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期刊信息/Journal information
材料科学与工艺
材料科学与工艺

苑世剑

双月刊

1005-0299

cailiaokexue@hope.HIT.edu.cn

0451-86417711 86403426

150001

哈尔滨市西大直街92号136信箱

材料科学与工艺/Journal Materials Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
正式出版
收录年代

    电子束表面重熔高熵合金疲劳裂纹扩展行为研究

    黄淼冯道臣刘一飞郑文健...
    1-9页
    查看更多>>摘要：为改善铸态双相高熵合金AlCoCrFeNi21的疲劳性能,本文采用电子束表面重熔方法对铸态合金进行双面重熔,利用扫描电子显微镜、元素能谱分析、硬度测试表征了电子束重熔对合金的微观组织形貌、元素分布、显微硬度的影响,采用疲劳裂纹扩展速率测试以及有限元分析等方法,研究了电子束重熔处理后高熵合金的疲劳裂纹扩展行为及机制.研究表明:电子束表面重熔能够显著细化双相尺寸,改善合金元素的偏析情况,提升表面硬度;由重熔区与热影响区组成的异质结构的疲劳裂纹扩展速率大幅度下降,且其疲劳裂纹扩展的前沿呈现"M形".重熔区相尺寸的细化、异质结构内部分布的残余压应力以及异质结构的力学性能差异是抑制其疲劳裂纹扩展的主要原因.

    双相高熵合金疲劳裂纹扩展电子束重熔异质结构有限元分析

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    基于响应曲面法的摆焊工艺参数分析

    何俊杰郝佳鑫王天琪
    10-18页
    查看更多>>摘要：针对摆焊工艺中焊接参数众多,且焊缝几何参数与焊接参数之间关系难以确定的问题,本文提出了一种基于响应曲面法的摆焊工艺参数分析方法.研究了冷金属过渡焊接(CMT)摆焊工艺的摆动参数和焊枪摆动轨迹,采用响应曲面法建立了送丝速度、焊接速度、摆动幅度与焊缝高度、焊缝宽度、焊缝熔深的数学模型,并对模型有效性进行了验证.研究表明:焊枪按照摆动长度为3 mm,左右两侧侧壁停留长度为0.5 mm的摆动轨迹摆动时,焊缝不会出现"鱼刺"型咬边,成型较好,有较好的"鱼鳞纹",符合焊接成型要求;对焊缝高度的主要影响因素依次是送丝速度＞焊接速度＞摆动幅度,对焊缝宽度的主要影响因素依次是摆动幅度＞焊接速度＞送丝速度,对焊缝熔深的主要影响因素依次是送丝速度＞焊接速度＞摆动幅度.本文建立的3个模型均能够在因子域内预测响应.

    摆焊摆动轨迹响应曲面法焊缝几何特征摆焊参数分析

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    氰酸钠熔盐中金属材料的高温侵蚀行为研究

    谢天赋甘章华邱鹏云吴传栋...
    19-25页
    查看更多>>摘要：氰酸钠熔盐高温反应釜通常采用316L不锈钢制备,高温服役环境的侵蚀失效导致其使用寿命不足.为了提高氰酸钠熔盐反应釜的寿命,本文研究了 316L、C-2000、C-276、高纯Ni和高纯Cu五种金属材料在氰酸钠熔盐中的耐侵蚀性.采用差量法测试侵蚀速率,利用体视显微镜和扫描电镜观察了 5种样品侵蚀前后的宏观和微观形貌,用XRD和EDS分析侵蚀产物的物相和成分.研究表明:侵蚀速率由小到大依次为Ni＜Cu＜C-276＜C-2000＜316L,从侵蚀速率角度来看,高纯Ni的耐蚀性最好,但试样次表层有呈点状分布的产物产生;宏观上,氰酸钠熔盐高温侵蚀后,316L、C-2000和C-276试样均出现表面黑化现象,而高纯Ni与高纯Cu试样表面颜色无明显变化.高温侵蚀后316L表面化合物层由NiO、Cr2O24、CrO3相组成;C-2000表面化合物层和扩散层均由CrN相构成;C-276表面化合物层有CrN和NiO相产生,扩散层以NiO相形式存在.分析认为,氰酸钠高温熔盐对金属的主要侵蚀机理是氮化和氧化.采用高纯铜或高纯镍代替316L不锈钢制备氰酸钠熔盐用反应釜有望提高其使用寿命.

    氰酸钠侵蚀速率侵蚀产物侵蚀机理反应釜寿命

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    Cr和Zn晶核对Cu/Ni复合体精密电沉积脱模的影响

    陈菊杨光胡正晨田振岐...
    26-34页
    查看更多>>摘要：在模具表面喷涂K2Cr2O7是辅助电铸脱模的有效手段之一,然而六价Cr具有较强的致癌性.为了替代六价Cr钝化层,本文采用电沉积方法制备Cr晶核和Zn晶核,形成低毒三价Cr氧化物和无毒二价Zn钝化物防粘层替代六价Cr钝化层.利用计时电流法测试了沉积Cr和Zn晶核的电流-时间曲线,分析了三价Cr和二价Zn晶核在多晶Cu表面的形核特性;对Cu-Cr和Cu-Zn表面进行了 SEM、EDS以及XPS测试,研究了电沉积三价Cr和二价Zn晶核后的表面形貌、表面元素组成及含量;对Cu、Cu-Cr和Cu-Zn表面进行了接触角测试,基于表面能理论计算了含三价Cr和二价Zn晶核多晶Cu的表面能.研究表明:三价Cr和二价Zn在Cu电极上的形核符合瞬态成核特性;三价Cr晶核在Cu表面上的分布比二价Zn晶核均匀且形状较为规整;三价Cr和二价Zn晶核在Cu表面均形成氧化物,Cr2O3的含量明显高于ZnO含量;多晶Cu、Cu-Cr和Cu-Zn的表面能大小依次为:多晶Cu＞Cu-Zn＞Cu-Cr,三价Cr和二价Zn氧化物辅助脱模后的Cu、Ni表面粗糙度相差57.14％和64.52％.因此,三价Cr氧化物可以更好地辅助Cu/Ni复合体顺利脱模.

    精密电沉积表面能表面钝化脱模表面粗糙度

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    胶晶模板法制备有序大孔HPW/TiO2催化剂及其脱硫性能

    唐冉帆栗嘉琪刘丹雷家珩...
    35-40页
    查看更多>>摘要：为了有效解决燃油氧化脱硫技术中磷钨酸(HPW)的负载与回收问题,以PS胶晶为模板,通过溶胶-凝胶和干胶450 ℃脱模板方法制备得到一系列负载型有序大孔HPW/TiO2催化剂,并筛选出性能优异的HPW/TiO2-20(HPW负载量为20wt.％),采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、氮吸附-脱附等现代测试技术对其结构和性能进行表征.结果表明,该催化剂大孔孔径约为250 nm,比表面积约为92.3 m2/g,且大孔排列规整有序,并存在纳米颗粒烧结而形成的介孔,孔径分布约20～45 nm.HPW/TiO2-20的催化氧化实验表明,在反应温度50 ℃、O/S比为4、加入量为0.5 g时,2 h对模拟燃油中二苯并噻吩(DBT)的催化氧化脱硫率为100％,重复使用9次仅下降2.1％.在上述条件下,该催化剂对燃油中BT和4,6-DMDBT的催化氧化脱硫率分别达到94％和92.5％.HPW/TiO2-20中HPW的负载量既保留了催化剂大孔的有序结构,又保留了 HPW良好的催化氧化活性,且催化剂回收后的重复次数也明显提高.

    胶晶模板法有序大孔材料催化剂氧化脱硫HPW

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    H62黄铜摩擦塞补焊接头微观组织及力学性能

    张忠科初树晟
    41-49页
    查看更多>>摘要：针对铜及铜合金的焊接缺陷,提出了利用摩擦塞补焊进行匙孔等缺陷补焊的一种有效方法,以实现铜类构件的原位修复.本文采用顶锻式摩擦塞补焊机对H62黄铜合金进行焊接,利用温度测试仪、光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机与硬度试验机对H62黄铜摩擦塞补焊接头进行温度、组织与力学性能分析,研究了 4种不同主轴转速下接头性能之间的差异.研究表明:接头塞棒中心上层区域组织为晶粒细小的再结晶组织,下层组织为条状晶与再结晶晶粒组成的混合组织;各接头硬度均呈"W"形分布,塞棒中心处硬度最高,摩擦界面处硬度最低;接头峰值温度随主轴转速升高而升高,上、中、下3层温度差逐渐降低.同一主轴转速下接头摩擦界面处上层晶粒最细小,沿厚度方向向下晶粒尺寸逐渐增大;接头上层峰值温度最高,中层次之,下层最低.在主轴转速为2 200 r/min时接头综合力学性能最佳,接头的抗拉强度为350.5 MPa,与母材的358.4 MPa等强,接头断裂方式为韧性断裂,在温度梯度与机械作用下,塞棒上层断口韧窝最为细小致密,表现出最优良的力学性能,下层断口表现出较差的塑性性能.

    H62黄铜摩擦塞补焊主轴转速显微组织力学性能

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    沸石固定Pt QDs修饰TiO2的环境友好型光催化剂

    黎成葛玮杨清文张新霓...
    50-58页
    查看更多>>摘要：半导体纳米材料光催化技术在应对有机物水环境污染问题上展现出巨大潜力,但其实际应用仍存在极大的挑战.本文采用铂量子点(Pt QDs)修饰法,将P25二氧化钛纳米颗粒固定在Beta沸石晶体内部制备了一种高效选择性环境友好型 TiO2 基光催化剂(Pt-modified P25@Beta zeolite).研究结果表明,在可见光照射 360 min 后,Pt-modified P25@Beta zeolite几乎完全降解了水溶液中的苯胺,光降解率达到了 90.8％,而Pt-modified P25@Beta zeolite在相同条件下对叶绿素(CP)的光降解率仅有8.6％.所制备的光催化剂优异的选择性光催化性能归因于其独特的纳米结构,其中Beta沸石晶体鞘具有均匀的微孔,可以使苯胺污染物通过并在水中被完全光催化降解,但同时却阻碍了叶绿素接触到催化剂表面.

    TiO2Pt量子点沸石形状选择性光催化

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    环氧树脂基复合材料的动态响应与吸能特性

    王彩华高立斌刘晓燕吴剑锋...
    59-67页
    查看更多>>摘要：为探究冲击荷载下空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料的动态响应与破坏机制,本文采用落锤式冲击试验机对材料进行整体冲击实验,获得了不同冲击速度、不同微珠含量复合材料的破坏形态和冲击荷载-位移曲线,研究了峰值载荷、吸能量、比吸能及能量吸收率的变化规律,并引入弹性能密度和耗散能密度来分析材料的内部能量演化分配和破坏机制.结果表明,材料的破坏程度、峰值荷载、吸能量及比吸能具有明显的应变率效应.当微珠含量在10％时,峰值载荷为95 kN,比吸能为28.21 J/g,能量吸收率达到90％,储能极限为6.46 kJ/m3,显示出优良的抗冲击承载能力和能量吸收能力.由能量密度曲线可知,输入能量在应力峰值前以弹性能储存为主,应力峰值后耗散能密度急增,其冲击能量主要通过试件内部裂纹萌生、扩展及微珠破裂脱粘等损伤形式进行耗散.

    空心玻璃微珠环氧树脂冲击响应吸能特性破坏机制

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    热压烧结新型WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金摩擦磨损性能研究

    何攀王文强凤鸣张莹...
    68-75页
    查看更多>>摘要：为抑制传统WC硬质合金在烧结制备过程中的晶粒长大,提高其使用寿命,本文以Al0.5CoCrFeNiTi0.5高熵合金为粘结剂,在不添加晶粒生长抑制剂的前提下,采用热压烧结工艺制备了粘结剂含量分别为17wt.％、20wt.％和25wt.％的WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5的新型硬质合金,并以相同工艺制备WC/20wt.％Co作为对照样品.研究了 WC/Al0.5 CoCrFeNiTi0.5新型硬质合金的微观组织、力学性能,及其在室温和800 ℃高温条件下的摩擦磨损性能.研究结果表明,在不添加晶粒生长抑制的条件下,以 Al0.5CoCrFeNiTi0.5为粘结剂可以获得超细晶 WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金.WC/20wt.％Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金具有最好的综合力学性能,其硬度和断裂韧性分别为(2 389±12)HV30和(15.95±0.5)MPa.m1/2,均优于相同工艺制备的WC/20wt.％Co硬质合金.在室温下,WC/17wt.％Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金磨损率最小,耐磨性能最好.随着粘结剂含量增加,耐磨性能逐渐降低.WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金在室温下的磨损机理主要为磨粒磨损.在800℃高温条件下,WC/20wt.％Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金磨损率最小,磨损机理为磨粒磨损、氧化磨损和粘着磨损.在室温和800 ℃以下,WC/Al0.5CoCrFeNiTi0.5硬质合金的磨损率均低于相同工艺制备的WC/20Co硬质合金.

    硬质合金高熵合金粘结剂力学性能摩擦磨损磨损率

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    基于Ce-MOF@MXene复合材料涂层的防腐性能研究

    闫圣刚周宇许豪宋光磊...
    76-86页
    查看更多>>摘要：纳米材料具有许多传统材料不具备的新特性,在涂料中加入纳米材料形成纳米功能材料复合涂料,提升涂层的防腐性能具有广阔的应用前景.为了提高水性环氧树脂涂层的防腐性能,本文采用原位生长法制备了 Ce-MOF@MXene纳米复合材料,并将该复合材料作为填料加入到水性环氧树脂涂料中形成复合材料涂层.采用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪和X射线光电子能谱等表征了复合材料的微观形貌、物质结构和元素组成;利用Autolab电化学工作站和Q-FOG SSP盐雾箱对复合材料涂层的防腐性能进行评测.研究表明:Ce-MOF小球在MXene纳米片上均匀生长,成功制备了 Ce-MOF@MXene纳米复合材料;复合材料的加入对防腐性能的提升优于单一材料,复合材料的阻隔作用和填充作用减轻了腐蚀介质在涂层中的运动,有效提高了涂层的防腐性能,2wt.％Ce-MOF@MXene复合涂料的涂层具有更高的腐蚀电位(-0.33 V)和更小的腐蚀电流密度(1.28×10-8 A/cm2).

    防腐MXeneCe-MOF原位生长水性环氧树脂

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