工程科學學報

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月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

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2008年第30卷第12期

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含鈮微合金鋼的再結晶組織演化模擬

劉紅, 王西濤, 陳冷

2008, 30(12): 1333-1337. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.022

[摘要](140)

[PDF 637KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
建立了熱軋時流變應力、回復、再結晶及析出的物理冶金模型,用于計算軋制時位錯密度變化、再結晶形核、再結晶晶粒長大以及粒子析出等.結果表明,模型對含鈮微合金鋼在不同的熱軋形變條件下模擬結果與實驗值符合較好,可以有效預測在不同熱軋形變條件下的再結晶體積分數與再結晶晶粒大小.模型包含基本冶金現象的描述,原則上通過調整材料基本參數,可以運用于不同的鋼種.

表面處理對膠粘劑/金屬界面疲勞性能的影響

張穎懷, 許立寧, 路民旭

2008, 30(12): 1338-1341. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.015

[摘要](166)

[PDF 652KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
對碳鋼表面分別進行硅烷和磷化處理,然后用環氧樹脂膠粘劑粘接.研究了不同表面處理的膠接接頭力學性能,分析了金屬表面處理方法對膠粘劑/金屬界面疲勞性能的影響.在膠接接頭施加疲勞載荷,測量了膠接接頭疲勞前后的強度-位移曲線.對比疲勞前后界面剪切強度的變化,采用斷裂力學理論分析了界面裂紋擴展過程.結果表明:表面經硅烷處理后,界面粘接強度最大,耐疲勞性能最好.膠接接頭的失效通常在界面發生,能量可以通過裂尖擴展釋放,也可以通過粘接層的塑性變形釋放.

Cl^-對鍍鋅鋼板泥漿附著電偶保護距離的影響

張紅, 杜翠薇, 蘇里, 齊慧濱, 李曉剛

2008, 30(12): 1342-1347. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.014

[摘要](170)

[PDF 1180KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用酸性鷹潭土壤泥漿對部分鍍鋅層去除而暴露出基體的汽車鍍鋅鋼板進行了泥漿附著腐蝕實驗和電化學測試.在鋼的寬度相同的試樣上測定了陰極保護距離,并研究了在泥漿中添加不同含量Cl^-的影響.結果發現:在不含Cl^-的泥漿中陰極保護距離隨泥漿層厚度的增加而基本呈線性增加,出現紅銹的程度也相應減小;隨著Cl^-含量和附著泥漿厚度的增加,陰極保護距離增加,并存在極大值.Cl^-含量不僅影響著泥漿附著中的鍍鋅層破損試樣表面平均腐蝕電流密度,而且對泥漿中的溶氧量、pH值和電導率等參數都有影響.泥漿層厚度和Cl^-含量決定著試樣的陰極保護距離和表面腐蝕狀態.

Cu基亞穩難混溶合金液-液相變

何杰, 趙九洲, 李海權

2008, 30(12): 1348-1352. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.001

[摘要](273)

[PDF 630KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
通過氣體霧化技術研究了Cu_100-XFe_X(X=15,20,30和40)合金的凝固行為.考慮少量相液滴形核、擴散長大、空間遷移、凝固界面與液滴間的相互作用以及體積分數等共同影響因素,建立了能描述該類合金凝固組織演變動力學模型.將數學模型與霧化液滴飛行過程中運動、傳熱和傳質的控制方程相耦合,給出了數值求解方法,模擬計算了Cu基亞穩難混溶合金液-液相分離過程.結果表明:富Fe粒子的平均尺寸隨著Fe含量的增加而增大;少量相液滴形核發生在基體熔體過飽和度峰值附近;隨著冷卻速度的增大,霧化液滴中少量相液滴的形核率增大,但平均半徑減小;少量相液滴在Marangoni遷移和與固/液界面相互排斥共同作用下,向霧化液滴中心遷移,使霧化粉末最終形成殼型組織結構.

形變對鐵銅合金時效析出的影響

李闖, 王學敏, 尚成嘉, 鄭長安, 劉學一, 賀信萊

2008, 30(12): 1353-1357,1373. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.002

[摘要](269)

[PDF 1285KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
對鐵銅合金分別進行50%和80%冷變形,利用金相顯微鏡以及高分辨投射電鏡研究形變熱處理過程中的微觀組織與沉淀析出,分析形變量對時效析出的影響.結果表明:變形有助于第二相的析出,大的冷變形量時沉淀相粒子形成的速率更快,所占體積分數更大.優先析出為富銅過渡相,這種富銅過渡相所形成的GP區對合金起強化作用,其后隨時效時間延長這種富銅相逐漸轉轉變成ε-Cu.

摻雜La₂O₃的CuW電觸頭的組織及電性能

王玲玲, 梁淑華, 肖鵬, 范志康

2008, 30(12): 1358-1361. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.016

[摘要](159)

[PDF 826KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用液-固摻雜工藝將La(NO₃)₃與WO₃混合,經干燥、La(NO₃)₃裂解和WO₃還原等工藝制備含有La₂O₃的稀土W粉,采用粉末冶金-熔滲法制備含有La₂O₃的CuW電觸頭;研究了保溫時間對La(NO₃)₃裂解的影響以及La₂O₃對CuW電觸頭性能的影響.結果表明:用液-固混料法制備的稀土W粉,La₂O₃分布均勻,粉末粒度較細;La(NO₃)₃裂解粉末的顆粒隨著保溫時間的延長而長大;摻雜La₂O₃的CuW觸頭耐電弧燒蝕性能有顯著的提高.

高Ru和高Cr對鎳基高溫合金組織穩定性的影響

石立鵬, 王萬波, 馮強, 王艷麗, 陳國良

2008, 30(12): 1362-1365. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.003

[摘要](259)

[PDF 829KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在多組元的鎳基高溫合金中分別和同時加入高Cr和高Ru,經固溶處理后,在800~1100℃下進行10~1300h時效處理,觀察組織并分析Ru、Cr以及二者交互作用對合金組織穩定性的影響.結果表明:在無Cr和Ru的合金中,經過1000℃/1300h時效處理后無TCP相析出;加入高Cr的合金僅20h就在晶界發現了TCP相,50h后在枝晶干出現TCP相;在1000℃時效,TCP相比其他溫度更易析出.在同時加Cr和Ru的合金中,經過1000℃/1000h時效后并未發現TCP相的析出.這說明高含量的Cr促進了TCP相的形成,而高Ru的添加在高Cr合金中也能有效地抑制TCP相的析出,提高組織穩定性.

超固相線液相燒結Inconel 718合金

湯春峰, 潘峰, 曲選輝, 賈成廠, 段柏華, 何新波

2008, 30(12): 1366-1368. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.017

[摘要](194)

[PDF 589KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
以惰性氣體霧化粉末為原料,采用超固相線液相燒結方法制備了Inconel 718粉末高溫合金,研究了粉末合金的燒結溫度和熱處理制度對合金組織和力學性能的影響.實驗結果表明:在1240℃真空燒結120min可以制備出相對密度為98.5%的粉末合金,后續的熱等靜壓處理可以將其相對密度提高到99.7%;經熱處理后,合金的抗拉強度和延伸率分別為1280MPa和9%;析出相為球形γ'相、針狀γ″相以及粗大的碳化物,平均晶粒大小在50μm以下.

Co-Al-W三元合金熱處理組織

李相輝, 甘斌, 馮強, 孫祖慶, 陳國良, 張國慶, 曹臘梅

2008, 30(12): 1369-1373. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.004

[摘要](236)

[PDF 823KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
研究不同Al和W含量對四種Co-Al-W三元合金的初熔溫度、熱處理組織和硬度的影響.結果表明:四種Co-Al-W三元合金的固、液相點溫度均超過鎳基單晶高溫合金液相點溫度;在1300℃/8h固溶處理后,三種合金均僅得到γ(fcc)單相組織,而高W合金在晶界和晶內均有μ相Co₇W₆析出;在800℃/100h和900℃/50h時效處理后,四種合金在基體γ相中均析出Ll₂型γ'相Co₃(Al,W),其γ+γ'兩相組織形貌與鎳基高溫合金相似;高W(12%)和高Al(12%)合金分別促進了μ相Co₇W₆和富Al相析出.綜合以上結果并結合時效合金的硬度結果,初步確定了含γ+γ'兩相組織的合金成分范圍.

采用石蠟基粘結劑體系制備注射成形Sm₂Co₁₇永磁體

田建軍, 左志軍, 潘德安, 張深根, 曲選輝

2008, 30(12): 1374-1377. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.024

[摘要](161)

[PDF 572KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
選擇石蠟基熱塑性粘結劑,采用粉末注射成形(PIM)工藝制備燒結Sm₂Co₁₇永磁體.粘結劑由PW、HEPE、LEPE、PP和SA組成,通過分析喂料流變性能和磁體殘碳含量,確定合適的組元配比(質量比)為PW:LEPE:PP:SA=7:1:1:1.在氬氣和氫氣混合氣氛下熱脫脂,永磁體的碳、氧含量較低.最終得到永磁體的磁性能為:剩磁B_r=0.51T,內稟矯頑力H_cj=168kA·m^-1,最大磁能積BH_max=21.3kJ·m^-3.與傳統方法制備的永磁體相比,PIM永磁體退磁曲線的方形度較差,磁性較低.造成磁體性能較差的原因是殘碳的質量分數較高(≥ 0.33%),較高的碳含量導致磁體中出現高熔點的非磁性相ZrC,使Zr的有效含量降低,片狀相和1:5相體積分數減少,胞狀顯微組織和微觀結構被破壞,磁性能下降.因此,采用PIM工藝制備高性能燒結釤鈷永磁體,其關鍵是降低磁體中的殘余碳含量.

累積復合軋制工藝晶粒細化機制對1060工業純鋁組織和性能的影響

張兵, 袁守謙, 張西峰, 王超, 呂爽

2008, 30(12): 1378-1382. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.006

[摘要](261)

[PDF 778KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用累積復合軋制(ARB)技術的兩種工藝路徑,研究變形后1060工業純鋁的顯微組織和力學性能變化.結果顯示:路徑A的晶粒細化效果比路徑B明顯;ARB7道次后,采用路徑A的試樣的顯微組織由拉長的細小纖維狀晶粒組成,路徑B的試樣由扁平狀晶粒組成;路徑A和路徑B的試樣的平均晶粒尺寸分別為470nm和680nm;路徑A的試樣的抗拉強度提高程度大于路徑B.1060工業純鋁在ARB過程中的強化機制主要是細晶強化.初步分析了ARB過程中材料的變形規律和細小晶粒的形成機制.

低溫回歸再時效對7B04-T651鋁合金厚板組織與性能的影響

李志輝, 熊柏青, 張永安, 朱寶宏, 王鋒, 劉紅偉

2008, 30(12): 1383-1387. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.005

[摘要](269)

[PDF 994KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
研究了回歸及回歸再時效處理對7B04鋁合金預拉伸厚板的顯微組織、力學性能及電導率的影響.通過透射電子顯微鏡(TEM)觀察了回歸再時效合金的微觀組織,并對合金進行了力學性能及電導率測試.結果表明:采用合適的回歸再時效工藝(180℃/1h,水淬+120℃/22h)可使材料具有接近T6態合金強度的同時,電導率大幅度提升,達21.0MS·m^-1;此時,合金晶內組織與T6狀態相似,析出相細小呈彌散分布,而晶界組織與雙級T74時效組織特征相似,晶界析出相粗大呈不連續分布,晶界兩側伴之以明顯的晶界無析出帶.

鎂合金表面磁控濺射沉積鋁膜的力學性能

張津, 楊棟華, 王東亞, 歐信兵, 王振林

2008, 30(12): 1388-1392. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.010

[摘要](156)

[PDF 653KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用直流磁控濺射法在鎂合金上沉積鋁膜,在高真空下對鋁膜進行加熱后處理.用X射線衍射儀(XRD)分析膜層為純鋁多晶態,掃描電子顯微鏡(SEM)觀察鋁膜晶粒細小.采用納米壓痕/劃痕儀對鋁膜的厚度、臨界附著力、硬度和彈性模量進行了測試,并且用輝光放電光譜儀(GDS)測試了鎂合金表面鋁膜的成分和性能隨薄膜深度的分布.結果表明,鋁膜的厚度隨后處理溫度的升高而降低,其表面硬度和彈性模量高于鎂合金基體并且隨深度增加而逐漸降低.鋁膜與鎂合金基體間存在一個過渡層,結合良好且表現出一定的彈塑性能,有利于鎂合金表面的防護.

粉末冶金法制備AZ91鎂合金的組織及熱性能

張洋, 王西濤, 姜海, 何新波

2008, 30(12): 1393-1396. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.020

[摘要](159)

[PDF 679KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用粉末冶金方法制備了AZ91鎂合金,研究了燒結溫度對合金的致密度和熱導率的影響規律,并對燒結樣品的物相和顯微組織進行了分析.研究發現,AZ91鎂合金的最佳燒結溫度為610℃,致密度可以達到97.4%,實驗條件下所獲得的最高熱導率可達到63.1W·m^-1·K^-1.X射線衍射和掃描電子顯微鏡結果分析表明,燒結合金組織主要由α-Mg固溶體和β-Mg₁₇Al₁₂相兩相組成,其中β-Mg₁₇Al₁₂相表現出離異共晶β相和非連續析出β相兩種主要存在形態.

Sr對ZK60鎂合金晶粒細化的影響

程仁菊, 潘復生, 楊明波, 湯愛濤

2008, 30(12): 1397-1401. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.007

[摘要](239)

[PDF 1456KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
用金相顯微分析、掃描電鏡分析及能譜分析等方法研究了Sr對ZK60鎂合金晶粒細化的影響.結果表明:添加少量的Sr對ZK60鎂合金有很好的組織細化效果,但其細化效率受Sr加入量和熔體保溫時間的影響較大.在給定熔體保溫時間的條件下,隨著Sr質量分數從0.01%增加到0.1%,晶粒細化效率逐漸提高.在給定Sr加入量的條件下,當熔體保溫時間為20~80min時,晶粒細化效率隨熔體保溫時間的延長而提高;當熔體保溫時間超過80min后,晶粒細化效率隨熔體保溫時間的延長而降低.

Ag-Au-Ge中溫釬料的性能

李春元, 王西濤, 袁文霞

2008, 30(12): 1402-1405. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.008

[摘要](208)

[PDF 803KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
通過分析Ag-Au-Ge體系三元相圖,根據其存在的共晶單變線e₁e₂,制備了兩種接近共晶成分的Ag-Au-Ge釬料合金(AAG1和AAG2),研究了釬料合金的熔點、潤濕性等性能,觀察了合金的顯微組織以及合金與Al-SiC/Ni/Au基板的結合界面.實驗結果顯示:AAG1合金的固相線和液相線的溫度分別為410.0和449.8℃,AAG2相應的溫度為401.1和441.0℃;兩種釬料合金的固液相間距較大.AAG1對基板的潤濕性較好;兩種合金與基板的接觸性很好,界面沒有發現金屬間化合物.AAG1可以作為400~500℃的釬焊料使用.

具有納米氧化層自旋閥薄膜的XPS研究

蔡永香, 王海成, 于廣華

2008, 30(12): 1406-1409. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.018

[摘要](155)

[PDF 511KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用X射線光電子能譜(XPS)研究了帶有兩種納米氧化層(NOL)Ta/Ni₈₀Fe₂₀/Ir₁₉Mn₈₁/Co₉₀Fe₁₀//NOL1//Co₉₀Fe₁₀/Cu/Co₉₀Fe₁₀//NOL2/Ta的鏡面反射自旋閥薄膜的化學結構.研究結果表明:CoFe/NOL1和NOL2/Ta界面處發生了熱力學有利的化學反應.CoFe磁性敏感層仍保持金屬特性,部分氧化的CoFe和Ta發生界面反應,使得Ta覆蓋層被氧化成Ta₂O₅,形成NOL2.由于仍存在部分金屬CoFe,NOL1為不連續的氧化層,使得與IrMn層仍存在直接的交換耦合作用.在退火過程中,IrMn層中的Mn原子擴散到NOL1中;然而,由于NOL1和擴散的Mn原子發生界面反應,生成Mn的氧化物,從而阻止Mn原子的進一步擴散,使其偏聚在NOL1中.

SiC顆粒特性對無壓熔滲SiCp/Al復合材料熱物理性能的影響

葉斌, 何新波, 任淑彬, 曲選輝

2008, 30(12): 1410-1413. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.009

[摘要](274)

[PDF 525KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用粉末注射成形-無壓熔滲相結合技術制備出了電子封裝用高體積分數SiCp/Al復合材料.重點研究了SiC粒徑、體積分數以及粒徑大小等顆粒特性對所制備復合材料熱物理性能的影響規律.研究結果表明,SiCp/Al復合材料的熱導率隨SiC粒徑的增大和體積分數的增加而增加;SiC粒徑的大小對復合材料的熱膨脹系數(CTE)沒有顯著的影響,而其體積分數對CTE的影響較大.CTE隨著SiC顆粒體積分數的增加而減小,CTE實驗值與基于Turner模型的預測值比較接近.通過對不同粒徑的SiC粉末進行級配,可以實現體積分數在53%~68%、CTE(20~100℃)在7.8×10^-6~5.4×10^-6K^-1、熱導率在140~190W·m·K^-1范圍內變化.

碳化硅陶瓷的放電等離子燒結

張勇, 何新波, 曲選輝, 王玉會

2008, 30(12): 1414-1417. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.019

[摘要](181)

[PDF 542KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
采用添加了Al₂O₃和Y₂O₃助燒劑的碳化硅微粉為原料,通過放電等離子燒結(SPS)技術快速制備了碳化硅陶瓷.分析了材料致密化過程,并重點研究了燒結工藝參數對材料致密度和力學性能的影響規律.結果表明,當SPS工藝參數的燒結溫度和壓力分別為1600℃和50MPa時,經過5min的燒結,碳化硅陶瓷的致密度可達到99.1%,硬度為HV2550,斷裂韌性達8.34MPa·m^1/2,彎曲強度達684MPa.

包容核廢物的鈦酸鍶人造巖石SHS-致密化的影響因素

張瑞珠, 郭志猛

2008, 30(12): 1418-1421. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.023

[摘要](160)

[PDF 524KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用自蔓延高溫合成(SHS)與加壓致密一體化技術制備了包容鍶核素(Sr²⁺)的鈦酸鍶(SrTiO₃)人造巖石固化體.通過實驗分析SHS產物致密化的影響因素,確定了鈦酸鍶反應體系自蔓延高溫合成時的最佳工藝參數:預制塊相對密度為54%左右;預壓力為10MPa,加壓時間為4s;致密化時高壓壓力為300MPa,高壓保壓時間為8s.

三元乙丙橡膠的人工氣候老化

趙泉林, 李曉剛, 高瑾

2008, 30(12): 1422-1427. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.011

[摘要](182)

[PDF 989KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用氙燈人工氣候箱對三元乙丙橡膠(EPDM)進行人工氣候老化實驗,采用X射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子萬能試驗機和色度計研究了人工氣候老化對EPDM化學結構、表面形貌、力學性能和顏色的影響.結果表明:在氙燈人工氣候環境中老化90d后,EPDM表面生成一層厚度約2μm的氧化膜,其組成包括有C-O-C/C-OH、C=O和O-C=O;交聯密度隨老化時間的變化基本呈線性增加;隨老化時間的延長,試樣表面粗糙度增加,有孔洞和微裂紋生成,拉伸強度、撕裂強度和硬度增加,EPDM試樣表面變紅變黃,亮度增加.

金屬微型元器件的制備與性能檢測

尹海清, 杜美娜, 曲選輝, 何新波, 賈成廠

2008, 30(12): 1428-1431. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.021

[摘要](140)

[PDF 677KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了粉末微注射成形技術制備純鐵微型齒輪.采用平均粒度為2.3μm的羰基鐵粉和石蠟基熱塑性粘結劑體系,當粉末的裝載量(體積分數)為58%時,獲得了形狀良好的齒頂圓直徑為700μm的微型齒輪注射生坯.燒結后齒形輪廓清晰,中心孔的圓度保持良好,齒輪的齒頂圓的收縮率約為15.6%,齒輪表面的粗糙度為S_a=5.0991μm.

高爐理論燃燒溫度的計算

吳勝利, 余曉波, 陳輝, 徐健, 王筱留

2008, 30(12): 1432-1438. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.012

[摘要](315)

[PDF 894KB](31) [施引文獻] ()

摘要:
理論燃燒溫度是反映爐缸熱狀態的重要參數之一.提出了新的理論燃燒溫度計算模型及詳細的參數說明,并編制相關的計算程序.解析結果表明:與傳統的理論燃燒溫度計算模型相比,新理論燃燒溫度計算模型更能有效地反映爐缸熱狀態.

基于遺傳BP網絡的PID控制算法在無模拉拔溫度控制中的應用

班曉娟, 張武軍, 付璟璐, 孫大明

2008, 30(12): 1439-1442. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.12.013

[摘要](165)

[PDF 550KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
將遺傳算法與BP神經網絡結合,提出了一種利用遺傳算法優化BP神經網絡權值的智能PID控制算法,改善了系統的動態性能.通過實驗采集數據,擬合出無模拉拔感應加熱溫度控制系統的數學模型.采用本文提出的方法進行了仿真實驗,結果表明該算法具有較強的快速性和魯棒性.