材料研究学报杂志

材料研究学报杂志2025年第1期

• 增材制造高温合金在不同温度下的拉伸性能与变形机制

  王娜, 李文彬, 庞建超, 陈立佳, 高崇, 邹成路, 张辉, 李守新, 张哲峰

  用增材制造激光选区熔化工艺制备典型的高温合金GH4169并在25~650 ℃测试其拉伸性能，用扫描电镜和透射电镜等手段表征其微观组织和拉伸变形行为，研究了测试温度对其力学性能的影响和变形机制。结果表明，在25 ℃、600 ℃和650 ℃测试这种合金的拉伸性能，其拉伸曲线较为光滑，在450~550 ℃测试的曲线呈锯齿状。随着测试温度的提高合金的抗拉强度从1458 MPa降低到1228 MPa，屈服强度则从1234 MPa下降到1051 MPa。SLM GH4169合金的拉伸强度与温度之间的关系大致是线性的。在25~450 ℃测试，合金中的强化相阻碍位错运动产生了强化作用；在550~650 ℃滑移为主要变形方式，δ相不利于拉伸性能。

• 高性能液体端羧基氟橡胶的氟化加成反应合成

  姜帆, 李琬桐, 赵树发, 石宁, 张梦霞, 方庆红, 李东翰

  基于固体氟橡胶分子链中偏氟乙烯结构的化学属性，用“一锅法”氧化降解/氟化加成协同反应合成了液体端羧基氟橡胶(SCTLF)。构建了以1-氯甲基-4-氟-1,4-二氮二环[2,2,2]辛烷双四氟硼酸盐(Selectflour)为氟化试剂、四丁基氟化铵(TBAF)为亲核试剂、N-溴代丁二酰亚胺(NBS)为亲电试剂的氟化加成反应体系，在消除含氟双键(C=C)的同时，使产物的氟含量和热稳定性提高，实现了高性能化。使用红外光谱(FTIR)、氢谱核磁(1H-NMR)、氟谱核磁(19F-NMR)表征其分子链结构，用凝胶渗透色谱(GPC)和化学滴定分别测试其分子量和端基含量。结果表明，氟化加成反应后合成的SCTLF，其数均分子量为2410，羧基含量为2.30%，C=C含量由0.30 mmol/g降低至0.08 mmol/g，符合Zaitsev序列结构规则的含氟C=C活性较高且加成反应完全，符合Hofmann序列结构规则的含氟C=C有部分残留，其氟含量达到65.47%。SCTLF的玻璃化转变温度(Tg)为-34 ℃，初始热分解温度(Td)显著提高到270 ℃，在20 ℃其动力粘度为46 Pa·s。HDI三聚体可以实现SCTLF的固化，其产物具有优异的力学性能和化学稳定性。

• 1200 MPa级海洋平台用无碳化物贝氏体中锰钢腐蚀行为

  李炎阳, 于驰, 赵伟, 高秀华, 杜林秀

  采用等温淬火热处理技术制备出一系列无碳化物贝氏体组织中锰钢样品，进行周期浸润加速腐蚀实验和电化学腐蚀实验，研究在海洋飞溅区环境下1200 MPa级中锰钢内、外膜层腐蚀产物演变规律，探究腐蚀膜层组织结构对耐蚀性能的影响。结果表明，实验钢在等温340 ℃保温2 h后，板条边界清晰，组织均匀细小，屈服强度和抗拉强度分别为1297 MPa和1402 MPa，断后伸长率29.3%。随着腐蚀时间的增加，腐蚀产物内膜层由初期疏松多孔的γ-FeOOH逐渐转化为腐蚀后期结构致密的α-FeOOH，Cr和Cu等耐蚀元素在腐蚀产物内膜层中富集，并形成FeCr2O4及CuFe2O4等稳定的化合物。随着预腐蚀处理时间的增加，腐蚀电流密度先增大后减小，腐蚀电位先负移后正移，电荷转移电阻增大，腐蚀产物膜的保护作用逐渐增强。随着耐蚀元素在腐蚀产物内膜层富集程度增加，电流密度降低，电荷转移电阻升高，耐蚀性增强。

• 冷喷涂温度对Ni-Ti3AlC2复合涂层摩擦学性能的影响

  韩珩, 李洪峤, 李鹏, 马国政, 郭伟玲, 刘明

  采用高压冷喷涂技术在ADC12铝合金表面沉积Ni-Ti3AlC2复合涂层，研究了喷涂温度对涂层显微组织、力学性能以及摩擦学性能的影响。结果表明，在喷涂压力不变的条件下随着喷涂温度从500 ℃提高到700 ℃，Ni-Ti3AlC2复合涂层内颗粒的塑性变形程度提高，颗粒间的结合状态改善，涂层的结合强度提高了30%，孔隙率降低了60%，硬度提高了14%，磨损率降低了41.7%。喷涂温度为700 ℃的Ni-Ti3AlC2-700 ℃涂层，其微观组织最致密，没有明显的孔隙和裂纹，力学性能最佳，摩擦磨损性能最优。其主要原因是，喷涂温度的提高使复合颗粒的撞击速度提高、Ni颗粒的变形能力增大，从而增大了Ni颗粒与Ti3AlC2陶瓷颗粒的协同作用能力，显著提高了涂层内和涂层与基体之间的结合强度。

• 成分调节对软磁MnZn铁氧体结构和磁性的影响

  徐展源, 赵伟, 史湘石, 张振宇, 王中钢, 韩勇, 范景莲

  用“化学溶胶-喷雾干燥-煅烧”方法制备软磁MnZn铁氧体Mn1 - x Zn x Fe2O4 (x = 0.1，0.3，0.5，0.7，0.9)粉末，使用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和超导量子干涉磁测量系统等手段表征其物相组成、显微结构和磁性能等，研究了成分对其结构和磁性的影响。结果表明，当Mn1 - x Zn x Fe2O4的x大于或等于0.5时，制备出的是单相MnZn铁氧体粉末，x小于0.5时则出现杂质相α-Fe2O3。随着x的增大(即Zn含量的提高)，MnZn铁氧体的晶格常数先减小后增大最后减小，其两个FTIR吸收峰均单调红移，Raman谱中的峰强度提高。MnZn铁氧体样品中的Fe为+3价、Zn为+2价，而Mn则有+2、+3和+4三种价态。铁氧体粉末样品呈空心球壳形貌，没有异常长大的颗粒。随着Zn含量的提高，MnZn铁氧体的饱和磁化强度(Ms)单调递减(x = 0.5除外)。x = 0.5的MnZn铁氧体(Mn0.5Zn0.5Fe2O4)综合性能最优。

• 聚氨酯基复合弹性体阳极键合阴极材料的性能

  赵浩成, 姚志广, 尤雪瑞, 赵丽芝

  在室温浇注成型制备出三种聚氨酯基复合弹性体阳极键合阴极材料(CPUEEs)。聚氨酯微相呈分离形态，CPUEEs的Td, 5%都高于200 ℃，其热稳定性可满足阳极键合要求。CPUEEs具有无定形结构，Tg都低于-45 ℃，其分子链段具有良好的低温柔顺性，可为阳极键合锂离子迁移提供必要的通道。所有的CPUEEs样品在键合温度的离子导电率都符合键合的要求。PPC和SN共混改性的CPUEE3离子导电率最大，可达6.5 × 10-4 S·cm-1。进行热引导动态场阳极键合可实现CPUEEs和铝箔(Al)的阳极键合连接，CPUEEs-Al键合界面键合层的键合强度为1.15 MPa。

• 非晶态FeOOH修饰的CoFeAl层状双氢氧化物异质结构的制备和对碱性溶液的全解水性能

  邓小龙, 王山山, 戴鑫鑫, 刘义, 黄金昭

  用两步法制备分层互联多孔的非晶态FeOOH修饰CoFeAl层状双氢氧化物(CoFeAl LDH)异质结构并用作碱性电解水的催化剂，研究这种催化剂的全解水性能。结果表明，在1 mol/L的KOH溶液中电流密度为100 mA·cm-2的条件下，CoFeAl-FeOOH-6析氧(OER)和析氢(HER)的过电位分别为298 mV和193 mV，且其塔菲尔斜率都很小(OER为50.0 mV·dec-1，HER为95.6 mV·dec-1)。CoFeAl-FeOOH-6作为双电极电解水的阳极和阴极，在电流密度达到10 mA·cm-2时全解水的电势为1.60 V且其稳定性较高。FeOOH修饰CoFeAl LDH使其电催化性能提高的原因，是分层互联的纳米片结构、多孔的异质结构以及相互间的协同效应。