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材料研究学报

基本信息

  • ISSN:1005-3093
  • 出版时间:1987-
  • 出版者:中国科学院金属研究所
  • 期刊网址: 点此访问
  • 语种: Chinese;
  • 出版格式: Print;

出版信息

  • 总访问量:1043365次
  • 金掺杂降低碳纳米管接触电阻的实验研究

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:

    降低与金属之间的接触电阻是碳纳米管在微纳电子领域获得应用的前提,掺杂金纳米粒子可有效降低碳纳米管的接触电阻。本文采用高温焙烧在碳纳米管表面构造缺陷和亲水基团,然后将碳纳米管在氯金酸水溶液中超声浸泡以吸附氯金酸,再在氢气气氛下加热还原氯金酸为金。扫描电子显微(SEM)图片表明碳纳米管被成功地掺杂了金纳米粒子,X射线能量散射谱(EDS)和X射线光电子谱(XPS)表明金是唯一掺杂在碳纳米管上的粒子。掺杂后碳纳米管的拉曼光谱中G带波数降低说明对碳纳米管掺杂金为N型掺杂。N型掺杂剂将电子转移给邻近的碳原子,使碳纳米管中的电子数量增加,进而增强了碳纳米管的导电性。利用介电电泳法将碳纳米管组装到一对金电极之间,并使用精密电感电容电阻(LCR)测试仪实时测量。结果表明碳纳米管与金电极之间的接触电阻较掺杂前得到了有效改善,电阻值最大可降低近50%。

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  • 石蜡/硅藻土定型相变材料的结构和热性能

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:

    以硅藻土为载体、以石蜡为相变材料,用溶剂蒸发法制备出石蜡/硅藻土定型相变材料(PA/D-PCMs),使用SEM、FT-IR、TGA、DSC等手段对其微观结构和热性能进行了表征。结果表明:硅藻土对石蜡的毛细管力及两者之间形成的氢键能阻碍液态石蜡的渗出,使PA/D-PCMs具有很高的热稳定性,硅藻土的二级孔洞限制了部分石蜡的结晶。硅藻土内部有许多互相连通的导热通道,增强了石蜡的导热效果并提高了蓄放热速率。随着石蜡含量的增大PA/D-PCMs的X、Y和Z轴传热通道上声子的散射作用更剧烈,使其导热系数降低,但是具有更高的结晶度和相变潜热。为了保证PA/D-PCMs的结构稳定和良好的热性能,石蜡的最佳质量分数为45%。

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  • 水不溶性铝源合成金属有机骨架MIL-53(Al)及其对洛克沙胂的吸附

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:

    以氧化铝、氢氧化铝、勃姆石为水不溶性金属源,用水热法合成了金属有机骨架MIL-53(Al)。使用SEM、XRD、氮气吸附和TGA表征了产物的形貌和结构,并与用传统水溶性硝酸铝合成的MIL-53(Al)对比。结果表明:使用三种水不溶性金属源都能合成典型的金属有机骨架材料MIL-53(Al)。用水热法制备的MIL-53(Al)产物的BET比表面积都在700~1000 m2/g。结果还表明,使用三种水不溶性金属源合成的MIL-53(Al)骨架的柔性(flexibility)与用常规铝硝酸盐合成的MIL-53(Al)不同。使用氧化铝合成的MIL-53(Al)常温下的孔道主要呈现大孔(lp)结构且骨架刚性较强。与使用其他铝源合成的MIL-53(Al)相比,用氧化铝合成的MIL-53(Al)对洛克沙胂有较好的吸附去除效果,吸附过程符合二级动力学模型。

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  • 聚醚改性MQ树脂增强聚氨酯弹性体

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:

    在聚氧化丙烯多元醇(PPG)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)组成的交联聚氨酯(CPU)体系的基础上添加聚醚改性MQ树脂(E-MQ),制备出E-MQ树脂增强的浇注型聚氨酯弹性体。结果表明:E-MQ树脂与CPU有良好的相容性,制备出的E-MQ增强弹性体具有良好的力学性能。当E-MQ树脂用量为8%(E-MQ树脂占聚氨酯弹性体总质量分数)时增强聚氨酯弹性体的拉伸强度可达20.8 MPa,比CPU基础样提高22.4%,撕裂强度为82 kNm-1,邵尔A硬度为82度。

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  • 11.5CrNbTi和15Cr0.5MoNbTi超纯铁素体不锈钢的循环蠕变行为

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:

    对11.5CrNbTi和15Cr0.5MoNbTi超纯铁素体不锈钢进行650℃应力控制循环蠕变实验,研究了最大外加应力处引入的保持时间对铁素体不锈钢的循环蠕变变形和断裂行为的影响。结果表明:保持时间的延长使这两种不锈钢的最小循环蠕变速率增大,循环蠕变寿命和循环断裂周次减少。在相同的条件下,15Cr0.5MoNbTi不锈钢的循环蠕变抗力优于11.5CrNbTi不锈钢。这两种不锈钢的循环蠕变断裂模式均为穿晶断裂,随着保持时间的延长断口表面的蠕变孔洞增多,蠕变损伤作用增强。这两种不锈钢循环蠕变后的微观组织均为亚晶,位错的滑移和交滑移是循环蠕变的主要变形机制。

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  • 基于细观结构的铝电解阴极炭块钠扩散过程的数值分析和实验研究

    关键词: 无机非金属材料,钠扩散,有限元模拟,阴极炭块,骨料;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:<p>依据铝电解阴极炭块结构的非匀质特性,将其看作由炭骨料和沥青粘合剂组成的多相复合材料,从细观结构的角度研究了钠的扩散过程。采用Matlab编写不同炭骨料粒度组成和含量的随机圆、椭圆、多边形骨料投放模型程序,得到七种阴极炭块细观结构模型图片,并以igs模型文件形式导入ANSYS建立了二维有限元数值模型。依据扩散方程和热传导方程的相似性,采用ANSYS的热分析单元对钠扩散过程进行模拟求解,分析了炭骨料粒度组成、含量和形貌对钠扩散过程的影响。结果表明,与炭块中沥青相比,炭骨料对炭块中的钠扩散的阻碍作用更大,炭骨料颗粒圆度越小、骨料粒度组成越小、含量越高,则钠的扩散速率越低。对于粒度组成为0.003~0.006 m、含量为80%的圆形炭骨料模型,钠的扩散速度最低;模拟结果与试验结果有较好的一致性,证明了模拟的精确性和可靠性。</p>

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  • Ni(OH)2/RGO复合材料的化学沉淀-回流法制备和放电性能

    关键词: 复合材料,化学沉淀-回流法,β-Ni(OH)2,还原氧化石墨烯,电化学性能;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:以氧化石墨(GO)和 NiSO4·6H2O 为前驱体,氨水为沉淀剂,用化学沉淀-回流法制备 Ni(OH)2/还原氧化石 墨烯(RGO)复合材料,用 XRD、SEM 表征材料的结构和表面微观形貌,用循环伏安(CV)、恒电流充放电和电化 学阻抗(EIS)测试电极材料的电化学性能,研究了 GO:Ni(OH)2 质量比和氨水浓度对复合材料结构、形貌和电化 学性能的影响。结果表明:所制备的β-Ni(OH)2/RGO 复合材料为 Ni(OH)2 纳米片与 RGO 片相互插层的结构,当 氨水的浓度为3 mol/L,GO:Ni(OH)2=1:8(质量比)时复合电极材料在0.2C的放电比容量高达334.9 mAh/g,5C的 放电比容量为260.2 mAh/g,保持在β-Ni(OH)2理论比容量的90%,表现出良好的倍率性能和循环性能。

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  • 两种马来酸酐接枝物对膨胀阻燃聚丙烯增韧共混复合体系性能的影响

    关键词: 复合材料,阻燃性能与力学性能,共混复合,增容剂;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:用膨胀型阻燃剂(IFR)和乙烯辛烯共聚物(POE)对聚丙烯(iPP)进行阻燃和增韧改性,比较研究了两种典型增容剂聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和乙烯辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)对膨胀阻燃增韧共混复合体系阻燃性能以及力学性能的影响。结果表明:IFR可提高聚丙烯共混物的燃烧性能,但是明显降低材料的力学性能,而增容剂的加入可同时提高复合材料的燃烧性能和力学性能。PP-g-MAH使IFR的分散更均匀,添加1%(质量分数,下同)的PP-g-MAH使复合材料的平均热释放速率、热释放速率峰值、比消光面积平均值以及烟释放总量比未添加增容剂的阻燃材料分别下降24%、30%、56%和46%;而POE-g-MAH能使复合材料形成包覆结构,使其冲击强度明显提高,加入5%的POE-g-MAH可使复合材料冲击强度提高93%。

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  • 镁合金表面有机/无机杂化涂层的性能

    关键词: 材料失效与保护,镁合金,pH值,溶胶-凝胶法,耐蚀性;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:在 AZ31 镁合金表面制备有机/无机杂化涂层,用扫描电子显微镜、扫描探针显微镜、电化学工作站、光学 显微镜、涂层测厚仪等手段对杂化涂层的表面形貌、耐蚀性、附着力及厚度进行表征,研究了有机/无机杂化溶 胶-凝胶体系的 pH 值对涂层性能的影响。结果表明:pH 值对镁合金表面的杂化涂层的性能有显著的影响。当 pH值为3~3.5时,可在镁合金表面制备出高平整度且少缺陷的涂层,厚度约为22 μm;当pH值为2.2~2.8时,涂 层变薄、表面起伏较大且有较多的孔洞。当 pH=3 时杂化涂层具有良好的附着力和最正的腐蚀电位,且腐蚀电 流密度最小(约为7.34×10-5 A/cm2),相对于空白镁合金试样的缓蚀效率约为99.7%。

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  • 电子束成形TC18钛合金晶体取向规律研究

    关键词: 金属材料,TC18钛合金,电子束熔丝成形,柱状晶,外延生长,织构;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:采用电子束熔丝成形工艺制备 TC18 钛合金试件,研究了其柱状晶组织的生长和晶体取向的分布规律。 结果表明,用电子束熔丝成形工艺制备的 TC18 钛合金,其宏观金相组织为沿竖直方向生长的粗大柱状晶,以 外延生长的方式从熔池底部长大。受成形过程中特殊传热条件的影响,电子束熔丝成形钛合金组织中的 TC18 钛合金晶体形成特定方向的择优取向,α、β两相晶体取向分布都有明显的规律。在成形组织外延生长的 情况下,β相向α相晶体结构的转变具有继承性。其中大多数β晶粒有<001>方向的强丝织构,柱状晶间β相的宏 观取向也有明显的特征,分布方向集中为 TD、LD 及法面 ND。β→α转变严格遵循 Burgers 取向关系,由同一个 母相β晶粒内析出的片层α/α满足 Burgers 取向关系所要求的取向差分布,柱状晶内的α主要有 6 种取向,β→α转 变过程有较强的变体选择。

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  • Ni-Co/WC+G复合熔覆层的组织与摩擦磨损性能

    关键词: 复合材料,织构,真空熔覆,镍钴合金,石墨,摩擦磨损性能;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:通过真空熔覆技术在 ZG45 表面制备了 Ni-Co/WC+G 复合熔覆层,观察并分析了复合熔覆层的显微组织 形貌和物相组成,通过摩擦磨损试验研究了石墨含量对复合熔覆层摩擦磨损性能的影响。结果表明,呈三维 网状织构形貌的复合熔覆层材料内部由于石墨的加入形成许多细小的“石墨孔洞”,这些“石墨孔洞”在摩擦过 程中可以作为贮存的润滑介质,增强复合材料的摩擦学性能。随着石墨含量的增加复合熔覆层的摩擦系数、 磨损率和 GCr15 钢对磨盘的磨损量逐渐降低,石墨含量为 6%时最小; 石墨含量为 8%时,对磨盘的磨损量又突 然上升,增幅达 70%。

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  • 聚酯表面类金刚石薄膜的制备及疏水性能

    关键词: 有机高分子材料,疏水性,类金刚石,表面形貌,表面能;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:采用线性离子束技术在 PET 基材表面制备类金刚石薄膜,分析薄膜结构、性能随离子束电流的演变规律 并研究了薄膜润湿特性与表面形貌、结构、表面能的作用关系。结果表明:沉积在 PET 表面的类金刚石薄膜具 有典型的非晶碳膜结构特征,随着离子束电流的增大 sp2/sp3 比值由 0.774 增加到 1.622,薄膜表面的石墨化程度 提高;改性后的 PET 材料接触角从 63.51°增大到 103.7°。进一步分析发现,疏水性能的提高归因于材料表面能 的降低,表面石墨化程度的提高和微-纳结构的形成是表面能降低的根本原因。此外,疏水的 PET 材料在 500~ 760 nm可见光范围内具有一定的増透效果,透过率达到88.5%以上。用线性离子束沉积碳膜及刻蚀技术能得 到合适的微观形貌和表面化学结构,可在保持基体材料透明性的同时提高 PET 柔性聚合物材料的疏水性能。

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  • C/C-Cu复合材料的压缩性能及其破坏机理

    关键词: C/C-Cu复合材料,压缩性能,各向异性,破坏机理;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:以预浸炭布和铜网为原料用模压压制法制备炭纤维体积分数分别为35%、40%和45%左右的三种C/C-Cu复合材料,用Instron3369力学试验机测试了压缩性能。结果表明:炭纤维的体积分数是影响材料压缩性能的重要因素。在垂直方向上,材料的压缩性能随着炭纤维体积分数的增加而提高。炭纤维体积分数为40%的试样其压缩性能比35%的试样提高了20%,炭纤维体积分数为45%的试样比40%的试样提高了13%,提高的幅度呈先大后小的趋势。而在平行方向上,炭纤维的体积分数对压缩性能的影响没有垂直方向的显著,与试样的致密度有一定的关系。在三种试样中,炭纤维体积分数为45%的试样无论在垂直方向还是平行方向上的压缩强度都最大,分别为190.13 MPa和83.39 MPa。在平行方向和垂直方向上压缩强度的差异表明,C/C-Cu复合材料的压缩性能具有明显的各向异性。关于材料压缩的破坏方式,在垂直压缩受力方向近似沿45°对角线方向时,破坏方式为纤维层、铜网与基体炭的分离以及基体炭的压溃破坏。在平行方向压缩时炭纤维发生褶皱,并在褶皱区域产生拉压应力,使纤维发生折曲或者断裂,最终使炭纤维和基体炭以及基体炭和铜网的界面分层劈裂。

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  • 高铝304奥氏体不锈钢温轧态的性能研究

    关键词: 金属材料,温轧态,拉伸变形,耐腐蚀性能,304奥氏体不锈钢;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:对高铝 304 奥氏体不锈钢进行了温轧固溶处理,利用光学显微镜(OM)、X 射线衍射(XRD)、电子探针(EP- MA)分别分析合金的表面形貌、相组成及表面成分,并对其力学性能进行测试分析。结果表明,高铝合金组织 中,黑色铁素体相呈现条状、短杆状及部分颗粒状分布在白色奥氏体基体上,组织分布有方向性;大部分 Al 元 素固溶在基体中,伴有 AlN 等黑色相析出;随轧制温度增加,硬度和耐腐蚀性逐渐升高,伸长率达 47%左右;高 铝合金变形能力大幅度提高,1%Al (质量分数,下同)合金的抗拉强度可达766 MPa;合金的断口均是由大韧窝 (5~15 μm)和细小韧窝(≤5 μm)构成,不同轧制温度下合金的断裂形式相似,都属韧性断裂;相同轧制温度下 1.5%Al 不锈钢的耐腐蚀性较好。

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  • 化学气相沉积ZrB<sub>2</sub>涂层的微观形貌及晶粒择优生长

    关键词: 材料表面与界面,ZrB2涂层,化学气相沉积,微观形貌,取向;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:以 ZrCl4-BCl3-H2-Ar 作为化学气相沉积反应体系,在不同温度下化学气相沉积 ZrB2 涂层,用 X 射线衍射 和扫描电子显微镜(SEM)表征了涂层的微观形貌和晶粒择优生长。结果表明:在石墨基体表面 ZrB2 涂层的形 核模式为岛状生长,小岛不断生成和合并以及晶粒的生长使靠近石墨基体表面的涂层含有大量孔洞,并形成 细晶区。在1300~1600°C沉积的初期,ZrB2涂层中一次晶粒融合为二次晶粒,表现为<111>方向的择优生长。 随着沉积的进行 ZrB2 涂层的形貌从二次晶粒生长为板块状晶粒,板块状晶粒进一步生长向金字塔形貌转变, 涂层内部生长为致密柱状晶,晶粒的择优取向从<111>向<100>转变;当金字塔形貌的晶粒棱边发生钝化时涂 层内部的晶粒向等轴晶转变,晶粒的择优取向由<100>方向转变为<101>方向。

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  • 硅纳米带电弧等离子体的合成及其储锂电化学特性

    关键词: 无机非金属材料,硅纳米带,直流电弧等离子体,电化学反应,锂离子电池,负极材料;

    提交时间: 2017-04-10

    摘要:用直流电弧等离子体法在氢气和氦气混合气氛下制备了硅纳米带(Si NRs),使用透射电子显微镜(TEM)、 原子力显微镜(AFM)、X射线衍射光谱(XRD)、Raman光谱、X光电子能谱(XPS)等手段对Si NRs的形貌、结构及 成分进行了表征。结果表明,这种硅纳米带(Si NRs)是由细小片状结构Si晶体沿一定的晶体学方向堆积而成的 带状纳米结构,以聚结生长机制为主导。Si NRs的宽度约为28 nm、长度大于200 nm、厚度为6.2 nm,比表面积约 为164 m2·g-1。文中深入探讨了Si NRs的形成机制。这种制备Si NRs的方法成本低,可商业化宏量生产,其产率 约为18.6 g·h-1。将此Si NRs作为负极活性物质制备了锂离子电池,并测试其嵌/脱锂电化学性能。这种锂离子电 池的首次放电比电容为2460 mAh·g-1,循环40次后其电容量维持在316 mAh·g-1,表现出较好的储锂电化学活性。

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  • 闪光留量对510 MPa级车轮钢闪光对焊接头组织与性能的影响

    关键词: 金属材料, 闪光留量, 闪光对焊, 显微组织, 力学性能 ;

    提交时间: 2017-03-31

    摘要:对不同闪光留量条件下510CL车轮钢闪光对焊接头组织和性能进行研究。结果表明:焊接热影响区含界面区、粗晶区、重结晶区、部分重结晶区四个部分,其中界面区维氏硬度最高,峰值硬度范围为201~219HV。闪光留量较小时,界面区主要为块状铁素体与粒状贝氏体;闪光留量适中时,界面区出现力学性能优异的针状铁素体组织;闪光留量过大会使接头处产生的热量过大,此时界面区主要为力学性能较差的魏氏体与粒状贝氏体组织,并出现错边现象。闪光对焊错边与魏氏体组织过多是焊接接头断裂的主要原因,为了获得性能良好的闪光对焊接头,闪光留量的合理设计范围为3.5~5.5 mm。

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  • 超支化环氧树脂增韧增强苯并噁嗪树脂

    关键词: 有机高分子材料, 超支化环氧树脂, 苯并噁嗪树脂, 固化反应, 改性 ;

    提交时间: 2017-03-31

    摘要:<p>将芳香二元胺型苯并噁嗪(DDM)与全脂肪链超支化环氧树脂(AHEP)按照不同配比进行共混固化,制备出完全相容的DDM/AHEP共混固化物。用傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪研究了共固化体系的固化物结构特征及其固化反应行为。使用动态热机械性能分析仪表征了共固化体系固化物的热机械性能,结果表明,共混固化物的冲击强度和弯曲模量协同增韧增强。当AHEP添加量为5%(质量分数)时DDM/AHEP固化物的弯曲模量比纯苯并噁嗪树脂提高了11.5%,冲击强度则提高了167%。共混固化物的断面形貌,呈现出原位增韧增强的特征。</p>

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  • 功能化石墨烯-碳纳米管协同强韧化HDPE纳米复合材料的制备和性能

    提交时间: 2017-03-31

    摘要:

    使用L-天门冬氨酸连接氧化石墨烯和酸化多壁碳纳米管(WMCNT-COOH)合成杂化材料LGC,然后用纳米填料LGC填充马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH),用熔融共混法制备了LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料。对LGC杂化填料和LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料进行了红外分析(FTIR)、拉曼光谱分析(Raman)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、示差扫描量热仪分析(DSC)、热失重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)和力学性能测试,研究了LGC含量对LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料性能的影响。结果表明:L-天门冬氨连接了GO和WMCNT-COOH,三者通过酰胺键连接在一起形成LGC杂化材料。LGC杂化材料内部官能团(氨基或羧基等)与聚合物基体中的羧基发生相互作用,改善了基体与填料之间的界面。根据DMA分析,损耗因子的变化证实了LGC与基体分子链之间强烈的相互作用。热学分析结果表明:纳米复合材料的结晶温度、熔融温度和热稳定性能都提高了。力学分析表明:随着LGC含量的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后降低的趋势;当LGC含量为0.5%和0.75%(质量分数)时,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别比HDPE-g-MAH提高了95.9%和62.4%。

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  • 热输入对1200 MPa级HSLA钢焊缝组织性能的影响

    关键词: 金属材料, 低合金高强钢, 热输入, 焊缝金属, 显微组织, 力学性能 ;

    提交时间: 2017-03-31

    摘要:为了研究焊接工艺条件对焊缝金属组织性能的影响,采用不同热输入对1200 MPa级低合金高强钢进行熔化极气体保护焊,利用OM、SEM、TEM观察并分析不同焊接热输入对焊缝组织及力学性能的影响规律。结果显示,当热输入为16、20、25 kJ/cm时,焊缝组织主要以针状铁素体为主,并含有少量M-A组元以及粒状贝氏体。随焊接热输入增大,针状铁素体组织有所增多且板条宽度逐渐增大,而粒状贝氏体组织减少。焊缝内非金属夹杂物类型多为促进针状铁素体形核的Ti-Mn-Al-O-S系复合氧化物夹杂。焊缝金属硬度、冲击韧性及焊接接头强度随热输入增大基本呈下降趋势,并且各焊接热输入条件下焊缝金属具有良好的强韧性匹配。随热输入增大,焊缝金属断裂特征由韧性、脆性混合型断裂向脆性断裂转变。热输入为20 kJ/cm时,焊接接头综合性能最佳。

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