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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2013年, 第27卷, 第4期 刊出日期:2013-08-20 上一期    下一期
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研究论文
Mn含量对6061铝合金组织与力学性能的影响*
张新明, 柯彬, 唐建国, 刘胜胆, 邓运来
材料研究学报. 2013, 27 (4): 337-341.  
摘要   PDF (4252KB)
研究了Mn含量对含0.15%Fe的6061铝合金的均匀化组织、再结晶分数、时效析出相和力学性能的影响。结果表明: 未添加Mn的合金均匀化后组织以β-Al9Fe2Si2相为主, Mn含量大于0.1%的合金均匀化后的组织以α-Al8(FeMnCr)2Si相为主; 同时一种块状的Al9(MnFe)3Si结晶相随着Mn含量的增加开始出现, 并随之增多; 时效处理时, Mn优先与Mg, Si元素结合形成的AlMnSi和AlFeMnSi相, 减少了主要时效析出相, 使强化效果减弱; Mn的添加量为0.2%时σb = 390 MPa, σ0.2 = 330 MPa, δ = 22.2%, 比AA6061铝合金的标准力学性能分别提高90 MPa, 55 MPa, 延伸率提高10%。
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Y2O3和纳米AlN协同作用对氮化铝陶瓷烧结性能及热传导的影响*
杨清华, 李宏伟, 王焕平, 马红萍, 雷若姗, 徐时清
材料研究学报. 2013, 27 (4): 342-348.  
摘要   PDF (3278KB)
在微米氮化铝粉体中添加含量为4%的Y2O3和不同含量的纳米AlN粉体制备氮化铝陶瓷, 研究了Y2O3和纳米AlN协同作用对微米氮化铝陶瓷烧结性能和热传导性能的影响。结果表明, Y2O3优先与纳米AlN粉体表面的Al2O3反应生成活性较高的第二相Al5Y3O12, 相比于Y2O3与微米AlN粉体表面Al2O3反应生成的Al5Y3O12, 具有更低的熔化温度及更好的流动性; 同时, 纳米AlN粉体的高比表面能也促进氮化铝陶瓷的致密化进程。二者的协同作用有效地促进氮化铝陶瓷的致密烧结, 改善第二相的微观分布, 从而能在较低的烧结温度下获得具有较高热导率的氮化铝陶瓷。当Y2O3和纳米AlN粉体的添加量(质量分数)分别为4 %和1.5 %时, 在1800 ℃烧结得到的氮化铝陶瓷密度为3.26 gcm-3, 第二相以连续相的形式分布于氮化铝晶界处, 热导率为151.75 W/(mK)。
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纳米Fe/石蜡复合材料的微波介电谱拟合及极化机制*
谢昌江, 董星龙, 黄昊, 薛方红, 赛义德
材料研究学报. 2013, 27 (4): 349-354.  
摘要   PDF (1010KB)
采用直流电弧等离子体蒸发法合成Fe纳米粒子, 并与石蜡混合制备出Fe/石蜡纳米复合材料, 测定在2—18 GHz频率范围内的复介电谱。结合普适介电理论、德拜弛豫理论及Cole-Cole方程对该类材料的复介电谱进行拟合并与实测谱进行比较。结果表明: 普适介电理论能拟合介电常数的基本变化趋势, 而Cole-Cole方程能更准确地拟合介电常数的变化规律。这表明Fe/石蜡纳米复合材料在微波段的多重极化机制可等效为取向极化机制。
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Ti6Al4V微弧氧化膜的生物相容性*
刘忠德, 罗锐, 程晓农, 周兴华, 张迎涛, 严飞祥
材料研究学报. 2013, 27 (4): 355-359.  
摘要   PDF (4008KB)
采用微弧氧化(MAO)手段在Ti6Al4V表面制备TiO2陶瓷膜层, 结合水热处理(HS)方法诱发膜层内生成羟基磷灰石(HA); 以抗凝血性能、抗溶血性能、抗血小板黏附和材料的细胞毒性为指标, 对Ti6Al4V基体合金、具有微弧氧化陶瓷膜层的Ti6Al4V合金和经水热合成处理后的Ti6Al4V微弧氧化膜层样品进行生物相容性综合评定。结果表明, 经微弧氧化和水热合成处理后样品表现出优异的抗溶血性, 良好的抗凝血性和血小板黏附以及无毒性, 说明Ti6Al4V合金表面生成的羟基磷灰石复合薄膜赋予材料表面良好的生物相容性。
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挤压AZ31B镁合金圆棒不同取向的疲劳裂纹扩展*
郑三龙, 陈冰冰, 张玮, 高增梁
材料研究学报. 2013, 27 (4): 360-366.  
摘要   PDF (5394KB)
使用紧凑拉伸(CT)试样, 研究了挤压AZ31B镁合金圆棒三个方向的组织及疲劳裂纹扩展性能。结果表明, 疲劳裂纹以穿晶为主的混合方式沿滑移带扩展。T-L方向裂纹呈直线扩展, 扩展速率最高, T-R方向孪生和滑移协同塑性变形, 裂纹局部偏转, 呈波浪形沿径向扩展, 扩展速率较低, 强织构和不均匀组织引起L-T方向裂纹分叉和偏离, 降低了裂纹尖端有效驱动应力强度因子幅, 裂纹扩展速率最低, 在疲劳裂纹扩展速率(da/dN)与应力强度因子幅()的关系曲线上出现水平段。在较小时加载频率对裂纹扩展速率的影响不大, 时裂纹扩展速率随着加载频率的提高而减小。
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Fe/Co/N/MWCNTs催化剂的制备及性能*
张玉晖, 易清风
材料研究学报. 2013, 27 (4): 367-374.  
摘要   PDF (4612KB)
将掺杂铁离子的聚苯胺(PANI)与碳纳米管(MWCNT)复合物在900℃加热, 得到含铁的催化剂FeNC; 然后将含钴盐的FeNC在不同温度下焙烧, 得到复合催化剂FeCoNC。对催化剂的表观结构、比表面积、热稳定性、组成以及氧还原(ORR)电催化活性进行表征, 研究了焙烧温度和氮含量等因素对其催化活性的影响。结果表明: 随着焙烧温度的升高, 催化剂的表面结构趋于均匀, 焙烧温度为500℃的催化剂表面结构最为均匀平整, 高于500℃时出现烧结; 较高的氮含量能改善催化剂的ORR电活性。焙烧温度为500℃的催化剂对ORR的电催化活性最高, 在酸性和碱性溶液中ORR的起始电位分别为0.63和-0.12 V(vs SCE), 电流密度分别为11.67和9.83 mAmg-1@-0.3 V(vs SCE), 并具有较好的热稳定性和催化活性稳定性。分步加入Fe和Co, 并在加Co后在500℃焙烧得到的催化剂对ORR具有优异的电催化活性。
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水热-热解法合成不同形貌的α-Al2O3粉体*
李兆, 江元汝, 赵西成, 赵亚娟
材料研究学报. 2013, 27 (4): 375-379.  
摘要   PDF (4648KB)
以Al2(SO4)318H2O 、尿素为原料, 采用水热-热解法制备α-Al2O3粉体。用XRD、SEM对产物进行表征, 研究了水热反应时间、表面活性剂PEG2000、添加剂AlF3等因素对产物形貌的影响。结果表明: 120℃水热反应6 h, 前驱体经1200℃煅烧, 用Al2(SO4)318H2O /尿素体系得到球形α-Al2O3; 分别以表面活性剂PEG2000和AlF3为添加剂, 得到纤维状及片状α-Al2O3。讨论了不同形貌α-Al2O3的形成机制。
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氟化乙丙烯共聚物薄膜驻极体电荷存储性能与电晕产生模式相关性*
张东林, 陈钢进, 赵延海
材料研究学报. 2013, 27 (4): 380-384.  
摘要   PDF (1297KB)
采用在直流稳态、高频脉冲和交变电场作用下的电晕放电对氟化乙丙烯共聚物(FEP)薄膜材料进行注极, 通过等温表面电位测量和热刺激放电技术考察了FEP驻极体的电荷存储特性, 依据电晕放电等离子体鞘层模型对实验结果进行了分析, 研究了电晕产生模式对FEP薄膜驻极体电荷存储性能的影响。结果表明, 电晕注极FEP薄膜驻极体的表面电位稳定性与电晕产生模式、电晕极性有关, 但是电荷存储机制只与电晕极性有关。脉冲电晕注极时的稳定性优于稳态电晕注极, 但其初始表面电位值较低。交变电场电晕注极获得的驻极体, 呈现负极性。不同电晕放电模式在材料表面形成的等离子体鞘层的组成和厚度不同, 是FEP驻极体性质不同的主要原因。
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脲醛树脂为碳源制备介孔碳/二氧化硅及碳化温度的影响*
王颂, 牟鸣薇, 彭策, 李娃, 李凤云, 蔡强, 李恒德
材料研究学报. 2013, 27 (4): 385-390.  
摘要   PDF (4751KB)
以低聚脲醛树脂为有机碳源前驱体、正硅酸乙酯(TEOS)为无机硅源、表面活性剂F127为模板剂, 采用溶剂蒸发诱导自组装(EISA)合成有序介孔碳/二氧化硅杂化材料, 研究了碳化温度对于介孔碳/二氧化硅杂化材料比表面积、孔径大小及分布的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、热失重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、氮气吸/脱附等对制备样品进行了表征。结果表明, 随着碳化温度的升高, 各样品的晶面间距缩小, 孔径数值也逐渐变小。碳化温度为 850℃ 时, 所得介孔碳/二氧化硅杂化材料孔径较小且孔径尺寸分布较集中。
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新型可降解聚氨酯三维多孔支架的制备和性能*
何显运, 丘永亮, 王迎军,吴刚
材料研究学报. 2013, 27 (4): 391-396.  
摘要   PDF (4686KB)
以聚己内酯二醇为软段、赖氨酸二异氰酸乙酯为硬段和异山梨醇为扩链剂, 用二步逐步聚合法合成了医用可降解的聚氨酯; 采用相转变-粒子沥滤法制备聚氨酯多孔三维支架, 并考察了支架的形貌, 孔径大小、分布和支架的力学性能, 用小鼠畸胎瘤细胞进行了支架的细胞增殖实验。结果表明, 制备出的聚氨酯支架由大小不同的孔构成, 孔隙率超过75%; 其中添加不良溶剂甲醇和水制备得到的支架, 孔与孔之间连通性较好, 具有良好的抗压性能。细胞增殖测试结果表明, 这种聚氨酯支架支持细胞的生长和增殖。
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脉冲磁场处理颗粒增强铝基复合材料的组织演变*
李桂荣,王宏明, 袁雪婷, 蔡云
材料研究学报. 2013, 27 (4): 397-403.  
摘要   PDF (5320KB)
研究了脉冲磁场冲击处理时固态金属基复合材料的组织演变规律, 观察微观组织演变并进行了机制分析。通过熔体直接反应法制备了原位纳米Al2O3颗粒增强7055铝基原位复合材料, 颗粒平均粒径42.3 nm, 颗粒与基体无明显取向关系, 存在较高错配度和内应力, 处于结构失稳状态。在磁感应强度1 T、 2 T和3 T条件下对片状复合材料进行脉冲冲击处理, 处理后的试样中位错表现出“高密度、多形貌”特征。计算表明, 脉冲磁场的磁压强小于材料的室温屈服强度, 塑性变形的主要诱因是磁致塑性效应。此时位错具有顺磁性障碍的特征, 磁场降低位错形核能、促进位错运动、提高位错密度并促进内应力释放, 位错密度随磁感应强度增加而增加。磁感应强度为3 T时, 在得到最大位错密度的同时完全释放内应力。位错形貌呈现出多样化特征, 有线型、缠绕型、环型和螺线型等, 其中环型位错是位错运动和内应力释放的主要模式, 并有助于提高材料强度。在铸态试样中原子排布规则, 脉冲磁场冲击处理后出现了错排原子面、原子排列转向、层错和变形孪晶组织, 证实了塑性变形的存在。高密度位错运动分离形成了层错, 层错动态叠加形成了变形孪晶。
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氮掺杂?氧缺陷TiO2光催化剂的制备和性能*
陈晶玲, 操小鑫, 陈亦琳, 高碧芬, 林碧洲
材料研究学报. 2013, 27 (4): 404-410.  
摘要   PDF (1369KB)
采用NH3-H2气氛两步热处理法制备氮掺杂?氧缺陷TiO2, 用X射线粉末衍射、N2吸附BET法、X射线光电子能谱、元素分析、电子自旋共振谱、紫外?可见漫反射光谱和荧光光谱等技术对样品的晶相结构、表面化学状态、氮含量、氧缺陷位种类及含量、光吸收性能和光生载流子的分离效率等性质进行了表征, 研究了H2气氛中不同热处理时间对催化剂性能的影响和催化剂样品在可见光 (λ > 400 nm) 条件下的光催化氧化能力。 结果表明, 掺氮TiO2催化剂经H2热处理1 h后具有较好的可见光催化活性, 对苯的转化率和矿化率分别为66.8 %和47.5 %, 其降解效率高于单掺杂催化剂活性的总和, 双掺杂光催化剂活性的提高与氮杂质?氧缺陷双光活性中心的协同增强作用有关。
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稳定化处理对Super304H奥氏体耐热钢晶间腐蚀敏感性的影响*
张春雷, 熊夏华, 郑志军, 高岩
材料研究学报. 2013, 27 (4): 411-418.  
摘要   PDF (4860KB)
用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电解萃取法、草酸电解实验、X射线衍射(XRD)和双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)等方法, 研究了固溶和稳定化处理工艺对Super304H钢的显微组织(包括晶粒度, 析出相分布、数量和类型)及晶间腐蚀敏感性的影响。结果表明, 经过1150℃×15 min固溶处理后Super304H钢的晶粒度维持在7-10级; 经不同温度的稳定化处理后析出相的数量较固溶态明显增加, 其中950℃仍为敏化温度, 有大量M23C6(M=Fe, Cr)沿晶界析出; 随着稳定化温度的升高Nb(C, N)的析出数量随之增加, 抗晶间腐蚀性能不断提高; 当温度达到1100℃时Nb(C, N)的析出量达到最多, 其抗晶间腐蚀性能较固溶态有明显提高; 1100℃处于Super304H钢的固溶温度范围, 明显高于传统1Cr18Ni9Ti型不锈钢的稳定化温度900℃, 说明Super304H钢供货态的固溶处理工艺实际上兼顾了固溶与稳定化的双重作用。
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硅氧烷修饰聚芳醚酮自组装薄膜的制备及摩擦性能*
靳奇峰,薛蕾, 陈欣, 李浩莹
材料研究学报. 2013, 27 (4): 419-424.  
摘要   PDF (2439KB)
将杂萘联苯聚芳醚酮(PPEK)经硼氢化钠还原、环氧基三甲氧基硅烷改性后, 合成了侧链含有硅氧烷官能团聚芳醚酮, 研究了其在玻璃基底上的自组装行为, 并用红外、固体29Si-NMR 谱、原子力显微等对薄膜进行了表征。结果表明, 聚芳醚酮的自组装过程在室温下1 h内即可完成。与短链分子自组装膜相比, 自组装聚芳醚酮膜具有良好的减摩抗磨性能, 当载荷为100 mN时自组装薄膜的稳定摩擦系数为0.1左右, 且摩擦系数随着滑动速度的增加而减小。
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纳米碳酸钙浓缩浆对环氧涂层耐蚀性的影响*
刘明明, 刘福春, 韩恩厚, 唐囡, 万军彪, 邓静伟
材料研究学报. 2013, 27 (4): 425-431.  
摘要   PDF (2928KB)
在分散稳定的纳米碳酸钙浓缩浆中, Sa10超分散剂牢固吸附在纳米碳酸钙表面并形成吸附层。纳米碳酸钙浓缩浆提高了环氧涂层的附着力和耐腐蚀性。吸附层的空间位阻效应阻碍纳米碳酸钙粒子间的聚集, 且溶剂化层使纳米碳酸钙从极性向非极性转变, 提高其与环氧树脂的相容性, 保障其在环氧涂料中均匀性和稳定分散。因此, 纳米碳酸钙浓缩浆增强了涂层的物理屏蔽作用, 使涂层的耐蚀性提高。
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导电聚苯胺/水性环氧树脂防腐涂料的制备及防腐性能
王娜, 程克奇, 吴航, 王福会
材料研究学报. 2013, 27 (4): 432-438.  
摘要   PDF (3908KB)
以导电聚苯胺为防腐颜料制备水性环氧防腐涂层, 用光学显微镜观测聚苯胺在水性环氧中的分散性, 用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线分析(LSV)、盐雾试验以及X衍射光谱(XRD)表征涂层的防腐性能, 研究了聚苯胺(PANI)添加量对水性环氧树脂涂层防腐性能的影响。结果表明, 在涂层中引入导电聚苯胺使涂层具有一定的导电性。随着聚苯胺添加量的增加涂层导电性提高, 将金属腐蚀产生的电子导到涂层与溶液的界面上, 隔离阴阳极间的反应, 形成完整的金属表面氧化膜。同时, 聚苯胺对金属离子的螯合作用和对氧气的屏蔽提高了涂层的抗“闪锈”能力和防腐效果。但是, 聚苯胺添加量过大(达到0.8%)使涂层后期的屏蔽腐蚀离子效果明显降低, 使防腐作用主要依赖氧化膜, 涂层综合防腐效果降低。聚苯胺添加量(质量分数)为0.6 %时聚苯胺在水性环氧中分散效果好, 金属表面涂层的氧化膜均匀, 具有最好的抗“闪锈”能力和防腐性能。
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聚合物/疏水性SiO2超疏水复合涂层的制备及表征*
郭永刚,耿铁,吴海宏,邓鹏辉
材料研究学报. 2013, 27 (4): 439-443.  
摘要   PDF (4448KB)
使用低密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和疏水性SiO2为原料, 通过简单的共混涂膜方法在玻璃基底上制得了具有超疏水性能的聚乙烯/疏水性SiO2和聚甲基丙烯酸甲酯/疏水性SiO2复合涂层; 用接触角测量仪、扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱仪等分析手段对涂层的润湿性能、微观结构以及表面化学成分等进行了表征。结果表明, 所制备的两种聚合物/疏水性SiO2复合涂层的静态水接触角都超过150°, 滚动角低至3.0°。聚合物和疏水性SiO2共混涂膜后形成了类似于荷叶的微纳米二元结构, 是其表面具有优异超疏水性能的主要原因。
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固溶处理对GH4169G合金蠕变的影响
郑渠英, 陈仲强, 于兴福, 信昕, 张伟红, 孙文儒
材料研究学报. 2013, 27 (4): 444-448.  
摘要   PDF (5446KB)
研究了固溶处理温度对GH4169G合金晶粒组织、晶界析出和蠕变的影响。结果表明, 随着固溶处理温度的提高(由980℃提高到1020℃)GH4169G合金的晶粒尺寸明显增大, 晶界d相的尺寸和数量明显减少, 晶内g相的析出变化不大; 合金的650℃/700 MPa稳态蠕变速率明显降低, 表观蠕变激活能明显增大, 蠕变断裂寿命显著延长。固溶处理温度对680℃/725 MPa的蠕变性能有相同的影响趋势, 但其程度减弱。孪晶的形成是GH4169G合金的重要蠕变机制。提高固溶处理温度使晶界d相的析出减少, 晶界滑动蠕变速率降低; 同时使晶粒度增大, 形成孪晶的阻力增大, 晶粒蠕变速率降低。
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