高钛的致密度以保障力学性能; 同时还研究了添加少量Y对钛制品的影响。通过拉伸试验评价了所得钛制品的力学行为, 并对显微组织和断口开展了系统分析。研究结果表明, 由极细TiH2粉末分解而来的钛粉具有优秀的烧结性能, 在600~900℃发生快速致密化, 当烧结温度≥1000℃时制品的相对致密度>97%。随着烧结温度的提高, 制品的晶粒逐步长大, 但是在1150℃下真空烧结2 h后平均晶粒度仍然小于10 mm。拉伸试验结果表明, 纯钛制品的抗拉强度在700~1032 MPa之间, 而含Y钛制品的抗拉强度>750 MPa, 且延伸率为8%~10%。TiH2分解对所获Ti粉起始晶粒度的遗传性影响和钛粉中固溶态H对晶粒合并长大的阻碍作用, 是利用极细TiH2粉末短流程制备细晶或者超细晶钛的机理。

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脉冲强磁场处理固态铝基复合材料的力学性能和强韧化机制*
李桂荣,王芳芳,郑瑞,王宏明,黄超,薛飞,朱弋
材料研究学报. 2016, 30 (10): 745-752.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.173
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在脉冲强磁场(2T、3T和4T)中对固态纳米Al2O3颗粒增强Al-Zn-Mg-Cu基复合材料进行磁场处理, 研究了磁场处理对复合材料的残余应力和拉伸性能的影响, 并分析了强化机制。结果表明: 在磁场强度B为3T时残余应力达到最小值(-1 MPa), 比磁场处理前初始态试样的残余应力降低了102.4%。外加磁场降低了位错密集区和稀疏区间的长程应力。在B=4T时材料的质量因数比磁场处理前初始态试样提高12.7%, 位错密度的提高有助于发挥位错强化机制; 在磁场的作用下合金的析出相以非稳态η'(MgZn2)相为主, 有助于材料强韧性的提高。基于第一性原理计算了在磁场作用下MgZn2相成键过程中的自旋态密度, 为η'相的析出提供了理论依据。在B=2T时材料拉伸断口的特征主要表现为韧性断裂, 对应较高的延伸率9.3%, 比磁场处理前的初始态试样提高了12%。

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Al2O3基多尺度颗粒复合陶瓷刀具材料的摩擦磨损性能*
殷増斌,袁军堂,黄雷,汪振华
材料研究学报. 2016, 30 (10): 753-758.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.630
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研究了两种Al2O3基多尺度颗粒复合陶瓷刀具材料与奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti配副时的摩擦性能和磨损机理。结果表明: 两种陶瓷刀具材料的摩擦系数随着载荷和滑动速度的增加而减小, 磨损率随着载荷和滑动速度的增加而增大。与Al2O3-(W, Ti)Cμ-TiCn陶瓷刀具相比, Al2O3-TiCμ-TiCn陶瓷刀具的耐磨性更好, 更适宜切削奥氏体不锈钢。摩擦高温使Al2O3与不锈钢球发生化学反应生成FeOAl2O3, 使金属转移至陶瓷表面形成金属粘结层, 从而降低了摩擦系数。Al2O3-TiCμ-TiCn陶瓷刀具材料的磨损机理为粘结磨损, Al2O3-(W, Ti)Cμ-TiCn陶瓷刀具材料的磨损机理为粘结磨损和断裂。

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选择性激光烧结尼龙-12/聚苯乙烯复合材料*
周泽全,辛勇,曹传亮
材料研究学报. 2016, 30 (10): 759-762.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.650
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采用机械共混法制备不同成分的尼龙12(PA12)与聚苯乙烯(PS)复合粉末, 对其进行选择性激光烧结制备成形制件, 研究了PA12/PS复合粉末的成分对成形件的力学性能、尺寸精度及断口形貌的影响。结果表明: 当PS的质量分数超过40%时PA12/PS成形件的力学性能明显降低, 而当PS质量分数为20%时复合粉末烧结成形件的拉伸强度、断裂延伸率、弯曲强度以及弯曲模量比PA12烧结的成形件分别提高了7.08%、10.19%、6.51%和8.89%, 且各方向尺寸精度同比PA12也均有提高。

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仿贝壳结构壳聚糖/绢云母复合薄膜的制备和性能*
谭肃,张献,包超,丁欣,胡坤,郑康,田兴友
材料研究学报. 2016, 30 (10): 763-766.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.029
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采用物理共混的简易方法制备了壳聚糖/绢云母复合薄膜。场发射扫描电镜观测的结果表明, 这种薄膜具有明显的取向“砖-泥”仿贝壳结构。这种独特仿生结构的形成显著地提高了壳聚糖复合薄膜的力学性能(拉伸强度和断裂伸长率), 并且保持了优异的柔软弯曲性能。同时, 这种复合薄膜具有良好的透明性和电绝缘性能。

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X70管线钢的应变时效行为
姜永文,牛涛,安成钢,吴新朗,张彩霞,代晓莉
材料研究学报. 2016, 30 (10): 767-772.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.325
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采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了时效温度和预应变量对X70管线钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明, 由于时效温度比较低(最高300℃), 时效前后X70钢的组织都由粒状贝氏体+针状铁素体+M/A组成, 没有明显的变化。时效前后抗拉强度的变化也不明显。随着时效温度的提高活化的间隙原子增多, 钉扎的位错数量增加, 屈服强度提高; 当时效温度高于200℃时可供钉扎的位错开始大量回复, 屈服强度逐渐降低。随着时效温度的提高柯氏气团及析出物的数量增加, 使材料硬化, 冲击韧性逐渐下降。随着预应变量的增大可被间隙原子钉扎的位错数量增加, 屈服强度逐渐升高。随着预应变量的增大硬质相M/A边界处产生的应力集中不断增大, 产生微裂纹的概率不断提高, 使冲击韧性逐渐下降。

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不同沥青结合料水损害的纳米尺度研究*
刘克非,邓林飞,郑佳宇,蒋康
材料研究学报. 2016, 30 (10): 773-780.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.102
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为了从微观尺度分析不同沥青结合料的抗水损害性能, 分别制备了不同状态下(干燥/潮湿、原样/老化)的70#A基质沥青、SBS改性沥青、Sasobit温拌沥青和橡胶改性沥青试样, 采用原子力显微镜(AFM)分析了各试样的表面特性, 测试了沥青与矿料间的粘附力值。结果表明: 干燥状态下, 基质沥青与矿料间的粘附力大于改性沥青, 但其测定结果的离散程度和波动性最大。潮湿状态下, 原样基质沥青、Sasobit温拌沥青和橡胶改性沥青的粘附力值均有不同程度的下降, 原样SBS改性沥青的对应值有较大的提高, 原样SBS改性沥青具有较好的抗水损能力。沥青老化过程极大地降低基质沥青的抗水分侵蚀能力, 基质沥青对水分更敏感, 更易产生水损害; 沥青老化也会降低SBS改性沥青的抗水损能力。

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LiAlH4/4MgH2+5%M(M=0, NbSi2, Ni2Si, Nb2O5)复合材料的制备和储氢性能*
黄显吞,卿培林,覃昌生
材料研究学报. 2016, 30 (10): 781-786.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.132
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应用机械合金化技术制备LiAlH4/4MgH2以及LiAlH4/4MgH2+5%M(质量分数, M = NbSi2, Ni2Si, Nb2O5)复合材料, 并对其组织、热性质以及吸放氢动力学进行了表征。结果表明, 添加NbSi2、Ni2Si和Nb2O5能提高复合材料的吸放氢动力学性能和改善热力学性质。添加NbSi2、Ni2Si和Nb2O5使复合材料的氢化反应低温段的峰值温度分别降低了19 K、15 K和23 K, 使复合物放氢反应的表观活化能从145.71 kJ/mol分别降低到142.12 kJ/mol和115.12 kJ/mol。

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在钛基合金表面水热电化学沉积羟基磷灰石涂层*
杜晶,何代华,刘平,刘新宽,马凤仓,李伟,陈小红,张珂,赵君
材料研究学报. 2016, 30 (10): 787-794.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.143
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在Ca2+、H2PO4-和NO3-离子浓度分别为0.025 mol/L、0.015 mol/L和0.1 mol/L电解液中加入2.5×10-4 mol/L的柠檬酸钠, 采用水热电化学方法在Ti6Al4V基体表面沉积羟基磷灰石涂层, 研究了柠檬酸根对羟基磷灰石(HA)涂层的物相组成、形貌及结合强度的影响以及沉积时间对HA涂层物相、形貌、结晶度、涂层厚度及结合强度的影响。结果表明: 在含柠檬酸根电解液中水热电化学沉积的仍为HA涂层, 与不含柠檬酸根的电解液相比, HA晶体的尺寸显著减小, 涂层表面更加均匀致密, 涂层与基体之间的结合强度由15.39 MPa提高到24.31 MPa; HA(002)晶面的衍射峰随着水热电化学沉积时间的增加先增强后减弱, 在沉积2 h时达到最大, HA晶粒尺寸较小, 涂层更为均匀致密。随着沉积时间的增加, HA涂层厚度呈非线性增加, HA涂层的结晶度和结合强度均, 先增大后减小, 沉积时间为2 h时结晶度和结合强度分别达到最大值为75.7%和24.31 MPa。

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碳纳米管阵列的原子氧剥蚀效应*
刘宇明,李蔓,刘向鹏
材料研究学报. 2016, 30 (10): 795-800.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.667
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利用空间原子氧地面模拟试验研究了碳纳米管阵列的原子氧剥蚀效应。用扫描电子显微镜观察碳纳米管阵列经不同注量原子氧辐照后的形貌, 并测量了剥蚀长度。结果表明, 碳纳米管阵列在原子氧作用下发生剥蚀效应, 原子氧注量不同则剥蚀率有一定的差异, 其形貌也有明显的变化。原子氧的轰击和氧化是碳纳米管阵列发生原子氧剥蚀的原因。基于这些结果提出了原子氧剥蚀碳纳米管阵列过程模型。

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