2015年第44卷第7期文章目次
2015, 44(7):1568-1574.
摘要:
采用基于密度泛函理论超软赝势平面波方法的第一性原理计算了纯锐钛相TiO2和非金属(B, C, N, F, P, S, Cl)掺杂体系的晶体结构、电子结构和光学性质。计算结果表明，非金属掺杂后由于晶格常数、键长、原子电荷分布的变化导致TiO2的八面体偶极矩增大，这对光生电子-空穴对的分离是十分有利的。由掺杂物的p电子态与O的2p电子态、Ti的3d电子杂化而形成的杂质能级的存在使大多数掺杂体系的带隙减小，从而使TiO2的基本吸收带边红移到可见光区。根据理论结果，系统分析和比较了非金属对锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的掺杂效应，同时非金属掺杂对TiO2光催化材料在可见光激发下的作用也得到了分析。计算结果解释了部分非金属掺杂可以使锐钛矿相TiO2在可见光激发下具有较高光催化活性的原因。
采用基于密度泛函理论超软赝势平面波方法的第一性原理计算了纯锐钛相TiO2和非金属(B, C, N, F, P, S, Cl)掺杂体系的晶体结构、电子结构和光学性质。计算结果表明，非金属掺杂后由于晶格常数、键长、原子电荷分布的变化导致TiO2的八面体偶极矩增大，这对光生电子-空穴对的分离是十分有利的。由掺杂物的p电子态与O的2p电子态、Ti的3d电子杂化而形成的杂质能级的存在使大多数掺杂体系的带隙减小，从而使TiO2的基本吸收带边红移到可见光区。根据理论结果，系统分析和比较了非金属对锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的掺杂效应，同时非金属掺杂对TiO2光催化材料在可见光激发下的作用也得到了分析。计算结果解释了部分非金属掺杂可以使锐钛矿相TiO2在可见光激发下具有较高光催化活性的原因。
2015, 44(7):1581-1586.
摘要:
Ti-Zr-Ni基二十面体准晶是一类特殊的储氢材料，在氢能和核聚变能领域具有较强应用前景。采用XRD、TEM、XPS技术和气固反应系统研究了Ti39Zr38Ni17Pd6二十面体准晶的储氘性能。该合金室温下的饱和吸氘浓度接近 11 mmol·D2/g·M (D2指氘分子，M指金属)，超过Zr2Fe和ZrCo 2种合金。在吸放氘循环过程中，没有发现该合金发生相转变。饱和吸氘使得准晶格膨胀了6.37%，并使得Ti与Zr的结合能上升0.2和0.6 eV，反映出氢原子在这种材料中的占位更靠近这2种金属原子。放氘结果显示该合金具有可能较低的坪台压力，350 ℃左右低于1 kPa，这意味着氘原子在该合金中比在ZrCo合金中具有更高的稳定性。以上结果表明，这种准晶有可能替代Zr2Fe和ZrCo合金而在核聚变能领域得到应用。
Ti-Zr-Ni基二十面体准晶是一类特殊的储氢材料，在氢能和核聚变能领域具有较强应用前景。采用XRD、TEM、XPS技术和气固反应系统研究了Ti39Zr38Ni17Pd6二十面体准晶的储氘性能。该合金室温下的饱和吸氘浓度接近 11 mmol·D2/g·M (D2指氘分子，M指金属)，超过Zr2Fe和ZrCo 2种合金。在吸放氘循环过程中，没有发现该合金发生相转变。饱和吸氘使得准晶格膨胀了6.37%，并使得Ti与Zr的结合能上升0.2和0.6 eV，反映出氢原子在这种材料中的占位更靠近这2种金属原子。放氘结果显示该合金具有可能较低的坪台压力，350 ℃左右低于1 kPa，这意味着氘原子在该合金中比在ZrCo合金中具有更高的稳定性。以上结果表明，这种准晶有可能替代Zr2Fe和ZrCo合金而在核聚变能领域得到应用。
3 Mechanical Properties of WC-8Co Wear- Resistant Coating on Pump Impellers Surface by Electro- Spark
2015, 44(7):1587-1590.
摘要:
为了增强水泵过流部件表面抗气蚀、磨蚀的能力，采用电火花表面熔覆技术，结合独创螺旋往复式加工方法，在水泵叶轮常用材料1Cr18Ni9Ti表面制备了WC-8Co熔覆层。结合扫描电镜、显微硬度测量仪和摩擦磨损试验机分析了熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明，熔覆层组织均匀、连续、致密，没有明显的裂纹和孔洞，熔覆层和基体材料没有明显的分界线，呈冶金结合；熔覆层的显微硬度HV0.3最大值达到18 920 MPa，平均硬度值为17 950 MPa，比水泵基体材料硬度（2600 MPa）提高了近6倍； 熔覆层的耐磨性是水泵基体材料的3.75倍，熔覆层的磨损机理主要是黏着磨损和磨粒磨损。
为了增强水泵过流部件表面抗气蚀、磨蚀的能力，采用电火花表面熔覆技术，结合独创螺旋往复式加工方法，在水泵叶轮常用材料1Cr18Ni9Ti表面制备了WC-8Co熔覆层。结合扫描电镜、显微硬度测量仪和摩擦磨损试验机分析了熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明，熔覆层组织均匀、连续、致密，没有明显的裂纹和孔洞，熔覆层和基体材料没有明显的分界线，呈冶金结合；熔覆层的显微硬度HV0.3最大值达到18 920 MPa，平均硬度值为17 950 MPa，比水泵基体材料硬度（2600 MPa）提高了近6倍； 熔覆层的耐磨性是水泵基体材料的3.75倍，熔覆层的磨损机理主要是黏着磨损和磨粒磨损。
2015, 44(7):1601-1606.
摘要:
利用重复冲击变形技术对比研究了α钛合金Ti-2Al-2.5Zr和亚稳β钛合金Ti-10V-2Fe-3Al变形过程中的微观组织演化及纳米晶的形成机制。金相形貌、X射线衍射及透射电镜观察显示，对于Ti-2Al-2.5Zr合金，塑性变形先后经历了形变孪生、位错活动、剪切等3个过程。与之相反，对于Ti-10V-2Fe-3Al合金，马氏体相变主导着合金的变形。相变分割、剪切及逆向马氏体相变持续贡献于合金的晶粒细化。同时发现，尽管变形到应变量1.2时两类合金组织内均出现纳米晶，但是大量的透射形貌观察显示Ti-10V-2Fe-3Al合金中生成的纳米晶晶粒尺寸更小，纳米晶区域更大。这表明，变形过程中激活马氏体相变可加速材料的晶粒细化。
利用重复冲击变形技术对比研究了α钛合金Ti-2Al-2.5Zr和亚稳β钛合金Ti-10V-2Fe-3Al变形过程中的微观组织演化及纳米晶的形成机制。金相形貌、X射线衍射及透射电镜观察显示，对于Ti-2Al-2.5Zr合金，塑性变形先后经历了形变孪生、位错活动、剪切等3个过程。与之相反，对于Ti-10V-2Fe-3Al合金，马氏体相变主导着合金的变形。相变分割、剪切及逆向马氏体相变持续贡献于合金的晶粒细化。同时发现，尽管变形到应变量1.2时两类合金组织内均出现纳米晶，但是大量的透射形貌观察显示Ti-10V-2Fe-3Al合金中生成的纳米晶晶粒尺寸更小，纳米晶区域更大。这表明，变形过程中激活马氏体相变可加速材料的晶粒细化。
2015, 44(7):1612-1616.
摘要:
用标准的离子交换法制备了Fe/Beta分子筛SCR催化剂，并将其涂覆在蜂窝陶瓷载体上进行氮氧化物转化率的性能评价。分子筛和Ce掺杂分子筛的结构采用如电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES），低温N2吸附，X射线衍射（XRD）仪，扫描电子显微镜（SEM），NH3程序升温脱附（NH3-TPD）和H2程序升温还原（H2-TPR）等进行表征。结果表明，不论催化剂是在新鲜状态还是经过水热/硫老化后，采用更好的沸石结构的Fe-Beta分子筛结构及铈掺杂的催化剂都具有更宽的NOx转化温度窗口。由实验结果可知，较大的比表面积、均匀的小颗粒分子筛、规则的沸石骨架以及表面分散的不饱和的Ce4+对NH3-SCR的性能均有促进作用。
用标准的离子交换法制备了Fe/Beta分子筛SCR催化剂，并将其涂覆在蜂窝陶瓷载体上进行氮氧化物转化率的性能评价。分子筛和Ce掺杂分子筛的结构采用如电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES），低温N2吸附，X射线衍射（XRD）仪，扫描电子显微镜（SEM），NH3程序升温脱附（NH3-TPD）和H2程序升温还原（H2-TPR）等进行表征。结果表明，不论催化剂是在新鲜状态还是经过水热/硫老化后，采用更好的沸石结构的Fe-Beta分子筛结构及铈掺杂的催化剂都具有更宽的NOx转化温度窗口。由实验结果可知，较大的比表面积、均匀的小颗粒分子筛、规则的沸石骨架以及表面分散的不饱和的Ce4+对NH3-SCR的性能均有促进作用。
2015, 44(7):1617-1622.
摘要:
采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序 (long period stacking ordered, LPSO) 结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明：Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相；在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成，14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%；LPSO结构相在高温形成时分割了a-Mg树枝晶，基体平均晶粒尺寸由50 μm降至10 μm以下；铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为a-Mg固溶体+Mg12ZnY+Mg3Zn3Y2+Mg-Y；铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为a-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2；室温条件下，Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%，热导率分别为99.233和88.639 W·(m·K)-1。
采用普通凝固技术制备了含有长周期堆垛有序 (long period stacking ordered, LPSO) 结构相的Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金。通过OM、SEM、EDS、XRD和TEM分析了合金中各相形貌、微区成分及结构。结果表明：Zn/RE原子比为1的2种铸态镁合金中均存在14H-LPSO结构相；在Mg-Zn-Y合金中添加稀土元素Gd增加了合金的形核质点并促进了长周期堆垛有序结构相的形成，14H-LPSO相体积分数由12.1%增至30.4%；LPSO结构相在高温形成时分割了a-Mg树枝晶，基体平均晶粒尺寸由50 μm降至10 μm以下；铸态Mg92Zn4Y4合金的凝固组织为a-Mg固溶体+Mg12ZnY+Mg3Zn3Y2+Mg-Y；铸态Mg92Zn4Y3Gd1合金的凝固组织主要为a-Mg固溶体+Mg12Zn(Y,Gd)+Mg3Zn3(Y,Gd)2；室温条件下，Mg92Zn4Y4和Mg92Zn4Y3Gd1合金的压缩率达到12.4%和15.5%，热导率分别为99.233和88.639 W·(m·K)-1。
2015, 44(7):1633-1638.
摘要:
以配料比为15%(Ti+C)-65%Fe-20%Cu (质量分数)（Ti:C化学计量比为1:1）的Fe-Cu-Ti-C体系为研究对象，研究该体系在不同温度下的燃烧合成过程。Fe-Cu-TiC复合材料在759 ℃的点火温度下完成电场辅助燃烧合成，该电场辅助由Gleeble-3500D热模拟机提供。Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的四步模型被提出，描述了Fe-Cu-TiC复合材料的在电场作用下的燃烧合成过程。它包括 (I) 预热阶段、(II)固相扩散阶段、(III) 燃烧合成阶段、(IV) 后续阶段。从阶段I到阶段II，反应物原子的固相扩散随着温度的增加而增加。从阶段II到阶段III，C原子扩散到Ti原子，直至紧密的与其接触。在III的初始阶段，Ti开始和C在界面处发生反应：Ti(s) + C(s) =TiC(s)，并且Ti粒子周围形成一层很薄的固相产物TiC层。在III的后续阶段，C原子穿过固相产物TiC层，扩散到Ti粒子中，继续发生化学反应，直到TiC粒子析出。在第IV阶段，TiC颗粒逐渐的形核和长大，在SEM中可以看出TiC是球形颗粒。
以配料比为15%(Ti+C)-65%Fe-20%Cu (质量分数)（Ti:C化学计量比为1:1）的Fe-Cu-Ti-C体系为研究对象，研究该体系在不同温度下的燃烧合成过程。Fe-Cu-TiC复合材料在759 ℃的点火温度下完成电场辅助燃烧合成，该电场辅助由Gleeble-3500D热模拟机提供。Fe-Cu-Ti-C体系燃烧合成的四步模型被提出，描述了Fe-Cu-TiC复合材料的在电场作用下的燃烧合成过程。它包括 (I) 预热阶段、(II)固相扩散阶段、(III) 燃烧合成阶段、(IV) 后续阶段。从阶段I到阶段II，反应物原子的固相扩散随着温度的增加而增加。从阶段II到阶段III，C原子扩散到Ti原子，直至紧密的与其接触。在III的初始阶段，Ti开始和C在界面处发生反应：Ti(s) + C(s) =TiC(s)，并且Ti粒子周围形成一层很薄的固相产物TiC层。在III的后续阶段，C原子穿过固相产物TiC层，扩散到Ti粒子中，继续发生化学反应，直到TiC粒子析出。在第IV阶段，TiC颗粒逐渐的形核和长大，在SEM中可以看出TiC是球形颗粒。
2015, 44(7):1648-16542014-7-20.
摘要:
为了研究高温下短时间Pd/Ti间的互扩散行为，在Ti表面利用磁控溅射技术沉积了Pd膜层，然后分别对Pd/Ti试样进行500 ℃/5 h，550 ℃/5 h，600 ℃/5 h和700 ℃/5 h高温处理，用XRD、SEM和EDS研究合金层的相组成、微观组织和元素分布。研究发现：当Pd/Ti试样经500 ℃/5 h处理后，Pd/Ti之间有极轻微的互扩散发生。当温度升高到550 ℃时，Pd/Ti间产生了连续的扩散层，随着温度升高，膜层之间的互扩散加剧。并且，当温度升高到700 ℃时，Pd/Ti之间形成了相图中除Ti3Pd5相和Ti3Pd相以外的其余各化合物相。还分析了Pd/Ti界面扩散反应动力学。结果表明，扩散层厚度的增加经历了一个由界面反应动力学控制到扩散控制的过渡。
为了研究高温下短时间Pd/Ti间的互扩散行为，在Ti表面利用磁控溅射技术沉积了Pd膜层，然后分别对Pd/Ti试样进行500 ℃/5 h，550 ℃/5 h，600 ℃/5 h和700 ℃/5 h高温处理，用XRD、SEM和EDS研究合金层的相组成、微观组织和元素分布。研究发现：当Pd/Ti试样经500 ℃/5 h处理后，Pd/Ti之间有极轻微的互扩散发生。当温度升高到550 ℃时，Pd/Ti间产生了连续的扩散层，随着温度升高，膜层之间的互扩散加剧。并且，当温度升高到700 ℃时，Pd/Ti之间形成了相图中除Ti3Pd5相和Ti3Pd相以外的其余各化合物相。还分析了Pd/Ti界面扩散反应动力学。结果表明，扩散层厚度的增加经历了一个由界面反应动力学控制到扩散控制的过渡。
2015, 44(7):1661-1667.
摘要:
近β变形+热处理工艺为TA15钛合金获得三态组织提供了一种可行途径，作为三态组织的重要组成部分并决定其损伤容限性能的片状α是在近β变形和后续热处理共同作用下产生的，其演化过程十分复杂，而三态组织对各相特别是片状α的含量和形态要求苛刻。本研究采用热模拟压缩实验和定量金相实验研究了不同近β变形条件下（变形温度、变形程度和应变速率）TA15钛合金变形+高低温强韧化热处理（950 ℃/100 min/WQ+800 ℃/8 h/AC）后微观组织演化行为，揭示了组织中片状α含量和形貌的演化规律；在此基础上，以高损伤容限性能为目标，研究确定了获得满足三态组织要求并具有优异断裂性能的片状α近β变形条件区间；实验和理论分析表明：针对TA15钛合金，在所确定的近β变形区间内可以获得性能优异的三态组织。研究结果可为TA15钛合金通过近β变形工艺获得三态组织和性能优化的片状α提供指导。
近β变形+热处理工艺为TA15钛合金获得三态组织提供了一种可行途径，作为三态组织的重要组成部分并决定其损伤容限性能的片状α是在近β变形和后续热处理共同作用下产生的，其演化过程十分复杂，而三态组织对各相特别是片状α的含量和形态要求苛刻。本研究采用热模拟压缩实验和定量金相实验研究了不同近β变形条件下（变形温度、变形程度和应变速率）TA15钛合金变形+高低温强韧化热处理（950 ℃/100 min/WQ+800 ℃/8 h/AC）后微观组织演化行为，揭示了组织中片状α含量和形貌的演化规律；在此基础上，以高损伤容限性能为目标，研究确定了获得满足三态组织要求并具有优异断裂性能的片状α近β变形条件区间；实验和理论分析表明：针对TA15钛合金，在所确定的近β变形区间内可以获得性能优异的三态组织。研究结果可为TA15钛合金通过近β变形工艺获得三态组织和性能优化的片状α提供指导。
2015, 44(7):1668-1673.
摘要:
利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射、差热分析及拉伸试验比较分析了2% Sn（质量分数）对真空压铸和固溶态Mg-7Al合金的组织与力学性能的影响。结果表明，向Mg-7Al合金中添加2% Sn元素后，能够细化晶粒，抑制Mg17Al12相的生长，在组织中形成新相Mg2Sn，其以颗粒状弥散分布于基体中；固溶处理后Mg-7Al合金中第二相数目明显减少，AT72合金基体中仍存在细小颗粒状Mg2Sn。由于合金组织细化、第二相数量的增加，Mg17Al12相形貌改善以及具有良好热力学性质的Mg2Sn相的析出的综合作用，使得AT72合金表现出比Mg-7Al合金更好的室温及高温拉伸力学性能；固溶处理后的AT72合金表现出更为优异的力学性能，主要强化机制包括：固溶强化和弥散强化。此外，利用第一性原理计算从微观理论角度探讨了Sn合金化Mg-7Al合金力学性能改善的原因。
利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射、差热分析及拉伸试验比较分析了2% Sn（质量分数）对真空压铸和固溶态Mg-7Al合金的组织与力学性能的影响。结果表明，向Mg-7Al合金中添加2% Sn元素后，能够细化晶粒，抑制Mg17Al12相的生长，在组织中形成新相Mg2Sn，其以颗粒状弥散分布于基体中；固溶处理后Mg-7Al合金中第二相数目明显减少，AT72合金基体中仍存在细小颗粒状Mg2Sn。由于合金组织细化、第二相数量的增加，Mg17Al12相形貌改善以及具有良好热力学性质的Mg2Sn相的析出的综合作用，使得AT72合金表现出比Mg-7Al合金更好的室温及高温拉伸力学性能；固溶处理后的AT72合金表现出更为优异的力学性能，主要强化机制包括：固溶强化和弥散强化。此外，利用第一性原理计算从微观理论角度探讨了Sn合金化Mg-7Al合金力学性能改善的原因。
2015, 44(7):1679-1684.
摘要:
采用微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备陶瓷层，利用其表面多孔结构借助电泳技术沉积有机膜层，对比研究陶瓷层和复合膜层表面粗糙度、表面及截面形貌、电化学性能及划伤腐蚀特性。结果表明：陶瓷层表面放电微孔被电泳层完全填充并形成均匀膜层，复合膜层表面粗糙度明显降低；微弧电泳复合膜层腐蚀电流密度与陶瓷层和基体相比分别降低2个和4个数量级，极化电阻分别增大2个和4个数量级，腐蚀倾向降低；微弧电泳复合膜层电化学阻值与陶瓷层相比增加4个数量级，同时电容值降低4个数量级，耐蚀性显著提高；由于陶瓷层与电泳层的机械嵌合作用，复合膜层划伤腐蚀过程表现为基体腐蚀及陶瓷层与基体界面的破坏，复合膜层界面处结合完好。
采用微弧氧化技术在AZ31B镁合金表面制备陶瓷层，利用其表面多孔结构借助电泳技术沉积有机膜层，对比研究陶瓷层和复合膜层表面粗糙度、表面及截面形貌、电化学性能及划伤腐蚀特性。结果表明：陶瓷层表面放电微孔被电泳层完全填充并形成均匀膜层，复合膜层表面粗糙度明显降低；微弧电泳复合膜层腐蚀电流密度与陶瓷层和基体相比分别降低2个和4个数量级，极化电阻分别增大2个和4个数量级，腐蚀倾向降低；微弧电泳复合膜层电化学阻值与陶瓷层相比增加4个数量级，同时电容值降低4个数量级，耐蚀性显著提高；由于陶瓷层与电泳层的机械嵌合作用，复合膜层划伤腐蚀过程表现为基体腐蚀及陶瓷层与基体界面的破坏，复合膜层界面处结合完好。
2015, 44(7):1696-1701.
摘要:
通过拉伸试验和四点测电阻法，对中心含额外纯Cu的Cu-Nb复合线材的力学及导电性能进行测试，并利用SEM观察其微观结构和断口形貌。结果表明：从断口中心到边沿，断裂方式从正断逐渐转向剪切断裂。中间纯Cu有利于导电性和强度的优化。线材的强度随着Nb芯丝间距的减小呈指数上升趋势。当间距小于100 nm时，尺寸效应对强度有显著影响，且77 K下强度随间距减小而增大的速度大于室温下强度随间距减小的速度。而当间距大于300 nm时，尺寸效应对强度的贡献很小。
通过拉伸试验和四点测电阻法，对中心含额外纯Cu的Cu-Nb复合线材的力学及导电性能进行测试，并利用SEM观察其微观结构和断口形貌。结果表明：从断口中心到边沿，断裂方式从正断逐渐转向剪切断裂。中间纯Cu有利于导电性和强度的优化。线材的强度随着Nb芯丝间距的减小呈指数上升趋势。当间距小于100 nm时，尺寸效应对强度有显著影响，且77 K下强度随间距减小而增大的速度大于室温下强度随间距减小的速度。而当间距大于300 nm时，尺寸效应对强度的贡献很小。
2015, 44(7):1702-1705.
摘要:
采用熔体单辊急冷法制备了非晶(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1 (x=0.4~0.6)合金，使用穆斯堡尔谱仪、透射电镜（TEM）和振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征，穆斯堡尔谱和TEM结果表明所制样品均为非晶态。然后借助于固体与分子经验电子理论（EET理论），计算了非晶(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1合金的价电子结构和磁矩，磁矩的理论计算值与实验测定值的误差小于10%，满足一级近似要求，实现了从价电子层次上计算非晶(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1合金的磁矩，这对于优化非晶合金(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1的软磁性能将具有理论指导意义。
采用熔体单辊急冷法制备了非晶(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1 (x=0.4~0.6)合金，使用穆斯堡尔谱仪、透射电镜（TEM）和振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征，穆斯堡尔谱和TEM结果表明所制样品均为非晶态。然后借助于固体与分子经验电子理论（EET理论），计算了非晶(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1合金的价电子结构和磁矩，磁矩的理论计算值与实验测定值的误差小于10%，满足一级近似要求，实现了从价电子层次上计算非晶(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1合金的磁矩，这对于优化非晶合金(Fe1-xCox)86Hf7B6Cu1的软磁性能将具有理论指导意义。
2015, 44(7):1724-1729.
摘要:
采用针状尿素作为造孔剂，在造孔剂含量介于60%~80%的情况下进行了泡沫钛的制备。通过造孔剂技术成功地制备出孔隙率介于50.2%~71.4%的泡沫钛。扫描电镜结果表明，孔的连通程度随着造孔剂含量的增加而增加，当造孔剂含量超过70%时形成开孔泡沫钛。力学性能测试结果表明，力学性能随着孔隙率的增加而减小，试样的屈服强度、抗压强度和杨氏模量分别介于34.4~146.8 MPa、40.6~193.2 MPa和0.5~3.3 GPa。孔隙率为50.2%和71.4%的泡沫钛的杨氏模量分别匹配于皮质骨和松质骨的模量，理论上可作为潜在的骨替代材料。
采用针状尿素作为造孔剂，在造孔剂含量介于60%~80%的情况下进行了泡沫钛的制备。通过造孔剂技术成功地制备出孔隙率介于50.2%~71.4%的泡沫钛。扫描电镜结果表明，孔的连通程度随着造孔剂含量的增加而增加，当造孔剂含量超过70%时形成开孔泡沫钛。力学性能测试结果表明，力学性能随着孔隙率的增加而减小，试样的屈服强度、抗压强度和杨氏模量分别介于34.4~146.8 MPa、40.6~193.2 MPa和0.5~3.3 GPa。孔隙率为50.2%和71.4%的泡沫钛的杨氏模量分别匹配于皮质骨和松质骨的模量，理论上可作为潜在的骨替代材料。
2015, 44(7):1740-1745.
摘要:
为了缓解换热通道壁面金属催化结焦，在温度为800 ℃，时间为2 h条件下，实现了内径为2 mm，长度700 mm的304不锈钢管道内表面TiN涂层的化学气相沉积(CVD)；进一步，在700 ℃的氧化气氛中，将TiN涂层氧化得到TiO2涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射X射线谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪等分别检测了涂层的形貌、元素组成和晶型结构。检测结果表明，CVD法制备的TiN、TiO2涂层表面均匀完整，粒子结合紧密，其组成基本符合化学计量比；其中TiN为立方晶相结构，TiO2为金红石相结构。以某种碳氢燃料A为原料采用自制的超临界裂解装置对TiN、TiO2涂层的抑制结焦效果进行了初步评价。结果表明，与304空白管相比，TiN涂层管和TiO2涂层管高温稳定运行时间明显延长，其中TiN涂层管抑焦效果更加显著。
为了缓解换热通道壁面金属催化结焦，在温度为800 ℃，时间为2 h条件下，实现了内径为2 mm，长度700 mm的304不锈钢管道内表面TiN涂层的化学气相沉积(CVD)；进一步，在700 ℃的氧化气氛中，将TiN涂层氧化得到TiO2涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射X射线谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪等分别检测了涂层的形貌、元素组成和晶型结构。检测结果表明，CVD法制备的TiN、TiO2涂层表面均匀完整，粒子结合紧密，其组成基本符合化学计量比；其中TiN为立方晶相结构，TiO2为金红石相结构。以某种碳氢燃料A为原料采用自制的超临界裂解装置对TiN、TiO2涂层的抑制结焦效果进行了初步评价。结果表明，与304空白管相比，TiN涂层管和TiO2涂层管高温稳定运行时间明显延长，其中TiN涂层管抑焦效果更加显著。
2015, 44(7):1746-1749.
摘要:
采用FAPAS烧结工艺原位合成了AlMgB14-TiB2复合材料，并分别同步实现了与金属Nb和 Mo的扩散连接。利用XRD、SEM和 EDS等手段对连接界面扩散层的相组成、微观形貌和元素分布特征进行了分析；探讨了在电场、温度场、压力场多物理场耦合条件下的扩散层形成机制及扩散连接过程。结果表明，AlMgB14-30%(质量分数)TiB2复合材料与金属Nb和 Mo可以实现同步合成和扩散连接，形成宽170~180 μm的均匀致密的扩散连接层；TiB2在烧结过程中富集于连接界面，并与金属反应生成金属间化合物；硼元素在浓度梯度作用下的连续扩散和金属间化合物的形成是扩散连接的主要机制。
采用FAPAS烧结工艺原位合成了AlMgB14-TiB2复合材料，并分别同步实现了与金属Nb和 Mo的扩散连接。利用XRD、SEM和 EDS等手段对连接界面扩散层的相组成、微观形貌和元素分布特征进行了分析；探讨了在电场、温度场、压力场多物理场耦合条件下的扩散层形成机制及扩散连接过程。结果表明，AlMgB14-30%(质量分数)TiB2复合材料与金属Nb和 Mo可以实现同步合成和扩散连接，形成宽170~180 μm的均匀致密的扩散连接层；TiB2在烧结过程中富集于连接界面，并与金属反应生成金属间化合物；硼元素在浓度梯度作用下的连续扩散和金属间化合物的形成是扩散连接的主要机制。
2015, 44(7):1758-1762.
摘要:
利用净化的氨基磺酸盐溶液体系，分别采用金相显微镜、阴极弯曲法和拉伸试验的方法研究了阴极电流密度、溶液温度和pH值等工艺参数对电铸镍层的组织形貌、内应力和力学性能（抗拉强度、延伸率）的影响。结果表明：电铸镍的工艺参数影响铸镍层的组织结构，进而影响到铸镍层的性能；铸镍层的晶粒随阴极电流密度的降低和溶液温度的升高而细化，同时当溶液pH值为4.0时，也可以获得较细的晶粒；随着晶粒的细化，铸镍层的内应力降低，抗拉强度升高而延伸率降低；通过优化工艺参数，获得了抗拉强度为673 MPa、延伸率为23.2%和内应力为48 MPa的综合性能优异的铸镍层。
利用净化的氨基磺酸盐溶液体系，分别采用金相显微镜、阴极弯曲法和拉伸试验的方法研究了阴极电流密度、溶液温度和pH值等工艺参数对电铸镍层的组织形貌、内应力和力学性能（抗拉强度、延伸率）的影响。结果表明：电铸镍的工艺参数影响铸镍层的组织结构，进而影响到铸镍层的性能；铸镍层的晶粒随阴极电流密度的降低和溶液温度的升高而细化，同时当溶液pH值为4.0时，也可以获得较细的晶粒；随着晶粒的细化，铸镍层的内应力降低，抗拉强度升高而延伸率降低；通过优化工艺参数，获得了抗拉强度为673 MPa、延伸率为23.2%和内应力为48 MPa的综合性能优异的铸镍层。
2015, 44(7):1763-1767.
摘要:
采用搅拌摩擦加工法在Al基体中添加粒度30~40 μm，8~10 μm，2~3 μm的Ni粉，制备Ni(400)/Al、Ni(1500)/Al及Ni(6500)/Al复合材料。采用SEM、EDS 以及XRD 对复合区微观结构及相组成进行分析。结果表明，Ni粉粉末粒度对生成的产物形态有较大影响，随着粉末尺寸增大，团聚效应减弱，破碎效果增强，Ni(6500) /Al、 Ni(1500) /Al 和Ni(400) /Al中Ni团体依次呈独特叠层状组织、类椭圆形结构和近圆形结构；粉末尺寸的增大对金属间化合物的生成更有利；与基体相比，Ni(6500) /Al、 Ni(1500) /Al 和Ni(400) /Al的抗拉强度依次提高了50%、59%和71.9%。
采用搅拌摩擦加工法在Al基体中添加粒度30~40 μm，8~10 μm，2~3 μm的Ni粉，制备Ni(400)/Al、Ni(1500)/Al及Ni(6500)/Al复合材料。采用SEM、EDS 以及XRD 对复合区微观结构及相组成进行分析。结果表明，Ni粉粉末粒度对生成的产物形态有较大影响，随着粉末尺寸增大，团聚效应减弱，破碎效果增强，Ni(6500) /Al、 Ni(1500) /Al 和Ni(400) /Al中Ni团体依次呈独特叠层状组织、类椭圆形结构和近圆形结构；粉末尺寸的增大对金属间化合物的生成更有利；与基体相比，Ni(6500) /Al、 Ni(1500) /Al 和Ni(400) /Al的抗拉强度依次提高了50%、59%和71.9%。
2015, 44(7):1777-1781.
摘要:
采用SEM、EDS、TEM等方法研究了不同热处理温度对G3合金组织形态及晶界析出相的影响；进而利用浸泡模拟实验和电化学实验，分析组织变化以及晶界析出相对G3合金耐点蚀性能的影响。结果表明：晶界析出相对G3合金耐点蚀性能起着关键的作用。低温退火时由于G3合金析出相变少，组织均匀性增加，G3合金耐点蚀性能有所增加。而随着退火温度的进一步升高，在晶界生成大量的析出相。析出相的大量生成使得G3合金组织不均匀性增加，同时造成贫Mo区域钝化膜稳定性变差，容易发生局部活化溶解，点蚀敏感性明显增加。
采用SEM、EDS、TEM等方法研究了不同热处理温度对G3合金组织形态及晶界析出相的影响；进而利用浸泡模拟实验和电化学实验，分析组织变化以及晶界析出相对G3合金耐点蚀性能的影响。结果表明：晶界析出相对G3合金耐点蚀性能起着关键的作用。低温退火时由于G3合金析出相变少，组织均匀性增加，G3合金耐点蚀性能有所增加。而随着退火温度的进一步升高，在晶界生成大量的析出相。析出相的大量生成使得G3合金组织不均匀性增加，同时造成贫Mo区域钝化膜稳定性变差，容易发生局部活化溶解，点蚀敏感性明显增加。
2015, 44(7):1786-1790.
摘要:
采用搅拌摩擦加工方法制备了碳纳米管增强7075铝基复合材料，研究了复合材料显微组织和疲劳性能。结果表明：复合材料晶粒细小，增强相碳纳米管在基体中分散均匀。随碳纳米管体积分数的增加，碳纳米管在基体中的分散程度降低。复合材料的疲劳性能高于基材，且随着碳纳米管含量的增加，复合材料的疲劳性能逐渐提高，但发现其抗拉强度呈现逐渐减小的趋势。复合材料中存在少量的大尺寸金属间化合物、非金属夹杂、片状氧化物等缺陷对复合材料的疲劳性能造成不利影响。
采用搅拌摩擦加工方法制备了碳纳米管增强7075铝基复合材料，研究了复合材料显微组织和疲劳性能。结果表明：复合材料晶粒细小，增强相碳纳米管在基体中分散均匀。随碳纳米管体积分数的增加，碳纳米管在基体中的分散程度降低。复合材料的疲劳性能高于基材，且随着碳纳米管含量的增加，复合材料的疲劳性能逐渐提高，但发现其抗拉强度呈现逐渐减小的趋势。复合材料中存在少量的大尺寸金属间化合物、非金属夹杂、片状氧化物等缺陷对复合材料的疲劳性能造成不利影响。
2015, 44(7):1800-1804.
摘要:
采用B粉、Al粉、Mg粉和SiO2在高温下反应生成的含AlMgB14颗粒的混合体为前驱体，通过电子束加热重熔的方法，制备出硬质Al-Si-B合金，其平均硬度值达到33.8 GPa。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）以及自制的微小平面摩擦系数测试平台等手段对该合金及其前驱体的形貌、组成结构与性能进行的分析表明，经电子束重熔得到的Al-Si-B合金为非晶态，其电阻率为6.8×10-5 Ω·cm，摩擦系数为0.06，表现出低摩擦系数、良好导电性和优异化学惰性等特点。
采用B粉、Al粉、Mg粉和SiO2在高温下反应生成的含AlMgB14颗粒的混合体为前驱体，通过电子束加热重熔的方法，制备出硬质Al-Si-B合金，其平均硬度值达到33.8 GPa。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）以及自制的微小平面摩擦系数测试平台等手段对该合金及其前驱体的形貌、组成结构与性能进行的分析表明，经电子束重熔得到的Al-Si-B合金为非晶态，其电阻率为6.8×10-5 Ω·cm，摩擦系数为0.06，表现出低摩擦系数、良好导电性和优异化学惰性等特点。
2015, 44(7):1815-1820.
摘要:
铱优异的理化性能使其成为高温抗氧化防护领域最重要的涂层材料之一。对制备铱涂层的多种方法进行了比较和分析，在此基础上，介绍了熔盐电沉积法制备铱及其合金涂层的装置和沉积前处理，讨论了熔盐体系、温度、电流密度及波形、环境气氛等工艺参数对涂层制备的影响，总结了铱及其合金涂层的性能和应用，指出了尚需研究的若干关键问题。
铱优异的理化性能使其成为高温抗氧化防护领域最重要的涂层材料之一。对制备铱涂层的多种方法进行了比较和分析，在此基础上，介绍了熔盐电沉积法制备铱及其合金涂层的装置和沉积前处理，讨论了熔盐体系、温度、电流密度及波形、环境气氛等工艺参数对涂层制备的影响，总结了铱及其合金涂层的性能和应用，指出了尚需研究的若干关键问题。
