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材料导报 2017年第20期杂志 文档列表

具有三维网状结构的石墨相氮化碳/还原氧化石墨烯/钯复合材料的合成及可见光催化性能1-5

摘要：石墨相氮化碳（g-C3N4）已经被认为是一种高效的非金属半导体光催化剂。为进一步优化其光催化性能,通过热解-水热两步法制备了三维网状结构的g-C3N4/还原氧化石墨烯（rGO）/钯纳米颗粒（Pd NPs）复合材料。该复合材料由大量超薄片组成,而且薄片上有大量直径约为10nm的Pd NPs。g-C3N4/rGO/Pd NPs复合材料展现了一个宽的可见光吸收（边-460nm）,其在460-800nm波长范围内还有一个随波长增加的光吸收。经可见光（λ〉400nm）照射140 min后,g-C3N4/rGO/Pd NPs复合材料可降解90%罗丹明B（RhB）。此外,循环实验表明g-C3N4/rGO/Pd NPs复合材料具有良好的稳定性。因此,g-C3N4/rGO/Pd NPs复合材料有望成为一种高效稳定的光催化剂,在水污染处理领域具有潜在的应用价值。

石墨烯-聚（苯乙烯-co-丙烯酸丁酯）复合材料的力学及形状回复性能6-10

摘要：采用Hummers氧化法制备氧化石墨烯,再以水合肼为还原剂制得石墨烯。用异氰酸酯处理石墨烯以对其进行改性。以苯乙烯和丙烯酸丁酯作为形状记忆聚合物的共聚单体,将石墨烯和经异氰酸酯处理的石墨烯分别加入单体溶液中,采用自由基聚合的方法获得了不同石墨烯含量的石墨烯-聚（苯乙烯-co-丙烯酸丁酯）形状记忆复合材料。DMA、力学性能测试表明,掺杂石墨烯或经异氰酸酯处理的石墨烯后,形状记忆聚合物的储能模量和玻璃化转变温度均降低;随石墨烯含量的增加,复合材料的拉伸模量降低;在相同温度下,用经异氰酸酯处理的石墨烯制得的复合材料的形状回复能力普遍大于用相同含量的未处理石墨烯制得的复合材料。

铺层角度对碳纤维/形状记忆环氧树脂层合板形状回复性能的影响11-16

摘要：对不同铺层角度的碳纤维/环氧树脂形状记忆复合材料（SMC）层合板的弯曲回复性能进行了研究。结果表明,[±θ]_s铺层方式的SMC层合板的形状回复率、回复力均随着铺层角度增大而减小,回复时间随着铺层角度增大而增大,其中铺层角度增大至45°后,回复时间开始出现大幅的增加,铺层角度增大至60°后,回复率开始出现大幅的降低。对SMC层合板进行了15次的赋形-回复循环过程,发现不同铺层角度SMC层合板均能保持较稳定的形状记忆回复率和回复时间。但在铺层角度0~30°的范围内,层合板的形状回复力随着铺层角度增大而减小。最后分析了不同铺层角度SMC层合板的局部损伤,结果表明,[0]_4和[±15]_s铺层方式的SMC层合板基体已达到了其极限剪切应变,基体发生严重破坏,并且会随着赋形次数的增加而加剧。

Ni含量对激冷贫镍TiNi形状记忆合金薄带相变行为的影响17-20

摘要：用激冷甩带法制备了Ti_（1-x）Ni_x（x=45%~49.8%）（原子分数）形状记忆合金（SMA）薄带,用示差扫描量热仪研究了Ni含量对铸态及450℃、500℃退火态TiNi SMA薄带相变行为的影响。结果表明,冷却/加热时,铸态和退火态Ti_（1-x）Ni_x（x=45%~49%）SMA薄带发生A→M/M→A一阶马氏体相变;当Ni含量为49.8%时,铸态和退火态TiNi SMA薄带冷却时发生A→R→M两阶段相变,加热时发生M→A一阶段相变。随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度范围先增大后减小,Ni含量为48%时相变温度范围最宽。退火态比铸态TiNi SMA薄带相变温度范围窄。随Ni含量增加,TiNi SMA薄带马氏体正、逆相变温度升高,相变热滞增大。当Ni含量为49%时,SMA薄带的马氏体相变温度达最大值,当Ni含量为49.8%时马氏体相变温度迅速下降。

《材料导报》研究快报栏目征稿启事20-20

摘要：近年来,随着我国材料科研水平的不断提升,许多领域已经开始与发达国家团队形成研究成果的首发权争夺。为使我国材料学前沿论文得到优先、及时发表,保护我国材料科研工作者的首发权,《材料导报》特开辟＂研究快报＂栏目。栏目选题范围包括：高性能金属材料及合金,纳米材料,生物材料,复合材料,光、电、磁材料,能源材料,环境功能材料,等等。

纳米Al2O3/聚醚砜-环氧树脂复合材料的介电性能及热稳定性能21-24

摘要：本实验制备了纳米Al2O3/聚醚砜-环氧树脂复合材料,考察了不同纳米氧化铝和聚醚砜的用量对复合体系力学和介电性能的影响,并对其热稳定性能进行了研究。结果表明：当添加1phr纳米氧化铝（Nano-Al2O3）和5phr聚醚砜（PES）时,三元复合材料EP/5PES/1Al2O3的拉伸强度提高到58 MPa,断裂伸长率达到13%,冲击强度达到16.2kJ/m~2,相比纯环氧树脂分别提高了61.1%、20.3%和8.0%。而且在100Hz的室温测试条件下,EP/5PES/1Al2O3材料的介电常数和介电损耗分别达到7.6和0.016,较纯环氧树脂均有一定幅度的增加。热重分析（TG）结果表明,EP/5PES/1Al2O3复合材料的初始分解温度为358℃,比纯环氧树脂提高了14℃,说明热稳定性有较大幅度的提高。

预活化时间对稻壳基活性炭结构和电化学性能的影响25-29

摘要：以农业废料稻壳为碳源,氢氧化钠为活化剂,采用干法两步活化法制备活性炭。X射线衍射分析表明该法能有效去除稻壳中的灰分,提高活性炭的孔隙率。扫描电镜结果表明,活性炭具有发达的孔隙结构。以活性炭制备超级电容器的电极,并组装成扣式电容器。采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等测定超级电容器的电化学性能,并着重探究了预活化时间对活性炭的结构及电化学性能的影响。结果表明,预活化时间为120 min的活性炭的比电容最大,在0.25 A/g电流密度下,可达219F/g,经过1 000次循环后,其电容保持率仍达85.4%。这表明活性炭电极具有较理想的电容特性,且循环性能稳定。

N-异丙基丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚包覆四氧化三铁温敏磁性吸水树脂的制备与表征30-34

摘要：通过N-异丙基丙烯酰胺与丙烯酸钠共聚包覆四氧化三铁颗粒制备了温敏磁性吸水树脂。首先采用共沉淀法制备了磁性Fe_3O_4纳米粒子,接着将Fe_3O_4纳米粒子、N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸钠通过水溶液自由基共聚法制备成温敏磁性吸水树脂。利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和热重分析（TG）对所得样品进行了表征测试。通过温度敏感性、溶胀性能和退胀性能的研究发现,温敏磁性吸水树脂的临界溶解温度（LCST）为50℃左右,溶胀吸水倍率为116.74g/g,70℃下30 min能退去质量分数约为77.90%的水分,表现出了良好的吸水性和温敏性。充分溶胀的温敏磁性吸水树脂经过超声30min后Fe_3O_4含量小幅降低,表明其磁性相对稳定。

Ni-金刚石复合涂层的结构优化及基础磨削性能35-38

摘要：采用电沉积技术在304不锈钢基体上制备了Ni-金刚石复合涂层。通过金刚石掺入量、加厚镀时间优化了金刚石复合涂层结构,利用球-盘式摩擦磨损试验仪研究了优化后的金刚石复合涂层对不同材料偶件（GCr15、SiC、304不锈钢）的磨削性能。结果表明：金刚石掺入量为1.5g/L时,金刚石上砂均匀且密集;加厚镀15min时,金刚石埋入率约为2/3,附着强度较好,适合磨削加工;GCr15、SiC、304不锈钢3种材料偶件的磨损体积依次减小,分别为：0.353 76mm~3、0.315 90 mm~3、0.194 01 mm~3,金刚石复合涂层对GCr15有较好的磨削性能;金刚石复合涂层磨削GCr15、SiC、304不锈钢均发生了磨粒磨损,此外,GCr15还发生了微弱的化学磨损,不锈钢发生了较明显的化学磨损和粘着磨损。

镍添加对粉末冶金Al94.5Cu4Mg1.5耐腐蚀性能的提升作用39-43

摘要：通过常规粉末冶金工艺制备了Al（94.5）Cu4Mg（1.5）Nix（x=0、2、4、6、8（%,质量分数））试样,研究了不同Ni含量试样在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能。利用X射线衍射（XRD）技术分析了试样烧结后的物相组成,通过电化学实验和失重腐蚀实验分析得到了试样的腐蚀数据,利用扫描电子显微镜（SEM）观察了试样的腐蚀形貌,并通过能谱仪（EDS）进行了微区成分分析。研究结果表明：烧结反应进行良好,Ni在烧结过程中可与Al反应生成金属间化合物Al3Ni2,铝基体在3.5%NaCl溶液中发生点蚀腐蚀,Ni的加入能够提高铝基体的腐蚀电位,减小腐蚀电流,使得基体的腐蚀程度减轻,材料的耐腐蚀性能提高。

电脉冲对铸态高韧性球墨铸铁凝固组织及性能的影响44-47

摘要：对铸态高韧性球墨铸铁QT400-18的凝固过程进行电脉冲处理,电脉冲参数为电压2 600 V,频率0.88 Hz,电容200μF,处理时间15min。通过对比试验可知：电脉冲处理可使铸铁的过冷度相比未处理的升高12K,改善了石墨形核和生长的动力学条件,从而使球状石墨的粒径减小,石墨球数量增加。铸铁经过电脉冲处理,球化率由未处理的平均80%提高到平均91%,石墨球数由平均172/mm~2提高到209/mm~2,石墨不易变态生长,圆整度得到改善。同时,球墨铸铁的凝固组织得到了改善,铁素体数量增加,达到83%,相比未电脉冲处理的试样提高了26.6%,铁素体晶粒小于未处理试样,基体中分布的珠光体数量和片层间距减少,在抗拉强度符合要求的条件下,伸长率提高了4.89%,-233K的冲击功Akv提高了3.56J。

贝/马复相钢超高周疲劳行为及非夹杂起裂48-52

摘要：贝/马复相钢具有较低的夹杂物敏感性,组织因素对其超高周疲劳性能具有显著影响。组织因素引起的＂非夹杂起裂＂成为贝/马复相钢重要的裂纹萌生方式,贝/马复相组织的类型、形态、均匀性、细化程度等都对钢的超高周疲劳性能具有显著影响。讨论了组织纯净化、组织细化和残余奥氏体对贝/马复相钢超高周疲劳性能及其裂纹萌生机制的影响,在合理控制夹杂物水平的基础上,调控复相组织,可以在1 600MPa级别的贝/马复相钢中,获得超高周（循环周次大于108）疲劳强度达到900MPa的优异性能。同时对非夹杂起裂机理进行了初步探讨。

立方织构Ni-Cr-Mo-W合金薄带及其性能53-57

摘要：为了得到高份额立方织构金属基带,同时兼顾居里温度和屈服强度的要求,设计了Ni-7.8%Cr-1.1%Mo-1.6%W（原子分数）合金。采用冷坩埚悬浮熔炼技术冶炼合金铸锭,铸锭经过锻造、热轧、冷轧和再结晶退火,最终得到厚度为100μm的合金薄带。采用电子背散射衍射（EBSD）技术对合金薄带再结晶织构进行了表征,并研究了其磁性能及力学性能。结果表明：经大变形量冷轧和优化的两步法退火后Ni-7.8%Cr-1.1%Mo-1.6%W合金薄带立方织构份额为93.4%,小角晶界体积分数为84.5%;合金薄带的居里温度为25K,远低于77K;合金薄带室温下的屈服强度为182 MPa,与Ni-5%W合金相当,且抗拉性能十分优异。

固溶温度对Mg-2Gd-2Zn轧制板材显微组织和力学性能的影响58-62

摘要：采用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度计和力学试验机研究了400℃、430℃、460℃、490℃和520℃不同固溶温度对轧制态Mg-2Gd-2Zn合金板材组织结构和力学性能的影响。结果表明,当温度不高于490℃时,晶粒尺寸随固溶温度升高几乎呈线性增长趋势。第二相颗粒也随固溶温度升高总体呈减少趋势。但在490℃固溶温度下,第二相反而增加,且呈细小弥散分布。此时显微硬度达最大值,为77.88HV,固溶时效强化效果显著。XRD分析结果表明,当固溶温度从430℃升高到490℃时,第二相主要由MgZn_2和GdZn_5的初生相转变为MgZn_2和GdZn的沉淀相。490℃固溶处理下合金板材沿RD、TD和45°方向的抗拉强度均达到最大值,分别为262 MPa、244 MPa和254 MPa;断裂伸长率略有降低,分别为34%、31%和39%,但塑性各向异性降低。

含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的低周疲劳行为63-67

摘要：利用透射电子显微镜和低周疲劳试验机研究了单级时效状态及回归再时效状态两种含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的微观组织和低周疲劳性能。结果表明：单级时效基体析出相以η′相为主,晶界析出连续分布平衡相,并伴有晶间无析出带;回归再时效基体析出相略有长大,晶界析出相长大明显,无析出带变宽。低周疲劳加载条件下,合金在0.4%-0.7%外加总应变幅范围内表现出循环稳定性;在0.8%的应变幅下,呈现先软化后硬化。在0.4%-0.6%较低的外加总应变幅范围内,回归再时效合金表现出较高的低周疲劳寿命。两种状态合金的塑性应变幅和弹性应变幅与载荷反向周次之间均成直线关系,并可分别用Coffin-Manson公式和Basquin公式来描述。两种状态的合金的疲劳裂纹均萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。

Ni层对时效处理离心浇铸铜基轴瓦组织和性能的影响68-72

摘要：铜基轴瓦因具有更好的导热性能而被广泛使用,然而Cu/Sn界面反应问题影响了铜基轴瓦的结合强度和服役寿命。通过电镀技术在铜基体上制备Ni层,并采用离心铸造法制备了具有Ni层的铜基轴瓦。结果表明,Ni层可有效阻止浇铸过程巴氏合金中Sn与铜基体的反应,同时不降低巴氏合金与基体的结合强度。经过175℃、500h时效后,发现具有Ni层的铜基轴瓦试样的结合强度仍高于50 MPa,其原因在于Ni层阻止了Cu6Sn5相在结合界面的大量生成与长大。

板状WC晶粒WC-（Co-Ni）硬质合金的组织和性能73-76

摘要：采用真空烧结法制备了板状WC晶粒WC-（Co-Ni）硬质合金,通过XRD、SEM、EDS等手段研究了Ni/（Ni＋Co）比对硬质合金组织和性能的影响规律。结果表明：随着Ni/（Ni＋Co）比的增大,硬质合金显微组织中板状WC晶粒的比例逐渐减少,硬质相颗粒的尺寸逐渐增大且平均长厚比逐渐减小。当Ni/（Ni＋Co）比过大时,硬质合金中硬质相颗粒出现了团聚现象,使其力学性能显著降低。当Ni/（Ni＋Co）比为0.3和0.5时,WC-（Co-Ni）硬质合金的综合力学性能较高,这与其硬质相颗粒较细和平均长厚比较大有关。当Ni/（Ni＋Co）比为0.5时,WC-（5Co＋5Ni）硬质合金具有较优的综合力学性能,其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为2 448 MPa、90.0HRA、21.2 MPa·m^1/2。

超声冲击对高速列车转向架焊接十字接头超高周疲劳性能的影响77-81

摘要：针对高速列车转向架在实际运用中出现的疲劳问题,利用HJ-Ⅲ型超声冲击处理装置,对高速列车转向架用SAM490BW钢十字接头焊趾进行超声冲击处理,并对处理后接头的超高周疲劳性能进行研究。结果表明,原始焊态试样和超声冲击态试样的S-N曲线均出现了传统意义上的水平段。超声冲击处理试样的疲劳强度相比于未处理试样提高了25%。经过超声冲击处理后,疲劳裂纹源的数量由多个变为单个,焊接接头焊趾处的应力集中系数下降了32.4%,降低了裂纹萌生概率;超声冲击降低了焊趾区域的残余拉应力,并诱发产生残余压应力,高达-255.5 MPa;焊趾表层晶粒得到细化,晶粒平均尺寸小于100nm;裂纹在塑性变形区扩展路径变长。