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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2019年, 第33卷, 第2期 刊出日期:2019-02-25 上一期    下一期
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Pd/PANI纳米纤维的液相合成及其对乙醇的电化学行为
谭德新,胡伟,陈素娴,简杰婷,周丽珊,王艳丽
材料研究学报. 2019, 33 (2): 81-86.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.398
摘要   HTML   PDF (5337KB)

以苯胺为单体、PdCl2为金属前驱体、过硫酸铵为氧化剂,在避光条件下液相化学氧化合成Pd/PANI纳米纤维,用XRD、FESEM、TEM、SAED、HRTEM、FT-IR和UV-vis等手段对其表征,研究了 Pd/PANI纳米纤维修饰玻碳电极对乙醇的电化学行为。结果表明,Pd/PANI纳米纤维的平均直径为20 nm,长度为500 nm;平均直径为6 nm的纳米Pd颗粒单分散分布在PANI纤维中;Pd/PANI纳米纤维修饰电极的ECSA值为54.76 m2/gPd,是商用Pd/C催化剂(6.08 m2/gPd)的9倍,其jf/jb值为1.192。

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45钢表面Ni/WC复合熔覆层的形成机制
杨贵荣,高大文,宋文明,张玉福,马颖
材料研究学报. 2019, 33 (2): 87-94.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.510
摘要   HTML   PDF (18359KB)

采用真空熔覆技术在45钢表面制备Ni +WC复合熔覆层并进行阶段性取样,研究镍基复合涂层的形成机制。结果表明:在45钢表面生成与基体冶金熔合、WC硬质颗粒分布均匀的Ni基复合熔覆层。整个熔覆层由4 mm厚的复合层、1 mm厚的过渡层、20 μm厚的扩散熔合区以及250 μm厚的扩散影响区组成。复合层区由WC和分解形成的富W复相碳化物包围在Ni颗粒周围组成;复合熔覆层的主要组成相有γ-Ni固溶体、Cr7C3、Ni2.9Cr0.7Fe0.36、Cr23C6、Ni3Fe、Ni3Si、Ni3B、W2C以及C等;真空熔覆过程包括:镍基合金颗粒达到熔点(900℃)前升温阶段颗粒间微烧结颈的形成、升温达到熔点(1020℃)开始的镍基合金颗粒熔融以及保温阶段(1060℃)的熔合扩散与WC颗粒微区位置的调整。

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PBT/氧化石墨烯纳米复合材料的制备及热处理
肖文强,黄欢,陈林,严磊,卞军,鲁云
材料研究学报. 2019, 33 (2): 95-102.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.397
摘要   HTML   PDF (6919KB)

先用Hummer法合成氧化石墨烯(GO),然后用熔融共混法制备了不同GO含量的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纳米复合材料(PBT/GO)。随着GO含量的提高PBT/GO纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度都先提高后降低,GO的含量为0.5%的材料性能最佳。将GO含量为0.5%的PBT/GO纳米复合材料在不同温度(150、180和200℃)热处理不同时间(30、60和90 min),研究了热处理对其结构和性能的影响。结果表明,随着热处理温度的提高PBT/GO纳米复合材料的拉伸强度和冲击强度最高达63.2 MPa和11.6 kJ/m2,比热处理前分别提高了36.1%和59.3%。而随着热处理时间的延长其拉伸强度和冲击强度最高分别为62.3 MPa和11.0 kJ/m2,分别提高了34.2%和51.9%。DSC分析结果表明,提高热处理温度和延长热处理时间都能提高复合材料的结晶度,结晶度比热处理前最多分别提高了11.4%和8.6%,温度对结晶度的影响更甚。XRD测试结果表明,热处理并不改变复合材料的晶型结构,只影响其结晶度。导热性能测试结果表明,复合料的结晶度越高则导热性能越好。提高热处理温度,复合材料在50℃和100℃的热导率最高分别为0.49 W/(m·K)和0.42 W/(m·K),比热处理前分别提高了24.1%和18.6%;延长热处理时间,复合材料在50℃和100℃的热导率最高分别为0.46 W/(m·K)和0.37 W/(m·K),比热处理前分别提高了14.6%和5.9%,热处理温度对导热性能的影响更显著。

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淬火速率对汽车用高强铝合金性能的影响
李承波,邓运来,唐建国,李建湘,张新明
材料研究学报. 2019, 33 (2): 103-108.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.391
摘要   HTML   PDF (9566KB)

采用力学性能测试、电导率测试和透射电子显微镜研究了淬火速率对汽车用高强铝合金性能的影响。结果表明:淬火速率从960℃/s降低到1.8℃/s,电导率提高了5.7% IACS,硬度的下降率为40%,抗拉强度和屈服强度的下降率分别为24.2%和56.9%,硬度和强度与淬火速率的对数呈线性关系。随着淬火速率的降低,淬火析出相的尺寸和面积分数显著增大,导致性能下降。淬火速率为1.8℃/s时,淬火析出相的平均尺寸为465.6 nm×158.2 nm,析出相的面积分数为42.1%。

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挤压态6013-T4铝合金在动态冲击载荷下的变形行为及其微观机理
叶拓,吴远志,刘安民,唐徐,李落星
材料研究学报. 2019, 33 (2): 109-116.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.504
摘要   HTML   PDF (9083KB)

使用霍普金森压杆试验装置进行挤压态6013-T4铝合金的室温动态压缩实验,应变速率为1×103~3×103 s-1。结果表明,6013-T4铝合金在动态压缩过程中表现出明显的应变硬化和正应变速率敏感性;随着应变和应变速率的提高位错密度增大,在高应变速率和大应变量变形后试样的位错塞积显著。在相同的变形条件下0°方向试样的应力总是最高,而45°方向试样的应力最低。挤压态6013-T4合金的主要织构类型为{112}<111>和{110}<111>。对于{112}<111>织构,0°、45°和90°方向的最大施密特因子分别为0.27、0.49和0.41。对于{110}<111>织构,最大施密特因子分别为0.27、0.43和0.41。0°方向的施密特因子最小,使该方向的应力水平较高。在相同的应变速率和应变量条件下动态压缩变形时,0°方向试样的位错密度更高。在冲击件的材料选择和结构设计中有必要考虑材料的应变速率敏感性、力学性能各向异性以及微观组织的演变。

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3D打印医用钛合金的抗菌性能和体外生物相容性
李改明,刘思雨,战德松,刘蕊,任玲,杨柯,王敬人,王强
材料研究学报. 2019, 33 (2): 117-123.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.548
摘要   HTML   PDF (10477KB)

应用选择性激光熔融技术(SLM)制备出3D打印医用钛合金Ti-6Al-4V和Ti-6Al-4V-5Cu,用平板共培养法研究测定其抗菌性能,用CCK8细胞增殖测定法、鬼笔环肽细胞骨架染色法和Annexin-V/PI流式细胞术研究了这种合金的抗菌性能和对小鼠胚胎成骨前体细胞(MC3T3-E1)的体外生物相容性影响。结果表明,3D打印Ti-6Al-4V-5Cu合金具有较高的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到(57.03±1.55)%。在CCK8细胞增殖毒性测定、细胞骨架鬼笔环肽染色实验和Annexin-V/PI双标记法流式分析三种研究中Ti-6Al-4V-5Cu表现的优越,具有更好的体外生物相容性。

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Co0.525Fe0.475MnP化合物的室温磁热效应和磁电阻效应
孙乃坤,仲德晗,任增鑫,张扬,刘晓云
材料研究学报. 2019, 33 (2): 124-130.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.395
摘要   HTML   PDF (4913KB)

采用多步骤固态烧结方法合成了具有单一Co2P相的Co0.525Fe0.475MnP化合物,其反铁磁有序温度在室温附近。在升温过程中,这种化合物经历两个连续的磁转变:在285 K发生反铁磁到铁磁的一级相变,在375 K发生由铁磁到顺磁的二级相变。在0~5 T的外磁场中,两个相变点温度对应的最大磁熵变分别为1.1 J/(kg·K)(303 K)和-2.0 J/(kg·K)(383 K)。外磁场为零时,随着温度的降低电阻率曲线在铁磁到反铁磁转变温度附近出现极小值,是铁磁有序与反铁磁有序的竞争所致。在35 K再次出现的电阻率极小值,可归因于由Fe替代Co引起的自旋无序所导致的金属-绝缘体转变。在5 T磁场中磁电阻率的最大值对应温度为200 K时的-2.5%,在反铁磁温度以上磁电阻率迅速减小。这表明,这种化合物的磁电阻效应源于外磁场对反铁磁有序的影响。

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贱金属Ni电极的制备和性能
骆迁,姜朝斌,黄万雄,刘赐宇,严航,陈勇,叶波
材料研究学报. 2019, 33 (2): 131-137.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.372
摘要   HTML   PDF (4479KB)

使用Ni、B粉和玻璃粉制备贱金属Ni电极浆料,加入松香松油醇作为有机溶剂。两组浆料中Ni粉,B粉和玻璃粉的质量百分比分别为70%、15%、15%和68%、16%、16%。将浆料涂覆在PTC半导瓷上在790~870℃烧结,制备出贱金属Ni电极。用SEM电镜观察电极样品截面的形貌。对不同烧结温度的Ni电极做截面EDX线扫以获取电极和陶瓷各组成元素的原子数的变化。改变浆料的组成和烧结温度调节了电极的匹配性以及体电阻、方阻等电学性能。在810~850℃区间内保温20 min,在PTC等半导瓷上得到的Ni电极具有良好电学性能。根据电极和瓷体主要元素的原子百分比的变化研究了陶瓷与电极的匹配性并分析了温度变化对扩散系数D以及原子浓度百分比变化的影响,探索了客观性质的微观机理。实现了Ni电极与PTC陶瓷的良好匹配。

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结构调制超硬Ti/TiN纳米多层膜的制备及其尺寸效应
杨波波,孙珲,杨田林,郑小龙,徐涛,李方正,宋淑梅
材料研究学报. 2019, 33 (2): 138-144.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.343
摘要   HTML   PDF (7869KB)

使用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了调制周期为5~40 nm的Ti/TiN纳米多层膜,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和划痕仪等手段表征薄膜的微观结构和性能,研究了调制周期对Ti/TiN纳米多层膜性能的影响,并讨论了在小调制周期条件下Ti/TiN纳米多层膜的超硬效应和多弧离子镀技术对纳米多层膜硬度的强化作用。结果表明,与单层TiN相比,本文制备的Ti/TiN纳米多层膜分层情况良好,薄膜均匀致密,没有明显的柱状晶结构,TiN以面心立方结构沿(111)方向择优生长。随着调制周期的减小薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势,并在调制周期为7.5 nm时具有最大的硬度42.9 GPa和H/E值。这表明,Ti/TiN在具有最大硬度的同时仍然具有良好的耐磨性和韧性。Ti/TiN纳米多层膜的附着力均比单层TiN薄膜的附着力高,调制周期为7.5 nm时多层膜的附着力为(58±0.9) N。

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直接Z-型立方/六方ZnIn2S4复合光催化剂的制备及其光催化性能
陈顺生,李少珍,罗晓婧,王国宏
材料研究学报. 2019, 33 (2): 145-154.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.387
摘要   HTML   PDF (11874KB)

通过水热反应方法制备出立方相ZnIn2S4和六方相ZnIn2S4和系列不同摩尔比的复合相ZnIn2S4光催化剂,使用X射线衍射、扫描电子显微镜、电子能谱、透射电子显微镜、光致发光光谱、N2吸附-脱附法及紫外-可见光漫反射等手段表征了样品的晶体结构、显微结构及吸光特性并在可见光照射下进行了甲基橙降解实验。结果表明,复合相ZnIn2S4样品都具有比立方相、六方相和机械混合的ZnIn2S4更好的可见光催化活性,当复合相ZnIn2S4样品中立方相与六方相摩尔比为3:7时体系的催化活性最高。这种样品被可见光照射30 min后,甲基橙的降解率达到95.2%。其降解机理与样品较大的比表面积以及样品中的立方相与六方相之间的密切接触而形成直接Z-型光催化过程有关。

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SiBN三元陶瓷纤维的聚硼硅氮烷裂解转化制备和性能
崔永杰,刘勇,彭帅,韩克清,余木火
材料研究学报. 2019, 33 (2): 155-160.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.373
摘要   HTML   PDF (3597KB)

以三氯硅烷、六甲基二硅氮烷、三氯化硼和甲胺为原料合成聚硼硅氮烷前驱体,对前驱体进行熔融纺丝和不熔化处理,将其高温裂解后制备出SiBN陶瓷纤维。使用FT-IR、NMR、XRD、TEM、TGA等表征手段研究了在不同聚合温度下聚硼硅氮烷前驱体的化学结构特征、SiBN陶瓷纤维的高温热稳定性、介电性能以及力学性能。结果表明:在不同温度下制备的聚硼硅氮烷前驱体的骨架为Si-N-B,均含有HSiN3、BN3及NCH3等结构。在1400℃热处理后SiBN陶瓷纤维仍保持无定形态,直径为14 μm,拉伸强度达到0.91 GPa。在氮气气氛中SiBN陶瓷纤维从室温到1400℃的失重为1.5%,表明这种纤维具有较高的热稳定性。SiBN陶瓷纤维的介电常数为2.6~2.8,损耗角正切的数量级为10-2

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