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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9期 刊出日期:2020-09-25 上一期    下一期
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研究论文
磁性多孔RGO@Ni复合材料的制备和吸波性能
刘佳良, 陈平, 徐东卫, 于祺
材料研究学报. 2020, 34 (9): 641-649.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.202
摘要   HTML   PDF (5922KB)

以氧化石墨烯和乙酰丙酮镍为原料,用溶剂热法合成了三维多孔RGO@Ni纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶体结构和组成,根据拉曼谱分析了材料内部的石墨化程度和结构缺陷,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了材料的形貌和微观结构。结果表明,当RGO@Ni纳米复合材料的填充量(质量分数)为25%时在最小反射损耗(RLmin)和最大有效吸收带宽(EAB)方面显示出优异的EMW吸收性能;厚度为2.2 mm的RGO@Ni纳米复合材料其RLmin为-61.2 dB,而在2.5 mm匹配厚度下覆盖的EAB范围最广,为6.6 GHz(10.5~17.1 GHz)。这种复合材料优异的微波吸收性能,归因于协同效应的增强和特殊的多孔结构。

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铁电极化诱导的PbTiO3薄膜的取向聚集生长和晶粒尺寸调控
武梦姣, 任召辉, 田鹤, 韩高荣
材料研究学报. 2020, 34 (9): 650-658.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.150
摘要   HTML   PDF (16293KB)

用溶胶凝胶法制备了PbTiO3薄膜。将含量为0.2%、0.5%和0.8%(摩尔比)的钙钛矿铁电PbTiO3纳米片加入溶胶体系中,利用纳米片的自发极化调控薄膜的生长。结果表明,纳米片的加入显著影响了薄膜的生长过程和结晶学取向,可制备出(100)高度取向的PbTiO3薄膜;改变纳米片的浓度,可将薄膜晶粒尺寸由100 nm调控到2 μm。扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观测和原位X射线衍射(in-situ XRD)的结果表明,固态薄膜中的晶粒表现出类液相的取向聚集生长特征。其原因可能是,铁电纳米片极化表面的静电力诱导小晶粒的吸附和取向排列,调控了薄膜的(100)取向和晶粒尺寸。

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低能大流强氢离子辐照对钨的刻蚀行为
玄京凡, 范红玉, 白樱, 胡瑞航, 李昕洋, 陶文辰, 倪维元, 牛金海
材料研究学报. 2020, 34 (9): 659-664.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.126
摘要   HTML   PDF (18017KB)

在聚变相关的钨(W)偏滤器辐照下,研究了低能大流强氢(H)离子辐照对多晶钨材料的刻蚀行为。使用扫描电子显微镜(SEM)、导电原子力显微镜和基于SEM的电子背散射衍射等手段研究了大流强(~1022 ions/m2·s)、剂量为1.0×1026 ions/m2、能量为5~200 eV的氢离子辐照对多晶W材料表面刻蚀行为的影响。结果表明,随着H离子辐照能量的增加W的溅射率迅速提高,W表面发生刻蚀后产生条纹状结构,而且同一晶粒上条纹的方向具有一致性,条纹两侧的缺陷分布明显不同,意味着W表面的刻蚀优先沿某一特定晶面方向进行。

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电子束冷床熔炼TC4钛合金的热变形行为
王伟, 宫鹏辉, 张浩泽, 史亚鸣, 王萌, 张晓锋, 王快社
材料研究学报. 2020, 34 (9): 665-673.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.103
摘要   HTML   PDF (12667KB)

使用Gleeble-3800热模拟实验机进行一系列热模拟压缩实验,研究了电子束冷床熔炼TC4钛合金在变形温度为850℃~1100℃、应变速率为0.01 s-1~10 s-1条件下的热变形行为。根据真应力-真应变曲线分析变形参数对流变应力的影响,分别建立电子束冷床熔炼TC4钛合金在(α+β)两相区和β单相区的Arrhenius本构模型,绘制了基于动态材料模型的热加工图。结果表明:流变应力随着温度的提高和应变速率的增大而降低;(α+β)两相区的热变形激活能Q=746.334 kJ/mol,β单相区的热变形激活能Q=177.841 kJ/mol;用相关系数法和相对平均误差分析了模型的误差,相关系数R2=0.995,相对平均误差AARE=5.04%。这些结果表明,所建立的模型较为准确,可准确预测其热变形流变应力;合金的最佳加工区域为:变形温度1000~1100℃、应变速率0.01~0.1 s-1

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离子液体辅助纳米纤维素吸附剂的制备及其吸附性能
黄健, 林春香, 陈瑞英, 熊万永, 温小乐, 罗鑫
材料研究学报. 2020, 34 (9): 674-682.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.017
摘要   HTML   PDF (3150KB)

以脱脂棉纤维素(Cellulose,Ce)为原料,以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,使用酸性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO4)为溶剂和水解催化剂对纤维素进行水解和改性,然后对改性纤维素进行高压均质处理制备出纳米纤维素吸附剂(AA/AM-g-NC)。对AA/AM-g-NC的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝为吸附质研究了对AA/AM-g-NC的吸附性能。结果表明,离子液体辅助高压均质处理脱脂棉后得到纤丝交联网状结构的AA/AM-g-NC吸附剂。这种吸附剂的晶型保持了纤维素Ⅰ型结构,结晶度略有提高;AA/AM-g-NC吸附剂表面接有丙烯酸和丙烯酰胺官能团,对亚甲基蓝的吸附受pH值的影响且为自发放热过程,并符合Langmuir吸附等温式;吸附过程接近准二级动力学方程,由颗粒的内扩散和表面扩散共同控制。

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透明MSe2@氮掺杂碳膜对电极用于钴电解质双面DSSC
欧金花, 胡波年, 王薇, 韩瑜
材料研究学报. 2020, 34 (9): 683-690.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.044
摘要   HTML   PDF (8931KB)

用层层自组装法制备一种M-TCPP(M=Ni、Fe)薄膜,然后原位硒化制备出MSe2和氮掺杂碳的复合透明膜(MSe2@NCF),将其用作对电极并结合钴电解质的特点制备了双面DSSC。对MSe2@NCF的形貌、结构和电化学性能进行表征,并探讨了从正面和背面辐射DSSC时电池的电荷传输路线和光伏性能的区别。结果表明,NiSe2@NCF具有可与Pt相媲美的催化活性,用其组装的双面DSSC从正面辐射和背面辐射其PCE分别为8.19%和6.02%,与用Pt电极组装DSSC的PCE(8.46%和6.23%)接近。

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微晶和氢键双增强水凝胶AG/PVA/CB[7]的制备和性能
杨琴, 赵卫杰, 赵娜, 王若迪, 陈诚
材料研究学报. 2020, 34 (9): 691-696.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.111
摘要   HTML   PDF (8098KB)

以天然高分子琼脂糖(AG)为第一物理交联网络、聚乙烯醇(PVA)为第二物理交联网络、七元瓜环(CB[7])为交联剂,制备了双网络AG/PVA/CB[7]水凝胶。使用SEM、FT-IR和XRD等手段表征AG/PVA/CB[7]水凝胶的形貌、结构以及交联方式,研究了这种水凝胶的力学性能、溶胀性能和宏观自愈性能。结果表明:这种凝胶具有高强度和自愈性,高分子链之间通过氢键和微晶共同交联使其机械性能提高;该凝胶的力学性能随着冷冻-解冻次数的增加而提高,交联剂CB[7]的加入也使其力学性能提高,循环5次后其拉伸强度为0.37 MPa,杨氏模量为 0.23 MPa,平衡溶胀率为140%。

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Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的低周疲劳行为
王冠一, 车欣, 张浩宇, 陈立佳
材料研究学报. 2020, 34 (9): 697-704.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.020
摘要   HTML   PDF (8429KB)

进行Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的室温低周疲劳实验,对比研究了轴向平行于轧制方向(RD方向)和垂直于轧制方向(TD方向)试样的低周疲劳行为。结果表明:对于0.4%~0.8%的外加总应变幅,RD和TD方向合金试样的循环应力响应行为均呈现出循环稳定;对于相同的外加总应变幅,TD方向合金的循环应力幅值高于RD方向,而RD方向合金的疲劳寿命高于TD方向。对于RD和TD方向,Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的塑性应变幅、弹性应变幅与载荷反向周次均呈线性关系。在低周疲劳加载条件下,裂纹在疲劳试样的自由表面以穿晶方式萌生和扩展。

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两次淬火对HSLA钢组织和冲击韧性的影响
陈刚, 罗小兵, 柴锋, 杨才福, 张正延, 杨志刚
材料研究学报. 2020, 34 (9): 705-711.   DOI: 10.11901/1005.3093.2019.580
摘要   HTML   PDF (15409KB)

研究了两次淬火+回火和传统的一次淬火+回火热处理对HSAL钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明,在不显著降低强度的条件下,两次淬火使实验钢的冲击功明显提高,还改善了低温韧性和稳定性。两次淬火回火热处理可细化钢的组织,使原始奥氏体晶粒的尺寸和有效晶粒尺寸减小、大角度界面的密度和解离裂纹的扩展偏折频率提高。组织的细化和大角度晶界的增多抑制了裂纹的扩展,使韧性大幅度提高。

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铁素体不锈钢在高温尿素环境中的腐蚀行为研究
黄安然, 张伟, 王学林, 尚成嘉, 范佳杰
材料研究学报. 2020, 34 (9): 712-720.   DOI: 10.11901/1005.3093.2020.065
摘要   HTML   PDF (14236KB)

对三种商用车排气系统用铁素体不锈钢(436L、439M、441)进行了尿素结晶腐蚀试验,以模拟铁素体不锈钢在商用车排气系统内选择性催化还原器(SCR)中的渗氮腐蚀行为。探究了合金成分及夹杂物对不锈钢耐高温尿素腐蚀的影响,并依据EDS表征结果阐释了材料内部腐蚀的渗氮机理。研究表明,在高温热震疲劳和氧化的协同作用下,高温高氮的环境导致铁素体不锈钢晶界及晶内局部区域快速析出氮化铬颗粒,造成晶界及基体局部区域贫铬。由于436L和441不锈钢含有较高的Mo和Nb,其耐高温尿素腐蚀能力显著优于439M。此外,由于436L和441不锈钢中夹杂物细小弥散,也降低了氮化铬在夹杂物的形核析出几率,成为提高抗高温尿素腐蚀的另一个因素。

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