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2017年, 第31卷, 第10期 刊出日期:2017-10-20
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脉冲磁场对定向H13钢凝固组织的影响
张建伟, 李应举, 杨院生
材料研究学报. 2017, 31 (10): 721-727.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.226
研究了脉冲磁场对不同抽拉速率条件下H13钢定向凝固组织的影响。结果表明:施加脉冲电压为50-200 V的脉冲磁场,可使H13钢的一次和二次枝晶间距减小,且其减小的程度随着脉冲电压升高而增加;随着脉冲磁场频率的提高,一次和二次枝晶间距呈现先减小后增加的趋势;随着抽拉速率的提高,枝晶间距减小的幅度降低。在定向凝固过程中,施加脉冲磁场使加热区的高温熔体向凝固前沿流动,提高了凝固前沿附近液相温度,从而使凝固前沿温度梯度升高,导致枝晶间距减小。
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超快冷工艺下X80管线钢的DWTT裂纹扩展行为
赵金华, 王学强, 康健, 袁国, 邸洪双
材料研究学报. 2017, 31 (10): 728-736.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.055
用OM、SEM以及EBSD技术研究了超快冷工艺制备的18.4 mm X80管线钢的微观组织及晶体学取向,用SEM观察和分析了DWTT断口的表面形貌和裂纹扩展行为,并讨论了超快冷改善管线钢止裂性能的作用机制。结果表明,用超快冷工艺制备的X80管线钢的组织为AF+CB+M/A岛,其中AF组织大约占83%,CB大约占17%,组织的有效晶粒尺寸大约为3.5 μm,大角晶界百分比大约为40.9%;在DWTT断裂过程中,实验钢中较大比例的AF和细小M/A岛减小了有效晶粒尺寸,提高了材料的止裂性能。超快冷提高管线钢止裂性能作用机制为:超快冷促进了AF形成,提高了细小弥散分布的M/A岛含量,弱化了AF相变过程中变体的选择,进而降低了有效晶粒尺寸,提高了大角晶界密度,改善了材料的止裂性能。
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Al和Ce的含量对Mg-Al合金组织的影响
程仁菊, 董含武, 刘文君, 蒋斌, 熊舒涛, 刘波, 潘复生
材料研究学报. 2017, 31 (10): 737-742.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.480
研究了Al和Ce的含量对Mg-Al-Ce合金组织的影响以及第二相的演变规律,进行热力学计算分析探讨了合金化合物的形成规律及其作用。结果表明:添加适量的Ce对Mg-Al合金有细化晶粒的作用,当Al的添加量(质量分数,下同)为2.5%、Ce的添加量为2%时晶粒最小,为280 μm。数据拟合结果表明,Al含量为6.4%~7%、Ce含量为1.6%~2%为最佳添加量,可使晶粒尺寸减小到160 μm。随着Al、Ce含量的变化合金中优先生成Al4Ce相,在凝固过程中细小的Al4Ce化合物吸附在α-Mg晶粒周围形成片层状共晶,阻碍α-Mg晶粒的长大从而细化合金晶粒。
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双连续TiC/Fe复合材料的制备和性能
赖建宏, 周洋, 郑涌, 王嘉琪, 黄振莺, 李世波, 翟洪祥
材料研究学报. 2017, 31 (10): 743-750.
DOI: 10.11901/1005.3093.2015.602
以聚氨酯海绵为前驱体,以TiC微粉为原料并添加少量还原铁粉、羰基铁粉及钛粉为烧结助剂,用有机前驱体浸渍法制备具有三维网络结构的TiC多孔陶瓷,研究了聚氨酯海绵的孔径、浆料涂覆次数等因素对TiC多孔陶瓷的孔隙率和孔棱直径的影响。在此基础上采用无压浸渗工艺将Fe基体与TiC多孔陶瓷复合,制备出一种双连续结构的TiC/Fe复合材料。分析了复合材料的物相组成,观察了其宏观结构与微观结构,并测试了复合材料内的硬度分布。结果表明,TiC多孔陶瓷的结构完整,孔隙率和孔棱直径可控;复合材料具有双连续结构,TiC与Fe结合良好,两相结合区的硬度呈梯度变化。
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石墨烯/硬脂酸超疏水复合膜层的防腐性能
陈宁宁, 王燕华, 钟莲, 杨培培, 王佳
材料研究学报. 2017, 31 (10): 751-757.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.617
用溶液共混法制备石墨烯/硬脂酸(G/SA)共混溶液,再将其滴涂在微弧氧化后的AZ91镁合金表面制备出超疏水复合膜。用扫描电子显微镜、接触角测量仪和傅立叶红外光谱仪等手段表征了复合膜层的表面形貌、润湿性能以及化学组成,并对微弧氧化膜层和复合膜层进行了阻抗谱和极化测试。结果表明: 石墨烯/硬脂酸共混溶液滴涂后使多孔的超亲水微弧氧化膜层转变为具有微/纳米结构的超疏水复合膜层,静态接触角达到162°;复合膜层的腐蚀电流密度降低了4个数量级,电荷转移电阻增加了4个数量级,且能对镁合金提供有效的腐蚀保护。
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碳纳米管/炭黑协同效应对天然橡胶/顺丁橡胶复合材料性能的影响
高江姗, 何燕, 徐瑾, 郭昌
材料研究学报. 2017, 31 (10): 758-764.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.444
使用两种一定比例的填料,在增加碳纳米管(CNTs)的同时不等量的减少炭黑(CB),其比例为m(CNTs):m(CB的减少量)=1:2.5,研究填料的变化对橡胶的力学等性能的影响。用扫描电镜(SEM)观察橡胶脆断面碳纳米管的分散情况,在3D测量激光显微镜下观察了橡胶拉伸断面的平整度和高度差。结果表明,填充4 phr CNTs时拉伸强度最高,比添加0 phr的高11.41%;随着CNTs的增多炭黑的减少使材料的加工性能变差,模量和耐磨性提高,填充8 phr CNTs的橡胶比0 phr的耐磨性高21.14%;根据动态力学性能测试(DMA)的损耗因子,随着碳CNTs添加量的增多橡胶的滚动阻力减小,但是抗湿滑性变差。
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离子液体对PbO2电沉积形核生长过程的影响研究
薛娟琴, 张健, 王磊, 于丽花, 唐长斌, 毕强
材料研究学报. 2017, 31 (10): 765-772.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.581
为揭示1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4)添加对PbO2阳极形核和生长过程的影响机制,利用电化学工作站测试PbO2在玻碳电极上沉积的电化学行为特征,包括:循环伏安曲线、计时电位曲线及计时电流曲线,并与氧化沉积的PbO2涂层表面形貌进行对比分析。结果表明,PbO2电沉积过程遵循三维连续成核模式,离子液体辅助时虽未明显改变PbO2电结晶机理,但对PbO2电沉积过程中成核和结晶长大速率均有抑制作用,其中以抑制核长大为主,从而明显地减小了PbO2结晶颗粒尺寸,得到致密的电极表面结构,使得电化学综合性能增强。
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电沉积非晶态Co-W合金镀层在碱性溶液中的电催化析氢研究
王玉, 盛敏奇, 翁文凭, 许继芳, 曹孟秋
材料研究学报. 2017, 31 (10): 773-780.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.779
利用恒电流直流电沉积方法在Cu基底表面制备了Co-W合金镀层,当镀液中WO42-浓度≥0.075 mol/L时镀层为非晶态结构。电化学研究表明,非晶态Co-W合金镀层在1 mol/L NaOH溶液中表现出良好的电催化析氢活性,过程受Volmer-Heyrovsky路径控制。W含量约为40.1%(质量分数)的Co-W合金镀层析氢活性最强,其表观交换电流密度j0为3.17×10-5A/cm2;当电位负于-1.464 V(相对于饱和甘汞电极电位)后该Co-W合金镀层的阴极电流密度超越了商用Pt片。结合电化学阻抗分析获知,由于镀层本征催化活性和比表面积(或电化学活性面 积)均得到提升,使得非晶态Co-W合金镀层析氢活性获得提高。
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Ti-6246中α相转变织构的形成机制
赵子博, 王国强, 杨晓龙, 刘建荣, 李玉兰, 杨锐
材料研究学报. 2017, 31 (10): 796-800.
DOI: 10.11901/1005.3093.2016.606
利用EBSD研究了β单相区锻造Ti-6246饼坯的显微组织和晶体取向。结果表明,β锻造的Ti-6246合金有网篮组织,原始β晶粒沿着金属的流动方向拉长。β相呈现<100>β与饼坯压缩方向平行的强丝织构。次生α相的织构类型与β相符合Burgers取向关系。当相邻原始β晶粒具有相近<110>方向时,在该β/β晶界两侧析出的次生α相的晶体c轴将沿着这一共同的<110>方向,即发生变体选择,导致α相在{0001}极图上的最大织构密度明显高于β相在(110)极图上的最大织构密度。
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