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期刊信息/Journal information
中南大学学报（自然科学版）
中南大学
中南大学学报（自然科学版）

中南大学

黄伯云

月刊

1672-7207

zngdxb@csu.edu.cn

0731-88879765

410083

湖南省长沙市中南大学校内

中南大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Central South University（Science and Technology)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中南大学主办的一本以有色金属和稀有金属为主的综合性学术刊物，主要刊登地质采矿、矿物工程、有色冶金、材料科学与工程、机械工程、自动控制工程、计算机科学、应用数理化等方面的学术论文和科研成果，可供有关高等院校师生，研究院研究人员、厂矿企业及地质队工程技术人员在教学、科研和生产工作中参考。
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    Cu层包覆CNTs与原位自生纳米相协同增强铝基复合材料的微观结构及力学性能

    余炜琳孙天宇喻惠望郭柏松...
    3083-3092页
    查看更多>>摘要：以纯铝粉末、CuO粉末和Cu层包覆CNTs为原料,采用快速热压烧结方法制备Al-CNTs(Cu)-CuO复合材料,研究不同质量分数的CuO对复合材料中原位反应生成相特征及其对材料力学性能和磨损性能的影响.研究结果表明:提高铝基复合材料中CuO含量会显著促进Cu层包覆CNTs增强铝基复合材料中Al2Cu及Al2O3纳米相的原位析出,不仅提高了铝基复合材料的强韧性匹配度,而且降低了磨损率,提高了耐磨性能.Cu层包覆CNTs与原位自生纳米相协同强化作用可以有效地提升铝基复合材料的综合服役性能,其在航空航天、轨道交通等领域具有十分广阔的应用前景.

    铝基复合材料碳纳米管原位固相反应力学性能摩擦磨损

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    ZrB2超细粉体改性C/C-SiC-ZrC复合材料的微观结构和烧蚀性能

    汤磊尹健熊翔张红波...
    3093-3104页
    查看更多>>摘要：为进一步提升C/C-SiC-ZrC复合材料的抗烧蚀性能,采用反应熔渗法(reactive melt infiltration,RMI)制备ZrB2超细粉体改性C/C-SiC-ZrC复合材料,考察ZrB2超细粉体含量对改性复合材料的微观结构和烧蚀性能的影响.研究结果表明:相较于未改性的C/C-SiC-ZrC复合材料,ZrB2超细粉体的引入使C/C-SiC-ZrC复合材料的密度由2.25 g/cm3增至2.40～2.48 g/cm3;ZrB2主要分布在ZrC基体中,且分布均匀;ZrB2超细粉体的添加显著提升了复合材料的抗烧蚀性能;电火花等离子体烧蚀120 s后,当ZrB2超细粉体摩尔分数为2％时,复合材料的质量烧蚀率和线烧蚀率最低,分别为6.90 mg/s和2.26 μm/s;在烧蚀过程中,氧化生成的ZrO2黏附在材料表面,与具有一定流动性的SiO2形成龟壳状的ZrO2-SiO2氧化层,该氧化层减少了烧蚀过程中等离子体向基体的扩散和热传递,有效提升了改性复合材料的抗烧蚀性能.

    ZrB2C/C-SiC-ZrC反应熔渗微观结构抗烧蚀性能

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    炭陶配副用碳纤维增强铜基摩擦材料及其摩擦学行为

    陈琦徐宇轩周海滨周佩禹...
    3105-3119页
    查看更多>>摘要：炭陶配副用铜基摩擦材料在高速制动下难以兼具高摩擦因数与高耐磨性,为此,采用粉末冶金法制备短切沥青基碳纤维增强铜基摩擦材料,对材料力学、热学与摩擦学性能进行研究.研究结果表明:在室温下,碳纤维增强铜基摩擦材料布氏硬度提升14.8％,热扩散系数提高9.5％,比热容提升6.8％;在高速制动条件下(6 000 r/min),碳纤维增强铜基摩擦材料摩擦耐磨性能显著提升,摩擦因数提升25.0％,稳定系数提升6.1％,且磨损量降低42.2％;加入碳纤维能显著提高表面平整度,增加机械混合层的厚度,降低磨屑直径,提高摩擦材料耐磨性;碳纤维增强铜基摩擦材料随速度增加发生从磨粒磨损、黏着磨损到氧化磨损、疲劳磨损的转变.

    铜基摩擦材料碳纤维磨损机制摩擦学行为

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    梯度层对铜基复合材料摩擦学性能的影响

    陆均明李恒青张磊李卫...
    3120-3128页
    查看更多>>摘要：采用粉末冶金方法制备均质石墨-铜复合材料(10％C/Cu,质量分数)和2层梯度石墨-铜复合材料(7％C/Cu-10％C/Cu),研究梯度层对石墨-铜复合材料物理性能和摩擦学性能的影响,并对其摩擦磨损机制进行分析.研究结果表明:梯度复合材料的致密度和导电性相比于均质复合材料都得到了显著提升.在法向载荷为24、26和30 N时,梯度复合材料的磨损率相比于均质复合材料分别降低了8.24％、12.10％和11.30％;梯度材料和均质材料的平均摩擦因数和磨损率均随载荷的增加而升高;梯度复合材料的磨痕深度、宽度和材料挤出高度都比均质复合材料的小,且均随载荷的增加而增大.2种复合材料的磨损机制主要以磨粒磨损为主,氧化磨损和黏着磨损为辅.

    粉末冶金梯度复合材料石墨-铜复合材料摩擦学性能磨损机制

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    91W-Ni-Fe-Co合金的常温、低温力学性能及微观组织

    成会朝石明君罗旭张广卫...
    3129-3141页
    查看更多>>摘要：通过粉末冶金方法制备91W-5.5Ni-3.3Fe-0.2Co和91W-5.5Ni-2.5Fe-1Co合金.采用硬度测试、室温低温拉伸试验、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等方法,研究合金的微观组织演变和室温、低温力学行为.研究结果表明:在室温条件下,Co质量分数为1％的合金的力学性能更优异,抗拉强度和伸长率分别为1 400 MPa和11.7％,拉伸断裂行为以钨解理断裂和黏结相撕裂为主.微观组织上,相比于低Co合金,高Co合金的晶粒更加细小,钨-钨连续度降低,黏结相体积分数提高,黏结相中钨溶解度增大,合金性能得到优化;随着温度降低,2种合金的强度提高,伸长率下降;在-60℃时,高Co合金的伸长率相比于低Co合金的伸长率提高了20％,同时,合金的断裂模式仍以韧性相撕裂为主,而低Co合金在低于-20℃时,断裂由钨解理断裂主导.在一定范围内,Co质量分数增加能抑制杂质元素在晶界处偏聚,提高钨晶粒塑性变形程度,降低低温脆性.

    高密度钨合金钴力学性能断裂模式低温脆性

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    时效热处理对TC18钛合金组织及力学性能的影响

    戴雨曾凡浩彭奕瑞陈梅艳...
    3142-3150页
    查看更多>>摘要：以TC18钛合金作为研究对象,采用固溶-时效工艺来调整其组织结构,结合X射线衍射(XRD)、金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析方法研究时效热处理和晶粒组织对TC18合金力学性能的影响.研究结果表明:铸态合金时效后屈服强度与固溶态的屈服强度相比有所提升,但塑性降低;在空冷固溶条件下,在温度为450℃、时效时间为4 h时,样品的屈服强度增至1 492 MPa,但其延伸率降低;当时效温度为600℃时,样品晶界附近和晶内处出现细纹状次生α相;次生α相的分布和宽度影响合金变形中位错的运动,降低合金强度,提升合金塑性.

    时效热处理TC18合金力学性能微观组织

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    预合金化粉末制备钛基复合材料研究进展

    杨经纶陈彪李金山
    3151-3164页
    查看更多>>摘要：钛基复合材料(TMCs)以其高强度、高比模量、优良的耐磨性和耐热性,成为航空航天等领域广泛使用的先进结构材料.粉末冶金(PM)和增材制造(AM)作为TMCs的常见先进制备工艺,因其具有高材料设计自由度和材料利用率而备受青睐.然而,这些工艺在增强相分布、尺寸及结构方面的局限性,使得TMCs的力学性能提升面临挑战.预合金化粉末为TMCs提供了新颖的增强相结构,可以将TiC、TiB等陶瓷颗粒细化至纳米级并均匀分布,显著细化材料,同时,还可以与一次粉末边界(PPB)网络结构结合,实现增强相的多级分布,为PM和AM工艺在优化TMCs的强塑性方面开辟新的途径.基于此背景,本文综述了利用预合金化粉末制备PM TMCs和AM TMCs的研究进展,介绍了预合金化粉末的制备工艺,并探讨了其带来的新型结构与性能优化效果.最后,总结了该工艺在当前阶段面临的突出问题,并展望了未来的研究方向和发展趋势.

    钛基复合材料预合金化复合材料粉末粉末冶金增材制造

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    粉末冶金制备碳纳米管增强铜基复合材料研究进展

    张运娜贾磊周永欣吕振林...
    3165-3179页
    查看更多>>摘要：碳纳米管具有优异的力学性能和导电、导热性能,作为增强体引入铜基体中有望开发出新一代高强、结构功能一体化的复合材料.然而,碳纳米管在铜基体中的分散性较差及其与铜的润湿性问题,成为制备碳纳米管增强铜基(CNTs/Cu)复合材料的主要挑战,并显著影响了复合材料的性能.本文对目前有关制备碳纳米管增强铜基复合材料的主要方法包括碳纳米管前期预处理方法、碳纳米管在铜粉末中分散的方法、复合材料的烧结方法进行总结,概述复合材料的力学性能、摩擦磨损性能以及导电导热性能的研究进展,并提出思考和展望,以便为制备CNTs/Cu复合材料研究提供参考.

    碳纳米管铜基复合材料分散性力学性能

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    柔性复合电介质GQDs/BTO/PVDF制备及介电储能性能研究

    熊崇浩顾旭航张帆胡海龙...
    3180-3193页
    查看更多>>摘要：基于渗流阈值理论,采用FTIR、TEM、SEM、LCR数字电桥测试仪和铁电压电测试仪等测试技术,探讨BTO含量和纳米量子点种类对GQDs/BTO/PVDF复合体系介电性能的影响.研究结果表明:随着BTO质量分数的增加,体系的相对介电常数呈现先增后减的趋势,在BTO质量分数为10％时达到最大值290(5 kHz时),而介电损耗则呈现出先减小后增大的变化规律;由于―NH2官能团的引入,GQDs的电子结构被改变,从而提高了电荷传输效率;量子点材料的加入不仅能够维持高击穿场强,而且能提高BTO在基体中的分散性和体系的相对介电常数,GQDs-NH2/BTO/PVDF体系的介电性能优良,在5 kHz时相对介电常数达4 713,有限元数值分析结果验证了介电性能的提升机理.GQDs-NH2/BTO/PVDF复合膜在210 kV/mm的外加电场下,储能密度达2.57 J/cm3,能量效率达78.8％.

    纳米量子点介电储能钛酸钡石墨烯量子点柔性介电材料

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    窄带隙铁酸铋的优化制备及其压电光催化性能

    衣秋燕孙泽黎赵艳袁晰...
    3194-3203页
    查看更多>>摘要：针对光催化反应过程中光生电子与空穴复合率高、可见光谱吸收利用率低等问题,利用水热法合成具有较窄带隙的钙钛矿型铁酸铋(BiFeO3).研究结果表明:在超声与光照的协同作用下,反应原料中NaOH浓度为8 mol/L时合成的BiFeO3样品的性能最佳,在15 min内对靛蓝胭脂红染料的降解率达97.6％,拟合得到的一级反应速率常数为0.203 6 min-1,其原因是其较窄的能带隙导致电子跃迁能量阈值较低.自由基捕获实验验证了压电光催化的反应机理,并验证了BiFeO3产生的压电场促进光催化反应进程的耦合效应.

    铁酸铋压电光催化耦合机理窄带隙钙钛矿

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