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材料研究与应用
材料研究与应用

梁振锋

季刊

1673-9981

gdys6108@163.net

020-61086285 37239026

510650

广州市天河区长兴路363号

材料研究与应用/Journal Materials Research and Application
查看更多>>本刊主要刊登有色和稀有金属的选矿与冶炼、金属材料与加工、粉末冶金、选冶药剂、分析检测、焊接技术、自动控制、节能技术等学科的学术论文、科研成果、理论探讨、专题性或综合性的动态评述等。
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    异种金属电偶腐蚀防护方法研究进展

    张学敏林贤坤王旭东杨焜...
    95-105页
    查看更多>>摘要：铝合金、钛合金等轻质合金材料广泛应用于飞机、舰船等高端装备的管路系统中,用来传送水、油/气等工质并连接各种机械设备.在应用过程中,异种金属在电解液中接触而引起电化学反应并发生明显的电偶腐蚀现象,直接影响设备的结构完整性和服役安全性,必须采取措施预防此类电偶腐蚀的发生.介绍了电偶腐蚀发生的原理及影响因素,总结了近年来电偶腐蚀防护方法及绝缘防护涂层的研究现状,提出了电偶腐蚀防护值得关注的问题.

    电偶腐蚀影响因素防护方法涂层防护异种金属电化学反应阴极保护阳极氧化

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    金属基体表面超疏水涂层材料的制备及应用研究进展

    陈耀峰邵文鹏赵广宾杨凯军...
    106-115页
    查看更多>>摘要：金属材料因具有优异的综合力学性能,广泛应用于国防军工、工业装备制造等领域中.由于应用环境复杂多变,金属基体材料很容易受到外界环境的影响而发生表面腐蚀和结冰等问题,从而导致关键装备的功能显著下降甚至失效.为解决上述问题,国内外科研人员研发了在金属基体表面沉积超疏水涂层.由于超疏水涂层材料表面通常具有水接触角超过150°和滚动角低于10°的特殊润湿表面特性,要达到超疏水性能,一般需要具备微纳米粗糙结构和低表面能物质修饰两个条件.首先,介绍了制备超疏水涂层材料的常用方法,包括喷涂法、刻蚀法、模板法、沉积法等,并对主要优缺点进行了探讨.然后,在不同制备方法的基础上,进一步探讨了超疏水涂层在防结冰、防腐蚀、减阻、自清洁等领域中有效应用.最后,总结了近年来超疏水涂层材料技术的研究进展,并对未来超疏水涂层材料的研发方向进行了展望.这些研究成果为金属材料在复杂多变的应用环境中提供了更可靠的保护措施,有望提升关键装备的性能和寿命.

    超疏水微纳结构低表面能防结冰防腐蚀涂层制备方法润湿特性

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    沥青质衍生新型碳材料的研究进展

    白天姿
    116-122页
    查看更多>>摘要：沥青质是原油中最重的组分,是一种年产量约百万吨的低成本炼油副产品.沥青质具有高分子量、高含碳量、高芳香度的特点,同时非常易于交联和聚合,是生产新型碳材料如碳纤维、活性炭、石墨烯和碳纳米管的潜在材料.然而,沥青质目前几乎没有真正的市场应用价值,除了部分被用作铺路材料外,通常作为炼油副产品被当作废物处理掉,不仅造成了巨大的资源浪费,而且对环境造成了严重的损害.在循环经济和碳中和的背景下,如何创新沥青质材料的应用,变废为宝,成为急需解决的问题.综述了沥青质基新型碳材料的研究现状,讨论了沥青质作为生产新型碳材料原料存在的优势和困难.最后,对沥青质基新型碳材料大规模生产的未来研究方向进行了展望,为沥青质高价值的利用提供了解决方案,有助于推动其工业化大规模应用.

    沥青质碳纤维活性炭石墨烯碳纳米管废物利用衍生新型碳材料研究进展

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    低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层的抗燃气热冲击性能研究

    赵宇毛熙烨吕伯文邓朝阳...
    123-132页
    查看更多>>摘要：为了保障涡轮叶片材料的抗高温氧化与耐热腐蚀性能,采用低压等离子喷涂技术在航空发动机涡轮叶片试验件上成功制备了NiCoCrAlYTa涂层.通过对不同粉末制备的NiCoCrAlYTa涂层进行1 000℃/75 h燃气热冲击试验,研究了带涂层叶片尺寸、涂层表面形貌、相组成和显微组织、涂层厚度和均匀性等性能参数的变化.结果表明:热冲击试验后,不同涂层叶片的整体尺寸未发生显著变化,表明涂层在高温环境下具有稳定的尺寸;涂层表面形成了Al2O3膜和NiAl2O4尖晶石,保留了较好的结构完整度,这有助于提高涂层的耐腐蚀性能;涂层的物相组成主要包括γ-Ni、γ'-Ni3Al和少量的β-NiAl,形成了贫Al区、互扩散区、二次反应区等典型微区结构,析出的TCP相为R相,表明在热冲击过程中涂层发生了相变;不同粉末制备的NiCo-CrAlYTa涂层均表现出了良好的抗热冲击性能,为航空发动机涡轮叶片的高温应用提供了可行的涂层方案.

    低压等离子喷涂NiCoCrAlYTa涂层燃气热冲击抗热冲击性能抗氧化性能叶片尺寸涂层厚度互扩散

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    Inconel 718高温合金表面铝化物涂层的制备及其形成机制

    孟国辉齐浩雄杜撰刘梅军...
    133-139页
    查看更多>>摘要：Inconel 718高温合金表面制备的铝化物涂层的组织结构及其形成机理,是提高该高温合金抗高温氧化和耐腐蚀性能的关键.采用化学气相沉积法在高温合金Inconel 718表面制备了铝化物涂层,通过结合使用材料热力学模拟软件JMatPro、X射线衍射仪、X射线能谱仪和扫描电子显微镜等表征手段,详细研究了铝化物涂层的微观组织结构.研究结果表明:在1 050℃温度条件下,经过1.5 h反应,Inconel 718表面生成了双层结构的铝化物涂层,其外层厚度为14.1 μm,主要由β-NiAl相组成,内层厚度为5.9 μm,由σ相和Laves相组成;外层的β-NiAl相形成是由Inconel 718高温合金中的Ni元素外扩散至表面后,与环境中的卤化铝反应而生成的;大量的Ni元素外扩散导致高温合金中的γ-Ni相减少,当高温合金中Ni元素的含量(原子分数)减少至49%时γ-Ni相中开始析出Laves相,当Ni元素的含量减少至40%时σ相也开始析出,当Ni元素的含量最终降至9%时Inconel 718高温合金完全转变成由σ相和Laves相组成的铝化物内层.研究结果深入揭示了涂层形成的机理,为优化铝化物涂层制备工艺提供了重要的理论基础.同时,对于Inconel 718高温合金的高温稳定性和腐蚀性能的提升具有实际应用价值.

    高温合金铝化物涂层微观结构扩散化学气相沉积Inconel718组织结构形成机理

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    基体温度对悬浮液等离子喷涂TiO2涂层性能的影响

    崔赛楠尹辉俊范秀娟文魁...
    140-149页
    查看更多>>摘要：采用悬浮液等离子喷涂技术(SPS),在不同基体温度下成功地制备了TiO2涂层.通过研究基体温度对TiO2涂层光催化性能及机械性能的影响,探究适合TiO2光催化涂层的最佳基体温度.通过场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、同步热分析仪、紫外-可见光谱仪等,对TiO2涂层微观形貌、物相组成、光吸收性能进行了详细分析;通过光催化测试、结合强度测试和划痕测试,深入研究了基体温度对涂层光催化性能及机械性能的影响.研究结果表明:随着基体温度由250℃降到110℃,涂层的锐钛矿含量逐渐增加了15%,间接带间隙减小了0.5 eV,同时可见光吸收强度显著提高;在可见光照射下,亚甲基蓝去除率增加了11%;随着基体温度的降低,涂层的机械性能有所减弱,结合强度降低了12.28 MPa,划痕试验的正常临界载荷减小1.77 N.该研究为选择TiO2光催化涂层最佳基体温度提供了重要依据.

    SPS基体温度光催化性能机械性能带间隙TiO2光催化涂层光吸收性能微观结构

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    磁控溅射制备铝、钛掺杂钽氮化合物薄膜的微观结构与电学性能研究

    杨曌曾璇李依麟沈琦...
    150-156页
    查看更多>>摘要：采用反应射频磁控溅射法,在Al2O3陶瓷基片上通过共溅射的方式成功制备了Al-TaN和Ti-TaN薄膜,并通过调节Al和Ti靶的溅射功率以实现了掺杂,研究了掺杂元素变化对薄膜微观结构和电学性能的影响.结果显示,随着掺杂元素Al和Ti的增加,TaN薄膜的粗糙度逐渐增大,晶体结构逐渐向非晶转变;Al元素掺杂时,当Al靶掺杂功率由0 W升至70 W,薄膜电阻率由0.88 mΩ·cm增至82.72 mΩ·cm;Ti元素掺杂时,当Ti靶掺杂功率由0 W升至70 W,电阻率由1.03 mΩ·cm降至0.32 mΩ·cm.此时,随着Al和Ti靶材掺杂功率由 0 W升至 70 W,薄膜的TCR值分别从-1 313×10-6℃-1 逐渐负偏至-3 831×10-6℃-1 和从-1 322×10-6℃-1正偏至-404×10-6℃-1.该研究为溅射制备掺杂TaN薄膜提供了深刻的理论和实验基础.

    TaN磁控溅射铝掺杂钛掺杂微结构电性能薄膜制备工艺

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    激光熔覆涂层对高锰钢耐磨性能的影响

    韩纪鹏赵德刚刘国祥张文彬...
    157-165页
    查看更多>>摘要：使用FeCrVSi和Ni+WC涂层粉末,在高锰钢材料表面成功制备了激光熔覆涂层,并对涂层组织形貌、显微硬度和耐磨性进行了研究.结果表明,两种涂层均可提升高锰钢基体的耐磨性和显微硬度,Fe-CrVSi涂层对基材性能的提升更佳,添加FeCrVSi和Ni+WC涂层的材料表面磨损量分别降低 9.5%和6.3%,硬度分别为470-550 HV和500-630 HV,高于基体的250 HV,这主要源于合金元素的固溶强化作用和激光熔覆过程的激冷效果.在高应力载荷冲击过程中,涂层为高锰钢提供了第一层防护,以高硬度质点抵抗磨料破坏;同时,表层基材发生塑性变形和强化,产生形变诱导马氏体和栾晶硬化,提供了很高的硬化效应,在协同强化的作用下为高锰钢提供了更高的强度和硬度,提升了其耐磨性能.

    激光熔覆高锰钢涂层耐磨性碳化物硬化效应协同作用激冷效果

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    微量氮元素添加对Zr基非晶合金力学性能影响的研究

    何华杰陶平均温盛华黄圣楷...
    166-171页
    查看更多>>摘要：采用铜模吸铸法,成功地制备了直径3 mm的(Zr55Cu30Al10Ni5)100-xNx(x=0、0.5、1.0、1.5、2.0)非晶合金棒材.利用氮氧分析仪、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、万能试验机、显微硬度计和扫描电镜等手段,系统地研究了氮含量对(Zr55Cu30Al10Ni5)100-xNx非晶合金的力学性能的影响.同时,对氮元素添加时非晶合金体系的剪切带与断口形貌进行了分析讨论.结果表明:不同氮含量的(Zr55Cu30Al10Ni5)100-xNx合金中,氮含量(原子百分数)分别为 0.08%、0.49%、1.18%、1.48%、1.73%;在添加微量氮元素前后,块体合金(Zr55Cu30Al10Ni5)100-xNx均呈现完全非晶结构;原始Zr55Cu30Al10Ni5 非晶合金的显微硬度值为478.62 HV,添加氮元素后显微硬度随氮含量增加而递增,显微硬度最高为519.16 HV;添加氮元素前,Zr55Cu30Al10Ni5 合金的抗压强度为1 738 MPa、塑性形变量为2.1%;当x=0.5时,抗压强度降至1 719 MPa、塑性形变量降至1.0%;当x≥1.0时,抗压强度持续下降且塑性较差.

    Zr基非晶合金N元素力学性能铜模吸铸法铜模吸铸法非晶结构断口形貌显微硬度机理

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    20钢/316L复合管固液复合制坯工艺研究

    桂海莲胡晓彤刘浩张琛...
    172-178页
    查看更多>>摘要：双金属复合管在石油运输行业中应用前景广阔,结合性能是考察复合管是否合格的重要指标之一.为了能在轧制成形过程中得到高品质的复合管材,在复合管制坯过程中要求实现界面处的冶金复合.以20钢和316L为原材料,基于结合温度及元素扩散情况,采用固液复合方式,并且结合界面的温度模型及通过ProCAST软件模拟,获得了外模最佳预热温度为1 050-1 100℃.通过现场试制界面处实现了冶金复合,在最佳温度范围既保证了固态20钢和液态316L之间能达到冶金复合,又能使元素有充分的扩散时间而增强了界面结合强度,同时又可以防止因元素过渡扩散而导致316L腐蚀性能下降.该方法为后续复合管连轧提供了优良的管坯,可实现高品质复合管的现场生产.

    固液复合复合管坯热传导界面结合强度扩散20钢/316L模型

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