固溶强化_主题创新报告_20130927
金属材料的强化方法 细晶强化 沉淀强化 固溶强化 第二相强化 形变强化
有色金属的强度一般较低。
例如, 常用的有色金属铝、铜、钛在退火状态的强度极限分别只有80～100MPa 、220MPa 和450～600MPa 。
因此, 设法提高有色金属的强度一直是有色冶金工作者的一个重要课题。
目前, 工业上主要采用以下几种强化有色金属的方法。
1 固溶强化纯金属由于强度低, 很少用作结构材料, 在工业上合金的应用远比纯金属广泛。
合金组元溶入基体金属的晶格形成的均匀相称为固溶体。
形成固溶体后基体金属的晶格将发生程度不等的畸变, 但晶体结构的基本类型不变。
固溶体按合金组元原子的位置可分为替代固溶体和间隙固溶体; 按溶解度可分为有限固溶体和无限固溶体; 按合金组元和基体金属的原子分布方式可分为有序固溶体和无序固溶体。
绝大多数固溶体都属于替代固溶体、有限固溶体和无序固溶体。
替代固溶体的溶解度取决于合金组元和基体金属的晶体结构差异、原子大小差异、电化学性差异和电子浓度因素。
间隙固溶体的溶解度则取决于基体金属的晶体结构类型、晶体间隙的大小和形状以及合金组元的原子尺寸。
纯金属一旦加入合金组元变为固溶体,其强度、硬度将升高而塑性将降低, 这个现象称为固溶强化。
固溶强化的机制是: 金属材料的变形主要是依靠位错滑移完成的, 故凡是可以增大位错滑移阻力的因素都将使变形抗力增大, 从而使材料强化。
合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后, 不仅使晶格发生畸变, 同时使位错密度增加。
畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用, 使合金组元的原子聚集在位错线周围形成“气团”。
位错滑移时必须克服气团的钉扎作用, 带着气团一起滑移或从气团里挣脱出来, 使位错滑移所需的切应力增大。
此外, 合金组元的溶入还将改变基体金属的弹性模量、扩散系数、内聚力和晶体缺陷, 使位错线弯曲, 从而使位错滑移的阻力增大。
在合金组元的原子和位错之间还会产生电交互作用和化学交互作用, 也是固溶强化的原因之一。
固溶强化遵循下列规律: 第一, 对同一合金系, 固溶体浓度越大, 则强化效果越好。
固溶强化概念
固溶强化概念引言固溶强化是一种晶体中添加杂质强化材料的方法。
通过向基体晶格中引入适量的杂质原子，可以改善材料的力学性能、耐热性和耐腐蚀性。
本文将从固溶强化的概念、机制和应用等方面进行探讨。
概念固溶强化是制备金属、合金和陶瓷等材料时常用的一种方法。
其基本原理是通过溶解材料的原子或离子来改变基体的组织结构和性能。
固溶强化的机制1.形成固溶体：当杂质原子与基体原子具有相似的晶体结构和原子半径时，杂质原子可以取代基体晶格中的某些位置，形成固溶体。
这种固溶体中的杂质原子可以改变基体材料的晶体结构和力学性能。
2.塑性变形抵抗：固溶强化后的材料中的杂质原子可以阻碍晶体的滑移，从而提高材料的抗塑性变形能力。
3.相变温度调节：适量的固溶强化元素可以影响材料的相变温度，进而调节材料的热处理过程和性能。
固溶强化的影响因素固溶强化的效果受多个因素的影响，包括杂质原子的种类、含量、溶解程度、固溶体的晶体结构和后续的热处理等。
应用固溶强化广泛应用于各个领域的材料中。
以下是一些常见的应用案例：金属材料1.铝合金：通过在铝中固溶添加适量的镁、铜等元素，可以显著提高铝的强度、硬度和抗腐蚀性。
2.不锈钢：在铁基体中固溶添加铬、镍等元素，可以提高材料的耐腐蚀性和力学性能。
合金材料1.镍基高温合金：通过固溶添加适量的铝、钛等元素，可以提高合金的高温强度和耐蚀性。
2.钛合金：通过在钛中固溶添加铝、钒等元素，可以显著改善钛的力学性能和耐热性。
陶瓷材料1.氧化铝陶瓷：通过在氧化铝晶体中固溶添加其他金属元素，可以改善陶瓷的机械性能和高温稳定性。
2.氮化硅陶瓷：通过在氮化硅晶体中引入杂质原子，可以调节陶瓷的电学性能和耐热性。
结论固溶强化是一种有效的材料强化方法，通过控制杂质元素和后续热处理等因素，可以改善材料的力学性能、耐热性和耐腐蚀性。
固溶强化在金属、合金和陶瓷等领域都有广泛的应用。
随着对新材料性能需求的不断提高，固溶强化技术将发挥越来越重要的作用。
固溶体的强化作用
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THE END
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有序强化机制
当有序固溶体加热至某一温度时，将转变为无序固溶体， 而在缓慢冷却至这一温度时，又转变为有序固溶体，这一过 程称为有序化，当无序龙东大道溶体转变有有序固溶体时， 性能发生突变：硬度及脆性显著增加，而塑性和电阻显著降 低。
因为相对于同样晶体形式的纯溶剂，它的柏氏矢量更大，位 错组态更为复杂。因此位错运动的阻力也会相应增大。
产生固溶强化的主要
原因有二：
一是:固溶体中溶质与溶剂的原子 半径差，所引起的弹性畸变，与位错 之间产生的弹性交互作用，对在滑移 面上运动着的位借有阻碍作用；
二是:在位错线上偏聚的溶质原子 对位错的钉扎作用。
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一 金属塑性变形机理
固溶强化机制
二
溶质原子与位 错的交互作用
有序强化机制
三 影响强化的因素
后，抗拉强度和硬度都随之提 高。但是，硅固
溶强化的铁素体，抗拉强度和硬度的值仍明显地
低于珠光体。
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硅固溶于铸铁中的作用
溶入一些特殊材料，不仅使合金在抗拉强度、屈服强度和 伸长率方面有良好的特性，而且在冲击韧性，疲劳特性等力 学性能方面都有优越表现。如硅固溶于铸铁中的作用。
l 在球墨铸铁中，硅固溶于铁素体，有抑制珠光体、促进 铁素体的作用，而且固溶于铁素体的硅能使铁素体强化。
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一 硅在铁素体中的固溶强化作用 二 硅固溶于铸铁中的作用
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硅在铁素体中的固溶强化作用
在固态的铸铁中，硅几乎全部固溶于奥氏体和 铁素体，不进入碳化物。硅原子与铁原子可以结 合成具有强共价键的含硅铁素体，不仅促进铁素 体形成，而且使铁素体强化的作用很强。
镁合金固溶强化和时效强化的意义
镁合金固溶强化和时效强化的意义镁合金作为一种轻质高强度材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，纯镁合金的力学性能并不理想，容易发生塑性变形和断裂。
为了提高镁合金的力学性能，常常采用固溶强化和时效强化的方法。
固溶强化是指通过将合金中的其他元素溶解在固溶体中，形成固溶体溶解度限制固溶体中间固溶体的形成，从而提高合金的硬度和强度。
合金中的元素可以是增加固溶体的基体元素，也可以是形成间隙固溶体的元素。
通过固溶强化，可以增加合金的固溶体溶解度，使合金的晶格形变增加，从而提高合金的力学性能。
时效强化是指在固溶处理后，通过在一定温度下保持一段时间，使合金中的溶质元素析出，形成细小的析出相，从而提高合金的强度。
时效强化可以分为自然时效和人工时效两种。
自然时效是指将固溶处理后的合金放置在室温下，通过自然时间来完成析出相的形成。
人工时效是指将固溶处理后的合金在一定温度下保持一段时间，加速析出相的形成。
固溶强化和时效强化的意义在于提高镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。
固溶强化可以通过增加合金的固溶体溶解度，使合金的硬度和强度得到提高。
同时，固溶强化还可以改善合金的耐热性和抗疲劳性能。
时效强化则可以通过析出相的形成，进一步提高合金的强度和硬度。
时效强化还可以提高合金的抗应力腐蚀性能和耐磨性能。
在航空领域中，镁合金常用于制造飞机的机身、发动机壳体等部件。
固溶强化和时效强化可以提高镁合金的强度和刚度，使其能够承受高速飞行时的巨大载荷和振动。
此外，镁合金的轻质特性可以减轻飞机的重量，提高燃油效率。
在汽车领域中，镁合金常用于制造汽车的车身、底盘等部件。
固溶强化和时效强化可以提高镁合金的强度和硬度，使其能够承受汽车行驶过程中的冲击和振动。
镁合金的轻质特性可以减轻汽车的重量，提高燃油效率，降低碳排放。
在电子领域中，镁合金常用于制造电子产品的外壳和散热器等部件。
固溶强化和时效强化可以提高镁合金的耐腐蚀性能，防止电子产品在潮湿环境中发生氧化和腐蚀。
融化凝固创新实验报告
一、实验背景物质在固态、液态和气态之间的相互转化是自然界中常见的现象。
其中，物质从固态变为液态的过程称为熔化，从液态变为固态的过程称为凝固。
为了探究熔化凝固过程中的温度变化规律，我们设计了一项创新实验。
二、实验目的1. 了解熔化凝固过程中温度变化的基本规律；2. 探究不同物质在熔化凝固过程中的特点；3. 培养学生的创新思维和实验操作能力。
三、实验器材1. 实验器材：冰块、蜡块、水、酒精温度计、烧杯、秒表、玻璃棒、加热器等；2. 实验软件：数据采集软件、图像处理软件等。
四、实验步骤1. 将冰块、蜡块、水分别放入三个烧杯中，用酒精温度计测量并记录初始温度；2. 将三个烧杯分别放置在加热器上，加热过程中用秒表计时，每隔1分钟记录一次温度变化；3. 当物质开始熔化或凝固时，记录开始熔化或凝固的时间；4. 观察并记录物质熔化或凝固过程中的温度变化，直至完全熔化或凝固；5. 将实验数据输入数据采集软件，绘制温度-时间曲线；6. 分析不同物质在熔化凝固过程中的特点，总结规律。
五、实验结果与分析1. 冰块熔化实验结果：（1）冰块在0℃时开始熔化，熔化过程中温度保持不变，熔化完成后温度继续升高；（2）冰块熔化速度较慢，需要较长时间才能完全熔化。
2. 蜡块熔化实验结果：（1）蜡块在50℃左右开始熔化，熔化过程中温度逐渐升高；（2）蜡块熔化速度较快，较短时间就能完全熔化。
3. 水凝固实验结果：（1）水在0℃时开始凝固，凝固过程中温度保持不变，凝固完成后温度继续降低；（2）水凝固速度较慢，需要较长时间才能完全凝固。
六、实验结论1. 熔化凝固过程中，物质温度变化存在一定规律，晶体在熔化凝固过程中温度保持不变，非晶体温度逐渐升高或降低；2. 不同物质在熔化凝固过程中具有不同的特点，晶体熔化速度较慢，非晶体熔化速度较快；3. 本实验培养了学生的创新思维和实验操作能力，提高了对物质熔化凝固规律的认识。
七、实验创新点1. 采用数据采集软件和图像处理软件，实现了实验数据的自动采集和分析，提高了实验效率和准确性；2. 设计了不同物质的熔化凝固实验，对比分析不同物质在熔化凝固过程中的特点，有助于加深对物质熔化凝固规律的理解；3. 将实验与实际应用相结合，引导学生关注物质熔化凝固现象在生活中的应用，培养学生的创新意识和实践能力。
固溶强化
固溶强化目录原理Solid solution strengthening融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。
这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。
在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。
影响因素（1）溶质原子的原子分数越高，强化作用也越大，特别是当原子分数很低时，强化作用更为显著。
（2）溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也越大。
（3）间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果，且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的，故其强化作用大于面心立方晶体的；但间隙原子的固溶度很有限，故实际强化效果也有限。
（4）溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大，固溶强化效果越明显，即固溶体的屈服强度随和金点子浓度的增加而提高。
程度固溶强化的程度主要取决于两个因素：1. 原始原子和添加原子之间的尺寸差别。
尺寸差别越大，原始晶体结构受到的干扰就越大，位错滑移就越困难。
2. 合金元素的量。
加入的合金元素越多，强化效果越大。
如果加入过多太大或太小的原子，就会超过溶解度。
这就涉及到另一种强化机制，分散相强化。
3.间隙型溶质原子比置换型原子具有更大的固溶强化效果。
4.溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化作用越显著。
效果1. 屈服强度、拉伸强度和硬度都要强于纯金属2. 绝大部分情况下，延展性低于纯金属3. 导电性比纯金属低很多4. 抗蠕变，或者在高温下的强度损失，通过固溶强化可以得到改善。
从晶体缺陷角度说明固溶强化和加工硬化的原理
从晶体缺陷角度说明固溶强化和加工硬化的原理固溶强化和加工硬化是金属材料加工中重要的两类热处理方法，它们都是通过改变金属材料的晶体缺陷特性来增强材料的机械性能。
本文以“从晶体缺陷的角度说明固溶强化和加工硬化的原理”为标题，分析两种热处理方法的原理。
首先，让我们来看看金属材料的晶体缺陷之所以产生的原因。
它们的原因有两个：一个是结晶时的内在缺陷，另一个是逆温度过程中加工或分解金属结构时产生的外在缺陷。
内在缺陷有空位、非晶态结构、晶界等，而外在缺陷则主要包括疲劳裂纹和拉伸裂纹等。
因此，固溶强化和加工硬化的原理都是利用金属材料的晶体缺陷特性来调整材料的力学性能。
固溶强化是指将合金或元素热处理添加到金属材料中，使得金属材料的组织发生变化，从而增强材料的强度和硬度。
固溶强化的原理是在金属晶体界面附着了一层以离子团为基础的大量固溶效应，使金属结构产生变化，从而抵抗拉伸，抗压和剪切等外力。
通常，固溶强化可以改善金属材料的抗拉强度、杨氏模量、弹性模量和热稳定性等，从而改善金属材料的力学性能。
加工硬化是指通过外力（如压缩、拉伸、冲击等）将金属材料组织发生变化，以提高其硬度和强度。
加工硬化的原理可以归结为晶体界面的变形，通过外力作用产生的晶体缺陷，导致金属材料的组织结构发生变化，从而提高材料的强度和硬度。
例如，拉伸加工硬化可以使金属材料的硬度显著提高，而压缩加工硬化则可以提高金属材料的抗拉强度。
从以上分析可以看出，固溶强化和加工硬化的原理都源于金属材料晶体缺陷，它们都是通过改变金属材料晶体缺陷特性来改善材料的力学性能。
因此，固溶强化和加工硬化都是应用于金属材料加工过程中重要的热处理方法，它们可以有效提高金属材料的机械性能和可靠性。
固溶强化机理
固溶强化机理哎呀，固溶强化机理这个话题，听起来就挺专业的，不过别担心，咱们用大白话聊聊这个事儿。
先说说啥是固溶强化。
这玩意儿，其实就像咱们平时做蛋糕，把不同的食材混合在一起，让蛋糕更美味一样。
在金属的世界里，固溶强化就是把一种金属或者非金属元素掺进另一种金属里，让金属的强度和硬度提高，就像给金属打了个“强化补丁”。
举个例子，就像我上次去朋友家帮忙修自行车，那链条老是掉链子，我就发现链条的连接环不够结实。
这要是在金属的世界里，咱们就可以通过固溶强化来解决这个问题。
比如，把碳元素掺进铁里，就能让铁变得更硬，链条的连接环也就能更结实，不掉链子了。
固溶强化的机理，其实挺有意思的。
你想啊，那些掺进去的元素，大小和原来的金属原子不一样，它们在金属晶格里一掺和，晶格就变形了。
这变形可不是坏事，它能让金属的晶格变得更紧密，就像你把一堆乒乓球硬塞进一个箱子里，它们互相挤着，箱子就不容易变形了。
金属也是这样，晶格变形了，外来的原子挤着原来的原子，金属的强度和硬度就上来了。
再详细点说，这固溶强化的过程，就像是在金属的“大家庭”里来了个“不速之客”。
这个“不速之客”可能是个大块头，也可能是个小不点，但不管怎么样，它都会让金属的“家庭成员”感到不舒服，互相挤来挤去的。
这种挤来挤去，就是固溶强化的微观机理。
它让金属的晶格结构变得更加紧密，从而提高了金属的强度和硬度。
说到这儿，你可能会觉得，这固溶强化听起来挺简单的。
但其实，这个过程涉及到很多复杂的物理和化学原理，比如原子间的相互作用、晶格畸变、位错运动等等。
这些原理，就像是烹饪中的火候和调味，掌握好了，才能做出美味的菜肴；同样，掌握了这些原理，才能制造出更坚固的金属材料。
最后，咱们再回到自行车链条的例子。
通过固溶强化，我们可以让链条的连接环更结实，这样自行车骑起来就更顺畅，也更耐用。
这就像是给自行车链条穿上了一层“盔甲”，让它在各种路况下都能保持稳定，不掉链子。
所以，固溶强化机理，虽然听起来挺高大上的，但其实它就在我们身边，影响着我们的生活。
镍带材的固溶强化机制研究
镍带材的固溶强化机制研究镍带材是一种具有广泛应用前景的材料，广泛应用于航空、航天、汽车、电子、化工等领域。
在实际应用中，为了进一步提高镍带材的性能，通过固溶强化机制进行材料改性已成为一种有效的方法。
本文将探讨镍带材的固溶强化机制，并介绍相关的研究成果。
固溶强化是通过合金元素的添加来改变晶体的强度、硬度和耐蚀性的方法。
在镍带材中，常用的合金元素包括铝、钛、铬和钼。
这些合金元素的添加不仅可以提高镍带材的机械性能，还可以改善其抗腐蚀性能。
首先，铝是一种常用的固溶强化元素，其可以与镍形成亚稳合金。
铝的添加会导致固溶强化效应，提高镍带材的强度和硬度。
研究表明，镍带材中添加0.5%的铝可以显著提高其室温强度和硬度。
此外，铝的添加还可以改善镍带材的抗腐蚀性能，减少氧化层的生长速率。
这是因为铝可以与氧形成稳定的氧化物膜，有效阻止氧的渗透。
其次，钛是另一种常用的固溶强化元素。
添加适量的钛可以显著提高镍带材的强度和耐蚀性。
研究表明，在低温下，钛的添加可以明显提高镍带材的强度，这是由于钛与镍形成稳定的钛原子间隙溶体。
而在高温下，钛的添加可以提高镍带材的抗蠕变性能。
此外，钛的添加还可以减少镍带材的晶界腐蚀敏感性，提高其抗应力腐蚀开裂性能。
另外，铬是一种广泛用于不锈钢中的固溶强化元素，其对镍带材的固溶强化机制也有一定的影响。
铬的添加可以提高镍带材的强度和耐蚀性。
研究表明，镍带材中添加3%的铬可以明显提高其抗腐蚀性能，这是由于铬与镍形成稳定的氧化铬膜。
此外，铬的添加还可以改善镍带材的高温强度和耐热腐蚀性能。
此外，钼是一种常用的高温合金元素，其对镍带材的固溶强化机制也有重要影响。
钼的添加可以显著提高镍带材的强度和硬度。
研究表明，镍带材中添加1%的钼可以明显提高其室温强度和硬度。
此外，钼的添加还可以改善镍带材的高温强度和耐蠕变性能。
这是由于钼与镍形成稳定的钼溶体，抑制了晶粒的生长和晶界的扩散。
综上所述，镍带材的固溶强化机制通过添加合适的合金元素来改善其机械性能和抗腐蚀性能。
固溶强化_主题创新报告_20130927
2013-09-27
报告目录
i.报告核心要素....................................................................................................... I 一、主题简介........................................................................................................ 1 二、主题相关科研产出总体分析........................................................................ 1 2.1 文献总体产出统计 ................................................................................ 1 三、主题相关科技论文产出分析........................................................................ 2 3.1 中文期刊论文 ........................................................................................ 2 3.1.1 近十年中文期刊论文分布列表 ................................................. 2 3.1.2 中文期刊论文增长趋势 ............................................................. 3 3.1.3 发文较多期刊 ............................................................................. 3 3.1.4 发文较多的机构 ......................................................................... 3 3.1.5 发文较多的人物 ......................................................................... 4 3.1.6 最近相关中文期刊论文 .............................................................. 4 3.2 学位论文 ................................................................................................ 7 3.2.1 近十年学位论文年代分布列表 ................................................. 7 3.2.2 学位论文增长趋势 ..................................................................... 7 3.2.3 硕博学位论文数量对比 ............................................................. 8 3.2.4 发文较多的机构 ......................................................................... 8 3.2.5 发文较多的人物 ......................................................................... 8 3.2.6 最近相关学位论文 ..................................................................... 9 3.3 中文会议论文 ...................................................................................... 10 3.3.1 近十年中文会议论文年代分布列表 ....................................... 10 3.3.2 中文会议论文增长趋势 ........................................................... 11 3.3.3 中文会议论文主办单位分布 ................................................... 11 3.3.4 发文较多的机构 ....................................................................... 11 3.3.5 发文较多的人物 ........................................................................ 12 3.3.6 最近相关中文会议论文 ............................................................ 12 3.4 外文期刊论文 ...................................................................................... 15 3.4.1 近十年外文期刊论文年代分布列表 ....................................... 15 3.4.2 外文期刊论文增长趋势 ........................................................... 15 3.4.3 最近相关外文期刊论文 ........................................................... 16 3.5 外文会议论文....................................................................................... 20 3.5.1 近十年外文会议论文年代分布列表 ....................................... 20 3.5.2 外文会议论文增长趋势 ........................................................... 20 3.5.3 最近相关外文会议论文 ........................................................... 20
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2013-09-27
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i.报告核心要素....................................................................................................... I 一、主题简介........................................................................................................ 1 二、主题相关科研产出总体分析........................................................................ 1 2.1 文献总体产出统计 ................................................................................ 1 三、主题相关科技论文产出分析........................................................................ 2 3.1 中文期刊论文 ........................................................................................ 2 3.1.1 近十年中文期刊论文分布列表 ................................................. 2 3.1.2 中文期刊论文增长趋势 ............................................................. 3 3.1.3 发文较多期刊 ............................................................................. 3 3.1.4 发文较多的机构 ......................................................................... 3 3.1.5 发文较多的人物 ......................................................................... 4 3.1.6 最近相关中文期刊论文 .............................................................. 4 3.2 学位论文 ................................................................................................ 7 3.2.1 近十年学位论文年代分布列表 ................................................. 7 3.2.2 学位论文增长趋势 ..................................................................... 7 3.2.3 硕博学位论文数量对比 ............................................................. 8 3.2.4 发文较多的机构 ......................................................................... 8 3.2.5 发文较多的人物 ......................................................................... 8 3.2.6 最近相关学位论文 ..................................................................... 9 3.3 中文会议论文 ...................................................................................... 10 3.3.1 近十年中文会议论文年代分布列表 ....................................... 10 3.3.2 中文会议论文增长趋势 ........................................................... 11 3.3.3 中文会议论文主办单位分布 ................................................... 11 3.3.4 发文较多的机构 ....................................................................... 11 3.3.5 发文较多的人物 ........................................................................ 12 3.3.6 最近相关中文会议论文 ............................................................ 12 3.4 外文期刊论文 ...................................................................................... 15 3.4.1 近十年外文期刊论文年代分布列表 ....................................... 15 3.4.2 外文期刊论文增长趋势 ........................................................... 15 3.4.3 最近相关外文期刊论文 ........................................................... 16 3.5 外文会议论文....................................................................................... 20 3.5.1 近十年外文会议论文年代分布列表 ....................................... 20 3.5.2 外文会议论文增长趋势 ........................................................... 20 3.5.3 最近相关外文会议论文 ........................................................... 20