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  • 超细晶纯铝微塑性变形本构关系的建立
  • 为了研究超细晶纯铝热变形行为,利用等通道挤压工艺制备了超细晶纯铝,并采用INSTRON 5965材料电子万能试验机对超细晶纯铝进行了高温微压缩实验,分析了超细晶纯铝在150~250℃、应变速率3.3×10^-4-1×10^-1s^-1条件下流动应力的变化规律.研究表明,流动应力随试样尺寸的减小呈下降趋势,且变形温度和应变速率对流动应力有显著影响,流动应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低.基于双曲正弦形式修正的Arrhenius关系的本构模型,建立了超细晶纯铝高温微压缩变形本构关系.实验验证表明,所建立的本构关系能够较好地反映超细晶纯铝高温微塑性变形行为特征.
  • 封面图片说明
  • 封面图片出自论文"超细晶纯铝微塑性变形本构关系的建立".超细晶材料具有优异的室温机械性能和高温延展性,能够有效降低晶粒尺度效应,在微成形技术中具有潜在应用.利用等通道挤压工艺制备了超细晶纯铝材料,该幅图片为经过150℃退火处理后EBSD晶粒取向图,平均晶粒尺寸为1.5μm.研究了超细晶纯铝微压缩变形行为,分析了试样尺寸、变形温度以及应变速率对超细晶纯铝流动应力的影响规律,建立了基于双曲正弦形式修正Arrhenius关系的微塑性变形本构方程,为超细晶纯铝材料在微成形技术应用提供了重要理论指导.
  • 纳米增强铁基合金成相机制研究进展
  • 综述了核能系统用纳米增强铁基合金成相机制,阐述了机械球磨过程中形成的超细晶在后续热压烧结过程中发生的长大和粗化行为,介绍了纳米增强相的存在形式与形成过程,分析了奥氏体转变时动力学问题,对比了界面推进的指前因子和激活能等重要参数,提出了Mg Al2O4原位增强铁基合金的方法,并展望了该材料的应用前景,总结了其成相机制和工程应用方面存在的问题.
  • 混合稀土变质对ADC12铝合金组织及性能的影响
  • 为了解混合稀土Pr/Ce变质对ADC12合金组织及性能的影响,采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等手段对其进行观察和分析.结果表明:当加入质量分数0.6%的Pr/Ce时,组织中粗大的初生α-Al相枝晶已变得较为细小,甚至有些α-Al晶粒变得圆整了,富铁相则由原来的条状、块状变为颗粒状,较均匀地分布在晶粒边界上,而共晶Si相也呈细小弥散分布的颗粒状;混合稀土Pr/Ce能与该合金成分中的Al、Si、Fe、Cu 4种元素结合生成稀土金属间化合物,这些化合物在扫描电镜下呈亮白色,其形貌有针状、块状、颗粒状3种;此外,当Pr/Ce的质量分数为0.6%时,该合金具有良好的综合力学性能,其抗拉强度达到251.67 MPa,延伸率达3.04%,分别比基体合金的提高了34.91%和51.24%.
  • 择优蚀坑表征立方晶系冷轧电工硅钢取向性
  • 为确定电工硅钢的晶粒取向性,应用蚀坑技术研究了冷轧无取向硅钢、取向硅钢因择优腐蚀所形成的蚀坑与晶粒取向的关系,分析了{100}面系蚀坑形貌的演变过程,从晶体学角度建立了蚀坑形貌与晶面指数的对应关系.结果发现:无取向硅钢形成不同形貌的蚀坑,其晶面指数为(001)、(011)和(111),或是由它们演变形成的其他晶面指数;取向硅钢形成的蚀坑为同一类型,晶面指数为(011)或由其演变形成的其他晶面指数;晶界也会形成蚀坑,其形貌与相邻晶粒间的取向差有关,取向差大,形成{100}、{110}和{111}面系的蚀坑,取向差小,形成{110}面系的蚀坑.取向硅钢的蚀坑分布具有连续性,晶界的存在并不改变蚀坑的基本特征;取向硅钢蚀坑的底棱相互平行,相差不超过5°,底棱延伸方向与硅钢的轧制方向即[001]方向一致,偏离角度不超过5°.
  • 型材截面几何特征对绕弯成形翘曲的影响
  • 为提高铝合金型材绕弯成形后弯曲件的尺寸精度,运用仿真分析的方法研究了在绕弯成形过程中截面几何特征对竖直壁型材成形翘曲的影响.改变具有竖直壁结构型材的截面几何特征,得到不同型材的成形结果并进行对比分析.结果表明:增加竖直壁型材外侧横向特征的对称性有助于减小成形翘曲变形;增加内侧特征能够显著减小翘曲.该研究结果可以指导型材截面设计,减少成形的难度.
  • 热暴露对γ-TiAl合金表面缺陷损伤容限的影响
  • 研究了热暴露(700℃,10 000 h)对高强度全片层γ-Ti Al合金Ti-44Al-4Nb-4Hf-0.2Si-1B表面缺陷损伤容限的影响,采用扫描电子显微镜研究了热暴露导致γ-Ti Al合金的显微组织变化,并将之与在交变载荷下的表面短裂纹行为和长裂纹扩展行为联系起来.研究发现,在热暴露后,该合金的疲劳强度提高,且长疲劳裂纹启裂门槛值改善,但热暴露导致该合金短裂纹效应的尺寸范围明显增大.采用Kitagawa-Takahashi线图的形式总结和分析了实验结果,分析了热暴露引起的疲劳强化、疲劳失效的非安全短裂纹的尺寸变化以及长裂纹的启裂门槛值的变化,定量确定了热暴露对表面缺陷的损伤容限.长期热暴露所导致的材料内部应力释放、偏聚缓解、缺陷钝化显著影响裂纹尖端的应力状态,更有利于增大长裂纹的启裂抗力并减缓长裂纹的扩展速率.
  • 焊接热循环对1000 MPa级焊缝金属组织性能的影响
  • 为研究多层多道焊对1 000 MPa级焊缝金属组织性能的影响,采用热模拟试验对末道焊缝金属进行一次及二次焊接热循环,并通过冲击、硬度试验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜和电子背散射衍射技术分析热循环后焊缝金属组织性能的变化规律.结果表明:单次热循环下,随着峰值温度(Tp)的升高,冲击韧性逐渐下降,显微硬度先上升后下降;TP为800℃时出现了软化现象,显微硬度326 HV,冲击韧性较高为64 J;TP为950℃时,其奥氏体晶粒相对细小,具有良好的综合力学性能;TP为1 350℃时,显微硬度最高为383 HV,冲击吸收功只有19 J,其脆化原因是冷却时获得粗大原奥氏体晶粒以及粗大的、且方向性较为一致的板条马氏体和贝氏体硬脆组织;经800℃的二次循环后,再次出现软化现象,显微硬度为313 HV,并且焊缝热影响区中残余奥氏体体积分数为1.39%,冲击韧性得到改善为59 J.
  • 电极制备工艺对褐藻多孔碳双电层电容性能的影响
  • 为探究电极制备过程对材料双电层电容可能带来的变化,以褐藻为前驱体制备多孔碳,研究了电容测试过程中碳颗粒尺寸和电极制片压力两种工艺参数对其双电层电容性能的影响规律.通过将多孔碳粉末严格筛分成5组不同的尺寸,分别制成电极并测试其充放电性能和循环伏安曲线,得到比电容随颗粒尺寸变化的规律;再选取优化尺寸的多孔碳,在4种不同的压力下制成电极片,进而研究了不同制片压力对电极电容的影响规律.研究表明,在微米级,所制电极的比电容随碳颗粒尺寸的减小显著增加,同时随制片压力的增大,比电容先增大后减小.本实验条件下,碳颗粒尺寸小于25μm、制片压力为10 MPa(对应电极片所受真实压强约619 MPa)时,得到的电极片具有最高的比电容值.
  • 组合式冷轧支承辊热装等效应力研究
  • 为准确计算辊套和辊芯热装等效应力,首次给出了考虑辊套和辊芯尺寸、材料物理性能参数及过盈量影响的辊套和辊芯热装径向应力计算公式,在此基础上得到了不同辊套厚度及过盈量条件下热装等效应力计算公式.为了验证该理论模型,用ANSYS软件对组合式支承辊热装过程进行了数值模拟,分析了不同辊套厚度、辊套和辊芯过盈量对结合面等效应力的影响.研究结果表明:相同过盈量及辊套厚度条件下,热装过程中周向应力约为径向应力的2倍;相同辊套厚度时,过盈量每增加0.1 mm,热装等效应力增大超过20 MPa;相同过盈量时,辊套厚度每增大100 mm,热装等效应力增大约20 MPa.
  • 镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀研究
  • 为解决分布在西部盐湖地区出现的煤矿矿区钢材腐蚀问题,结合煤矿矿区实际环境,采用实验、理论分析等方法研究了镁水泥混凝土中钢筋的腐蚀.采用CS350电化学工作站,研究镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀,结合SEM微观实验和EDS元素扫描结果,对镁水泥混凝土中裸露钢筋腐蚀状况进行描述.研究表明:美加力涂层钢筋状态良好,未出现腐蚀状态;锌美特涂层钢筋出现了低腐蚀现象;而裸露钢筋表面出现了严重腐蚀.钢筋涂层防腐蚀性美加力涂层较好,锌美特涂层次之;涂层钢筋虽然防腐效果不同,但对裸露钢筋的防腐蚀性能有明显有利影响.
  • 硬脂酸改性β-磷酸三钙及其复合材料机械性能研究
  • 为了提高β-磷酸三钙(β-TCP)复合材料的机械性能,采用硬脂酸(C17H25COOH)对β-TCP表面进行改性处理,研究了β-TCP与C17H25COOH的界面作用机理.利用透射电镜、傅里叶红外光谱、热重分析等技术分别对改性前后β-TCP的颗粒形貌、组分和表面—OH基团进行了表征,研究了改性β-TCP/聚左旋乳酸(PLLA)复合材料的机械性能,并利用扫描电镜观察了复合材料断面形貌.研究表明:硬脂酸包覆在β-TCP表面,改性后β-TCP粉末具有一定的疏水性,硬脂酸的H+可以与β-TCP中的PO43-的一个O发生质子化反应形成—OH.改性β-TCP/PLLA复合材料的机械性能相比改性前有明显提高,改性后的β-TCP微粒在PLLA中分散均匀,两者结合紧密.
  • 不同水灰比下无水硫铝酸钙的水化反应
  • 为澄清无水硫铝酸钙的水化反应机理,利用化学试剂Ca CO3、Al2O3、Ca SO4合成纯度达90%以上的无水硫铝酸钙(C4A3)单矿物,研究其在水灰比为0.3、05、0.7条件下的水化反应,包括不同水化时间的水化产物及变化规律,用X射线衍射仪、综合热分析仪和扫描电子显微镜对水化产物进行分析.结果表明:水化产物为含不同摩尔结晶水的2种单硫型水化硫铝酸钙C4AH12(AFm-12)和C4AH1 4(AFm-14)以及无定形状态的铝凝胶(AH3),整个水化过程未生成钙矾石(AFt);随着水化时间的延长,C4AH12(AFm-12)会逐渐转化为C4AH1 4(AFm-14);水化反应主要集中发生在3~12 h,后期C4AH1 4晶体不断长大.
  • 钛/钢双立式爆炸焊接参数优化
  • 为解决大面积钛/钢爆炸焊接窗口窄,在结合区易出现"过熔"和"射流堆积"等微观缺陷的问题,开展了双立爆炸+轧制综合制造技术,进行了低爆速爆炸焊接用炸药试验优化,发明了一种最低临界爆速爆炸焊接用炸药,设计确定了刚性防护板和柔性防护墙构成的双立综合防护结构及参数,研究了钛/钢爆炸焊接装药厚度窗口.结果表明,双立钛/钢复合板结合界面成波状结合,几乎不存在金属熔化、漩涡等微观缺陷.
  • sc-CO2在GFRP中的渗透模型及其数值模拟
  • 受成型工艺和材料属性的限制,GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)在表面和内部存在一定数量的孔隙,导致管材输送超临界CO2(sc-CO2)时受到流体渗透和扩散的作用而性能降低.为研究不同工况下介质在GFRP中的渗透行为,本文建立了sc-CO2在GFRP中渗透扩散的多孔介质模型,运用计算机流体力学软件FLUENT模拟了sc-CO2在GFRP中的渗透行为,通过控制粘性阻力系数和惯性阻力,研究了渗透深度随时间变化的规律,以及温度和压强对sc-CO2在GFRP中的渗透速度影响规律.结果表明:不同渗透阻力系数下,sc-CO2在GFRP中的渗透速度相差较大,但其渗透深度的变化趋势基本一致,即渗透速度只有量的差异,没有质的区别;随温度的升高,sc-CO2的渗透速率降低;随压强的升高,sc-CO2渗透速率显著增加.
  • 石墨/碳化硅/铁氧体涂层复合材料性能研究
  • 为了开发具备良好介电性能和力学性能的多功能吸波复合材料,以涤纶针织物为基布,以环氧树脂为基体,在基布上进行石墨/碳化硅/铁氧体三层复合涂层整理,制备1.5 mm涂层厚度的柔性纺织涂层复合材料.采用介电谱仪研究了吸波剂的含量对吸波涂层材料介电常数和损耗角正切的影响.鉴于该材料多用于工程领域,采用万能材料实验机测试了该复合材料的拉伸、弯曲、剪切等力学性能.结果表明,该复合材料在低频段具备良好的介电性能,且具备一定的力学性能.
  • 《材料科学与工艺》征稿简则
  • 《材料科学与工艺》(双月刊)是中国材料研究学会与哈尔滨工业大学共同主办的学术性期刊,主要刊登国内外高等院校和研究机构具有创新性、探索性的高水平学术论文、科研报告及阶段性研究成果,各种材料的组织与性能的关系、制备加工原理及工艺研究的最新成果。刊载内容涉及以下材料及其加工工艺:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、纳米材料、生物/仿生材料、智能/功能材料、材料成型及先进材料加工工艺。
  • 超细晶纯铝微塑性变形本构关系的建立(王晨曦;石磊;徐杰;单德彬;郭斌)
    封面图片说明(王晨曦;石磊;徐杰;单德彬;郭斌)
    纳米增强铁基合金成相机制研究进展(戴雷;刘永长)
    混合稀土变质对ADC12铝合金组织及性能的影响(熊俊杰[1,2];闫洪[1,2];揭小平[1,2])
    择优蚀坑表征立方晶系冷轧电工硅钢取向性(李岩;董秀文;于志伟;孔平)
    型材截面几何特征对绕弯成形翘曲的影响(刘迪辉;李显;郑方博;王银茂;孙卫东;张志勇)
    热暴露对γ-TiAl合金表面缺陷损伤容限的影响(黄民;黄泽文)
    焊接热循环对1000 MPa级焊缝金属组织性能的影响(崔冰[1,2];彭云;赵琳;彭梦都;宋威;竺培显)
    电极制备工艺对褐藻多孔碳双电层电容性能的影响(许兴欣;康丹苗;刘庆雷;张荻)
    组合式冷轧支承辊热装等效应力研究(董永刚;朱志安;苏玉龙;宋剑锋)
    镁水泥混凝土中钢筋的电化学腐蚀研究(乔宏霞[1,2];巩位;高升;陈广峰;程千元)
    硬脂酸改性β-磷酸三钙及其复合材料机械性能研究(陈赛;马凤仓;耿芳;刘平;刘新宽;李伟)
    不同水灰比下无水硫铝酸钙的水化反应(常钧;余鑫;尚小朋;赵九野)
    钛/钢双立式爆炸焊接参数优化(赵林升;史长根;葛雨珩;侯鸿宝;尤峻;史和生)
    sc-CO2在GFRP中的渗透模型及其数值模拟(张兵[1,2];王冠辉;王世刚;肖海英;李碧琛;张东兴)
    石墨/碳化硅/铁氧体涂层复合材料性能研究(刘元军;赵晓明;拓晓)
    《材料科学与工艺》征稿简则
    《材料科学与工艺》封面

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