2018年第47卷第6期文章目次
2018, 47(6):1655-1661.
摘要:
对合金进行不同挤压参数的挤压试验,通过对实验结果的分析,来探究挤压工艺参数对镁合金的组织性能的影响规律。研究表明合金在热挤压过程发生了明显的动态再结晶,与铸态组织相比晶粒得到了细化,力学性能也有了明显提升。合金中的第二相是W相,第二相在不同热挤压条件下,形态和分布差别较大。合金的组织和力学性能在挤压过程中受挤压温度和挤压比影响,随着挤压温度提高,合金的再结晶晶粒数量增加,但有长大的趋势,挤压温度为300℃时,合金强度最高；挤压比对合金塑性影响较大,挤压比为25时,合金的塑性显著提升。
对合金进行不同挤压参数的挤压试验,通过对实验结果的分析,来探究挤压工艺参数对镁合金的组织性能的影响规律。研究表明合金在热挤压过程发生了明显的动态再结晶,与铸态组织相比晶粒得到了细化,力学性能也有了明显提升。合金中的第二相是W相,第二相在不同热挤压条件下,形态和分布差别较大。合金的组织和力学性能在挤压过程中受挤压温度和挤压比影响,随着挤压温度提高,合金的再结晶晶粒数量增加,但有长大的趋势,挤压温度为300℃时,合金强度最高；挤压比对合金塑性影响较大,挤压比为25时,合金的塑性显著提升。
2018, 47(6):1668-1676.
摘要:
研究了喷丸后单晶合金的表面完整性和高温缺口疲劳性能。喷丸后表面形貌采用白光干涉仪表征，扫描电镜，两个方向观察（平行于受喷表面和截面方向）高分辨透射电镜和电子背散射衍射分析，疲劳性能采用旋转弯曲疲劳模式表征。采用旋转弯曲疲劳极限表征了强化增益作用，并与喷丸显微组织建立联系。结果表明，在760℃到850℃区间，喷丸强化较原始加工状态的疲劳极限增益达到14.8%，主要原因是高密度的缠结位错、加工硬化和晶粒错配。此外，通过表面应力集中系数计算表明，即使在平均粗糙度Ra升高的基础上，喷丸强化后表面应力集中系数降低。
研究了喷丸后单晶合金的表面完整性和高温缺口疲劳性能。喷丸后表面形貌采用白光干涉仪表征，扫描电镜，两个方向观察（平行于受喷表面和截面方向）高分辨透射电镜和电子背散射衍射分析，疲劳性能采用旋转弯曲疲劳模式表征。采用旋转弯曲疲劳极限表征了强化增益作用，并与喷丸显微组织建立联系。结果表明，在760℃到850℃区间，喷丸强化较原始加工状态的疲劳极限增益达到14.8%，主要原因是高密度的缠结位错、加工硬化和晶粒错配。此外，通过表面应力集中系数计算表明，即使在平均粗糙度Ra升高的基础上，喷丸强化后表面应力集中系数降低。
2018, 47(6):1677-1681.
摘要:
航空发动机的效率与转动叶片和机匣之间的间隙密切相关。为了控制转子和静子之间的间隙,需要在机匣表面制备可磨耗的封严涂层。在发动机的高温端,ZrO2-8wt% Y2O3涂层是经常采用的封严涂层基体。涂层中的孔隙可以增加涂层的可磨耗性。本文利用聚苯酯(PHB)增加等离子喷涂的ZrO2-8 wt% Y2O3涂层的孔隙率。为了避免聚苯酯在等离子喷涂过程中的烧损,利用溶胶-凝胶法在聚苯酯颗粒表面沉积一层TiO2层。文中将讨论采用此方法制成的涂层的形态、孔隙率、硬度和可磨耗性。结果表明,在喷涂粉末中混合包覆型的聚苯酯后,涂层的孔隙率将会得到提升,涂层硬度将会下降。磨耗试验的结果表明涂层的磨耗深度随着涂层孔隙率的增加而增加。
航空发动机的效率与转动叶片和机匣之间的间隙密切相关。为了控制转子和静子之间的间隙,需要在机匣表面制备可磨耗的封严涂层。在发动机的高温端,ZrO2-8wt% Y2O3涂层是经常采用的封严涂层基体。涂层中的孔隙可以增加涂层的可磨耗性。本文利用聚苯酯(PHB)增加等离子喷涂的ZrO2-8 wt% Y2O3涂层的孔隙率。为了避免聚苯酯在等离子喷涂过程中的烧损,利用溶胶-凝胶法在聚苯酯颗粒表面沉积一层TiO2层。文中将讨论采用此方法制成的涂层的形态、孔隙率、硬度和可磨耗性。结果表明,在喷涂粉末中混合包覆型的聚苯酯后,涂层的孔隙率将会得到提升,涂层硬度将会下降。磨耗试验的结果表明涂层的磨耗深度随着涂层孔隙率的增加而增加。
2018, 47(6):1689-1694.
摘要:
本文研究了SAF2205双相不锈钢在高温（600℃，800℃和1000℃）扭转变形条件下的微观组织演化。微观组织演化的结果表明不同程度的再结晶现象出现，而且变形试样中的奥氏体的形貌不同。奥氏体的体积分数随着变形温度的增加而减少。800℃扭转条件下的试样的断口形貌和室温下试样的断口形貌有很大差异，实验结果表明当扭转在室温条件下进行时，断口形貌呈现韧性断裂特征，等轴状和抛物线状的韧窝分布在断面上。然而，在800℃条件下扭转的试样的断口形貌主要呈现出沿晶断裂的特征。
本文研究了SAF2205双相不锈钢在高温（600℃，800℃和1000℃）扭转变形条件下的微观组织演化。微观组织演化的结果表明不同程度的再结晶现象出现，而且变形试样中的奥氏体的形貌不同。奥氏体的体积分数随着变形温度的增加而减少。800℃扭转条件下的试样的断口形貌和室温下试样的断口形貌有很大差异，实验结果表明当扭转在室温条件下进行时，断口形貌呈现韧性断裂特征，等轴状和抛物线状的韧窝分布在断面上。然而，在800℃条件下扭转的试样的断口形貌主要呈现出沿晶断裂的特征。
2018, 47(6):1716-1722.
摘要:
金相和SEM观察后,采用定量分析软件测量初生α相晶粒尺寸,并且研究了变形温度和应变速率对微观组织的影响。本文采用前向型模糊神经网络模型预测Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb合金等温压缩过程中的流动应力和晶粒尺寸。部分流动应力和晶粒尺寸作为样本数据用于训练模型,另一部分流动应力和晶粒尺寸作为非样本数据用于测试模型的可靠性。结果表明：模型的预测精度较高,该模型较好地描述了钛合金在高温变形过程中的流动行为和微观组织演变。
金相和SEM观察后,采用定量分析软件测量初生α相晶粒尺寸,并且研究了变形温度和应变速率对微观组织的影响。本文采用前向型模糊神经网络模型预测Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-1.5Cr-2Nb合金等温压缩过程中的流动应力和晶粒尺寸。部分流动应力和晶粒尺寸作为样本数据用于训练模型,另一部分流动应力和晶粒尺寸作为非样本数据用于测试模型的可靠性。结果表明：模型的预测精度较高,该模型较好地描述了钛合金在高温变形过程中的流动行为和微观组织演变。
2018, 47(6):1729-1733.
摘要:
钨作为聚变装置中的壁材料在各种循环热载荷作用下的热疲劳行为是一个重要的问题，它的热疲劳行为可能会受到其表面形貌的影响。为了解决这个问题，采用电子回旋共振（ECR）等离子体系统在多晶钨表面进行形貌控制实验，然后采用电子束设备对抛光和具有一定形貌的样品开展循环热载荷实验。结果表明表面形貌对在循环载荷下发生的循环塑性变形造成的损伤特征影响很小，在300次循环热载荷下某些晶粒中形成了微裂纹及挤出片结构，它们在不同晶粒中按着某一特定的方向平行排列。此外，在不同条件下通过等离子体刻蚀在钨表面制备了不同的三棱锥状和均匀的纳米结构。本文中，我们对损伤区域的截面进行了分析并给出了在循环热载荷下这种结构形成过程的示意图。
钨作为聚变装置中的壁材料在各种循环热载荷作用下的热疲劳行为是一个重要的问题，它的热疲劳行为可能会受到其表面形貌的影响。为了解决这个问题，采用电子回旋共振（ECR）等离子体系统在多晶钨表面进行形貌控制实验，然后采用电子束设备对抛光和具有一定形貌的样品开展循环热载荷实验。结果表明表面形貌对在循环载荷下发生的循环塑性变形造成的损伤特征影响很小，在300次循环热载荷下某些晶粒中形成了微裂纹及挤出片结构，它们在不同晶粒中按着某一特定的方向平行排列。此外，在不同条件下通过等离子体刻蚀在钨表面制备了不同的三棱锥状和均匀的纳米结构。本文中，我们对损伤区域的截面进行了分析并给出了在循环热载荷下这种结构形成过程的示意图。
2018, 47(6):1734-1738.
摘要:
采用电弧熔炼及球磨工艺制备出Nd10.2Fe89.8-xCx (x = 0.0, 2.6, 5.2, 7.8) 合金微粉，借助XRD、SEM和网络矢量分析仪等仪器分别对合金微粉的结构、形貌及其微波吸收性能进行了研究。研究发现, 随着C含量的增加，Nd10.2Fe89.8-xCx合金的最小反射峰频率高频方向移动；其中Nd10.2Fe84.6C5.2合金具有最好的吸波效果，在最佳匹配厚度1.8 mm下，Nd10.2Fe84.6C5.2合金的最小反射损耗在5.2 GHz处达到-13.2 dB左右，反射损耗小于-10 dB的频带宽度达到了1.2 GHz。随着匹配厚度的增加最小反射损耗向低频移动，最小反射损耗与干涉损耗有关。
采用电弧熔炼及球磨工艺制备出Nd10.2Fe89.8-xCx (x = 0.0, 2.6, 5.2, 7.8) 合金微粉，借助XRD、SEM和网络矢量分析仪等仪器分别对合金微粉的结构、形貌及其微波吸收性能进行了研究。研究发现, 随着C含量的增加，Nd10.2Fe89.8-xCx合金的最小反射峰频率高频方向移动；其中Nd10.2Fe84.6C5.2合金具有最好的吸波效果，在最佳匹配厚度1.8 mm下，Nd10.2Fe84.6C5.2合金的最小反射损耗在5.2 GHz处达到-13.2 dB左右，反射损耗小于-10 dB的频带宽度达到了1.2 GHz。随着匹配厚度的增加最小反射损耗向低频移动，最小反射损耗与干涉损耗有关。
2018, 47(6):1739-1743.
摘要:
结合拉伸试验和冲击试验,采用SEM、EDS和XRD等分析方法研究了杂质元素Ca对铝镁焊接填充合金铸态凝固组织和力学性能的影响。结果表明,Ca元素的存在改变了合金相组成。当Ca小于0.28%,合金中晶界富集由块状(Ti,Cr)2Ca(Al,Mg)20金属间化合物相。当Ca大于等于0.28%时,块状(Ti,Cr)2Ca(Al,Mg)20相和不连续条状Al2Ca相共同在晶界富集。随Ca含量的增加,合金中块状相和条状相尺寸逐渐增大,数量逐渐增加。合金抗拉强度随Ca元素的增加先升高再降低,Ca含量0.28%时抗拉强度达到峰值。Ca小于0.28%时,合金塑性和冲击韧性缓慢下降,当Ca大于0.28%时,条状Al2Ca相和块状(Ti,Cr)2Ca(Al,Mg)20相在晶界共存,低应力下两相破裂成为裂纹源,Al2Ca硬脆相削弱了晶间结合强度,合金塑韧性大幅下降。合金拉伸或冲击断口由穿晶延性断裂(Ca<0.28%)转变为脆性断裂(Ca>0.28%)。Ca含量0.28%为合金韧脆转变点。
结合拉伸试验和冲击试验,采用SEM、EDS和XRD等分析方法研究了杂质元素Ca对铝镁焊接填充合金铸态凝固组织和力学性能的影响。结果表明,Ca元素的存在改变了合金相组成。当Ca小于0.28%,合金中晶界富集由块状(Ti,Cr)2Ca(Al,Mg)20金属间化合物相。当Ca大于等于0.28%时,块状(Ti,Cr)2Ca(Al,Mg)20相和不连续条状Al2Ca相共同在晶界富集。随Ca含量的增加,合金中块状相和条状相尺寸逐渐增大,数量逐渐增加。合金抗拉强度随Ca元素的增加先升高再降低,Ca含量0.28%时抗拉强度达到峰值。Ca小于0.28%时,合金塑性和冲击韧性缓慢下降,当Ca大于0.28%时,条状Al2Ca相和块状(Ti,Cr)2Ca(Al,Mg)20相在晶界共存,低应力下两相破裂成为裂纹源,Al2Ca硬脆相削弱了晶间结合强度,合金塑韧性大幅下降。合金拉伸或冲击断口由穿晶延性断裂(Ca<0.28%)转变为脆性断裂(Ca>0.28%)。Ca含量0.28%为合金韧脆转变点。
2018, 47(6):1744-1748.
摘要:
采用巯基乙酸为稳定剂水热法合成了ZnS:Er/Yb纳米晶。利用XRD、TEM、XPS和荧光光谱对合成的纳米晶进行物相、形貌、化学价态及荧光性能表征。结果表明：合成的纳米晶粒度约5nm,为闪锌矿结构；荧光光谱可知，激发波长为270nm时，发射光谱中主要出现了470 nm, 530 nm和 580 nm三个发射峰，且当合成温度为120℃时，发光峰强度最大。980nm激发纳米晶时，得到了Er离子在540 nm和 650 nm处4F3/2→4I15/2 和4F9/2→4I15/2的跃迁发射峰。
采用巯基乙酸为稳定剂水热法合成了ZnS:Er/Yb纳米晶。利用XRD、TEM、XPS和荧光光谱对合成的纳米晶进行物相、形貌、化学价态及荧光性能表征。结果表明：合成的纳米晶粒度约5nm,为闪锌矿结构；荧光光谱可知，激发波长为270nm时，发射光谱中主要出现了470 nm, 530 nm和 580 nm三个发射峰，且当合成温度为120℃时，发光峰强度最大。980nm激发纳米晶时，得到了Er离子在540 nm和 650 nm处4F3/2→4I15/2 和4F9/2→4I15/2的跃迁发射峰。
2018, 47(6):1749-1752.
摘要:
采用在有机液体中进行金属丝电爆炸的方法制备了碳包覆纳米颗粒。以无水乙醇为介质,向高纯度锆丝中施加高压脉冲电流,金属丝在高密度电流的下迅速熔化、气化、膨胀并爆炸,伴随着高温、高压条件下碳的析出和反应、包覆过程,制备出纳米粉体颗粒,对电爆炸过程中的能量、电流、电压进行了测试和分析,通过XRD、TEM、HTEM等分析了产物特征。结果表明：产物为球状碳包覆结构的碳化锆纳米颗粒,粒径分布在10-150nm之间；在4kv、8kv、12kv电压下,产物平均粒径分别为24.9nm、41.1nm、43.9nm。最后,对碳包覆纳米ZrC颗粒的形成机理进行了初步的探讨。
采用在有机液体中进行金属丝电爆炸的方法制备了碳包覆纳米颗粒。以无水乙醇为介质,向高纯度锆丝中施加高压脉冲电流,金属丝在高密度电流的下迅速熔化、气化、膨胀并爆炸,伴随着高温、高压条件下碳的析出和反应、包覆过程,制备出纳米粉体颗粒,对电爆炸过程中的能量、电流、电压进行了测试和分析,通过XRD、TEM、HTEM等分析了产物特征。结果表明：产物为球状碳包覆结构的碳化锆纳米颗粒,粒径分布在10-150nm之间；在4kv、8kv、12kv电压下,产物平均粒径分别为24.9nm、41.1nm、43.9nm。最后,对碳包覆纳米ZrC颗粒的形成机理进行了初步的探讨。
2018, 47(6):1662-1667.
摘要:
采用MP2方法对LiD/LiH/LiT+H2O反应机制进行了理论研究。计算获得的焓变化和反应速率常数与实验数据和其他理论值一致。研究结果表明LiD+H2O反应存在两个反应通道，通道1是主要的反应通道。虽然反应中同位素键发生破裂，但是动力学同位素效应不是非常明显，这与主级同位素效应的理论极大值不同。在动力学同位素效应的贡献中ηvib>ηrot>ηtun>ηpot>ηtrans，这表明同位素效应的主要贡献来自振动因子。
采用MP2方法对LiD/LiH/LiT+H2O反应机制进行了理论研究。计算获得的焓变化和反应速率常数与实验数据和其他理论值一致。研究结果表明LiD+H2O反应存在两个反应通道，通道1是主要的反应通道。虽然反应中同位素键发生破裂，但是动力学同位素效应不是非常明显，这与主级同位素效应的理论极大值不同。在动力学同位素效应的贡献中ηvib>ηrot>ηtun>ηpot>ηtrans，这表明同位素效应的主要贡献来自振动因子。
2018, 47(6):1682-1688.
摘要:
共沉淀法制备不同成分的纯镍和镍掺杂氧化锌。然后对纯镍的反应比较不同Ni浓度掺杂对ZnO传感器0.1-20ppm丙酮是探讨在最佳反应发现传感器镍用量的缘故。在这个基础上SS,金被添加到这个传感器激活这些,S实验结果表明,1mol%镍掺杂ZnO传感器比其他传感器没有Au活化,进一步0.03mol %的Au活化1mol% Ni掺杂的ZnO表演的最高SS丙酮气体反应的所有传感器并保持高选择性的乙醇,甲醛,在此条件下丙酮和快速的响应恢复时间。
共沉淀法制备不同成分的纯镍和镍掺杂氧化锌。然后对纯镍的反应比较不同Ni浓度掺杂对ZnO传感器0.1-20ppm丙酮是探讨在最佳反应发现传感器镍用量的缘故。在这个基础上SS,金被添加到这个传感器激活这些,S实验结果表明,1mol%镍掺杂ZnO传感器比其他传感器没有Au活化,进一步0.03mol %的Au活化1mol% Ni掺杂的ZnO表演的最高SS丙酮气体反应的所有传感器并保持高选择性的乙醇,甲醛,在此条件下丙酮和快速的响应恢复时间。
2018, 47(6):1695-1699.
摘要:
为了批量化制备面向等离子体用高性能钨材料,在钨中添加少量ZrC第二相粒子提高钨的性能,系统的研究了W-ZrC材料在1150 - 2000°C常压氢气气氛烧结下的致密化行为、晶粒和第二相颗粒的长大行为,并在优化工艺下研究了ZrC含量对材料的性能和组织的影响。 结果表明,W-ZrC复合粉末在1300°C开始形成非常细小钨晶粒, 晶粒在1600°C之前增长速率很大,在1600°C之后速率变缓。在优化的烧结工艺下,W-ZrC材料的相对密度和拉伸强度最高可达到99.6%和460 MPa。ZrC以粒径为0.1-2μm粒子均匀分散在W基体的晶界和晶粒内部。ZrC可以有效地阻碍W晶界的迁移,有效的将钨的晶粒由100μm细化至30μm左右。ZrC改变了钨材料的断裂模式,并提高强度和韧性。
为了批量化制备面向等离子体用高性能钨材料,在钨中添加少量ZrC第二相粒子提高钨的性能,系统的研究了W-ZrC材料在1150 - 2000°C常压氢气气氛烧结下的致密化行为、晶粒和第二相颗粒的长大行为,并在优化工艺下研究了ZrC含量对材料的性能和组织的影响。 结果表明,W-ZrC复合粉末在1300°C开始形成非常细小钨晶粒, 晶粒在1600°C之前增长速率很大,在1600°C之后速率变缓。在优化的烧结工艺下,W-ZrC材料的相对密度和拉伸强度最高可达到99.6%和460 MPa。ZrC以粒径为0.1-2μm粒子均匀分散在W基体的晶界和晶粒内部。ZrC可以有效地阻碍W晶界的迁移,有效的将钨的晶粒由100μm细化至30μm左右。ZrC改变了钨材料的断裂模式,并提高强度和韧性。
2018, 47(6):1700-1707.
摘要:
通过温度在350℃-500℃，应变速率在0.001/s-1/s的热压缩实验，本文研究了均匀化态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金热变形行为和加工图。采用双曲线模型，建立了本构方程，计算了激活能为260.94kJ/mol。基于动态材料模型，绘制了应变量为0.6,1.2的均与化态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金的加工图，用于研究材料的热成性。应变量1.2加工图显示适合合金加工的两个安全区域：一个是变形温度460℃-500℃，应变速率0.001/s-1/s；另一个是变形温度350℃-500℃，应变速率0.001/s-0.005/s。同时，讨论了相应的微观组织演变，重点关注了该合金中长程堆垛有序相（LPSO）的变相机制。
通过温度在350℃-500℃，应变速率在0.001/s-1/s的热压缩实验，本文研究了均匀化态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金热变形行为和加工图。采用双曲线模型，建立了本构方程，计算了激活能为260.94kJ/mol。基于动态材料模型，绘制了应变量为0.6,1.2的均与化态Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金的加工图，用于研究材料的热成性。应变量1.2加工图显示适合合金加工的两个安全区域：一个是变形温度460℃-500℃，应变速率0.001/s-1/s；另一个是变形温度350℃-500℃，应变速率0.001/s-0.005/s。同时，讨论了相应的微观组织演变，重点关注了该合金中长程堆垛有序相（LPSO）的变相机制。
2018, 47(6):1708-1715.
摘要:
高比重钨合金是一种具有高密度,高机械强度和良好的耐腐蚀性等特性的复合材料,并广泛应用于工业和军事中。本文采用沉浸实验和电化学实验对两种钨合金(90％W-6％Ni-4％Cu和95％W-3.5％Ni-1.5％Fe)的腐蚀性能进行了研究。结果的表明,当W-Ni-Cu合金发生电偶腐蚀时,W相首先遭到腐蚀,而在W-Ni-Fe合金中,粘结相会先发生腐蚀。电动位极化测量结果表明pH值对高比重合金钨合金腐蚀速率有显著影响,与酸性环境相比较,合金在中性溶液中得到较低的腐蚀速率。根据SEM和EDX的结果分析了合金成分的溶解以及腐蚀产物的生成等腐蚀机理。
高比重钨合金是一种具有高密度,高机械强度和良好的耐腐蚀性等特性的复合材料,并广泛应用于工业和军事中。本文采用沉浸实验和电化学实验对两种钨合金(90％W-6％Ni-4％Cu和95％W-3.5％Ni-1.5％Fe)的腐蚀性能进行了研究。结果的表明,当W-Ni-Cu合金发生电偶腐蚀时,W相首先遭到腐蚀,而在W-Ni-Fe合金中,粘结相会先发生腐蚀。电动位极化测量结果表明pH值对高比重合金钨合金腐蚀速率有显著影响,与酸性环境相比较,合金在中性溶液中得到较低的腐蚀速率。根据SEM和EDX的结果分析了合金成分的溶解以及腐蚀产物的生成等腐蚀机理。
2018, 47(6):1723-1728.
摘要:
通过调控金属颗粒的粒径可以显著改变W-PTFE-Al复合材料的热学特性和动态力学响应。燃烧性能测试结果表明W(7μm)-PTFE(40μm)-Al(1μm)复合材料在氩气气氛下的能量为4570.2J/g， 在氧气气氛下能量为9848.1J/g。这表明减小铝粉粒径和增大钨颗粒粒径有助于W-PTFE-Al材料能量值的提高。在冲击条件下， 四种W-PTFE-Al复合材料燃烧时间均超过500μs。随着铝粉粒径的减少，反应临界吸收功降低14%，“钝感”特性呈现下降趋势。随着钨粉粒径的减少，反应临界吸收功升高34.8%，“钝感”特性呈现上升趋势。动态压缩试验结果表明随着铝粉粒径从10μm降至1μm， W-PTFE-Al材料的抗压强度提高8.0%； 随着钨粉粒径从7μm降至100nm， W-PTFE-Al材料的抗压强度降低10.2%。
通过调控金属颗粒的粒径可以显著改变W-PTFE-Al复合材料的热学特性和动态力学响应。燃烧性能测试结果表明W(7μm)-PTFE(40μm)-Al(1μm)复合材料在氩气气氛下的能量为4570.2J/g， 在氧气气氛下能量为9848.1J/g。这表明减小铝粉粒径和增大钨颗粒粒径有助于W-PTFE-Al材料能量值的提高。在冲击条件下， 四种W-PTFE-Al复合材料燃烧时间均超过500μs。随着铝粉粒径的减少，反应临界吸收功降低14%，“钝感”特性呈现下降趋势。随着钨粉粒径的减少，反应临界吸收功升高34.8%，“钝感”特性呈现上升趋势。动态压缩试验结果表明随着铝粉粒径从10μm降至1μm， W-PTFE-Al材料的抗压强度提高8.0%； 随着钨粉粒径从7μm降至100nm， W-PTFE-Al材料的抗压强度降低10.2%。
2018, 47(6):1753-1759.
摘要:
基于晶体塑性理论,本研究建立滑移变形机制下Ti3Al单晶的细观本构关系,并利用ABAQUS/UMAT用户子程序接口开发本构关系子程序,将其应用于不同取向Ti3Al单晶的单向压缩模拟。分析不同取向时晶体滑移系的启动情况,以及滑移系启动与取向的相互关系。结果表明：基面滑移系(0001)<110>,柱面滑移系{100}<110>和锥面滑移系{111}<116>均被激活,但由于滑移系之间临界剪切应力和施密特因子的不同,各滑移系的启动情况存在显著差异。基面和锥面滑移系的临界剪切应力较大,仅在施密特因子较大时启动；特别是锥面滑移系,其临界剪切应力最大,因而该滑移系只有在压缩轴接近[0001]方向时才被激活。柱面滑移系的启动较为容易,对塑性变形的贡献也最大。同时与实验结果相比较,本研究模拟结果基本与之吻合。
基于晶体塑性理论,本研究建立滑移变形机制下Ti3Al单晶的细观本构关系,并利用ABAQUS/UMAT用户子程序接口开发本构关系子程序,将其应用于不同取向Ti3Al单晶的单向压缩模拟。分析不同取向时晶体滑移系的启动情况,以及滑移系启动与取向的相互关系。结果表明：基面滑移系(0001)<110>,柱面滑移系{100}<110>和锥面滑移系{111}<116>均被激活,但由于滑移系之间临界剪切应力和施密特因子的不同,各滑移系的启动情况存在显著差异。基面和锥面滑移系的临界剪切应力较大,仅在施密特因子较大时启动；特别是锥面滑移系,其临界剪切应力最大,因而该滑移系只有在压缩轴接近[0001]方向时才被激活。柱面滑移系的启动较为容易,对塑性变形的贡献也最大。同时与实验结果相比较,本研究模拟结果基本与之吻合。
2018, 47(6):1760-1765.
摘要:
本文对TC21两相钛合金材料在不同温度下从准静态到高应变率范围（0.001-1200s-1）的动态拉伸力学行为进行了试验研究。通过静态试验机与分离式Hopkinson拉杆装置，获取了TC21钛合金在单轴拉伸载荷下的应力-应变响应曲线。同时通过动态拉伸复元试验方法得到了材料在高应变率下的等温应力-应变响应曲线。由试验结果可见TC21钛合金的动态拉伸力学行为具备应变率-温度敏感特性，其初始屈服应力随应变率增加而增大，随温度升高而减小，通过引入两个敏感度系数对TC21材料的率-热效应进行了探究。同时根据等温试验数据对Johnson-Cook唯象本构模型进行修正来描述TC21钛合金率-热相关性的本构行为。对比模型预测结果与试验数据，二者吻合良好验证了修正模型的准确性。
本文对TC21两相钛合金材料在不同温度下从准静态到高应变率范围（0.001-1200s-1）的动态拉伸力学行为进行了试验研究。通过静态试验机与分离式Hopkinson拉杆装置，获取了TC21钛合金在单轴拉伸载荷下的应力-应变响应曲线。同时通过动态拉伸复元试验方法得到了材料在高应变率下的等温应力-应变响应曲线。由试验结果可见TC21钛合金的动态拉伸力学行为具备应变率-温度敏感特性，其初始屈服应力随应变率增加而增大，随温度升高而减小，通过引入两个敏感度系数对TC21材料的率-热效应进行了探究。同时根据等温试验数据对Johnson-Cook唯象本构模型进行修正来描述TC21钛合金率-热相关性的本构行为。对比模型预测结果与试验数据，二者吻合良好验证了修正模型的准确性。
2018, 47(6):1766-1770.
摘要:
制备了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg两种合金并进行了固溶时效处理,基于EET理论,计算了合金基体固溶体的价电子结构,研究了Zn/Mg对合金时效析出行为的影响。研究认为：Al6.2Zn2.3Mg合金固溶时优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体为η相析出序列GP区的形成提供了条件,合金只启动η相析出序列,故时效硬化行为表现出明显的双峰特征；而Al5.0Zn3.0Mg合金固溶时形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al两种固溶体分别为η相和T相析出序列GP区的形成提供了条件,合金时效时同时启动了时效进程不同、强化相析出与转变时间及其强化作用不同的η相和T相两个析出序列,故Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化双峰特征不明显。
制备了Al6.2Zn2.3Mg和Al5.0Zn3.0Mg两种合金并进行了固溶时效处理,基于EET理论,计算了合金基体固溶体的价电子结构,研究了Zn/Mg对合金时效析出行为的影响。研究认为：Al6.2Zn2.3Mg合金固溶时优先形成的a-Al-Zn-Mg固溶体为η相析出序列GP区的形成提供了条件,合金只启动η相析出序列,故时效硬化行为表现出明显的双峰特征；而Al5.0Zn3.0Mg合金固溶时形成的a-Al-Zn-Mg和a-Al-Mg-Zn-Mg-Al两种固溶体分别为η相和T相析出序列GP区的形成提供了条件,合金时效时同时启动了时效进程不同、强化相析出与转变时间及其强化作用不同的η相和T相两个析出序列,故Al5.0Zn3.0Mg合金时效硬化双峰特征不明显。
2018, 47(6):1771-1778.
摘要:
本研究针对激光立体成形 Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能展开,采用直流电弧激发燃烧法测试其阻燃性能并与锻造Ti40合金进行比较,在此基础上,基于二者原始组织分析、燃烧产物的观察与分析揭示其阻燃机理。结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的燃烧速率略低于锻造Ti40合金。燃烧后各区域组织分析结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr和锻造Ti40合金燃烧产物区均由Ti的氧化物、V的氧化物以及基体组成,Ti-25V-15Cr燃烧产物区氧化物面积略小于锻造Ti40合金,同时燃烧热影响区的晶界和亚晶界处发现明显的V、Cr元素的偏聚。激光立体成形Ti-25V-15Cr合金中局部枝晶组织以及亚晶粒的形成增加了微观结构的缺陷,在受热条件下使得V、Cr元素的扩散能力增强,是其抗燃烧性能略优于锻造Ti40合金的原因。
本研究针对激光立体成形 Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能展开,采用直流电弧激发燃烧法测试其阻燃性能并与锻造Ti40合金进行比较,在此基础上,基于二者原始组织分析、燃烧产物的观察与分析揭示其阻燃机理。结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的燃烧速率略低于锻造Ti40合金。燃烧后各区域组织分析结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr和锻造Ti40合金燃烧产物区均由Ti的氧化物、V的氧化物以及基体组成,Ti-25V-15Cr燃烧产物区氧化物面积略小于锻造Ti40合金,同时燃烧热影响区的晶界和亚晶界处发现明显的V、Cr元素的偏聚。激光立体成形Ti-25V-15Cr合金中局部枝晶组织以及亚晶粒的形成增加了微观结构的缺陷,在受热条件下使得V、Cr元素的扩散能力增强,是其抗燃烧性能略优于锻造Ti40合金的原因。
2018, 47(6):1779-1785.
摘要:
以标准热处理态的K424合金为研究对象，进行不同条件的超温热处理（1050℃~1150℃/2h，空冷），对超温后的合金进行975℃/196MPa条件下的高温持久实验和室温拉伸实验，并对其显微组织和断裂特征进行表征。结果表明：标准热处理后的K424合金经过1050℃~1150℃超温处理2h并空冷后，力学性能仅发生轻微降低，其力学性能指标仍明显高于标准规定值。组织表征结果表明：经过不同温度超温处理并空冷后合金晶粒、晶界和枝晶间γ’相的形貌并未呈现出明显的变化规律。一次γ’相的立方度提高以及γ通道中二次γ’相析出是合金超温后力学性能仅轻微降低的主要原因。同时，对超温后K424合金的高温和室温断裂机制也进行了讨论。
以标准热处理态的K424合金为研究对象，进行不同条件的超温热处理（1050℃~1150℃/2h，空冷），对超温后的合金进行975℃/196MPa条件下的高温持久实验和室温拉伸实验，并对其显微组织和断裂特征进行表征。结果表明：标准热处理后的K424合金经过1050℃~1150℃超温处理2h并空冷后，力学性能仅发生轻微降低，其力学性能指标仍明显高于标准规定值。组织表征结果表明：经过不同温度超温处理并空冷后合金晶粒、晶界和枝晶间γ’相的形貌并未呈现出明显的变化规律。一次γ’相的立方度提高以及γ通道中二次γ’相析出是合金超温后力学性能仅轻微降低的主要原因。同时，对超温后K424合金的高温和室温断裂机制也进行了讨论。
2018, 47(6):1786-1792.
摘要:
通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材FSW焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明：焊缝区的硬度分布呈W型,热机械影响区的硬度最低。基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}<111>铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。热机械影响区和热影响区分别以{112}<110>织构和{112}<111>铜型织构为主,且都存在较弱的{001}<120>再结晶织构。
通过显微硬度测试、金相观察、EBSD和透射电镜观察等手段研究T83态2099铝锂合金挤压型材FSW焊缝的微观组织和硬度分布。结果表明：焊缝区的硬度分布呈W型,热机械影响区的硬度最低。基材呈部分再结晶组织,主要析出相为T1相和δ′相,存在{112}<111>铜型、S织构和立方织构。焊接区域的晶粒尺寸均小于基材,且该区域在焊接过程中基材的原有析出相发生溶解后重新析出细小的δ′相。焊核区发生动态再结晶,存在大量旋转立方织构。热机械影响区和热影响区分别以{112}<110>织构和{112}<111>铜型织构为主,且都存在较弱的{001}<120>再结晶织构。
2018, 47(6):1793-1799.
摘要:
采用电导率、硬度测试、X射线衍射仪显微分析(XRD)、电子背散射衍射检验(EBSD)，研究了不同初始形变储能微合金化超高强铝合金Al-11.54Zn-3.51Mg-2.26Cu-0.24Zr在快速、慢速升温过程中的微结构演变。结果表明：升温过程中合金电导率先增大后减小，硬度先减小后增大。合金位错在退火温度达到300 ℃至450 ℃时降低为0，温度达到470 ℃时，重新产生了位错。合金在升温退火至300 ℃晶粒平均尺寸略有降低，退火至470 ℃的合金晶粒尺寸显著增大。初始形变储能的提高能够降低晶粒平均尺寸、低角度晶界比例，提高位错与晶界强化。
采用电导率、硬度测试、X射线衍射仪显微分析(XRD)、电子背散射衍射检验(EBSD)，研究了不同初始形变储能微合金化超高强铝合金Al-11.54Zn-3.51Mg-2.26Cu-0.24Zr在快速、慢速升温过程中的微结构演变。结果表明：升温过程中合金电导率先增大后减小，硬度先减小后增大。合金位错在退火温度达到300 ℃至450 ℃时降低为0，温度达到470 ℃时，重新产生了位错。合金在升温退火至300 ℃晶粒平均尺寸略有降低，退火至470 ℃的合金晶粒尺寸显著增大。初始形变储能的提高能够降低晶粒平均尺寸、低角度晶界比例，提高位错与晶界强化。
2018, 47(6):1800-1805.
摘要:
采用XRD、SEM+EDS和电化学性能测试仪对复合合金Ti1.8(VFe)CrNi0.2+xwt%LaNi5(x=0,5,10,20)的相结构及其在323K下电化学性能进行表征。结果表明，随LaNi5的添加，合金由胞状晶的BCC结构的Ti-V-Cr基相和体心四方结构的Cr-Ni-Ti-Fe为主相逐渐转变为树枝晶的Ti-V-Cr-Fe-Ni为主相的BCC单结构。电化学性能显示，随x的变化，复合合金的活化及放电容量等呈规律性变化。x=5时，合金的活化和放电容量明显改善，需9次活化且达到最大值360mAh/g，这是因为棒状晶的形成和第二相Cr-Ni-Ti-Fe相与Ti-V-Cr基主相独特的协同作用。
采用XRD、SEM+EDS和电化学性能测试仪对复合合金Ti1.8(VFe)CrNi0.2+xwt%LaNi5(x=0,5,10,20)的相结构及其在323K下电化学性能进行表征。结果表明，随LaNi5的添加，合金由胞状晶的BCC结构的Ti-V-Cr基相和体心四方结构的Cr-Ni-Ti-Fe为主相逐渐转变为树枝晶的Ti-V-Cr-Fe-Ni为主相的BCC单结构。电化学性能显示，随x的变化，复合合金的活化及放电容量等呈规律性变化。x=5时，合金的活化和放电容量明显改善，需9次活化且达到最大值360mAh/g，这是因为棒状晶的形成和第二相Cr-Ni-Ti-Fe相与Ti-V-Cr基主相独特的协同作用。
2018, 47(6):1806-1811.
摘要:
等径弯曲通道挤压(ECAP)制备超细晶材料因具有优异的机械性能而备受关注,其疲劳性能是获得广泛应用的关键。本文采用应力比R = -1的对称加载疲劳试验,研究了ECAP制备超细晶高纯铜(LP Cu)、低纯铜(HP Cu)的疲劳行为,分析了循环应力-应变响应、疲劳寿命和疲劳前后晶粒取向分布,讨论了纯度与超细晶材料疲劳稳定性的关系。结果表明：在任何应力幅下,获得的超细晶低纯铜的寿命都大于ECAP变形前的粗晶铜,在相同应力幅下,循环周次约提高到1.6~2.0倍。而超细晶高纯铜的疲劳曲线,表现出不同的特性,在高应力幅下,超细晶高纯铜具有较高的疲劳寿命,但在低应力幅下,超细晶高纯铜循环周次下降,疲劳寿命低。在应力控制条件下,随应力幅的降低,超细晶纯铜的循环应力-应变响应从循环软化逐渐过渡为循环硬化。杂质的存在能有效阻止疲劳过程晶粒的转动和位错的运动,降低其回复软化,减小相邻晶粒间取向差变化,使超细晶低纯铜与超细晶高纯铜相比有较大的循环硬化指数n和循环硬化系数K,具有较好的疲劳稳定性。
等径弯曲通道挤压(ECAP)制备超细晶材料因具有优异的机械性能而备受关注,其疲劳性能是获得广泛应用的关键。本文采用应力比R = -1的对称加载疲劳试验,研究了ECAP制备超细晶高纯铜(LP Cu)、低纯铜(HP Cu)的疲劳行为,分析了循环应力-应变响应、疲劳寿命和疲劳前后晶粒取向分布,讨论了纯度与超细晶材料疲劳稳定性的关系。结果表明：在任何应力幅下,获得的超细晶低纯铜的寿命都大于ECAP变形前的粗晶铜,在相同应力幅下,循环周次约提高到1.6~2.0倍。而超细晶高纯铜的疲劳曲线,表现出不同的特性,在高应力幅下,超细晶高纯铜具有较高的疲劳寿命,但在低应力幅下,超细晶高纯铜循环周次下降,疲劳寿命低。在应力控制条件下,随应力幅的降低,超细晶纯铜的循环应力-应变响应从循环软化逐渐过渡为循环硬化。杂质的存在能有效阻止疲劳过程晶粒的转动和位错的运动,降低其回复软化,减小相邻晶粒间取向差变化,使超细晶低纯铜与超细晶高纯铜相比有较大的循环硬化指数n和循环硬化系数K,具有较好的疲劳稳定性。
2018, 47(6):1812-1817.
摘要:
堆焊作为一种传统的表面修复技术,可对镁合金构件表面出现的局部损伤进行有效地修复,提高其性能及使用寿命。研究了Y元素添加及其含量对AZ91焊丝堆焊合金常温下干滑动摩擦磨损性能及磨损机制的影响。结果表明：由于存在粗大β-Mg17Al12相,未添加稀土Y元素的AZ91堆焊合金的耐磨性能较差；通过添加稀土Y元素,可以减少粗大β相的尺寸和数量,减小亚表层变形层的厚度以及堆焊合金发生剥层磨损的程度,提高堆焊合金的耐磨性；稀土Y元素会导致堆焊合金的硬度降低；AZ91堆焊合金的主要磨损机制有三种：磨粒磨损、氧化磨损和剥层磨损
堆焊作为一种传统的表面修复技术,可对镁合金构件表面出现的局部损伤进行有效地修复,提高其性能及使用寿命。研究了Y元素添加及其含量对AZ91焊丝堆焊合金常温下干滑动摩擦磨损性能及磨损机制的影响。结果表明：由于存在粗大β-Mg17Al12相,未添加稀土Y元素的AZ91堆焊合金的耐磨性能较差；通过添加稀土Y元素,可以减少粗大β相的尺寸和数量,减小亚表层变形层的厚度以及堆焊合金发生剥层磨损的程度,提高堆焊合金的耐磨性；稀土Y元素会导致堆焊合金的硬度降低；AZ91堆焊合金的主要磨损机制有三种：磨粒磨损、氧化磨损和剥层磨损
2018, 47(6):1818-1823.
摘要:
本文研究了铜-30vol%石墨、铜-30vol%二硫化钨和铜-30vol%二硫化钼三种铜基自润滑复合材料的抗电弧烧蚀性能。结果表明：石墨熔点较高,在电弧放电瞬间主要以氧化的形式损耗,而二硫化钨和二硫化钼则会在电弧放电造成的高温下发生熔化甚至与铜基体发生化学反应,所以铜-30vol%石墨复合材料的抗电弧烧蚀性能要优于铜-30vol%二硫化钨和铜-30vol%二硫化钼复合材料。铜基自润滑复合材料的电弧烧损机制主要有材料的氧化、熔化飞溅、内部化学反应以及疲劳脱落。
本文研究了铜-30vol%石墨、铜-30vol%二硫化钨和铜-30vol%二硫化钼三种铜基自润滑复合材料的抗电弧烧蚀性能。结果表明：石墨熔点较高,在电弧放电瞬间主要以氧化的形式损耗,而二硫化钨和二硫化钼则会在电弧放电造成的高温下发生熔化甚至与铜基体发生化学反应,所以铜-30vol%石墨复合材料的抗电弧烧蚀性能要优于铜-30vol%二硫化钨和铜-30vol%二硫化钼复合材料。铜基自润滑复合材料的电弧烧损机制主要有材料的氧化、熔化飞溅、内部化学反应以及疲劳脱落。
2018, 47(6):1824-1829.
摘要:
以偏钒酸铵为原料,采用“煤气还原+原位烧结”工艺制备高活性V2O3阴极片,在氟化物体系熔盐中实现了快速电脱氧制备金属钒,并通过测定循环伏安曲线结合恒电位电解实验,研究了电解过程的反应机理。结果表明：V2O3在氟化物熔盐中可实现快速电脱氧,电解4 h后所得金属钒的氧含量降至0.218 wt%；V2O3阴极在脱氧反应区可原位生成铝氧氟络合离子并进一步产生金属铝,从而引发V2O3阴极的铝热还原反应,导致V2O3熔盐电脱氧过程同时存在直接电还原反应和铝热还原反应,其中后者起着关键的加速作用；在熔盐中添加适量Al2O3可强化V2O3电脱氧过程,在其他条件不变的情况下电脱氧时间可缩短至3 h。
以偏钒酸铵为原料,采用“煤气还原+原位烧结”工艺制备高活性V2O3阴极片,在氟化物体系熔盐中实现了快速电脱氧制备金属钒,并通过测定循环伏安曲线结合恒电位电解实验,研究了电解过程的反应机理。结果表明：V2O3在氟化物熔盐中可实现快速电脱氧,电解4 h后所得金属钒的氧含量降至0.218 wt%；V2O3阴极在脱氧反应区可原位生成铝氧氟络合离子并进一步产生金属铝,从而引发V2O3阴极的铝热还原反应,导致V2O3熔盐电脱氧过程同时存在直接电还原反应和铝热还原反应,其中后者起着关键的加速作用；在熔盐中添加适量Al2O3可强化V2O3电脱氧过程,在其他条件不变的情况下电脱氧时间可缩短至3 h。
2018, 47(6):1830-1835.
摘要:
Ni35粉末掺杂不同质量分数(含量分别为0%、25%、50%、75%、100%)高碳铬铁粉末，在27SiMn钢表面进行激光熔覆制备复合涂层。采用OM、SEM、EDS及XRD等表征手段，表征熔覆层显微组织及物相结构；利用硬度计、磨粒磨损机及电化学站等仪器，表征熔覆层力学及腐蚀性能。结果表明：未掺杂时，熔覆层物相主要有γ-Ni、FeNi3及Cr2Ni3，含量50%时，熔覆层物相有α-Cr和(Cr, Fe)7C3生成，同时Cr2Ni3相消失；随着含量增加，熔覆层中部板条状组织含量增多且形貌变得粗大；含量50%时，熔覆层上部花瓣状组织及中部板条状组织均出现Cr元素富集现象，浅灰色组织为γ-Ni；随着含量增加，熔覆层显微硬度呈上升趋势，磨损率呈下降趋势；含量25%时，稀释率最大，为20.80%；含量50%时，熔覆层耐蚀性最佳，腐蚀电流密度最小，为0.39 μA/cm2。
Ni35粉末掺杂不同质量分数(含量分别为0%、25%、50%、75%、100%)高碳铬铁粉末，在27SiMn钢表面进行激光熔覆制备复合涂层。采用OM、SEM、EDS及XRD等表征手段，表征熔覆层显微组织及物相结构；利用硬度计、磨粒磨损机及电化学站等仪器，表征熔覆层力学及腐蚀性能。结果表明：未掺杂时，熔覆层物相主要有γ-Ni、FeNi3及Cr2Ni3，含量50%时，熔覆层物相有α-Cr和(Cr, Fe)7C3生成，同时Cr2Ni3相消失；随着含量增加，熔覆层中部板条状组织含量增多且形貌变得粗大；含量50%时，熔覆层上部花瓣状组织及中部板条状组织均出现Cr元素富集现象，浅灰色组织为γ-Ni；随着含量增加，熔覆层显微硬度呈上升趋势，磨损率呈下降趋势；含量25%时，稀释率最大，为20.80%；含量50%时，熔覆层耐蚀性最佳，腐蚀电流密度最小，为0.39 μA/cm2。
2018, 47(6):1836-1841.
摘要:
利用扫描电镜、强度测试仪、热导率测试仪分析了Ag-4Pd和Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线性能及组织差异,研究了微量Ru元素对Ag-4Pd键合合金线球焊点尺寸、焊点形貌及键合强度的影响。研究结果表明：Ru元素的加入使Ag-4Pd键合合金线热导率由403 W/m?k降低到385 W/m?k,Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线无空气焊球(Free Air Ball)形状较Ag-4Pd键合合金线规则,提高了键合合金线焊点连接强度；Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素使其热影响区长度由50μm减少至35μm,消除了由于热影响区长度过大导致的颈部微裂纹缺陷；Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素细化了晶粒,增加了相同体积内不同取向的金属晶粒数目,改善了变形时的协同作用,降低了形变的不均匀性程度,获得了较规则的Ag-4Pd键合合金线球焊点形貌。
利用扫描电镜、强度测试仪、热导率测试仪分析了Ag-4Pd和Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线性能及组织差异,研究了微量Ru元素对Ag-4Pd键合合金线球焊点尺寸、焊点形貌及键合强度的影响。研究结果表明：Ru元素的加入使Ag-4Pd键合合金线热导率由403 W/m?k降低到385 W/m?k,Ag-4Pd-0.5Ru键合合金线无空气焊球(Free Air Ball)形状较Ag-4Pd键合合金线规则,提高了键合合金线焊点连接强度；Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素使其热影响区长度由50μm减少至35μm,消除了由于热影响区长度过大导致的颈部微裂纹缺陷；Ag-4Pd键合合金线中的Ru元素细化了晶粒,增加了相同体积内不同取向的金属晶粒数目,改善了变形时的协同作用,降低了形变的不均匀性程度,获得了较规则的Ag-4Pd键合合金线球焊点形貌。
2018, 47(6):1842-1847.
摘要:
通过金相、扫描电镜、力学性能测试等技术考察了施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金初生相组织、共晶硅形貌及力学性能的影响。结果表明,施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金的微观组织和力学性能影响显著。适当升高超声施振温度,初生相组织得到明显细化,最佳超声施振温度为720℃,合金初生相由部分树枝晶或蔷薇状晶变成细小的等轴晶,共晶硅形貌也发生了由粗大的针片状向纤维状的转变；同时合金的抗拉强度和延伸率达到最大值,分别为326.96Mpa和5.57%,较超声重力铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高14.49%和22.15%,较真空差压铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高6.33%和8.16%。
通过金相、扫描电镜、力学性能测试等技术考察了施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金初生相组织、共晶硅形貌及力学性能的影响。结果表明,施振温度对超声振动-真空差压协同作用铝合金的微观组织和力学性能影响显著。适当升高超声施振温度,初生相组织得到明显细化,最佳超声施振温度为720℃,合金初生相由部分树枝晶或蔷薇状晶变成细小的等轴晶,共晶硅形貌也发生了由粗大的针片状向纤维状的转变；同时合金的抗拉强度和延伸率达到最大值,分别为326.96Mpa和5.57%,较超声重力铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高14.49%和22.15%,较真空差压铸造铝合金抗拉强度和延伸率分别提高6.33%和8.16%。
2018, 47(6):1848-1853.
摘要:
采用SiC颗粒添加与铜模喷铸相结合，提高快冷条件下熔体的异质形核潜力，制备出亚快速凝固镁合金细晶组织，在此基础上对比研究了热处理温度（320℃、370℃和400℃）对晶界离异共晶β-Mg17Al12相动态固溶过程的影响。结果表明，亚快速凝固AZ91+1wt%SiC合金经320℃+2h处理后固溶不完全，仍然保留原始不规则花瓣状组织，少量基体相中出现细小条纹。370℃+2h时晶界消失速率加快，同时存在少量晶界残留区域。400℃+2h处理后可得到单相α-Mg固溶体，组织为细小多边形等轴晶。添加2wt%SiC后，激冷合金的细化效果提高，高温原子扩散距离缩短，有利于固溶过程进行。SiC的添加及组织的细化使得铜模喷铸镁合金显微硬度值提高28.75%，固溶处理后晶界相的消失导致合金硬度值下降。
采用SiC颗粒添加与铜模喷铸相结合，提高快冷条件下熔体的异质形核潜力，制备出亚快速凝固镁合金细晶组织，在此基础上对比研究了热处理温度（320℃、370℃和400℃）对晶界离异共晶β-Mg17Al12相动态固溶过程的影响。结果表明，亚快速凝固AZ91+1wt%SiC合金经320℃+2h处理后固溶不完全，仍然保留原始不规则花瓣状组织，少量基体相中出现细小条纹。370℃+2h时晶界消失速率加快，同时存在少量晶界残留区域。400℃+2h处理后可得到单相α-Mg固溶体，组织为细小多边形等轴晶。添加2wt%SiC后，激冷合金的细化效果提高，高温原子扩散距离缩短，有利于固溶过程进行。SiC的添加及组织的细化使得铜模喷铸镁合金显微硬度值提高28.75%，固溶处理后晶界相的消失导致合金硬度值下降。
2018, 47(6):1854-1859.
摘要:
常用的锡基巴氏合金有多种，其中SnSb11Cu6中铜的质量分数约为6%，本文研究提高Cu含量对其机械性能的影响。在熔炼的SnSb11Cu6巴氏合金中分别添加Cu粉，浇铸得到新的Cu含量分别为7%、8%、9%、10%的4种巴氏合金试样。对新试样进行金相组织分析、高温压缩性能试验、摩擦磨损试验以及高温硬度试验，分析得到使锡基巴氏合金性能综合较优的Cu含量。研究结果表明：提高Cu含量对巴氏合金的金相组织影响较大，引起硬质Cu6Sn5相的增加和α固溶体（Sn）的减少，β相（SnSb）比例变化不大但晶粒尺寸有所增加；随着Cu添加量的提高，试样压缩屈服强度先升高后降低，Cu添加量在1%~2%左右，最大压缩力和压缩屈服强度较大；Cu含量的提高对巴氏合金的摩擦系数影响不大，但是会使材料在干摩擦条件下的抗磨损性能下降。添加Cu使锡基巴氏合金中铜含量提高至7%~8%时，能够有效提高材料的高温硬度和软化温度，考虑到此时材料的压缩屈服强度和摩擦磨损性能并未显著下降，可以认为此时材料能够较好的用于滑动轴承，特别是重载轴承。
常用的锡基巴氏合金有多种，其中SnSb11Cu6中铜的质量分数约为6%，本文研究提高Cu含量对其机械性能的影响。在熔炼的SnSb11Cu6巴氏合金中分别添加Cu粉，浇铸得到新的Cu含量分别为7%、8%、9%、10%的4种巴氏合金试样。对新试样进行金相组织分析、高温压缩性能试验、摩擦磨损试验以及高温硬度试验，分析得到使锡基巴氏合金性能综合较优的Cu含量。研究结果表明：提高Cu含量对巴氏合金的金相组织影响较大，引起硬质Cu6Sn5相的增加和α固溶体（Sn）的减少，β相（SnSb）比例变化不大但晶粒尺寸有所增加；随着Cu添加量的提高，试样压缩屈服强度先升高后降低，Cu添加量在1%~2%左右，最大压缩力和压缩屈服强度较大；Cu含量的提高对巴氏合金的摩擦系数影响不大，但是会使材料在干摩擦条件下的抗磨损性能下降。添加Cu使锡基巴氏合金中铜含量提高至7%~8%时，能够有效提高材料的高温硬度和软化温度，考虑到此时材料的压缩屈服强度和摩擦磨损性能并未显著下降，可以认为此时材料能够较好的用于滑动轴承，特别是重载轴承。
2018, 47(6):1860-1865.
摘要:
在Zn20Sn高温无铅钎料合金中添加0.1wt.%RE及0.2~0.8wt.%Ni，研究了RE及Ni对钎料合金显微组织及性能的影响。结果表明，在Zn20Sn中同时添加0.1wt.%RE及0.2~0.8wt.%Ni后，钎料合金的固相线变化不大，而液相线温度降低；RE及Ni对钎料合金的润湿性能及显微硬度有明显的影响，当RE为0.1wt.%、Ni为0.4wt.%时，钎料合金的润湿性能最好、显微硬度最高；随着RE及Ni的添加，在钎料合金中形成了含Ni金属间化合物，且随着Ni含量的提高，金属间化合物的形状、钎料合金的组织结构发生显著变化。
在Zn20Sn高温无铅钎料合金中添加0.1wt.%RE及0.2~0.8wt.%Ni，研究了RE及Ni对钎料合金显微组织及性能的影响。结果表明，在Zn20Sn中同时添加0.1wt.%RE及0.2~0.8wt.%Ni后，钎料合金的固相线变化不大，而液相线温度降低；RE及Ni对钎料合金的润湿性能及显微硬度有明显的影响，当RE为0.1wt.%、Ni为0.4wt.%时，钎料合金的润湿性能最好、显微硬度最高；随着RE及Ni的添加，在钎料合金中形成了含Ni金属间化合物，且随着Ni含量的提高，金属间化合物的形状、钎料合金的组织结构发生显著变化。
2018, 47(6):1866-1871.
摘要:
本文采用等离子体反应气相沉积和飞秒激光技术分别对低表面能薄膜和方柱形微结构在钛合金上进行了制备，采用SEM对样品的表面形貌进行了表征，采用滴定角法对样品的疏水性能进行了评估，同时也对薄膜材料的力学性能进行了检测，获得了最佳工艺，并将上述两种技术复合，在钛合金上制备了仿生超疏水表面，检测结果表明：采用低表面能薄膜与微结构复合的方法，可以获得超疏水性能优异的钛合金表面，带有Cu薄膜的方柱形微结构水接触角可以达到156°，滚动角可达到8°。
本文采用等离子体反应气相沉积和飞秒激光技术分别对低表面能薄膜和方柱形微结构在钛合金上进行了制备，采用SEM对样品的表面形貌进行了表征，采用滴定角法对样品的疏水性能进行了评估，同时也对薄膜材料的力学性能进行了检测，获得了最佳工艺，并将上述两种技术复合，在钛合金上制备了仿生超疏水表面，检测结果表明：采用低表面能薄膜与微结构复合的方法，可以获得超疏水性能优异的钛合金表面，带有Cu薄膜的方柱形微结构水接触角可以达到156°，滚动角可达到8°。
2018, 47(6):1872-1877.
摘要:
本文研究了冷却速率对多相V55Ti30Ni15合金的显微组织、硬度和氢渗透性能的影响。V55Ti30Ni15合金显微组织由V(Ti, Ni)固溶体、NiTi和NiTi2化合物组成。凝固时冷却速率对合金的组织和性能有很大的影响。合金铸锭凝固过程中V(Ti,Ni)固溶体的体积分数随冷却速率的增大而减小,二次枝晶臂间距和宽度也呈现出同样的变化趋势。合金硬度随着冷却速率的升高不断增大,氢渗透率却随之降低。V-Ti-Ni多相合金400℃的氢渗透率与V(Ti, Ni)固溶体体积分数成线性关系。合金铸锭氢渗透率不仅与V(Ti, Ni)固溶体的相对含量有关,而且与固溶体中Ti、Ni合金元素含量和相界的体积有关。
本文研究了冷却速率对多相V55Ti30Ni15合金的显微组织、硬度和氢渗透性能的影响。V55Ti30Ni15合金显微组织由V(Ti, Ni)固溶体、NiTi和NiTi2化合物组成。凝固时冷却速率对合金的组织和性能有很大的影响。合金铸锭凝固过程中V(Ti,Ni)固溶体的体积分数随冷却速率的增大而减小,二次枝晶臂间距和宽度也呈现出同样的变化趋势。合金硬度随着冷却速率的升高不断增大,氢渗透率却随之降低。V-Ti-Ni多相合金400℃的氢渗透率与V(Ti, Ni)固溶体体积分数成线性关系。合金铸锭氢渗透率不仅与V(Ti, Ni)固溶体的相对含量有关,而且与固溶体中Ti、Ni合金元素含量和相界的体积有关。
2018, 47(6):1878-1883.
摘要:
通过模拟和实验的方法对比研究了重燃叶片定向凝固过程宏观温度场及微观组织的变化规律。建立了非均匀网格的求解模型, 提高了计算效率, 基于温度场的模拟结果分析了糊状区的演化规律。采用线性插值算法结合CAFD (Cellular Automaton Finite Difference)模型模拟了叶片的微观组织, 并和实验进行了对比, 模拟和实验结果吻合良好。讨论了几种常见晶粒缺陷产生的原因, 提出了预防措施。采用EBSD (Electron Backscattered Diffraction)技术进一步探讨了晶粒的竞争生长行为。建立了枝晶臂间距的计算模型, 模拟了叶片的枝晶臂间距分布, 并进行实验观察, 分析了枝晶臂间距的变化规律。从宏、微观的角度解释了叶片的凝固特征, 为实际生产提供帮助。
通过模拟和实验的方法对比研究了重燃叶片定向凝固过程宏观温度场及微观组织的变化规律。建立了非均匀网格的求解模型, 提高了计算效率, 基于温度场的模拟结果分析了糊状区的演化规律。采用线性插值算法结合CAFD (Cellular Automaton Finite Difference)模型模拟了叶片的微观组织, 并和实验进行了对比, 模拟和实验结果吻合良好。讨论了几种常见晶粒缺陷产生的原因, 提出了预防措施。采用EBSD (Electron Backscattered Diffraction)技术进一步探讨了晶粒的竞争生长行为。建立了枝晶臂间距的计算模型, 模拟了叶片的枝晶臂间距分布, 并进行实验观察, 分析了枝晶臂间距的变化规律。从宏、微观的角度解释了叶片的凝固特征, 为实际生产提供帮助。
2018, 47(6):1884-1889.
摘要:
本文通过国产高效能超音速等离子喷涂（SAPS）制备WC-Co及WC-NiCr金属陶瓷涂层，对比研究两种涂层的抗冲蚀性能及在热腐蚀条件下的结构及性能演变，结果表明：两种涂层在喷涂过程中均会发生一定程度的脱碳，表现为 W2C相的形成。同时在WC-Co涂层中有少量的 Co3W3C和Co6W6C相生成，且该涂层在热腐蚀后表层的WC相出现了分解与氧化，形成了 W3C、W6C2.54等脱碳相与CoWO4、WO3等氧化物相。在普通冲蚀条件下，WC-Co涂层的抗冲蚀性能更为优异，但热腐蚀会极大降低WC-Co涂层的抗冲蚀性能；与之相反，WC-NiCr涂层中的 NiCr相在热腐蚀环境下生成的 Cr2O3可以有效阻挡涂层内部与外部之间的物质扩散，从而降低了热腐蚀对涂层结构的破坏，在热腐蚀条件下表现出了优良的抗冲蚀性能。
本文通过国产高效能超音速等离子喷涂（SAPS）制备WC-Co及WC-NiCr金属陶瓷涂层，对比研究两种涂层的抗冲蚀性能及在热腐蚀条件下的结构及性能演变，结果表明：两种涂层在喷涂过程中均会发生一定程度的脱碳，表现为 W2C相的形成。同时在WC-Co涂层中有少量的 Co3W3C和Co6W6C相生成，且该涂层在热腐蚀后表层的WC相出现了分解与氧化，形成了 W3C、W6C2.54等脱碳相与CoWO4、WO3等氧化物相。在普通冲蚀条件下，WC-Co涂层的抗冲蚀性能更为优异，但热腐蚀会极大降低WC-Co涂层的抗冲蚀性能；与之相反，WC-NiCr涂层中的 NiCr相在热腐蚀环境下生成的 Cr2O3可以有效阻挡涂层内部与外部之间的物质扩散，从而降低了热腐蚀对涂层结构的破坏，在热腐蚀条件下表现出了优良的抗冲蚀性能。
2018, 47(6):1890-1895.
摘要:
本文采用Ti-6Al-4V线材为原料,以电弧为热源将钛合金丝材进行熔融,逐层进行堆积的快速增材制造,并对合金的凝固过程、组织形貌和力学性能等进行分析。结果表明,在丝材电弧增材制造过程中,在开始堆积的1~2层为柱状晶,随后的堆积则以等轴晶的方式生长。而且电弧高的热量输出,使得每个堆积区-熔合区-堆积区得到了有效的冶金结合,没有明显的界面和钛马氏体,各区域的显微组织均为稳定的α+β片层组织以及接近的显微硬度值。与铸态Ti-6Al-4V相比,电弧增材制造的钛合金不仅初始β晶粒细小,而且α+β片层间距也较小,其抗拉强度相比铸态提高3.6%,延伸率提高37%,拉伸断口为韧窝状的韧性断裂,与铸态合金存在一定撕裂棱的准解理断口形貌差异明显。
本文采用Ti-6Al-4V线材为原料,以电弧为热源将钛合金丝材进行熔融,逐层进行堆积的快速增材制造,并对合金的凝固过程、组织形貌和力学性能等进行分析。结果表明,在丝材电弧增材制造过程中,在开始堆积的1~2层为柱状晶,随后的堆积则以等轴晶的方式生长。而且电弧高的热量输出,使得每个堆积区-熔合区-堆积区得到了有效的冶金结合,没有明显的界面和钛马氏体,各区域的显微组织均为稳定的α+β片层组织以及接近的显微硬度值。与铸态Ti-6Al-4V相比,电弧增材制造的钛合金不仅初始β晶粒细小,而且α+β片层间距也较小,其抗拉强度相比铸态提高3.6%,延伸率提高37%,拉伸断口为韧窝状的韧性断裂,与铸态合金存在一定撕裂棱的准解理断口形貌差异明显。
2018, 47(6):1896-1900.
摘要:
高能加速器纯铌超导腔内导体,要求加工后的外表面光滑平整,以保证其特殊性能的要求。在电子束平焊全熔透情况下,超导腔焊缝正面在反冲压力作用下易发生未焊满及塌陷等缺陷。本文采用合适的电子束横焊工艺参数,得到了符合工艺要求的正面余高焊缝。并且建立了3mm厚的高纯铌板横焊过程的二维模型,针对不同的焊接参数分别设计了不同尺寸和形状的熔池,结合VOF算法,模拟焊接熔池里液态金属自由表面存在状态,得到了不同焊接参数下熔池的演变过程。实验结果显示,焊接熔宽随焊接线能量的升高而增大,数值模拟与实验结果较吻合。
高能加速器纯铌超导腔内导体,要求加工后的外表面光滑平整,以保证其特殊性能的要求。在电子束平焊全熔透情况下,超导腔焊缝正面在反冲压力作用下易发生未焊满及塌陷等缺陷。本文采用合适的电子束横焊工艺参数,得到了符合工艺要求的正面余高焊缝。并且建立了3mm厚的高纯铌板横焊过程的二维模型,针对不同的焊接参数分别设计了不同尺寸和形状的熔池,结合VOF算法,模拟焊接熔池里液态金属自由表面存在状态,得到了不同焊接参数下熔池的演变过程。实验结果显示,焊接熔宽随焊接线能量的升高而增大,数值模拟与实验结果较吻合。
2018, 47(6):1901-1905.
摘要:
采用新型等通道球形转角膨胀挤压(Equal channel angular expansion extrusion with spherical cavity,ECAEE-SC)工艺,对工业纯铝进行室温1道次挤压变形。借助光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)研究变形过程中工业纯铝显微组织的变化规律,并进行了硬度测试和拉伸试验。结果表明：ECAEE-SC工艺具有复合成形效果和较高的挤压效率,坯料成功实现了单道次连续变形。工业纯铝经1道次ECAEE-SC变形后,在机械剪切、应变累积和静水压力的共同作用下,晶粒显著破碎和细化,内部形成了大量细小、均匀的等轴亚晶,平均晶粒尺寸约为4.6mm；材料表现出优良的综合力学性能,显微硬度由未变形时的36.6 HV增加至70.2 HV,增幅为91.8%且分布趋于均匀；抗拉强度高达183.8 MPa,而伸长率降低至12.7%,拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。
采用新型等通道球形转角膨胀挤压(Equal channel angular expansion extrusion with spherical cavity,ECAEE-SC)工艺,对工业纯铝进行室温1道次挤压变形。借助光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)研究变形过程中工业纯铝显微组织的变化规律,并进行了硬度测试和拉伸试验。结果表明：ECAEE-SC工艺具有复合成形效果和较高的挤压效率,坯料成功实现了单道次连续变形。工业纯铝经1道次ECAEE-SC变形后,在机械剪切、应变累积和静水压力的共同作用下,晶粒显著破碎和细化,内部形成了大量细小、均匀的等轴亚晶,平均晶粒尺寸约为4.6mm；材料表现出优良的综合力学性能,显微硬度由未变形时的36.6 HV增加至70.2 HV,增幅为91.8%且分布趋于均匀；抗拉强度高达183.8 MPa,而伸长率降低至12.7%,拉伸断口表现出明显的韧性断裂特征。
2018, 47(6):1906-1910.
摘要:
为改善镁合金塑性变形能力,在AZ31镁合金的拉伸变形中引入高密度脉冲电流,研究了脉冲电流对合金显微组织及拉伸变形行为的影响规律,并探讨了其机理。结果表明,与未加脉冲电流拉伸相比,施加脉冲电流的AZ31镁合金的变形抗力显著降低,并且随脉冲电流密度的提高,其变形抗力下降的幅度增大。施加脉冲电流的合金在拉伸过程中发生了明显的动态再结晶,再结晶晶粒细小均匀,从而降低了合金的变形抗力。这是由于脉冲电流可以提高原子通量、促进原子扩散、加快小角亚晶向大角度亚晶转变,从而促进了合金的动态再结晶。另一方面,脉冲电流产生的电效应能够改变位错的激活能,使其容易克服滑移面上的障碍,增加位错可动性,从而提高合金塑性变形能力。
为改善镁合金塑性变形能力,在AZ31镁合金的拉伸变形中引入高密度脉冲电流,研究了脉冲电流对合金显微组织及拉伸变形行为的影响规律,并探讨了其机理。结果表明,与未加脉冲电流拉伸相比,施加脉冲电流的AZ31镁合金的变形抗力显著降低,并且随脉冲电流密度的提高,其变形抗力下降的幅度增大。施加脉冲电流的合金在拉伸过程中发生了明显的动态再结晶,再结晶晶粒细小均匀,从而降低了合金的变形抗力。这是由于脉冲电流可以提高原子通量、促进原子扩散、加快小角亚晶向大角度亚晶转变,从而促进了合金的动态再结晶。另一方面,脉冲电流产生的电效应能够改变位错的激活能,使其容易克服滑移面上的障碍,增加位错可动性,从而提高合金塑性变形能力。
2018, 47(6):1911-1915.
摘要:
为改善Mg2Ni储氢合金电化学性能,采用机械合金化法(Mechanical Alloying,MA),分别制备出改性合金Mg1.8 Zr Ni以及MgTi3,按一定比例和Ni混合球磨,制备出纳米晶或非晶化的Mg1.8Zr0.2Ni- (1.2-x)Ni -xMgTi3复合储氢合金。研究结果表明,经部分取代改性和包覆修饰后的复合储氢合金,其表面和内部形成较多的纳米级褶皱、空隙层状和多相结构缺陷。随着MgTi3含量增加,Mg1.8Zr0.2Ni- (1.2-x)Ni -xMgTi3复合储氢合金初始放电比容量也逐渐增加,当MgTi3含量为x=0.5时,合金初始放电比容量为973.3 mAh.g-1。但MgTi3含量超过x=0.5时,其初始放电比容量又有所下降,研究表明添加MgTi3却不利于复合储氢合金的循环稳定性和高倍率放电性能。通过对Mg1.8Zr0.2Ni- (1.0-x)Ni -xMgTi3复合储氢合金进行线性极化、阳极极化和交流阻抗测试,进一步研究了系列合金电极的表面电化学反应、电荷转移过程、氢在合金中的扩散情况以及它们的电化学性能。
为改善Mg2Ni储氢合金电化学性能,采用机械合金化法(Mechanical Alloying,MA),分别制备出改性合金Mg1.8 Zr Ni以及MgTi3,按一定比例和Ni混合球磨,制备出纳米晶或非晶化的Mg1.8Zr0.2Ni- (1.2-x)Ni -xMgTi3复合储氢合金。研究结果表明,经部分取代改性和包覆修饰后的复合储氢合金,其表面和内部形成较多的纳米级褶皱、空隙层状和多相结构缺陷。随着MgTi3含量增加,Mg1.8Zr0.2Ni- (1.2-x)Ni -xMgTi3复合储氢合金初始放电比容量也逐渐增加,当MgTi3含量为x=0.5时,合金初始放电比容量为973.3 mAh.g-1。但MgTi3含量超过x=0.5时,其初始放电比容量又有所下降,研究表明添加MgTi3却不利于复合储氢合金的循环稳定性和高倍率放电性能。通过对Mg1.8Zr0.2Ni- (1.0-x)Ni -xMgTi3复合储氢合金进行线性极化、阳极极化和交流阻抗测试,进一步研究了系列合金电极的表面电化学反应、电荷转移过程、氢在合金中的扩散情况以及它们的电化学性能。
2018, 47(6):1916-1920.
摘要:
为了提高以锆金属镀层封闭聚氨酯泡沫塑料表面对水汽的阻隔性,采用了结合等离子体循环刻蚀和中频磁控溅射镀膜的方法改变锆膜晶粒的生长模式。等离子体循环刻蚀以后,锆膜表面的晶粒呈现出非晶化趋势,无等离子体循环刻蚀时横截面SEM薄膜晶粒的生长方式是法向柱状晶模式,而刻蚀后薄膜呈现的是一种柱状晶和细小球晶团的混合生长模式。最终的水汽阻隔实验表明等离子体循环刻蚀的方法可明显提高锆膜的水汽阻隔性。研究结果表明等离子体循环刻蚀抑制了锆膜的法向柱状晶生长,使晶粒更加细化,膜呈现非晶化趋势,这是膜致密性、水汽阻隔性增加的根本原因。
为了提高以锆金属镀层封闭聚氨酯泡沫塑料表面对水汽的阻隔性,采用了结合等离子体循环刻蚀和中频磁控溅射镀膜的方法改变锆膜晶粒的生长模式。等离子体循环刻蚀以后,锆膜表面的晶粒呈现出非晶化趋势,无等离子体循环刻蚀时横截面SEM薄膜晶粒的生长方式是法向柱状晶模式,而刻蚀后薄膜呈现的是一种柱状晶和细小球晶团的混合生长模式。最终的水汽阻隔实验表明等离子体循环刻蚀的方法可明显提高锆膜的水汽阻隔性。研究结果表明等离子体循环刻蚀抑制了锆膜的法向柱状晶生长,使晶粒更加细化,膜呈现非晶化趋势,这是膜致密性、水汽阻隔性增加的根本原因。
2018, 47(6):1921-1925.
摘要:
采用高温固相反应制备了CaO-Bi2O3-MoO3-xNb2O5(x= 0.000-0.075wt%,步长：0.015)复合掺杂的高磁导率Mn-Zn铁氧体材料,利用XRD、SEM、四探针电阻测试仪、阻抗分析仪、和软磁测试仪等分析测试手段对材料结构和性能进行表征,研究了复合掺杂剂对高磁导率Mn-Zn铁氧体材料的结构和电磁性能的影响。结果表明：当Nb2O5少量掺杂时,Nb2O5可以改善材料的微观结构,提高其密度、频率稳定性和品质因数,提高其电阻率,降低其体积功耗；当Nb2O5过量掺杂时,Nb2O5将恶化材料的微观结构,导致材料的电磁性能变差。当Nb2O5掺杂量为0.030wt%时材料的综合电磁性能最佳。
采用高温固相反应制备了CaO-Bi2O3-MoO3-xNb2O5(x= 0.000-0.075wt%,步长：0.015)复合掺杂的高磁导率Mn-Zn铁氧体材料,利用XRD、SEM、四探针电阻测试仪、阻抗分析仪、和软磁测试仪等分析测试手段对材料结构和性能进行表征,研究了复合掺杂剂对高磁导率Mn-Zn铁氧体材料的结构和电磁性能的影响。结果表明：当Nb2O5少量掺杂时,Nb2O5可以改善材料的微观结构,提高其密度、频率稳定性和品质因数,提高其电阻率,降低其体积功耗；当Nb2O5过量掺杂时,Nb2O5将恶化材料的微观结构,导致材料的电磁性能变差。当Nb2O5掺杂量为0.030wt%时材料的综合电磁性能最佳。
2018, 47(6):1926-1930.
摘要:
本研究在400℃温度下，分别以压下量10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%和45%对初始厚度为7mm的AZ31镁合金板材进行了轧制过程数值模拟以及实验验证研究，并观察轧制后的显微组织。研究结果表明，在当前轧制条件下，当单道次压下量达到20%时，板材边部将有裂纹萌生，并且边部裂纹深度随着压下量的增大而不断增大，由20%时5240μm的边部裂纹深度增加到压下量45%的14056μm；根据数值模拟结果，得到了沿板宽方向的损伤值分布情况，建立了边部裂纹深度预判模型；对于裂纹深度，轧制实验实测值和所建立的裂纹深度预判模型的计算值之间的平均误差为9.23%; SEM观察结果表明边部裂纹附近的显微组织中含有大量孪晶。
本研究在400℃温度下，分别以压下量10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%和45%对初始厚度为7mm的AZ31镁合金板材进行了轧制过程数值模拟以及实验验证研究，并观察轧制后的显微组织。研究结果表明，在当前轧制条件下，当单道次压下量达到20%时，板材边部将有裂纹萌生，并且边部裂纹深度随着压下量的增大而不断增大，由20%时5240μm的边部裂纹深度增加到压下量45%的14056μm；根据数值模拟结果，得到了沿板宽方向的损伤值分布情况，建立了边部裂纹深度预判模型；对于裂纹深度，轧制实验实测值和所建立的裂纹深度预判模型的计算值之间的平均误差为9.23%; SEM观察结果表明边部裂纹附近的显微组织中含有大量孪晶。
2018, 47(6):1931-1935.
摘要:
通过在(Ti+B4C)体系中引入(WO3+Al)燃烧体系,进而调整两体系的比例,采用自蔓延离心熔铸工艺成功制备出W系列含量的TiB2-TiC-(Ti, W)C复合陶瓷。XRD、FESEM和XRD结果显示：陶瓷基体主要由TiB2、TiC和(Ti, W)C固溶体组成,且随着W含量的增加,(Ti, W)C固溶体体积分数增加,而TiB2和TiC体积分数减少且晶粒逐渐细化,同时,组织分布趋于均匀。力学性能测试表明,随着W含量的增加,TiB2-TiC-(Ti, W)C复合陶瓷的相对密度和维氏硬度呈上升趋势,而陶瓷的弯曲强度和断裂韧性先增大后减小,在W含量65%时达到最大值,这是TiB2作为唯一的增强相体积分数逐渐减少的结果。
通过在(Ti+B4C)体系中引入(WO3+Al)燃烧体系,进而调整两体系的比例,采用自蔓延离心熔铸工艺成功制备出W系列含量的TiB2-TiC-(Ti, W)C复合陶瓷。XRD、FESEM和XRD结果显示：陶瓷基体主要由TiB2、TiC和(Ti, W)C固溶体组成,且随着W含量的增加,(Ti, W)C固溶体体积分数增加,而TiB2和TiC体积分数减少且晶粒逐渐细化,同时,组织分布趋于均匀。力学性能测试表明,随着W含量的增加,TiB2-TiC-(Ti, W)C复合陶瓷的相对密度和维氏硬度呈上升趋势,而陶瓷的弯曲强度和断裂韧性先增大后减小,在W含量65%时达到最大值,这是TiB2作为唯一的增强相体积分数逐渐减少的结果。
2018, 47(6):1936-1940.
摘要:
采用Ti-50Ni(at%)钎料实现了TZM合金与ZrCp-W复合材料的真空钎焊连接,通过SEM、EDS、XRD等方法分析了接头界面的微观组织结构,研究了钎焊温度对TZM/Ti-50Ni/ZrCp-W接头界面组织及性能的影响。结果表明：钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti-Mo+TiNi3+Mo-Ti-W/TiNi+TiNi3+W(s,s)+TiC/ZrCp-W。随着钎焊温度的升高,Ti-Mo固溶体层宽度逐渐增大,线状条纹增多、增宽,组织逐渐粗大,晶界变圆滑；接头的抗剪强度随钎焊温度升高先升高后降低,当钎焊温度为1340 °C,保温10 min时,接头获得最大抗剪强度为146 MPa。
采用Ti-50Ni(at%)钎料实现了TZM合金与ZrCp-W复合材料的真空钎焊连接,通过SEM、EDS、XRD等方法分析了接头界面的微观组织结构,研究了钎焊温度对TZM/Ti-50Ni/ZrCp-W接头界面组织及性能的影响。结果表明：钎焊接头的典型界面结构为TZM/Ti-Mo+TiNi3+Mo-Ti-W/TiNi+TiNi3+W(s,s)+TiC/ZrCp-W。随着钎焊温度的升高,Ti-Mo固溶体层宽度逐渐增大,线状条纹增多、增宽,组织逐渐粗大,晶界变圆滑；接头的抗剪强度随钎焊温度升高先升高后降低,当钎焊温度为1340 °C,保温10 min时,接头获得最大抗剪强度为146 MPa。
2018, 47(6):1941-1944.
摘要:
两相钛合金中,针对亚稳β相在加工及处理过程中的转变及对性能的影响研究较为鲜见,本文研究了TC4钛合金棒材经650℃和700℃固溶处理后的组织和性能变化。结果表明：对热加工态的TC4钛合金进行低于650℃的固溶热处理,材料的拉伸性能和显微组织变化不大。 经过700℃固溶热处理,TC4钛合金棒材强度明显降低,屈服强度相对于热处理前降低77MPa且屈强比明显低于普通退火。时效热处理后,合金的强度显著提高,400℃时效后抗拉强度达到1020MPa,相对于热处理前提高53MPa。显微组织分析结果表明,热加工后的TC4棒材显微组织由初生α相、次生α相以及残余β相组成。热处理过程中,残余β相的转变是影响合金拉伸性能变化的主要原因。
两相钛合金中,针对亚稳β相在加工及处理过程中的转变及对性能的影响研究较为鲜见,本文研究了TC4钛合金棒材经650℃和700℃固溶处理后的组织和性能变化。结果表明：对热加工态的TC4钛合金进行低于650℃的固溶热处理,材料的拉伸性能和显微组织变化不大。 经过700℃固溶热处理,TC4钛合金棒材强度明显降低,屈服强度相对于热处理前降低77MPa且屈强比明显低于普通退火。时效热处理后,合金的强度显著提高,400℃时效后抗拉强度达到1020MPa,相对于热处理前提高53MPa。显微组织分析结果表明,热加工后的TC4棒材显微组织由初生α相、次生α相以及残余β相组成。热处理过程中,残余β相的转变是影响合金拉伸性能变化的主要原因。
