2014年第43卷第5期文章目次
2014, 43(5):1031-1036.
摘要:
研究了微量锰元素添加对高压电解电容器阳极用铝箔的点蚀行为以及腐蚀箔性质的影响。使用二次离子质谱仪分析了轧制及退火铝箔中锰的元素分布。结果表明，锰在铝箔中的深度分布随着锰含量的增加而变化，但退火后铝箔中形成的立方织构的体积分数保持稳定。随锰含量增加，锰在退火铝箔表面的偏聚趋势增强。在相同的加电腐蚀条件下，腐蚀后锰含量高的铝箔表面具有更高密度的方形点蚀孔，并且并孔更少，点蚀孔分布更加均匀。在所研究的范围内 (2.3 ~ 14.7 μg/g)，在520 V形成的腐蚀箔的比电容随锰含量的增加而提高
研究了微量锰元素添加对高压电解电容器阳极用铝箔的点蚀行为以及腐蚀箔性质的影响。使用二次离子质谱仪分析了轧制及退火铝箔中锰的元素分布。结果表明，锰在铝箔中的深度分布随着锰含量的增加而变化，但退火后铝箔中形成的立方织构的体积分数保持稳定。随锰含量增加，锰在退火铝箔表面的偏聚趋势增强。在相同的加电腐蚀条件下，腐蚀后锰含量高的铝箔表面具有更高密度的方形点蚀孔，并且并孔更少，点蚀孔分布更加均匀。在所研究的范围内 (2.3 ~ 14.7 μg/g)，在520 V形成的腐蚀箔的比电容随锰含量的增加而提高
2014, 43(5):1037-1040.
摘要:
研究了高温氧化对铁基非晶Fe78Si9B13合金软磁性能的影响。结果表明：非晶Fe78Si9B13合金带材经高温氧化处理后，在其表面形成了一层厚度约为10 μm的高电阻率铁的氧化物层； Fe78Si9B13合金高温氧化磁化变得困难，且饱和磁感应强度Bs由氧化前的Bs=1.42~1.46 T下降到氧化后的Bs=1.29~1.38 T。同时，对非晶Fe78Si9B13合金带材经高温氧化处理后磁化困难的原因进行了讨论
研究了高温氧化对铁基非晶Fe78Si9B13合金软磁性能的影响。结果表明：非晶Fe78Si9B13合金带材经高温氧化处理后，在其表面形成了一层厚度约为10 μm的高电阻率铁的氧化物层； Fe78Si9B13合金高温氧化磁化变得困难，且饱和磁感应强度Bs由氧化前的Bs=1.42~1.46 T下降到氧化后的Bs=1.29~1.38 T。同时，对非晶Fe78Si9B13合金带材经高温氧化处理后磁化困难的原因进行了讨论
2014, 43(5):1041-1046.
摘要:
利用横流CO2激光器在TA15钛合金表面通过优化的激光熔覆工艺制备出原位自生的多种颗粒增强钴基复合涂层，以增强表面的耐磨性和硬度。利用X射线衍射(XRD)、金相、扫描电镜(SEM)、硬度测试机和磨损试验机等方法对熔覆层进行分析。结果表明，熔覆层的显微结构主要由γ-Co、α-Ti固溶体和弥散分布的原位自生TiB2,、Cr5Si3,、TiC、WB、SiC、Co3Ti、NiC颗粒组成，这些多种颗粒增强相弥散分布在细小的树枝晶组织之间。熔覆层的显微硬度比基体提高很多，HV达到10000 MPa左右，约为基体硬度的3倍。与钛合金相比，熔覆层的耐磨性也有显著提高，其磨损率约为钛合金的1/12。熔覆层的磨损机理具有粘着磨损和磨粒磨损的混合特征
利用横流CO2激光器在TA15钛合金表面通过优化的激光熔覆工艺制备出原位自生的多种颗粒增强钴基复合涂层，以增强表面的耐磨性和硬度。利用X射线衍射(XRD)、金相、扫描电镜(SEM)、硬度测试机和磨损试验机等方法对熔覆层进行分析。结果表明，熔覆层的显微结构主要由γ-Co、α-Ti固溶体和弥散分布的原位自生TiB2,、Cr5Si3,、TiC、WB、SiC、Co3Ti、NiC颗粒组成，这些多种颗粒增强相弥散分布在细小的树枝晶组织之间。熔覆层的显微硬度比基体提高很多，HV达到10000 MPa左右，约为基体硬度的3倍。与钛合金相比，熔覆层的耐磨性也有显著提高，其磨损率约为钛合金的1/12。熔覆层的磨损机理具有粘着磨损和磨粒磨损的混合特征
2014, 43(5):1051-1055.
摘要:
首先通过高能球磨法制取纳米W-Cu粉末，再对混合粉末进行爆炸压实制取W-Cu纳米合金药型罩材料，压实样品致密度达到了99.6% T.D。对样品进行电子探针分析（EPMA），显示样品内部元素及成分基本分布均匀。对样品进行XRD实验，计算结果表明W晶粒尺寸基本分布在26 nm。将W-Cu合金样品切割成药型罩形状，显示了良好的机械加工性能。最后对W-Cu合金药型罩进行无隔板静破甲实验，并与同尺寸的铜金属罩比较，表明W-Cu合金药型罩的破甲能力相对提高了30%以上
首先通过高能球磨法制取纳米W-Cu粉末，再对混合粉末进行爆炸压实制取W-Cu纳米合金药型罩材料，压实样品致密度达到了99.6% T.D。对样品进行电子探针分析（EPMA），显示样品内部元素及成分基本分布均匀。对样品进行XRD实验，计算结果表明W晶粒尺寸基本分布在26 nm。将W-Cu合金样品切割成药型罩形状，显示了良好的机械加工性能。最后对W-Cu合金药型罩进行无隔板静破甲实验，并与同尺寸的铜金属罩比较，表明W-Cu合金药型罩的破甲能力相对提高了30%以上
2014, 43(5):1073-1078.
摘要:
通过镁和氧化亚硅之间的氧化还原反应制备细硅，并采用湿法混料及高温热解法合成了锂离子电池用硅/石墨/裂解碳复合负极材料。利用XRD、SEM、电化学测试考察了复合材料的结构与电化学性能，并结合循环伏安和电化学阻抗技术研究了复合材料的电化学可逆性和动力学性能。结果表明：制备的复合材料首次可逆容量为880 mAh/g，循环40次后为780 mAh/g，容量保持率可达88.6%，该方法显著改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。性能的提高主要归因于纳米结构的硅均匀分散在碳基体中，很好地抑制了充放电过程中的体积效应，同时石墨和裂解碳也充分保证了复合材料良好的导电性
通过镁和氧化亚硅之间的氧化还原反应制备细硅，并采用湿法混料及高温热解法合成了锂离子电池用硅/石墨/裂解碳复合负极材料。利用XRD、SEM、电化学测试考察了复合材料的结构与电化学性能，并结合循环伏安和电化学阻抗技术研究了复合材料的电化学可逆性和动力学性能。结果表明：制备的复合材料首次可逆容量为880 mAh/g，循环40次后为780 mAh/g，容量保持率可达88.6%，该方法显著改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。性能的提高主要归因于纳米结构的硅均匀分散在碳基体中，很好地抑制了充放电过程中的体积效应，同时石墨和裂解碳也充分保证了复合材料良好的导电性
2014, 43(5):1079-1083.
摘要:
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了正交相SrHfO3和以Si替换Hf方式形成的掺杂态SrHfO3的形成能，几何结构，电子结构和光学性质。负的形成能表明在由单元素形成Si掺杂态的SrHfO3的反应中，Si占居Hf位置与Sr位置两种情况在能量上是有利的，并且Si原子更加倾向于占居Hf位置。纯的SrHfO3计算得到的晶格常数与文献报道的实验值和理论值是一致的，而Si占居Hf位置后会导致SrHfO3的晶格常数减小。能带结构显示在掺入Si原子后会使带隙变小。布居分析与电荷密度图一致，说明在Hf位置掺入Si后掺杂位置附近的Hf-O键以共价键为主，Sr-O键以离子键为主。最后，对Si掺杂后SrHfO3在（100）方向上的介电常数、反射率、吸收系数、折射率进行了计算与分析
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了正交相SrHfO3和以Si替换Hf方式形成的掺杂态SrHfO3的形成能，几何结构，电子结构和光学性质。负的形成能表明在由单元素形成Si掺杂态的SrHfO3的反应中，Si占居Hf位置与Sr位置两种情况在能量上是有利的，并且Si原子更加倾向于占居Hf位置。纯的SrHfO3计算得到的晶格常数与文献报道的实验值和理论值是一致的，而Si占居Hf位置后会导致SrHfO3的晶格常数减小。能带结构显示在掺入Si原子后会使带隙变小。布居分析与电荷密度图一致，说明在Hf位置掺入Si后掺杂位置附近的Hf-O键以共价键为主，Sr-O键以离子键为主。最后，对Si掺杂后SrHfO3在（100）方向上的介电常数、反射率、吸收系数、折射率进行了计算与分析
2014, 43(5):1088-1091.
摘要:
研究了3种加钛方式（添加低钛铝合金，铝钛中间合金和氟盐）对Zn-Al合金组织及性能的影响。结果表明，铸造过程中添加钛能有效地细化Zn-Al合金组织，其中低钛铝合金的细化效果最好。分析认为，其原因可能是由于在强大电磁场的搅拌作用下，Ti原子的均匀分布以及原位析出的异质形核质点的形核作用所致。由于晶粒的细化，增加了晶界面积，更有效地抑制了位错的通过，从而增强了基体的结合力。因而电解添加低钛铝合金的Zn-Al合金具有最高的力学性能和耐摩擦磨损性能
研究了3种加钛方式（添加低钛铝合金，铝钛中间合金和氟盐）对Zn-Al合金组织及性能的影响。结果表明，铸造过程中添加钛能有效地细化Zn-Al合金组织，其中低钛铝合金的细化效果最好。分析认为，其原因可能是由于在强大电磁场的搅拌作用下，Ti原子的均匀分布以及原位析出的异质形核质点的形核作用所致。由于晶粒的细化，增加了晶界面积，更有效地抑制了位错的通过，从而增强了基体的结合力。因而电解添加低钛铝合金的Zn-Al合金具有最高的力学性能和耐摩擦磨损性能
2014, 43(5):1092-1098.
摘要:
通过对一种镍基单晶合金进行中温不同应力条件下的蠕变性能测试及组织结构与断口形貌观察，研究了合金在蠕变期间的损伤及断裂机制。结果表明：合金在蠕变后期的变形机制是主、次滑移系的交替开动，主/次滑移系的多次交替开动，可在两滑移系交错区域的γ′/γ两相界面萌生裂纹；随蠕变进行，沿与应力轴垂直的γ′/γ两相界面发生裂纹的扩展，形成与<110>方向平行的正方形解理面，其中，裂纹在 (001) 面沿<110>方向扩展，与{111}二次解理面相截时，可终止裂纹扩展。这是使(001)解理面具有四方形特征的原因。由于蠕变期间在不同横断面发生多个微裂纹扩展，并在裂纹尖端沿较大剪切应力方向形成撕裂棱或发生二次解理，使多个裂纹连通，直至发生蠕变断裂。这是使合金蠕变断口呈现凹凸不平多层次解理特征的主要原因
通过对一种镍基单晶合金进行中温不同应力条件下的蠕变性能测试及组织结构与断口形貌观察，研究了合金在蠕变期间的损伤及断裂机制。结果表明：合金在蠕变后期的变形机制是主、次滑移系的交替开动，主/次滑移系的多次交替开动，可在两滑移系交错区域的γ′/γ两相界面萌生裂纹；随蠕变进行，沿与应力轴垂直的γ′/γ两相界面发生裂纹的扩展，形成与<110>方向平行的正方形解理面，其中，裂纹在 (001) 面沿<110>方向扩展，与{111}二次解理面相截时，可终止裂纹扩展。这是使(001)解理面具有四方形特征的原因。由于蠕变期间在不同横断面发生多个微裂纹扩展，并在裂纹尖端沿较大剪切应力方向形成撕裂棱或发生二次解理，使多个裂纹连通，直至发生蠕变断裂。这是使合金蠕变断口呈现凹凸不平多层次解理特征的主要原因
2014, 43(5):1105-1110.
摘要:
采用双辉技术在TA2基体表面渗入铌形成结构致密、与基体形成冶金结合的钛铌合金层。结合XRD、SEM及EDS等手段分析渗铌和未渗铌TA2试样分别在700、800、900 ℃的高温氧化行为。实验结果表明：随着氧化温度的提高，氧化增重增加，渗铌比未渗铌的氧化增重降低，抗高温氧化性能改善，特别在900 ℃铌的作用明显；对渗铌和未渗铌TA2在900 ℃分别氧化20、40、100 h后氧化层的表面及截面进行分析，获得对合金层成分、结构、氧化性能之间关系的认识。钛铌合金层高温氧化后的氧化层是由三部分组成：外层是由高浓度合金层氧化而形成，其氧化产物主要是Nb2O5/TiO2，中间层主要由TiO2/TiO和Nb2O5组成，内层是分布着条状的富铌相
采用双辉技术在TA2基体表面渗入铌形成结构致密、与基体形成冶金结合的钛铌合金层。结合XRD、SEM及EDS等手段分析渗铌和未渗铌TA2试样分别在700、800、900 ℃的高温氧化行为。实验结果表明：随着氧化温度的提高，氧化增重增加，渗铌比未渗铌的氧化增重降低，抗高温氧化性能改善，特别在900 ℃铌的作用明显；对渗铌和未渗铌TA2在900 ℃分别氧化20、40、100 h后氧化层的表面及截面进行分析，获得对合金层成分、结构、氧化性能之间关系的认识。钛铌合金层高温氧化后的氧化层是由三部分组成：外层是由高浓度合金层氧化而形成，其氧化产物主要是Nb2O5/TiO2，中间层主要由TiO2/TiO和Nb2O5组成，内层是分布着条状的富铌相
2014, 43(5):1143-1147.
摘要:
采用搅拌摩擦焊接技术 (friction stir welding, FSW) 分别在空气和强制冷却条件下对TC4钛合金板进行了连接，利用OM和TEM技术研究了焊接接头不同区域的微观组织转变特征。结果表明，FSW接头分为搅拌区、热机械影响区和母材区，各个区域经历了不同的热循环和塑性变形，呈现出不同的微观组织特征。母材区为热轧退火后的初生α和β双相组织。空气条件下，搅拌区为α+β片层结构，组织转变主要为β相转变为片层α+β两相，热机械影响区为等轴晶α和α+β片层的双态组织，组织转变受动态再结晶和相变共同作用。强制冷却条件下，搅拌区为针状马氏体结构，组织转变主要为马氏体相变
采用搅拌摩擦焊接技术 (friction stir welding, FSW) 分别在空气和强制冷却条件下对TC4钛合金板进行了连接，利用OM和TEM技术研究了焊接接头不同区域的微观组织转变特征。结果表明，FSW接头分为搅拌区、热机械影响区和母材区，各个区域经历了不同的热循环和塑性变形，呈现出不同的微观组织特征。母材区为热轧退火后的初生α和β双相组织。空气条件下，搅拌区为α+β片层结构，组织转变主要为β相转变为片层α+β两相，热机械影响区为等轴晶α和α+β片层的双态组织，组织转变受动态再结晶和相变共同作用。强制冷却条件下，搅拌区为针状马氏体结构，组织转变主要为马氏体相变
2014, 43(5):1153-1156.
摘要:
采用纳米压痕技术对无铅焊点 (Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag) 及其内部界面金属间化合物 (intermetallic compound, IMC)的力学性能进行测试。根据实际工业工艺流程制备无铅焊点试样；利用接触刚度连续测量(CSM)技术对焊点及内部IMC层进行测试，得到IMC层及无铅焊点的弹性模量、硬度等力学性能参数，并根据载荷-位移曲线的保载阶段确定蠕变应力指数。结果表明，Sn0.7Cu的IMC层的弹性模量和蠕变应力指数为无铅焊点的2.03和6.73倍；对无铅焊点的可靠性评估中，将IMC层的影响考虑进去使得结果更为合理
采用纳米压痕技术对无铅焊点 (Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag) 及其内部界面金属间化合物 (intermetallic compound, IMC)的力学性能进行测试。根据实际工业工艺流程制备无铅焊点试样；利用接触刚度连续测量(CSM)技术对焊点及内部IMC层进行测试，得到IMC层及无铅焊点的弹性模量、硬度等力学性能参数，并根据载荷-位移曲线的保载阶段确定蠕变应力指数。结果表明，Sn0.7Cu的IMC层的弹性模量和蠕变应力指数为无铅焊点的2.03和6.73倍；对无铅焊点的可靠性评估中，将IMC层的影响考虑进去使得结果更为合理
2014, 43(5):1169-1172.
摘要:
采用X射线衍射、高分辨透射电镜、选区电子衍射以及拉曼光谱等技术手段研究了(Sm0.6Y0.4)2Zr2O7陶瓷的晶体结构。X射线衍射表明，(Sm0.6Y0.4)2Zr2O7 陶瓷为单一立方相缺陷型萤石结构。然而高分辨电镜和选区电子衍射观察结果显示，在电子衍射花样中除了缺陷型萤石相点阵的衍射外，还发现有对应于烧绿石相的弱散射斑点。这表明在无序的缺陷型萤石相点阵中存在短程有序化现象。拉曼光谱结果进一步证实了在微米或纳米尺度范围内存在短程有序化现象
采用X射线衍射、高分辨透射电镜、选区电子衍射以及拉曼光谱等技术手段研究了(Sm0.6Y0.4)2Zr2O7陶瓷的晶体结构。X射线衍射表明，(Sm0.6Y0.4)2Zr2O7 陶瓷为单一立方相缺陷型萤石结构。然而高分辨电镜和选区电子衍射观察结果显示，在电子衍射花样中除了缺陷型萤石相点阵的衍射外，还发现有对应于烧绿石相的弱散射斑点。这表明在无序的缺陷型萤石相点阵中存在短程有序化现象。拉曼光谱结果进一步证实了在微米或纳米尺度范围内存在短程有序化现象
2014, 43(5):1173-1176.
摘要:
镍基合金Alloy 690广泛应用于高温换热管道中，对其腐蚀机理的准确分析可以为设备提供有效的防腐手段。针对腐蚀表面金属氧化膜具有半导体的性质，利用量子力学的相关知识获得在不同电位下腐蚀过程所对应的能带结构图，分析了产生电流的机理和特点；并从理论上推导出了腐蚀过程中腐蚀电位与电流的相互关系；从微观上解释了腐蚀的动力学机理。结果显示：Alloy 690的腐蚀过程实际上是一种电子的转移和传递过程，该过程中电流主要由溶液、氧化膜和金属界面的产生-复合、扩散、隧穿和雪崩4种电子的转移过程所控制。由理论得到的腐蚀电位与电流的关系与相关的实验结果有很好的一致性，表明用量子力学从微观上揭示腐蚀的动力学机理是合理的
镍基合金Alloy 690广泛应用于高温换热管道中，对其腐蚀机理的准确分析可以为设备提供有效的防腐手段。针对腐蚀表面金属氧化膜具有半导体的性质，利用量子力学的相关知识获得在不同电位下腐蚀过程所对应的能带结构图，分析了产生电流的机理和特点；并从理论上推导出了腐蚀过程中腐蚀电位与电流的相互关系；从微观上解释了腐蚀的动力学机理。结果显示：Alloy 690的腐蚀过程实际上是一种电子的转移和传递过程，该过程中电流主要由溶液、氧化膜和金属界面的产生-复合、扩散、隧穿和雪崩4种电子的转移过程所控制。由理论得到的腐蚀电位与电流的关系与相关的实验结果有很好的一致性，表明用量子力学从微观上揭示腐蚀的动力学机理是合理的
2014, 43(5):1181-1186.
摘要:
对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究，利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能。结果表明：添加中间夹层Cu、Pb，焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa，伸长率分别为1.63%、2.37%，与未添加夹层相比，抗拉强度和伸长率提高，其中Pb提高效果优于Cu；不加夹层，钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征；加入夹层Cu，脆性断裂特征不明显；而加入夹层Pb，试样断口呈韧性断裂特征；添加夹层Pb，钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈，混合区宽度大，新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定，能抑制脆性FeAl金属间化合物生成。这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因
对1.2 mm厚DC56D+ZF镀锌钢和1.15 mm厚6016铝合金平板试件进行了添加中间夹层Cu、Pb的激光搭接焊实验研究，利用体视显微镜、卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、微机控制的电子万能试验机等手段研究了钢/铝焊缝的表面成形性、接头各区域的金相组织、界面元素分布、断口形貌、主要物相与接头力学性能。结果表明：添加中间夹层Cu、Pb，焊接接头的平均抗拉强度分别为49.44、73.51 MPa，伸长率分别为1.63%、2.37%，与未添加夹层相比，抗拉强度和伸长率提高，其中Pb提高效果优于Cu；不加夹层，钢/铝试样断口呈明显脆性断裂特征；加入夹层Cu，脆性断裂特征不明显；而加入夹层Pb，试样断口呈韧性断裂特征；添加夹层Pb，钢/铝界面连接处Fe、Al、Zn、Mg、Pb元素变化剧烈，混合区宽度大，新生成Mg2Pb金属间化合物的结构比FeAl金属间化合物稳定，能抑制脆性FeAl金属间化合物生成。这是添加夹层Pb明显改善钢/铝焊接接头力学性能的重要原因
2014, 43(5):1193-1198.
摘要:
采用毫秒激光和皮秒激光在带热障涂层的镍基单晶合金上加工了气膜孔，对比研究了长脉冲与超短脉冲加工对热障涂层及金属基体孔壁形貌的影响。实验发现，波长1064 nm的毫秒激光在试样表面产生的能量密度直接影响到陶瓷层的加工。以2866 J/cm2的能量密度从陶瓷面加工，陶瓷面的熔化所需要的热积累时间长，热量会传导至高温金属，产生类似熔池的热影响；而从金属面加工则由于陶瓷是最后加工的材料，有足够的热积累时间熔化陶瓷涂层，从而直接打通小孔。当毫秒激光的能量密度提高至6369 J/cm2时，热量在涂层中的积累速度加快，陶瓷材料能够快速熔化，从而避免了金属基体先于陶瓷熔化的现象，同时，加工过程中熔化后的陶瓷会经过孔通道，从而出现附着在孔壁上的现象。采用皮秒激光加工陶瓷涂层仅需要能量密度达到32 J/cm2，皮秒激光旋切制孔是将小孔圆周上的材料全部剥蚀掉，直至孔打通，而孔内的材料会从孔中掉出。皮秒激光加工中产生的等离子体冲击力会引起涂层的开裂，由于热障涂层制备方法不同引起涂层中的裂纹方向有所不同，等离子喷涂制备的涂层为层状结构，裂纹易沿平行于表面方向生长，而EB-PVD制备的涂层为柱状晶结构，裂纹多出现在柱状晶的间隙
采用毫秒激光和皮秒激光在带热障涂层的镍基单晶合金上加工了气膜孔，对比研究了长脉冲与超短脉冲加工对热障涂层及金属基体孔壁形貌的影响。实验发现，波长1064 nm的毫秒激光在试样表面产生的能量密度直接影响到陶瓷层的加工。以2866 J/cm2的能量密度从陶瓷面加工，陶瓷面的熔化所需要的热积累时间长，热量会传导至高温金属，产生类似熔池的热影响；而从金属面加工则由于陶瓷是最后加工的材料，有足够的热积累时间熔化陶瓷涂层，从而直接打通小孔。当毫秒激光的能量密度提高至6369 J/cm2时，热量在涂层中的积累速度加快，陶瓷材料能够快速熔化，从而避免了金属基体先于陶瓷熔化的现象，同时，加工过程中熔化后的陶瓷会经过孔通道，从而出现附着在孔壁上的现象。采用皮秒激光加工陶瓷涂层仅需要能量密度达到32 J/cm2，皮秒激光旋切制孔是将小孔圆周上的材料全部剥蚀掉，直至孔打通，而孔内的材料会从孔中掉出。皮秒激光加工中产生的等离子体冲击力会引起涂层的开裂，由于热障涂层制备方法不同引起涂层中的裂纹方向有所不同，等离子喷涂制备的涂层为层状结构，裂纹易沿平行于表面方向生长，而EB-PVD制备的涂层为柱状晶结构，裂纹多出现在柱状晶的间隙
2014, 43(5):1219-1223.
摘要:
在金属钼表面制备了Mo-C-N-Si涂层，研究了涂层在1600 ℃大气环境下的氧化特性，采用SEM和XRD分析了涂层的微观结构和物相组成。结果表明：Mo-C-N-Si涂层以MoSi2为主相，SiC和Si3N4为次相，存在Mo2C+MoxN中间层；由于扩散和氧化反应，涂层在氧化初期形成SiO2氧化膜层、MoSi2主体层、Mo5Si3层和Mo2C+MoxN层等四层结构，氧化后期转变为Mo2C+MoxN层和Mo3Si+Mo5Si3层的双层结构，导致涂层失效。由于C、N的引入，涂层抗热震性能良好
在金属钼表面制备了Mo-C-N-Si涂层，研究了涂层在1600 ℃大气环境下的氧化特性，采用SEM和XRD分析了涂层的微观结构和物相组成。结果表明：Mo-C-N-Si涂层以MoSi2为主相，SiC和Si3N4为次相，存在Mo2C+MoxN中间层；由于扩散和氧化反应，涂层在氧化初期形成SiO2氧化膜层、MoSi2主体层、Mo5Si3层和Mo2C+MoxN层等四层结构，氧化后期转变为Mo2C+MoxN层和Mo3Si+Mo5Si3层的双层结构，导致涂层失效。由于C、N的引入，涂层抗热震性能良好
2014, 43(5):1224-1228.
摘要:
利用原位还原碳化反应制备纳米尺度的WC-Co复合粉体，应用放电等离子烧结(SPS)技术制备出纳米晶WC-Co硬质合金块体材料。分析了晶粒长大抑制剂碳化钒(VC)颗粒尺寸对纳米晶硬质合金的显微组织、晶粒尺寸及分布和力学性能的影响。结果表明：当VC的粒径减小到100 nm以下时，利用快速烧结技术可制备得到平均晶粒尺寸约为70 nm的致密WC-Co硬质合金块体材料，其物相纯净，晶粒尺寸分布均匀，维氏硬度为19.84 GPa，断裂韧性达到12.10 MPa·m1/2
利用原位还原碳化反应制备纳米尺度的WC-Co复合粉体，应用放电等离子烧结(SPS)技术制备出纳米晶WC-Co硬质合金块体材料。分析了晶粒长大抑制剂碳化钒(VC)颗粒尺寸对纳米晶硬质合金的显微组织、晶粒尺寸及分布和力学性能的影响。结果表明：当VC的粒径减小到100 nm以下时，利用快速烧结技术可制备得到平均晶粒尺寸约为70 nm的致密WC-Co硬质合金块体材料，其物相纯净，晶粒尺寸分布均匀，维氏硬度为19.84 GPa，断裂韧性达到12.10 MPa·m1/2
2014, 43(5):1229-1333.
摘要:
研究了在传统氢还原工艺制备纳米碳化钨粉末过程中不同氧化钨的形貌结构对纳米W/WC粉末均匀性的影响，并对粉末及其WC-Co烧结体的性能进行了表征。结果表明，用具有疏松、多孔形貌结构的细小氧化钨颗粒更容易制备出结构较疏松、分散性较好的纳米W粉和WC粉。晶粒聚集和异常粗大颗粒的产生，主要与碳化过程中团聚纳米钨粉颗粒因烧结合并增粗有关
研究了在传统氢还原工艺制备纳米碳化钨粉末过程中不同氧化钨的形貌结构对纳米W/WC粉末均匀性的影响，并对粉末及其WC-Co烧结体的性能进行了表征。结果表明，用具有疏松、多孔形貌结构的细小氧化钨颗粒更容易制备出结构较疏松、分散性较好的纳米W粉和WC粉。晶粒聚集和异常粗大颗粒的产生，主要与碳化过程中团聚纳米钨粉颗粒因烧结合并增粗有关
2014, 43(5):1238-1241.
摘要:
利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金，研究了烧结温度对合金相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明：在1000~1200 ℃烧结温度范围内合金具有较高的相对密度和抗压强度，合金主要由β-Ti相和Ti-Nb固溶体组成的混合基体及少量α-Ti相组成；随着烧结温度的升高，合金相对密度和抗压强度呈增大趋势，合金中α-Ti相向β-Ti相逐渐转变，同时合金中Ti-Nb固溶体含量越来越少，且尺寸减小；合金压缩弹性模量在58~61 GPa之间，受烧结温度变化影响较小
利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金，研究了烧结温度对合金相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明：在1000~1200 ℃烧结温度范围内合金具有较高的相对密度和抗压强度，合金主要由β-Ti相和Ti-Nb固溶体组成的混合基体及少量α-Ti相组成；随着烧结温度的升高，合金相对密度和抗压强度呈增大趋势，合金中α-Ti相向β-Ti相逐渐转变，同时合金中Ti-Nb固溶体含量越来越少，且尺寸减小；合金压缩弹性模量在58~61 GPa之间，受烧结温度变化影响较小
2014, 43(5):1250-1253.
摘要:
研究了Mn1.25Fe0.75P1-xSix（x=0.50, 0.52, 0.54, 0.56, 0.58, 0.60）合金的物相、热滞及磁热效应。通过XRD分析表明，合金主相均为Fe2P六角结构（空间群为P2m）。在不同Si含量时，合金中存在FeSi型 或Fe3Si型第二相。通过调节Si和P含量的比率，合金的居里温度随Si含量的增加成线性增加，从240 K到313 K。而合金的热滞在逐渐减小。当Si含量为0.58时，在外磁场变化为0~1.5 T下合金的最大等温磁熵变为8.6 J/kg·K。
研究了Mn1.25Fe0.75P1-xSix（x=0.50, 0.52, 0.54, 0.56, 0.58, 0.60）合金的物相、热滞及磁热效应。通过XRD分析表明，合金主相均为Fe2P六角结构（空间群为P2m）。在不同Si含量时，合金中存在FeSi型 或Fe3Si型第二相。通过调节Si和P含量的比率，合金的居里温度随Si含量的增加成线性增加，从240 K到313 K。而合金的热滞在逐渐减小。当Si含量为0.58时，在外磁场变化为0~1.5 T下合金的最大等温磁熵变为8.6 J/kg·K。
2014, 43(5):1254-1257.
摘要:
以二氯化钯和2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮为原料，在甲醇中合成了一种新的β二酮前驱体-双(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钯(Ⅱ)。 通过元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱及单晶X射线衍射等技术对合成的前驱体进行了结构表征。热重-差热分析表明，在N2气氛中，当温度升到291 ℃时，前驱体基本挥发完全。采用合成的前驱体通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在石英上沉积制备钯薄膜，利用XRD和AFM分析手段对薄膜的结构和表面形貌进行了表征。结果表明，所得到的薄膜纯净，无其他杂质存在，薄膜表面连续、致密
以二氯化钯和2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮为原料，在甲醇中合成了一种新的β二酮前驱体-双(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钯(Ⅱ)。 通过元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱及单晶X射线衍射等技术对合成的前驱体进行了结构表征。热重-差热分析表明，在N2气氛中，当温度升到291 ℃时，前驱体基本挥发完全。采用合成的前驱体通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在石英上沉积制备钯薄膜，利用XRD和AFM分析手段对薄膜的结构和表面形貌进行了表征。结果表明，所得到的薄膜纯净，无其他杂质存在，薄膜表面连续、致密
2014, 43(5):1258-1261.
摘要:
采用元素混合粉偏扩散-反应合成-粉末烧结方法制备了Ti-Al金属间化合物多孔材料，对其进行了拉伸试验研究，分析其拉伸变形特征，揭示出孔隙率对拉伸性能的影响规律以及拉伸断裂微观机理。结果表明：Ti-Al多孔材料的拉伸应力-应变曲线大致可分为弹性、屈服、强化和破坏4个阶段，无颈缩现象；力学性能指标（如弹性模量、屈服极限和强度极限等）均随孔隙率的增大而减小，延伸率远低于5%，呈现出明显的室温脆性；断口特征宏观上表现为脆性断裂，微观上同时存在穿晶断裂与沿晶断裂，其断裂机理与Ti-Al金属间化合物致密体的显微组织密切相关
采用元素混合粉偏扩散-反应合成-粉末烧结方法制备了Ti-Al金属间化合物多孔材料，对其进行了拉伸试验研究，分析其拉伸变形特征，揭示出孔隙率对拉伸性能的影响规律以及拉伸断裂微观机理。结果表明：Ti-Al多孔材料的拉伸应力-应变曲线大致可分为弹性、屈服、强化和破坏4个阶段，无颈缩现象；力学性能指标（如弹性模量、屈服极限和强度极限等）均随孔隙率的增大而减小，延伸率远低于5%，呈现出明显的室温脆性；断口特征宏观上表现为脆性断裂，微观上同时存在穿晶断裂与沿晶断裂，其断裂机理与Ti-Al金属间化合物致密体的显微组织密切相关
2014, 43(5):1262-1265.
摘要:
研究了钝化工艺及不同无机粘结剂对铁硅铝磁粉芯性能的影响。铁硅铝粉末用0.4% (质量分数, 下同)的磷酸液钝化，用0.9%的玻璃粉粘结，在1980 MPa下压制成环形样品，700 ℃氮气气氛保护下退火热处理1 h所制备的铁硅铝磁粉芯综合性能最佳。其有效磁导率可达125.98, 50 kHz/100 mT下的体积损耗为316.7 mW/cm3。综合磁性能和有机粘结剂制备的铁硅铝磁粉芯相当，但可以大大提高样品的径向抗拉强度，达到261 N，无需固化处理。同时提高了磁粉芯在使用过程中的抗老化能力
研究了钝化工艺及不同无机粘结剂对铁硅铝磁粉芯性能的影响。铁硅铝粉末用0.4% (质量分数, 下同)的磷酸液钝化，用0.9%的玻璃粉粘结，在1980 MPa下压制成环形样品，700 ℃氮气气氛保护下退火热处理1 h所制备的铁硅铝磁粉芯综合性能最佳。其有效磁导率可达125.98, 50 kHz/100 mT下的体积损耗为316.7 mW/cm3。综合磁性能和有机粘结剂制备的铁硅铝磁粉芯相当，但可以大大提高样品的径向抗拉强度，达到261 N，无需固化处理。同时提高了磁粉芯在使用过程中的抗老化能力
24 高纯W-Si合金粉的研制
2014, 43(5):1269-1271.
摘要:
以高纯W粉、Si粉为原料，在真空环境下进行高温预合金化处理，制备了高纯W-Si合金粉。通过优化, 确定了最佳预合金化温度为1000 ℃；合金粉中，单质W相消失，生成WSi2相。粉末粒度呈单峰分布, d50为21.037 μm，d90为50.905 μm，纯度可达到99.995%以上。采用合金粉烧结的磁控溅射靶材的微观组织、成分均匀分布，解决了W-Si靶材成分难以均匀的难题
以高纯W粉、Si粉为原料，在真空环境下进行高温预合金化处理，制备了高纯W-Si合金粉。通过优化, 确定了最佳预合金化温度为1000 ℃；合金粉中，单质W相消失，生成WSi2相。粉末粒度呈单峰分布, d50为21.037 μm，d90为50.905 μm，纯度可达到99.995%以上。采用合金粉烧结的磁控溅射靶材的微观组织、成分均匀分布，解决了W-Si靶材成分难以均匀的难题
2014, 43(5):1272-1274.
摘要:
利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料，采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响。结果表明：添加0.05%的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布，从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度。烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降，当La的质量分数为0.10%时，Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3%IACS
利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料，采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响。结果表明：添加0.05%的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布，从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度。烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降，当La的质量分数为0.10%时，Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3%IACS
2014, 43(5):1275-1280.
摘要:
Pr系MgCu2型超磁致伸缩材料由于其含有廉价轻稀土元素Pr，并且具有优良的磁致伸缩性能而受到广泛的关注。本文综述了这类材料在元素替代和成分调整方面的研究进展，以及制备工艺对材料的影响，并简要介绍了其单晶和取向多晶的制备方法
Pr系MgCu2型超磁致伸缩材料由于其含有廉价轻稀土元素Pr，并且具有优良的磁致伸缩性能而受到广泛的关注。本文综述了这类材料在元素替代和成分调整方面的研究进展，以及制备工艺对材料的影响，并简要介绍了其单晶和取向多晶的制备方法
2014, 43(5):1334-1337.
摘要:
采用自制实验装置，通过化学气相沉积钨过程中间断缠绕钨丝，得到钨丝-CVD钨复合材料。测试分析了材料的密度、成分及显微硬度；通过压溃试验计算出钨复合材料的压溃强度，通过拉伸试验和三点弯曲试验分别绘出拉伸和弯曲曲线。实验结果表明，化学反应温度控制在550 ℃，WF6和H2流量分别控制在2 g/min和1 L/min时，可得到没有孔洞的致密涂层。与相同工艺条件下不缠钨丝CVD钨样品相比，钨丝-CVD钨复合材料仍具有较高的纯度、致密度，显微硬度大致相同，而压溃强度、抗拉强度和抗弯强度大大提高
采用自制实验装置，通过化学气相沉积钨过程中间断缠绕钨丝，得到钨丝-CVD钨复合材料。测试分析了材料的密度、成分及显微硬度；通过压溃试验计算出钨复合材料的压溃强度，通过拉伸试验和三点弯曲试验分别绘出拉伸和弯曲曲线。实验结果表明，化学反应温度控制在550 ℃，WF6和H2流量分别控制在2 g/min和1 L/min时，可得到没有孔洞的致密涂层。与相同工艺条件下不缠钨丝CVD钨样品相比，钨丝-CVD钨复合材料仍具有较高的纯度、致密度，显微硬度大致相同，而压溃强度、抗拉强度和抗弯强度大大提高
2014, 43(5):1056-1060.
摘要:
应用激光冲击强化技术（也叫激光喷丸）对TC4钛合金表面进行处理。由于其作用过程产生的高幅值压力（GPa量级）、短脉冲（ns量级）、高应变率(>106s-1)使材料表面实现纳米级晶粒细化成为可能，进而进一步提高材料表面性能。同时，应用该技术在TC4钛合金表面实现纳米级晶粒细化较少有系统的研究与报道。采用Q触发钕玻璃激光器，在一定条件、一定参数下，实现了TC4钛合金的表面纳米化，并对其形成机理进行阐述与分析。在实现材料自纳米化的同时，没有引入其它杂质粒子，保持了原母材的成分稳定性，且表面微动耐磨损性能得到了提高。开展该技术的深入研究，也可为材料表面纳米化提供另一种可行的途径与方法
应用激光冲击强化技术（也叫激光喷丸）对TC4钛合金表面进行处理。由于其作用过程产生的高幅值压力（GPa量级）、短脉冲（ns量级）、高应变率(>106s-1)使材料表面实现纳米级晶粒细化成为可能，进而进一步提高材料表面性能。同时，应用该技术在TC4钛合金表面实现纳米级晶粒细化较少有系统的研究与报道。采用Q触发钕玻璃激光器，在一定条件、一定参数下，实现了TC4钛合金的表面纳米化，并对其形成机理进行阐述与分析。在实现材料自纳米化的同时，没有引入其它杂质粒子，保持了原母材的成分稳定性，且表面微动耐磨损性能得到了提高。开展该技术的深入研究，也可为材料表面纳米化提供另一种可行的途径与方法
