2018年第47卷第10期文章目次
2018, 47(10):2919-2926.
摘要:
基于Co-Nb-W三元体系的相平衡和热力学的实验信息，采用Calphad方法修改了Co-W二元体系的部分相模型，以评估Co-Nb-W三元体系1273、1373、1473 K的等温截面相图。Co-Nb-W三元体系热力学评估过程中，αCo和BCC相采用溶体相模型； λ、χ、Co3Nb相采用双亚点阵模型；Co7W6、Co7Nb6相描述在同一四亚点阵模型 (Co, Nb)1(Co, Nb, W)2(Co, Nb, W)4(Co)6中。结果表明，计算所得相图较好的符合实验数据。
基于Co-Nb-W三元体系的相平衡和热力学的实验信息，采用Calphad方法修改了Co-W二元体系的部分相模型，以评估Co-Nb-W三元体系1273、1373、1473 K的等温截面相图。Co-Nb-W三元体系热力学评估过程中，αCo和BCC相采用溶体相模型； λ、χ、Co3Nb相采用双亚点阵模型；Co7W6、Co7Nb6相描述在同一四亚点阵模型 (Co, Nb)1(Co, Nb, W)2(Co, Nb, W)4(Co)6中。结果表明，计算所得相图较好的符合实验数据。
2018, 47(10):2927-2935.
摘要:
本文研究了Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)合金热变形过程中的晶界特征和显微组织演化规律。采用等离子冷床炉熔炼制备的Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)合金具有典型的近片层组织并在晶界有高温β/B2相残留，富Nb、W、Ti等、贫Al的晶界β/B2相主要是熔炼过程中因冷速较快、β稳定元素的低扩散系数以及合金中各元素的分配系数差异导致β → α相变不能完全进行。合金中的 B 和Y等微量元素分别以硼化物和Y2O3的形式存在。晶界β/B2相的形态、尺寸、成分和稳定性等受后续热变形影响显著，高温和应力作用会使β相发生破碎细化并促进合金中的元素扩散会引起晶界β/B2相的成分变化。当合金在 (α + γ) 两相区进行热压缩变形时，会有部分β相向α相转变（β/B2 → α2），主要通过β相中二次α的析出和β相被相邻α相的蚕食等方式进行，热压缩变形会促进β/B2相向更为密排结构的α2相转变。
本文研究了Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)合金热变形过程中的晶界特征和显微组织演化规律。采用等离子冷床炉熔炼制备的Ti-45Al-8.5Nb-(W,B,Y)合金具有典型的近片层组织并在晶界有高温β/B2相残留，富Nb、W、Ti等、贫Al的晶界β/B2相主要是熔炼过程中因冷速较快、β稳定元素的低扩散系数以及合金中各元素的分配系数差异导致β → α相变不能完全进行。合金中的 B 和Y等微量元素分别以硼化物和Y2O3的形式存在。晶界β/B2相的形态、尺寸、成分和稳定性等受后续热变形影响显著，高温和应力作用会使β相发生破碎细化并促进合金中的元素扩散会引起晶界β/B2相的成分变化。当合金在 (α + γ) 两相区进行热压缩变形时，会有部分β相向α相转变（β/B2 → α2），主要通过β相中二次α的析出和β相被相邻α相的蚕食等方式进行，热压缩变形会促进β/B2相向更为密排结构的α2相转变。
2018, 47(10):2936-2941.
摘要:
采用压延辅助双轴织构技术制备了涂层导体用Ni7W/Ni12W/Ni7W复合基带。复合基带轧制形变过程加入3次不同温度的轧制中间热处理优化其形变组织。采用X射线衍射及背散射电子衍射技术分析了复合基带轧制过程中表面及截面的形变及回复组织,以此探索轧制中间热处理温度对Ni7W/Ni12W/Ni7W复合基带形变及立方织构形成过程的影响机制。结果显示,经600S°C/60Smin轧制中间热处理后的复合基带在较低的再结晶温度下获得了95% (<10°)的高立方织构含量。晶体取向分布图表明该中间热处理温度下复合基带回复及初始再结晶组织中立方取向的晶粒含量都更高；不同取向间点对点的晶体取向差分析证实了立方取向晶粒较大的晶界角,这使立方取向在回复及初始再结晶过程具有高的界面迁移率,从而促进了后续再结晶过程强立方织构的形成。
采用压延辅助双轴织构技术制备了涂层导体用Ni7W/Ni12W/Ni7W复合基带。复合基带轧制形变过程加入3次不同温度的轧制中间热处理优化其形变组织。采用X射线衍射及背散射电子衍射技术分析了复合基带轧制过程中表面及截面的形变及回复组织,以此探索轧制中间热处理温度对Ni7W/Ni12W/Ni7W复合基带形变及立方织构形成过程的影响机制。结果显示,经600S°C/60Smin轧制中间热处理后的复合基带在较低的再结晶温度下获得了95% (<10°)的高立方织构含量。晶体取向分布图表明该中间热处理温度下复合基带回复及初始再结晶组织中立方取向的晶粒含量都更高；不同取向间点对点的晶体取向差分析证实了立方取向晶粒较大的晶界角,这使立方取向在回复及初始再结晶过程具有高的界面迁移率,从而促进了后续再结晶过程强立方织构的形成。
2018, 47(10):2942-2948.
摘要:
本文通过对铸态AZ31镁合金经不同条件的深冷处理继而热轧,分析其强度、韧性、延展性效应及其规律。深冷实验条件分别为-60℃/12h、-120℃/12h、-180℃/12h、-60℃/2h和-180℃/2h。结果表明：AZ31经适宜的深冷处理,晶粒得到细化,强度、韧性及延展性得到有效提高；与未经深冷处理试样相比,深冷处理时间为2h的两种试样中都出现大量孪晶；经-60℃/12h深冷处理后再进行轧制试样的显微组织最为细小均匀,屈服强度提高了25.8%,而延伸率则更是提高了4倍,由3.06%提高到了12.31%；深冷处理后的AZ31镁合金断口呈现出脆性断裂和塑性断裂集合的复合性断裂特征。
本文通过对铸态AZ31镁合金经不同条件的深冷处理继而热轧,分析其强度、韧性、延展性效应及其规律。深冷实验条件分别为-60℃/12h、-120℃/12h、-180℃/12h、-60℃/2h和-180℃/2h。结果表明：AZ31经适宜的深冷处理,晶粒得到细化,强度、韧性及延展性得到有效提高；与未经深冷处理试样相比,深冷处理时间为2h的两种试样中都出现大量孪晶；经-60℃/12h深冷处理后再进行轧制试样的显微组织最为细小均匀,屈服强度提高了25.8%,而延伸率则更是提高了4倍,由3.06%提高到了12.31%；深冷处理后的AZ31镁合金断口呈现出脆性断裂和塑性断裂集合的复合性断裂特征。
2018, 47(10):2949-2956.
摘要:
本文以镍基高温合金Inconel718为研究的修复材料,对损伤V型槽添加不同磁场电流进行了电磁搅拌辅助激光修复试验,研究了不同磁场电流对单道修复形貌和多层修复区组织性能的影响。显微组织表明：优化工艺参数后使激光快速成形的修复区和基体形成了致密的冶金结合,未施加电磁搅拌的修复区组织为沿沉积方向外延生长的粗大柱状晶,随着磁场强度的增大,从而加剧液态金属的对流作用,液态金属强烈的对流作用对枝晶间 g+Laves共晶反应有影响,抑制Laves相的生长。电磁搅拌在一定程度下可以提高液态金属的铺展性,未添加磁场时单道的沉积宽度与沉积高度比值为3.26,随着磁场强度(20A、40A、60A)增大,比值分别为3.33、4.14和5.14。对修复件进行了拉伸力学性能测试,未施加磁场时,修复件的抗拉强度最高为487MPa,随着磁场强度(20A、40A、60A)增加,抗拉强度逐渐得到提升,分别为510MPa、673MPa、770MPa。
本文以镍基高温合金Inconel718为研究的修复材料,对损伤V型槽添加不同磁场电流进行了电磁搅拌辅助激光修复试验,研究了不同磁场电流对单道修复形貌和多层修复区组织性能的影响。显微组织表明：优化工艺参数后使激光快速成形的修复区和基体形成了致密的冶金结合,未施加电磁搅拌的修复区组织为沿沉积方向外延生长的粗大柱状晶,随着磁场强度的增大,从而加剧液态金属的对流作用,液态金属强烈的对流作用对枝晶间 g+Laves共晶反应有影响,抑制Laves相的生长。电磁搅拌在一定程度下可以提高液态金属的铺展性,未添加磁场时单道的沉积宽度与沉积高度比值为3.26,随着磁场强度(20A、40A、60A)增大,比值分别为3.33、4.14和5.14。对修复件进行了拉伸力学性能测试,未施加磁场时,修复件的抗拉强度最高为487MPa,随着磁场强度(20A、40A、60A)增加,抗拉强度逐渐得到提升,分别为510MPa、673MPa、770MPa。
2018, 47(10):2957-2963.
摘要:
研究了Mg-6Gd-4Y(wt.%)合金与添加1％Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的显微组织与力学性能。结果表明：Mg-6Gd-4Y合金的铸态组织由?-Mg基体和Mg24(GdY)5两相组成。而含有Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的铸态组织则主要由α-Mg，Mg24(GdY)5和具有18R-LPSO结构的Mg12Y1Zn1相组成。挤压后，在含锌合金中发现了14H-LPSO相，分布于条状分布的Mg12Y1Zn1之间。14H-LPSO相的形成机理为沉淀析出，反应可表示为α-Mg′→α-Mg + 14H。Zn含量对β系列沉淀物没有明显的影响。在Mg-6Gd-4Y合金和Mg-6Gd-4Y-1Zn合金上进行的时效（T6和T5）处理均引起β"析出相的形成。T6处理后的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金具有高拉伸强度和良好的延展性，屈服强度（YS），抗拉强度（UTS）和延伸率分别为309MPa，438MPa和6.8％。这是18R-LPSO相与细小弥散分布的14H-LPSO相和β"沉淀相共同作用的结果。
研究了Mg-6Gd-4Y(wt.%)合金与添加1％Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的显微组织与力学性能。结果表明：Mg-6Gd-4Y合金的铸态组织由?-Mg基体和Mg24(GdY)5两相组成。而含有Zn的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金的铸态组织则主要由α-Mg，Mg24(GdY)5和具有18R-LPSO结构的Mg12Y1Zn1相组成。挤压后，在含锌合金中发现了14H-LPSO相，分布于条状分布的Mg12Y1Zn1之间。14H-LPSO相的形成机理为沉淀析出，反应可表示为α-Mg′→α-Mg + 14H。Zn含量对β系列沉淀物没有明显的影响。在Mg-6Gd-4Y合金和Mg-6Gd-4Y-1Zn合金上进行的时效（T6和T5）处理均引起β"析出相的形成。T6处理后的Mg-6Gd-4Y-1Zn合金具有高拉伸强度和良好的延展性，屈服强度（YS），抗拉强度（UTS）和延伸率分别为309MPa，438MPa和6.8％。这是18R-LPSO相与细小弥散分布的14H-LPSO相和β"沉淀相共同作用的结果。
2018, 47(10):2964-2969.
摘要:
在760℃到1100℃条件下,研究了一种镍基第三代单晶高温合金的横向拉伸性能。采用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)与扫描透射电子显微镜(STEM)观察了合金的显微组织与断口形貌。结果表明：随着温度的升高,合金的拉伸强度降低,而拉伸延伸率增加。在760℃与850℃条件下的拉伸断裂均为类解理断裂。在980℃,1070℃和1100℃条件下,试样断口出现了反映凝固方向的枝晶形貌特征,且随着温度的升高枝晶形貌在断口上的面积增加。在980℃条件下,拉伸断裂为类解理断裂与韧窝断裂的混合断裂。在1070℃与1100℃条件下,拉伸断裂均为韧窝断裂。随着温度的升高,塑性变形过程中开动了更多滑移系,导致形成了不同的位错形貌。760℃拉伸,合金中出现了高密度大致平行分布的a/2<110>位错；980℃拉伸,合金中出现了位错缠结；1100℃拉伸,合金中形成了位错网络。
在760℃到1100℃条件下,研究了一种镍基第三代单晶高温合金的横向拉伸性能。采用光学显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)与扫描透射电子显微镜(STEM)观察了合金的显微组织与断口形貌。结果表明：随着温度的升高,合金的拉伸强度降低,而拉伸延伸率增加。在760℃与850℃条件下的拉伸断裂均为类解理断裂。在980℃,1070℃和1100℃条件下,试样断口出现了反映凝固方向的枝晶形貌特征,且随着温度的升高枝晶形貌在断口上的面积增加。在980℃条件下,拉伸断裂为类解理断裂与韧窝断裂的混合断裂。在1070℃与1100℃条件下,拉伸断裂均为韧窝断裂。随着温度的升高,塑性变形过程中开动了更多滑移系,导致形成了不同的位错形貌。760℃拉伸,合金中出现了高密度大致平行分布的a/2<110>位错；980℃拉伸,合金中出现了位错缠结；1100℃拉伸,合金中形成了位错网络。
2018, 47(10):2970-2975.
摘要:
在国际热核试验反应堆ITER上，已采用铌三锡(Nb3Sn)复合股线来满足导体遭受12T以上的磁场冲击，但Nb3Sn运行时的洛伦兹力会导致临界电流和耦合损耗时间常数的变化，但Nb3Sn基CICC (cable-in-conduit conductor)性能退化研究还有待加强，而且应变下接触特性对耦合损耗时间常数的影响也仍在探索中。为了快速精确计算耦合损耗，本文提出新的最小二乘法计算耦合损耗时间常数的方法，它采用绞缆序列比、电磁载荷应变作用下的接触电阻和空隙率等参数的线性关系来表示。在该模型中，不仅给出绞缆序列比的计算表达，而且也给出电磁载荷周期应变下接触电阻和空隙率的经验计算。与Gandalf及传统的数值计算相比，本文采用的绞缆序列比、接触电阻和空隙率组合计算耦合损耗误差较小，非常接近工程测试值。
在国际热核试验反应堆ITER上，已采用铌三锡(Nb3Sn)复合股线来满足导体遭受12T以上的磁场冲击，但Nb3Sn运行时的洛伦兹力会导致临界电流和耦合损耗时间常数的变化，但Nb3Sn基CICC (cable-in-conduit conductor)性能退化研究还有待加强，而且应变下接触特性对耦合损耗时间常数的影响也仍在探索中。为了快速精确计算耦合损耗，本文提出新的最小二乘法计算耦合损耗时间常数的方法，它采用绞缆序列比、电磁载荷应变作用下的接触电阻和空隙率等参数的线性关系来表示。在该模型中，不仅给出绞缆序列比的计算表达，而且也给出电磁载荷周期应变下接触电阻和空隙率的经验计算。与Gandalf及传统的数值计算相比，本文采用的绞缆序列比、接触电阻和空隙率组合计算耦合损耗误差较小，非常接近工程测试值。
2018, 47(10):2976-2979.
摘要:
采用镁扩散方法制备了Pr6O11纳米颗粒添加的MgB2超导块体,研究了Pr6O11掺杂对其临界电流密度(Jc),不可逆磁场(Hirr)和上临界磁场(Hc2)的影响。实验结果表明Pr6O11纳米颗粒掺杂明显提高了块体的Jc,Hirr和Hc2,但没有降低其超导转变温度Tc。在20 K自场条件下,质量比为1 wt.% Pr6O11掺杂的MgB2块体的Jc较没掺杂样品提高了将近5倍, Jc=3.61×105A/cm2。在10 K温度下,MgB2块体Hc2 和Hirr较没掺杂样品分别提高了1.9 T and 2.6 T。同时讨论了Pr6O11纳米颗粒掺杂对MgB2块体的电性能和磁通钉扎机制的影响。
采用镁扩散方法制备了Pr6O11纳米颗粒添加的MgB2超导块体,研究了Pr6O11掺杂对其临界电流密度(Jc),不可逆磁场(Hirr)和上临界磁场(Hc2)的影响。实验结果表明Pr6O11纳米颗粒掺杂明显提高了块体的Jc,Hirr和Hc2,但没有降低其超导转变温度Tc。在20 K自场条件下,质量比为1 wt.% Pr6O11掺杂的MgB2块体的Jc较没掺杂样品提高了将近5倍, Jc=3.61×105A/cm2。在10 K温度下,MgB2块体Hc2 和Hirr较没掺杂样品分别提高了1.9 T and 2.6 T。同时讨论了Pr6O11纳米颗粒掺杂对MgB2块体的电性能和磁通钉扎机制的影响。
2018, 47(10):2980-2985.
摘要:
腐蚀失效是制约铝基金属构筑物应用与发展的瓶颈。作为一种稳定的功能性改良新技术,表面超疏水化为解决金属腐蚀问题提供了有效途径。本文以5A05铝合金为研究对象,提出一种简单低成本的制备方法,实现了超疏水/耐腐蚀表面的可控构筑。采用电火花线切割技术,开展基材表面微米级褶皱与纳米级凹坑结构的一步高效制备研究,并对结构改性后的润湿性和耐腐蚀性进行系统测量与表征。结果表明,改性后的表面水滴静态接触角高达152.7°,滚动角仅为7.1°,表现出优异的超疏水性。进一步的电化学测试结果表明,超疏水表面通过改变界面作用行为,减弱了固-气-液复合接触界面间腐蚀介质的作用行为与过程,对表面耐腐蚀性产生决定性影响。本研究为拓展铝合金的工程应用奠定了坚实基础,尤其在海洋工程领域显示出巨大的应用潜力。
腐蚀失效是制约铝基金属构筑物应用与发展的瓶颈。作为一种稳定的功能性改良新技术,表面超疏水化为解决金属腐蚀问题提供了有效途径。本文以5A05铝合金为研究对象,提出一种简单低成本的制备方法,实现了超疏水/耐腐蚀表面的可控构筑。采用电火花线切割技术,开展基材表面微米级褶皱与纳米级凹坑结构的一步高效制备研究,并对结构改性后的润湿性和耐腐蚀性进行系统测量与表征。结果表明,改性后的表面水滴静态接触角高达152.7°,滚动角仅为7.1°,表现出优异的超疏水性。进一步的电化学测试结果表明,超疏水表面通过改变界面作用行为,减弱了固-气-液复合接触界面间腐蚀介质的作用行为与过程,对表面耐腐蚀性产生决定性影响。本研究为拓展铝合金的工程应用奠定了坚实基础,尤其在海洋工程领域显示出巨大的应用潜力。
2018, 47(10):2986-2992.
摘要:
利用火焰喷涂技术喷涂自制的气雾化合金粉末取代非晶粉末,制备了NiFeBSiNb非晶纳米晶涂层。分别对粉末和涂层的微观组织结构和热力学性能进行了表征。结果表明,自制的合金粉末球形度较好,大多为球形或椭球形；主要为晶体结构,由Nb2Ni21B6晶体相和(Ni,Fe)23B6固溶体组成。而经过火焰喷涂制备的涂层,形成了非晶相和纳米晶相。通过公式计算此合金体系粉末和涂层形成非晶相的临界冷却速率分别为6.01×105K/s和4.56×103K/s,解释了在粉末制备过程中较难形成非晶相而喷涂过程中形成非晶结构比较容易。对涂层的摩擦磨损性能进行了测试,涂层摩擦系数仅为0.17,具有优异的耐磨性能。
利用火焰喷涂技术喷涂自制的气雾化合金粉末取代非晶粉末,制备了NiFeBSiNb非晶纳米晶涂层。分别对粉末和涂层的微观组织结构和热力学性能进行了表征。结果表明,自制的合金粉末球形度较好,大多为球形或椭球形；主要为晶体结构,由Nb2Ni21B6晶体相和(Ni,Fe)23B6固溶体组成。而经过火焰喷涂制备的涂层,形成了非晶相和纳米晶相。通过公式计算此合金体系粉末和涂层形成非晶相的临界冷却速率分别为6.01×105K/s和4.56×103K/s,解释了在粉末制备过程中较难形成非晶相而喷涂过程中形成非晶结构比较容易。对涂层的摩擦磨损性能进行了测试,涂层摩擦系数仅为0.17,具有优异的耐磨性能。
2018, 47(10):2993-2999.
摘要:
为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性，在不同pH条件下采用水热法在镁合金AZ31表面制备了磷酸钙（Ca-P）涂层。利用XRD、SEM 和 EDS分析了不同pH值下涂层的物相组成、微观形貌和化学成分；采用Hank’s仿生溶液中电化学测试和浸泡的方法研究了涂层在的生物腐蚀行为。结果表明：水热处理的pH值影响涂层的相组成和微观形貌，涂层的微观形貌影响涂层的防护性能。当pH为6时，Ca-P 涂层由Mg3(PO4)2 和OCP组成，当pH增加到8和10时，Ca-P 涂层为羟基磷灰石（HA）。pH值为8时，HA 涂层呈蜂窝状；pH值为10时，HA 涂层由纳米尺度的棒状晶体构成，该涂层在Hank’s溶液中能有效阻止溶液的渗透而保护基体。
为改善镁合金的耐蚀性和生物相容性，在不同pH条件下采用水热法在镁合金AZ31表面制备了磷酸钙（Ca-P）涂层。利用XRD、SEM 和 EDS分析了不同pH值下涂层的物相组成、微观形貌和化学成分；采用Hank’s仿生溶液中电化学测试和浸泡的方法研究了涂层在的生物腐蚀行为。结果表明：水热处理的pH值影响涂层的相组成和微观形貌，涂层的微观形貌影响涂层的防护性能。当pH为6时，Ca-P 涂层由Mg3(PO4)2 和OCP组成，当pH增加到8和10时，Ca-P 涂层为羟基磷灰石（HA）。pH值为8时，HA 涂层呈蜂窝状；pH值为10时，HA 涂层由纳米尺度的棒状晶体构成，该涂层在Hank’s溶液中能有效阻止溶液的渗透而保护基体。
2018, 47(10):3000-3007.
摘要:
本文通过微观相场动力学模型模拟了Ni75Al15Ti10合金的沉淀过程。首先通过原子演化图发现,沉淀过程分为两步,起初为L10相向L12相的转变,随后为化学计量比L12相的形成。随后研究了单级时效温度对微结构,原子占位以及原子扩散的影响,结果表明：随着温度升高无规则形状的γ′相变为规则立方体状并且择优取向显著；同时Al原子从γ′相界面向内部扩散,Ti原子正好相反。但是温度越高,原子占位以及有序化程度越低。为了提高γ′相的原子占位,我们进一步比较了双级时效对γ′相的影响。发现双级时效不仅能获得规则排列稳定的γ′相,同时还可以提高Al与Ti原子在其正位处的原子占位并抑制反位缺陷的产生。我们的实验结果在一定程度上为制备具有优异力学性能的Ni-Al-Ti合金提供了理论依据。
本文通过微观相场动力学模型模拟了Ni75Al15Ti10合金的沉淀过程。首先通过原子演化图发现,沉淀过程分为两步,起初为L10相向L12相的转变,随后为化学计量比L12相的形成。随后研究了单级时效温度对微结构,原子占位以及原子扩散的影响,结果表明：随着温度升高无规则形状的γ′相变为规则立方体状并且择优取向显著；同时Al原子从γ′相界面向内部扩散,Ti原子正好相反。但是温度越高,原子占位以及有序化程度越低。为了提高γ′相的原子占位,我们进一步比较了双级时效对γ′相的影响。发现双级时效不仅能获得规则排列稳定的γ′相,同时还可以提高Al与Ti原子在其正位处的原子占位并抑制反位缺陷的产生。我们的实验结果在一定程度上为制备具有优异力学性能的Ni-Al-Ti合金提供了理论依据。
2018, 47(10):3008-3014.
摘要:
为改善传统锌电积阳极存在的高析氧过电位和高银含量的缺陷，本文发明了一种新型泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极。采用计时电位法，扫描电镜，交流阻抗和塔菲尔测试方法对比研究了在160 g/L H2SO4极化72 h后泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极和Pb-0.6 wt%Ag阳极的电化学性能。结果表明：泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极的阳极膜比Pb-0.6 wt%Ag阳极的更平整，且抗腐蚀能力更强。此外，泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极的稳定阳极电位更小，与其通过计时电位法和交流阻抗获得的高PbO2，低PbO, PbO?PbSO4含量和低Rct值一致。而且还发现泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极具有更优异的析氧反应行为。
为改善传统锌电积阳极存在的高析氧过电位和高银含量的缺陷，本文发明了一种新型泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极。采用计时电位法，扫描电镜，交流阻抗和塔菲尔测试方法对比研究了在160 g/L H2SO4极化72 h后泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极和Pb-0.6 wt%Ag阳极的电化学性能。结果表明：泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极的阳极膜比Pb-0.6 wt%Ag阳极的更平整，且抗腐蚀能力更强。此外，泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极的稳定阳极电位更小，与其通过计时电位法和交流阻抗获得的高PbO2，低PbO, PbO?PbSO4含量和低Rct值一致。而且还发现泡沫铝/Pb-0.6 wt%Ag复合阳极具有更优异的析氧反应行为。
2018, 47(10):3015-3020.
摘要:
采用球磨法制备g-C3N4/MoS2纳米片异质复合物,运用X-射线衍射仪、高分辨透射电镜、紫外可见漫反射光谱和荧光发射光谱对异质复合物的结构和形貌进行了表征。结果表明：MoS2纳米片可进入g-C3N4的层间形成异质复合物。以罗丹明B为模拟污染物,在可见光照射下考察了复合物的光催化特性。结果显示,含有2%的MoS2纳米片与g-C3N4形成的异质复合物在120min内对罗丹明B降解率为98%,其降解动力学常数是体相g-C3N4为的4.3倍。g-C3N4/MoS2纳米片异质复合物具有十分优良的光催化特性。其催化活性的提高主要归因于光生电子和空穴的有效分离和传输,并根据光捕获实验提出复合物可能的光催化机理。
采用球磨法制备g-C3N4/MoS2纳米片异质复合物,运用X-射线衍射仪、高分辨透射电镜、紫外可见漫反射光谱和荧光发射光谱对异质复合物的结构和形貌进行了表征。结果表明：MoS2纳米片可进入g-C3N4的层间形成异质复合物。以罗丹明B为模拟污染物,在可见光照射下考察了复合物的光催化特性。结果显示,含有2%的MoS2纳米片与g-C3N4形成的异质复合物在120min内对罗丹明B降解率为98%,其降解动力学常数是体相g-C3N4为的4.3倍。g-C3N4/MoS2纳米片异质复合物具有十分优良的光催化特性。其催化活性的提高主要归因于光生电子和空穴的有效分离和传输,并根据光捕获实验提出复合物可能的光催化机理。
2018, 47(10):3021-3029.
摘要:
以完全基于实际材料、工艺参数建立的金属橡胶数值模型为基础,对材料非线性刚度特性的细观机理进行了研究。在成形压力曲线、组织形态、尺寸、准静态加载曲线四个方面对数值模型进行了验证。对金属橡胶组织结构进行分解,建立了弹性微元细观模型及其局部坐标。对弹性微元的空间运动模式、z向弹性变形模式、xoy平面弹性变形模式进行了分析。建立了金属橡胶非线性刚度特性的数学模型,对非线性刚度的细观机理进行了数学描述。数值模型与实验吻合良好,可靠性较强。准静态加载过程中,弹性微元的空间运动以平移为主,空间转动很小；z向弹性变形可以等效为若干曲梁的并联,并联曲梁个数与应变呈线性关系；xoy平面内的弹性变形是一种使弹性微元两端点距离变小的弯曲变形。建立的数学模型与实验结果吻合良好,包含了材料的基本结构参数、细观特征参数以及非线性刚度机理参数,各参数物理意义充分,模型准确性较好。理论模型能够对材料非线性刚度的细观本质进行解释,对材料的设计具备一定的指导意义。
以完全基于实际材料、工艺参数建立的金属橡胶数值模型为基础,对材料非线性刚度特性的细观机理进行了研究。在成形压力曲线、组织形态、尺寸、准静态加载曲线四个方面对数值模型进行了验证。对金属橡胶组织结构进行分解,建立了弹性微元细观模型及其局部坐标。对弹性微元的空间运动模式、z向弹性变形模式、xoy平面弹性变形模式进行了分析。建立了金属橡胶非线性刚度特性的数学模型,对非线性刚度的细观机理进行了数学描述。数值模型与实验吻合良好,可靠性较强。准静态加载过程中,弹性微元的空间运动以平移为主,空间转动很小；z向弹性变形可以等效为若干曲梁的并联,并联曲梁个数与应变呈线性关系；xoy平面内的弹性变形是一种使弹性微元两端点距离变小的弯曲变形。建立的数学模型与实验结果吻合良好,包含了材料的基本结构参数、细观特征参数以及非线性刚度机理参数,各参数物理意义充分,模型准确性较好。理论模型能够对材料非线性刚度的细观本质进行解释,对材料的设计具备一定的指导意义。
2018, 47(10):3030-3037.
摘要:
本文采用基于 Eulerian-Eulerian方法的等轴晶、柱状晶以及熔体三相完全混合的凝固模型计算了三维半连铸Al-4%Cu铝合金圆锭的宏观偏析。基于热溶质对流的基础上,模型考虑了等轴晶的移动,以及柱状晶对浮游等轴晶的捕获,等轴晶和柱状晶的相互竞争生长行为。模拟结果表明铸锭底部出现了明显的锥形负偏析区(CET转变区域),铸锭中心正偏析带,毗邻中心的负偏析区,以及铸锭1/2半径处正偏析带,总的偏析形态呈现W型,与铸锭实际情况基本一致。此外,铸造速度相较于浇注温度对铸锭宏观偏析具有更大的影响。
本文采用基于 Eulerian-Eulerian方法的等轴晶、柱状晶以及熔体三相完全混合的凝固模型计算了三维半连铸Al-4%Cu铝合金圆锭的宏观偏析。基于热溶质对流的基础上,模型考虑了等轴晶的移动,以及柱状晶对浮游等轴晶的捕获,等轴晶和柱状晶的相互竞争生长行为。模拟结果表明铸锭底部出现了明显的锥形负偏析区(CET转变区域),铸锭中心正偏析带,毗邻中心的负偏析区,以及铸锭1/2半径处正偏析带,总的偏析形态呈现W型,与铸锭实际情况基本一致。此外,铸造速度相较于浇注温度对铸锭宏观偏析具有更大的影响。
2018, 47(10):3038-3044.
摘要:
对等通道转角挤压(ECAP)制备的超细晶纯钛,在温度为250~450 ℃、应变速率为10-5~1s-1的条件下进行热压缩实验。基于真应力和真应变实验数据,分别使用人工神经网络(ANN)和Arrhenius方程建立超细晶纯钛的热变形本构模型,研究其热变形行为。实验结果表明：在变形初期,流变应力随应变的增大而升高,随后趋于平缓,最终流变应力达到一个稳定值。人工神经网络训练和预测结果表明：人工神经网络最佳结构为3×12×1,人工神经网络模型预测的平均相对误差(AARE)为2.1%,相关系数(R)为0.9979,Arrhenius方程模型预测的AARE为11.54%,R为0.9464。即人工神经网络模型能够更加精确的描述超细晶纯钛的本构关系。通过对比不同温度下两种模型的误差,人工神经网络模型在高温条件下具有更好的稳定性。
对等通道转角挤压(ECAP)制备的超细晶纯钛,在温度为250~450 ℃、应变速率为10-5~1s-1的条件下进行热压缩实验。基于真应力和真应变实验数据,分别使用人工神经网络(ANN)和Arrhenius方程建立超细晶纯钛的热变形本构模型,研究其热变形行为。实验结果表明：在变形初期,流变应力随应变的增大而升高,随后趋于平缓,最终流变应力达到一个稳定值。人工神经网络训练和预测结果表明：人工神经网络最佳结构为3×12×1,人工神经网络模型预测的平均相对误差(AARE)为2.1%,相关系数(R)为0.9979,Arrhenius方程模型预测的AARE为11.54%,R为0.9464。即人工神经网络模型能够更加精确的描述超细晶纯钛的本构关系。通过对比不同温度下两种模型的误差,人工神经网络模型在高温条件下具有更好的稳定性。
2018, 47(10):3045-3051.
摘要:
利用分子动力学方法模拟研究TC4时效相变及扩散连接过程。采用混合势分析了TC4三元合金时效相变过程的径向分布函数以及不同晶体结构相对含量的变化。同时研究了不同保温温度下扩散连接过程的原子浓度分布、扩散连接宽度以及扩散系数。结果表明：在时效相变过程中,TC4结构变化主要表现为亚稳 b 相析出 a 新相,状态稳定后, b 相含量达到23%,与实验结果吻合较好；TC4扩散连接过程中,主要是界面附近的钛原子进行扩散,钒原子扩散能力次之,而铝原子相对较少；相同条件下,扩散连接宽度与保温温度呈现较好线性关系；钛原子扩散系数与保温温度呈指数关系,计算结果与实验相符。
利用分子动力学方法模拟研究TC4时效相变及扩散连接过程。采用混合势分析了TC4三元合金时效相变过程的径向分布函数以及不同晶体结构相对含量的变化。同时研究了不同保温温度下扩散连接过程的原子浓度分布、扩散连接宽度以及扩散系数。结果表明：在时效相变过程中,TC4结构变化主要表现为亚稳 b 相析出 a 新相,状态稳定后, b 相含量达到23%,与实验结果吻合较好；TC4扩散连接过程中,主要是界面附近的钛原子进行扩散,钒原子扩散能力次之,而铝原子相对较少；相同条件下,扩散连接宽度与保温温度呈现较好线性关系；钛原子扩散系数与保温温度呈指数关系,计算结果与实验相符。
2018, 47(10):3052-3057.
摘要:
本文采用扩展有限元方（XFEM）法研究了高温下热失配应力对热障涂层表面裂纹扩展的影响。结果表明在热失配应力的影响下，表面裂纹的位置、倾斜角度和长度对裂纹扩展的长度、能量释放率和裂尖的应力水平有着显著的影响；对于初始长度相同的裂纹，界面波谷处裂纹扩展长度最长，能量释放率最大；倾斜角度越大，裂纹扩张长度越短，应变能越大；裂纹初始长度越大，裂纹的扩展长度越长且扩展速率越快，能量释放率越大。存在多条表面裂纹的情况下其裂纹扩展相互影响。
本文采用扩展有限元方（XFEM）法研究了高温下热失配应力对热障涂层表面裂纹扩展的影响。结果表明在热失配应力的影响下，表面裂纹的位置、倾斜角度和长度对裂纹扩展的长度、能量释放率和裂尖的应力水平有着显著的影响；对于初始长度相同的裂纹，界面波谷处裂纹扩展长度最长，能量释放率最大；倾斜角度越大，裂纹扩张长度越短，应变能越大；裂纹初始长度越大，裂纹的扩展长度越长且扩展速率越快，能量释放率越大。存在多条表面裂纹的情况下其裂纹扩展相互影响。
2018, 47(10):3058-3062.
摘要:
基于实验观测到的界面位向关系,针对钛中α/ω界面开展了第一性原理密度泛函计算研究。根据α、ω两相不同的表面终端和界面原子配位类型,构建和计算考察了24种可能的α{1-100}/ω{1-100}界面原子模型。结果显示,有5种界面结构在能量上具有相近优势,在钛中可能同时出现,其平均界面能为0.100J/m2(计入错配应变),或0.029J/m2(不计入错配应变)。计算结果为后续开展钛及钛合金的相场模拟并揭示其相变机制提供重要依据。
基于实验观测到的界面位向关系,针对钛中α/ω界面开展了第一性原理密度泛函计算研究。根据α、ω两相不同的表面终端和界面原子配位类型,构建和计算考察了24种可能的α{1-100}/ω{1-100}界面原子模型。结果显示,有5种界面结构在能量上具有相近优势,在钛中可能同时出现,其平均界面能为0.100J/m2(计入错配应变),或0.029J/m2(不计入错配应变)。计算结果为后续开展钛及钛合金的相场模拟并揭示其相变机制提供重要依据。
2018, 47(10):3063-3071.
摘要:
选用Nextel610型Al2O3纤维作为增强体，采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al2O3f/Al复合材料，并用NaOH溶液萃取出Al2O3纤维，研究了基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度、纤维损伤及拉伸强度的影响。结果表明：基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响，其中连续Al2O3f/ZL301复合材料致密度最高为99.2%，组织缺陷最少；连续Al2O3f/1A99复合材料致密度最低为96.8%，这种差异是由于不同基体与纤维之间润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应，最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al2O3f/1A99、Al2O3f/ZL210A、Al2O3f/ZL301及Al2O3f/7075四种复合材料的拉伸强度分别为465MPa、479MPa、680MPa和389MPa，缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al2O3f/Al复合材料强度的主要因素。
选用Nextel610型Al2O3纤维作为增强体，采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数40%、基体合金分别为1A99、ZL210A、ZL301及7075合金的单向连续Al2O3f/Al复合材料，并用NaOH溶液萃取出Al2O3纤维，研究了基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度、纤维损伤及拉伸强度的影响。结果表明：基体合金对连续Al2O3f/Al复合材料的致密度和微观组织有明显影响，其中连续Al2O3f/ZL301复合材料致密度最高为99.2%，组织缺陷最少；连续Al2O3f/1A99复合材料致密度最低为96.8%，这种差异是由于不同基体与纤维之间润湿性不同导致的。不同基体与纤维发生了不同程度的界面反应，最后表现为对纤维的损伤程度不同。连续Al2O3f/1A99、Al2O3f/ZL210A、Al2O3f/ZL301及Al2O3f/7075四种复合材料的拉伸强度分别为465MPa、479MPa、680MPa和389MPa，缺陷、纤维损伤和界面结合强度是影响连续Al2O3f/Al复合材料强度的主要因素。
2018, 47(10):3072-3079.
摘要:
为了获得轻质、低频、高效吸波剂，本文采用自反应淬熄法，分别以Fe+Si+Al、Fe+Si+Al+KNO3为反应体系制备了FeSiAl软磁合金空心微珠，通过SEM、XRD、矢网分析仪等手段研究了KNO3对其密度、形貌、相组成和低频吸波性能的影响。结果表明，未加KNO3时，反应难以进行，淬熄产物由球形颗粒、类球形颗粒、不规则颗粒和片状颗粒组成，物相主要为Fe、Si、Al及部分Fe0.9Si0.1，未生成FeSiAl合金，基本无吸波性能；添加KNO3后，反应体系的淬熄产物主要为空心微珠，粒径分布均匀，物相由Fe3Si0.5Al0.5、Fe3Si0.7Al0.3、Fe0.9Si0.1和Fe组成，获得了FeSiAl合金，在5 mm厚度条件下，吸波试样最低反射率达-22.1 dB，吸收峰值对应频率为7.0 GHz，低于-10 dB的有效吸收频带为5.3-8.5 GHz，带宽达3.2 GHz。KNO3分解反应所产生的高放热量和大量气体是促使反应温度升高、反应产物熔融、目标产物形成、成球率和空心率提高及低频吸波性能显著改善的根本原因。和机械合金化法制备的片状FeSiAl软磁合金相比，自反应淬熄法制备的FeSiAl空心微珠的低频吸波频带有效拓宽，同时材料的密度降低了38 %，有效实现了新型低频吸波料“薄、宽、轻、强”的特点。
为了获得轻质、低频、高效吸波剂，本文采用自反应淬熄法，分别以Fe+Si+Al、Fe+Si+Al+KNO3为反应体系制备了FeSiAl软磁合金空心微珠，通过SEM、XRD、矢网分析仪等手段研究了KNO3对其密度、形貌、相组成和低频吸波性能的影响。结果表明，未加KNO3时，反应难以进行，淬熄产物由球形颗粒、类球形颗粒、不规则颗粒和片状颗粒组成，物相主要为Fe、Si、Al及部分Fe0.9Si0.1，未生成FeSiAl合金，基本无吸波性能；添加KNO3后，反应体系的淬熄产物主要为空心微珠，粒径分布均匀，物相由Fe3Si0.5Al0.5、Fe3Si0.7Al0.3、Fe0.9Si0.1和Fe组成，获得了FeSiAl合金，在5 mm厚度条件下，吸波试样最低反射率达-22.1 dB，吸收峰值对应频率为7.0 GHz，低于-10 dB的有效吸收频带为5.3-8.5 GHz，带宽达3.2 GHz。KNO3分解反应所产生的高放热量和大量气体是促使反应温度升高、反应产物熔融、目标产物形成、成球率和空心率提高及低频吸波性能显著改善的根本原因。和机械合金化法制备的片状FeSiAl软磁合金相比，自反应淬熄法制备的FeSiAl空心微珠的低频吸波频带有效拓宽，同时材料的密度降低了38 %，有效实现了新型低频吸波料“薄、宽、轻、强”的特点。
2018, 47(10):3080-3087.
摘要:
采用真空吸铸法通过将Mg-3Zn合金渗透到HA含量不同的多孔HA+β-TCP中制备了生物医用相互渗透（HA+β-TCP）/Mg-3Zn复合材料，研究了复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为。研究结果表明，熔融的Mg-3Zn合金不仅渗入到多孔HA+β-TCP骨架的孔隙里，也渗入到筋里，形成了致密的复合材料。Mg-3Zn合金与HA+β-TCP骨架界面结合良好，未发现反应层。HA含量不同的(HA+β-TCP)/Mg-3Zn复合材料的压缩强度为115 ~196 MPa，是多孔HA+β-TCP骨架的350倍以上，相当于Mg-3Zn块体合金强度的44 %~75 %，复合材料的耐腐蚀性能优于Mg-3Zn块体合金的，且机械性能和腐蚀行为均可以通过调节HA/β-TCP的比例进行控制。
采用真空吸铸法通过将Mg-3Zn合金渗透到HA含量不同的多孔HA+β-TCP中制备了生物医用相互渗透（HA+β-TCP）/Mg-3Zn复合材料，研究了复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为。研究结果表明，熔融的Mg-3Zn合金不仅渗入到多孔HA+β-TCP骨架的孔隙里，也渗入到筋里，形成了致密的复合材料。Mg-3Zn合金与HA+β-TCP骨架界面结合良好，未发现反应层。HA含量不同的(HA+β-TCP)/Mg-3Zn复合材料的压缩强度为115 ~196 MPa，是多孔HA+β-TCP骨架的350倍以上，相当于Mg-3Zn块体合金强度的44 %~75 %，复合材料的耐腐蚀性能优于Mg-3Zn块体合金的，且机械性能和腐蚀行为均可以通过调节HA/β-TCP的比例进行控制。
2018, 47(10):3088-3095.
摘要:
通过金相显微镜、透射电镜和扫描电镜观察及x射线衍射织构测量与拉伸实验,研究了40mm厚7056合金厚板热轧态与时效后不同厚度层微观组织与力学性能。结果表明：热轧态厚板不同厚度层的组织有很大差别,表层第二相弥散,尺寸相对较小,中心层有粗大的第二相,分布集中。从表层到中心层,剪切织构减少,中心层变形织构最多,不同厚度层立方织构差别不大。固溶后表层再结晶织构增加,剪切织构减少,中心层变形织构增强。固溶时效后表层与中心层晶内均出现大量均匀细小的η’相,晶界处都出现不连续析出相与一定宽度的无沉淀析出带。40mm厚板(7056合金)最优固溶制度是470℃/3h,时效后表层屈服强度为605MPa,抗拉强度达628MPa；T/4层屈服强度626MPa,抗拉强度达643MPa；中心层屈服强度623MPa,抗拉强度达639MPa。
通过金相显微镜、透射电镜和扫描电镜观察及x射线衍射织构测量与拉伸实验,研究了40mm厚7056合金厚板热轧态与时效后不同厚度层微观组织与力学性能。结果表明：热轧态厚板不同厚度层的组织有很大差别,表层第二相弥散,尺寸相对较小,中心层有粗大的第二相,分布集中。从表层到中心层,剪切织构减少,中心层变形织构最多,不同厚度层立方织构差别不大。固溶后表层再结晶织构增加,剪切织构减少,中心层变形织构增强。固溶时效后表层与中心层晶内均出现大量均匀细小的η’相,晶界处都出现不连续析出相与一定宽度的无沉淀析出带。40mm厚板(7056合金)最优固溶制度是470℃/3h,时效后表层屈服强度为605MPa,抗拉强度达628MPa；T/4层屈服强度626MPa,抗拉强度达643MPa；中心层屈服强度623MPa,抗拉强度达639MPa。
2018, 47(10):3096-3103.
摘要:
采用电子背散射衍射技术(EBSD)、XRD,研究了单晶铜在等通道转角挤压(ECAP)/Bc路径4道次变形过程中形变结构演变,并检测了变形材料的力学性能。结果表明：低道次变形不改变单晶铜的宏观取向；2道次变形后,材料微观组织中出现取向一致的剪切带,与ED轴成15°-20°角,晶粒内部出现了形变织构{111}<112>；经过4道次变形后,剪切带与ED轴夹角不变但倾斜方向与2道次相反,形变织构不发生改变,且未出现大角度晶界；抗拉强度由168MPa提高至395MPa,延伸率则从63%降至26.5%,硬度由60Hv提高到125Hv,之后趋于平缓；由于位错堆积,材料塑性变差,断口颈缩面积变大。ECAP可使单晶铜在未破碎的情况下得到强化。
采用电子背散射衍射技术(EBSD)、XRD,研究了单晶铜在等通道转角挤压(ECAP)/Bc路径4道次变形过程中形变结构演变,并检测了变形材料的力学性能。结果表明：低道次变形不改变单晶铜的宏观取向；2道次变形后,材料微观组织中出现取向一致的剪切带,与ED轴成15°-20°角,晶粒内部出现了形变织构{111}<112>；经过4道次变形后,剪切带与ED轴夹角不变但倾斜方向与2道次相反,形变织构不发生改变,且未出现大角度晶界；抗拉强度由168MPa提高至395MPa,延伸率则从63%降至26.5%,硬度由60Hv提高到125Hv,之后趋于平缓；由于位错堆积,材料塑性变差,断口颈缩面积变大。ECAP可使单晶铜在未破碎的情况下得到强化。
2018, 47(10):3104-3111.
摘要:
通过累积叠轧技术进行TC4合金超细晶组织的制备,考察了TC4合金的热变形特点以及叠轧工艺窗口,研究了叠轧工艺参数和热处理制度对叠轧板材界面结合和微观组织的影响。结果表明：TC4合金的应力-应变曲线表现为动态回复特征,热模拟条件下在加热温度(≥700℃)和变形速率(≤0.1s-1)下能够实现强烈塑性变形。最终TC4合金进行叠轧界面的防氧化处理后,并在加热温度为720℃、轧制速度小于0.5m/s时,获得良好的界面结合和板材质量。累积叠轧变形过程是α/β协同变形和剪切变形综合作用的结果,组织中存在拉长的条带组织以及大量的剪切带。随着叠轧层数的增加,条带组织的间距逐渐变小同时剪切带组织逐渐增加,在叠轧16层(变形量为92.3%)后条带间距为200nm~500nm之间。热处理过程中随着加热温度的增加,溶质扩散和再结晶过程促进了界面结合并最终与基体保持一致,同时叠轧16层的TC4板材在加热温度700℃、保温时间60min的热处理过程中能够实现完全再结晶,获得晶粒尺寸为300nm~600nm的超细晶组织。
通过累积叠轧技术进行TC4合金超细晶组织的制备,考察了TC4合金的热变形特点以及叠轧工艺窗口,研究了叠轧工艺参数和热处理制度对叠轧板材界面结合和微观组织的影响。结果表明：TC4合金的应力-应变曲线表现为动态回复特征,热模拟条件下在加热温度(≥700℃)和变形速率(≤0.1s-1)下能够实现强烈塑性变形。最终TC4合金进行叠轧界面的防氧化处理后,并在加热温度为720℃、轧制速度小于0.5m/s时,获得良好的界面结合和板材质量。累积叠轧变形过程是α/β协同变形和剪切变形综合作用的结果,组织中存在拉长的条带组织以及大量的剪切带。随着叠轧层数的增加,条带组织的间距逐渐变小同时剪切带组织逐渐增加,在叠轧16层(变形量为92.3%)后条带间距为200nm~500nm之间。热处理过程中随着加热温度的增加,溶质扩散和再结晶过程促进了界面结合并最终与基体保持一致,同时叠轧16层的TC4板材在加热温度700℃、保温时间60min的热处理过程中能够实现完全再结晶,获得晶粒尺寸为300nm~600nm的超细晶组织。
2018, 47(10):3112-3119.
摘要:
利用XRD、SEM、TEM和EDS等方法表征了Mg-Al-Zn-xCa(x=0、1.25%、1.74%、2.53%)合金腐蚀前后的组织结构,并采用失重法、电化学法、扫描探针显微镜(SPM)研究了合金腐蚀行为。结果表明：合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12、Al2Ca和(Mg,Al)2Ca 组成。随着Ca含量的增加,合金组织中枝晶臂减小,主要沿晶界分布的Mg17Al12尺寸、数量逐渐减小, Al2Ca由骨骼状连接成网状,(Mg,Al)2Ca增多长大。腐蚀测试结果显示：添加Ca后的合金中α+β共晶减少,导致腐蚀通道变窄且比例减小。Ca元素能够使阳极自腐蚀电位升高,形成的Al2Ca阴极相抑制了析氢过程。合金中主要析出相Al2Ca 与α-Mg的电势差小于β-Mg17Al12与α-Mg的电势差。
利用XRD、SEM、TEM和EDS等方法表征了Mg-Al-Zn-xCa(x=0、1.25%、1.74%、2.53%)合金腐蚀前后的组织结构,并采用失重法、电化学法、扫描探针显微镜(SPM)研究了合金腐蚀行为。结果表明：合金主要由α-Mg、β-Mg17Al12、Al2Ca和(Mg,Al)2Ca 组成。随着Ca含量的增加,合金组织中枝晶臂减小,主要沿晶界分布的Mg17Al12尺寸、数量逐渐减小, Al2Ca由骨骼状连接成网状,(Mg,Al)2Ca增多长大。腐蚀测试结果显示：添加Ca后的合金中α+β共晶减少,导致腐蚀通道变窄且比例减小。Ca元素能够使阳极自腐蚀电位升高,形成的Al2Ca阴极相抑制了析氢过程。合金中主要析出相Al2Ca 与α-Mg的电势差小于β-Mg17Al12与α-Mg的电势差。
2018, 47(10):3120-3126.
摘要:
本文采用温度采集装置测定了Mg-8Gd-1Er(GE81)合金在石墨型炉冷、石墨型空冷、铁型空冷、铜型空冷四种不同冷却方式下的平均冷却速度，基于经典形核理论分析了晶粒密度与冷却速度的关系；利用金相显微镜和扫描电镜观察了不同冷却速度下合金的铸态显微组织，分析了晶粒密度、第二相体积分数及硬度与冷却速度的关系。研究结果表明：合金在不同冷却方式下的平均冷却速度分别为0.23，0.46，2.17，3.88 K·s-1，冷却速度与过冷度为线性关系：?T=13.5664v+6.9655；随冷却速度增加，晶粒明显细化，晶粒密度与冷却速度的关系为：Nv=1.1135×1012exp(-46.8344/(13.5664v+6.9655))；此外，第二相体积分数减小，分布更加细小均匀，合金硬度明显增大，硬度与冷却速度的关系为：HV=72.1772-12.6895/(1+exp(v-2.2570))。
本文采用温度采集装置测定了Mg-8Gd-1Er(GE81)合金在石墨型炉冷、石墨型空冷、铁型空冷、铜型空冷四种不同冷却方式下的平均冷却速度，基于经典形核理论分析了晶粒密度与冷却速度的关系；利用金相显微镜和扫描电镜观察了不同冷却速度下合金的铸态显微组织，分析了晶粒密度、第二相体积分数及硬度与冷却速度的关系。研究结果表明：合金在不同冷却方式下的平均冷却速度分别为0.23，0.46，2.17，3.88 K·s-1，冷却速度与过冷度为线性关系：?T=13.5664v+6.9655；随冷却速度增加，晶粒明显细化，晶粒密度与冷却速度的关系为：Nv=1.1135×1012exp(-46.8344/(13.5664v+6.9655))；此外，第二相体积分数减小，分布更加细小均匀，合金硬度明显增大，硬度与冷却速度的关系为：HV=72.1772-12.6895/(1+exp(v-2.2570))。
2018, 47(10):3127-3133.
摘要:
针对海工装备中常用45钢表面耐腐蚀性不足的问题，采用离子注入技术(PII)注Al和双辉等离子表面冶金技术(DGPSM)渗Cr复合，在基体45钢表面制备Al-Cr复合强化层。利用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等对试样的元素分布、物相结构进行表征。并采用极化曲线和电化学阻抗谱，对比分析Al-Cr复合涂层、注Al涂层和基体在3.5wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性，研究其腐蚀机理。研究表明，采用复合技术制备所得Al-Cr涂层的耐腐蚀性最佳，其表面形成Cr2O3和Al2O3复合钝化膜，和涂层内部形成具有优异耐腐蚀性Fe2AlCr和Al8Cr5相，阻碍Cl-的腐蚀作用；注Al层耐腐蚀性次之，其表面形成致密Al2O3钝化膜，延缓了Cl-对基体的腐蚀作用；基体耐腐蚀性最差。
针对海工装备中常用45钢表面耐腐蚀性不足的问题，采用离子注入技术(PII)注Al和双辉等离子表面冶金技术(DGPSM)渗Cr复合，在基体45钢表面制备Al-Cr复合强化层。利用X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等对试样的元素分布、物相结构进行表征。并采用极化曲线和电化学阻抗谱，对比分析Al-Cr复合涂层、注Al涂层和基体在3.5wt%NaCl溶液中的耐腐蚀性，研究其腐蚀机理。研究表明，采用复合技术制备所得Al-Cr涂层的耐腐蚀性最佳，其表面形成Cr2O3和Al2O3复合钝化膜，和涂层内部形成具有优异耐腐蚀性Fe2AlCr和Al8Cr5相，阻碍Cl-的腐蚀作用；注Al层耐腐蚀性次之，其表面形成致密Al2O3钝化膜，延缓了Cl-对基体的腐蚀作用；基体耐腐蚀性最差。
2018, 47(10):3134-3140.
摘要:
采用了水热合成和热扩渗结合的方法在三维多孔泡沫镍支架上制备了Ni-Ti-O纳米片层。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）对泡沫镍支架上NiO和Ni-Ti-O纳米结构的微观形貌及物相进行了观察表征和物相分析。用循环伏安法和充放电性能测试探究了复合电极对甲醇的催化氧化性能及其电容性能。结果表明：泡沫镍上生长的Ni-Ti-O纳米片物相组成为NiO和TiO，并且为多晶形态；Ti的渗入会使得NiO纳米片中形成氧空位，并和Ni产生协同作用，使得Ni-Ti-O纳米片/泡沫镍电极的对甲醇氧化的电催化性能优于Ni(OH)2/泡沫镍和NiO/泡沫镍电极；泡沫镍和钛粉质量比（RNi/Ti）为1:24，在电流密度为5 mA?cm-2时，Ni-Ti-O电极的面积比电容值为 2.15 F?cm-2，是纳米Ni(OH)2/泡沫镍电极的3.2倍（0.67 F?cm-2）。
采用了水热合成和热扩渗结合的方法在三维多孔泡沫镍支架上制备了Ni-Ti-O纳米片层。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）对泡沫镍支架上NiO和Ni-Ti-O纳米结构的微观形貌及物相进行了观察表征和物相分析。用循环伏安法和充放电性能测试探究了复合电极对甲醇的催化氧化性能及其电容性能。结果表明：泡沫镍上生长的Ni-Ti-O纳米片物相组成为NiO和TiO，并且为多晶形态；Ti的渗入会使得NiO纳米片中形成氧空位，并和Ni产生协同作用，使得Ni-Ti-O纳米片/泡沫镍电极的对甲醇氧化的电催化性能优于Ni(OH)2/泡沫镍和NiO/泡沫镍电极；泡沫镍和钛粉质量比（RNi/Ti）为1:24，在电流密度为5 mA?cm-2时，Ni-Ti-O电极的面积比电容值为 2.15 F?cm-2，是纳米Ni(OH)2/泡沫镍电极的3.2倍（0.67 F?cm-2）。
2018, 47(10):3141-3147.
摘要:
针对航空发动机定向凝固涡轮叶片疲劳断裂故障,对DZ17G合金模拟叶片进行激光冲击处理,为了防止剧烈塑性变形导致粗大柱状晶发生晶粒细化,提出基于微激光冲击强化系统的水下无吸收保护层高频冲击方法,采用短脉宽、微尺度激光降低塑性变形程度和深度,采用无吸收保护层的高频冲击方式获得均匀形变强化层。试验结果表明：DZ17G模拟叶片微激光冲击后浅表层内仅形成了高密度位错和位错缠结等组织结构,未发生晶粒细化,而且位错密度随深度快速降低；高密度位错集聚缠结使表面硬度提高达30%,但硬化层深度仅为180 μm。DZ17G模拟叶片疲劳强度由257.00 MPa提高到302.00 MPa,提高幅度达17.5%,而且800℃下保温2h后仍有11.7%的提高,其中高密度位错和位错缠结是疲劳性能提高的内在原因。
针对航空发动机定向凝固涡轮叶片疲劳断裂故障,对DZ17G合金模拟叶片进行激光冲击处理,为了防止剧烈塑性变形导致粗大柱状晶发生晶粒细化,提出基于微激光冲击强化系统的水下无吸收保护层高频冲击方法,采用短脉宽、微尺度激光降低塑性变形程度和深度,采用无吸收保护层的高频冲击方式获得均匀形变强化层。试验结果表明：DZ17G模拟叶片微激光冲击后浅表层内仅形成了高密度位错和位错缠结等组织结构,未发生晶粒细化,而且位错密度随深度快速降低；高密度位错集聚缠结使表面硬度提高达30%,但硬化层深度仅为180 μm。DZ17G模拟叶片疲劳强度由257.00 MPa提高到302.00 MPa,提高幅度达17.5%,而且800℃下保温2h后仍有11.7%的提高,其中高密度位错和位错缠结是疲劳性能提高的内在原因。
2018, 47(10):3148-3154.
摘要:
以乙二胺为修饰剂,采用水热法合成了不同掺杂浓度的Zn1-xCoxS (x=0、0.01、0.03、0.05和0.07) 纳米棒,并通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL) 和傅里叶红外光谱(FT-IR)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行表征。实验结果表明,所有样品具有结晶良好的六方纤锌矿结构, 样品中掺杂的Co2+以替代Zn2+的形式进入到ZnS 晶格中。形貌为一维的纳米棒状结构,分散性良好。随着Co掺杂量的增加,晶胞体积逐渐减小,晶粒尺寸增大,晶格常数发生收缩。UV-vis光谱发现掺杂样品的光学带隙发生了红移现象。PL谱图表明样品存在紫光(402nm)、蓝光(470nm)、黄光(600nm)和红外(826nm)四个明显的发光峰,随着Co掺杂浓度的增加,发光强度呈现减小趋势。红外光谱的吸收峰位并没有随着掺杂浓度的增加而发生变化。
以乙二胺为修饰剂,采用水热法合成了不同掺杂浓度的Zn1-xCoxS (x=0、0.01、0.03、0.05和0.07) 纳米棒,并通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能量色散分析谱仪(XEDS)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、光致发光光谱(PL) 和傅里叶红外光谱(FT-IR)对样品的晶体结构、形貌和光学性能进行表征。实验结果表明,所有样品具有结晶良好的六方纤锌矿结构, 样品中掺杂的Co2+以替代Zn2+的形式进入到ZnS 晶格中。形貌为一维的纳米棒状结构,分散性良好。随着Co掺杂量的增加,晶胞体积逐渐减小,晶粒尺寸增大,晶格常数发生收缩。UV-vis光谱发现掺杂样品的光学带隙发生了红移现象。PL谱图表明样品存在紫光(402nm)、蓝光(470nm)、黄光(600nm)和红外(826nm)四个明显的发光峰,随着Co掺杂浓度的增加,发光强度呈现减小趋势。红外光谱的吸收峰位并没有随着掺杂浓度的增加而发生变化。
2018, 47(10):3155-3160.
摘要:
采用粉末层叠和整体热压烧结的方法,制备了Y2Ti2O7/316L不锈钢功能梯度复合材料。经金相显微镜、X射线衍射仪和电子探针分析确定,该材料在金属和氧化物界面处实现了成分和微观组织的梯度过渡。对不同梯度含量复合材料的力学性能测试表明,界面处的力学性能存在相应的梯度变化,即随各层金属相含量的逐渐增加,过渡区材料的致密度、抗弯强度不断提升,而硬度则不断下降。
采用粉末层叠和整体热压烧结的方法,制备了Y2Ti2O7/316L不锈钢功能梯度复合材料。经金相显微镜、X射线衍射仪和电子探针分析确定,该材料在金属和氧化物界面处实现了成分和微观组织的梯度过渡。对不同梯度含量复合材料的力学性能测试表明,界面处的力学性能存在相应的梯度变化,即随各层金属相含量的逐渐增加,过渡区材料的致密度、抗弯强度不断提升,而硬度则不断下降。
2018, 47(10):3161-3166.
摘要:
采用变极性等离子焊接工艺实现了5mm厚船用5系铝合金立向上位置焊接,并分析了接头的组织和力学性能。力学试验显示：接头抗拉强度达到295MPa,延伸率达到10%,断裂位置在熔合线附近；焊缝区和热影响区的显微硬度均低于母材,且焊缝中心处最低。接头金相观察发现熔合线附近的焊缝为粗大的等轴晶组织,但焊缝区大部分为胞状树枝晶组织,从两侧呈对称生长并在焊缝中心处相遇,热影响区为再结晶组织。利用电子探针分析了拉伸断裂位置附近成分,发现该区域Mg含量偏低且分布不均匀,固溶强化效果下降,组织和成分的不均匀导致该区域成为接头的薄弱环节。
采用变极性等离子焊接工艺实现了5mm厚船用5系铝合金立向上位置焊接,并分析了接头的组织和力学性能。力学试验显示：接头抗拉强度达到295MPa,延伸率达到10%,断裂位置在熔合线附近；焊缝区和热影响区的显微硬度均低于母材,且焊缝中心处最低。接头金相观察发现熔合线附近的焊缝为粗大的等轴晶组织,但焊缝区大部分为胞状树枝晶组织,从两侧呈对称生长并在焊缝中心处相遇,热影响区为再结晶组织。利用电子探针分析了拉伸断裂位置附近成分,发现该区域Mg含量偏低且分布不均匀,固溶强化效果下降,组织和成分的不均匀导致该区域成为接头的薄弱环节。
2018, 47(10):3167-3172.
摘要:
利用喷射成形技术制备了7055高强铝合金。借助拉伸性能测试，电化学工作站、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM) 等手段研究了热锻对挤压合金显微组织和性能的影响。结果表明：挤压合金的纵向抗拉强度达到642 MPa，屈服强度达到598 MPa，而锻造合金的抗拉强度和屈服强度却下降了，但延伸率、电导率和硬度有所上升，断口形貌均体现为韧性断裂；合金的主要元素在晶界和晶内的分布没有明显差别，但有所波动，且锻造后合金元素波动更明显；合金经过时效后晶内都均匀分布着GP区和η＇析出相，晶界η析出相则是断续的点状分布，但锻造后晶内析出相粗化，晶界析出相变多；锻造合金的耐蚀性比挤压合金有所提升。
利用喷射成形技术制备了7055高强铝合金。借助拉伸性能测试，电化学工作站、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM) 等手段研究了热锻对挤压合金显微组织和性能的影响。结果表明：挤压合金的纵向抗拉强度达到642 MPa，屈服强度达到598 MPa，而锻造合金的抗拉强度和屈服强度却下降了，但延伸率、电导率和硬度有所上升，断口形貌均体现为韧性断裂；合金的主要元素在晶界和晶内的分布没有明显差别，但有所波动，且锻造后合金元素波动更明显；合金经过时效后晶内都均匀分布着GP区和η＇析出相，晶界η析出相则是断续的点状分布，但锻造后晶内析出相粗化，晶界析出相变多；锻造合金的耐蚀性比挤压合金有所提升。
2018, 47(10):3173-3178.
摘要:
本文利用化学沉积法和射频溅射法成功实现了CdS量子点/CdTe纳米棒复合光电极的制备。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和电化学工作站分别对获得的光电极进行了结构、形貌和光电性能的表征；结果表明,所获得的光电极由CdS量子点和CdTe一维纳米棒组成,其中CdTe纳米棒沿着(111)择优方向定向生长。在不同CdS量子点厚度的光电极的电化学表征结果中,我们发现了由CdS的压电效应引起的新颖的热释电现象,并在25 cycle CdS QDs的光电极测试中获得了最好的结果,开路电压为0.49 V,短路电流为71.09 μA,其I-t曲线的开光比为6。我们在研究过程中还发现了热释电引起的电流反向现象,这一特性对于未来提高光电器件的性能具有重要的意义。
本文利用化学沉积法和射频溅射法成功实现了CdS量子点/CdTe纳米棒复合光电极的制备。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和电化学工作站分别对获得的光电极进行了结构、形貌和光电性能的表征；结果表明,所获得的光电极由CdS量子点和CdTe一维纳米棒组成,其中CdTe纳米棒沿着(111)择优方向定向生长。在不同CdS量子点厚度的光电极的电化学表征结果中,我们发现了由CdS的压电效应引起的新颖的热释电现象,并在25 cycle CdS QDs的光电极测试中获得了最好的结果,开路电压为0.49 V,短路电流为71.09 μA,其I-t曲线的开光比为6。我们在研究过程中还发现了热释电引起的电流反向现象,这一特性对于未来提高光电器件的性能具有重要的意义。
2018, 47(10):3179-3184.
摘要:
研究了铸造WE43镁合金在水下搅拌摩擦加工（SFSP）过程中的微观组织演变、后续时效热处理对SFSP试样微观组织及力学性能的影响。研究结果表明，SFSP显著细化了铸造WE43镁合金的晶粒尺寸，同时也将粗大的第二相破碎成细小弥散的不规则状颗粒。SFSP后，由于微观组织的细化及均匀化，材料的强度和伸长率均得到大幅提升。经过后续时效热处理后，由于β′′和β1相的大量析出，峰值时效试样的强度得到了进一步提高，伸长率则有所降低。断口形貌分析表明，SFSP试样的拉伸断裂模式更倾向于韧性断裂，而峰值时效试样的拉伸断裂模式为韧–脆混合断裂。
研究了铸造WE43镁合金在水下搅拌摩擦加工（SFSP）过程中的微观组织演变、后续时效热处理对SFSP试样微观组织及力学性能的影响。研究结果表明，SFSP显著细化了铸造WE43镁合金的晶粒尺寸，同时也将粗大的第二相破碎成细小弥散的不规则状颗粒。SFSP后，由于微观组织的细化及均匀化，材料的强度和伸长率均得到大幅提升。经过后续时效热处理后，由于β′′和β1相的大量析出，峰值时效试样的强度得到了进一步提高，伸长率则有所降低。断口形貌分析表明，SFSP试样的拉伸断裂模式更倾向于韧性断裂，而峰值时效试样的拉伸断裂模式为韧–脆混合断裂。
2018, 47(10):3185-3190.
摘要:
对比研究了Ni47Ti44Nb9合金快冷铸锭和慢冷铸锭的宏、微观组织和织构特点,分析了凝固速度对组织和织构的影响机理。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了微观组织,采用X射线衍射(XRD)分析了织构。结果表明,铸态Ni47Ti44Nb9合金具有<113>方向的择优生长取向；凝固速度对Ni47Ti44Nb9合金铸态组织和织构的形成具有重要影响,快速冷却条件下获得均匀的树枝晶组织,铸锭的横、纵截面均形成{113}织构,慢速冷却条件下形成具有特定方向的柱状树枝晶,纵截面织构以{113}<361>、{113}<332>和{113}<141>为主；凝固过程中热量方向性传导造成的树枝晶定向生长是影响合金铸态组织和织构形成的主要原因。
对比研究了Ni47Ti44Nb9合金快冷铸锭和慢冷铸锭的宏、微观组织和织构特点,分析了凝固速度对组织和织构的影响机理。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了微观组织,采用X射线衍射(XRD)分析了织构。结果表明,铸态Ni47Ti44Nb9合金具有<113>方向的择优生长取向；凝固速度对Ni47Ti44Nb9合金铸态组织和织构的形成具有重要影响,快速冷却条件下获得均匀的树枝晶组织,铸锭的横、纵截面均形成{113}
2018, 47(10):3191-3196.
摘要:
采用真空电弧熔炼法熔炼出AlCoCrFeNi高熵合金，并在600℃、800℃、1000℃下进行了真空退火处理。利用XRD、SEM、EDS和电化学腐蚀试验对合金退火前后的微观组织以及在3.5%的NaCl溶液、0.5mol/L的NaOH溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性进行了研究。组织分析表明合金在铸态和三种温度的退火态下均没有复杂结构的脆性金属间化合物生成；在铸态和600℃、800℃退火处理后合金均由简单的BCC结构构成，成树枝晶形态；在1000℃退火处理后，树枝晶消失，微观组织转变为短棒状的FCC析出相和BCC基体交替排列；在铸态及三种温度的退火态下，Co、Fe、Ni分布较均匀，Cr、Al存在一定的偏析，Al在铸态偏析最严重，Cr在800℃退火态偏析最严重。电化学腐蚀试验结果表明铸态和三种温度退火态的AlCoCrFeNi 合金在 3.5%的 NaCl 溶液和0.5mol/L 的 NaOH 溶液中的耐蚀性优良；在 3.5%的 NaCl 溶液中1000℃退火态的耐蚀性最好；在0.5mol/L 的 NaOH 溶液中，4种状态的合金耐蚀性相差不大；在 0.5mol/L H2SO4 溶液中，4种状态的合金都发生了钝化现象，1000℃退火态维钝电流密度最小，破钝电位最高，耐蚀性最好。
采用真空电弧熔炼法熔炼出AlCoCrFeNi高熵合金，并在600℃、800℃、1000℃下进行了真空退火处理。利用XRD、SEM、EDS和电化学腐蚀试验对合金退火前后的微观组织以及在3.5%的NaCl溶液、0.5mol/L的NaOH溶液、0.5mol/L的H2SO4溶液中的耐蚀性进行了研究。组织分析表明合金在铸态和三种温度的退火态下均没有复杂结构的脆性金属间化合物生成；在铸态和600℃、800℃退火处理后合金均由简单的BCC结构构成，成树枝晶形态；在1000℃退火处理后，树枝晶消失，微观组织转变为短棒状的FCC析出相和BCC基体交替排列；在铸态及三种温度的退火态下，Co、Fe、Ni分布较均匀，Cr、Al存在一定的偏析，Al在铸态偏析最严重，Cr在800℃退火态偏析最严重。电化学腐蚀试验结果表明铸态和三种温度退火态的AlCoCrFeNi 合金在 3.5%的 NaCl 溶液和0.5mol/L 的 NaOH 溶液中的耐蚀性优良；在 3.5%的 NaCl 溶液中1000℃退火态的耐蚀性最好；在0.5mol/L 的 NaOH 溶液中，4种状态的合金耐蚀性相差不大；在 0.5mol/L H2SO4 溶液中，4种状态的合金都发生了钝化现象，1000℃退火态维钝电流密度最小，破钝电位最高，耐蚀性最好。
2018, 47(10):3197-3202.
摘要:
铝合金和镁合金都具有密度小，比强度高等优点，在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物，使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时，如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成，是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了Sn基和Zn基两种钎料，在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接，通过OM、SEM以及EDS能谱对比分析了两种钎料钎焊接头组织。实验结果表明，采用Sn基钎料，钎焊接头不会生成Mg-Al脆性金属间化合物，钎缝中会溶解Al元素，Al元素以Al基固溶体相和Ag（Al）相形式存在于钎焊接头中，并且在超声波作用时间达到4.5s时，Al元素均匀分布在整个钎缝中。采用Zn基钎料，钎焊接头中有大量脆性Mg/Al金属间化合物生成，同时在钎缝组织晶界处有第二相低熔点Sn颗粒的弥散分布。
铝合金和镁合金都具有密度小，比强度高等优点，在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物，使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时，如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成，是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了Sn基和Zn基两种钎料，在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接，通过OM、SEM以及EDS能谱对比分析了两种钎料钎焊接头组织。实验结果表明，采用Sn基钎料，钎焊接头不会生成Mg-Al脆性金属间化合物，钎缝中会溶解Al元素，Al元素以Al基固溶体相和Ag（Al）相形式存在于钎焊接头中，并且在超声波作用时间达到4.5s时，Al元素均匀分布在整个钎缝中。采用Zn基钎料，钎焊接头中有大量脆性Mg/Al金属间化合物生成，同时在钎缝组织晶界处有第二相低熔点Sn颗粒的弥散分布。
2018, 47(10):3203-3207.
摘要:
采用真空电弧熔炼炉制备了FeCrCoNiMnBx高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。未加入B元素时,合金组织具有单一FCC结构的胞状晶。B含量≥0.05时(at%),组织由FCC结构和具有树枝状和纳米颗粒状(Cr,Fe)2B组成。随B含量的增加,合金的抗拉强度逐渐增加,硼含量为0.2(at%)时,合金的抗拉强度达到最大值610 MPa,但延伸率只有7%。B含量为0.1时,合金的综合力学性能最佳,抗拉强度为550MPa,延伸率为20%。故加入适量的B元素能提高高熵合金综合力学性能。
采用真空电弧熔炼炉制备了FeCrCoNiMnBx高熵合金,并对其微观组织和力学性能进行测试。未加入B元素时,合金组织具有单一FCC结构的胞状晶。B含量≥0.05时(at%),组织由FCC结构和具有树枝状和纳米颗粒状(Cr,Fe)2B组成。随B含量的增加,合金的抗拉强度逐渐增加,硼含量为0.2(at%)时,合金的抗拉强度达到最大值610 MPa,但延伸率只有7%。B含量为0.1时,合金的综合力学性能最佳,抗拉强度为550MPa,延伸率为20%。故加入适量的B元素能提高高熵合金综合力学性能。
2018, 47(10):3208-3212.
摘要:
本文采用直接快淬法制备了Nd9.5Fe84B6.5合金,研究了腔室压力和甩带速度这两个快淬参数对其磁性能和微观结构的影响,建立了两者之间的关联性。研究发现：熔体快淬过程中在其它条件保持不变时,腔室压力和甩带速度之间存在着互相补偿的关系。腔室压力为0.03 MPa、快淬速度为19 m/s时制备的条带样品与腔室压力为0.05 MPa、快淬速度为15 m/s时制备的样品厚度和磁性能的数值相近。X 射线衍射和透射电子显微镜的结果表明：这两种条件下得到的条带样品具有相同的相组成和相似的微观结构。因此,通过调整腔室压力和甩带速度可以得到微观结构和磁性能相近的条带样品,这将为制备高性能的稀土永磁材料及其工业化生产提供指导。
本文采用直接快淬法制备了Nd9.5Fe84B6.5合金,研究了腔室压力和甩带速度这两个快淬参数对其磁性能和微观结构的影响,建立了两者之间的关联性。研究发现：熔体快淬过程中在其它条件保持不变时,腔室压力和甩带速度之间存在着互相补偿的关系。腔室压力为0.03 MPa、快淬速度为19 m/s时制备的条带样品与腔室压力为0.05 MPa、快淬速度为15 m/s时制备的样品厚度和磁性能的数值相近。X 射线衍射和透射电子显微镜的结果表明：这两种条件下得到的条带样品具有相同的相组成和相似的微观结构。因此,通过调整腔室压力和甩带速度可以得到微观结构和磁性能相近的条带样品,这将为制备高性能的稀土永磁材料及其工业化生产提供指导。
2018, 47(10):3213-3217.
摘要:
以金属硝酸盐为初始原料,利用溶胶凝胶法制备了溶胶,在不同干燥工艺条件下得到各类干凝胶前驱物,后经煅烧得到CaMnO3多晶粉末。本文研究了不同干燥工艺对制备CaMnO3粉末的影响,并利用XRD、SEM、TEM、激光粒度分析仪等表征手段分析了所得粉末。结果表明,多温区连续升温干燥工艺有利于得到完全脱水的干凝胶前驱物,其中90℃+120℃+140℃+160℃连续加热干燥工艺方式最佳,所得干凝胶前驱物经950℃煅烧后能够得到结晶性良好,颗粒较为均匀且形貌规则的CaMnO3多晶粉末,多晶颗粒体由单晶区域组成,各单晶取向不同。
以金属硝酸盐为初始原料,利用溶胶凝胶法制备了溶胶,在不同干燥工艺条件下得到各类干凝胶前驱物,后经煅烧得到CaMnO3多晶粉末。本文研究了不同干燥工艺对制备CaMnO3粉末的影响,并利用XRD、SEM、TEM、激光粒度分析仪等表征手段分析了所得粉末。结果表明,多温区连续升温干燥工艺有利于得到完全脱水的干凝胶前驱物,其中90℃+120℃+140℃+160℃连续加热干燥工艺方式最佳,所得干凝胶前驱物经950℃煅烧后能够得到结晶性良好,颗粒较为均匀且形貌规则的CaMnO3多晶粉末,多晶颗粒体由单晶区域组成,各单晶取向不同。
2018, 47(10):3218-3222.
摘要:
采用真空热压法制备了体积分数为12.8%的TiNi丝增强镁合金基复合材料,通过光学显微镜、SEM、EDS、DSC以及拉伸试验研究了复合材料的微观组织结构及力学性能。结果表明：制备的复合材料界面结合良好,基体中的Mg元素以及TiNi合金中的Ti、Ni元素均发生了扩散,形成约1μm的互扩散层。复合材料在高温条件下的力学性能优于室温,100℃下复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量比室温条件下分别提高了61MPa、41MPa和6.05GPa,150℃下复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量比室温条件下分别提高了39MPa、72MPa和12.19GPa。
采用真空热压法制备了体积分数为12.8%的TiNi丝增强镁合金基复合材料,通过光学显微镜、SEM、EDS、DSC以及拉伸试验研究了复合材料的微观组织结构及力学性能。结果表明：制备的复合材料界面结合良好,基体中的Mg元素以及TiNi合金中的Ti、Ni元素均发生了扩散,形成约1μm的互扩散层。复合材料在高温条件下的力学性能优于室温,100℃下复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量比室温条件下分别提高了61MPa、41MPa和6.05GPa,150℃下复合材料的屈服强度、抗拉强度和弹性模量比室温条件下分别提高了39MPa、72MPa和12.19GPa。
2018, 47(10):3223-3227.
摘要:
本文考察了快速凝固条件下不同含量Li元素添加对长周期有序结构相增强Mg-Gd-Zn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Li元素的添加,铸态合金中Gd、Zn溶质原子在镁基体晶粒中的过饱和度降低、(Mg,Zn)3Gd晶界析出相增加、镁基体晶粒尺寸减小。而固溶处理后,随着Li含量的增加,合金中14H型长周期堆垛有序结构相(LPSO)的形成受到抑制,同时纳米/亚微米(Mg,Zn)3Gd颗粒相大量析出,当Li为7.6at. %时合金中无LPSO形成。经热挤压变形后,合金中块状14H相发生扭着分层开裂、层片状14H相发生不同程度溶解、(Mg,Zn)3Gd相破碎细化、基体发生不同程度再结晶；不加Li的Mg96.5Gd2.5Zn1表现出最佳的力学性能(UTS=325,δ=9.5%),而含Li合金则随Li含量的增加,力学性能逐步下降。合金在不同条件下的组织转变机理及力学行为变化被进行了分析。
本文考察了快速凝固条件下不同含量Li元素添加对长周期有序结构相增强Mg-Gd-Zn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着Li元素的添加,铸态合金中Gd、Zn溶质原子在镁基体晶粒中的过饱和度降低、(Mg,Zn)3Gd晶界析出相增加、镁基体晶粒尺寸减小。而固溶处理后,随着Li含量的增加,合金中14H型长周期堆垛有序结构相(LPSO)的形成受到抑制,同时纳米/亚微米(Mg,Zn)3Gd颗粒相大量析出,当Li为7.6at. %时合金中无LPSO形成。经热挤压变形后,合金中块状14H相发生扭着分层开裂、层片状14H相发生不同程度溶解、(Mg,Zn)3Gd相破碎细化、基体发生不同程度再结晶；不加Li的Mg96.5Gd2.5Zn1表现出最佳的力学性能(UTS=325,δ=9.5%),而含Li合金则随Li含量的增加,力学性能逐步下降。合金在不同条件下的组织转变机理及力学行为变化被进行了分析。
2018, 47(10):3228-3232.
摘要:
为了考察单晶锗微纳米尺度脆塑转变机理,利用纳米压痕仪分别对单晶锗(100)、(110)和(111)晶面进行纳米划痕实验,并利用原子力显微镜和扫描电子显微镜对划痕形貌进行观察。通过对划痕深度-距离曲线及划痕形貌进行分析,获取各晶面脆塑转变临界载荷和临界深度。实验结果表明：单晶锗具有强烈的各向异性,(100)、(110)和(111)晶面脆塑转变临界载荷分别为37.6 mN、30.5 mN和32.4 mN,临界深度分别为594.7 nm、512.5 nm和536.6 nm。(100)晶面因其具有最小硬度、最深脆塑转变深度,在划痕过程中塑性去除最多,脆塑转变最晚,而且随着划痕速度的增加,脆塑转变临界深度和临界载荷也相应增加。最后定载荷划痕实验验证了脆塑转变临界载荷和临界深度的正确性。
为了考察单晶锗微纳米尺度脆塑转变机理,利用纳米压痕仪分别对单晶锗(100)、(110)和(111)晶面进行纳米划痕实验,并利用原子力显微镜和扫描电子显微镜对划痕形貌进行观察。通过对划痕深度-距离曲线及划痕形貌进行分析,获取各晶面脆塑转变临界载荷和临界深度。实验结果表明：单晶锗具有强烈的各向异性,(100)、(110)和(111)晶面脆塑转变临界载荷分别为37.6 mN、30.5 mN和32.4 mN,临界深度分别为594.7 nm、512.5 nm和536.6 nm。(100)晶面因其具有最小硬度、最深脆塑转变深度,在划痕过程中塑性去除最多,脆塑转变最晚,而且随着划痕速度的增加,脆塑转变临界深度和临界载荷也相应增加。最后定载荷划痕实验验证了脆塑转变临界载荷和临界深度的正确性。
2018, 47(10):3233-3237.
摘要:
采用表面机械研磨处理(SMAT)对工业纯锆进行表面强化,使材料表面组织细化并引入残余压应力,通过热处理(HT)使表层残余压应力释放而纳米晶尺寸保持不变。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对试样表层显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试距试样表面不同深度处残余应力,通过四点弯曲疲劳实验对热处理前后试样疲劳性能进行测试,利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口形貌进行观察,探讨晶粒细化及残余压应力对疲劳性能的影响。结果表明：SMAT使工业纯锆表层形成150μm左右变形层且最表面晶粒细化至35 nm左右,并得到深度为334 μm最大应力为-695.5MPa的残余压应力层；热处理后SMAT处理工业纯锆表层残余压应力场深度减至115μm、最大压应力降为-148.8MPa,残余压应力场的变化对裂纹源位置及材料的疲劳极限影响明显。SMAT处理使工业纯锆疲劳极限较未处理试样提升23%；通过热处理使其表层残余压应力释放后,其疲劳极限较未SMAT处理试样疲劳极限提高13%。
采用表面机械研磨处理(SMAT)对工业纯锆进行表面强化,使材料表面组织细化并引入残余压应力,通过热处理(HT)使表层残余压应力释放而纳米晶尺寸保持不变。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对试样表层显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试距试样表面不同深度处残余应力,通过四点弯曲疲劳实验对热处理前后试样疲劳性能进行测试,利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口形貌进行观察,探讨晶粒细化及残余压应力对疲劳性能的影响。结果表明：SMAT使工业纯锆表层形成150μm左右变形层且最表面晶粒细化至35 nm左右,并得到深度为334 μm最大应力为-695.5MPa的残余压应力层；热处理后SMAT处理工业纯锆表层残余压应力场深度减至115μm、最大压应力降为-148.8MPa,残余压应力场的变化对裂纹源位置及材料的疲劳极限影响明显。SMAT处理使工业纯锆疲劳极限较未处理试样提升23%；通过热处理使其表层残余压应力释放后,其疲劳极限较未SMAT处理试样疲劳极限提高13%。
2018, 47(10):3238-3242.
摘要:
为了揭示焊接界面细观尺度扩散特征，采用内嵌入势函数（EAM势）通过对形状记忆合金Ni50Ti50和Cu进行爆炸焊接界面分子动力学数值模拟，同时结合SEM、EDX测试方法对爆炸焊接界面微细观形貌及物理特征实验分析，研究结果表明以记忆合金Ni50Ti50与Cu在采用uz= -1500 m/s, ux= 700 m/s冲击碰撞工况下，体系的压强震荡逐渐变小，120ps以后已经趋于平衡，体系的温度稳定在1350K左右，而压强稳定在28GPa左右; 在扩散层两侧Cu的原子浓度一直维持在5%左右，Ni和Ti的原子浓度在47%上下波动，界面扩散层厚度在1.03μm~1.45μm的范围内；实验结果采用SEM、EDS微观分析验证了获得焊接界面扩散层厚度约为1.56μm，基本与计算结果相一致。
为了揭示焊接界面细观尺度扩散特征，采用内嵌入势函数（EAM势）通过对形状记忆合金Ni50Ti50和Cu进行爆炸焊接界面分子动力学数值模拟，同时结合SEM、EDX测试方法对爆炸焊接界面微细观形貌及物理特征实验分析，研究结果表明以记忆合金Ni50Ti50与Cu在采用uz= -1500 m/s, ux= 700 m/s冲击碰撞工况下，体系的压强震荡逐渐变小，120ps以后已经趋于平衡，体系的温度稳定在1350K左右，而压强稳定在28GPa左右; 在扩散层两侧Cu的原子浓度一直维持在5%左右，Ni和Ti的原子浓度在47%上下波动，界面扩散层厚度在1.03μm~1.45μm的范围内；实验结果采用SEM、EDS微观分析验证了获得焊接界面扩散层厚度约为1.56μm，基本与计算结果相一致。
