金属功能材料
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2022年 29卷 1期
刊出日期：2022-02-20
专家论坛
研究与技术
研究与技术
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凝胶-溶胶协同碳热还原法合成二硼化锆粉体及生长机理探究
沈浩 闫健
摘 要：以正丙醇锆（C12H28O4ZR）为锆源，硼酸（H3BO3）为硼源，山梨醇（C6H14O6）为碳源，乙酸（C2H4O2）为溶剂，采用溶胶-凝胶协同碳热还原法制备了高纯超细硼化锆（ZrB2）粉体。分别研究了碳含量和硼含量对产物的物相和形貌的影响。通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电镜、透射电镜以及自带的X射线能谱仪对硼化锆粉体进行了表征和分析。结果表明：当初始原料中硼锆摩尔比为3，碳锆摩尔比为11时可得到形貌和粒度等综合性能最好的ZrB2粉体。硼化锆颗粒呈球形或类球形，颗粒边界清晰，分散性较好，粒径分布在300~500 nm之间。
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医用形状记忆合金电子结构及相稳定性研究
张婷
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保温时间对以V-Ni复合粉末为中间层的钨/MA956钢扩散连接的影响
崔翰林 李先芬 滕鹏 刘昊 王成
本文使用放电等离子烧结技术，以V-Ni复合粉末中间层，研究了在30MPa、1050℃和Ni含量为40wt.%的条件下不同保温时间（10min, 20min, 30min）对钨和MA956钢扩散连接性能的影响。不同保温时间下扩散焊接的接头界面连接良好，中间层区域由于Ni3V和NiV3等金属间化合物的产生，硬度值最高约为550HV。扩散层中靠近钢侧脆性碳化物VC使得其硬度高于钢母材，同时造成了钢母材靠近中间层区域脱C并软化。保温时间为20min时，接头的剪切强度达到225MPa，剪切试样均断裂在中间层区域靠近钨侧处。
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保温时间对SPS烧结硬质合金和高强度钢粘结的影响
Mahadi Hasan 张宁飞 黄贞益 赵敬伟 姜正义
使用放电等离子烧结技术（sps）制备硬质合金和高强度钢的复合材料，研究了在烧结过程中保温时间（5,10,15和20min）对复合材料的显微组织和形成相以及力学性能的影响。研究表明，随着保温时间的增加，烧结质量越来越好，粘结界面光滑连续，没有出现明显的裂纹和分层；XRD检测结果显示：当保温时间为5min时，复合材料的显微组织存在WC、Fe和Fe3Co等相，当保温时间增加到20min时，明显形成W2C新相；随着保温时间的增加，显微硬度和抗拉强度均呈现增加的趋势，当保温时间为20min时，可获得最大的抗拉强度为152MPa，此时应变仅为0.22，且可获得最大的显微硬度为1763MPa。
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La2-xSmxMg16Ni（x=0.1~0.4）+100wt.% Ni+5 wt.%石墨烯复合储氢合金电化学性能研究
卫振 冯佃臣 翟亭亭 袁泽明 张羊换
通过真空感应熔炼炉冶炼La2-xSmxMg16Ni（x=0.1~0.4）合金。将Ni粉、石墨烯和La2-xSmxMg16Ni（x=0.1~0.4）合金粉球磨10小时制备出La2-xSmxMg16Ni（x=0.1~0.4）+100wt.% Ni+5 wt.%石墨烯的复合储氢合金。对复合储氢合金进行XRD分析及电化学性能测试。研究元素取代、添加催化剂和机械球磨多元改性对储氢合金相结构和电化学性能的影响。实验结果表明La2-xSmxMg16Ni（x=0.1~0.4）+100wt.% Ni+5 wt.%石墨烯复合储氢合金都是由Ni，La2Mg17和La2Ni3相组成。多元改性后的储氢合金都具有良好的活化性能，第一次充放电就达到了最大放电比容量。Sm的取代量x= 0.3时，La1.7Sm0.3Mg16Ni+100wt.% Ni+5 wt.%石墨烯的复合储氢合金放电比容量最大为88.7mAh/g，循环稳定性最好S50=73.63%。随着Sm元素取代量增加，复合储氢合金电极的高倍率放电HRD、极限电流密度IL和氢扩散系数D都呈先增大后减小的趋势，当Sm的取代量x=0.3时，其值达到最大分别为：HRD1500=28.55%，IL=1754mA/g，D=1.86*10-10cm2。
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耐高温射线屏蔽材料的制备及性能研究
蔡吴鹏 郑健 孙勇 张伟光 周晓松 王强 赵敏智
核能应用技术的发展对射线屏蔽材料提出了耐高温、抗辐照等要求。氢化锆因其高的氢含量和在高温、射线辐照下的结构稳定性被认为是优良的快中子屏蔽材料，但难以制成大尺寸块体。本文研究了氢化锆与金属基体材料的反应，采用粉末冶金法获得了对快中子、热中子和γ射线均具有显著屏蔽效果的致密块体屏蔽材料。该材料在600oC仍不会明显脱氢，是一种综合性能良好的耐高温射线屏蔽材料。
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烧结温度及Ca含量对La-Ca-Co系铁氧体磁粉结构及磁性能的影响
孙伟强 耿赵文 刘荣明 刘卫强 岳明 Haseeb Muhammad
采用常规的陶瓷工艺制备了La0.572[CaxSr(1-x)]0.658Co0.356Fe12.4O19磁粉，研究了烧结温度和Ca元素含量对磁粉晶体结构、显微组织和磁性能的研究。研究表明，在1190℃-1230℃的温度下烧结，磁粉均可形成具有典型M型六角晶系SrM铁氧体晶体结构的单一相结构。其中，在1220℃烧结的磁粉具有最佳磁性能。Ca2+取代Sr2+导致M相的晶胞体积缩小，但是相结构稳定不变，随着Ca含量的升高，磁粉的饱和磁化强度出现了先升高后降低的变化规律，当x = 0.5时Ms=59.30emu/g，磁粉的矫顽力则变化不大。显微组织观察发现，磁粉为片状单晶颗粒，平均粒径为0.7μm。
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短时高温加热对永磁体剩磁的影响
夏伟 刘荣明 张天丽 贾立颖 王永齐 孙威 刘辉 全小康 李炳山
当前对能够在高温环境中长期稳定工作的永磁体的需求在不断增加。为确保永磁体在高温应用过程中性能的相对稳定性，通常会对高温永磁体进行短时间的高温加热，即预稳定处理，但这必然会导致磁体的初始磁性能出现一个较大的磁性能损失。本文结合实验及计算机模拟，研究高温永磁体短时高温加热后的剩磁损失，证明了磁体初始剩磁降低主要是由于磁体的两个磁极层一定厚度范围内的磁畴发生反转导致的，而其本质原因是由于其内部分布不均匀的退磁场。永磁体在预稳定处理过程中，通过吸附铁片模拟实际的磁体应用时磁路环境进行预稳定处理，能够有效降低磁体的初始剩磁损失，使磁体保持较高的初始磁性能，同时能够确保长期使用过程中性能的稳定性。
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反应堆压力容器焊接残余应力试验及数值模拟研究
付强 闵远胜 李美福
为实现紧凑型布置，反应堆压力容器（以下简称RPV）内设计了多个环形件的结构形式。此类结构形式首次出现在RPV设计中，属于大厚度、高拘束度焊缝结构型式，造成内环形件与RPV内壁焊接接头残余应力呈现高幅值和分布复杂的特点，并且此类结构长期服役在高温、高压、强辐照，承受高的动载环境下，对结构的性能要求更高。因此，有必要对RPV内环形件与容器内壁的大厚度焊接结构的焊接残余应力进行仔细研究和分析。本文采用试验和数值模拟相结合的方法，对RPV内环形件和容器内壁焊接接头焊接残余应力分布特征及其影响因素进行了研究，研究结果表明：消除应力热处理可有效降低低合金钢焊接接头残余应力；后热处理、打磨及中间热处理对接头焊接残余应力幅值及分布趋势基本无影响。
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外场对液态金属电池极化的影响
安静 杜兆富 郭世海 徐立红 张洪平 罗锐
工作温度和外加磁场对电化学体系有重要影响。本文采用半电池体系模拟液态金属电池电极的工作状态，用以研究温度和外加磁场对电池极化反应的影响。发现工作温度越高，极化反应越剧烈；外加磁场扰动越大，极化反应变化越大；极化电流越大，外加磁场扰动对其影响也越大。结合液态金属电池系统的工作环境，该结果对其长效稳定运营，有一定的借鉴意义。
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我国钕铁硼市场发展现状及未来发展趋势分析
张英建 李军 马晓辉 房成 李玉钏
钕铁硼永磁材料作为第三代永磁材料，是应用范围最广、发展速度最快、综合性能最优、性价比最高的磁性材料，由于使用稀土元素获得最高的磁能积，以及相应的矫顽力，可以大幅提升电能-机械能转化效率，在碳排放和节能降耗中发挥核心材料作用，广泛应用于新能源汽车、节能家电、消费电子、清洁能源等领域。本文着力从我国稀土永磁产业发展现状、“十四五”磁材市场需求预测和原料供应等几方面进行分析，并提出相应的意见和建议。
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电气短路火灾中火场热环境对多股铜导线金相组织的影响
刘伟
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07MnMoVR低温压力容器用调质钢的研制开发
王瑜
通过对低温压力容器用调质钢化学成分、显微组织、力学性能、加工范围及应用方向的研究，结合同类产品生产工艺，对07MnMoVR的成分配比、熔炼工艺、轧制流程及热处理工艺进行设计。结果表明，07MnMoVR的化学成分、力学性能、表面质量及尺寸精度均满足GB/T 19189-2011和用户要求。
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单元错齿式铸铁（钢）桥梁伸缩装置的设计与研究
单飞
摘要：桥梁伸缩装置是桥梁中最容易和最早发生破坏的结构，引发桥梁伸缩装置发生破坏的原因较复杂，但最根本的原因为伸缩结构的设计和施工。本文设计和研发了单元错齿式铸铁（钢）桥梁伸缩装置，其在桥梁伸缩处设置铸铁（钢）浇筑成型的、单元组装的、长短不等伸缩齿互相交错的伸缩装置，主体采用铸铁（钢）一体铸造成型，填缝材料采用高分子弹性体。本文详细介绍了其结构特征、施工要点和技术优势，并已在多个国省道干线项目中成功应用。单元错齿式铸铁（钢）桥梁伸缩装置具有施工简便、行车安全舒适和维护简单等优点，具有较好的市场潜力和推广价值。
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深冲钢浸入式水口结瘤物分布及成分组成
史永振 冯哲 周慎
对浸入式水口从不同位置分别进行取样，借助扫描电镜和能谱仪，观察不同位置的结瘤物宏观形貌和微观结构，并分析各个位置结瘤物的微观结构和成分组成。研究表明，浸入式水口结瘤物主要分为黄褐色结瘤物、白色结瘤物和冷钢三种；其中，黄褐色结瘤物的主要成分为Al2O3、Fe以及少量FeO和SiO2组成的混合物，白色结瘤物主要成分为Al2O3。
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镍-金刚石复合镀层的制备工艺及耐磨性比较
徐欣
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还原氧化石墨烯的发光性能
邢如珍
本文利用 X 射线衍射分析（XRD）、透射电镜（TEM）、X 射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）等 测试方法表征了还原氧化石墨烯（rGO）的结构及成分，用紫外可见分光光谱仪和荧光光谱仪表征还原氧化石 墨烯（rGO）水分散液的光学性能。光学性能分析表明 ：205~345 nm 激发下 ，rGO 的发光主要集中在 350~ 500 nm 的蓝紫光波段。0.1 mg/ml 样品的发射波长在 350~450 nm 之间，且发射波长随着激发波长的增加发生 红移，发光主要受 sp2 团簇的量子尺寸的影响。0.01 mg/ml 和 0.005 mg/ml 的样品，有 385 nm 和 450 nm 的两个 发光中心 ，385 nm 的发光峰随着激发波长的增加发生红移 ，归属于 C=C 键中 π-π*跃迁以及 sp2 团簇的量子尺 寸效应，450 nm 的发射峰随激发波长的增加变化不明显，归属于 C=O 中能级中电子-空穴对的非辐射跃迁。
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高温度稳定性烧结Nd-Fe-B研究进展
徐吉元 张家滕 董生智 陈红升 李卫
随着我国新能源汽车和国防军工等领域的发展，对钕铁硼磁体的温度稳定性提出了更高的要求。本文基于国内外研究进展，对钕铁硼温度稳定性研究的两个方向进行了综述，一是围绕提高钕铁硼最高使用温度的相关研究，对矫顽力、矫顽力温度系数、方形度与磁体最高使用温度内在关联进行了重点介绍；二是围绕降低钕铁硼磁体的剩磁温度系数的相关研究，就Co和重稀土对磁体温度系数和微观组织的影响机制进行了阐述。
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钐对无钴AB5型稀土贮氢合金微观结构和电化学性能的影响
高金良 李军 张薇 房成 张羊换
用真空感应熔炼铸锭以及快淬工艺制备过化学计量比无钴AB5型稀土贮氢合金La0.85-xCe0.15SmxNi4.55Mn0.40Al0.30和La0.69Ce0.31-xSmxNi4.55Mn0.40Al0.30（x = 0，0.08，0.16）。研究了钐含量及快淬对无钴AB5型稀土贮氢合金的微观结构、吸放氢性能、电化学性能以及合金粉化、氧化的影响。结果表明，由真空感应熔炼铸锭工艺制备的贮氢合金为CaCu5型单相结构，钐含量的增加对贮氢合金的晶格常数、晶胞体积、贮氢性能影响不大，但能显著改善合金的电化学循环稳定性和抗粉化能。相较于铸造工艺，快淬工艺能有效提高合金的电化学循环稳定性。
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