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表面技术
中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网
表面技术

中国兵器工业第五九研究所；中国兵工学会防腐包装分会；中国兵器工业防腐包装情报网

吴护林（兼）

双月刊

1001-3660

wjqkbm@vip.163.com

023-68792193

400039

重庆市2331信箱（重庆市九龙破区石桥铺渝州路33号）

表面技术/Journal Surface TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊主要报道金属、非金属表面技术方面的最新科学研究成果及新技术应用成果等方面的内容。
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    X60、X70管线钢及其焊接接头氢脆敏感性的对比研究

    王万里陈烨占先强刘俊建...
    117-124页
    查看更多>>摘要：目的 开展电解渗氢管线钢及其焊接接头显微组织和力学性能研究,为掺氢天然气管线服役安全可靠性评估提供支持.方法 X60、X70管线钢及其焊接接头试样在100 mA/cm2下进行24 h电解渗氢后,开展有、无渗氢情况下相关试样的显微组织结构、氢热脱附、拉伸力学性能与断口形貌测试分析,揭示渗氢对X60、X702种管线钢及其焊接接头氢脆敏感性的影响规律.结果 X60及X70管线钢以细小多边形铁素体为主,其焊缝和热影响区以粗大的粒状或板条贝氏体为主.相对于X70管线钢,其焊接接头具有更高的氢渗透性和稳定性.渗氢导致X60、X70管线钢及其焊接接头试样的强度与塑性降低,渗氢X70焊接接头力学性能衰减最为明显,拉伸断口呈准解理断裂特征.结论 X70管线钢的氢脆敏感性高于X60管线钢,管线钢焊接接头的氢脆敏感性高于母材.

    管线钢焊接接头电解渗氢热脱附氢脆敏感性

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    端面铣削工件表面粗糙度数学模型与实验验证

    刘德伟许芝令李长河秦爱国...
    125-139页
    查看更多>>摘要：目的 针对多种表面粗糙度影响因素的耦合作用使轮廓形成机理不清,导致表面粗糙度数学模型存在表面质量智能管控工业应用预测精度不足的技术难题,建立端面铣削工件表面粗糙度数学模型.方法 首先,基于加工运动学机理和刀具几何学分析端面铣削工件表面轮廓形成机理,建立考虑刀具跳动的工件表面轮廓模型以及轮廓高度偏差关于铣削力的补偿函数,并通过卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)进行解析.其次,建立端面铣削表面粗糙度数学模型.最后,进行可转位面铣刀端面铣削ZG32MnMo的实验验证,分别采集轮廓数据与铣削力信号,建立以铣削力为输入、轮廓高度偏差数据为输出的铣削数据集,训练卷积神经网络解析轮廓高度补偿值并验证理论模型的准确性,对比分析考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型与CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型的精度.结果 CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对加工重叠区与非重叠区内沿刀具进给方向的轮廓算术平均偏差Ra的预测误差分别为18.71％和14.14％,与考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型相比,精度分别提高了10.61％和32.83％,CNN优化考虑刀具跳动的表面粗糙度数学模型对轮廓单元的平均宽度Rsm和支承长度率Rmr(c)的预测结果与实验值吻合.结论 考虑刀具跳动以及动态铣削力耦合作用边界条件的表面粗糙度数学模型能够有效预测端面铣削表面粗糙度,可为在质量管控工程中的应用提供理论指导与技术支撑.

    铣削轮廓形成机理表面粗糙度铣削力刀具跳动卷积神经网络

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    蓝宝石光学曲面柱形宽缎带磁流变抛光仿真分析及实验研究

    阎秋生汪涛黄展亮黄蓓...
    140-151页
    查看更多>>摘要：目的 针对目前光滑无损伤光学曲面蓝宝石加工成本高、效率低的问题,对加工过程中磁流变抛光缎带进行流体仿真,进而优化抛光轮表面结构.方法 设计并提出3种表面结构柱形宽缎带磁流变抛光轮,介绍了磁流变抛光轮加工的基本原理,建立了磁流变抛光垫Bingham流体特性加工仿真模型,分析了3种抛光轮表面结构对工件表面磁通密度模、流场流速、流场压力分布的影响.同时对3种抛光轮的抛光效果进行了实验探究,探究了抛光轮表面结构对材料去除率和抛光后表面粗糙度的影响规律.结果 仿真结果表明,抛光轮表面槽型结构具有能增强磁通密度模、增大流体流速和流体压力的特性.实验结果表明,螺旋槽抛光轮的抛光效果最好,在螺旋抛光轮作用下,材料去除率为0.22 mg/h,抛光后蓝宝石表面粗糙度为1.08 nm.最终抛光轮近壁区总压力和速度的乘积结果与抛光轮实验去除率结果具有较好的一致性.结论 槽型结构可以提高抛光液在抛光轮表面的固着效果,影响工件表面流场运动状态,增强工件表面受到抛光垫的作用力.相较于光滑和横条槽抛光轮,螺旋槽抛光轮的抛光效率最高,表面粗糙度最低,可有效提高抛光效果.

    抛光缎带蓝宝石Bingham流体抛光轮槽型结构数值计算流场

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    中断时效对7075铝合金切削表面质量及刀具磨损影响研究

    岳修杰王优强张平于晓...
    152-161页
    查看更多>>摘要：目的 探究中断时效工艺对7075铝合金切削加工性能的影响,为中断时效工艺对材料切削加工性能的改善提供理论依据.方法 选取仅进行T6时效处理的试样作为对照组,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等手段对已加工表面质量、切削力及刀具磨损进行分析.结果 经不同时效处理后,7075铝合金的主要析出相为η(MgZn2)相,且相较于T6热处理工艺的7075铝合金,7075-T6I4铝合金表现出更高的衍射峰强度及更大的半高宽.在不同的时效处理条件下,表面粗糙度Ra均与切削速度呈负相关关系,而与切削深度、进给量呈正相关关系,仅T6时效处理时,表面粗糙度Ra随切削深度的增大呈先增大后减小再增大的变化趋势,在不同切削速度下,与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理的表面粗糙度Ra最大降低了5.8％,而在不同切削深度和进给量下最大降低了1.9％和17.1％,且工件表面主要存在切屑黏附、微裂纹以及微孔洞等缺陷;切削力在切削速度为500～750 m/min时呈增大趋势,随后又逐渐减小,然而与切削深度、进给量之间则呈正相关关系,仅经T6I4中断时效处理后的y向切削力在进给量为0.06～0.08 mm/z时逐渐减小,随后呈增大的变化趋势.增大切削速度以及减小进给量均可有效改善刀具磨损程度,且在切削过程中刀具磨损形式主要表现为崩刃和黏结磨损.结论 与T6时效处理相比,T6I4中断时效处理表现出更好的表面质量、更小的切削力及更轻的刀具磨损,较大的切削速度和较小的进给量、切削深度有助于提高7075铝合金的切削加工性.

    7075铝合金中断时效XRD表面质量切削力刀具磨损

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    Cf/C-SiC烧蚀行为及激光复合超声磨削可行性研究

    吴东江蔡昕彤李正董志刚...
    162-174页
    查看更多>>摘要：目的 揭示激光与Cf/C-SiC陶瓷基复合材料相互作用机理,分析激光能量密度对材料形性演变的影响规律.提出Cf/C-SiC陶瓷基复合材料激光复合超声磨削加工方案,探究硬脆材料多能场复合加工的可行性.方法 使用不同能量密度的激光束扫描Cf/C-SiC陶瓷基复合材料表面,以明确材料烧蚀行为.在材料表面预制不同间距的平行纹理沟槽,进而对比传统磨削、超声辅助磨削和激光复合超声磨削的加工效果,同时研究不同扫描间距的预制沟槽对磨削效果的影响规律.结果 陶瓷基复合材料(CMC)在激光作用下可呈现2种截然不同的状态,改性状态时材料以氧化等热化学变化为主,样件内出现热影响区和裂纹区.烧蚀状态时材料以热物理和热机械变化为主,样件内出现烧蚀凹坑、重铸层、热影响区和裂纹区.纤维束中界面经整体脱黏后,裂纹向下延伸并发生偏转.基体中的裂纹多起源于纤维界面处,并在扩展过程中发生偏转、分叉.激光烧蚀作用可改变材料的可加工性,有利于后续超声磨削加工.激光复合超声磨削的两方向磨削力相较传统磨削分别减小了51.4％和56.5％,同时表面粗糙度Sa可降低至4.228μm.结论 激光复合超声磨削可有效降低磨削力和加工表面粗糙度,从而提高加工质量,该方法在实现硬脆材料高质量低成本加工方面具有较大的潜能.

    陶瓷基复合材料激光超声磨削多能场微观形貌磨削力

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    脲醛树脂包覆对片状羰基铁粉电磁吸波性能的影响

    石浩高瞻杨文飞樊伟杰...
    175-183页
    查看更多>>摘要：目的 提高片状羰基铁粉(FCI)的吸波性能.方法 采用原位聚合法制备脲醛树脂(UF)包覆片状羰基铁粉核壳复合粒子.通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对试验前后样品的微观形貌和物相组分进行表征.采用矢量网络分析仪对处理前后片状羰基铁粉在0.5～18 GHz频率范围内的电磁参数进行测试,基于传输线理论对其反射损耗曲线进行拟合分析.结果 微观形貌及X射线衍射谱结果表明,成功合成了脲醛树脂包覆片状羰基铁粉复合粒子(FCI@UF).对测得的电磁参数进行分析,与原始片状羰基铁粉相比,包覆后铁粉介电常数和磁导率的实部、虚部均呈下降趋势,电磁波衰减能力减弱,与空气的阻抗匹配能力增强.反射损耗曲线图中,包覆后铁粉能有效吸收频带变宽(以反射损耗小于-10 dB的带宽作为有效吸收频带),由3.15 GHz变为4.38 GHz,在13.84 GHz时有最小反射损耗(-20.64 dB),最小反射损耗向高频移动,最小值降低率达41.38％.结论 使用脲醛树脂对片状羰基铁粉进行包覆,制备了综合吸波性能更具优势的FCI@UF复合粒子,有效提高了片状羰基铁粉的吸波性能.

    微波吸收片状羰基铁粉脲醛树脂阻抗匹配电磁衰减反射损耗

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    刻蚀法制备高透过率防眩高铝玻璃

    王其琛郝霞赵竞一王闻之...
    184-192页
    查看更多>>摘要：目的 采用刻蚀法制备了具有高透过率的高铝玻璃,分析刻蚀时间对玻璃表面形貌和性能的影响.方法 将经过HF(2.3 mol/L)溶液酸洗10 min后的玻璃样品清洗烘干,然后放入H2SO4(0.1 mol/L)、HCl(0.4 mol/L)、Na2SiF6(0.02 mol/L)的混合溶液中进行不同时间的表面刻蚀处理,形成了超表面凹坑结构,这种结构使部分光线经过有限次数的反射和折射后成为透射光的一部分,这种凹坑结构也相当于在空气和玻璃之间增加了一个具有梯度折射率的介质层,从而减少反射率、增加透过率.通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线能谱仪(EDS)、紫外可见近红外分光光度计等仪器,对刻蚀前后玻璃的表面进行分析研究.结果 随着刻蚀时间的延长,蚀坑的直径逐渐增大,同时致密度也在逐渐增加直至相互融合,而坑深先增大后减小.可见光波长范围内的平均透过率先增加后降低,反射率先降低后增加,且透过率均大于玻璃原片,反射率均小于玻璃原片.刻蚀前后玻璃成分基本不变,铅笔硬度达到9H.结论 刻蚀后,在玻璃表面形成超表面凹坑结构,当刻蚀时间为20 min时,蚀坑直径达到2.5～5.0μm,深度达到927.2 nm左右,平均透过率达到95.95％,平均反射率达到4.01％.

    化学刻蚀透过率高铝玻璃超表面凹坑结构玻璃表面

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    镁合金表面DCPD涂层的制备及其界面结合机制研究

    李沛李志杨建成袁静...
    193-199,210页
    查看更多>>摘要：目的 研究CaHPO4·2H2O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度.方法 利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征.同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表面形成机制进行研究,通过统计界面层中不同组分的径向分布函数、密度分布、均力势、总能量等的变化,揭示DCPD/Mg的界面结合能、结合位点及结合方式.结果 通过电镀法形成的DCPD涂层形貌为致密的荷花瓣状晶体,主要成分为CaHPO4·2H2O.模拟结果表明,CaHPO4·2H2O的4个晶面(010)、(-120)、(11-1)、(111)、(-120)与Mg的结合能最强(163.63 kJ/mol).其中起"铆钉"作用的基团是HPO42-和H2O,结合位点主要为O与Mg,即HPO42-和H2O通过静电作用及范德华力与Mg形成Mg-HPO42-和Mg-H2O偶极对.研究发现,形成的偶极对中HPO42-及H2O的配位数分别为0.75和1.16,Mg-H2O的解离能更大,结构更稳定.结论 提出改善DCPD/Mg结合强度的方法,电镀前可将镁合金置于NH4H2PO4溶液中浸泡片刻,促进CaHPO4·2H2O(-120)晶面的形成.

    镁合金DCPD涂层界面结合能界面结合位点分子动力学模拟

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    原位生长的CNTs@MoS2杂化物增强水性膨胀型防火涂料的耐火和隔热性能

    王晓明朱耿增金义杰贾丹...
    200-210页
    查看更多>>摘要：目的 设计并研制一种耐火和隔热性能突出的水性膨胀型防火涂料.方法 以碳纳米管(CNTs)、四水合钼酸铵、十六烷基溴化铵(CTAB)、硫脲为原料,通过简单的一步水热法原位生长出一种新型的CNTs@MoS2杂化物,并采用FT-IR、XRD、拉曼光谱、SEM等手段对复合杂化物进行表征.再将CNTs@MoS2杂化物作为增效剂分散在水性膨胀型防火涂料(CNTs@MoS2/WES)中,通过大板实验和涂层、炭焦层表面分析评价了涂层的耐火和隔热性能.结果 与WES(膨胀倍率为3.90)、CNTs/WES涂层(膨胀倍率为6.04)、MoS2/WES涂层(膨胀倍率为4.59)相比,CNTs@MoS2/WES涂层具有最高的膨胀倍率(8.88).CNTs@MoS2/WES涂层所涂覆的钢板在燃烧40 min后背面温度最低(133.3℃),这充分表明该涂层具有优异的隔热性能.结论 制备的CNTs@MoS2杂化物表现出稳定的网络交织结构,有效提高了它在涂料中的分散性能.此外,CNTs@MoS2/WES涂层优异的耐火和隔热性能主要归因于:1)CNTs@MoS2/WES涂层及其炭焦层具有更致密和完整的表面,阻隔了热量的传递;2)CNTs的添加增强了炭焦层的致密性,抑制了膨胀过程中产生的气体泄漏,提升了涂层膨胀倍率;3)MoS2提高了膨胀层强度且促进了炭焦层的形成,减少了裂纹和孔隙的产生.

    碳纳米管(CNTs)二硫化钼(MoS2)协同效应耐火性能阻燃机理

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    车用先进高强钢表面分析及胶接性能研究

    邵蓉黎敏刘永壮曹建平...
    211-219页
    查看更多>>摘要：目的 明确不同先进高强钢表面氧化物形貌、成分及含量对胶接性能的影响规律.方法 本研究采用白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)观察高强钢表面形貌,通过金相显微镜及X射线衍射仪(XRD)分析其显微组织及物相,采用直读光谱仪、辉光光谱仪(GDS)以及X射线光电子能谱仪(XPS)表征高强钢表面特征元素及氧化物种类.结合接触角测试对比不同高强钢表面润湿性,并分析总结高强钢表面成分对胶接性能的影响规律.结果 DH780表面以膜层状Al基氧化物为主,DP980、DP1180以及CP1180表面以Si、Mn、Cr颗粒状氧化物为主.其中DH780的表面润湿性最差,自由能最小.CP1180钢表面具有最少的氧化物含量及最小的颗粒尺寸,其表面润湿性最好,表面自由能最高.DP钢随强度提高,表面氧化物含量增加,润湿性降低.对于同种焊装胶,DH780胶接剪切强度最小,CP1180剪切强度最大.结论 高强钢表面氧化物富集对表面润湿性及表面自由能具有重要影响,尤其Al基氧化物的存在会明显降低胶接接头的剪切强度.一方面是氧化物导致表面自由能降低,黏附功下降,另一方面氧化物会阻止胶中极性基团与基体表面形成强化学键,而更多地形成氢键.Al基氧化物由于呈薄膜状覆盖于高强钢表面,故对胶接性能的影响最大.

    先进高强钢表面成分润湿性胶接性能

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