- 王亚辉;黄亮;刘翔;李建军;
采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察不同激光功率制备的增材制造/锻造TC4钛合金复合成形试样,并进行了显微硬度测试和拉伸测试。结果表明:微观组织形态均表现为4个区域:基体、过渡区1、过渡区2和增材区。基体为典型的双态组织;过渡区1为部分等轴α溶解中间态组织和β相;过渡区2的组织形态介于网篮组织和过渡区1的组织之间;增材区为典型的网篮组织。拉伸试验表明,过渡区1和过渡区2是复合制造整体试样中强度比较薄弱的地方,对拉伸试样断口观察后发现只有加工激光功率1000 W的水平(I型)拉伸件的韧窝较大且深,其他拉伸试样断裂方式均为半解理半韧性断裂,不同功率复合成形的试样中,激光功率为1000 W的拉伸性能最好,比较水平(I型)和竖直(II型)拉伸试样,II型拉伸件的塑性优于I型拉伸件,抗拉强度、屈服强度与完全锻造拉伸件比较接近,但是延伸率低于完全锻造拉伸件。4个区域中过渡区2的显微硬度最高。
2021年08期 v.45;No.305 897-904页 [查看摘要][在线阅读][下载 10979K] - 张家铭;余伟;史佳新;常文杲;
TA1常温下具有密排六方结构,滑移系较少,对称性较差,塑性变形机制复杂,加工方法不同会导致其各向异性,造成制耳、起皱等缺陷。为解决该问题,本文选用了厚度为0.5 mm的TA1薄带,通过X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸成形试验及共聚焦显微镜,研究了由于制备工艺不同而产生的不同织构和组织对其性能的影响规律。研究结果表明:金相分析发现强度和塑性指标与平均晶粒度成反比,形变孪晶的存在使拉伸时孪生与滑移相互作用,促进性能上的各向异性;全纵轧时,棱锥面<c+a>滑移协调c轴运动,产生棱锥型织构■,使可开动的滑移系分别为易激活的柱面滑移、较难开动的基面滑移或<c+a>滑移,产生各向异性;换向轧制会促进■基面织构的形成,该织构增加了六方晶粒厚度方向的变形阻力,降低薄带各向异性。改变纵轧规程和换向轧制对细化晶粒和提高基面织构组分比例有利。
2021年08期 v.45;No.305 905-913页 [查看摘要][在线阅读][下载 9588K] - 何杨宇;杨素媛;包明明;程兴旺;
使用高功率碟片激光器在焊接功率为6.0 kW,速度为2.4 m·min~(-1),离焦量为-2 mm,保护气体为15 L·min~(-1)的参数下成功焊接6.5 mm厚的TC6钛合金板材。在此焊接参数下研究焊缝的组织演变和力学行为,结果表明焊缝内为典型的铸造态粗大β晶粒,其中心β晶内为细小交错的针状α'相,以及少量的等轴α相;熔合线处细β晶区主要为针状的α'相;近熔合线的热影响区为球化长大的α相和内部针状的α'相;近母材的热影响区仅部分片层状的α+β转变为等轴α相及内部少量α'相。从母材到热影响区到焊缝显微硬度呈上升趋势,焊缝硬度最高。拉伸结果显示焊缝的抗拉强度高于母材,延伸率略低于母材,其中静态拉伸断裂于母材,缺口拉伸断裂于焊缝,缺口敏感系数(q)为1.04。光滑拉伸试样断口内为细小均匀的韧窝,为韧性断裂;缺口拉伸试样断口内以撕裂棱为主并分布有较浅韧窝,为准解理断裂。
2021年08期 v.45;No.305 914-920页 [查看摘要][在线阅读][下载 6370K] - 丁凯伦;王敬忠;杨西荣;刘晓燕;罗雷;李磊;
在Gleeble-3800型热模拟机上对Ti-62A合金进行了不同变形参数的多道次热模拟试验,利用金相显微镜和透射电子显微镜观察了Ti-62A合金多道次降温条件下材料的变形及微观组织演化行为。结果表明:流变应力随着变形温度的降低呈阶梯升高,变形温度对Ti-62A合金的弹性模量几乎没有影响;β单相区变形过程中动态回复为主要软化机制,α+β双相区变形,主要的软化机制为次生α相的部分动态再结晶和形变诱导的β→α相的转变;微观组织均由β基体和不同取向的次生α相构成。随着压缩道次的增加,次生α相从细小致密的针状变为粗大的片层状,并与晶界成一定角度。次生针状α相在晶界处形核,向晶粒内部生长,使原β晶界破碎。随着变形道次增加和变形温度降低,合金中次生α相分布规律性变差。经1050～1010℃温度区间变形,β相基体内部的针状α相呈相互垂直关系,构成网格形态;而经1050～930℃温度区间变形,晶内仅出现一种相互平行的片层状α相变体。
2021年08期 v.45;No.305 921-927页 [查看摘要][在线阅读][下载 6367K] - 张敏;王刚;张立胜;许桓瑞;张云龙;许帅;
为了提高40Cr钢基体的力学性能和耐蚀性,利用激光熔覆方法在40Cr钢基体上熔覆Fe基、Ni基合金涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对涂层的组织、相以及元素分布进行分析鉴定,并采用显微硬度、电化学腐蚀及摩擦磨损测试手段表征了两种涂层的综合性能。结果表明:两种涂层的厚度均为4 mm左右,且涂层与基体结合界面处均有明显过渡带,形成了较好的冶金结合。其中Fe基涂层显微组织主要由α-Fe和FeCr相组成,而Ni基涂层显微组织主要由γ-Ni和FeNi_3相组成;Fe基、Ni基涂层的显微硬度值分别为HV_(0.5)440和HV_(0.5)340,均高于基体(HV_(0.5)240)。此外,Fe基、Ni基涂层相对基体而言均具有较低的腐蚀电流密度(0.51,1.08μA·cm~(-2))和较高的自腐蚀电位(-0.26 V),同时Fe基和Ni基涂层较基体的相对耐磨性分别提高了11.2倍和2倍,两种涂层均改善了40Cr钢基体的耐腐蚀性和耐磨性,其中Fe基涂层的耐腐蚀性和耐磨性能较优。
2021年08期 v.45;No.305 928-935页 [查看摘要][在线阅读][下载 8850K] - 丁昂;郝洁;黄敬晖;张延松;黄辉;李孟勇;
采用斜喷工艺制备4种厚度的Fe_(73)Ni_1Cu_1Nb_3Si_(13)B_9非晶带材,并进行了真空晶化退火,用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)分析了晶化退火前后带材自由面结构变化情况,研究结果表明制备态带材的表面平整度、表观缺陷都能达到应用要求,随着带材厚度降低,带材自由面表观平整度随之提高,表观缺陷也随之减少。晶化退火后,随内应力的消除,非晶带材的表观平整度进一步提高,但随着厚度减小,晶化后磁畴结构展现越加明显,柱状磁畴变得更加细小而均匀,同时伴随无取向的非晶态结构向晶态结构转变。而AFM观察结果表明晶化退火后,由于晶化析出物的长大导致带材自由面的微观平整度降低,并随着带材厚度降低,晶化过程越完全,αFe(Si)晶粒析晶数量随之增加,而尺寸随之减小,此时外磁场对多晶磁畴的影响就越大,进而会展现出磁导率的提升和矫顽力的降低等特性改变,结果也进一步说明随着带材厚度减小,晶化时间可以随之缩短或晶化温度随之降低。
2021年08期 v.45;No.305 936-943页 [查看摘要][在线阅读][下载 6746K] - 张晓虎;黄晶明;文棠根;闵定伟;杨少华;
随着我国科技与经济的高速发展,对能源的需求量日益增加,传统的材料已经无法满足科技的进一步发展,亟需一种以稀土作为原料的新型材料将其取代,因此,对稀土元素的探究显得尤为重要。将温度控制在1023 K,在MgCl_2-KCl熔盐体系中,运用循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)、计时电流法(CA)、计时电位法(CP)等电化学研究方法,将SmCl_3作为原料来研究钐离子在钨电极上的电化学行为,结果表明:钐离子的电化学还原过程为两步,Sm~(3+)+e-→Sm~(2+)为钐离子的还原过程,但在研究中并未观察到钐离子的第二步还原过程,因钐离子的第二步还原过程即Sm~(2+)+2e-→Sm发生在比镁离子还原电位更负的位置;且钐离子在钨电极上的电化学还原过程是受扩散控制,扩散系数为3.68×10~(-6)cm~2·s~(-1)。并采用恒电位(-1.4 V)电解5 h,得到的电解产物用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜-能谱图(SEM-EDS)表征,确认形成了基于钐的化合物(Mg_(41)Sm_5),为后续进行钐的电化学以及合金制备研究提供重要的理论依据。
2021年08期 v.45;No.305 944-951页 [查看摘要][在线阅读][下载 2978K] - 石永凯;汪炜;刘雅洁;刘嘉俊;王丽;郭耘;
以金属有机框架材料(ZIF-67)为前驱体,通过热解制备了具有规则形貌的四氧化三钴(Co_3O_4)催化剂,并以紧密接触状态下的碳烟催化燃烧为模型,测试了催化剂制备条件,如结晶时间和热解温度对碳烟催化燃烧性能的影响。通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和低温N_2吸脱附实验发现400℃热解制备的Co_3O_4-400由细小纳米颗粒组成,呈现内部中空的规则多面体结构,有利于碳烟与催化剂接触;随着热解温度升高,催化剂的规则形貌被破坏,其中高温热解得到的Co_3O_4-700呈现大颗粒Co_3O_4杂乱排布。X射线光电子能谱(XPS)、氧气程序升温脱附(O2-TPD)与碳烟程序升温还原(Soot-TPR)表明Co_3O_4-400表面具有较多的Co~(3+)-O物种和氧空穴,加速了氧气的吸附与活化;而过高的热解温度导致催化剂表面Co~(3+)-O、氧空穴含量以及活性氧物种活化速率降低。Co_3O_4-400具有较好的碳烟脱除性能,达到碳烟转化率50%所对应的温度(T50)为362℃,CO_2选择性为99.1%。
2021年08期 v.45;No.305 952-960页 [查看摘要][在线阅读][下载 4444K] - 任德志;王成雄;郭律;王波;杨冬霞;赵云昆;
稀燃NO_x存储技术是有效降低机动车NO_x排放的关键技术之一,如何提高Pt/BaCO_3/Al_2O_3催化剂的性能是稀燃NO_x存储技术的关键。通过分步浸渍法制备含CeO_(2-x),MnO_(2-x)的Pt/BaCO_3/Al_2O_3催化剂,并采用N2吸脱附、X射线衍射(XRD)、氢气程序升温还原(H_2-TPR)对催化剂结构进行表征;利用NO_x吸脱附试验、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱技术研究NO_x存储能力和存储机理。结果表明:CeO_(2-x)分散于Al_2O_3表面而部分MnO_(2-x)进入到了Al_2O_3的孔道内部,MnO_(2-x)对改善催化剂还原性和增加活性表面氧物种数量的能力明显优于CeO_(2-x),从而促进NO低温氧化生成NO_2并以更加稳定的硝酸盐形式存储,同时抑制NO_x在高温下以离子型硝酸盐结构吸附而提高存储NO_x的释放能力。MnO_(2-x)或CeO_(2-x)均能够提高NO_x的存储性能,但MnO_(2-x)和CeO_(2-x)共改性并没有表现出明显的优势。
2021年08期 v.45;No.305 961-971页 [查看摘要][在线阅读][下载 2977K] - 卢晓锋;朱纪念;卢苏君;李亦婧;赵淑琴;郭勇;
以废旧镍基高温合金作为原料合成制备高纯铼酸铵,考察废旧高温合金的最优电解条件、稀散金属铼在电解过程中的分布情况和存在形态以及高纯铼酸铵制备工艺。通过电化学溶解的方法,将镍基高温合金的活泼金属转至溶液内、较惰性的金属以固态阳极泥形式与活泼金属元素分离,阳极泥中的铼通过高温氧化、高纯氨水吸收、结晶直接制备高纯铼酸铵。研究结果表明:以废镍基高温合金作阳极、金属铜板作阴极,以1.2 mol·L~(-1)镍离子(氯化镍)和0.5 mol·L~(-1)氢离子(盐酸)的水溶液作为电解液电化学溶解合金,控制电流密度:200 A·m~(-2)、电解液温度:60℃、循环量:12 ml·min~(-1)是废旧镍基高温合金电化学的最优电解条件;稀散金属铼有90%以氧化态形式存在于阳极泥中,其他则以高铼酸根形式进入溶液;阳极泥中的铼在600℃、氧气氛围下转变为易升华的七氧化二铼、经高纯氨水吸收、结晶后直接获得高纯铼酸铵产品。经检测,铼酸铵产品纯度大于99.999%,铼回收率近85%。
2021年08期 v.45;No.305 972-979页 [查看摘要][在线阅读][下载 1285K] - 马升峰;许延辉;郭文亮;王荣;黄继民;夏郁美;
针对处理独居石的工艺条件苛刻、废渣废液处理难度大,以磷酸镧为代表,研究了采用氯化镁焙烧分解独居石的机制。根据已有的工作基础,对焙烧温度、焙烧时间、矿盐比等工艺参数对独居石焙烧分解的影响进行研究,利用X射线衍射(XRD)、热重分析(DSC-TG)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析等表征手段对焙烧产物进行分析,研究磷酸镧氯化焙烧反应机制,推断分解化学反应。实验结果表明:氯化镁在300℃分解生成碱式氯化镁和氯化氢,碱式氯化镁和氯化氢在400℃与磷酸镧反应生成氯化镧,氯化镧又分解生成氯氧化镧;在480℃氯化镁分解产物氧化镁和氯化氢与磷酸镧反应生成氯氧化镧和磷酸镁;在550℃以后,氯氧化镧和磷酸镁又重新反应生成磷酸镧、氧化镁和氯化氢;温度超过600℃氯化镁不能分解磷酸镧。氯化镁分解产物氯化氢和水在磷酸镧的分解过程中具有催化分解作用。
2021年08期 v.45;No.305 980-988页 [查看摘要][在线阅读][下载 4163K] - 陈婷;汤惠东;邵川;张筱君;江伟辉;
以无水三氯化铝(AlCl_3)和三氯化铬(CrCl_3)为原料,无水乙醇为溶剂和铝粉为还原剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备Cr掺杂α-Al_2O_3红色色料,通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、激光粒度仪和CIE-L*a*b*色度仪等测试手段研究了掺杂离子浓度、Al粉添加量、前驱体浓度和热处理温度对色料的相组成、形貌及呈色性能的影响。结果表明:在Cr~(3+)掺杂浓度为0%～5%(原子分数)范围内,随掺杂浓度增加,α-Al_2O_3的晶胞参数和晶胞体积均逐渐增大,说明Cr~(3+)成功固溶进入α-Al_2O_3晶格中。色料红度(a*)值随Cr~(3+)掺杂浓度增加呈现先增加后减少趋势,同时,提高前驱体浓度和还原剂的添加量有利于改善色料的呈色性能;随热处理温度增加,色料a*值先增加后趋于平稳,色料粒径逐渐增大;当Cr~(3+)掺杂浓度为4%(原子分数)、Al粉添加量(与CrCl3摩尔比)为6∶1、前驱体浓度为0.4 mol·L~(-1)时,经1200℃热处理2 h,可制备呈色性能良好(a*=14.32)和粒径较小(平均粒度(D_(50))=7.85μm)的粉红色色料,其有望应用于陶瓷装饰领域。
2021年08期 v.45;No.305 989-997页 [查看摘要][在线阅读][下载 4486K]