- 杨唯一;谢明;陈永泰;王剑华;张吉明;王松;
采用真空熔炼和双辊轧制技术制备了Ag-0.24Mg-0.29Ni(%,原子分数)合金片材,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对Ag-0.24Mg-0.29Ni合金片材的微观组织及物相构成、第二相的存在形式及形貌分布进行了观察表征和形貌分析。结果表明:微量Mg固溶在Ag基体中形成Ag-Mg代位固溶体;晶内的螺位错处易于富集Mg,Mg与Ag基体形成第二相Mg54Ag17并析出,第二相Mg54Ag17与Ag基体呈现共格或者半共格关系,富集在缺陷处的Mg影响了面心立方结构Ag(100)的消光,使(100)面出现反射。微量Ni以颗粒状弥散分布在银镁固溶体中,在晶界上析出的第二相MgNi_2化合物,都对银基体起到晶粒细化和弥散强化的作用;在镍偏聚的缺陷区域,易聚集形成富镍含氧的氧化物,使合金的组织不均匀,可能对合金以后的内氧化进程及性能产生不利的影响。
2016年10期 v.40;No.247 969-975页 [查看摘要][在线阅读][下载 517K] - 邢海瑞;朱明;崔跃;缪卫东;王振国;马嘉丽;
对Ti-Ni形状记忆合金胸主动脉血管支架进行有限元分析,模拟分析不同尺寸规格的支架在被压缩状态应力分布情况,选出4种丝径下支架应力最大支架模拟其工作状态下的应力分布,根据Goodman准则评价疲劳性能,并进行体外疲劳试验予以验证。结果表明:有限元模型中采用的模型单元和材料参数能够准确反映出合金力学性能的实际情况;最大等效应力位于支架弯折处的内表面,表明此处区域最危险并最容易发生失效;将支架在工作状态下的平均应力和交变应力值代入到Goodman图中,发现所有的点都在曲线的下方,理论上说明支架是安全的;选取6枚直径42 mm的支架,利用加速疲劳试验机,在模拟血管中进行3.8亿次脉动疲劳试验,支架无断裂纹路,形态完整。
2016年10期 v.40;No.247 976-981页 [查看摘要][在线阅读][下载 351K] - 张聪惠;宋薇;解钢;何晓梅;王耀勉;李丰博;
采用表面机械研磨处理(SMAT)实现工业纯钛的表面纳米化,利用金相显微镜(OM)、显微硬度计对其微观组织及显微硬度进行表征、测定;利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS),结合X射线光电子能谱分析(XPS)技术,研究了表面纳米化工业纯钛在Hank's人工模拟体液中的腐蚀行为。结果表明:SMAT处理工业纯钛表层晶粒尺寸达到纳米级,从表层到基体晶粒尺寸由小到大呈梯度分布,其表层显微硬度明显提高,并由表层逐步降低至基体硬度。SMAT处理工业纯钛的自腐蚀电位较原始工业纯钛正移,腐蚀电流密度较原始工业纯钛低,其EIS高频容抗弧半径较原始试样大,表现出更稳定的钝化现象。表面纳米化过程中产生的高密度晶界和位错为Ti~(4+)提供了更多的扩散通道,有助于表面产生稳定的保护钝化膜,提高其耐蚀性。XPS分析结果表明,SMAT处理工业纯钛钝化膜的主要成分为Ti O_2。
2016年10期 v.40;No.247 982-989页 [查看摘要][在线阅读][下载 358K] - 赵鸿金;李涛涛;杨正斌;贺玲慧;
采用数值模拟的方法研究了AZ31镁合金板材在轧制过程中板材边部的受力情况,从应变场、应力场、损伤因子等方面分析了宽厚比对边部裂纹的影响规律。结果表明,单道次轧制过程中,损伤因子值小于0.255时,轧制过程中选择宽厚比小于60∶1的板坯可有效控制边部裂纹产生,板坯损伤因子值小于0.139时,轧制过程中宽厚比小于4∶1的板坯可有效控制边部裂纹产生;在其他条件不变的情况下,减小板材的宽度,降低轧板边部所受拉应力,减小边部损伤值,有利于促进板坯变形均匀性;在加工率相同的情况下,随着宽厚比的不断增加,边部沿轧制方向上的应力峰值逐渐累积,心部等效应变场逐渐分成许多较小区域,变形更不均匀,边部损伤因子升高,导致轧件开裂几率提高,边部裂纹数量逐渐增加。
2016年10期 v.40;No.247 990-995页 [查看摘要][在线阅读][下载 329K] - 吴琼;杨素媛;
爆炸焊接是应用爆炸载荷使基板和复板面复合的固相连接技术,将镁合金和纯铝复合形成层状复合材料有望拓宽镁合金的应用。本文通过爆炸焊接成功地实现了AZ31镁合金和1060纯铝的面复合,应用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)及电子式万能试验机和维氏硬度计对AZ31/1060结合界面处的显微组织、成分分布、力学性能进行测试和分析。结果表明,应用爆炸焊接技术可以使AZ31镁合金和1060纯铝的焊合率达到99.4%;结合界面成波形结构,爆炸焊接过程中,界面处发生元素扩散;随着到界面距离的增加,镁合金的显微组织逐渐从形变带过渡到细晶区再转变为拉长晶粒区,远离界面的组织以等轴晶为主;AZ31/1060爆炸复合板抗拉强度为175 MPa,延伸率为3.3%,剪切强度为62.2 MPa,在拉伸断裂过程中镁合金先断裂然后纯铝断裂,结合界面处不发生开裂;界面处镁合金一侧存在高硬度区,厚度约为200μm。
2016年10期 v.40;No.247 996-1001页 [查看摘要][在线阅读][下载 516K] - 李婷婷;何力军;李国龙;梁森;许德美;钟景明;
基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法对密排六方结构(hcp)铍(α-Be)的弹性性能进行了第一性原理计算研究。利用Material Studio软件的CASTEP模块并采用广义梯度近似(GGA)完成计算。分别得到了铍单晶体的弹性常数,铍多晶体的体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等参数对外加静水压变化(0~100 GPa)和对环境温度(0~1300 K)变化的变化规律。还利用第一性原理数值模拟方法对体心立方结构(bcc)的铍(β-Be)的弹性性能进行了计算。计算结果与文献实验数据符合度高。结果显示:各弹性参数值随压力的增长而单调增加,升温过程的影响作用则相反;描述铍晶体变形耦合性的C_(12)和C_(13)对压力或温度变化比其他弹性参数更为敏感;加压过程使铍晶格结构参数c/a值增加并趋向理想密排值,而在温升过程中这个值则持续降低;加压过程是一个原子密堆度提高的过程,据此对铍高压hcp-fcc(面心立方结构)相变的可能性和实现形式进行了讨论。
2016年10期 v.40;No.247 1002-1007页 [查看摘要][在线阅读][下载 301K] - 陈晓波;樊建中;刘彦强;
采用粉末冶金法制备50%Si/Al(质量分数,下同)复合材料,利用金相显微镜(OM)、万能试验机和扫描电镜(SEM)对材料的组织不均匀性及性能稳定性进行了研究。结果表明:在不同混料条件下,50%Si/Al复合材料能够轻易达到宏观均匀,组织之间的区别在于微区不均匀性。对于50%Si/Al复合材料而言,微区域大小为75μm×70μm所反映的组织微区不均匀性规律与断裂韧性稳定性的变化趋势相吻合。而断裂韧性的稳定性与组织的微区不均匀性相关,因此选取大小为75μm×70μm的微区域能够较好地反映材料的微区不均匀性。相比较而言,4种不同混料工艺中,最佳混料工艺为混料24 h,球料比1∶1。组织微区不均匀性对于断裂韧性稳定性影响最为突出,对抗弯及抗拉强度稳定性的影响并不明显。
2016年10期 v.40;No.247 1008-1014页 [查看摘要][在线阅读][下载 541K] - 许立;熊鹰;王兵;韩汶洪;刘兴龙;方利平;
采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,通过改变CH_4浓度,在单晶Si(100)基底上制备掺氮纳米金刚石(NCD)薄膜,并以所制备的掺氮NCD薄膜为阴极材料,通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力扫描探针显微镜(AFM)、Raman光谱和S波段射频电子枪等测试方法系统地研究了掺氮NCD薄膜的微观结构对微波场发射性能的影响。结果表明:在CH_4浓度(体积比)为4%下,制备的掺氮NCD薄膜的颗粒呈多面体,而且颗粒尺寸和表面粗糙度较大,薄膜中金刚石相含量较高,这些微观结构使得微波场发射性能较高,在电场强度(E_0)为67.7 V·μm~(-1)时,发射电流密度(J0)高达144.8 m A·cm~(-2)。当升高CH_4浓度,所制备的掺氮NCD薄膜的颗粒尺寸减小而且连成条状结构,表面粗糙度也逐渐降低,薄膜中金刚石相减少、非金刚石相增加,这些微观结构的改变使得微波场发射性能逐渐降低。如当CH_4浓度增加至6%时,在电场强度E_0=67.7 V·μm~(-1)时,场发射电流密度降至37.9 m A·cm~(-2)。结果表明:低CH_4浓度下,掺氮NCD薄膜所具有的微观结构有利于微波场发射。
2016年10期 v.40;No.247 1015-1020页 [查看摘要][在线阅读][下载 344K] - 于晶晶;廖斌;张旭;周福增;伏开虎;吴先映;
采用热氧化方法,在泡沫铜上制备了高度有序的三维CuO纳米线(CuO NWs)阵列;利用扫描电镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对CuO NWs阵列的形貌、成分以及结构等进行了表征。重点研究了不同氧化温度对CuO NWs形貌和氧化物平均晶粒尺寸的影响,讨论了纳米线的生长机制。结果表明:CuO NWs直径随温度升高而增大,密度随Cu2O平均晶粒尺寸增大而减小,CuO NWs的最佳生长温度为400℃,直径在50~120 nm,长度可达5μm,长径比最大,不易脱落。同时也研究了CuO NWs阵列光催化降解甲基橙的能力。结果表明:CuO NWs在可见光和紫外光照射下对甲基橙进行光催化降解时,其降解效率分别高达76.6%和87.2%。
2016年10期 v.40;No.247 1021-1028页 [查看摘要][在线阅读][下载 629K] - 闫坤;杨娟玉;于冰;余章龙;史碧梦;
除了材料自身改性研究外,应用研究也是高容量硅碳复合材料的研究重点。以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了硅碳复合材料和导电剂的形貌特征,以电化学方法研究了3种不同形貌的复合导电剂(片状与小颗粒、类球形与小颗粒、纤维状与小颗粒)对硅碳电极的电化学性能的影响。结果表明,形貌和颗粒大小与活性材料本身差异较大的导电添加剂有利于改善电极导电性,提升电极循环性能。气相生长炭纤维和炭黑颗粒在电极的表面和截面分散均匀,组成三维导电网络。气相生长炭纤维和炭黑颗粒的协同作用有利于改善硅/石墨电极的循环性能。硅碳电极20周(电流密度0.15 m A·cm~(-2))的容量保持率增加了8%,较大电流密度下(0.75m A·cm~(-2))其容量保持率由78%提高到90%。类球形石墨-炭黑颗粒复合导电剂使得Si/C电极的首次库仑效率提高到82%以上。
2016年10期 v.40;No.247 1029-1037页 [查看摘要][在线阅读][下载 636K] - 曹子宇;刘宇阳;桂涛;白雪;杨磊;王星明;
以化学组成Ag∶B=93∶7(质量比)的混合粉体为原料,采用热压烧结制备Ag-B靶材。通过阿基米德法测量靶材密度、扫描电镜(SEM)观察靶材断面形貌、X射线衍射仪(XRD)分析物相、差示扫描量热法(DSC)分析粉体相变,研究了热压工艺对靶材致密度和微观组织的影响,并探讨了Ag-B靶材的致密化过程。结果表明:Ag-B粉体在升温至1000℃过程中,Ag,B之间未形成固溶体或金属间化合物,但B的加入降低了Ag-B粉体的熔化潜热;在450~750℃温度范围内,温度升高靶材相对密度从81.8%增加至95.3%;烧结温度超过750℃后,出现"反致密化现象",800℃时靶材相对密度下降至89.2%;Ag-B靶材的相对密度随着热压压力、保温保压时间的增加而增加;相比较而言,烧结温度和保温保压时间是Ag-B靶材致密化的主要因素;在烧结温度750℃、保温保压时间120 min、压强28 MPa条件下,Ag-B靶材致密度达到95.3%。
2016年10期 v.40;No.247 1038-1044页 [查看摘要][在线阅读][下载 529K] - 陈浩;何利华;刘旭恒;
基于锂离子电池充放电过程的可逆氧化还原反应原理,提出利用NiPO_4/LiNiPO_4电极对盐湖卤水进行锂镁分离的思路。运用同系线性规律对Me(Li,Na,K,Mg)-Ni-P-H_2O中NiPO_4,Ni_3(PO_4)_2,LiNiPO_4,Na NiPO_4,KNiPO_4,Mg_(0.5)NiPO_4的标准吉布斯自由能进行了估算。在热力学计算的基础上绘制了298.15 K时,Me(Li,Na,K,Mg)-Ni-P-H_2O系的φ-p H图,讨论了NiPO_4对盐湖卤水中主要金属离子(Li~+,Na~+,K~+,Mg~(2+))的选择性吸附行为。结果表明:水溶液中存在LiNiPO_4,Na NiPO_4,KNiPO_4的稳定区,还原电位(vs SHE)分别为0.2379,-0.0291,0.0209 V,不存在Mg_(0.5)NiPO_4的稳定区。在实际盐湖卤水(Mg/Li质量比为67)离子浓度条件下,NiPO_4/LiNiPO_4电极对仍具有良好的选择性提锂功能。而天然卤水的p H一般在7左右,表明此时无需添加酸或碱来调节卤水的p H,这与节能减排和环境保护的理念不谋而合,不断重复脱嵌锂过程即可从盐湖卤水中选择性提取锂。
2016年10期 v.40;No.247 1045-1052页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K] - 李健民;刘殿文;宋凯伟;
对某含碳含砷难处理金矿进行了详尽的工艺矿物学研究,矿石中可供综合回收利用的元素为Au,有害元素As,C含量较高。金以独立金矿物形式存在,金矿物嵌布粒度细,分布不均匀,载金矿物种类多,性质复杂,主要有黄铁矿、毒砂、石英、炭质。根据矿石性质、考虑经济技术指标,确定采用浮选-重选联合工艺流程:在原矿磨矿细度-0.074 mm占80%,p H 7.87的条件下,添加碳酸钠作为调整剂、硫酸铜作为活化剂,丁基黄药、丁铵黑药和煤油作为捕收剂经两次粗选、两次精选、一次扫选,产出金精矿Ⅰ;采用尼尔森选矿机对浮选尾矿中金进行重选强化回收,产出金精矿Ⅱ。闭路试验获得金品位49.23 g·t~(-1)、回收率71.23%的金精矿Ⅰ;金品位54.41 g·t~(-1)、回收率16.12%的金精矿Ⅱ。合并金精矿Ⅰ和金精矿Ⅱ作为最终金精矿,最终金精矿金品位50.11 g·t~(-1)、回收率87.35%。
2016年10期 v.40;No.247 1053-1059页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K] - 付朝阳;张一敏;刘涛;黄晶;杨小康;
以V_2O_5浓度为17.85 g·L~(-1)的模拟一步法石煤提钒反萃液为研究对象。以沉钒产品纯度及其中杂质离子存在状态、杂质离子存在时多聚钒酸铵(APV)晶体状况为指标,讨论了模拟反萃液中的Fe~(3+),Al~(3+),Ca~(2+),K~+等金属杂质离子对酸性铵盐沉钒效果的影响。研究结果表明:Fe~(3+),Al~(3+)妨碍沉钒过程的顺利进行且会降低产品V_2O_5的纯度,并造成沉钒母液的p H值改变,增加后续母液处理的成本和难度;而Ca~(2+),K~+仅会影响产品V_2O_5的纯度,对沉钒率和母液p H值的影响并不显著;4种杂质离子均会使产品多聚钒酸铵(APV)的晶体形貌发生改变,但是每种杂质改变APV晶体形貌的方式各异:Fe~(3+)会破坏APV晶体的完整性并改变其晶体颗粒大小,K~+破坏APV晶体的完整性;Ca~(2+)使APV晶体表面粗糙,晶体颗粒之间黏连,形成大块颗粒;Al~(3+)形成的杂多酸的非晶体状态阻碍APV晶体的顺利长大。同时得到了反萃液沉钒指标良好时,4种杂质离子浓度的控制范围:Fe~(3+)浓度应<0.1 g·L~(-1),Ca~(2+)浓度应<0.9 g·L~(-1),K~+浓度应<2.0 g·L~(-1),Al~(3+)浓度应<3.0 g·L~(-1).
2016年10期 v.40;No.247 1060-1065页 [查看摘要][在线阅读][下载 421K]