金属功能材料
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2019年 26卷 4期
刊出日期：2019-08-20
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电子束焊接钛合金的组织与力学行为研究现状
杨素媛
钛合金以其优异的耐腐蚀性，比强度、比刚度高得到了广泛的应用，其连接技术也得到了诸多的关注。本文介绍了钛合金电子束焊接的研究现状，着重对钛合金电子束焊接接头的组织演变、力学性能和仿真模拟等方面进行了综述，指出钛合金电子束焊接中存在的问题，并对钛合金电子束焊接研究前景进行了展望。
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NdFeB磁体重稀土Dy热扩渗工艺及其机理研究
江盼 裴文利
重稀土热扩渗技术在制备高性能、低成本烧结NdFeB磁体领域有重要的应用前景。本研究利用涂覆工艺将DyF3粉末均匀涂覆在M档烧结NdFeB磁体表面，获得均匀DyF3涂层，然后进行热扩渗处理。对热扩渗后磁体的性能，微观组织结构及元素分布进行分析，讨论了NdFeB磁体热扩渗工艺对其性能的影响及热扩渗机理。结果表明，本研究磁体的最佳渗Dy工艺为920℃×5 h，磁体的矫顽力提高了5.47 kOe，达到19.53 kOe，剩磁下降很小，磁体具有最佳的综合性能。在扩渗过程中，浓度差提供了扩渗的驱动力，在其驱动下，Dy元素从表面经由晶界向芯部扩散，距磁体表面约689 um范围内，Dy元素扩渗充分且均匀，超过该范围后Dy元素开始出现梯度分布，在本扩渗工艺Dy元素可渗透3 mm厚度的磁体。
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粉末细化对钕铁硼磁性能的影响
周磊
本文通过调整粉末制备工艺研究了粉末粒度的细化对钕铁硼磁体的结构及性能的影响。结果发现，当粉末表面积平均粒度(SMD)从2.8μm降低至2.3μm时，出粉效率降至原有水平的40%左右，粉末均匀度逐步提升，而烧结后磁体的氧含量从~1000ppm提高至2700ppm左右。通过微观结构观察发现，采用细化粉末烧结后富钕相分布更加均匀稠密，烧结后晶粒尺寸分布在3-8μm之间。通过粉末细化，在成分不变的情况下，磁体的矫顽力提升了175kA/m。
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石墨烯增强铜基复合材料的制备及其微观组织与性能研究
郭申申 凤仪 赵浩 钱刚 张学斌
利用分子级混合法在不同溶液水热温度（40℃、60℃、80℃、100℃）下制备还原氧化石墨烯（RGO）/铜纳米复合材料样品。通过原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）、拉曼（Raman）光谱、X射线衍射仪（XRD）对不同溶液反应温度下制备的复合材料粉末进行微观组织分析，并对烧结后样品进行导电导热及力学性能研究以确定制备RGO / Cu纳米复合材料相对合适的溶液反应温度。结果表明当溶液温度达到80℃时，铜镀层能够连续致密覆盖在RGO表面，有效阻止其团聚并获得良好的界面结合，制备出1.0 vol% RGO含量的复合材料的硬度比纯铜提高了90%, 抗拉强度比纯铜提升了28.8%，导电导热性能也达到最佳值（热导率350 W.m-1.K-1,电导率达89% IACS）。过高的溶液反应温度反而不利于获得最佳的物理力学性能。
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钴镍合金纳米片分级结构及其双催化电解水性能
张雪茹 姚尚智 肖客松 程盛 吴少君
钴镍合金具有双功能电催化活性，可有效提高电解水效率、降低成本。文章利用电沉积的方法通过调节电流密度和沉积时间在耐蚀性钛箔上合成了具有分级结构的钴镍合金纳米片。参数优化后的结果表明，沉积电流密度为75mAcm-2时，仅用5分钟即可获得规整有序的纳米片-纳米颗粒分级结构。XRD和HRTEM表征结果证实在纳米片-纳米颗粒的分级结构中形成了具有双功能催化活性的钴镍合金，钴和镍的原子比随反应时间的变化而略有变化。纳米片-纳米颗粒分级结构的形成使得表面催化活性位点增加，其在碱性条件下表现出较优异的析氧和析氢双功能催化活性，在10mAcm?2时HER和OER过电势分别为517mV与392mV，将来有望替代贵金属催化剂而成为新型的电解水催化剂。
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热处理工艺对3Cr13MoCu不锈钢组织及性能的影响
李勃 王帅
利用金相组织观察、硬度测试、抗菌性能检测和扫描电镜观察等手段研究了不同热处理工艺对3Cr13MoCu不锈钢性能的影响。研究结果表明，仅经固溶处理的3Cr13MoCu不锈钢硬度较高，但不具备抗菌功能。600℃以上时效6 h后，该钢的抗菌性能迅速提高，但由于基体发生回火软化，其硬度迅速下降。3Cr13MoCu不锈钢经1080℃固溶处理30 min，水冷+700℃时效处理6 h，空冷+1000℃固溶处理5 min，油冷后，不仅具有较高的硬度，且依然保持着良好的抗菌功能。
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钨/钛/MA956钢SPS扩散连接的界面结构和力学性能
孔维清 曹雅婷 李先芬 袁琳 孙世佩 袁东立
在950℃/10MPa的工艺条件下，采用高效的放电等离子烧结技术对钨/钛/MA956进行真空扩散连接。焊后通过显微硬度测试和剪切强度试验评估SPS扩散连接的接头力学性能；并利用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪对接头的界面组织和断裂特征进行观察分析。结果表明，该技术成功实现了W/Ti/MA956在10-30min的保温时间下的可靠连接。钨/钛/MA956钢接头界面由W-Ti固溶体层、Ti层以及Ti/MA956金属间化合物（FeTi、Fe2Ti和Cr2Ti）层组成。Ti/MA956界面由于金属间化合物的生成，具有最高的硬度，硬度峰值达580HV。随着保温时间的增加（10min、20min、30min），接头平均剪切强度由130.2MPa（10min）提高到163.5MPa（20min）再降到125MPa（30min）;接头断裂均发生在Ti/MA956界面。
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新型抗菌涂层Ag2O-TiO2-NTS在治疗人工关节置换术后假体周围感染的体内外研究
曾展鹏
目的：本研究通过体内外实验，探讨装载了纳米氧化银颗粒的钛纳米管(Ag2O-TiO2-NTS) 在治疗人工关节置换术后假体周围感染过程中，对表面葡萄球菌及金黄色葡萄球菌的抑菌作用。 方法：体外实验：选取不同浓度的Ag2O-TiO2-NTS溶液与表面葡萄球菌及金黄色葡萄球菌共培养，并计算菌落数及抗菌率。体内实验：选用32只新西兰大白兔建立人工关节置换术后感染模型，并随机分为表-Ag钉组、表-普钉组、金-Ag钉组、金-普钉组。表-Ag钉组、金-Ag钉组兔子术中使用Ag2O-TiO2-NTS复合涂层的螺钉，表-普钉组、金-普钉组使用没有涂层的普通螺钉。拆线后1天，于表-Ag钉组、表-普钉组兔术侧膝关节注入表皮葡萄球菌悬液，于金-Ag钉组、金-普钉组兔术侧膝关节注入金黄色葡萄球菌悬液。在手术当天、注射菌液当天及注射后1、3、5、7、10、14天记录所有大白兔肛温、CRP、ESR及PCT。 结果：体外实验：不同浓度的Ag2O-TiO2-NTS溶液及生理盐水两组菌落数及抗菌率两两比较，每组中仅1mmol/L、2mmol/L两组P＞0.05，差异无统计学意义，余两两比较P＜0.01，差异有统计学意义。而两组同一浓度均为P＞0.05，差异无统计学意义。体内实验：组内比较，各时间点肛温、CRP、ESR、PCT差异有统计学意义（P＜0.01），时间与分组有交互作用。组间比较，表-Ag钉组、表-普钉组及金-Ag钉组、金-普钉组的肛温、CRP、ESR、PCT差异有统计学意义（P＜0.01）。LSD-test检验两两比较肛温、CRP、ESR、PCT，4组动物在术前及拆线后注射前1天两两比较，均P＞0.05，差异无统计学意义；表-Ag钉组与表-普钉组比较及金-Ag钉组与金-普钉组比较，在注射后1、3、5、7、10、14天，均为P＜0.01，差异有统计学意义；表-Ag钉组与金-Ag钉组的比较及表-普钉组、金-普钉组的比较，在注射后1、3、5、7、10、14天，均为P＞0.05，差异无统计学意义。 结论：装载了纳米氧化银颗粒的钛纳米管(Ag2O-TiO2-NTS)在体内外均对表面葡萄球菌及金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌作用，在治疗人工关节置换术后假体周围感染有良好前景。
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基于电动汽车轻量化车身异种板材的激光钎焊工艺研究
吕源丰
本文采用激光钎焊工艺在厚度为0.7mm的DC54D+ZF45/45镀锌板与H420LAD+Z高强板间进行焊接并通过正交实验法分析了激光功率，焊接速度，送丝速度，离焦量对焊缝组织形貌的影响规律并探究其最佳工艺参数。试验结果表明当激光功率P为4.1kW，离焦量为45mm，焊接速度Vw为1.3m/min，送丝速度Vf为2.6m/min，板材对接间隙为0.4mm时焊缝形貌最佳且强度高于母材，焊缝组织无缺陷，质量满足国家B级标准。
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Al元素对La-Y-Ni系A2B7型储氢合金及其密封电池性能的影响
蔡小娟 朱加雄 赵磊
以La0.15Y0.85Ni3.35-xMn0.15Alx(x=0-0.5)退火合金为研究对象，系统研究了B端不同Al元素含量对合金相结构和电化学性能的影响以及x=0.15合金制作的AA型电池性能。研究结果表明，退火合金微观组织主相为2H-Ce2Ni7型相，随Al含量x增大，2H-Ce2Ni7型主相丰度呈先减小后增大再减小的规律，x=0.2时合金主相2H-Ce2Ni7型相丰度最高(79.83 wt.%)。电化学分析结果表明，合金电极均具有较好的活化性能，最大放电容量为368.8 mAh/g(x=0.2)，经100次充放电循环后其容量保持率S100=41.68~93.95%，合金电极的高倍率放电性能HRD900=65.92~89.62%，合金电极反应动力学控制步骤主要由氢原子在合金体相中的扩散速率所控制。用x=0.15合金制作的AA-1900型密封电池，经100次充放电循环后其容量保持率S100=92.00%，带满电60℃储存30天后电压为1.268 V，内阻为25.2 mΩ，荷电保持率为63.98%。
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