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2010年, 第24卷, 第6期 刊出日期:2010-12-25
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高功率脉冲磁控溅射ZrN纳米薄膜制备及性能研究
吴忠振 田修波 段伟赞 巩春志 杨士勤
材料研究学报. 2010, 24 (6): 561-566.
采用高功率复合脉冲磁控溅射的方法(HPPMS)在不锈钢基体上制备ZrN纳米薄膜, 并研究了不同的工作气压对薄膜形貌、相结构及各种性能的影响。采用SEM、XRD对其表面形貌和结构进行分析, 发现制备的薄膜表面光滑、致密, 无大颗粒, 主要以ZrN(111)和ZrN(220)晶面择优生长, 并呈现出多晶面竞相生长的现象。对薄膜硬度、弹性模量、耐磨性和耐腐蚀性的测试发现薄膜具有很高的硬度, 最高可达33.1 GPa, 同时摩擦系数均小于0.2, 耐腐蚀性也都有很大提高, 腐蚀电位比基体提高了0.28 V, 腐蚀电流下降到未处理工件的1/5。工作气压较低时, 薄膜耐磨耐蚀性能都较好, 但在较高气压时, 耐磨耐蚀性能出现一定的下降。
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温敏聚氨酯软段的结晶行为及其智能响应特性
周虎 曾坚贤 陈东初 范浩军 曾俊长
材料研究学报. 2010, 24 (6): 579-584.
采用两步溶液共聚技术制备了一种温敏聚氨酯材料, 并对其软段的结晶行为以及智能响应特性和机理进行了分析。结果表明: 温敏聚氨酯具有典型的嵌段和微相分离结构, 软段和硬段各具独立的结晶熔融转变温度(软段的结晶熔融转变温度定义为开关温度), 且软段的结晶具有较好的热致可逆性。当温度低于开关温度时, 软段具有完整的结晶形态, 温敏聚氨酯膜的内部自由体积孔洞尺寸和透汽性均较低;当温度高于开关温度时, 软段结晶完全熔融、消失, 同时膜的内部自由体积孔洞尺寸和透汽性均明显增大, 显示了温敏特性。温敏聚氨酯软段的相态转变决定材料的智能响应特性, 并且这一过程可通过外界温度的改变加以控制。
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固化温度对有机硅基低发射率涂层耐腐蚀性能的影响
王雅君 徐国跃 陈慧敏 李九芬
材料研究学报. 2010, 24 (6): 603-609.
将环氧改性有机硅(EA)与Al粉按质量比(3:2)形成EA/40%Al低红外发射率复合涂层, 研究了固化温度对EA/40%Al复合涂层耐腐蚀性能的影响及其机理。利用扫描电镜观察涂层的形貌, 并通过动电位极化技术及耐腐蚀实验对涂层的耐腐蚀性能进行了表征。结果表明, 在保证低发射率前提下, 固化温度为200℃时, 涂层的耐盐雾、耐人工加速老化和耐湿热腐蚀性能时间均能达到2000 h, 基本满足工程应用要求。固化温度为200℃时, 涂层的固化度最合适, 涂层交联最佳, 使得树脂基体与颜填料结合紧密, 涂层致密, 耐腐蚀性能最佳。
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W/O/W复相乳液法合成多元氮丙啶/聚酯微胶囊的研究及表征
胡剑青 郑智贤 朱海军 涂伟萍 王锋
材料研究学报. 2010, 24 (6): 619-624.
通过W/O/W型复相乳液法合成制备多元氮丙啶(XAMA--7)/聚酯交联控制型微胶囊, 对合成过程及工艺参数的影响进行了研究, 研究发现: 溶剂蒸发速率太高会导致微胶囊表面皱缩和多孔, 溶剂在2小时蒸发完全时得到的微胶囊表面硬化速率均匀; 低表面自由能的聚酯对形成微胶囊有利, 其值为34.5 mJ/m2时可以制得完整包覆的微胶囊; 胶体稳定剂用量为2.5%时可以得到具有中空结构的规整球形微胶囊; 壁心质量比对所制备的微胶囊形态和囊心含量具有重要的影响, 壁心质量比为50%:50%的微胶囊球形规整且壁厚均匀,囊心含量约为22%; 通过扫描电镜和红外光谱对微胶囊形貌和组成进行表征, 结果证明微胶囊呈中空结构且壁厚均匀, 聚酯对多元氮丙啶(XAMA--7)形成包覆, XAMA--7分布于微胶囊的中心区域。
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水润滑条件下氧化锆颗粒及碳纤维共混增强聚醚醚酮复合材料的摩擦性能研究
钟莹洁 谢光有 孙兆松 隋国鑫
材料研究学报. 2010, 24 (6): 625-630.
通过熔融共混法制备了碳纤维(CF)和氧化锆颗粒(ZrO2)共混增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料, 并对其水中的摩擦学性能进行了研究。实验结果表明, 该混杂增强复合材料在水中具有优异的摩擦学性能, 其摩擦系数随载荷的增加无明显变化, 而磨损率则随着载荷的增加而逐渐降低。该材料在水中的磨损机制主要表现为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损, 碳纤维是复合材料耐磨性得到增强的主要原因,
其作为复合材料摩擦面表层的主要承载相, 承担了两摩擦面之间的大部分载荷, 并保护聚合物基体免于受到对磨副的严重磨损。氧化锆颗粒的加入则有效抑制了摩擦过程中碳纤维的破损与脱落,
从而使得混杂增强PEEK复合材料比单纯碳纤维增强的PEEK复合材料具有更加优异的耐磨性能。但过多颗粒的加入会加剧疲劳磨损, 从而降低材料的耐磨性。
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热处理制度对GH706高温合金持久性能的影响
信昕 孙文儒 冯贞伟 祁峰 李晓光 杨洪才 胡壮麒
材料研究学报. 2010, 24 (6): 649-654.
不同热处理制度对GH706高温合金持久性能影响的研究结果表明, 固溶加低温时效的两段热处理使合金中析出的η相呈胞状紧密排列于晶界, 强化晶界,获得较长的持久寿命。增加稳定化处理的三段热处理合金, 晶界η相以长针状析出, 并在其周围形成γ'、γ''相贫化区, 贫化区强度较低, 弱化了晶界, 使得裂纹易于萌生, 且易于连通形成扩展通道, 降低了持久寿命。直接时效(DA)处理的合金中η相在晶界呈短棒状分散排列, 可以起到强化晶界的作用, 而η相间的无析出区可以钝化裂纹的萌生和扩展, 从而获得最长的持久寿命和最高的持久塑性。
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热处理对电沉积Fe--Ni--S非晶合金结构与性能的影响
宋运建 王森林 李彩彩 张艺
材料研究学报. 2010, 24 (6): 655-660.
以硫脲为硫源、硼酸为缓冲剂、柠檬酸三钠为络合剂及糖精和1, 4--丁炔二醇为添加剂的酸性镀液中电沉积了Fe--Ni--S非晶合金薄膜。采用差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了该合金的晶化行为和表面微观形貌。结果表明, 镀态Fe--Ni--S合金呈非晶态结构, 250℃热处理出现了Fe7Ni3(Im3m)微晶, 320.4℃开始晶化出现NiS(R3m)相和FeNi3(Pm3m)相, 417.9℃下大量晶化生成NiS(R3m)相和FeNi3(Pm3m)相, 500℃时合金完全晶化生成许多粒径约为100--200 nm均匀颗粒。研究了热处理对合金薄膜的磁性能、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。250℃以下, 随着退火温度升高, 薄膜的磁性能、显微硬度和耐腐蚀性能不断提高, 然后下降。250℃热处理时, 合金薄膜饱和磁化强度、硬度和电化学阻抗达到最大(MS≈1201.1 kA/m, HV≈425.4 kg/mm2, Z'≈400 Ω), 而矫顽力最小(HC≈2.1 kA/m)。因此250℃热处理的合金镀层软磁性能最佳, 耐腐蚀最好。
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