2016, 45(12):3037-3042.
摘要:通过液相烧结法成功制备出不同玻璃掺杂量的Ca0.8Sr0.2TiO3陶瓷材料,并将该陶瓷材料作为介质阻挡层在圆柱型放电反应器中分解二氧化碳。研究结果发现,随玻璃掺杂量的增加,Ca0.8Sr0.2TiO3陶瓷的表面电阻增大,但在所研究的温度范围内,Ca0.8Sr0.2TiO3的介电常数并没有随玻璃掺杂量的变化而显著变化。扫描电镜结果表明,晶粒尺度和颗粒间玻璃相厚度随玻璃掺杂量增加而增大。另外,二氧化碳的转化率和转化效率随陶瓷中玻璃量的增加而提高。进一步采用Malter效应模拟放电和介电特性,根据该模型,可以解释转化特性与陶瓷样品中玻璃含量之间的关系。
2016, 45(12):3043-3049.
摘要:采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)和高温力学试验机等手段,研究了不同时效温度(200-800 °C)对Ni-20Cr-18W-1Mo高温合金的元素晶界偏聚和力学性能的影响。结果表明,硫、磷元素的晶界偏聚临界时间随时效温度升高而降低;时效温度对元素在晶界和晶内的成分分布有显著的影响;实验合金的抗拉强度和延伸率随时效温度升高而降低。分析发现,硫、磷元素在晶界中的含量随时效温度升高而增大直至两者分别在650和400 °C时达到峰值,是合金在200-600 °C区间内力学性能降低的重要原因。
2016, 45(12):3050-3056.
摘要:因为盘铣具有切削力大和切削效率高的优点, 其已广泛应用于加工领域,特别对于难加工材料钛合金来说。但是关于盘铣切削加工机理方面的研究却相对较少。在本文的研究中,首先设计盘铣开槽实验以测量盘铣切削钛合金时的切削力和切削温度。然后,以切削力和切削温度实验为基础,分析不同切削条件下的表面粗糙度、表面形貌、残余应力、显微组织和显微硬度。实验结果表明:铣削表面中心处的粗糙度值小于边缘处,粗糙度值随着主轴转速的增加而减小,随着切削深度和进给速度的增加而增大。在铣削表面中心处容易出现凹陷,在铣削表面边缘处容易出现裂纹。铣削表面和次表面均出现残余压应力,随着深度的增加,残余压应力逐渐减小为零。在切削力的作用下,晶粒沿进给方向发生明显的拉伸变形,α相从初始等轴态拉伸为长片状。随着切削温度的升高,塑性变形区的金相结构发生改变,当切削温度达到β相转变温度时,金相结构从初始等轴态转变为全片层组织。热力耦合作用使得已加工表面和次表面硬度值升高。
2016, 45(12):3057-3061.
摘要:采用磁控溅射工艺在WC-8Co硬质合金基体表面制备了一层厚度分别为2.5μm、3μm和3.5μm的TiAlN涂层,并制备了不同Ti、Al比例的TiAlN涂层,利用摩擦磨损机考察了涂层的承载能力和摩擦学性能,通过扫描电子显微镜观察了磨损试件的表面形貌,通过摩擦系数和显微组织的演变来评价不同成分和不同厚度TiAlN涂层的摩擦学性能。结果表明,随着涂层厚度的增加,涂层的摩擦系数降低,涂层更不易被磨穿,表明在一定范围内增加涂层厚度有利于提高涂层的耐磨损性能;涂层的成分发生改变时,由于Ti、Al元素的共同作用,呈现不同的摩擦性能,当TiAl比例为50:50时,涂层的耐磨性最好。
隋艳伟 , 冯坤 , 程成 , 戚继球 , 何业增 , 委福祥 , 孟庆坤 , 孙智 , 沈承金
2016, 45(12):3062-3067.
摘要:通过SEM、EDS以及XRD等检测方法对Ti-48Al合金分别与Al2O3、Y2O3、ZrO2铸型涂层的界面反应处的微观组织、元素分布以及界面处的相组成等进行检测;同时结合对界面处的硬度测量,得到界面反应层厚度。结果表明,合金熔体与不同铸型涂层均发生了界面反应。铸型涂层材料不同,界面反应剧烈程度也不同。反应过程中在熔体和扩散元素的冲击下,物理侵蚀和化学反应同时存在形成了反应层,反应的强弱则与涂层材料有关。更值得注意的是,对钛铝合金与铸型涂层的热力学性质进行了计算。研究还表明,熔体在界面处的反应层主要由涂层材料的脱落扩散程度控制,涂层中的元素尤其是O元素的扩散是控制界面反应进程的重要因素。
2016, 45(12):3068-3073.
摘要:本文研究了高镁添加量(2wt%, 4wt%, 6wt%)对AlSi7基合金发泡行为的影响。研究结果表明:镁可以和Al粉表层的氧化物Al2O3以及添加的硅发生反应,生成和铝熔体具有良好润湿性的MgAl2O4相以及Mg2Si相,这两相均能均匀的分布在泡沫体中以颗粒稳定机理,减小重力和毛细排液,起到稳定泡体的作用。高镁添加量最重要的作用是改变泡沫体的早期形核、长大方式,使泡体在液态熔池中以圆形孔的方式稳定的形核和长大,所以高镁添加量的泡沫体可以得到高的膨胀率和良好的孔结构。但镁添加量过高时,熔体表面张力降低,泡体很容易破裂,反而会使泡沫体的最大膨胀体积降低、孔结构恶化,综合利弊,本论文得出的AlSi7基合金的最优镁添加量为4wt%。
2016, 45(12):3074-3079.
摘要:Li-B合金是一种性能优良的热电池用阳极材料,由于合成制备困难制约了它的应用。本文通过对合成过程中气氛、搅拌、温度控制、后处理等工艺进行有效改进,获得了300g/炉的制备规模,得出了本实验条件下制备Li-B合金的最佳工艺,所制备出合金性能均匀致密,放电性能达到国内先进水平。
2016, 45(12):3080-3084.
摘要:本文采用阴极弧沉积、中频磁控溅射及二者的复合技术在GCr15基底上制备了TiN涂层。通过扫描电镜、XRD谱、微米划痕测试、硬度测试以及摩擦磨损测试对涂层的组织结构和力学性能进行了表征及对比。结构表明,采用复合磁控阴极弧技术制备的TiN涂层具有较好的综合性能,如较光滑的表面、较高的结合力和硬度,故磨损率较低。
2016, 45(12):3086-3088.
摘要:采用无压渗透法制备了SiCp/Al-6%Mg复合材料,并对其进行4种热处理工艺(T1, T4, T6和退火)处理,研究了热处理工艺对SiCp/Al-6%Mg复合材料微观组织和腐蚀行为的影响。结果表明,复合材料在4种热处理工艺下均出现了界面反应产物Si、MgA12O4 和 Mg2Si。界面反应产物析出量(f)与热处理工艺密切相关,并呈现出如下规律:fT1< fT4< fT6
2016, 45(12):3089-3094.
摘要:采用高压扭转法,在440℃对纯钨进行大塑性变形(HPT)。硬度测试表明试样表面纯钨经高压扭转后硬度高达1150HV。差热分析(DSC)结果表明等效应变较小的试样再结晶温度较高(高于1450℃),等效应变较大的试样再结晶温度较低(约800℃)。XRD分析结果表明试样晶格应变达0.35%,晶格常数达0.3177 nm,位错密度达2.4 × 1015 m-2。高压扭转可以使纯钨在低温下实现固结并具有高强度,一定的韧性和热稳定性。
彭龙 , 李乐中 , 王瑞 , 涂小强 , 胡云 , 胡跃斌 , 郭成
2016, 45(12):3095-3098.
摘要:本文采用固相法制备M型六角锶铁氧体(SrFe12O19)材料,利用Bi2O3作为烧结助剂以改善材料的低温烧结特性,系统研究了材料的晶体结构、电学性能和磁学性能。结果表明:当烧结温度降低至900 癈时可以获得单相的SrFe12O19铁氧体材料。Bi2O3的添加对低温烧结材料的电学性能和磁学性能影响显著,可以提高材料的电阻率ρ、饱和磁化强度Ms、內禀矫顽力Hci和磁晶各向异性场Ha。低温烧结材料的ρ、Ms、Hci和Ha分别可以达到0.42?08 Ω?cm、285.6 kA?m-1、347.3 kA?m-1和1546.6 kA?m-1,在非互易LTCC(低温共烧陶瓷)铁氧体器件领域具有重要的应用前景。
2016, 45(12):3099-3103.
摘要:以CoSO4?H2O为钴源,C4H4KNaO6?H2O为络合剂,N2H4?H2O为还原剂,NaOH为pH调节剂,CTAB为形貌控制剂,通过液相还原法成功制备出了具有特殊形貌的球形钴颗粒。采用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射仪(XRD),振动样品磁强计(VSM)以及矢量网络分析仪对钴颗粒形貌、晶体结构、静磁性能以及微波频段内的电磁参数进行表征。研究表明钴颗粒的比饱和磁化强度为123emu/g, 矫顽力为176Oe。钴颗粒在9.8GHz、15GHz时出现明显介电损耗峰。钴颗粒复磁导率实部随着频率增加逐渐降低,显示了良好的频散特性,而虚部在微波频段内呈现宽化的共振峰,经分析为自然共振和交换共振共同作用所致。根据传输线原理计算反射损耗,发现当厚度为5.5mm时在12.4GHz处得到最大反射损耗-13.2dB,此时有效损耗频宽(≤-10dB)为1.6GHz,制备的钴颗粒具有良好的吸波特性。
2016, 45(12):3104-3107.
摘要:本研究通过添加不同含量(0.36, 0.72, 1.45wt. %)的镧(La)和不同含量 (0.17, 0.34, 0.68wt. %)的硼(B)到Ti6Al4V基体合金中,经过普通的真空自耗电弧熔炼和热锻技术成功制备了TiB La2O3颗粒增强钛基复合材料,并对材料热处理后的显微组织和力学性能进行了分析。利用XRD对试样进行了物相分析,应用金相显微镜和扫描电镜对复合材料显微组织进行了观察,特别探讨了增强体的演变特征,测定了材料的室温力学性能和高温力学性能。结果表明,La、B的添加对复合材料的显微组织和力学性能的影响巨大,制备的复合材料表现出优异的力学性能,抗拉强度可提高148MPa,能显著地强化基体合金。
胡生望 , 唐石云 , 高爽 , 朱权 , 王健礼 , 张其翼 , 李象远
2016, 45(12):3121-3127.
摘要:为抑制不锈钢材料表面催化结焦,采用常压化学气相沉积法,实现了在10?0?.9 mm的310S型不锈钢试样表面TiN和TiO2涂层的直接沉积,沉积温度均为850 ℃,沉积时间为2.5 h。通过SEM、EDS和XRD分析了涂层的形貌特征和组织结构,结果显示,TiN和TiO2涂层表面均匀完整,粒子结合紧密;氮化钛为立方晶相结构,Ti和N原子比约为1:1,氧化钛是非计量化合物,它的组成为Ti2O3~Ti3O5。分别以正己烷、环己烷、苯和RP-3为原料,采用自制的常压裂解装置对TiN和TiO2涂层的抑制结焦效果进行了评价。结果表明,TiN涂层对正己烷、环己烷、苯和RP-3的结焦抑制率分别为99.91%、86.19%、72.36%和94.68%,而相对应的TiO2涂层则为83.39%、85.77%、57.78%和68.57%,TiN涂层具有更优良的抑制结焦性能;310S空白片表面以丝状焦为主,TiN和TiO2涂层表面以吸附气相结焦为主。
2016, 45(12):3128-3134.
摘要:摘 要: 采用金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)以及拉伸实验等技术手段研究了不同变形量条件下Hastelloy C-276合金薄板的组织演化特征和力学性能。结果表明:变形量小于14%时,位错优先在晶界附近塞积,并产生局部应变集中;变形量在14~30%范围内,孪晶界附近及晶粒内部产生大量位错,位错滑移引起晶粒内部应变集中增强;变形量由0增加至30%,晶界应变集中程度因子先增大后减小,变形量为14%时晶界应变集中程度因子最大。利用Ludwigson模型回归拟合了不同变形条件下的真应力-真应变曲线,随变形量的增加,材料的加工硬化程度提高,加工硬化速率减小,发生单滑移向多滑移转变的临界应变减小。
2016, 45(12):3135-3139.
摘要:分别采用显微激光拉曼光谱(micro-laser Raman spectroscopy,MLRS)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、称重及形貌观察等手段,开展了UF4在空气中的热化学反应实验,研究不同温度时效UF4质量、颜色及失重情况,获取反应前后不同铀化合物的Raman和XPS特征图谱。结果表明,UF4在空气中加热至200 ℃时,性质稳定,其拉曼光谱图基本无变化;但在250 ℃以上,样品表面颜色发生明显变化,Raman和XPS分析发现有UO2、UO2F2、U3O8等多种铀化合物生成;随着温度升高,UF4在空气中的化学反应速率呈现由快到慢的变化趋势。
2016, 45(12):3140-3143.
摘要:采用真空热压烧结技术制备了Ti/Al2O3复合材料,在烧结温度1420℃,保温时间60min,升温速率10℃/min(0-1200℃)和5℃/min(1200-1420℃)的烧结工艺下,研究了掺加碳纤维对Ti/Al2O3复合材料力学性能的影响。实验结果表明:碳纤维的掺入优化了复合材料的断裂模式,对Ti/Al2O3复合材料的力学性能有较为明显的影响。当掺入碳纤维体积分数为1%时,Ti/Al2O3复合材料的力学性能达到最佳,相对密度为97.62%,显微硬度为(16.6?.32)GPa,弯曲强度为(381?1.25)MPa,断裂韧性为(7.2?.19)MPa.m 1/2。
2016, 45(12):3144-3148.
摘要:利用EB-PVD技术在TiAl合金表面制备了扩散铝/YSZ热障涂层。采用SEM、EDS和XRD分析了涂层原始及高温氧化后的微观组织及相组成,并测试了高温氧化性能。结果表明:涂层表面YSZ层为致密柱状晶结构,由非平衡四方相t'-ZrO2组成。TiAl合金沉积了扩散铝/YSZ热障涂层涂层后高温氧化性能显著提高,氧化动力学曲线呈对数变化规律,900℃高温氧化时,氧化速率为2.2?0-5mg/cm2.h。1000℃高温氧化时,氧化速率为1.14?0-3mg/cm2.h。在高温氧化过程中,粘结层与基体之间发生元素扩散,膜基界面消失。在面层与中间粘结层之间形成了均匀连续的热生长氧化物层TGO。
时凯华 , 周科朝 , 李志友 , 昝秀颀 , 闵召宇 , 廖军
2016, 45(12):3149-3154.
摘要:摘 要:本文以WC、Ni及Cr粉末为原料,采用传统粉末冶金方法制备了WC-9Ni-xCr系列硬质合金。利用扫描电镜、X射线衍射仪、机械性能检测设备和浸泡腐蚀测试方法等观察和表征了试样的微观结构、物理机械性能和耐浸泡腐蚀性能。结果表明:Cr的添加量对WC-9Ni硬质合金的微观结构与性能有着显著地影响。微量的Cr添加后,合金的WC晶粒长大被抑制,晶粒度出现下降;同时,合金的密度、抗弯强度下降,而硬度和耐中性水浸泡腐蚀性能(根据国际标准BS:6920:2000)得到提升。随着Cr添加量的进一步增加,合金的晶粒度、密度、硬度、强度和耐腐蚀性能等变化趋势放缓。另外,根据XRD、SEM和EDX等检测结果发现:过量的Cr粉添加后,WC-9Ni硬质合金的结构中倾向于形成一种新相——(Wx,Cr(1-x))2C,这种新相易成为合金的断裂源。综合合金的微观结构和各项性能分析认为:当Cr粉添加量为1.2wt.%时,WC-9Ni合金具有相对最佳的综合性能。
2016, 45(12):3155-3159.
摘要:采用经球磨扁平化处理的W粉末为原料,添加适量Co、C(碳黑)、成型剂及纳米W粉制备板状晶硬质合金,研究了烧结温度、时间和添加纳米W粉,对板状晶硬质合金显微组织结构和性能的影响。结果表明,球磨预处理中颗粒W粉末可获得扁平化程度高的薄片状W粉末,以其为原料制备的WC-12wt%Co板状晶合金相对密度达97 %,合金硬度呈现出明显的各向异性;添加纳米W粉或提高烧结温度、延长烧结时间,均有利于压坯烧结收缩致密化,生成更多的板状WC晶粒。
赵万国 , 李文 , 鲁礼林 , 李发亮 , 张海军 , 张少伟
2016, 45(12):3160-3166.
摘要:本文采用化学共还原法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的Pd/Ni双金属纳米溶胶,采用TEM、HR-TEM 等对所合成的Pd/Ni双金属纳米溶胶进行了表征,并系统研究了PVP用量、还原剂用量、金属盐离子浓度及金属比例等对该溶胶型双金属纳米催化剂的影响。结果表明:所制备的Pd/Ni双金属纳米溶胶的平均粒径在2 nm左右,双金属纳米溶胶催化剂催化NaBH4制氢活性优于单金属Pd和Ni纳米溶胶的活性。其中Pd10Ni90双金属纳米溶胶的催化活性最高,其催化NaBH4制取氢气的活性可以达到8250 molH2?molPd-1?h-1,Pd20Ni80双金属纳米溶胶催化剂催化NaBH4水解反应的活化能为35.7 kJ/mol,反应焓为33.3 kJ/mol,反应熵为-150 J/mol。研究结果还表明,所制备的Pd/Ni双金属纳米溶胶催化剂具有很好的催化稳定性,即使四次催化试验后该催化剂仍然保持着较高的催化活性。密度泛函理论计算结果表明,Ni原子与Pd原子之间发生的电子转移使得Pd原子带负电而Ni原子带正电,荷电的Pd和Ni原子成为催化反应的活性中心。
2016, 45(12):3167-3171.
摘要:我国自主研发的低成本DD6镍基高温合金,具有优良的拉伸性能和高温蠕变性能等,在涡轮机部件等领域具有广阔的应用前景。本研究从建立单晶叶片使用失效评价方式的角度出发,模拟叶片实际使用温度对DD6进行了加热处理,研究和分析了DD6合金在模拟使用温度下保温50h后微观组织随温度的演化规律。研究发现,在模拟使用状态加热的过程中,随加热温度的升高,γ′相首先发生连接、合并,尺寸不断增大,随后向γ基体中溶解,这与Al、Nb等γ′相形成元素从γ′相向γ基体中的扩散有关。加热到1150℃以上在冷却到室温的过程中,较宽的基体通道内会析出颗粒状的二次γ′相,且二次γ′相颗粒随着加热温度的升高进一步长大。 二次γ′相的析出是因为γ基体中Al、Nb元素过饱和引起了成分过冷,而其长大从热力学上看是为了减小界面能,从动力学上看与加热温度及长大时间有关。
张长江 , 张树志 , 侯赵平 , 林鹏 , 孔凡涛 , 陈玉勇 , 吴东星 , 王彬
2016, 45(12):3172-3176.
摘要:研究了热处理条件对锻态2.5vol.%(TiB TiC)/Ti复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:固溶时效处理对复合材料的基体组织特征有显著影响,在两相区进行固溶时效处理后,得到等轴和双态组织,随固溶温度的升高,初生α相含量逐渐降低,而β转变组织含量逐渐升高,当固溶温度超过β转变温度时,得到全片层组织。TiB和TiC增强相在热处理过程中较为稳定,形态与分布无明显变化。固溶时效处理后,锻态复合材料的拉伸强度提高而塑性降低,随固溶温度的升高,复合材料的室温拉伸强度和塑性均有明显增加,而650 oC下拉伸强度与塑性与室温下表现出相反的规律。复合材料经1050oC/2h/AC 600oC/6h/AC处理后综合性能最好,室温拉伸强度为1215.8MPa,延伸率为3.14%,650 oC下拉伸强度为629.9MPa,延伸率为15.9%。
范学燚 , 王亮 , 骆良顺 , 许纪刚 , 伊洪勇 , 陈瑞润 , 周国柱 , 王宁 , 张建兵 , 苏彦庆
2016, 45(12):3177-3180.
摘要:研究了凝固过程中局部加载行波磁场对ZL205A合金薄壁件缩孔、缩松和力学性能的影响。利用扫描电子显微镜对制备试样的显微组织进行分析,采用电子万能材料试验机对铸件力学性能进行测试。结果表明:与相同条件下获得的未施加行波磁场的铸件进行对比,施加行波磁场的铸件缩孔、缩松缺陷得到大幅改善;经过T6热处理后,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别由436.61MPa、390.22MPa、3.29%提高到470.24MPa、416.97MPa、4.15%,抗拉强度和屈服强度分别提高了33.63MPa、26.75MPa,延伸率提高了26.14%。
罗来马 , 赵美玲 , 王爽 , 谭晓月 , 朱晓勇 , 昝祥 , 吴玉程
2016, 45(12):3181-3185.
摘要:本文首先采用化学镀获得Ni-Yb2O3复合粉体,然后通过机械球磨制备了不同成分的W-(0.2、0.5、1、2)wt% Ni/Yb2O3复合粉末,最后在1600℃下烧结3h获得了W-Ni/Yb2O3复合材料。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究分析了Ni-Yb2O3复合粉体形貌、W-Ni/Yb2O3复合材料表面形貌。测定了W-Ni/Yb2O3复合材料相对密度、显微硬度和热导率。实验结果表明,W-Ni/Yb2O3复合材料的相对密度和显微硬度随着Ni-Yb2O3含量增加而增加,Ni-Yb2O3的加入促进了钨基材料的烧结致密化;同时,添加Ni-Yb2O3复合粉使钨基材料的晶粒得到细化,但对钨基材料导热性起到降低的作用。
2016, 45(12):3186-3191.
摘要:本文以AZ31镁合金热轧板材为研究对象,利用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了与板材法向(ND)分别成0°,30°,60°和90°的试样在室温压缩过程中织构对滑移和孪晶启动的影响。结果表明,0°试样有很高的屈服强度但无明显的屈服平台。拉伸孪晶的临界剪切应力(CRSS)比基面滑移的大。随着角度的增加,试样产生的{10-12}拉伸孪晶越来越多。0°试样由于很难发生拉伸孪晶,变形主要由滑移来完成,小角度晶界增加明显。柱面滑移的作用使得60°试样的小角度晶界明显高于30°试样的小角度晶界。
2016, 45(12):3192-3196.
摘要:钛钢复合板因其优异的高强度和耐腐蚀性能已越来越多的被应用于动态环境下。本文采用GLeeble-3500热模拟试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对Q345-TA2钛钢复合板进行准静态和高应变速率压缩试验。试验结果表明:Q345-TA2钛钢复合材料具有应变率增强效应、增塑效应、绝热温升软化作用,但在准静态和动态冲击各自分区范围内,对应变率变化不甚敏感。在考虑绝热温升的基础上,对J-C本构模型进行修正,得到了可用于对冲击载荷作用下进行结构分析的材料本构模型,结果较好。
2016, 45(12):3197-3200.
摘要:利用铍环焊接样品进行了铍材在稳态堆上中子衍射应力测试的参数及其优化研究。结果表明:在中子束波长1.587?和中子注量率2?06ncm-2s-1的条件下,铍材中子衍射应力测试可以选取Be(110)晶面,衍射角为88.2o,规范体积为2?2?2mm3,初次测试采用时间为120s,对单点进行4次重复性测试,表明衍射强度计数存在明显波动,测试应变的最大偏差接近300??,延长时间至6000s后测试,表明衍射曲线较为平滑,重复性好,测试应变的最大偏差减小至50??以内,相应铍材的应力测试精度约15MPa;利用优化参数对焊接铍环焊缝附近的环向应变进行了测试,表明分布规律与国外文献报道趋势基本一致。本文研究为进一步开展铍材的中子衍射应力测试奠定了基础。
2016, 45(12):3201-3206.
摘要:以醋酸钴为原料,在甲醇体系中采用溶剂热法合成了由纳米片自组装而成的花状(CH3O)2Co前驱体微球。将前驱体焙烧后,得到了形貌保持良好的花状多孔Co3O4微球。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和N2吸附-脱附等手段对样品的物相、化学组成、形貌及孔结构进行了表征。采用差示扫描量热(DSC)技术评价了Co3O4花状微球对高氯酸铵(AP)的热分解催化作用。结果表明,花状Co3O4微球对AP热分解过程具有良好的催化活性,添加2%(wt)的Co3O4可使AP的高温分解峰值温度降低122 ℃,表观分解热提高422 J/g。优异性能的发挥归因于其良好的分散性和丰富的级次孔结构。
2016, 45(12):3207-3212.
摘要:本文采用高能球磨技术制备了MgH2、MgH2-Graphene、MgH2-Ni、MgH2-Graphene-Ni几种不同储氢体系,采用XRD、SEM、DSC等检测手段表征了不同体系的物相组成、微观形貌及释氢性能,系统研究了Graphene与Ni单独、复合掺杂对MgH2释氢性能的影响及机理。结果表明:Graphene单独掺杂致使MgH2体系初始释氢温度降低了近33℃,其原因在于球磨过程中Graphene对MgH2颗粒起到结构限域作用,使其颗粒细化且尺寸均匀。Ni单独掺杂致使MgH2体系初始释氢温度大幅度降低,降低了近136℃,其原因在于部分Ni原子固溶进MgH2基体,导致其晶格变形、结构稳定性降低。而Graphene与Ni复合掺杂时,其掺杂顺序对MgH2体系释氢性能具有显著影响:即当Graphene与Ni同时掺杂时,由于Graphene对MgH2颗粒的包覆缓冲作用,致使Ni原子难以固溶进MgH2基体,体系初始释氢温度并未降低;而先掺杂Ni后掺杂Graphene时,则很好地实现了Ni原子固溶与Graphene结构限域的双重效应,使得MgH2体系的初始释氢温度进一步降低,降低了近175℃。
2016, 45(12):3213-3217.
摘要:Zr-4大晶粒样品在高压釜中经过500 ℃/10.3 MPa过热蒸汽腐蚀,研究了不同晶粒表面上氧化膜厚度与晶粒取向的关系。结果表明:样品腐蚀时氧化膜的生长表现出明显的各向异性特征,晶粒表面取向在(10-10)和(11-20)之间时,氧化膜生长速率最快,腐蚀3 h后最先出现疖状腐蚀斑,当腐蚀时间延长至30 h时,晶粒表面的极点在反极图中间位置的那些晶粒表面上也逐渐产生疖状腐蚀斑,而晶粒表面取向在(0001)晶面附近时氧化膜生长速率最慢,即使腐蚀30 h也没有产生疖状腐蚀斑。实验结果表明了当第二相大小和分布以及Fe,Cr合金元素在α-Zr中的固溶含量相同的情况下,Zr-4合金的耐疖状腐蚀性能与样品表面的晶粒取向有着密切的关系。
2016, 45(12):3218-3222.
摘要:本文采用直接沉淀法制备出铁、钴和锌元素改性的纳米Ce/CuO脱硫剂,在室温常压条件下吸附含H2S恶臭气体,研究其脱硫活性。通过X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),X射线光电子能谱(XPS)等技术分析了改性元素对纳米Ce/CuO脱硫剂结构的影响,探讨脱硫剂结构变化与脱硫性能的关系。结果表明,改性元素钴添加到纳米Ce/CuO脱硫剂中具有最好的脱硫活性,钴的添加使纳米Ce/CuO脱硫剂的粒径明显变小,材料中存在Cu3 ,且Cu3 /Cu2 的摩尔比值要高于纳米CuO和Ce/CuO样品,说明Co/Ce/CuO表面对脱硫反应有利的氧空位增加;当Co添加量为4.9%时,Co/Ce/CuO脱硫剂的穿透时间可达525min,比Ce/CuO脱硫剂的穿透时间延长了近300min。
2016, 45(12):3223-3226.
摘要:采用普通陶瓷工艺制备了Sm3 掺杂的Co2Z型平面六角铁氧体,研究了Sm3 掺杂Co2Z型铁氧体材料的组织结构和吸波性能。结果表明,掺杂一定量Sm3 的铁氧体相结构仍以Co2Z型六角晶系相为主相,但出现了呈颗粒状弥散分布的富Sm相。掺杂Sm3 样品的吸波性能明显优于未掺杂Sm3 样品,在频率为6.3GHz时,其最大反射损耗可达到-20dB,耗损大于10dB 的频带带宽为5GHz,具有较宽的吸收频带。吸波涂层的附着力均大于10MPa,具有良好的力学性能。
任欣 , 张军利 , 王昭 , 刘坚 , 张洪辉 , 王兴瑞
2016, 45(12):3227-3232.
摘要:本文采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)及X射线衍射分析仪(XRD),分析2A70耐热铝合金的铸造组织,研究其合理的均匀化热处理制度。同时,采用Thermo-Calc热力学计算软件,模拟Al-2.4Cu-1.5Mg-1.1Fe-1.1Ni合金的非平衡凝固路径,分析2A70合金在凝固过程中的析出相种类,并计算该合金低熔点共晶组织的转变温度,为研究2A70合金的铸态组织及均匀化工艺提供理论依据。结果表明:模拟计算所得2A70合金在凝固过程中主要析出α-Al、Al2CuMg、Al2Cu、Al9FeNi、Al7Cu4Ni及Al7Cu2Fe,与实验分析结果一致,且计算所得低熔点共晶组织转变温度可近似替代实验结果;该合金合理的均匀化热处理制度为490℃?2~16h 520℃?2h,在高温长时均匀化过程中非平衡共晶组织得到较彻底的回溶,Al9FeNi、Al7Cu4Ni及Al7Cu2Fe难溶相未发生明显变化。
2016, 45(12):3233-3237.
摘要:采用等离子表面合金化技术对TC4合金进行渗钼表面改性,使用光学显微镜,辉光光谱分析仪和X射线衍射仪分析渗钼层的特征,借助电化学测试技术评价TC4合金和渗钼层在模拟油田介质中的耐蚀性。结果表明:渗钼层均匀、连续,渗层由钼的沉积层和扩散层组成;渗钼层的耐蚀性略低于TC4合金。
2016, 45(12):3238-3244.
摘要:基于耦合外应力场下的微观相场模型,研究了Ni75Al7.5V17.5三元合金相变过程中相分解、生长过程中合金成分演化及应力作用下相间界面的定向迁移规律。研究表明:早期DO22相长大所需的V来自于在L12相间有序畴界处,而后期则来自于其内部,且早期DO22相长大的速度高于后期的长大速度;时效过程有5种异相间界面形成,而A类界面的迁移为相迁移的主要类型;相变初期A、B类界面较少,合金形貌变化不大,随着相变的进行A类界面数量增加,相的生长及分解过程加剧,导致后期A类界面减少、B类界面增多,合金体系达到平衡状态;在压应力作用下,A类界面沿应力方向迁移,促使DO22相在此方向上的生长,导致合金“筏状”组织的形成。
2016, 45(12):3245-3249.
摘要:Al-Cu合金中析出相有三种变体,在外力作用下平行或垂直于外加应力方向,而实际情况析出相与外力可能存在一定的角度,因此本文建立一个新的模型,将析出相与力的夹角考虑在内,通过此模型能便捷地判断出析出相是否存在应力位向效应。采用透射电子显微镜TEM、扫描透射电镜STEM对Al-4Cu合金在外力条件下时效后的析出相进行分析,结果验证了析出相GP区和θ″相存在应力位向效应,并采用所建的模型分析合金中析出相在外力作用下的应力位向效应,此模型可简捷方便地判断合金中析出相在外力作用下的析出行为。
2016, 45(12):3250-3254.
摘要:采用Ag-Cu-Ti合金钎料基于超高频感应连续钎焊工艺实现了金刚石磨粒与大尺寸钢基体的连接,借助扫描电镜(SEM)对不同扫描速度条件下钎焊的金刚石界面微观结构形貌进行观察分析,采用Raman光谱对钎焊后金刚石的残余应力状态进行分析。结果显示:超高频感应连续钎焊金刚石表面TiC晶体的生成处于非平衡态的过程,TiC晶体形貌偏离理想的正八面体,呈球状和岛状。钎料层内部出现富Cu枝晶组织,而在45钢基体表层形成了马氏体组织。钎焊后的金刚石磨粒顶部受压残余压应力,最大值为500MPa,磨粒底部受到残余拉应力,最大值为150MPa,这中分布趋势与传统真空炉中钎焊方法获得的残余应力分布刚好相反。
2016, 45(12):3255-3261.
摘要:采用单辊真空薄带技术和真空吸铸法分别制备了相同成分的金属玻璃薄带和块体金属玻璃。通过示差扫描热分析(DSC)、X射线衍射(X-Ray)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和纳米力学探针(Nano Indenter)等技术研究了冷却速度对金属玻璃的组织结构、热稳定性及力学性能的影响。结果表明:快速冷却得到的金属玻璃薄带和相同成分以较慢的冷却速度制备的块体金属玻璃相比,短程有序结构(SRO)的晶体结构相同,但数量较少,且自由体积含量相对较多;组织结构的差异导致金属玻璃薄带比块体金属玻璃有着更高的热稳定性、屈服强度,弹性模量和硬度。
2016, 45(12):3262-3266.
摘要:以N-甲基吡咯烷酮分散的石墨烯代替常规的冶金炭黑作为碳源,采用短流程原位还原碳化反应制备出纳米晶WC-Co复合粉末,石墨烯作为碳源可显著降低原位还原碳化反应温度,复合粉末粒径细小且分布均匀。采用放电等离子烧结系统对复合粉末进行快速烧结致密化,得到平均晶粒尺寸为~290nm的超细晶硬质合金块体材料,具有硬度值HV30为1387.7±13.1kg/mm2,断裂韧性KIC值为8.3±0.1MPa?m1/2的良好力学性能,通过HRTEM观测得到试样中WC/WC晶界、WC/Co相界、WC/C相界具有很高的匹配度。
梁超龙 , 张忻 , 刘洪亮 , 张繁星 , 王杨 , 郑亮 , 张久兴
2016, 45(12):3267-3270.
摘要:以GdB6和CeB6粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了高致密的多元稀土六硼化物GdxCe1-xB6(x=0.0-1.0)多晶块体。系统研究了烧结温度对GdxCe1-xB6多晶块体的物相组成、力学性能、电阻率及热发射性能的影响。研究结果表明,在烧结温度为1550 ℃,烧结压强为50 MPa,保温5分钟的工艺条件下,可获得高致密的GdxCe1-xB6单相块体材料。烧结块体的维氏硬度可达24.02 GPa。热电子发射性能测试结果表明,适量的Gd掺杂可以显著提高电子发射性能,其中Gd0.1Ce0.9B6成分块体具有最佳的热发射性能,在1600 ℃,4 kV外加电压条件下,发射电流密度达到101.57 A?cm-2,零场电流密度达到21.94 A?cm-2,平均有效逸出功为2.34 eV,优于同一条件下GdB6和CeB6块体的热发射性能。
2016, 45(12):3271-3277.
摘要:采用透射电镜,拉伸性能测试和慢应变拉伸等手段研究时效制度对2099铝锂合金微观组织和力学性能的影响。研究采用一组T6(175℃/48h)制度和两组T8制度。实验发现T8状态下试样的抗拉强度均高于T6态。同时T8态中双级时效制度(2.5%预变形,120℃/12h 150℃/48h)相比于单级时效制度(2.5%预变形,150℃/48h)具有更优异的综合性能。对2099合金进行应力腐蚀测试,试样并未发生强度损失现象,然而加速失效。合金经过T8双级时效后,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为590MPa、570MPa、9.3%。
2016, 45(12):3278-3283.
摘要:利用反应热压技术制备了3D网状结构TiBw/Ti60复合材料,对复合材料在600~750 ℃范围内的高温力学性能进行了测试。结果表明,与Ti60合金相比,3D网状结构TiBw的原位形成显著提高了复合材料高温强度。在600 ℃、650 ℃、700 ℃和750 ℃,5.1 vol.%TiBw/Ti60复合材料的抗拉强度相比Ti60合金分别提高了42.5%、39.9%、35%和13.2%,而延伸率在各温度下均低于基体合金。网状结构复合材料断裂时形成的主裂纹沿网状界面处扩展,且断裂机制随实验温度增加而改变。
黄舒 , 盛杰 , 周建忠 , 王作伟 , 章海峰 , 徐苏强 , 鲁金忠
2016, 45(12):3284-3289.
摘要:为了研究激光喷丸对IN718镍基合金微观组织特性的影响及其在高温下的稳定性,首先在常温下对标准拉伸试样关键区域进行激光喷丸处理,随后将喷丸样置于700 ℃下保温300 min,作为对比,分别测试了未喷丸样、喷丸样和喷丸高温保持样的表层残余应力和纳米硬度,并采用光学电镜和透射电镜对其微观组织特征进行观测。结果表明,激光喷丸后试样的表层出现了高幅值的残余压应力,最高值出现在喷丸中心,约为-706 MPa;激光喷丸后试样的表层硬度显著提高,平均纳米硬度提高了约67.4%;高温保持后试样的残余应力和纳米硬度均有不同程度的降低,但与未喷丸试样相比,强化增益效果仍然存在;显微组织观察结果显示,激光喷丸后,试样深度方向上晶粒形态均出现了显著的“分层”现象,塑性变形层晶粒尺寸细化明显,其影响深度可达80 μm;保温后喷丸样晶界处可见析出条状δ相;TEM图像进一步表明,激光喷丸诱导的晶粒细化是条状孪晶和位错组织混合交织的结果;保温后喷丸样晶界处发现了沿同一方向向晶内延伸的位错阵列,这很好地验证了位错在高温下的活性,且是激光喷丸抑制晶粒在高温下快速增长的直接证据。
2016, 45(12):3290-3294.
摘要:通过对Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金进行热处理,研究热处理工艺对该合金的相组成和电阻率的影响以及对氧化膜的厚度、粗糙度、微观形貌及相组成的影响。结果表明,热处理通过改变Ti-3.5Al-5Mo-6V-3Cr-2Sn-0.5Fe合金的相组成;热处理后试样的电阻率小幅降低;经850℃固溶热处理后所获微弧氧化膜的厚度和粗糙度最小,分别为48.3μm和7.45μm;微弧氧化膜微观形貌显示,经750℃和850℃固溶热处理后的试样,在微弧氧化后,其膜层表面裂纹较少,并且致密;微弧氧化膜主要的组成相为金红石相TiO2和锐钛矿相TiO2。
杨光 , 王文东 , 钦兰云 , 李长富 , 任宇航 , 王维
2016, 45(12):3295-3301.
摘要:以TA15钛合金粉末为原料,利用激光沉积制造方法制备TA15钛合金拉伸试样厚壁件。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究退火温度及沉积方向对TA15钛合金组织、拉伸性能的影响,以及α相变形机制。结果表明:随着退火温度升高,显微组织中α相长宽比呈上升趋势;激光沉积成形TA15钛合金厚壁件在沉积和垂直沉积方向上的力学性能存在差异,沉积方向上的抗拉强度明显均低于垂直沉积方向上的抗拉强度;柱状晶晶界对α片层的受力变形有一定的阻碍作用;α片层通过挤压变形和滑移变形两种机制发生变形或断裂;两种方向上拉伸断裂方式不同,沿沉积方向上断裂为韧性断裂,沿垂直沉积方向上断裂为半解理半韧性断裂。
2016, 45(12):3302-3305.
摘要:本文采用碳酰胺高温分解产生含C、O、N源与氢化锆原位反应制备阻氢渗透层,借助俄歇电子能谱(AES)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对阻氢渗透层元素成分及深度、键态进行分析。俄歇电子能谱(AES)结果表明:氢化锆表面原位反应层由C、N、O、Zr元素组成,随溅射时间增加,O、Zr元素含量增加,C、N元素含量降低。原位反应层厚度约3.4μm,其中含N、C层深度约150nm左右。氢化锆表面阻氢渗透层XPS分析表明,表面层存在ZrO2,同时有Zr-OH、Zr-N、C-H、N-H键。碳酰胺与氢化锆高温下原位反应层渗透的机理是基体中H扩散时被C、O、N捕捉形成相应的C-H、O-H、N-H键。
2016, 45(12):3306-3312.
摘要:以双层结构热障涂层为研究对象,采用三维X射线显微镜、图像处理技术研究了热障涂层的形貌、组成、厚度、孔隙及孔隙率等三维结构特征。采用三维成像方法获得了高分辨率的热障涂层层状结构CT图像,用三维分割与提取法得到了陶瓷隔热层、粘结层和基体的三维形貌,定量分析了厚度、孔隙尺寸、孔隙数量及孔隙率等热障涂层重要表征参数。结果表明,三维X射线显微镜厚度分析结果与扫描电镜分析结果基本一致,孔隙率受重建精度影响。
刘臣伟 , 冉广 , 雷鹏辉 , 刘腾蛟 , 张瑞谦 , 商佳程
2016, 45(12):3313-3318.
摘要:本文采用光学显微镜和透射电子显微镜对两种制备工艺的Zr-0.8Sn-1Nb-0.3Fe锆合金进行了微观组织分析与表征。实验结果表明增加冷轧次数与退火过程会导致锆合金的晶粒尺寸变大和不均匀化,平均尺寸从3.9μm长大到6.0μm;且析出相的尺寸变大、弥散程度降低,平均尺寸从74.6nm长大至89.6nm。增加冷轧次数与退火过程会使基体中的Nb进一步析出,析出相中Nb/Fe比值增加,平均值从1.17增加至1.39。两种锆合金中的析出相主要为面心立方结构的(Zr,Nb)2Fe化合物,Nb/Fe比值较低,尺寸较大。而在增加冷轧次数与退火过程的锆合金中还观察到少量密排六方结构的Zr(Nb,Fe)2析出相,Nb/Fe比值较高,尺寸较小。
2016, 45(12):3319-3324.
摘要:针对不同时效制度下2A97铝锂合金的疲劳裂纹扩展速率进行了研究;并通过光学显微镜、透射电镜和扫描电镜对合金的微观组织和疲劳断口进行了观察分析。结果表明: 2A97合金薄板(T3 135℃/12h)时效态的裂纹扩展速率最低,其次为T3,(T3 135℃/60h)时效态的扩展速率略低于(T3 135℃/120h)时效态,T6态的裂纹扩展速率最高。时效制度在较低的ΔK水平下对合金的裂纹扩展速率影响较大,而在较高ΔK水平下影响较小。δ?相及细小的T1相可以促进共面滑移,增加滑移可逆性,降低裂尖应力集中程度及塑性累积水平,同时使裂纹发生偏折,促进裂纹闭合效应,提高裂纹扩展抗力;粗大、密集的T1相及半共格的θ?相抑制共面滑移,易于造成应力集中,降低裂纹扩展抗力;晶界处的无沉淀析出带(PFZ)及平衡相急剧降低晶界强度,极易造成沿晶开裂,使合金裂纹扩展速率迅速提高。
2016, 45(12):3325-3329.
摘要:在经过离子渗氮(PN)处理的冷作模具钢Cr12MoV基体上,采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀法制备CrNiTiN镀层,与非氮化的试样进行了膜/基结合力、耐磨性和表面能的对比。研究表明,CrNiTiN膜层具备较低的表面能,但是膜层和基体的结合力较差。Cr12MoV钢经离子氮化后,CrNiTiN膜层与氮化层间结合紧密,提高了膜与基体的承载能力;离子氮化处理使膜层的摩擦系数和磨损率明显降低;离子氮化会提高CrNiTiN膜层总表面能,但不会影响表面的抗粘性能。
2016, 45(12):3330-3334.
摘要:Zr-4厚壁管件是核电站燃料供给系统中重要零件,挤压成形后需要三点弯矫直工艺减少后续加工量。其矫直过程是微小弹塑性变形过程,通过分析弹性、弹塑性和回弹三阶段的应力应变变化,形成管件M-?-?方程,反映弹塑性弯曲变形和卸载间关系。基于Zr-4管材料特性,建立弹性线性强化本构模型,计算矫直挠度,提出Zr-4厚壁管矫直行程计算方法。经过对多根最大弯曲变形20mm,具有6个检测点、长5m厚壁Zr-4管进行矫直实验,矫直后弯曲量均小于0.50mm,矫直时间由手工矫直1.5h/根减少到22.5min/根,表明该矫直行程计算方法具有一定的实用性。
2016, 45(12):3335-3340.
摘要:ATI 718Plus(简称718Plus)合金作为一种新型Ni-Fe基变形高温合金涡轮盘材料,由于在700℃下具备优异的综合力学性能、热加工和焊接等工艺性能以及适宜的成本,而受到国内外的广泛关注。本文综述了近几年国内718Plus合金的研究进展,主要包括(1)718Plus合金相组成及合金特点;(2)P对718Plus合金组织及性能的影响规律及机理;(3)Al对718Plus合金组织及性能的影响规律及机理;(4)析出相对718Plus合金性能的影响规律及机理。以上研究结果,将使人们对718Plus合金特点以及合金元素对718Plus合金的组织和性能影响机理具有更深入的了解。
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