2010年30卷2期

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论文
航空用B93铝合金均匀化显微组织分析
姜锋, 韦莉莉, 蹇海根, 郑秀媛, 黄宏锋, 文康
2010, 30(2): 1-6.
[摘要](39) [PDF 669KB](0)
摘要:
利用金相显微镜(OM),X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)观察了航空用高强B93铝合金铸态及均匀化过程中的显微组织演变,结合不同状态的DSC曲线,发现在均匀化过程中,合金中细长窄小的非平衡相富集区优先发生回溶。在均匀化温度低于350℃时主要是部分过饱和α(Al)固溶体分解析出平衡相η(MgZn2),少量的晶界非平衡低熔点共晶相溶解;均匀化温度高于460℃时平衡η(MgZn2)相、T(AlZnMgCu)相等大部分金属间化合物回溶到基体中,枝晶网络变稀,晶界细化;铸态组织中Cu元素偏析严重,随着均匀化温度的升高,网状连续的富Cu晶界相Al6(CuFe)部分溶解断开,但在均匀化过程并不能完全消除;航空用B93铝合金最佳均匀化工艺为460℃/24h。
喷射成形GH742y合金的碳化物相
许文勇, 李周, 袁华, 张勇, 刘娜, 张国庆
2010, 30(2): 7-10.
[摘要](33) [PDF 985KB](0)
摘要:
对喷射成形高温合金GH742y中碳化物相的类型、成分、数量、形貌、分布及稳定性进行了研究。结果表明:喷射成形高温合金GH742y的碳化物MC中M主要包括Nb和Ti元素,N能取代C的位置形成M(C,N)碳氮化物,呈多边形细小颗粒状弥散分布在晶界和晶内;碳氮化物具有高的热稳定性,经过高温固溶处理不发生分解,其数量、大小、形状没有发生明显变化;碳氮化物钉扎和拖拽晶界,引起晶界弯曲,限制晶界迁移,抑制了晶粒长大。
基于Prasad判据的全片层TA15钛合金塑性流动失稳预测
董显娟, 鲁世强, 王克鲁, 郑海忠, 肖璇
2010, 30(2): 11-16.
[摘要](41) [PDF 890KB](1)
摘要:
对全片层TA15钛合金进行等温恒应变速率压缩试验,采用Prasad失稳判据预测合金在750~1100℃,0.001~10s-1热力参数范围内的塑性流动失稳,并对变形后试样进行宏观和微观观察。结果表明,全片层TA15钛合金在试验参数范围内热变形时存在较大区域的流动失稳,且随着变形温度的降低,失稳区范围有从高应变速率向低应变速率逐渐扩展的趋势。在(α+β)两相区变形,失稳缺陷主要有宏观剪切裂纹、原始β晶界裂纹和局部流动三种形式。在β单相变形,失稳主要是原始β晶粒沿着垂直于压缩轴线方向拉长,且在部分晶界附近分布着变形带。
应用加工硬化率研究TA15钛合金β区变形的动态再结晶临界条件
欧阳德来, 鲁世强, 崔霞, 董显娟, 吴超, 邱伟
2010, 30(2): 17-23.
[摘要](44) [PDF 2310KB](1)
摘要:
基于位错理论探讨了材料大应变条件下的加工硬化率曲线及动态再结晶的拐点判据,利用在变形温度1050~1100℃、应变速率0.001~1s-1条件下等温恒应变速率压缩试验获得的应力-应变数据,采用加工硬化率处理方法,研究了TA15钛合金β区变形的动态再结晶临界条件,并应用Zener-Hollomon参数建立了临界应变模型。结果表明,TA15钛合金在本试验条件下呈现两种曲线特征类型的应力-应变曲线,其θ-σ曲线均呈现拐点及-θ/σ-σ曲线上出现最小值;临界应变与峰值应变之间具有一定的相关性,即εcp=0.62;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=1.72×10-2Z0.0605
多孔TC4钛合金的吸氢热力学特性的研究
郭青苗, 章芳芳, 侯红亮, 任学平
2010, 30(2): 24-29.
[摘要](29) [PDF 666KB](0)
摘要:
利用管式氢处理炉测定了多孔TC4钛合金在673K,773K,873K和973K下的吸氢PCT曲线,确定了多孔TC4钛合金在不同温度下的吸氢平台压,并根据范德荷夫方程得出了吸氢热力学参数,分析了吸氢前后的组织变化。研究结果表明,不同温度下的PCT曲线都包括两个吸氢平台,分别是αHHβH和βHβH+δ相变所导致的平台,且平台压随着温度的升高逐渐升高;多孔TC4钛合金在生成氢化物时的焓变和熵变分别为(-47.07±0.14)kJ·mol-1和(-125.24±0.17)J·K-1·mol-1,说明多孔TC4-H体系中生成的氢化物的稳定性较Ti-H体系小,放出的热量也较少;置氢温度为673K时,由于吸氢量较高,材料组织中出现了裂纹,当置氢温度增加到973K时,组织则呈现为多方向生长的块状形貌。
深氮化硬化32Cr3MoVE钢组织性能研究
江志华, 李志明, 佟小军, 李志
2010, 30(2): 30-34.
[摘要](37) [PDF 723KB](0)
摘要:
针对深氮化硬化32Cr3MoVE钢进行了硬化层组织性能的表征分析。与18CrNi4A钢渗碳件、32Cr3MoVE钢常规氮化件进行了接触疲劳性能对比试验研究,并对深氮化件进行了接触疲劳失效行为分析,认为两种裂纹萌生模式同时存在,但其疲劳破坏取决于表层内裂纹的萌生和扩展。同时探索了深氮化硬化钢长寿命机理:渗氮层深达0.6~0.8mm,渗层组织优异,表面硬度高,具有优异的硬度梯度和残余应力分布。
搅拌摩擦加工对Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金动态变形行为的影响
沙桂英, 吕勤云, 于涛, 孙晓光, 王洪顺
2010, 30(2): 35-39.
[摘要](34) [PDF 685KB](0)
摘要:
采用不同工艺对Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金进行了搅拌摩擦加工(FSP)处理,利用Hopkinson压杆对FSP处理前后的合金进行了冲击试验,探讨搅拌摩擦加工对该合金动态应力-应变行为及其应变率效应的影响。结果表明,FSP处理之后合金的显微组织因发生动态再结晶得到显著的细化,平均晶粒尺寸约由60μm减小至不足10μm。在高应变率冲击载荷下,合金母材的动态应力-应变行为表现出了明显的应变率强化效应,而FSP处理之后合金的动态应力-应变行为对应变率不敏感。这主要是由于经不同工艺FSP处理后,Mg-2.67%Nd-0.5%Zn-0.5%Zr合金产生的细晶强化及细小、弥散的沉淀相强化,大大提高了合金的变形抗力。
TC21钛合金喷丸强化层微观组织结构及性能变化
宋颖刚, 高玉魁, 陆峰, 赵振业
2010, 30(2): 40-44.
[摘要](104) [PDF 669KB](1)
摘要:
采用透射电子显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪对TC21钛合金表面喷丸强化层内的微观结构和纳米压痕力学性能进行了研究。结果表明,TC21钛合金表面经喷丸强化后,在表层形成一个弹塑性变形层。强化过程中由于密排六方晶体的基面、柱面和锥面滑移系的开动,造成位错密度升高,α相中位错形貌呈现网状;强化前纳米压痕硬度为3.2GPa,强化后为6.7GPa,提高1倍以上。在强化层内形成很高的宏观残余压应力,并且表现为由表面向里逐渐减少的梯度变化。强化层深度达到370μm。
周期结构对AlTiN多层薄膜结合能影响
罗庆洪, 杨会生, 陆永浩, 娄艳芝, 于栋利, 王燕斌
2010, 30(2): 45-50.
[摘要](37) [PDF 1049KB](1)
摘要:
使用TiAl合金靶,利用中频反应磁控溅射系统,通过交替改变氮气流量的方法,在高速钢(W18Cr4V)基体上沉积了氮含量周期性改变的AlTiN多层薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)等方法研究了AlTiN多层薄膜微观组织和结构;AlTiN多层薄膜的力学以及膜基结合性能用纳米压痕硬度仪和划痕试验得到。结果表明,制备的AlTiN薄膜,尽管交替的两层中氮含量不同,但每一单层都为非晶包裹纳米晶的纳米复合结构,所不同的是,低氮含量层中纳米晶密度较小。多层结构的形成能够很大的提高AlTiN多层薄膜的临界载荷和结合能,同时硬度和弹性模量值均有微小的提高,氮气流量的增加有利于多层膜性能的改善。
沉积温度突变导致金刚石膜中大量黑色缺陷形成的孪晶模型
姜春生, 刘政, 郭世斌, 唐伟忠, 吕反修
2010, 30(2): 51-57.
[摘要](26) [PDF 1428KB](0)
摘要:
提出了沉积温度突变时黑色缺陷形成的孪晶机制模型。这一模型提出的基本假设为:沉积温度改变时,金刚石膜的表面上产生贯穿型的孪晶,孪晶以及原来的晶粒的各晶面均将按α2d所规定的生长速率扩张,在生长时相邻晶粒的晶界处形成了一种形如"峡谷"状的、相邻晶面夹角过小的局部环境,后者将导致活性气体扩散的过程难于进行,从而形成黑色缺陷。在此假设的基础上,利用水平集方法对此模型进行了二维的模拟,并通过实验进行了验证。模拟及实验的结果表明,在金刚石膜沉积的过程中,沉积温度的突变将通过在众多金刚石晶粒的表面诱发产生孪晶,显著提高金刚石膜中黑色缺陷的形成几率。
CrN中间层阻挡元素扩散的能力研究
李伟洲, 刘山川, 宫骏, 孙超, 姜辛
2010, 30(2): 58-63.
[摘要](25) [PDF 1283KB](0)
摘要:
为了降低涂层和基体间的元素互扩散,采用电弧离子镀技术在NiCrAlY防护涂层和DSM11基体间加入CrN扩散阻挡层。用扫描电镜(SEM)观察了沉积态CrN涂层、退火和氧化态NiCrAlY/DSM11和NiCrAlY/CrN/DSM11的表面和截面形貌;通过能谱(EDS)分析了元素沿防护涂层和扩散阻挡层的截面分布;用X射线衍射仪(XRD)检测了防护涂层和扩散阻挡层的物相结构;用透射电镜(TEM)观察了样品退火和氧化后扩散阻挡层的形貌特征;利用1100℃恒温氧化实验比较了单一NiCrAlY涂层和NiCrAlY/CrN涂层体系的抗氧化能力,结合真空扩散实验分析了高温情况下元素在涂层和基体间的扩散。结果表明:CrN扩散阻挡层能有效地抑制合金元素的互扩散。其原因与高温下CrNCr2NTiN的转变有关;TiN在扩散阻挡层的生成有利于防护涂层抗氧化能力的提高。
玻璃纤维化学镀Ni-Fe-Pr-P合金及性能研究
吴道伟, 黄英, 苏武, 李玉清
2010, 30(2): 64-67.
[摘要](43) [PDF 1302KB](0)
摘要:
为获得性能优良的导电玻璃纤维,采用化学镀的方法,在玻璃纤维表面镀覆了一层均匀、致密的Ni-Fe-Pr-P合金层。利用扫描电镜、X射线能谱仪、数字万用表、振动样品磁强计、矢量网络分析仪观察了镀层的表面形貌,分析了镀层成分、含量,研究了材料的导电性与磁性能,并在8.2~12.4GHz频段内测试了材料的吸波性能。研究发现:掺杂稀土镨的镀层有较好的导电性,合金镀层中镨原子的含量最大可达9.21%;合金镀层的磁损耗值很低,是一种典型的电损耗材料;添加适量的稀土镨能显著地改善镀层的吸波性能。
水热电泳沉积法制备C-AlPO4高温抗氧化涂层及其表征
杨文冬, 黄剑锋, 曹丽云, 夏昌奎
2010, 30(2): 68-72.
[摘要](50) [PDF 514KB](0)
摘要:
采用水热电泳沉积法在C/C-SiC复合材料表面制备了均匀的方石英型磷酸铝(C-AlPO4)高温抗氧化涂层。借助XRD和SEM对涂层的晶相组成和显微结构进行了表征。分析了C-AlPO4粉体在悬浮介质中的荷电机理,考察了C-AlPO4粉体在有机悬浮液中的分散稳定性;通过正交实验得到了C-AlPO4涂层的优化制备工艺;研究了此工艺条件下制备涂层的晶相、显微结构及抗氧化性能。结果表明:C-AlPO4由于吸附有机介质分子离解出的H+而荷正电,其悬浮液的分散稳定性在异丙醇中最好;制备C-AlPO4涂层的优化工艺条件为沉积电压220V,沉积时间25min,沉积温度100℃;抗氧化性能测试表明优化工艺条件下所制备的C-AlPO4涂层具有较好的抗氧化性能和抗热震能力,在1500℃的空气气氛下氧化37h后,涂层试样的失重率仅为0.53%。
热处理温度对硅酸钇纳米晶相组成及显微结构的影响
曹丽云, 许斌生, 黄剑锋, 王灵灵, 夏昌奎
2010, 30(2): 73-76.
[摘要](43) [PDF 520KB](0)
摘要:
以硝酸钇、硅酸钠和氢氧化钠为起始原料,采用微波水热法制备了硅酸钇纳米晶。研究了后期热处理温度对硅酸钇纳米晶的相组成和显微结构的影响。利用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)对粉体进行了表征。结果表明:经微波水热可直接合成硅酸钇粉体,但其结晶性能较差,后期热处理有助于提高其结晶性能。随着热处理温度的升高,粉体中Y2SiO5相的含量增加,微晶的微观结构从棉絮状结构逐渐向柱状结构转变,Y2SiO5纳米晶沿[378]取向生长。
BiFeO3掺杂K0.5Na0.5NbO3-LiSbO3无铅压电陶瓷的相变及退极化性能研究
江民红, 刘心宇, 龚晓斌, 成钧
2010, 30(2): 77-81.
[摘要](33) [PDF 1171KB](0)
摘要:
采用传统陶瓷常压烧结工艺,制备了BiFeO3掺杂0.95K0.5Na0.5NbO3-0.05LiSbO3(0.95KNN-0.05LS)无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷的相转变、热滞与退极化性能。未掺杂和掺杂0.4mol%BiFeO3的0.95KNN-0.05LS陶瓷在室温下分别为正交相结构和正交相与四方相共存结构。掺杂后的陶瓷样品具有明显的热滞现象,热滞的温区约为300~380℃,对应陶瓷四方相与立方相共存的温区。所有陶瓷样品的平面机电耦合系数kp随温度的升高均减小,在300℃以下均有kp≥0.30。掺杂与未掺杂的KNN-LS陶瓷的退极化温度分别为360℃和370℃。
RTM成型石英/苯并噁嗪复合材料的孔隙率研究
尹昌平, 肖加余, 李建伟, 曾竟成, 江大志
2010, 30(2): 82-88.
[摘要](32) [PDF 1476KB](0)
摘要:
采用RTM工艺制备石英/苯并噁嗪复合材料,研究了主要工艺参数对其孔隙率的影响,并和石英/钡酚醛复合材料进行了对比。结果表明,较之纯低压或纯高压的注射方式,先低压后高压的注射方式可显著降低孔隙率;注射温度对孔隙率有一定影响,较佳的注射温度应是树脂黏度达到100~500mPa·s时的温度;孔隙率随着纤维体积含量的增加而减小,而制件厚度对其影响不大。在给定的先1atm后4.5atm的注射压力,50%纤维体积含量,6mm制件厚度,钡酚醛和苯并噁嗪注射温度分别为62℃和96℃的条件下,石英/苯并噁嗪复合材料的孔隙率仅为0.32%,明显低于石英/钡酚醛的3.49%。
多层复合吸波涂料设计与试验研究
齐宇, 黄大庆, 何山
2010, 30(2): 89-93.
[摘要](52) [PDF 1360KB](0)
摘要:
单层吸波涂料一般吸波频带较窄,而多层吸波涂料吸波频带较宽。本研究采用三层结构设计,有效展宽吸收频带,在吸收频率为6~18GHz范围内,材料的反射率不大于-10dB,材料厚度为2.15mm,面密度4.5kg/m2多层吸波涂料经过相应的环境试验后仍然能够保持较好的性能。
高度对金属橡胶材料力学性能的影响
李宇燕, 黄协清
2010, 30(2): 94-97.
[摘要](33) [PDF 1088KB](0)
摘要:
根据以多孔材料理论为基础建立的非线性本构关系,通过对空心圆柱形金属橡胶材料做静态试验并对试验数据进行拟合,得到了非线性本构关系模型中各项系数与材料高度的变化关系,发现材料的高度越大,材料的非线性本构关系的各项系数的绝对值越大,从而实现了对由金属橡胶材料所组成的结构在密度和承载面积一定,高度发生变化情况下的非线性本构关系的预估。最后运用算例进行验证,说明运用金属橡胶材料非线性本构关系的各项系数和材料高度的关系式能准确地预估材料的非线性本构关系。
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