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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2015年, 第29卷, 第12期 刊出日期:2015-12-25 上一期    下一期
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碳化物抑制剂对WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质合金微观组织及力学性能的影响*
王文广,张贺佳,王全兆,马宗义,陈礼清
材料研究学报. 2015, 29 (12): 881-888.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.881
摘要   HTML   PDF (8490KB)

采用高能球磨和真空热压烧结相结合的方法制备了WC-2.5TiC-10Co超细晶硬质合金, 并利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)等性能测试手段研究了Cr3C2、VC、TaC和NbC的添加对超细晶硬质合金微观组织和力学性能的影响。结果表明: 经过球料比10∶1及转速为350 r/min行星式高能球磨处理30 h后, WC粉末的粒径由0.6 μm减小到0.2 μm以下; 经过1410℃真空热压烧结1 h后, XRD检测未发现新的反应物生成。添加0.45% Cr3C2、0.3 % VC、0.5 % TaC或NbC的硬质合金中有少量异常长大的WC晶粒, 断口表面疏松且平坦, 分析表明较大的WC晶粒在应力集中的作用下发生解理破坏, 并成为材料断裂的裂纹源。当抑制剂Cr3C2和VC的含量再增加0.1%后, WC晶粒可以控制在0.5 μm以下, 断口表面致密成台阶状, 抗弯强度可提高20%; TaC和NbC对抑制WC晶粒生长的作用并不显著, 但添加NbC对提高硬质合金致密度的效果最显著。

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纳米晶双峰材料的本构行为*
刘英光,琚荣源,李慧君,赵光艺
材料研究学报. 2015, 29 (12): 889-894.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.889
摘要   HTML   PDF (1610KB)

由微米级粗晶颗粒和纳米级纳晶颗粒组成的纳米晶双峰材料不仅具有高强度, 还具有较高的延性。根据Taylor强度理论和Johnson-Cook模型提出纳米晶双峰材料的一个新的本构模型, 研究了晶粒尺寸和纳米裂纹对纳晶双峰材料本构及失效行为的影响, 并进行了数值计算。结果表明, 模型预测的结果与实验结果有很好的一致性。由计算结果可知:在纳晶双峰材料中, 纳晶基体能提供高强度, 粗晶能有效提高材料延性; 纳米裂纹的存在不会导致破坏, 反而对应变硬化起积极作用。

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阳极氧化电压对钛合金TC4阳极氧化TiO2膜层表面的影响*
严继康,杨钢,唐婉霞,吴云峰,方树铭,施哲
材料研究学报. 2015, 29 (12): 895-903.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.895
摘要   HTML   PDF (5738KB)

在草酸盐、硅酸盐和磷酸盐电解液体系中, 在钛合金Ti-6Al-4V(TC4)表面制备阳极氧化TiO2膜层, 研究了TiO2膜层的表面显微结构、化学组成和生物活性。在室温用恒压阳极氧化法制备TC4表面阳极氧化TiO2膜, 以TC4为阳极, 不锈钢为阴极, 电解液组成为: 20 g/L的Na2C2O4、10 g/L的Na2SiO39H2O、9.25 g/L的NaH2PO4和2 g/L的NaOH, 阳极氧化电压为10-120 V, 氧化时间50 min, 电源频率200 Hz。用XRD、AFM、SEM及XPS等手段分别测量了膜层的物相、三维形貌、氧化膜层表面的显微结构及化学组成。结果表明: 氧化电压对TiO2膜层的物相组成基本没有影响, 氧化膜层呈非晶态TiO2。当氧化电压为30 V时, TiO2膜层表面由孔径1.3 μm左右的孔和凸起颗粒组成的粗糙结构, 随着氧化电压增加表面凸起颗粒逐渐减少, 粗糙度降低, 当氧化电压为100 V时场致溶解的作用使TiO2膜层表面凸起颗粒不明显, TiO2膜层表面的粗糙度低于TC4基体, 表面孔径为240 nm。TC4阳极氧化TiO2膜层表面的微纳米结构和大量的羟基—OH, 有利于提高TiO2膜层的生物活性和骨生长特性。

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聚苯胺/膨胀蛭石粉改性水性环氧树脂防腐涂层的制备和性能*
王娜,胡立冬,孙淼,张静,吴航,王福会
材料研究学报. 2015, 29 (12): 904-912.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.904
摘要   HTML   PDF (1978KB)

以聚苯胺(PANI)改性膨胀蛭石粉(VMT)为防腐填料制备水性环氧树脂防腐涂层, 用红外光谱分析仪(IR)对防腐填料的化学组成进行表征, 用热失重分析仪(TG)测试防腐填料的耐热性能, 用电化学阻抗谱分析(EIS)和盐雾实验考察了不同质量分数的PANI/VMT防腐填料对水性环氧树脂涂层防腐性能的影响。结果表明, 防腐填料PANI/VMT结合了聚苯胺(PANI)的阳极保护作用和膨胀蛭石粉(VMT)的屏蔽作用, 为金属基底提供了良好的耐腐蚀防护。当PANI/VMT的质量分数为0.5%时, 改性水性环氧树脂涂层的防腐效果最佳。

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纳米多孔铜钛合金的制备及其超级电容器性能*
刘洁,刘旭燕,刘芳,王飞,潘登
材料研究学报. 2015, 29 (12): 913-920.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.913
摘要   HTML   PDF (5910KB)

采用磁控溅射法和脱合金法相结合的方法制备了纳米多孔铜钛合金。以原子比为40∶60的Cu-Ti合金靶材为原料用磁控溅射方法制备了厚度为720 nm的铜钛合金薄膜(Cu35Ti65), 并将此薄膜置于0.13 mol/L的氢氟酸溶液中用脱合金方法腐蚀得到了纳米多孔铜钛合金薄膜, 将制备好的铜钛合金薄膜作为三电极测试系统中的负极材料, 以对其电容性能进行测试。本文测试和计算了这种纳米多孔铜钛薄膜电极在1 mol/L Na2SO4电解液中的比电容。结果表明, 电极在这种中性溶液中的电化学性能良好, 比容量为8.96 mFcm-2, 比现有的纳米多孔铜电极有很大的提高。对NPCu/Ti电极的循环充放电性能的测试结果表明, 该电极具有优良的循环稳定性能, 比现有的纳米多孔铜电极有明显的改善。这种改善与电极材料的多孔结构有关。

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化学侵蚀后砂浆力学特性的劣化及其细观结构损伤定量化方法*
韩铁林,师俊平,陈蕴生,党硕,苏鹏
材料研究学报. 2015, 29 (12): 921-930.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.921
摘要   HTML   PDF (780KB)

研究了在不同水化学环境下砂浆试样力学特性劣化及其微细观结构损伤的演化, 并探讨其力学特性劣化的细观机制。结果表明, 化学腐蚀后试样峰值前的塑性变形有所增大。溶液对试样的化学腐蚀作用越强其塑性变形越大, 并具有明显的时间阶段性。腐蚀后试样塑性变形的变化, 间接地反映了化学溶液对砂浆试样的腐蚀程度。提出无损量测方法计算不同腐蚀时间段内砂浆试样的孔隙率, 并基于其孔隙率的变化建立了新的损伤变量。研究发现, 砂浆试样的化学损伤程度与其物理力学参数之间的一致性比较明显。这说明, 用基于化学腐蚀产生的次生孔隙率建立的损伤变量定量描述试样微细观结构的化学损伤程度及其物理力学特性随化学损伤的演化过程, 是合理的。

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等腰梯形蜂窝玻璃钢夹芯板的侧压性能
郑吉良,孙勇,彭明军
材料研究学报. 2015, 29 (12): 931-940.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.931
摘要   HTML   PDF (2533KB)

使用材料试验机对等腰梯形蜂窝芯玻璃钢夹芯板面的内压缩性能进行了实验测试与模拟研究。结果表明, 夹芯板面内压缩的破坏方式主要有面板折断、夹芯板屈曲失稳及面板和蜂窝脱粘。面板是夹芯板面内压缩的主要承载构件, 蜂窝芯对面板起固支作用。面板的结构参数和材料参数是影响夹芯板面内压缩抗压强度与承载应力的主要因素, 蜂窝芯的结构参数和材料参数对夹芯板面内压缩抗压强度的影响较小, 而蜂窝芯的高度对夹芯板面内压缩承载应力有显著的影响。

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一种节镍经济型双相耐热铸钢的高温氧化
吴林才,安立聪,杨弋涛
材料研究学报. 2015, 29 (12): 941-947.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.941
摘要   HTML   PDF (7408KB)

对ZG40Cr25Ni20耐热铸钢和节镍经济型双相耐热铸钢进行恒温氧化实验, 得到了两种材料的氧化动力学行为曲线, 结合扫描电镜、能谱分析仪及X射线衍射等手段研究了高温抗氧化的差异, 并探究了高温氧化的微观机理。结果表明, 节镍经济型耐热铸钢虽然降低了Ni的含量, 但是增加Cr和Mn能在氧化层的外层形成稳定的保护型氧化膜Cr2O3, 一定程度上阻挡了金属阳离子的向外扩散和O离子的向内扩散, 使其氧化激活能由148.4 kJmol-1提高至245.7 kJmol-1, 从而降低了氧化速率, 改善了材料的高温抗氧化性能。

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TMCP工艺对高韧性X90管线钢组织性能的影响
牛涛,姜永文,李飞,朱国森,吴新朗,武军宽
材料研究学报. 2015, 29 (12): 948-954.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.948
摘要   HTML   PDF (6434KB)

对高韧性X90管线钢进行实验室模拟轧制, 研究了TMCP的工艺参数加热温度、中间坯厚度和卷取温度对其综合力学性能和微观组织特征的影响。结果表明: 随着加热温度的提高强度先呈现上升趋势, 当加热温度达到1250℃左右时晶粒粗化严重, 强度显著下降; 中间坯厚度的增加有利于组织细化与均匀化, 从而提高钢板强度与韧性; 卷取温度对性能的影响最为显著, 在320℃左右卷取时可得到粒状贝氏体+板条贝氏体组织, 强韧性匹配达到最佳效果。结合实验室模拟参数进行了X90的工业试制, 钢卷在得到足够强度的同时具有优异的低温韧性。本文研究的TMCP工艺具有良好的实践效果。

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复杂不锈钢叶轮熔模铸造工艺的优化
赵健,衣春雷
材料研究学报. 2015, 29 (12): 955-960.   DOI: 10.11901/1005.3093.2015.12.955
摘要   HTML   PDF (4367KB)

不锈钢叶轮的形状复杂且壁薄, 使熔模铸造不锈钢叶轮铸件出现缩孔缩松及浇不足等缺陷。这些缺陷与铸件的充型和凝固过程密切相关。本文使用ProCast软件数值模拟研究叶轮的充型及凝固过程, 并将结果与实验进行了比较。结果表明: 浇注温度为1550℃、浇注速度为0.75 m/s有利于叶轮铸件的充填, 可避免浇不足缺陷。适当的铸造温度和铸造速度仍无法避免在叶轮铸件内产生缩孔缩松缺陷。根据叶轮铸件的结构特点, 采用在叶轮铸件中空处施加冷铁的方式可以消除铸件中的缩孔缩松缺陷, 当冷铁高度为叶轮铸件内部高度的1/3时, 去除缩松缩孔缺陷的效果最明显。

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