2003年第0卷第6期文章目次
2003(6).
摘要:
尽管将来MgB_2是否能替代低Tc超导体或高Tc超导体还不清楚,但是有些公司已经开始开发适用于小规模应用的MgB2线,他们确信这种材料将会有明显的优点,超技术研究(HyperTechResearch)和二硼化物导体(DiborideConductors)就属于这样的2个公司。核磁共振成像(MRI)有望近期应用MgB2线,MgB2线材在马达,变压器上具有长期的市场潜力。其他一些公司,比如意大利艾迪逊斯帕公司(EdisonSpa)正在开发用于制作提升和轴承应用的MgB2块材的工艺。在过去的一年半时间里,MgB2的载流能力有了很大的提高,这说明限制MgB2载流能力的瓶颈是可以克服的。几…
尽管将来MgB_2是否能替代低Tc超导体或高Tc超导体还不清楚,但是有些公司已经开始开发适用于小规模应用的MgB2线,他们确信这种材料将会有明显的优点,超技术研究(HyperTechResearch)和二硼化物导体(DiborideConductors)就属于这样的2个公司。核磁共振成像(MRI)有望近期应用MgB2线,MgB2线材在马达,变压器上具有长期的市场潜力。其他一些公司,比如意大利艾迪逊斯帕公司(EdisonSpa)正在开发用于制作提升和轴承应用的MgB2块材的工艺。在过去的一年半时间里,MgB2的载流能力有了很大的提高,这说明限制MgB2载流能力的瓶颈是可以克服的。几…
2003(6):401-406.
摘要:
数值模拟技术与计算机技术的迅速发展，使凝固过程的数值模拟正在由宏观向微观转变。微观模拟不仅可以得到材料的凝固组织，而且还能为宏观模拟提供准确的潜热释放信息。对宏观和微观现象的完整耦合可以使我们对铸造凝固过程作出更加准确的模拟预测。针对目前微观组织模拟的研究现状，介绍了几种主要的模拟研究方法，如确定性模拟方法、随机性模拟方法和相场方法等，阐述了其主要特征和模拟微观组织时存在的优缺点，并给出了各种模拟方法的计算实例。由于凝固组织数值模拟的复杂性，对其进行深入的研究是必要的，也是未来计算材料科学的重要发展方向。最后对微观模拟中的问题及发展方向作了分析。
数值模拟技术与计算机技术的迅速发展，使凝固过程的数值模拟正在由宏观向微观转变。微观模拟不仅可以得到材料的凝固组织，而且还能为宏观模拟提供准确的潜热释放信息。对宏观和微观现象的完整耦合可以使我们对铸造凝固过程作出更加准确的模拟预测。针对目前微观组织模拟的研究现状，介绍了几种主要的模拟研究方法，如确定性模拟方法、随机性模拟方法和相场方法等，阐述了其主要特征和模拟微观组织时存在的优缺点，并给出了各种模拟方法的计算实例。由于凝固组织数值模拟的复杂性，对其进行深入的研究是必要的，也是未来计算材料科学的重要发展方向。最后对微观模拟中的问题及发展方向作了分析。
2003(6):407-411.
摘要:
介绍了2种经传统的球磨机改进而成的低温球磨机，对目前国内外低温机械合金化的研究现状，特别是对具有高温稳定性的纳米材料制备的应用进行了简要的概括总结，讨论了低温机械合金化的反应机制和能提高纳米材料高温稳定性的机理，对今后的发展趋势进行了展望。
介绍了2种经传统的球磨机改进而成的低温球磨机，对目前国内外低温机械合金化的研究现状，特别是对具有高温稳定性的纳米材料制备的应用进行了简要的概括总结，讨论了低温机械合金化的反应机制和能提高纳米材料高温稳定性的机理，对今后的发展趋势进行了展望。
2003(6):412-416.
摘要:
在对现有的有关贫铀材料和贫铀武器的大量调研的基础上，介绍了贫铀的基本概念，贫铀的制备，贫铀材料的基本性质和应用领域；详细阐述了贫铀穿甲弹的结构，特点及其对人类生存环境和身体健康的影响；总结了海湾战争中贫铀武器的污染状况及处理方法；并且概述了国际上对贫铀武器生产及使用的不同看法。最后，对贫铀武器的现存问题及发展趋势进行的分析。
在对现有的有关贫铀材料和贫铀武器的大量调研的基础上，介绍了贫铀的基本概念，贫铀的制备，贫铀材料的基本性质和应用领域；详细阐述了贫铀穿甲弹的结构，特点及其对人类生存环境和身体健康的影响；总结了海湾战争中贫铀武器的污染状况及处理方法；并且概述了国际上对贫铀武器生产及使用的不同看法。最后，对贫铀武器的现存问题及发展趋势进行的分析。
2003(6):417-419.
摘要:
用扫描探针显微镜(SPM)研究了Zr—4合金在高压釜中经360℃高温水腐蚀后氧化膜中的显微组织和晶粒形貌。从氧化膜表面上观察到的晶粒在100nm～400nm之间，比从截面上观察到的大，说明氧化膜的晶粒在腐蚀过程中仍在不断长大。从离子轰击蚀刻后的氧化膜截面上，可以区分出由大角度晶界构成的柱状晶，以及在柱状晶中由小角度晶界构成的等轴晶。在三晶交界处，常常有明显的“凹陷”，这应是空位扩散凝聚后形成的空洞，尺度在几纳米至几十纳米间。在氧化膜的截面上，除了可观察到裂纹和空洞等缺陷外，在氧化膜／金属交界处，有时还可观察到片层状的氢化锆和显示不出晶界的非晶ZrO2。
用扫描探针显微镜(SPM)研究了Zr—4合金在高压釜中经360℃高温水腐蚀后氧化膜中的显微组织和晶粒形貌。从氧化膜表面上观察到的晶粒在100nm～400nm之间，比从截面上观察到的大，说明氧化膜的晶粒在腐蚀过程中仍在不断长大。从离子轰击蚀刻后的氧化膜截面上，可以区分出由大角度晶界构成的柱状晶，以及在柱状晶中由小角度晶界构成的等轴晶。在三晶交界处，常常有明显的“凹陷”，这应是空位扩散凝聚后形成的空洞，尺度在几纳米至几十纳米间。在氧化膜的截面上，除了可观察到裂纹和空洞等缺陷外，在氧化膜／金属交界处，有时还可观察到片层状的氢化锆和显示不出晶界的非晶ZrO2。
2003(6):420-423.
摘要:
通过化学镀方法制备了Ni—B合金涂层。经DSC和XRD分析确认该合金涂层在0℃～500℃之间有3种相变发生，分别形成不同种类的镍硼化合物。涂层硬度也因镍硼化合物种类不同而变化。特定的处理工艺使涂层显微硬度(HV)高达15000MPa以上。用原子力显微镜(AFM)对涂层表面观察发现，不同热处理的该合金涂层表面形态不同。表面形态的差异对涂层的硬度有影响。特别是当涂层中出现粒径为40nm～100nm、高度为10nm～20nm的突起物时，涂层的硬度会大幅提高，并对硬度提高的机制作了讨论。
通过化学镀方法制备了Ni—B合金涂层。经DSC和XRD分析确认该合金涂层在0℃～500℃之间有3种相变发生，分别形成不同种类的镍硼化合物。涂层硬度也因镍硼化合物种类不同而变化。特定的处理工艺使涂层显微硬度(HV)高达15000MPa以上。用原子力显微镜(AFM)对涂层表面观察发现，不同热处理的该合金涂层表面形态不同。表面形态的差异对涂层的硬度有影响。特别是当涂层中出现粒径为40nm～100nm、高度为10nm～20nm的突起物时，涂层的硬度会大幅提高，并对硬度提高的机制作了讨论。
2003(6):424-427.
摘要:
文描述了一种氧化钌／活性炭复合电极材料的制备方法，并对不同条件下制备的材料的循环伏安特性、交流阻抗特性进行了比较。使用该复合材料组装的模拟电化学超级电容器单电极比容量达到359F／g，远高于普通活性炭材料。与氧化钌电极材料相比，氧化钌／活性炭复合材料的高功率放电特性则有了明显的提高。
文描述了一种氧化钌／活性炭复合电极材料的制备方法，并对不同条件下制备的材料的循环伏安特性、交流阻抗特性进行了比较。使用该复合材料组装的模拟电化学超级电容器单电极比容量达到359F／g，远高于普通活性炭材料。与氧化钌电极材料相比，氧化钌／活性炭复合材料的高功率放电特性则有了明显的提高。
2003(6):428-431.
摘要:
T1(Al2CuLi)相是Al-Li-Cu-Zr合金中的重要强化相.通过TEM在对T1相结构和形貌分析的基础上,构造了T1相的结构.T1相晶核以ABCBA的堆垛顺序,共由36个原子组成,其晶格常数a=0.495nm,c=0.933nm.与基体的位相关系为{0001}T1∥{111}α,<>T1∥<110>α.合金中铜原子的偏聚降低了基体的层错能,从而为T1相依赖扩散层错形核提供了有利条件.T1相长大依赖于原子扩散和台阶滑移,是一种长程扩散控制的台阶机制.
T1(Al2CuLi)相是Al-Li-Cu-Zr合金中的重要强化相.通过TEM在对T1相结构和形貌分析的基础上,构造了T1相的结构.T1相晶核以ABCBA的堆垛顺序,共由36个原子组成,其晶格常数a=0.495nm,c=0.933nm.与基体的位相关系为{0001}T1∥{111}α,<>T1∥<110>α.合金中铜原子的偏聚降低了基体的层错能,从而为T1相依赖扩散层错形核提供了有利条件.T1相长大依赖于原子扩散和台阶滑移,是一种长程扩散控制的台阶机制.
2003(6):432-435.
摘要:
采用动物兔活体植入与剪切强度试验考察r羟基磷灰石(HA)／Ti生物功能梯度材料(FGM)种植体与头骨基体的结合强度。结果表明，HA—Ti FGM种植体／骨结合强度随植入时间延长迅速增高，其强度值与纯HA植入体相当而大大优于纯Ti种植体；植入3个月时，HA—Ti FGM与周围骨组织的结合强度可达6．49MPa。剪切断口形貌表明，FGM种植体断裂发生在界面的新骨一侧，说明其界面结合强度甚至超过了新生骨组织本身的剪切强度。
采用动物兔活体植入与剪切强度试验考察r羟基磷灰石(HA)／Ti生物功能梯度材料(FGM)种植体与头骨基体的结合强度。结果表明，HA—Ti FGM种植体／骨结合强度随植入时间延长迅速增高，其强度值与纯HA植入体相当而大大优于纯Ti种植体；植入3个月时，HA—Ti FGM与周围骨组织的结合强度可达6．49MPa。剪切断口形貌表明，FGM种植体断裂发生在界面的新骨一侧，说明其界面结合强度甚至超过了新生骨组织本身的剪切强度。
2003(6):436-439.
摘要:
采用慢应变速率试验，辅以扫描电镜、金相观察等分析测试技术，研究了钛合金TC4在甲醇、盐酸—甲醇溶液中的应力腐蚀敏感性。试验结果表明，TC4钛合金在甲醇中具有应力腐蚀敏感性。甲醇中加入盐酸，明显地提高了TC4的应力腐蚀敏感性。TC4钛合金在盐酸—甲醇溶液中的应力腐蚀裂纹源自点蚀孔底部。
采用慢应变速率试验，辅以扫描电镜、金相观察等分析测试技术，研究了钛合金TC4在甲醇、盐酸—甲醇溶液中的应力腐蚀敏感性。试验结果表明，TC4钛合金在甲醇中具有应力腐蚀敏感性。甲醇中加入盐酸，明显地提高了TC4的应力腐蚀敏感性。TC4钛合金在盐酸—甲醇溶液中的应力腐蚀裂纹源自点蚀孔底部。
2003(6):440-442.
摘要:
采用DYNA3D有限元程序，通过建立合理的计算模型，对钨丝集束复合材料穿甲弹芯及钨合金穿甲弹芯的穿甲过程进行了数值模拟研究。对模拟结果进行了对比分析，探讨了钨丝集束穿甲弹芯穿甲性能优于普通钨合金弹芯的原因，并对数值模拟结果进行了试验验证，为未来集束穿甲弹芯的设计与进一步研究提供了可靠的理论及实验资料。
采用DYNA3D有限元程序，通过建立合理的计算模型，对钨丝集束复合材料穿甲弹芯及钨合金穿甲弹芯的穿甲过程进行了数值模拟研究。对模拟结果进行了对比分析，探讨了钨丝集束穿甲弹芯穿甲性能优于普通钨合金弹芯的原因，并对数值模拟结果进行了试验验证，为未来集束穿甲弹芯的设计与进一步研究提供了可靠的理论及实验资料。
2003(6):443-446.
摘要:
传统高温合金叶片类铸件制备过程中，熔体长时间在陶瓷模壳材料中保温，易受其污染，而借助于交变电磁场与液态金属相互作用产生的电磁压力可使高温合金呈半悬浮状态，减少了熔体与磁模结晶器的接触面积和时间，能尽可能避免污染的产生。将该方法和定向凝固技术相结合，提出了1种实现高温合金复杂形状电磁软接触成形的定向凝固工艺，探讨了该工艺下不同结晶器材料、磁化套高度及其所加方位对线圈中磁感应强度的影响，并在实验室中成功制备出了2种近叶片形状的高温合金电磁软接触成形的定向凝固样件。
传统高温合金叶片类铸件制备过程中，熔体长时间在陶瓷模壳材料中保温，易受其污染，而借助于交变电磁场与液态金属相互作用产生的电磁压力可使高温合金呈半悬浮状态，减少了熔体与磁模结晶器的接触面积和时间，能尽可能避免污染的产生。将该方法和定向凝固技术相结合，提出了1种实现高温合金复杂形状电磁软接触成形的定向凝固工艺，探讨了该工艺下不同结晶器材料、磁化套高度及其所加方位对线圈中磁感应强度的影响，并在实验室中成功制备出了2种近叶片形状的高温合金电磁软接触成形的定向凝固样件。
2003(6):447-450.
摘要:
在Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机上对TC6钛合金在温度800℃～1040℃,应变速率10s～50s、最大变形程度50%条件下的高温流动应力变化规律进行了研究,进而分析了变形参数对微观组织的影响。结果表明合适的工艺参数是变形温度为920℃～950℃,应变速率为1.0s-1～1×10-3s-1。在变形过程中,变形温度对α相体积分数有着显著影响,应变速率对α相体积分数影响不大,但对α相晶粒的形态有一定的影响。最后在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上提出了1种本构关系模型,其拟合精度较高,为进行钛合金高温变形过程的数值模拟打下了较好的基础。
在Thermecmaster-Z型热加工模拟试验机上对TC6钛合金在温度800℃～1040℃,应变速率10s～50s、最大变形程度50%条件下的高温流动应力变化规律进行了研究,进而分析了变形参数对微观组织的影响。结果表明合适的工艺参数是变形温度为920℃～950℃,应变速率为1.0s-1～1×10-3s-1。在变形过程中,变形温度对α相体积分数有着显著影响,应变速率对α相体积分数影响不大,但对α相晶粒的形态有一定的影响。最后在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上提出了1种本构关系模型,其拟合精度较高,为进行钛合金高温变形过程的数值模拟打下了较好的基础。
2003(6):451-455.
摘要:
自生颗粒增强钛基复合材料中的TiC增强相，可分为初生TiC和共晶TiC，它们的形态、尺寸及形成机制均不尽相同。利用SEM、XRD、EDX等手段研究了钛合金中共晶TiC的形态及形成机制。合金中含碳量不同时，可能形成规则共晶或离异共晶。成分处于共晶点附近的合金，由于两相共生生长，β—Ti抑制了TiC的分枝，使TiC呈棒状或颗粒状，形成规则共晶。含碳量远低于共晶成分时易形成离异共晶，共晶反应发生在初生β—Ti枝晶的间隙中，多数共晶β—Ti依附于初生β—Ti生长，TiC与熔体接触增多，易分枝，而大量初生β—Ti的存在使TiC分枝受空间限制，只能在二维方向上分枝，从而促使羽毛状TiC的形成。Mo、Sn等合金元素的加入可使共晶TiC形态成为球团状。
自生颗粒增强钛基复合材料中的TiC增强相，可分为初生TiC和共晶TiC，它们的形态、尺寸及形成机制均不尽相同。利用SEM、XRD、EDX等手段研究了钛合金中共晶TiC的形态及形成机制。合金中含碳量不同时，可能形成规则共晶或离异共晶。成分处于共晶点附近的合金，由于两相共生生长，β—Ti抑制了TiC的分枝，使TiC呈棒状或颗粒状，形成规则共晶。含碳量远低于共晶成分时易形成离异共晶，共晶反应发生在初生β—Ti枝晶的间隙中，多数共晶β—Ti依附于初生β—Ti生长，TiC与熔体接触增多，易分枝，而大量初生β—Ti的存在使TiC分枝受空间限制，只能在二维方向上分枝，从而促使羽毛状TiC的形成。Mo、Sn等合金元素的加入可使共晶TiC形态成为球团状。
2003(6):456-459.
摘要:
利用超临界CO2流体萃取技术从陶瓷注射成型坯体中萃取有机粘合剂。对陶瓷注射成型中所使用的有机载体组分进行研究，对陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂的工艺条件进行了探索，研究了不同萃取压力，温度及时间对萃取率和陶瓷坯体脱脂质量的影响。结果显示利用40％～50％(质量分数，下同)非极性分子有机物石蜡(PW)与30％～40％极性分子有机物聚丙烯(PP)及20％硬脂酸(SA)组成陶瓷注射成型熔体中的有机载体，在压力P=30MPa，温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂可在较短的时间内获得无缺陷的陶瓷注射成型生坯。
利用超临界CO2流体萃取技术从陶瓷注射成型坯体中萃取有机粘合剂。对陶瓷注射成型中所使用的有机载体组分进行研究，对陶瓷注射成型超临界CO2流体脱脂的工艺条件进行了探索，研究了不同萃取压力，温度及时间对萃取率和陶瓷坯体脱脂质量的影响。结果显示利用40％～50％(质量分数，下同)非极性分子有机物石蜡(PW)与30％～40％极性分子有机物聚丙烯(PP)及20％硬脂酸(SA)组成陶瓷注射成型熔体中的有机载体，在压力P=30MPa，温度T=58℃的超临界CO2流体中脱脂可在较短的时间内获得无缺陷的陶瓷注射成型生坯。
2003(6):460-463.
摘要:
研究了氢对Nd-Dy-Fe-B磁体制作过程的影响，主要包括氢对HD磁粉的氧化和对其后烧结磁体磁性能的影响。研究表明，氢不利于HD磁粉的氧化稳定性能，氢的存在促进磁粉吸湿和电化学腐蚀，加快氧的扩散。HD磁粉经过在一定温度下真空脱气处理后，氧化稳定性提高，特别是在较高温度下进行脱气处理的磁粉。氢的存在使磁粉容易粉碎，加快磁体的烧结过程，降低磁体的烧结温度。同时发现，未脱氢磁体的取向度较低。
研究了氢对Nd-Dy-Fe-B磁体制作过程的影响，主要包括氢对HD磁粉的氧化和对其后烧结磁体磁性能的影响。研究表明，氢不利于HD磁粉的氧化稳定性能，氢的存在促进磁粉吸湿和电化学腐蚀，加快氧的扩散。HD磁粉经过在一定温度下真空脱气处理后，氧化稳定性提高，特别是在较高温度下进行脱气处理的磁粉。氢的存在使磁粉容易粉碎，加快磁体的烧结过程，降低磁体的烧结温度。同时发现，未脱氢磁体的取向度较低。
2003(6):464-467.
摘要:
通过对不同成分，不同丝径的纤维室温静态磁性测试，获得了一些不锈钢纤维磁性参数，从X射线衍射分析结果发现，纤维成分及纤维制备过程中，塑性加工引起的相变、内应力、组织细化等是影响纤维磁性的重要因素。这为超细不锈钢纤维生产工艺改进及开拓新的应用领域提供了理论依据。
通过对不同成分，不同丝径的纤维室温静态磁性测试，获得了一些不锈钢纤维磁性参数，从X射线衍射分析结果发现，纤维成分及纤维制备过程中，塑性加工引起的相变、内应力、组织细化等是影响纤维磁性的重要因素。这为超细不锈钢纤维生产工艺改进及开拓新的应用领域提供了理论依据。
2003(6):468-470.
摘要:
将水热合成引入到Pechini方法制得了尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4，此方法不但节省原料，而且工艺简单易行。讨论了煅烧温度、粒度和比表面积因素对LiMn2O4电化学性能的影响。结果表明：在煅烧温度为650℃时，晶化完全，粒子尺寸适中，初始容量为122mAh／g。
将水热合成引入到Pechini方法制得了尖晶石结构的锂离子电池正极材料LiMn2O4，此方法不但节省原料，而且工艺简单易行。讨论了煅烧温度、粒度和比表面积因素对LiMn2O4电化学性能的影响。结果表明：在煅烧温度为650℃时，晶化完全，粒子尺寸适中，初始容量为122mAh／g。
2003(6):471-474.
摘要:
研究了Ce对Al—16％Si合金熔体粘滞性的影响。结果表明：Ce的加入增加了合金熔体的粘度，且随着Ce含量的增加粘度值也增加。结合加入Ce的Al—16％Si合金氢含量的变化、凝固组织和DSC曲线研究了熔体结构的变化，分析了粘度与液态结构变化之间的关系。
研究了Ce对Al—16％Si合金熔体粘滞性的影响。结果表明：Ce的加入增加了合金熔体的粘度，且随着Ce含量的增加粘度值也增加。结合加入Ce的Al—16％Si合金氢含量的变化、凝固组织和DSC曲线研究了熔体结构的变化，分析了粘度与液态结构变化之间的关系。
2003(6):475-477.
摘要:
对比了1％CeO2和2％CeO2铈钨棒作为氩弧焊电极使用时耐烧损性及引弧可靠性，指出了用1％CeO2铈钨棒取代2％CeO2铈钨棒不仅有利于提高制品成材率，也将进一步改善其电极使用性能。
对比了1％CeO2和2％CeO2铈钨棒作为氩弧焊电极使用时耐烧损性及引弧可靠性，指出了用1％CeO2铈钨棒取代2％CeO2铈钨棒不仅有利于提高制品成材率，也将进一步改善其电极使用性能。
2003(6):478-480.
摘要:
用悬臂梁法研究了不锈钢4Cr13基体上的Cu膜和Ag膜的平均残余应力和残余应力分布。结果表明，Cu膜和Ag膜的平均残余应力和分布残余应力随膜厚的增加而急剧减小。2种膜生长过程中界面应力很大，而生长应力很小。Cu膜在厚度较小时，残余应力值很大，超过了铜块材的断裂强度。
用悬臂梁法研究了不锈钢4Cr13基体上的Cu膜和Ag膜的平均残余应力和残余应力分布。结果表明，Cu膜和Ag膜的平均残余应力和分布残余应力随膜厚的增加而急剧减小。2种膜生长过程中界面应力很大，而生长应力很小。Cu膜在厚度较小时，残余应力值很大，超过了铜块材的断裂强度。
