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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2014年, 第28卷, 第10期 刊出日期:2014-11-01 上一期    下一期
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基于纳米纤维素的三维组织工程支架多孔结构的调控与表征*
唐爱民,赵姗,宋建康
材料研究学报. 2014, 28 (10): 721-729.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.272
摘要   HTML   PDF (10494KB)

本文将纳米纤维素(CNFs)与聚乙烯醇(PVA)混合, 采用冷冻干燥方法制备了纳米纤维素三维多孔组织工程支架。探讨CNFs悬浮液浓度、PVA的相对分子质量、CNFs与PVA的质量比以及冷冻温度对支架孔隙率、孔径分布以及机械性能的影响。结果表明: CNFs/高相对分子质量PVA支架具有梯度分布、内部连通的孔结构, PVA形成大孔的孔壁, 直径100-200 nm的CNFs束则在孔壁上桥接为类似于细胞外基质(ECM)中胶原骨架的网状结构; CNFs浓度为0.5%、CNFs与PVA的质量比为1∶2、冷冻温度为-80℃时, 支架内部微丝丰富且网络结构较好; 支架力学强度主要由PVA提供, 支架的压缩模量随PVA用量的增加而增大, 压缩模量在kPa数量级, 与软骨组织的弹性模量相当, 可通过改变PVA的添加量调节支架材料的力学性能。

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Zr-Al-Cu-Ni-Ag非晶复合材料的显微硬度和剪切带形貌*
李亭亭,胡勇,崔晓明,闫志杰
材料研究学报. 2014, 28 (10): 730-736.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.153
摘要   HTML   PDF (4167KB)

使用差氏扫描量热仪、维氏显微硬度计和扫描电子显微镜研究了过冷液相区内不同温度等温退火处理对Zr-Al-Cu-Ni-Ag块体非晶合金的显微硬度和剪切带形核、扩展的影响。结果表明, 等温退火处理后非晶合金的初晶相为二十面体准晶相(I-相), 其体积分数随着退火温度的升高呈现上升的趋势; 复合材料的显微硬度随着晶化体积分数的升高呈现增大的趋势; 界面压痕下方剪切带密度随着晶化体积分数的升高则呈现下降的趋势。这是等温退火导致非晶合金发生结构弛豫和第二相析出综合作用的结果。

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碳钢热浸镀铝涂层的磨损性能*
廖远禄,张秋阳,周银,赵志刚,徐垚,王树奇
材料研究学报. 2014, 28 (10): 737-744.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.176
摘要   HTML   PDF (8315KB)

研究了扩散退火对碳钢热浸镀铝镀层微观组织的影响, 特别是在1000℃扩散退火后镀铝钢的磨损性能, 并探讨了磨损机理。结果表明, 在低于900℃的温度下扩散退火后的镀层均含脆性相Fe2Al5, 在1000℃退火后的镀层其物相全部转化为韧性相FeAl和Fe3Al, 且与基体具有良好的冶金结合。随着温度从室温升高到200和400℃, 磨损率显著下降, 达到一个极低的水平。在室温下镀铝钢的磨损率随着载荷的增加快速升高; 在200℃磨损率几乎不随载荷变化, 平均磨损率为4.2×10-6 mg/mm; 在400℃、载荷50-200 N条件下磨损率略低于200℃对应载荷下的磨损率, 但在250 N时磨损率快速升高。这表明, 镀铝钢在200-400℃具有优异的耐磨性。其高耐磨性源于在磨面形成了厚度为1-2 μm、含大量Al2O3和Fe2O3及少量W、Mo的氧化物的摩擦氧化层, 主要磨损机制为氧化轻微磨损。但是当载荷达250 N时摩擦层因不稳定而剥落, 导致镀层剥落, 使基体发生塑性挤出。

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退火温度对铜铟镓硒薄膜电学性能的影响
欧阳良琦,赵明,庄大明,孙汝军,郭力,李晓龙,曹明杰
材料研究学报. 2014, 28 (10): 745-750.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.233
摘要   HTML   PDF (2710KB)

使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn1-xGaxSe2, CIGS)四元陶瓷靶材制备沉积态预制膜, 在240-550℃对预制膜进行退火处理, 着重研究了退火温度对薄膜电学性能(载流子浓度及迁移率)的影响。结果表明: 退火温度低于270℃时薄膜中存在CuSe低电阻相, CIGS薄膜的载流子浓度在1017-1019 cm-3, 迁移率在0.1 cm2V-1s-1左右, 不适于作为太阳电池的吸收层; 当退火温度高于410℃时薄膜中不存在CuSe相, 薄膜具有10 cm2V-1s-1左右的较高迁移率, 载流子浓度在1014-1017 cm-3; 退火温度高于410℃时, 随着退火温度的升高薄膜晶粒长大, 结晶性增强, 此时薄膜内部缺陷减少, 载流子浓度升高; 对于用作太阳电池吸收层的CIGS, 从载流子浓度及迁移率的角度评判, 合适的退火温度区间为450-550℃。

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FV520(B)马氏体不锈钢匹配自保护药芯焊丝的研制*
张敏,刘明志,史倩茹,李继红
材料研究学报. 2014, 28 (10): 751-755.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.252
摘要   HTML   PDF (2791KB)

基于成分与组织匹配设计原则, 确定了FV520(B)马氏体不锈钢熔敷金属的合金系。结合焊缝金属合金化原理计算出需要向焊缝中过渡的合金元素种类及含量, 设计并制备了FV520(B)马氏体不锈钢匹配用药芯焊丝, 试焊后分析了接头性能。结果表明, 用所研制的药芯焊丝焊接其接头的力学性能优异, 抗拉强度达到911 MPa, 屈服强度达到679.3 MPa, 冲击功达到99.7 J (20℃); 焊缝组织主要为回火索氏体和板条马氏体, 有少许残余奥氏体和析出碳化物, 能与母材实现较好的匹配。

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加载路径对Sr变质A319铝合金疲劳行为的影响
田丹丹,何国球,沈月,刘晓山,樊康乐,莫德锋
材料研究学报. 2014, 28 (10): 756-762.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.124
摘要   HTML   PDF (5444KB)

研究了Sr变质A319铸造铝合金在0.2%应变幅不同加载路径条件下的疲劳性能, 包括循环应力响应特征及疲劳寿命, 并分析了失效试样的断口特征以及Si颗粒的破坏方式。结果表明: 在不同加载路径下材料发生循环硬化程度和速率从大到小排序是: 圆形加载、比例加载和单轴加载; 疲劳寿命随着加载路径的变化与材料循环硬化程度和速率随着加载路径的变化相对应。断口分析结果表明, 宏观断口在比例路径下表现为“人”字形的两条主裂纹, 且从单轴、比例到圆形路径, 裂纹源区逐渐不明显, 裂纹源区和稳定扩展区尺寸也变小; 在单轴加载条件下裂痕的断面基本上与主轴平行, 而在多轴加载条件下裂痕的分布较为分散。

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磁性纳米ZnxCo1-xFe2O4空心微球的制备*
段红珍,赵丽平,陈国红
材料研究学报. 2014, 28 (10): 763-768.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.174
摘要   HTML   PDF (1540KB)

用超声溶剂热法制备了磁性纳米ZnxCo1-xFe2O4空心微球, 采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征。结果表明, 所制备的ZnxCo1-xFe2O4空心微球均为标准的立方结构, 说明锌的掺杂并不影响产物的晶型, 但对产物的粒径影响较大。所制备的CoFe2O4空心微球的平均粒径为50 nm左右, 但Zn0.5Co0.5Fe2O4空心微球的平均粒径为200 nm左右; 用振动样品磁强计(VSM)以及网络矢量分析仪测试了微球的磁性能和吸波性能, 结果显示, 微球的饱和磁化强度随锌含量的增加先略微增大后减小, 而矫顽力随锌含量的增加单调递减。当x=0.3时微球的磁性和吸波性能都为最佳。

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PVP/PCL纳米纤维复合支架的生物活性*
刘淑琼,肖秀峰
材料研究学报. 2014, 28 (10): 769-774.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.213
摘要   HTML   PDF (3934KB)

以二氧六环/水为溶剂体系, 以聚己内酯(PCL)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料, 采用相分离法制备纳米纤维支架, 研究了陈化、溶剂比例和PVP含量对支架的纳米纤维结构形成的影响, 以及PVP的添加对支架生物活性和亲水性能的影响。结果表明, 陈化直接影响纳米纤维网络结构的形成; 溶剂体系和PVP含量均影响纳米纤维结构, 随着PVP含量的提高纳米纤维结构逐渐消失。随着PVP含量的提高, 支架的亲水性能提高。PVP/PCL复合纳米纤维支架浸泡模拟体液(SBF)后在其内部和表面皆生成碳磷灰石(CHA)涂层, 表明该纳米纤维支架具有良好的生物活性, 且PVP/PCL支架比纯PCL支架能更快诱导生成碳磷灰石。

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LiODFB基电解液与高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的相容性*
周宏明,耿文俊,李荐,杨杰,姚书恒,孙文佼
材料研究学报. 2014, 28 (10): 775-780.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.150
摘要   HTML   PDF (1700KB)

研究了草酸二氟硼酸锂(LiODFB)基电解液与锂离子电池高电压正极材料锰酸镍锂(LiNi0.5Mn1.5O4)的相容性, 结果表明: 在25℃和60℃, 以LiODFB 和六氟磷酸锂(LiPF6)为电解液的LiNi0.5Mn1.5O4/Li电池的CV曲线都具有单一的氧化还原峰, 电池的可逆性优良, 且LiODFB电池的循环性能优于LiPF6电池。在25℃, LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为126.3 mAhg-1、131.6 mAhg-1, 经100次循环后容量保持率分别为97.1%、94.7%; 在60℃, LiODFB电池和LiPF6电池以0.5C倍率首次充放电比容量分别为132.6 mAhg-1、129.1 mAhg-1, 经100次循环后容量保持率分别为94.1%、81.7%。电化学阻抗谱也表明: 在60℃, LiODFB电池的阻抗比LiPF6电池的小, LiODFB电池具有更好的高温充放电性能。

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催化剂对PBT/PTMG聚醚酯结构与性能影响*
张成,张群朝,郝同辉,蒋涛
材料研究学报. 2014, 28 (10): 781-786.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.227
摘要   HTML   PDF (3120KB)

以对苯二甲酸二甲酯(DMT)、1, 4-丁二醇(BG)、聚四氢呋喃(PTMG)为原料, 分别选用钛酸四丁酯, 钛酸四丁酯/醋酸镁, 四丙基锆, 三氧化二锑/醋酸锌为催化剂合成系列PBT/PTMG聚醚酯。通过GPC、SEM、DSC与TG等方法对PBT/PTMG聚醚酯进行结构表征和性能测试, 研究催化剂对其酯交换率、分子量分布、结晶行为、力学性能和耐热性能的影响。结果表明:以钛酸四丁酯/醋酸镁为催化剂, 随着其用量的增加, 聚醚酯酯交换率升高, 分子量和结晶度提高, 分子量分布指数降低, 韧性增强, 热分解温度在390℃以上。

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Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层残余应力的有限元分析*
龚伟,周黎明,王恩泽
材料研究学报. 2014, 28 (10): 787-793.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.196
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设计了Y-TZP/LZAS微晶玻璃功能梯度涂层, 使用有限元软件分析了成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度等参数对涂层/基体界面残余热应力的影响。结果表明: 功能梯度材料的最佳成分梯度指数为m=1; 涂层最佳层数为3-5层; 涂层最佳厚度为1-1.5 mm; 涂层表层主要分布为径向压应力; 在涂层/基体界面的边缘区域应力集中较为严重; 涂层/基体界面处的径向应力、轴向应力和剪切应力与成分分布指数、梯度层数目和梯度层厚度有密切的关系。用涂搪法制备了梯度涂层, 用X射线衍射法(XRD)测试了涂层表面残余应力, 验证了有限元结果的准确性。

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有机粘土/聚醚砜/环氧树脂杂化纳米复合材料的制备和性能*
马收,郭建春
材料研究学报. 2014, 28 (10): 794-800.   DOI: 10.11901/1005.3093.2014.221
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分别用溶剂法和熔融法成功制备了有机粘土/聚醚砜/环氧树脂杂化纳米复合材料, 对其拉伸性能、断裂韧性、热性能和微观结构进行了研究。结果表明: 两种杂化纳米复合材料的拉伸强度可达75 MPa以上, 模量可达3.0 GPa以上, 断裂韧性可达1.1 MPam1/2以上。观察到了聚醚砜和有机粘土对环氧树脂的协同增韧现象。聚醚砜/环氧树脂基体具有半互穿网络结构, 有机粘土片层呈有序剥离形态。用溶剂法制备的杂化纳米复合材料样本的玻璃化转变温度(Tg)在170℃以上, 用熔融法制备的样本的Tg在180℃以上。

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