期刊,材料研究与应用 2024年卷2期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

材料研究与应用

主　　编：梁振锋

出版周期：季刊

国际刊号：1673-9981

电子邮箱：gdys6108@163.net

电　　话：020-61086285 37239026

邮政编码：510650

地　　址：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。

正式出版

收录年代

无造孔剂模压烧结制备多孔Cu60Zn40合金的工艺及组织调控

骆仁智王吉应苏利川叶墨稼...

280-286页

查看更多>>摘要：金属多孔材料在制备过程中通常需要掺杂造孔剂以调控孔隙结构,但去除造孔剂需要较长时间,且残留造孔剂会对母材造成污染或腐蚀.以水雾化Cu60Zn40合金粉末为原材料,在未掺杂造孔剂条件下,采用单轴限位模压和烧结工艺制备了多孔Cu60Zn40合金,深入研究了高度压缩比和烧结时间对其孔隙结构的影响.研究结果表明,在未掺杂造孔剂的情况下,粉末冶金制备的多孔Cu60Zn40合金的孔隙结构主要受压制条件和烧结工艺控制.随着压坯高度压缩比从1.6增加至2.0,多孔Cu60Zn40合金的孔隙率降低了48.15％,同时最大孔径、平均孔径和最小孔径分别减小了 45.51％、46.72％和66.43％.尽管孔隙形貌未发生明显变化,但该调控方式有效改变了合金的孔隙尺寸.随着烧结时间延长,多孔Cu60Zn40合金的孔隙形状明显趋于球形化,而孔隙率和孔隙尺寸变化幅度较小.因此,采用模压烧结法制备的多孔Cu60Zn40合金,可通过调整高度压缩比灵活调控开孔隙率和孔隙尺寸,可通过调控烧结时间优化孔隙形貌.此外,在多孔Cu60Zn40合金的烧结过程中,锌的挥发量与高度压缩比成反比,与烧结时间成正比.本研究为无掺杂造孔剂调控金属多孔材料孔隙结构提供了可靠的理论和技术支持,对粉末冶金制备金属多孔材料具有重要理论和实际意义.

关键词：

模压成型多孔材料Cu60Zn40高度压缩比烧结时间孔隙结构粉末冶金烧结造孔剂锌挥发

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Nb-10Zr合金的热变形行为、组织特征及热加工图

贾志强武宇朱绍珍

287-291页

查看更多>>摘要：Nb-10Zr合金可作为特种薄膜功能材料应用于太阳能行业.深入理解Nb-10Zr合金的热变形行为是实现该应用的前提,然而国内目前围绕该合金热加工过程的材料加工性能相关研究十分匮乏.建立热材料加工图可实现描述指定条件下的材料可加工性,明确合金的变形窗口,指导材料加工工艺的制定和优化.选用均匀化处理后的电铸熔炼铸锭Nb-10Zr合金,采用热模拟试验机开展了热模拟压缩试验,并基于动态材料模型,通过对应变速率敏感系数m、功率耗散系数η和失稳系数ξ的数据分析,建立了材料不同温度和应变速率条件下的流变稳态区和非稳态区的热加工图.同时,通过微观组织观察,分析和验证了加工图的准确性.研究结果表明,Nb-10Zr合金铸锭在1 300℃下经24 h均匀化处理后,未出现Zr元素偏聚所形成的缺陷,也未见裂纹、气孔、疏松和夹渣等其他类型的缺陷.铸态组织中存在粗大晶粒和细小晶粒,晶粒尺寸分别为500-800 μm和20-30 μm.在应变为0.4和0.6条件下,Nb-10Zr合金存在2个合理的热加工窗口,即变形温度1 060-1 100 ℃和应变速率0.01-0.04 s-1,以及变形温度1 080-1 100 ℃和应变速率0.3-1 s-1.在不同变形条件下,变形后的Nb-10Zr合金均获得了细小的动态再结晶组织.在温度1 100 ℃和应变速率0.01 s-1下,合金晶粒尺寸为80-100 μm;而在温度1 100℃及应变速率1 s-1下,合金晶粒尺寸为40-60 μm.此外,通过不同工艺制备参数下合金组织形貌的观察,证明了所确定加工窗口的合理性.本研究为Nb-10Zr生产过程中的工艺选择和工艺参数的优化提供了理论指导.

关键词：

Nb-10Zr合金热压缩试验变形程度变形温度应变速率热加工图晶粒尺寸热加工窗口

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碳化物增强新型因瓦合金的成分优化及热处理工艺研究

胡瑜牛振国栗克建朱斌...

292-298页

查看更多>>摘要：因瓦合金因其在居里温度下极低热膨胀系数的显著特性,可用于制备尺寸精度高或尺寸要求恒定的元器件,在航空航天和精密仪器等领域中受到广泛关注.然而,因瓦合金较低的强度限制了应用范围,细化晶粒、固溶强化和沉淀强化是提高因瓦合金强度的主要途径.为制备膨胀系数低且力学强度高的高性能因瓦合金,以典型因瓦合金Fe-36Ni为研究对象,在合金熔炼中添加钒(V)和碳(C)元素,借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等表征技术,研究了 V、C元素添加对热轧成型因瓦合金Fe-36Ni组织形貌的影响及作用机理.研究结果表明,适量添加V和C元素,可在基体中形成细小均匀的钒碳化物(VC)颗粒,该颗粒对基体形成沉淀强化,提高了基体奥氏体组织的均匀性,从而提高了基体强度.过量添加V和C元素,不仅容易造成VC颗粒偏聚,同时还会导致合金中的Si元素在晶界聚集,形成大块硅夹杂,使合金塑性变差,热膨胀系数提高.此外,采用合理的热处理工艺,即低温固溶、超长时效的热处理方法,不仅可使VC相在合金基体组织中均匀析出,形成沉淀强化,还可避免合金中的奥氏体组织的在热处理过程中的异常长大.本研究为制备力学强度高且膨胀系数低的高性能因瓦合金提供了理论支撑.

关键词：

因瓦合金VC颗粒显微组织沉淀强化热处理工艺热轧成型力学强度膨胀系数

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氢能航空发动机研究现状及发展制约因素

刘佳育罗纳李俊辰罗奎林...

299-308页

查看更多>>摘要：为应对全球气候变暖和温室效应加剧,欧美中等多国纷纷提出各自碳中和发展战略,在航空航天、交通运输等多个领域推动新能源技术的应用.氢能源是航空业中较为理想、可取代传统石化燃料的能源,目前全球各大航空公司都在着手布局氢能航空体系.氢能源在航空领域的应用十分广泛,但其最重要的1个研究方向—氢燃料航空发动机,仍处于大力发展和技术创新阶段.总结了近期氢燃料发动机在航空领域的新发展,综述了氢燃料发动机在材料应用方面的短板和现实阻碍,具体从氢能航空发展现状、氢能航空发动机关键技术、氢能航空发动机发展的主要制约因素3大方面进行介绍.氢燃料一直备受关注和青睐,国外早已启动开发氢能飞机的研究项目,并在研发氢能飞机、推动氢能航空相关产业方面已取得一定实质性进展,而我国相关研究主要集中在制氢(风能、光能等电解制氢)、储氢、供氢(氢燃料加注站)及氢燃料电池和汽车领域.为推动氢能航空发动机的大力发展,未来必须突破氢动力推进技术、机载氢燃料存储技术及氢燃料生产制备技术等技术壁垒,而提供飞行动力的航空发动机是其中首要核心点.尽管氢能航空的发展前景备受瞩目,但如要大规模推行,仍面临诸多挑战.若要实现氢能航空飞机大范围应用推广,还需在核心动力、交叉技术等方面开展更加深入的研究与开发.

关键词：

氢能航空氢能源氢燃料发动机研究现状制约因素氢涡轮发动机E-TBCsTGO

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金属有机框架材料对水体中重金属离子去除性能及机理的研究进展

杨强王仁娟黄博文鲁浩...

309-328页

查看更多>>摘要：工业化进程的加快导致全球环境污染日趋严峻,尤其是铬、砷、铅、汞、镉、锌、铜及镍等重金属污染极为显著.重金属在水体中多以离子态存在,难以生物降解,将对生态环境和人类健康构成巨大威胁,因此寻求经济、高效的重金属去除方法刻不容缓.水体中重金属去除的方法主要包括离子交换、混凝沉淀、氧化还原、吸附、膜过滤及电渗析等,其中吸附法具有成本低廉、操作简单和适应性强等诸多优点,被认为是去除水体中重金属的优选方法之一.金属有机框架材料(MOFs),因其比表面积大、孔隙率高、活性位点丰富、可调节性强及热/化学稳定性高等特性,被广泛应用于去除水体中的重金属.重点综述了 MOFs及其复合材料对铬、砷、铅、汞、镉、锌、铜及镍重金属离子的去除性能,分析了 MOFs初始浓度、重金属离子浓度、接触时间、pH值、温度及干扰离子等因素对重金属去除效果的影响.同时,明确了 MOFs去除重金属离子的机理.其主要作用机理为吸附、沉淀及氧化还原,其中吸附分为物理吸附和化学吸附,物理吸附主要包括静电引力、扩散作用和范德华力,化学吸附主要包括开放金属位点/配位作用、酸碱作用及氢键作用,而沉淀或者氧化还原伴随在吸附过程中.此外,对今后MOFs材料在重金属污染防治领域的研究方向及潜在应用进行了展望,以期为MOFs材料在环境污染修复领域的研究和应用提供理论基础.

关键词：

金属有机框架材料重金属离子吸附去除效果最大吸附量吸附去除机理影响因素水处理研究进展

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光致异构分子修饰改性富勒烯复合材料的合成及性能研究

张哲文黎汉江王婷罗文...

329-334页

查看更多>>摘要：C60富勒烯为零维碳纳米材料,具有笼状空间结构和优异物化特性(如超导、光催化等),在能源、电子、医药及太阳能等领域中具有极大应用潜力.然而,C60自身特殊的分子结构决定了其本征较差的溶解性和加工性能,限制了其实际应用.因此,高效的表面修饰和表面功能化成为C60复合材料当今的研究热点.针对传统C60复合材料制备方法需要使用有机溶剂、产率不高的现状,提出了一种简便的水相合成法,即通过表面羟基化和自由基加成反应,合成具有光敏特性的偶氮苯分子修饰的富勒烯复合材料AZOC-FC60.利用红外光谱、X射线光电子能谱、紫外可见光谱等技术,对复合材料的结构和光致异构特性进行表征.结果表明,AZOC-FC60复合材料中,AZOC与FC60为共价接枝方式,AZOC分子的功能密度约为1∶41(即每41个C原子接枝1个AZOC分子),使AZOC-FC60复合材料具有较高的功能密度.AZOC-FC60复合材料的结构与FC60类似,为球状团聚结构,但其表面凹凸不平,这是由于AZOC接枝在FC60表面所导致.通过增强分子间相互作用,提高了 AZOC-FC60复合材料的光响应特性和结构稳定性,使其回复半衰期提高了 4个数量级.综上研究,开发了一种工艺简便的富勒烯复合材料的水相合成法,极大拓展了该复合材料在光热存储/光催化等领域中的应用潜力.

关键词：

富勒烯C60表面修饰表面功能化水相合成光响应特性结构稳定性回复半衰期

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铝合金板料成形间距对逐点连续电磁成形过程的影响规律

李晋莫仲伟黄春章争荣...

335-343页

查看更多>>摘要：电磁成形具有高速成形和提高材料塑性成形性能的特点,非常适用于准静态下难加工轻质铝合金材料的成形.在电磁系统中加入集磁器可以实现对工件的局部加工,但当电磁集中在小区域内多次成形时,由于两个成形点的距离较小,存在局部变形相互影响的区域,从而影响板料成形的均匀性.为研究逐点连续电磁成形过程中局部变形之间的相互作用机理,采用数值模拟结合实验验证的方法,探究了金属板料小区域逐点连续电磁成形过程中的变形行为,揭示了成形间距对板料成形涉及的电磁力、应变和最终成形效果的影响规律.研究结果表明,在单次电磁成形时,板料受到的电磁力呈环状分布,成形点中心受到径向与切向压应变和轴向拉应变,成形点四周受到径向拉应变和轴向与切向的压应变.在多次成形时,随着两成形点间距减小,板料在第二次成形时受到变形区的影响,影响间距为14 mm,板料中心所受的径向压应变和轴向拉应变增大,板料电磁力逐渐增大.第二成形点中心的成形高度随着两成形点间距的增加逐渐增加,两个成形点衔接处的凹槽深度也越深,而两个成形点衔接处的径向拉应变随着成形间距的增加表现为先增大后减小的趋势.本研究为在铝合金板料多点电磁成形过程中两点变形间距对电磁力和成形效果的影响提供了理论依据.

关键词：

电磁成形集磁器铝合金板料数值模拟成形间距逐点连续电磁作用机理局部变形

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激光粒度仪湿法测定不同形貌超细镍粉平均粒度的研究

汪松英曾世堂李金朋

344-349页

查看更多>>摘要：超细镍粉诸多物化性质随粉末形貌、粒径等参量的变化发生显著改变,因此针对超细镍粉的粒度的准确测定至关重要.确定激光粒度仪测定超细镍粉平均粒度的最佳测试条件,选用湿法测定方法,以多孔状、片状和球状超细镍粉对研究对象,研究了分散剂种类、超声时间、分散剂质量分数、遮光度及采样轮数等参数对超细镍粉平均粒径测定结果的影响.结果表明,在实验选用的6种分散剂FMES、L64、CAB、PECPM、CTAC和G-18中,添加FMES分散剂测得的超细镍粉D50值最小,而添加G-18分散剂测得的超细镍粉D50值最大,表明FMES分散剂改善了 3种形貌的超细镍粉在水中的团聚,使粒度测量的准确性更高.当超声时间为8 min时,孔状超细镍粉测得的D50=4.403 μm,片状超细镍粉测得的D50=1.345 μm,球状超细镍粉测得的D50=1.289 μm.随着超声时间持续延长,3种形貌的超细镍粉测得的D50值逐渐趋于平稳,其中片状和球状形貌超细镍粉测得的D50值与电镜测试结果较为相符,而孔状超细镍粉D50值与电镜测试结果差别明显,表明激光粒度仪湿法测定不适用于孔状形貌的镍粉.采样轮数与粒度测试值具有强线性相关性,超声时间为8 min时,相邻两轮的测试结果更相近,从而确定了适宜的超声时间为8 min.综上所述,确定了片状和球状超细镍粉平均粒度的最佳测试条件为:超声时间8 min、分散剂FMES质量分数1.5％、遮光度10％-20％.在最佳测试条件下重复测试6次,片状和球状超细镍粉的平均粒度数据具有较高的准确性和重现性.

关键词：

激光粒度仪超细镍粉平均粒度分散剂超声时间采样轮数遮光度准确性重现性

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原子掺杂对不同配体中碳点光致发光性能的影响研究

谭超汪克威胡永俊

350-356页

查看更多>>摘要：碳点具有光学性质可调及光稳定性好的特性,被广泛应用于各种工业领域,特别是光致发光领域.碳点的光致发光与碳源的分子结构密切相关,其中碳点自身分散性会影响发光强度.为研究碳点在不同配体中的光致发光性能,采用掺杂合成-溶液透析法,制备了 3种分子结构的碳点材料,掺杂碳点NCDs、共掺杂碳点NSCDs及混合碳点NCDs+NSCDs.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射表征了其显微形貌,利用紫外可见光谱仪测试了其吸光强度,配置了乙醇、有机溶液进行紫外和自然光照射发光测试,研究了 3种碳点的分散性及发光性能.研究结果表明,NCDs呈二维细片状形貌,NSCDs的掺杂原子负载在其表面,而NCDs+NSCDs的掺杂原子团具有强的单分散性.3种碳点均为均匀分布的纳米颗粒,尺寸大小约1.8nm.以NCDs的碳特征峰为初始位置基准,NSCDs的特征峰明显向左发生了偏移,NCDs+NSCDs的特征峰也发生了向左偏移,但显著程度低于NSCDs.其主要原因是掺杂原子团的引入使晶面间距发生变化,影响了碳点晶面间距的大小,表明掺杂原子已引入碳点中.3种碳点在自然光照射下均发出绿色荧光,且随着激发波长越长偏向蓝移,其中NCDs+NSCDs荧光发光颜色最深,表明其具有更强的亲水性和分散性.分散性的增强会使碳点的发光强度增强,NCDs+NSCDs在不同配体中的发光强度最强,表明其分散性强,增强了其光致发光性能.本研究为碳点发光性能在光致发光及其他领域的应用提供了参考.

关键词：

碳点原子掺杂光致发光性能表面修饰分散性配体发光强度荧光发光

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