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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2019年, 第33卷, 第4期 刊出日期:2019-04-25 上一期    下一期
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钛合金双态组织高温拉伸行为的晶体塑性有限元研究
李学雄,徐东生,杨锐
材料研究学报. 2019, 33 (4): 241-253.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.514
摘要   HTML   PDF (19804KB)

创建一个包含多变体结构特征的双态组织几何模型,提出一种变形协调性的评估方法,采用以率相关滑移为主的晶体塑性有限元本构关系,研究了具有不同组织特征的Ti-6Al-4V合金双态组织的高温拉伸行为。结果表明:在多晶变形过程中,αp相承载了更多的应变;在变形后的样品中,出现了大致对称分布于拉伸方向两侧的高应变交叉条带;存在于αpβT之间的包围结构特征,可加剧局域应变分配的差异;随着αp相体积分数的升高应变量降低,整体应变协调性先较快降低而后平稳;随着αs片层厚度的增加高应变条带特征弱化,整体应变协调系数升高;含双变体αs片层团簇结构的βT组织,其应变协调性低于含单变体和三变体的组织。

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热压缩过程中2205双相不锈钢的组织演变和软化机制
吴天海,王建军,张影,李花兵,范光伟,刘春明
材料研究学报. 2019, 33 (4): 254-260.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.527
摘要   HTML   PDF (10479KB)

在不同变形温度和应变速率条件下对2205双相不锈钢进行高温压缩实验,研究了变形温度、应变速率和变形量对其显微组织中铁素体和奥氏体两相的影响,分析了高温变形软化机制。结果表明:随着变形温度的提高这种钢的峰值应力及其对应的应变逐渐减小。随着变形温度从850℃提高到950℃,2205双相不锈钢显微组织中的铁素体向奥氏体的转变占主导地位;变形温度高于950℃时,随着变形温度的提高铁素体与奥氏体之间的强度水平之差逐渐减小,显微组织中的奥氏体向铁素体的转变占主导地位。在本文的热变形条件下2205双相不锈钢的显微组织中铁素体呈现出与奥氏体不同的软化机制,铁素体的软化机制为动态回复和动态再结晶,而奥氏体因层错能较低其软化只能通过有限程度的动态回复进行。

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环氧树脂改性聚乳酸/低熔点尼龙6复合材料的结构和性能
李明专,胡孝迎,何敏,于杰,鲁圣军
材料研究学报. 2019, 33 (4): 261-270.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.533
摘要   HTML   PDF (8042KB)

用“熔融挤出-热拉伸-淬冷”法制备环氧树脂改性聚乳酸(ePLA)/低熔点尼龙6(LMPA6)复合材料,使用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、流变仪和电子拉伸机等手段研究了具有不同LMPA6含量的ePLA/LMPA6复合材料的结晶行为、热性能、流变性能以及力学性能。DSC结果表明,LMPA6的加入改变了PLA的晶体结构,显著改变了复合材料体系的冷结晶温度、冷结晶熔融温度。热重分析(TGA)结果表明,LMPA6的加入提高了ePLA/LMPA6复合材料的热稳定性。动态力学性能结果表明,LMPA6的加入提高了ePLA/LMPA6复合材料的玻璃化转变温度(Tg)。流变学测试结果表明,应变(γ)超过临界应变(γC)后储能模量(G')呈非线性下降,出现“Payne”效应。这种复合材料表现出非牛顿流体的特性—“剪切变稀”行为,而且随着LMPA6含量的提高体系的“剪切变稀”行为更加明显。根据扫描电镜照片,在LMPA6含量为7%的体系中出现微纤结构,使其相容性最好。LMPA6的加入在一定程度上提高了复合材料的强度和韧性,特别是LMPA6含量为7%的复合材料其拉伸强度(72.8MPa)和冲击强度(5.0 kJ/m2)达到极值,比改性聚乳酸(65.7 MPa,2.8 kJ/m2)分别提高了10.8%和78.6%。

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纳米立方LiF的液相制备及表征
王烈林,曾阳,谢华,邓司浩,李兴萍,易发成,蒋树庆,周银行
材料研究学报. 2019, 33 (4): 271-276.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.519
摘要   HTML   PDF (4352KB)

以NH4F和LiOH·H2O为原料、无水乙醇为溶剂和结晶控制剂,采用液相法合成前驱体低温烧结制备纳米级LiF粉末。利用X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜和激光粒度仪等分析手段对样品进行表征。结果表明,前驱体的主要成分为LiF、NH4F和LiOH·H2O;热分析结果表明,NH4F的分解温度约为190℃。在220~400℃烧结后得到的样品具有单一的LiF立方晶体结构,颗粒饱满,大小均匀,形貌良好,粒径的平均尺寸为80 nm。

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溶剂对FTO薄膜的结构和光电性能的影响
付晨,王立坤,邱茹蒙,王贵,蔡文豪,杨静凯,赵洪力
材料研究学报. 2019, 33 (4): 277-283.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.421
摘要   HTML   PDF (6009KB)

采用喷雾热解法(SPD),分别使用甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇和去离子水作为溶剂制备F掺杂的SnO2(FTO)透明导电薄膜,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、四点探针电阻仪、霍尔效应仪和紫外可见分光光度计等手段对薄膜进行测试和表征,研究了溶剂对FTO薄膜结构、形貌和光电性能的影响,研究了溶剂对FTO薄膜结构与光电性能的影响。结果表明:FTO薄膜具有四方相金红石结构;使用不同溶剂制备的薄膜,其表面形貌和颗粒尺寸明显不同;使用甲醇为溶剂制备的FTO薄膜呈现饱满的金字塔状,晶粒尺寸均匀,结构致密,具有最佳的综合光学和电学性能,其电阻率可达4.43×10-4 Ω·cm,载流子浓度为9.922×1020 cm-3,品质因数为1.646×10-2 Ω-1,可见光区透射比均大于75%。

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新型水性上浆剂对碳纤维及其复合材料界面性能的影响
郑帼,胡允杰,周存,吴波,强永勤
材料研究学报. 2019, 33 (4): 284-290.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.441
摘要   HTML   PDF (4925KB)

使用新型水性上浆剂O3PPA对碳纤维表面进行改性处理,使用聚己内酰胺树脂为基体制备碳纤维/聚己内酰胺树脂复合材料,使用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、纤维强伸度仪(XQ-1A)、万能材料试验机等手段表征改性后的碳纤维和碳纤维/聚己内酰胺树脂复合材料。结果表明,O3PPA的最佳上浆质量分数和吸附量分别为1%和5 mg/g。经O3PPA处理的碳纤维单丝的断裂强度提高了12%,碳纤维短丝在聚己内酰胺树脂中的分散性明显提高。而经O3PPA处理的碳纤维/聚己内酰胺树脂复合材料,其弯曲强度和层间剪切强度比未处理分别提高了35%和46%。

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冷却速率对Al-20%Si合金Si相形貌及性能的影响
江峻,黄诗鑫,王连登,张思彬,朱定一
材料研究学报. 2019, 33 (4): 291-298.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.297
摘要   HTML   PDF (18147KB)

使用高精度测温仪、金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等手段,研究了冷却速率、过冷度和再辉温度对Al-20%Si合金Si相形貌和性能的影响。结果表明:Al-20%Si合金初生Si的平均尺寸(D)与冷却速率(v)呈幂函数关系D=260.6v-3/4,而与再辉温度(Tm)则呈线性关系D=0.25Tm-143.12;降低初生Si生长的再辉温度,是控制晶粒长大的关键;铜模的高蓄热系数能持续降低初生Si的形核温度和再辉温度,使初生Si细小;初生Si由小平面生长转变为非小平面生长的临界过冷度为70 K,与理论计算结果(74 K)基本一致;随着冷却速率的增大、过冷度的增加和再辉温度的降低,Al-20%Si合金的凝固组织显著细化,合金的抗拉强度由167 MPa提高到210 MPa,延伸率则由2.14%提高到3.89%。

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氧化膜对6082铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的影响
张欣盟,何广忠,王贝贝,杨超,薛鹏,倪丁瑞,马宗义
材料研究学报. 2019, 33 (4): 299-305.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.625
摘要   HTML   PDF (17370KB)

对6 mm厚的6082-T6铝合金进行两种表面处理然后实施搅拌摩擦焊接,研究了对接面氧化膜对接头组织和疲劳性能的影响。结果表明,进行速度为1000 mm/min的高速焊接时,对接面未打磨和打磨的接头焊接质量都良好,接头强度系数达到81%;两种接头的疲劳性能基本相同,疲劳强度均为100 MPa;少数样品在焊核区外断裂,大部分样品在热影响区断裂。与接头相比,两种接头焊核区的疲劳性能有所提高,均为110 MPa,在疲劳测试中裂纹并未沿“S”线萌生和扩展。

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原位微米/纳米TiC颗粒弥散强化304不锈钢的高温蠕变特性
倪自飞,薛烽
材料研究学报. 2019, 33 (4): 306-312.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.422
摘要   HTML   PDF (15727KB)

以304SS不锈钢为母合金采用原位合成工艺制备微米/纳米TiC颗粒弥散强化304不锈钢(TiC-304SS强化钢),研究了强化钢和母合金的高温蠕变性能。结果表明:原位生成的TiC颗粒大多呈多边形,在母合金中均匀分布且与其良好结合。TiC颗粒的加入对强化钢的母合金晶粒有明显的细化作用。在700/100 MPa蠕变条件下母合金304SS蠕变后晶粒明显长大,且沿应力方向拉长。而TiC颗粒的加入抑制了母合金晶粒的长大,阻止了蠕变变形。显微组织和蠕变性能的结果表明,在强化钢和母合金的蠕变过程中位错的运动符合位错攀移机制。但是与304SS母合金相比,TiC颗粒的加入提高了TiC-304SS强化钢的蠕变表观应力指数和蠕变激活能。门槛应力、载荷传递和微结构的增强,是TiC-304SS强化钢的蠕变增强特征。

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含铌中铬耐磨铸钢的摩擦磨损行为
张拓,滕铝丹,臧其玉,杨弋涛
材料研究学报. 2019, 33 (4): 313-320.   DOI: 10.11901/1005.3093.2018.403
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使用立式MM-W1型销盘摩擦磨损试验机进行含铌中铬耐磨铸钢的室温干滑动摩擦磨损实验,用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察磨损表面形貌和亚表层的组织变化,研究了Nb含量对这种钢的磨损行为和磨损机制的影响。结果表明,加入0.2%(质量分数,下同)的Nb形成的不连续棒状铌碳化物和晶粒细化提高了试验钢的耐磨性能。但是,Nb含量过高则使钢发生严重的组织变形和生成粗大网状碳化物,使磨损表面脱落而降低耐磨性能。随着试验载荷的增大,含0.2%Nb试验钢的磨损机理从轻微磨粒磨损向黏着磨损和氧化磨损转变。

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