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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2017年, 第31卷, 第2期 刊出日期:2017-03-31 上一期    下一期
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低温低压电弧等离子体渗氮处理316不锈钢的耐腐蚀性能
杨文进,赵彦辉,沈明礼,刘占奇,肖金泉,宫骏,于宝海,孙超
材料研究学报. 2017, 31 (2): 81-87.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.291
摘要   HTML   PDF (3998KB)

在低温下对316奥氏体不锈钢进行低压电弧等离子体渗氮处理,研究了渗氮处理对不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:渗氮层有两个子层,由纳米晶扩张奥氏体和少量的CrN化合物组成的外表层和单一结构的扩张奥氏体内层。由于低压电弧等离子体浓度高,在400℃渗氮1 h得到的渗氮层厚度达到15 μm,表现出很高的渗氮速率。纳米晶外表层是渗氮不锈钢耐腐蚀性能的关键,促进了钝化膜的生成,渗氮后试样表面形成的钝化膜厚度达到27 nm,比原始不锈钢钝化膜的2倍还多。渗氮不锈钢试样的腐蚀电流(3.55×10-8 A/cm2)比基材的腐蚀电流(1.99×10-7 A/cm2)降低一个数量级,表明渗氮后试样的耐腐蚀性能提高了。

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环氧树脂复合泡沫塑料的制备及其拉压性能
李苗苗,陈平,王辉,李建超
材料研究学报. 2017, 31 (2): 88-95.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.234
摘要   HTML   PDF (4352KB)

使用万能试验机对粉煤灰微珠/环氧树脂复合泡沫塑料进行拉伸和压缩实验,并用扫描电镜(SEM)观察其断面形貌,研究了微珠含量、微珠粒径以及级配比例对复合泡沫塑料拉伸和压缩性能的影响。结果表明,随着微珠含量的增加复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度都表现出先升高后下降的趋势,且在填充量为15phr时达到最大,其拉伸强度和压缩强度比纯环氧树脂分别提高了9.15%和6.86%。在填充量相同的条件下,微珠的粒径越小复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度越高。填充小粒径微珠(20 μm)比填充大粒径微珠(250 μm)复合泡沫塑料的拉伸强度和压缩强度分别高158.41%和19.96%,拉伸模量和压缩模量分别高32.77%和73.59%。不同粒径微珠级配填充环氧树脂复合泡沫塑料的拉伸和压缩性能主要受小粒径微珠含量的影响,小粒径微珠含量越高其拉伸和压缩强度越高。

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酸处理对干法纺甲纶聚酰亚胺纤维增强体性能的影响
陈乐,龙柱,王士华,李志强,郭帅,王斌
材料研究学报. 2017, 31 (2): 96-101.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.260
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以HCl为湿化学处理液,研究了HCl处理对聚酰亚胺纤维增强体浸润性能、微观形貌、热性能、细度及力学性能、化学结构和微观聚集态结构的影响,在分析纤维浸润性能改善的同时也分析了其他性能及结构的变化。结果表明:HCl处理后纤维表面凹凸不平,粗糙度增加,局部发生了刻蚀,引入了活性基团,表面能提高,浸润性能改善。且随着HCl浓度或温度的提高、处理时间的延长浸润性能改善趋势加快,热性能保持较好,细度及力学性能略有降低。在H+的作用下纤维酰亚胺环少量开环水解为聚酰胺酸,化学结构变化不明显,微观聚集态结构发生改变,非结晶区比例上升。HCl处理能有效地对纤维表面进行功能化改性。

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Au改性BaTiO3纳米颗粒在模拟太阳光照射下的光催化降解性能
县涛,邸丽景,马俊,桑萃萃,魏学刚,周永杰
材料研究学报. 2017, 31 (2): 102-109.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.222
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用聚丙烯酰胺凝胶法制备BaTiO3纳米颗粒,然后用光还原法在其表面沉积Au颗粒,制备出Au/BaTiO3复合光催化剂。使用X射线粉末衍射技术(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等手段对样品进行了表征。结果表明:Au修饰没有改变BaTiO3的晶体结构;粒径分布在5~20 nm的Au纳米颗粒,附着在BaTiO3颗粒表面(平均粒径约为55 nm);Au纳米颗粒的表面等离子体共振吸收效应(SPR)使Au/BaTiO3对~560 nm处的可见光产生较强的吸收;与BaTiO3单体相比,Au/BaTiO3中光生电子和空穴的复合几率明显降低。同时,提出了Au纳米颗粒在BaTiO3表面的形成机制。以偶氮染料亚甲基蓝(MB)作为目标降解物,在模拟太阳光的照射下研究了产物的光催化活性和光催化稳定性。结果表明:适量的Au修饰明显提高了BaTiO3的光催化降解活性,且使Au/BaTiO3具有良好的光催化稳定性。探讨了Au纳米颗粒改善BaTiO3模拟太阳光光催化性能的机理。

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纳米改性WBP-CFA地聚合物的耐久性和孔结构
郭晓潞,施惠生
材料研究学报. 2017, 31 (2): 110-116.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.182
摘要   HTML   PDF (1894KB)

使用废弃粘土砖粉(WBP)和高钙粉煤灰(CFA)制备复合地聚合物,用纳米颗粒对其进行改性,研究了纳米改性WBP-CFA地聚合物的抗冻性和抗渗性及其与孔结构之间的内在关联。结果表明,单掺纳米SiO2的改性效果优于纳米Al2O3,复掺2%(质量分数,下同) 纳米SiO2和1% 纳米Al2O3的地聚合物试样的抗渗性和抗冻性优良。冻融使地聚合物的体积密度降低,显气孔率和真气孔率提高;平均孔径和最可几孔径均增大,孔隙率提高;小于50 nm的无害孔和少害孔减少,大于50 nm的有害孔和多害孔均增加。

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Ni/W/C粉等离子原位冶金生成粗晶碳化钨复合材料的性能
赵健,刘宁,田成海,姬强,李惠琪,王淑峰,迟静,李建楠
材料研究学报. 2017, 31 (2): 117-122.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.497
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以Ni/W/C为粉末原料用等离子原位冶金法制备了大颗粒WC合金球钉增强Q345耐磨钢板,用扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等对球钉的组织成分、物相组成以及显微硬度进行表征,研究了这种大颗粒碳化钨复合材料的性能。结果表明:对于不同的粉末比例,40%Ni含量的球钉表面成型光亮、致密,与基体板的结合力强,内部的WC大颗粒分布均匀,其平均尺寸约为80 μm,最大尺寸约为100 μm,基体相为(Fe,Ni),还有网格状的Ni17W3和(Fe,Ni)共晶组织。球钉的平均显微硬度为1183.517HV0.1,大颗粒WC的显微硬度最大值为2078HV0.1

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薄膜热电偶在高温下的防氧化机理
王超杰,陈鹏,袁广民,王博
材料研究学报. 2017, 31 (2): 123-128.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.755
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根据金属材料的高温氧化和防氧化特性,研究了不同保护膜对薄膜热电偶防氧化的机理,提出使用SiO2、SiOxNy薄膜作为抗氧化的保护膜。用磁控溅射法分别制备了具有SiO2和SiOxNy保护膜和无保护膜的NiCr-NiSi薄膜热电偶样品,并对三种样品进行高温热处理。结果表明,根据不同样品的XRD图谱中NiO峰的强度,在800℃高温下有SiOxNy保护膜的样品其抗氧化效果约为有SiO2保护膜样品的3~5倍。同时发现,在高温处理过程中SiOxNy薄膜发生轻微氧化使SiOxNy薄膜结构更致密,有利于提高SiOxNy薄膜对温度敏感薄膜的抗氧化性能。

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热输入对1200 MPa级HSLA钢焊缝组织性能的影响
徐彬,马成勇,李莉,肖晓明,王剑锋
材料研究学报. 2017, 31 (2): 129-135.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.344
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为了研究焊接工艺条件对焊缝金属组织性能的影响,采用不同热输入对1200 MPa级低合金高强钢进行熔化极气体保护焊,利用OM、SEM、TEM观察并分析不同焊接热输入对焊缝组织及力学性能的影响规律。结果显示,当热输入为16、20、25 kJ/cm时,焊缝组织主要以针状铁素体为主,并含有少量M-A组元以及粒状贝氏体。随焊接热输入增大,针状铁素体组织有所增多且板条宽度逐渐增大,而粒状贝氏体组织减少。焊缝内非金属夹杂物类型多为促进针状铁素体形核的Ti-Mn-Al-O-S系复合氧化物夹杂。焊缝金属硬度、冲击韧性及焊接接头强度随热输入增大基本呈下降趋势,并且各焊接热输入条件下焊缝金属具有良好的强韧性匹配。随热输入增大,焊缝金属断裂特征由韧性、脆性混合型断裂向脆性断裂转变。热输入为20 kJ/cm时,焊接接头综合性能最佳。

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功能化石墨烯-碳纳米管协同强韧化HDPE纳米复合材料的制备和性能
卞军,王刚,周醒,蔺海兰,王正君,肖文强,陈代强
材料研究学报. 2017, 31 (2): 136-144.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.309
摘要   HTML   PDF (2570KB)

使用L-天门冬氨酸连接氧化石墨烯和酸化多壁碳纳米管(WMCNT-COOH)合成杂化材料LGC,然后用纳米填料LGC填充马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH),用熔融共混法制备了LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料。对LGC杂化填料和LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料进行了红外分析(FTIR)、拉曼光谱分析(Raman)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、示差扫描量热仪分析(DSC)、热失重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)和力学性能测试,研究了LGC含量对LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料性能的影响。结果表明:L-天门冬氨连接了GO和WMCNT-COOH,三者通过酰胺键连接在一起形成LGC杂化材料。LGC杂化材料内部官能团(氨基或羧基等)与聚合物基体中的羧基发生相互作用,改善了基体与填料之间的界面。根据DMA分析,损耗因子的变化证实了LGC与基体分子链之间强烈的相互作用。热学分析结果表明:纳米复合材料的结晶温度、熔融温度和热稳定性能都提高了。力学分析表明:随着LGC含量的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后降低的趋势;当LGC含量为0.5%和0.75%(质量分数)时,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别比HDPE-g-MAH提高了95.9%和62.4%。

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超支化环氧树脂增韧增强苯并噁嗪树脂
靳奇峰,姜冬月,佟丽娜,谭荔元
材料研究学报. 2017, 31 (2): 145-151.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.172
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将芳香二元胺型苯并噁嗪(DDM)与全脂肪链超支化环氧树脂(AHEP)按照不同配比进行共混固化,制备出完全相容的DDM/AHEP共混固化物。用傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪研究了共固化体系的固化物结构特征及其固化反应行为。使用动态热机械性能分析仪表征了共固化体系固化物的热机械性能,结果表明,共混固化物的冲击强度和弯曲模量协同增韧增强。当AHEP添加量为5%(质量分数)时DDM/AHEP固化物的弯曲模量比纯苯并噁嗪树脂提高了11.5%,冲击强度则提高了167%。共混固化物的断面形貌,呈现出原位增韧增强的特征。

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闪光留量对510 MPa级车轮钢闪光对焊接头组织与性能的影响
张洪博,谭峰亮,陈志国
材料研究学报. 2017, 31 (2): 152-160.   DOI: 10.11901/1005.3093.2016.384
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对不同闪光留量条件下510CL车轮钢闪光对焊接头组织和性能进行研究。结果表明:焊接热影响区含界面区、粗晶区、重结晶区、部分重结晶区四个部分,其中界面区维氏硬度最高,峰值硬度范围为201~219HV。闪光留量较小时,界面区主要为块状铁素体与粒状贝氏体;闪光留量适中时,界面区出现力学性能优异的针状铁素体组织;闪光留量过大会使接头处产生的热量过大,此时界面区主要为力学性能较差的魏氏体与粒状贝氏体组织,并出现错边现象。闪光对焊错边与魏氏体组织过多是焊接接头断裂的主要原因,为了获得性能良好的闪光对焊接头,闪光留量的合理设计范围为3.5~5.5 mm。

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