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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2009年, 第23卷, 第6期 刊出日期:2009-12-25 上一期    下一期
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专题评述
背散射电子衍射在高应变率变形结构研究中的应用
徐永波 阳华杰 Marc Andre Meyers
材料研究学报. 2009, 23 (6): 561-571.  
摘要   PDF (2122KB)

本文是作者对背散射电子衍射技术在高应变率态载荷下诱发的几种晶体(包括Fe----Cr----Ni单晶、304不锈钢和纳米铜)变形结构演化的最新研究结果, 以及对相关研究进展的简要评述. 具体内容包括: (1)进一步辨认剪切带中再结晶现象, 澄清长期来学者们对该问题看法上的分歧; (2)采用Meyers等提出的结构演化模型对再结晶予以合理的解释; (3)在实验基础上, 根据位错动力学理论, 对局部化过程中再结晶的晶粒生长予以定量描述, 其结果与实验事实吻合.

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研究论文
VGCF的表面处理对VGCF/SMPU复合材料力学和热学性能的影响
傅雅琴 韩春韶 倪庆清 朱曜峰 丁艳杰
材料研究学报. 2009, 23 (6): 572-576.  
摘要   PDF (1015KB)

用二步法对气相生长碳纤维(VGCF)进行表面改性处理, 然后用溶液混合法制备了VGCF/形状记忆聚氨酯(SMPU)复合材料. 用扫描电镜观察分析了VGCF在SMPU基体中的分散性以及与基体的界面结合情况, 研究了复合材料的力学性能和热学性能. 结果表明:与未经二步法处理的VGCF相比, 用二步法表面处理使VGCF在基体中的分散性及与基体的界面结合能力得到较大的提高, 且使其对复合材料的拉伸强度及拉伸弹性模量的增强效果更为明显; 虽然SMPU与VGCF复合后的断裂伸长率有所降低, 但是与未处理的VGCF制备的复合材料相比, 断裂伸长率有明显增大; 表面处理的VGCF更有利于提高复合材料的热稳定性.

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铝粉烧结材料等通道转角挤压的性能演变
李萍 薛克敏 周明智
材料研究学报. 2009, 23 (6): 577-581.  
摘要   PDF (894KB)

对不同路径和不同道次下铝粉烧结材料的等通道转角挤压工艺进行了试验研究, 用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电镜分析了粉末烧结材料在不同工艺条件下的晶粒细化规律和致密行为, 并测量了挤压后试样的密度和硬度等性能. 结果表明, 等通道转角挤压工艺对粉末烧结材料具有很强的致密效果和细化效果, 可显著提高其力学性能. 在单道次变形中, 大剪切塑性变形和高静水压力状态是粉末烧结材料获得良好的致密效果的关键; 在多道次变形中, 变形量的累积和不同的剪切特征不断地改变内部的孔隙形状, 使内部基体材料进一步致密. 而晶粒的细化效果则取决于变形中的静水压力、变形量和剪切特征等关键因素.

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SiC颗粒的高温氧化动力学
李玉海 黄晓莹 王承志 李颖
材料研究学报. 2009, 23 (6): 582-586.  
摘要   PDF (719KB)

研究了SiC颗粒在927oC、1027oC和1127oC空气中的高温氧化动力学. 结果表明, 温度越高SiC颗粒的氧化速率常数越大, 氧化反应越容易进行;
SiC颗粒的高温氧化分为氧化前期和氧化后期两个阶段. 氧化前期的反应速率受界面化学反应的控制; 氧化后期受扩散控制, 其表观活化能远比氧化前期的大. SiC颗粒的高温氧化过程符合两个阶段式模型: 氧化前期的氧化速率常数kc=143.37exp(-70994}/(RT))(mg m-2 min-1), 氧化后期的氧化速率常数kD=3.61108exp((-192758)(RT))(mgm-2 min-1).

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聚酰亚胺/二氧化硅复合薄膜的热物性及其影响因素
杨莉萍 蔡岸 雒彩云 陈江平 奚同庚
材料研究学报. 2009, 23 (6): 587-591.  
摘要   PDF (1034KB)

应用自行研制的亚微米/微米薄膜激光脉冲法热扩散率测定仪和差示扫描量热仪(DSC)分别测定了聚酰亚胺(PI)薄膜和PI/SiO2复合薄膜在不同温度下的热扩散率、热导率和比热, 解决了激光脉冲法测定热导试样的透光问题. 研究了PI/SiO2复合薄膜的热物性随SiO2添加量和温度的变化关系. 结果表明:随着温度的升高, PI薄膜及PI/SiO2复合薄膜的热扩散率下降, 比热和热导率线性增加. 在PI薄膜中添加SiO2颗粒可降低PI薄膜的比热, 明显增强导热性能, 但是不会改变PI薄膜热导率随温度升高而增大的变化规律.

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热镀锌钢材在海洋大气环境中的氢渗透行为
张大磊 李焰
材料研究学报. 2009, 23 (6): 592-597.  
摘要   PDF (929KB)

用改进的Devanathan双面电解池在恒温、恒湿)条件下检测热镀锌钢材的渗氢电流密度并观测其腐蚀形貌, 研究了温度对其氢渗透行为的影响. 结果表明, 在湿度相同的条件下, 随着模拟海洋大气环境温度的升高试样的氢渗透加速, 且湿度越高温度的这种加速作用越显著; 在高温和高湿条件下, 试样的氢吸收和氢渗透进行得更快.

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衬底偏压对线性离子束DLC膜微结构和物性的影响
代伟 吴国松 孙丽丽 汪爱英
材料研究学报. 2009, 23 (6): 598-603.  
摘要   PDF (1180KB)

采用一种新型线性离子束PVD技术制备出大面积类金刚石薄膜(DLC膜), 研究了衬底负偏压对薄膜微结构和物性的影响. 结果表明: 制备出的类金刚石薄膜在300 mm × 100 mm 范围内纵向厚度均方差约10--12 nm, 横向薄膜厚度均方差约2--4 nm. 随着衬底偏压的提高, 薄膜中sp3键的含量先增加后减小, 在衬底偏压为-100 V时sp$^{3}$键的含量最大; DLC膜的残余应力、硬度和弹性模量与sp3键的含量呈近似线性的关系, 在衬底偏压为-100 V时其最大值分别为3.1 GPa、26 GPa和230 GPa. DLC薄膜的摩擦学性能与薄膜中sp3碳杂化键的含量密切相关, 但是受衬底偏压的影响不大, 其摩擦系数大多小于0.25. 偏压对磨损的影响很大, 在偏压比较低(0− -200 V)时, 薄膜的磨损率约为10-8 mm3/N ?m, 偏压升高到300 V磨损率急剧提高到10-7 mm3/N ? m.

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在多壁碳纳米管表面高压生长纳米聚晶金刚石纤维
邓福铭 卢学军 刘瑞平 徐国军 陈启武 李文铸
材料研究学报. 2009, 23 (6): 604-609.  
摘要   PDF (1170KB)

在压力5.8 GPa、温度1500oC、烧结时间1 min条件下, 以3%(质量分数)的碳纳米管作为添加剂, 在金刚石--钴--碳纳米管烧结体系中发现了碳纳米管表面生长的由纳米颗粒形成的纤维. 用酸碱将样品处理前后的SEM观察发现, 该复合纤维的外层为纳米聚晶金刚石. EDS、XPS、XRD和拉曼光谱分析进一步证实, 复合纤维的内层为多壁碳纳米管、外层为纳米聚晶金刚石. 在此基础上提出, 在高温高压下未转变的CNTs可能对外层再生长纳米金刚石起模板作用.

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Cr颗粒含量对Ni--Cr纳米复合镀层组织结构的影响
张艳 彭晓 王福会
材料研究学报. 2009, 23 (6): 610-615.  
摘要   PDF (1020KB)

使用Ni与纳米Cr颗粒共沉积方法制备Ni--Cr纳米复合镀层, 研究了镀液中Cr颗粒浓度、搅拌强度和阴极电流密度等工艺参数对镀层中沉积Cr量的影响. 结果表明: 镀层中纳米Cr颗粒的复合改变了电沉积Ni的生长方向, Ni晶粒由原来沿(200)晶面取向生长, 转变为沿(200)、(111)和(220)晶面均匀生长. 镀层中Cr复合量越多, Ni晶粒的形核位置越多, Ni晶粒越细化. 也探讨了Ni--Cr纳米复合镀的沉积机理.

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液态浸渗挤压Al2O3sf/2A12铝基复合材料表面损伤的预测
刘健 齐乐华 周计明 苏力争
材料研究学报. 2009, 23 (6): 616-621.  
摘要   PDF (1286KB)

建立了Al2O3sf/2A12铝基复合材料液态浸渗挤压表面缺陷预测的数学模型, 基于L9(34)正交试验实验表模拟了9种在不同工艺参数下液态浸渗挤压成形Al2O3sf/2A12铝基复合材料制件的损伤分布规律, 研究了工艺参数对损伤形成的影响规律. 结果表明: 由于不均匀变形以及制件表面的局部过热, 在坯料模角处易产生表面环向裂纹; 保压时间对表面损伤形成的影响最大, 其次为浇注温度和模具预热温度, 挤压速度的影响比较小. 通过优化工艺参数, 可以有效地避免表面损伤的产生, 挤出表面质量良好的制件, 模拟结果与实验结果基本吻合.

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基于VOF/PLIC界面追踪方法的RTM工艺充模过程数值模拟
杨俊英 贾玉玺 丁妍羽 张国芳
材料研究学报. 2009, 23 (6): 622-627.  
摘要   PDF (1097KB)

针对基于Darcy定律的树脂传递模塑(RTM)工艺的充模过程数值模拟的局限性, 将纤维预制体内的充填流动作为两相流(树脂相和空气相)处理,
在动量方程中考虑了惯性项和粘性项, 采用有限体积方法(FVM)离散控制方程, 并与VOF/PLIC界面追踪方法相结合, 发展了求解树脂在纤维预制体内非稳态流动问题的数值模拟方法. 在此基础上开发了RTM工艺的充模过程数值模拟程序, 其算例的数值模拟结果与解析解或实验结果吻合良好,
验证了此数值模拟方法的有效性和可靠性.

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杂质离子对非晶态水合氧化钌电化学超电容性能的影响
武彩霞 刘罡 方海涛 李峰 史鹏飞
材料研究学报. 2009, 23 (6): 628-634.  
摘要   PDF (1341KB)

采用化学沉淀法(在RuCl3溶液中滴加NaOH)制备非晶态水合氧化钌, 用去离子水对非晶态水合氧化钌沉淀充分洗涤, 获得了Na、Cl杂质含量不同、而非晶态结构、水含量和显微相貌都相同的两种氧化钌样品. X射线光电子能谱分析表明, 样品中的Na和Cl杂质分别以水合Na+、水合Cl-的形式存在. 去离子水充分洗涤5次的样品(W_5)与不充分洗涤1次的样品(W_1)相比, 前者的Na+、Cl-杂质含量低. 循环伏安测试表明, W_5的比电容和功率性能都优于W_1. Na+、Cl-杂质不仅降低了氧化钌的比电容, 也降低了氧化钌的功率性能. 在非晶态水合氧化钌的制备过程中杂质含量的控制对获得高超电容性能十分重要.文中还分析了Na+、Cl-杂质对电容性能不利影响的机理.

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N18、Zry--4和M5锆合金中氢的固溶度
唐睿 杨晓雪
材料研究学报. 2009, 23 (6): 635-639.  
摘要   PDF (844KB)

用差示扫描量热法(DSC)研究了含氢20--240 μg/g的N18、Zry--4和M5三种锆合金加热时氢化物完全溶解时的固溶度(TSSD)和冷却时氢化物开始析出时的固溶度(TSSP)并使用TSSD或TSSP数据拟合出最优方程.结果表明, 这些合金的TSSD或TSSP差别都很小, TSSD与TSSP之间都存在显著的滞后,是氢化物与基体间的体积错配应变所导致. 根据冷却时DSC放热峰的宽度,计算出氢化物从过饱和固溶体中析出的平均速率, 并拟合出最优方程.氢化物析出的活化能与氢在锆合金中的扩散激活能近似, 表明氢化物的析出受到氢扩散的控制.

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薄膜生长的三维蒙特卡罗模型
朱祎国
材料研究学报. 2009, 23 (6): 640-645.  
摘要   PDF (1887KB)

构造三维蒙特卡罗模型, 研究了六边形基底薄膜生长的过程. 在模型中针对每个原子考虑了原子沉积、原子扩散及原子脱附三个动力学过程,
并认为这三个过程是相互独立的, 即在同一计算步长中三个过程依据各自的概率发生. 经过生长过程可视化的结果表明, 薄膜原子之间的相互作用能、基底温度和沉积速率对薄膜的生长方式有显著的影响. 这一结论得到了实验的验证.

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掺杂对LiFePO4电化学性能的影响
康晓雪 田彦文 邵忠宝 袁万颂
材料研究学报. 2009, 23 (6): 646-651.  
摘要   PDF (1200KB)

用水热法制备LiFe0.95M0.05PO4(M = Mg, Ni, Co), 研究了掺杂对材料电化学性能的影响. 结果表明, 液相Fe位掺杂合成的LiFe 0.95 M 0.05PO4具有纯相橄榄石结构、结晶良好、粒径均匀; Fe位掺杂可增强材料的可逆性和导电性, 提高其1C倍率下的电化学容量和循环稳定性; LiFe0.95Mg 0.05PO4, LiFe 0.95 Ni 0.05 PO 4 和LiFe 0.95 Co 0.05 PO 4三种材料的1C倍率首次放电比容量分别为133.1 mAh ?g-1, 128.4 mAh ?g -1 和135.2 mAh ? g -1; 三种掺杂离子中Co 2+掺杂的效果最好, 0.1C和1C倍率放电循环30次后的容量衰减率仅为5.7%和9.5%.

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掺杂SiO2对FeCo纳米晶磁粉电磁性能的影响
庞永强 程海峰 唐耿平 邢欣
材料研究学报. 2009, 23 (6): 652-655.  
摘要   PDF (646KB)

用高能球磨法制备了掺杂SiO2的FeCo纳米晶磁粉, 用SEM、XRD等分析手段对纳米晶磁粉进行结构分析, 研究了掺杂SiO2对FeCo纳米晶磁粉/石蜡复合物复介电常数和复磁导率的影响. 结果表明, 杂质SiO2主要以非晶态的形式存在于FeCo纳米晶颗粒中; 与未掺杂SiO2的FeCo纳米晶磁粉相比, 在复磁导率变化很小的情况下, 掺杂适量的SiO2可显著降低纳米晶磁粉/石蜡复合物的复介电常数, 可较好的解决吸波涂层设计中的阻抗匹配问题.

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AZ91D镁合金热处理与微弧氧化的交互作用
马颖 张洪锋 郝远 陈体军 李元东 高唯
材料研究学报. 2009, 23 (6): 656-662.  
摘要   PDF (3258KB)

随着AZ91D镁合金微弧氧化反应的进行, 膜层逐渐增厚, 膜层表面的喷射孔洞和 喷射沉积物粗大化, 膜层表面粗糙度增大. 微弧氧化反应时膜层内部的应力集中会使膜层萌生微裂纹. 对基体进行固溶处理后可以改善其微弧氧化膜层中微裂纹的数量和形态以及膜层表面的粗糙度, 并能提高微弧氧化膜层的生长速率, 同时降低微弧氧化过程的能耗. 时效处理会使微弧氧化膜层中的残余应力得以释放, 微弧氧化膜的形貌没有发生明显改变, 即膜层表面的微裂纹在数量和形态上仍好于未经热处理基体膜层. 微弧氧化处理不会引起 基体组织的显著变化. 在硅酸盐溶液体系中,
AZ91D镁合金表面参与微弧氧化反应的Al比 Mg少得多, 同时还伴随着一个溶液中的Si向镁合金基体内部渗透的过程.

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使用硅油--水体系制备纳米氢氧化镁
连肖南 陈鸣才 许凯
材料研究学报. 2009, 23 (6): 663-667.  
摘要   PDF (1020KB)

以硫酸镁和氢氧化钠为主要原料, 用化学沉淀法在硅油--水体系中制备氢氧化镁阻燃剂, 用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT--IR)和热重分析仪(TGA)对产物的形貌、粒径、晶型结构和热稳定性进行表征, 研究了反应时间、温度、搅拌速度、盐和碱溶液浓度、加料方式等因素对氢氧化镁形貌和分解温度的影响. 结果表明: 当反应时间为6 h、反应温度为60℃、搅拌速度为1500 r/min时, 制得质量和性能较好的纳米氢氧化镁.

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热轧态Inconel690合金中碳化物的溶解和析出
郝宪朝 陈波 马颖澈 高明 刘奎
材料研究学报. 2009, 23 (6): 668-672.  
摘要   PDF (1178KB)

采用扫描电镜研究热轧态690合金碳化物的溶解和析出行为,透射电子显微镜分析碳化物结构。结果表明:热轧态合金中存在的碳化物多数沿晶界长条状分布,少量呈颗粒状分布于晶内,类型为M23C6。热轧态合金晶界、晶内碳化物的完全固溶温度分别为1050oC、1080oC。低固溶温度下未完全溶解的残余晶界碳化物直接导致后续TT处理晶界不再析出碳化物;而合金经完全固溶处理后,后续TT处理晶界会重新析出细小、半连续的碳化物。

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