材料科学研究
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ISSN: 3078-9281

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  • 低热通量下碳纤维/环氧树脂层合板的燃烧特性 下载：55 浏览：431
  • 陈少杰1,2 徐艳英1,2 王志1,2 胡泊1,2 《材料科学研究》 2020年12期
  • 摘要:
    使用锥形量热仪研究了35 kW/m2热通量下碳纤维/环氧树脂层合板的点燃时间、质量损失速率、热释放速率等燃烧特性参数与其厚度的关系,建立了热穿透深度的数学模型以得到不同厚度层合板的热穿透深度、判别层合板的热厚热薄特性并分析燃烧过程。结果表明:在低热通量下,随着碳纤维/环氧树脂层合板厚度的增加其点燃时间延长、平均质量损失速率和质量损失速率峰值下降、总释放热量增大、热释放速率峰值先增大后减小；碳纤维/环氧树脂层合板在点燃时表现为热薄型或是热厚型,与其物理厚度有直接关系。热厚型材料有一个由热厚型向热薄型转变的热响应过程。
  • 电子束辐射对取向性聚醚醚酮性能的影响 下载：52 浏览：473
  • 丁仁浩1,2 曹丹3 许璐1 王自强1 李建喜3 马红娟1 《材料科学研究》 2020年12期
  • 摘要:
    在室温空气气氛中用电子束(EB)辐照拉伸取向后的聚醚醚酮(PEEK)片,研究了辐射对取向性PEEK片材性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、差示扫描量热(DSC)和万能拉力机等手段测试了不同辐射吸收剂量对取向性PEEK片受力方向(平行方向)和垂直于受力方向(垂直方向)的结晶性能、热稳定性、力学性能和热收缩性能的影响。结果表明,在实验吸收剂量范围内,样品的结晶温度、熔融焓以及结晶度都随着吸收剂量的增加而减小；随着吸收剂量的增加样品的热稳定性降低；在空气气氛中辐照样品,其平行和垂直方向上的断裂伸长率、断裂应力均随吸收剂量的增加而减小；辐照后样品平行方向的热收缩率是垂直方向的2倍,在不同吸收剂量的条件下两方向的热收缩率都不变。
  • 回火温度对两相区退火海工钢组织和性能的影响 下载：57 浏览：26
  • 张翔云1 李激光1 严玲2 何煦泽1 郭菁1 《材料科学研究》 2020年11期
  • 摘要:
    对690 MPa级海工钢进行"淬火+两相区退火+回火"三步热处理,研究了回火温度对其组织和性能的影响、分析了力学性能变化与组织演变和残余奥氏体体积分数之间的关系。结果表明:回火后实验钢的显微组织为回火贝氏体/马氏体、临界铁素体和残余奥氏体的混合组织。随着回火温度的提高贝氏体/马氏体和临界铁素体逐渐分解成小尺寸晶粒,而残余奥氏体的体积分数逐渐增加；屈服强度由787 MPa降低到716 MPa,塑性和低温韧性明显增强,断后伸长率由20.30%增至29.24%,-40℃下的冲击功由77 J提升至150 J。残余奥氏体体积分数的增加引起裂纹扩展功增大,是低温韧性提高的主要原因。贝氏体/马氏体的分解和残余奥氏体的生成,引起组织细化、晶粒内低KAM值位错的比例逐渐提高和小角度晶界峰值的频率增大,使材料的塑性和韧性显著提高。
  • 三(氯异丙基)磷酸酯在蒙脱石表面吸附机理的模拟计算 下载：54 浏览：412
  • 刘珊珊1 兰艳花2 杨荣杰3 周智明1 《材料科学研究》 2020年11期
  • 摘要:
    基于密度泛函理论研究了三(氯异丙基)磷酸酯(TCPP)与钠基蒙脱石(NaMMT)凝胶化的机理,在微观水平上建立TCPP和NaMMT的分子模型并计算了在无水和有水状态下TCPP在NaMMT的001表面以及晶层间的吸附参数。结果表明,TCPP在NaMMT的001表面和晶层间均能通过物理作用稳定吸附,钠离子有利于TCPP在NaMMT表面的吸附。在有水分子状态下TCPP与水分子在NaMMT表面协同吸附,水分子作为"桥梁"将TCPP与NaMMT表面连接起来,增强了它们之间的相互作用。实验结果亦表明,水分能明显提高TCPP与NaMMT的凝胶化速度。NaMMT与TCPP通过强相互作用自发溶胀形成物理交联结构,吸收大量的TCPP液体。水分增强了体系的相互作用,使交联网络更容易形成,从而加速凝胶化过程。
  • 退火温度对冷轧Ti-13V-3Al-0.5Cu形状记忆合金组织结构与马氏体相变的影响 下载：55 浏览：422
  • 孙馗善1 李珺2 孟祥龙1 蔡伟1 《材料科学研究》 2020年11期
  • 摘要:
    使用XRD、TEM、DSC和室温拉伸等分析测试手段,对冷轧后经不同退火温度处理的Ti-13V-3Al-0.5Cu(%,原子分数)合金微观组织结构,马氏体相变行为,力学性能和形状记忆性能进行了研究。经冷轧、退火处理后,合金在室温下的组织主要为α"马氏体相,存在少量残余β母相、α相和Ti2Cu第二相。随着退火温度的增加,合金形状记忆性能先升高后降低；当退火温度为750℃时,在预应变量为6%的前提下可实现5.3%的可回复应变。其组织结构观察结果表明,经冷轧、退火处理后,合金中α"马氏体形貌由"V"字型自协作组态向择优取向的单一取向马氏体板条转化,界面可动性提升,马氏体临界再取向应力降低,形状记忆性能提高。
  • 温度对6101铝合金导线拉伸性能的影响 下载：58 浏览：428
  • 宋文硕1 宋竹满2罗雪梅2 张广平2 张滨1 《材料科学研究》 2020年11期
  • 摘要:
    研究了6101铝合金单股导线在-70℃到70℃温度区间的拉伸性能。结果表明,6101铝合金导线在-70℃低温下具有较高的强度和较好的变形均匀性,但是随着变形温度的提高其屈服强度和强度极限都呈下降趋势。与在-70℃的拉伸性能相比,在70℃合金的强度极限和屈服强度分别降低了10.9%和9.3%。对应变硬化率和屈服强度与温度的相关性分析发现,在拉伸变形过程中合金样品的应变硬化率随着流变应力的增大和温度的升高呈下降趋势。晶格摩擦阻力极大的影响了合金的屈服强度,对比不同温度下6101合金的屈服强度增量的拟合计算结果与实验结果,得到了这种导线屈服强度增量与温度的关系,据此可预测此类导线在不同温度下的服役可靠性。
  • Al预沉积层对金属有机物化学气相沉积方法在Si衬底上生长AlN缓冲层和GaN外延层的影响 下载：60 浏览：436
  • 甄龙云1 彭鹏2 仇成功1 郑蓓蓉1 Antonios Armaou1,3 钟蓉1 《材料科学研究》 2020年11期
  • 摘要:
    采用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)在硅(Si)衬底制备铝/氮化铝/氮化镓(Al/AlN/GaN)多层薄膜,使用光学显微镜(OM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)等手段表征AlN和GaN薄膜的微观结构和晶体质量,研究了TMAl流量对AlN薄膜和GaN薄膜的形核和生长机制的影响。结果表明,预沉积Al层能促进AlN的形核和生长,进而提高GaN外延层的薄膜质量。TMAl流量太低则预沉积Al层不充分,AlN缓冲层的质量取决于由形核长大的高结晶度AlN薄膜与在气氛中团聚长大并沉积的低结晶度AlN薄膜之间的竞争,AlN薄膜的质量随着TMAl流量的升高而提高,GaN薄膜的质量也随之提高。TMAl流量太高则预沉积Al层过厚,AlN缓冲层的质量取决于由形核长大的高结晶度AlN薄膜与Al-Si回融蚀刻之间的竞争,AlN薄膜的质量随着TMAl流量的升高而降低,GaN薄膜的质量也随之降低。
  • 张力退火感生各向异性对纳米晶合金磁性能的影响 下载：61 浏览：456
  • 潘贇1,2 刘天成1,2 李广敏1,2 戴白杨2 吕娜2 张伟2 唐冬冬2 《材料科学研究》 2020年10期
  • 摘要:
    对Fe74.1Cu1Nb3Si15B6.9（%,原子分数）纳米晶合金进行连续张力退火,研究了张力退火感生各向异性对纳米晶合金磁性能的影响。结果表明,张力退火产生的感生各向异性常数（Ku）与退火张力（σ）满足线性关系。随着退火张力的增大合金在f=5 k Hz和H=3 A/m测试点的有效磁导率（μe）先增大后减小,且随着磁场和频率的提高有效磁导率（μe）的衰减减小。退火张力为67 MPa时有效磁导率（μe）在磁场强度H为0～800 A/m和频率f为1 k～3 MHz范围内保持约800,表现出恒导磁特性。同时,合金的单位质量损耗（Pm）随着退火张力的增大而减小,当退火张力为67 MPa时损耗为68 W/kg （测试条件:Bm=300 mT,f=100 kHz）,与无张力退火相比下降约67%。同时,通过磁光克尔效应观察到张力退火后合金内部形成垂直于张力方向的180°片形畴,随着退火张力的增大磁畴宽度减小且趋于一致,退火张力为67 MPa时片形畴的宽度约为85μm。
  • 高通量抗污染碳量子点/聚砜纳米复合分离膜的制备 下载：62 浏览：472
  • 陈斌1 张佳露1 张岩1 赵海超2 朱丽静2 《材料科学研究》 2020年10期
  • 摘要:
    先以4-氨基水杨酸(ASA)为原料发生水热反应合成碳量子点(CDs),随后将其共混分散在铸膜液中用非溶剂诱导相分离法制备了PSF/CDs纳米复合膜。透射电子显微镜(TEM)观测和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实,CDs具有小尺寸和大量亲水基团的特点。使用水接触角分析(WCA)、扫描探针显微镜(SPM)和扫描电子显微镜(SEM)对分离膜进行了表征,发现纳米复合膜具有比原始膜更好的亲水性和更多的孔洞,从而使分离膜具有更高的通量和抗污染性能。PSF/CDs膜的通量回复率(FRR)超过90%,总污染率(Rt)低于60%,且可逆型污染为主要污染源。CDs含量(质量分数)为2%的复合膜整体效果最佳。具有更强抗污染能力的纳米复合膜,其水通量甚至为纯PSF膜的3倍。
  • 高通量抗污染碳量子点/聚砜纳米复合分离膜的制备 下载：60 浏览：452
  • 陈斌1 张佳露1 张岩1 赵海超2 朱丽静2 《材料科学研究》 2020年10期
  • 摘要:
    先以4-氨基水杨酸(ASA)为原料发生水热反应合成碳量子点(CDs),随后将其共混分散在铸膜液中用非溶剂诱导相分离法制备了PSF/CDs纳米复合膜。透射电子显微镜(TEM)观测和傅里叶变换红外光谱(FTIR)证实,CDs具有小尺寸和大量亲水基团的特点。使用水接触角分析(WCA)、扫描探针显微镜(SPM)和扫描电子显微镜(SEM)对分离膜进行了表征,发现纳米复合膜具有比原始膜更好的亲水性和更多的孔洞,从而使分离膜具有更高的通量和抗污染性能。PSF/CDs膜的通量回复率(FRR)超过90%,总污染率(Rt)低于60%,且可逆型污染为主要污染源。CDs含量(质量分数)为2%的复合膜整体效果最佳。具有更强抗污染能力的纳米复合膜,其水通量甚至为纯PSF膜的3倍。
  • Q235/Ni-Co基自修复涂层的制备和耐蚀性能 下载：64 浏览：439
  • 段体岗1 黄国胜1 马力1 彭文山1 张伟2 许立坤1 林志峰1 何华3 毕铁满3 《材料科学研究》 2020年10期
  • 摘要:
    结合自修复微胶囊防腐涂层与合金镀层的优点,在Q235碳钢基体制备Ni-Co/Cap(T+Y)复合涂层以提高碳钢材料的耐侯性和服役周期。首先采用恒电流合金电镀法在Q235碳钢基体生成Ni-Co合金镀层,然后将以桐油和金属缓蚀剂做囊芯的双组份自修复胶囊均匀分散在醇酸树脂防腐涂层中制备有机防腐涂层,得到NiCo/Cap(T+Y)复合涂层。SEM观测和热重分析结果表明,合成的双组份自修复微胶囊的平均粒径约为3μm,囊芯包覆率达到49%。中性盐雾试验和微区电化学测试结果表明,经历380 h中性盐雾试验后复合防腐涂层只在划痕交点处出现轻微腐蚀,其他部位仍旧完整,没有出现鼓泡和腐蚀。以Ni-Co合金镀层与自修复涂层相结合的复合涂层,能长期保护Q235碳钢。
  • 1 GPa级TRIP型BF钢的组织调控和强塑性机制 下载：65 浏览：440
  • 侯晓英 孙卫华 金光宇 王业勤 郝亮 曹光明 任东 殷继丽 《材料科学研究》 2020年10期
  • 摘要:
    以节约化、经济化、轻量化为立足点,利用"TRIP效应"解决强塑性同步提高的矛盾,制备出一种1 GPa级TRIP型BF钢,研究了不同组织调控的微观形貌和强塑性机制。结果表明,合理的成分设计和将热轧初始组织调控为(20～30)%铁素体和(70～80)%针状贝氏体,有利于将最终成品的显微组织调控为(75～85)%BF和≥15%的第二相残γ组织,使1 GPa级TRIP型BF钢具有优良的综合性能。两相组织的合理配比及其形貌特征,对TRIP型BF钢的强塑性有显著的影响。在82%的BF组织基体中均匀分布着片层宽度为80～130 nm的第二相残γ组织,在两相协调变形机制作用下可达到优良的强塑性匹配:延伸率20.3%,强塑积达到22.0 GPa·%；当BF组织板条的宽度为0.15～0.45μm且薄膜状残γ组织的宽度为50～90 nm时,强度达到1099 MPa,发生碰撞时剩余的残γ组织(约6%)发挥"TRIP效应"从而提高防撞件的吸能和安全性。
  • 磁性多孔RGO@Ni复合材料的制备和吸波性能 下载：62 浏览：447
  • 刘佳良1 陈平1,2 徐东卫1 于祺3 《材料科学研究》 2020年9期
  • 摘要:
    以氧化石墨烯和乙酰丙酮镍为原料,用溶剂热法合成了三维多孔RGO@Ni纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征了材料的晶体结构和组成,根据拉曼谱分析了材料内部的石墨化程度和结构缺陷,用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了材料的形貌和微观结构。结果表明,当RGO@Ni纳米复合材料的填充量(质量分数)为25%时在最小反射损耗(RLmin)和最大有效吸收带宽(EAB)方面显示出优异的EMW吸收性能；厚度为2.2 mm的RGO@Ni纳米复合材料其RLmin为-61.2 dB,而在2.5 mm匹配厚度下覆盖的EAB范围最广,为6.6 GHz(10.5～17.1 GHz)。这种复合材料优异的微波吸收性能,归因于协同效应的增强和特殊的多孔结构。
  • 离子液体辅助纳米纤维素吸附剂的制备及其吸附性能 下载：68 浏览：449
  • 黄健1 林春香1 陈瑞英2 熊万永1 温小乐1 罗鑫1 《材料科学研究》 2020年9期
  • 摘要:
    以脱脂棉纤维素(Cellulose,Ce)为原料,以丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,使用酸性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([Bmim]HSO4)为溶剂和水解催化剂对纤维素进行水解和改性,然后对改性纤维素进行高压均质处理制备出纳米纤维素吸附剂(AA/AM-g-NC)。对AA/AM-g-NC的结构和性能进行表征,并以亚甲基蓝为吸附质研究了对AA/AM-g-NC的吸附性能。结果表明,离子液体辅助高压均质处理脱脂棉后得到纤丝交联网状结构的AA/AM-g-NC吸附剂。这种吸附剂的晶型保持了纤维素Ⅰ型结构,结晶度略有提高；AA/AM-g-NC吸附剂表面接有丙烯酸和丙烯酰胺官能团,对亚甲基蓝的吸附受pH值的影响且为自发放热过程,并符合Langmuir吸附等温式；吸附过程接近准二级动力学方程,由颗粒的内扩散和表面扩散共同控制。
  • 微晶和氢键双增强水凝胶AG/PVA/CB[7]的制备和性能 下载：61 浏览：446
  • 杨琴 赵卫杰 赵娜 王若迪 陈诚 《材料科学研究》 2020年9期
  • 摘要:
    以天然高分子琼脂糖(AG)为第一物理交联网络、聚乙烯醇(PVA)为第二物理交联网络、七元瓜环(CB[7])为交联剂,制备了双网络AG/PVA/CB[7]水凝胶。使用SEM、FT-IR和XRD等手段表征AG/PVA/CB[7]水凝胶的形貌、结构以及交联方式,研究了这种水凝胶的力学性能、溶胀性能和宏观自愈性能。结果表明:这种凝胶具有高强度和自愈性,高分子链之间通过氢键和微晶共同交联使其机械性能提高；该凝胶的力学性能随着冷冻-解冻次数的增加而提高,交联剂CB[7]的加入也使其力学性能提高,循环5次后其拉伸强度为0.37 MPa,杨氏模量为0.23 MPa,平衡溶胀率为140%。
  • 铁素体不锈钢在高温尿素环境中的腐蚀行为研究 下载：62 浏览：465
  • 黄安然1 张伟2,3 王学林1,4 尚成嘉1 范佳杰1 《材料科学研究》 2020年9期
  • 摘要:
    对三种商用车排气系统用铁素体不锈钢(436L、439M、441)进行了尿素结晶腐蚀试验,以模拟铁素体不锈钢在商用车排气系统内选择性催化还原器(SCR)中的渗氮腐蚀行为。探究了合金成分及夹杂物对不锈钢耐高温尿素腐蚀的影响,并依据EDS表征结果阐释了材料内部腐蚀的渗氮机理。研究表明,在高温热震疲劳和氧化的协同作用下,高温高氮的环境导致铁素体不锈钢晶界及晶内局部区域快速析出氮化铬颗粒,造成晶界及基体局部区域贫铬。由于436L和441不锈钢含有较高的Mo和Nb,其耐高温尿素腐蚀能力显著优于439M。此外,由于436L和441不锈钢中夹杂物细小弥散,也降低了氮化铬在夹杂物的形核析出几率,成为提高抗高温尿素腐蚀的另一个因素。
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