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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2020年, 第34卷, 第1期 刊出日期:2020-01-25 上一期    下一期
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研究论文
超高强度船体结构钢焊接性的研究现状和趋势
雷玄威,周栓宝,黄继华
材料研究学报. 2020, 34 (1): 1-15.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.371
摘要   HTML   PDF (3284KB)

基于对超高强度船体结构钢及其焊接接头力学性能的总结和讨论,揭示了超高强度船体结构钢的焊接性问题,即在大线能量焊接条件下热影响区粗晶区的低温韧性较差。从马-奥(M-A)组元的生成和粒状贝氏体的生成两方面,分析了产生该焊接性问题的本质原因。总结了改善超高强度船体结构钢焊接性的途径:应用氧化物冶金技术、引入Cu沉淀强化和提高Ni含量。综合对当前超高强度船体结构钢研究现状的分析,认为超低C和高Ni含量的设计可成为进一步改善超高强度船体结构钢焊接性的思路。

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快重离子辐照对氧化锌材料内部结构特性的影响
宋银,吕康源,张胜霞
材料研究学报. 2020, 34 (1): 16-20.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.335
摘要   HTML   PDF (2034KB)

使用拉曼光谱和透射电镜等分析手段研究了高能快重离子辐照对ZnO单晶内部结构特性的影响。结果表明,经过快重离子辐照后,在ZnO单晶的拉曼光谱中出现了两个新的振动吸收峰。采用不同轴向的拉曼入射光表征方法,证实了位于576 cm-1的振动吸收峰与氧空缺位(V0)密切相关。经离子辐照后透射电镜图像显示出现了许多间隙原子、空位和位错等缺陷,而电子衍射图表明试样没有出现明显的非晶化。这个结果表明,较高的能量和辐照剂量对氧化锌的整体结构和性能几乎没有影响,也充分证明ZnO单晶具有良好的抗辐照性能。

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显微带细化组织和两相组织对低Cr合金钢高温断裂行为的影响
程磊,余伟,蔡庆伍
材料研究学报. 2020, 34 (1): 21-28.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.428
摘要   HTML   PDF (6718KB)

针对低Cr合金钢进行轧制工艺设计,分别制备出显微带细化的1#组织和以马氏体/铁素体为特征的2#组织,在550℃、650℃、750℃对其进行高温拉伸实验。拉伸曲线和断后组织的分析结果表明,温度的升高和应变速率的减小能够促进再结晶过程,最终不但导致抗拉强度的降低,同时也减弱了组织内部滑移系统对亚结构界面运动的影响;然而具有2#两相组织的钢板其650℃的抗拉强度却比550℃的高。对组织和析出状态分析后认为,650℃变形时铁素体晶粒中大量形成的M7C3析出物显著提高了铁素体基体的强度,进而通过平衡其与回火马氏体之间的性能关系,使拉伸性能得以改善。

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含缺陷的Al-Si-Mg合金的疲劳性能和强度评估
易科尖,吴明泽,张继旺,闫军芳,梅桂明,朱守东,苏凯新
材料研究学报. 2020, 34 (1): 29-34.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.323
摘要   HTML   PDF (3743KB)

在高速铁路接触网支撑定位装置用Al-7Si-0.6Mg合金中引入不同尺寸的人工缺陷,进行旋转弯曲疲劳实验以定量研究缺陷尺寸对材料疲劳强度的影响,并建立了疲劳强度与缺陷尺寸之间的定量关系。结果表明:材料表面的人工缺陷尺寸越大,试样的高周疲劳强度的下降越大;材料表面尺寸小于370 μm的人工缺陷对其高周疲劳强度没有影响;在适用性条件范围内使用修正的Murakami公式能更加准确地评估Al-7Si-0.6Mg铝合金的高周疲劳强度和应力强度因子门槛范围。

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航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE的真空低压渗碳
王斌,何燕萍,王昊杰,田勇,贾涛,王丙兴,王昭东
材料研究学报. 2020, 34 (1): 35-42.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.326
摘要   HTML   PDF (15259KB)

对航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE进行真空低压渗碳热处理,研究了真空渗碳、淬火、冰冷处理以及回火工艺对材料的组织和性能的影响。结果表明:实验钢经渗碳淬火处理后,从表面到心部的组织可分为碳化物区、碳化物与针状马氏体混合区、针状马氏体区和心部板条马氏体区。在碳化物区的晶界有大量的块状Cr碳化物析出,在析出位置Ni元素较少。在针状马氏体和板条马氏体基体中细小的析出物为Nb、V、Mo微合金元素的碳化物。从渗碳钢表面到心部,随着碳浓度的降低硬度曲线呈现先升高后降低的趋势,渗层深度为0.95 mm。冰冷处理使残余奥氏体进一步转化为马氏体,使实验钢的硬度大幅度提高。

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共聚物链结构对共聚型含氟聚酰亚胺薄膜性能的影响
张明艳,刘居,杨振华,王登辉,吴子剑
材料研究学报. 2020, 34 (1): 43-49.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.401
摘要   HTML   PDF (1736KB)

以4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯(TFMB)、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)为反应单体,改变非含氟BPDA单体在二酐中的配比和加料方式制备出一系列共聚型含氟聚酰亚胺(PI)薄膜并表征和分析其性能,研究了共聚物链结构对其性能的影响。结果表明,BPDA单体的加料方式及其在二酐单体中的比例均影响薄膜的性能。共聚型含氟PI薄膜在室温下均溶于非质子极性溶剂,且在可见光范围内有较高的透光率。随着非含氟二酐单体BPDA含量的提高薄膜的光学性能略有降低而其热性能和力学拉伸性能提高。非含氟二酐单体占二酐单体的比例为68.97%的共聚型PI薄膜,在500 nm处的透过率达到96.01%;非含氟二酐单体占二酐单体比例为35.71%的共聚型PI薄膜失重10%的热分解温度为595.23℃,拉伸强度为100.98 MPa。同时,BPDA加料方式的改变对共聚型PI薄膜的光学性能、热学性能和力学拉伸性能均有不同程度的影响。

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A-π-D-π-A型吲哚类染料敏化剂的光电特性
鲁效庆,张全德,魏淑贤
材料研究学报. 2020, 34 (1): 50-56.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.293
摘要   HTML   PDF (3374KB)

基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),通过调整分子骨架结构设计了一系列A-π-D-π-A(受体-π桥-供体-π桥-受体)型吲哚类染料敏化剂,系统研究其光电转化和电子传输微观机理,以论证A-π-D-π-A型染料分子骨架结构的合理性并筛选出高性能吲哚类染料敏化剂。结果表明,基于A-π-D-π-A型骨架结构的吲哚类纯有机染料敏化剂比具有传统D-π-A型骨架结构的敏化剂整体性能更佳,具有适宜的能级结构和轨道电子分布、拓宽的光谱吸收范围、较高的光捕获效率和分子内电子转移(IET)性能。同时,π桥缺电子性能的增强进一步提高了A-π-D-π-A型吲哚类纯有机染料敏化剂的性能。

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光棒废料改性环氧树脂复合材料的制备和性能
石从云,王金峰,陈红祥,杨旭萌,杜昌俊,李光要,刘鹏,蔡浩浩
材料研究学报. 2020, 34 (1): 57-63.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.348
摘要   HTML   PDF (3169KB)

将光棒废料烘干、破碎、煅烧和研磨,分别由KH-570和A-151表面改性制备KH-570/SiO2和A-151/SiO2废料粉末,再把改性前后的粉末分别与EP共混固化制备出复合材料。疏水性测试、FT-IR和SEM观测的结果表明,两种偶联剂对废料颗粒的改性效果较好,其中A-151的改性效果更好。几种复合材料拉伸性能的排序为A-151/SiO2/EP>KH-570/SiO2/EP>未改性粉末/EP,且粉末填充质量分数为20%的材料拉伸性能最优,其拉伸强度分别为49.37 MPa、45.57 MPa、44.36 MPa,比纯EP固化物分别提高了19.9%、10.7%和7.8%,断裂伸长率的提高量最大,比纯EP固化物分别提高了0.92%、0.82%和0.46%。改性效果好的废料粉末填充制备的复合材料,其耐热性能更优。

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嵌入式共固化高阻尼电磁吸波复合材料
陈新乐,梁森,闫盛宇,郑长升,王玲
材料研究学报. 2020, 34 (1): 64-72.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.359
摘要   HTML   PDF (4229KB)

提出多层吸波预浸料层和吸波阻尼层相互嵌合的结构,研发了一种兼具优良电磁吸波性能、高阻尼性能以及其他优良静力学和动力学性能的嵌入式共固化高阻尼电磁吸波复合材料,探索其制备工艺,推导了这种结构的电磁反射损失的理论表达式,并根据理论计算表达式编写Matlab程序理论分析了该结构的吸波性能。电磁吸波的实验结果,验证了该分析结果的有效性。模态实验、自由衰减实验和层间剪切实验结果给出了模态参数、阻尼性能以及层间剪切性能与阻尼层电磁吸波材料含量的关系。结果表明:随着试件电磁吸波材料含量的提高试件的反射损失变小,电磁吸收频宽增大,模态固有频率降低,模态阻尼比增加,阻尼损耗因子增加,层间剪切应力增强。

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Tb掺杂双钙钛矿氧化物Pr2CoMnO6的磁热效应
李晓欣, 邢茹, 刘娇, 王婷, 孙运斌, 陈红伟, 赵建军
材料研究学报. 2020, 34 (1): 73-80.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.295
摘要   HTML   PDF (5034KB)

采用高温固相反应法制备双钙钛矿氧化物Pr(2-x)TbxCoMnO6(x=0,0.05,0.1,0.15)系列陶瓷样品,研究了Tb的掺杂量对Pr2CoMnO6样品的居里温度、磁熵变以及磁相变的影响。结果表明:系列样品Pr(2-x)TbxCoMnO6(x=0,0.05,0.1,0.15)的空间点群为单斜晶系P21/n,具有良好的单相性;该组样品均有两个磁转变点(TC1TC2);随着Tb掺杂量的增加TC1TC2均降低下降;在测量温区内,随着温度的降低4个样品均先后经历顺磁态、顺磁-铁磁共存态;该组样品在7 T外加磁场中的最大磁熵变值ΔSM分别为-1.862、-1.779、-1.768和-1.766 J/(kg·K)。掺杂Tb元素使最大磁熵变值变小,但是拓宽了半高宽温区。结合RCP值可以判断,Pr1.9Tb0.1CoMnO6比其他三个样品更具有作为高温区磁制冷材料的潜能;根据对Arrott曲线、重标定曲线以及Loop曲线的分析,该组样品在此阶段经历了一级相变。

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