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2008年 第14卷 第5期    刊出日期：2008-10-23

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材料科学与工程

Zr-4合金薄板的织构与耐疖状腐蚀性能的关系

周邦新;姚美意;李强;夏爽;刘文庆

2008, 14(5):  441-445 . 

摘要 ( 2250 )   PDF (706KB) ( 777 )  

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采用500 ℃/10.3 MPa过热蒸汽中腐蚀的方法，研究热处理及织构取向对Zr-4合金薄板耐疖状腐蚀性能的影响.样品在820 ℃-1 h加热快冷后，晶粒发生长大，得到了集中的 (0001)［11 20］和 (0001)［10 10］织构，这时耐腐蚀性能比较好的（0001）面基本平行于轧面，而样品四周的侧面是耐腐蚀性能较差的(11 20)和(10 10)面.样品经过这样热处理后，增加了Fe和Cr合金元素在 α-Zr中的过饱和固溶含量，提高了样品轧面的耐疖状腐蚀性能，但是样品的侧面上仍然会出现疖状腐蚀现象.耐疖状腐蚀性能的好坏与织构的晶体取向有关，只有当样品在1 000 ℃ β 相加热快冷，使 Fe和Cr合金元素在 α-Zr中的过饱和固溶含量进一步得到提高后，才能完全抑制疖状腐蚀现象.

强磁场在金属材料制备中应用研究的进展

任忠鸣;晋芳伟

2008, 14(5):  446-455 . 

摘要 ( 2161 )   PDF (1363KB) ( 876 )  

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强磁场下金属材料制备加工过程是一个新兴的研究领域，近年来发展迅速.作者综述了这一领域的主要进展，重点讨论了强磁场的晶体取向作用、磁场对金属凝固的作用、磁场下金属热处理和磁场的相变热力学效应等，指出强磁场对金属材料制备的影响是独特和复杂的，具有广阔的发展前景.同时分析了需进一步研究的主要方向.

氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的扩散行为

陈业新;马杰;石丹丹;C. T. LIU

2008, 14(5):  456-460 . 

摘要 ( 2212 )   PDF (678KB) ( 575 )  

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采用电解渗氢的方法研究室温下氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的扩散行为.研究结果表明，在相同渗氢温度下，渗氢后的Ni₃Fe合金的延伸率随渗氢时间的增加而降低，拉伸断口上的沿晶断裂区(IG)的深度随渗氢时间的增加而增加；在相同渗氢时间下，合金拉伸断口上的沿晶断裂区的深度随渗氢温度的增加而增加.沿晶脆性断裂区的深度与渗氢温度和时间的关系符合菲克扩散方程的解.时间滞后法计算结果表明，氢在无序态Ni₃Fe合金中的表观扩散系数高于在有序态合金中的表观扩散系数.氢在无序态和有序态Ni₃Fe合金中的扩散激活能分别为44.9 kJ/mol和29.5 kJ/mol.

小形变量轧制下电工钢中立方织构的形成

王均安;贺英;邱振伟;周邦新;Frantisek Kovac

2008, 14(5):  461-466 . 

摘要 ( 1997 )   PDF (699KB) ( 614 )  

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尝试了小形变量轧制对立方织构电工钢织构形成的影响.结果表明，对含碳量较低的Fe-3.2%Si铁硅合金的初次再结晶组织施加小形变量形变和退火后，可以得到具有柱状晶结构的晶粒组织，并且得到比较集中的立方织构.柱状晶组织形成过程中伴随着∑5和∑11晶界的减少和最终消失，这种低∑重位晶界的移动主要是由于(100)取向晶粒与基体晶粒之间存在沿〈100〉或〈110〉转动36.9°或50.5°的取向关系.

可焊可热镀锌相变诱发塑性钢研制

李麟;史文;张梅;何燕霖;刘华初;符仁钰

2008, 14(5):  467-471 . 

摘要 ( 2208 )   PDF (636KB) ( 685 )  

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分析了强塑性组合极好的相变塑性钢在应用的广泛性方面，反而远不及强塑性不如它的双相钢的原因.参照热力学和动力学计算结果，研制了可热镀锌并具有良好焊接性的相变塑性钢，并得到试验和生产证实.为了适应国内钢厂生产，提出以磷代硅以提高钢的可镀性方法，从而代替代了国外以铝代硅的方法.

00Cr25Ni2Mo3Mn10N高氮超级双相不锈钢的组织和性能

肖学山;李钧;江来珠;赵钧良

2008, 14(5):  472-474 . 

摘要 ( 2089 )   PDF (364KB) ( 691 )  

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一种新型的资源节约型高氮超级双相不锈钢00Cr25Ni2Mo3Mn10N开发出来，氮质量分数达到0.5％.研究表明，经热锻和1 050 ℃固溶处理后，基体组织由铁素体和奥氏体组成，铁素体质量分数约为47％，氮质量分数的增加能明显提高材料的机械性能和腐蚀性能.通过对比研究表明，00Cr25Ni2Mo3Mn10N的综合性能相当于或优于00Cr25Ni7Mo4N 超级双相不锈钢.

过渡金属掺杂的多孔二氧化钛薄膜电极光催化氧化技术

沈嘉年;刘东;万斌;李谋成;钟祥玉

2008, 14(5):  475-480 . 

摘要 ( 2002 )   PDF (730KB) ( 660 )  

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研究了铂和镍掺杂的锐钛矿结构的二氧化钛多孔薄膜电极的制备与光催化氧化技术用于染料废水的净化处理.电极由在钛片上通过电化学阳极三步氧化法制备, 产生稳定的过渡金属掺杂的二氧化钛多孔薄膜电极.对生物难降解的偶氮染料废水（酸性红G）用所制备的电极进行了紫外光照射下的光催化降解实验，结果表明掺Pt电极大大提高了光催化活性，掺Ni反而降低了其光催化活性.根据所掺金属的电子功函和电子亲和力解释了这一作用.被处理水溶液的酸值增加有利于光催化降解.

双辊薄带连铸熔池内钢液流动混合的行为

张捷宇;王波;周国治;樊俊飞;任三兵;赵顺利

2008, 14(5):  481-486 . 

摘要 ( 2256 )   PDF (691KB) ( 633 )  

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采用数值模拟的方法研究了双辊薄带连铸熔池内钢液的传输行为，分析了采用V形布流系统时熔池内钢液的流动状态和混合特性.计算了熔池自由表面处的湍流动能大小和流体停留时间分布.结果表明，钢液在熔池内均匀分布，有利于薄带坯的均匀凝固.侧封板处钢液更新速度加快，液面波动加强，有利于防止液面结壳.

脉冲激光镀膜工艺制备BiFeO₃-CoFe₂O₄多铁性复合薄膜

程晋荣;朱岩岩;陈建国;俞圣雯;吴文彪;金灯仁;孟中岩

2008, 14(5):  487-491 . 

摘要 ( 2139 )   PDF (607KB) ( 697 )  

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采用脉冲激光镀膜（PLD）工艺，在Pt（111）/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了柱状结构0.7BiFeO₃-0.3CoFe₂O₄（BFO-CFO）多铁性复合薄膜.在薄膜的沉积过程中，通过自组装生长实现钙钛矿结构BiFeO3和尖晶石结构CoFe₂O₄相的形成以及两相分离.探索了BFO-CFO复合薄膜的生长条件和机制，研究了薄膜厚度对BFO-CFO复合薄膜结构和性能的影响.

组合材料芯片技术在Zn-Al合金镀层组分优选中的应用

朱丽慧;朱烁金;刘茜;刘庆峰;王利

2008, 14(5):  492-497 . 

摘要 ( 1932 )   PDF (788KB) ( 619 )  

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组合材料芯片技术是材料研究的一种全新方法，能够高效、快速地筛选、优化新材料.按照组合材料芯片技术筛选结果，具有良好力学和耐蚀性能的Zn-Al合金中Al含量应控制在50%～75％，其中Al含量为72.6%时性能最佳.选择纯锌、55Al-Zn和72Al-Zn三种组分进行热浸镀和耐蚀性比较及机理研究.结果表明，72Al-Zn合金的耐蚀性稍优于55Al-Zn，都明显优于纯锌.这与组合材料芯片技术筛选结果一致，表明该组合材料芯片技术在优选Zn-Al耐蚀合金镀层组分方面是可靠的.

多层结构钛酸锶铅薄膜及介电调谐与温度稳定性

吴文彪;周栋义;金灯仁;孟中岩

2008, 14(5):  498-502 . 

摘要 ( 2296 )   PDF (655KB) ( 598 )  

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在研究组分、溶胶浓度对钛酸锶铅（PST）薄膜结构、介电、调谐性能等影响的基础上，设计一种以低损耗—高调谐—低损耗组分交替沉积的方法，研制了三明治多层结构的PST薄膜（PST20-40-20）.研究结果表明,这种三明治多层结构的薄膜表面致密，晶粒均匀，同时具有调谐率高、损耗低等特点，综合性能比单组分要好，其调谐率、优值分别为52和45.在20～100 ℃范围内调谐率变化幅度小于8%，提高了温度稳定性.

应用JMatPro软件对比研究两种抽油杆钢的合金化特点

闵永安;刘湘江;毛远建

2008, 14(5):  503-508 . 

摘要 ( 2098 )   PDF (671KB) ( 648 )  

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采用JMatPro软件对比研究了两种抽油杆钢不同温度下的平衡相及其成分.结果表明，与7Mn2SiCr钢相比，12MnSi2Cr钢铁素体、奥氏体相中将固溶更多的Cr，Mo，Si元素，而碳化物总量减少了30％，微合金元素Nb的加入提高了钢中M(C,N)碳化物的稳定性.在此基础上，对12MnSi2Cr抽油杆钢的高韧性进行了探讨.

溶胶-凝胶方法制备铁酸铋薄膜及膜厚的影响

俞圣雯;蔡金玉;严云飞;程晋荣

2008, 14(5):  509-513 . 

摘要 ( 3085 )   PDF (587KB) ( 787 )  

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以溶胶-凝胶方法制备不同厚度的铁酸铋(BiFeO₃, BFO)薄膜，XRD分析表明，BFO薄膜呈钙钛矿相结构，且随着厚度的增加，薄膜的结晶性变好.而薄膜厚度为4层(200 nm)至8层(400nm)之间，其微观结构可能发生由赝立方相向三方相的转变.同时，随着膜厚的增加，BFO薄膜的介电性能得到改善，绝缘性能得到提高，铁电性能也相应地好转.

高分子络合法自组装ZnO纳米结构和形貌调控

贺英;王均安;张文飞;谌小斑;黄宗昊

2008, 14(5):  514-520 . 

摘要 ( 2170 )   PDF (1035KB) ( 684 )  

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研究采用高分子络合法工艺制备ZnO纳米结构材料时晶体尺寸、形貌和质量的控制影响因素和机理.发现ZnO纳米结构的自组装生长由其极性生长特征和高分子网络骨架限域所决定.采用不同络合材料可调控ZnO纳米结构的形貌，如以聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等高分子材料作为络合剂时，分别可以得到均匀直径的ZnO纳米棒、纳米线，而作为对比，当以氨水、柠檬酸钠和六亚甲基四胺等小分子材料作为络合剂时，则分别得到ZnO纳米花、纳米片和棒槌状纳米棒；控制适度弱碱性的络合溶液pH值有利于ZnO纳米结构沿［0001］取向生长，在弱碱性溶液中易得到长柱状ZnO纳米线，而在强碱性溶液中易形成短的ZnO纳米棒以至颗粒.

Ag₈₀(WC₇₀TiC₃₀)₁₇C₃银基电接触材料化学镀的反应动力学

张晓燕;任海峰;高利聪;曹泽淳

2008, 14(5):  521-524 . 

摘要 ( 2103 )   PDF (463KB) ( 659 )  

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探讨银基电接触材料化学镀银反应过程中的动力学，利用酸度计测量反应过程中的pH值，从而直观地表示了化学镀银反应的速率.通过研究pH值随时间的变化规律，推导出了化学镀银反应动力学方程c=c₀e^-kt及反应的活化能E_a.


用三维原子探针研究压力容器模拟钢中富铜原子团簇的析出

朱娟娟;王伟;林民东;刘文庆;王均安;周邦新

2008, 14(5):  525-530 . 

摘要 ( 2154 )   PDF (681KB) ( 639 )  

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用三维原子探针（3DAP）和热时效处理方法研究压力容器模拟钢中富铜原子团簇的析出过程.提高了Cu含量的压力容器模拟钢样品经过880 ℃加热淬火后，在400和500 ℃进行了不同时间的时效处理，显微硬度测试结果表明，在400和500 ℃时效的过程中硬度峰值分别出现在100和5 h.3DAP分析结果显示，样品在400 ℃分别时效100，150和300 h后，富铜原子团簇的数量密度是递增的，从1.5×10²³ m^-3增加到6.2×10²³m^-3，但富铜原子团簇的长大非常缓慢，团簇的最大等效直径只从2 nm增大到了3.5 nm，团簇中的Cu原子数分数 x 为20%，还含有Mn和Ni，并且观察到Mn和Ni在团簇和基体金属的界面处发生明显的富集.


添加合金元素Cu和Mn对锆合金中第二相的影响

曾奇锋;周邦新;姚美意;彭剑超;夏爽

2008, 14(5):  531-536 . 

摘要 ( 2276 )   PDF (726KB) ( 607 )  

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以Zr-4为母合金，分别添加电解纯铜或电解金属锰，用非自耗真空电弧炉熔炼了成分不同的6种锆合金.用透射电子显微镜观察了合金中第二相的形貌，用EDS分析了第二相的成分，用SAD确定了第二相的晶体结构.添加Cu元素的合金中有3种第二相：Zr(Fe,Cr)₂粒子、Zr(Fe,Cr,Cu)₂粒子和含少量Fe或不含Fe的Zr-2Cu粒子；添加Mn元素的合金中只有1种Zr(Fe,Cr,Mn)₂第二相，且随着合金中Mn的质量分数从0.07%增加到0.35％，Zr(Fe,Cr,Mn)₂粒子中Mn元素的质量分数也升高.

BN与TiNi系合金熔体的界面反应

张蔷;周星;刘宏葆;朱明;康迪;王小康;毛协民;李重河

2008, 14(5):  537-540 . 

摘要 ( 2026 )   PDF (543KB) ( 600 )  

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以高纯氮化硼（BN）作为坩埚材料，对其应用于TiNi系合金熔炼时的界面反应进行研究.研究BN在不同温度下（1 450 ℃，1 520 ℃），保持一定时间（90s,180 s,270 s,360 s）与TiNi系合金熔体的相互作用情况，得到了不同反应时间、反应温度下的界面层，并用扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）、X射线衍射（Xray diffraction, XRD）和电子探针显微分析(electron probe microanalysis, EPMA)对界面进行形貌、物相和成分的分析，对反应机理作了讨论.研究结果表明，BN与熔体作用的产物在试验条件下不与熔体继续反应，从而保护了熔体不受到进一步污染.

热解碳的纳米硬度及弹性模量

杨敏;孙晋良;任慕苏;李红;白瑞成

2008, 14(5):  541-545 . 

摘要 ( 2323 )   PDF (644KB) ( 716 )  

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借助纳米力学测试系统的纳米压痕法，测定了高温处理前、后的纯热解碳和3D正交编织碳/碳复合材料中热解碳的纳米硬度和弹性模量，讨论了加载和卸载过程的载荷位移特征.测试结果表明，热解碳在高温处理前，只发生弹性变形，高温处理后不仅发生弹性变形，也产生塑性变形.测得高温处理前纯热解碳的模量为33.84 GPa，高温处理后的热解碳模量为4.65 GPa，二者的差值是乱层结构向石墨结构转变引起的，3D碳/碳复合材料中的热解碳模量为30.08GPa.

Nb对 TiV_0.9Cr_1.3 合金贮氢性能的影响

孟祥海;张金龙;金航军;朱明;林根文;葛建生

2008, 14(5):  546-550 . 

摘要 ( 1993 )   PDF (785KB) ( 650 )  

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研究Nb对 TiV_0.9Cr_1.3 合金贮氢性能的影响，结果表明，TiV_0.9-xCr_1.3Nb_x 合金为单相bcc结构，铸态呈树枝晶状组织，当 x＞0.3时，出现少量的Laves（Cr₂Nb）结构相，并且树枝晶的二次枝晶消失了.随着 x 从0增加到0.4，合金的晶格常数变大，放氢平台压力、吸放氢量降低，但是放氢平台变得平坦．放氢平台斜率从1.59降到0.71，且氢化物生成焓、熵绝对值增大.TiV_0.6Cr_1.3Nb_0.3 合金最大贮氢量质量分数 w 为 3.254％，有效贮氢量为2.367％，平台压为0.09 MPa，放氢平台斜率为1.0.