2014年第43卷第4期文章目次
2014, 43(4):769-774.
摘要:
为了克服单一初晶Si或Mg2Si颗粒增强的铝基复合材料的不足，采用离心铸造的方法制备了一种由初晶Si与Mg2Si两种颗粒互补增强的铝基梯度复合材料。这种复合材料的组织与性能具有明显的梯度分布特征：内层含有高体积分数的初晶Si与Mg2Si颗粒，形成互补增强区域，具有高硬度的特点；外层没有或含有极少量初晶颗粒，形成非增强区域，具有硬度低的特点。对该复合材料的离心成形机制探讨发现，大量细小的初晶Mg2Si颗粒是形成这种梯度复合材料的关键因素。在离心力场中，密度更小的初晶Mg2Si颗粒具有比初晶Si颗粒大得多的向心运动速度，在运动过程中它与初晶Si发生碰撞并推动后者一起快速运动，最终导致二者在内层的剧烈偏聚。此外，为了获得足够的初晶Mg2Si颗粒，在三元Al-Si-Mg合金中，Si的质量分数应不低于19%，Mg的质量分数应不低于4%。
为了克服单一初晶Si或Mg2Si颗粒增强的铝基复合材料的不足，采用离心铸造的方法制备了一种由初晶Si与Mg2Si两种颗粒互补增强的铝基梯度复合材料。这种复合材料的组织与性能具有明显的梯度分布特征：内层含有高体积分数的初晶Si与Mg2Si颗粒，形成互补增强区域，具有高硬度的特点；外层没有或含有极少量初晶颗粒，形成非增强区域，具有硬度低的特点。对该复合材料的离心成形机制探讨发现，大量细小的初晶Mg2Si颗粒是形成这种梯度复合材料的关键因素。在离心力场中，密度更小的初晶Mg2Si颗粒具有比初晶Si颗粒大得多的向心运动速度，在运动过程中它与初晶Si发生碰撞并推动后者一起快速运动，最终导致二者在内层的剧烈偏聚。此外，为了获得足够的初晶Mg2Si颗粒，在三元Al-Si-Mg合金中，Si的质量分数应不低于19%，Mg的质量分数应不低于4%。
2014, 43(4):780-785.
摘要:
电子束快速成形是一种利用金属丝材沉积直接制造金属零件的新型增材制造技术。用电子束快速成形方法制备了Ti-6Al-4V合金，对其显微组织和快速成形态、退火态、热等静压态下的力学性能进行了研究。电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的低倍组织典型特征为沿堆积高度方向生长的贯穿多层沉积层的粗大柱状晶以及分布于层间及堆积路径间的明暗相间的带状条纹。各种状态下室温拉伸性能均有明显的方向性，其中X向、Y向强度较高，Z向强度低但塑性较好；消应力退火处理对室温拉伸性能没有明显影响；热等静压处理后材料的抗拉伸强度显著降低，但具有良好的塑性与韧性，同时能够明显降低高周疲劳性能数据的分散性。快速成形态及退火态室温拉伸性能均可满足AMS4999标准的要求，但与锻件标准HB5432相比仍有差距。
电子束快速成形是一种利用金属丝材沉积直接制造金属零件的新型增材制造技术。用电子束快速成形方法制备了Ti-6Al-4V合金，对其显微组织和快速成形态、退火态、热等静压态下的力学性能进行了研究。电子束快速成形Ti-6Al-4V合金的低倍组织典型特征为沿堆积高度方向生长的贯穿多层沉积层的粗大柱状晶以及分布于层间及堆积路径间的明暗相间的带状条纹。各种状态下室温拉伸性能均有明显的方向性，其中X向、Y向强度较高，Z向强度低但塑性较好；消应力退火处理对室温拉伸性能没有明显影响；热等静压处理后材料的抗拉伸强度显著降低，但具有良好的塑性与韧性，同时能够明显降低高周疲劳性能数据的分散性。快速成形态及退火态室温拉伸性能均可满足AMS4999标准的要求，但与锻件标准HB5432相比仍有差距。
2014, 43(4):786-790.
摘要:
主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头，作者对焊缝形貌，微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明：通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺，但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状，经X射线检测焊缝内部质量，能满足检验标准；铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成，焊缝区域由针状马氏体组成，热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成；铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当，因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。
主要探讨铸造TC4合金电子束焊接工艺。为了获得良好的铸造TC4合金电子束焊接接头，作者对焊缝形貌，微观组织和接头拉伸性能进行研究。结果表明：通过调节焊接电流和焊接速度可以获得电子束焊双面成型工艺，但是对于厚板却很难获得双面成形的焊缝形状，经X射线检测焊缝内部质量，能满足检验标准；铸造钛合金电子束焊接接头微观组织构成的母材由板条状α相和β相组成，焊缝区域由针状马氏体组成，热影响区由细针状马氏体、板条状α相和β相组成；铸造TC4电子束焊接接头拉伸性能与母材相当，因此可以通过改善母材的组织成分和显微组织来提高其焊接接头的拉伸强度。冲击试验表明应力集中系数对吸收功有很大的影响。
2014, 43(4):803-807.
摘要:
采用熔炼、高能球磨、微氧化热处理工艺，制备RE(Nd, Tb)FeCoB粉体，借助X射线衍射仪和网络矢量分析仪等，研究不同B含量的NdFeCo粉体组织结构和微波吸收特性，以及用重稀土Tb取代NdFeCoB合金中的Nd后粉体的组织结构和微波吸收特性。结果发现：在Nd10.53Fe77.84Co11.63合金中加入B元素后会析出Nd2Fe14B相，而且，粉体中α-Fe相的相对含量随着B元素含量的增加而增加；用重稀土Tb取代NdFeCoB合金中的Nd后粉体主要由α-Fe、Tb2Fe14B、Tb2Fe17以及少量的Tb2O3相组成；(Nd10.53Fe77.84Co11.63)97B3粉体具有最低的吸收峰频率，其反射率最小值和吸收峰频率分别为–9.5 dB和4.5 GHz；用重稀土Tb取代(Nd10.53Fe77.84Co11.63)97B3合金中的Nd后，粉体的吸收峰频率升高到6.3 GHz，但反射率最小值降低到–11 dB。
采用熔炼、高能球磨、微氧化热处理工艺，制备RE(Nd, Tb)FeCoB粉体，借助X射线衍射仪和网络矢量分析仪等，研究不同B含量的NdFeCo粉体组织结构和微波吸收特性，以及用重稀土Tb取代NdFeCoB合金中的Nd后粉体的组织结构和微波吸收特性。结果发现：在Nd10.53Fe77.84Co11.63合金中加入B元素后会析出Nd2Fe14B相，而且，粉体中α-Fe相的相对含量随着B元素含量的增加而增加；用重稀土Tb取代NdFeCoB合金中的Nd后粉体主要由α-Fe、Tb2Fe14B、Tb2Fe17以及少量的Tb2O3相组成；(Nd10.53Fe77.84Co11.63)97B3粉体具有最低的吸收峰频率，其反射率最小值和吸收峰频率分别为–9.5 dB和4.5 GHz；用重稀土Tb取代(Nd10.53Fe77.84Co11.63)97B3合金中的Nd后，粉体的吸收峰频率升高到6.3 GHz，但反射率最小值降低到–11 dB。
2014, 43(4):813-818.
摘要:
采用等离子活化烧结法，通过Ni箔和Al箔的原位燃烧反应制备了镍基金属/金属间化合物叠层复合材料。微观结构观察表明叠层由反应层和剩余镍层交替组成，且反应层由多个金属间化合物单层构成。这些金属间化合物相的成分呈梯度分布，且随试样处理温度的升高，逐步由富铝相向富镍相转变。相应地，叠层复合材料的抗拉伸强度随着温度升高而逐渐升高，在1473 K温度下制备的复合材料具有最高的抗拉伸强度和伸长率。拉伸试样的断口形貌显示，在较低处理温度（1073和1173 K）制备的叠层复合材料，其断裂是由于金属间化合物层内的横向裂纹与镍层内的剪切带交互作用所引起的。随着处理温度升高，试样的断裂由多重裂纹模式向单裂纹模式转变。
采用等离子活化烧结法，通过Ni箔和Al箔的原位燃烧反应制备了镍基金属/金属间化合物叠层复合材料。微观结构观察表明叠层由反应层和剩余镍层交替组成，且反应层由多个金属间化合物单层构成。这些金属间化合物相的成分呈梯度分布，且随试样处理温度的升高，逐步由富铝相向富镍相转变。相应地，叠层复合材料的抗拉伸强度随着温度升高而逐渐升高，在1473 K温度下制备的复合材料具有最高的抗拉伸强度和伸长率。拉伸试样的断口形貌显示，在较低处理温度（1073和1173 K）制备的叠层复合材料，其断裂是由于金属间化合物层内的横向裂纹与镍层内的剪切带交互作用所引起的。随着处理温度升高，试样的断裂由多重裂纹模式向单裂纹模式转变。
2014, 43(4):823-829.
摘要:
运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备了WC和CeO2颗粒协同增强镍基合金复合涂层，研究了该复合涂层的微观结构和摩擦学性能。结果表明：加入CeO2颗粒细化了复合涂层的显微组织，使WC增强颗粒从圆形变为不规则多边形，并降低了其脱碳分解程度。不同PV值摩擦条件下，WC-CeO2/镍基合金复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于WC/镍基合金复合涂层和镍基合金涂层。PV值小于3.36 N·m/s时，复合涂层磨损表面的最大接触应力低于其弹性极限接触应力，主要发生微观切削磨损和疲劳磨损；PV值大于3.36 N·m/s后，磨损表面的最大接触应力超过其弹性极限接触应力，接触温度也急剧上升至648 ℃，磨损表面出现明显的塑性变形和脱落，其磨损机制变为多次塑变磨损、磨粒磨损和粘着磨损，并伴有氧化磨损。
运用等离子喷涂技术在7005铝合金表面制备了WC和CeO2颗粒协同增强镍基合金复合涂层，研究了该复合涂层的微观结构和摩擦学性能。结果表明：加入CeO2颗粒细化了复合涂层的显微组织，使WC增强颗粒从圆形变为不规则多边形，并降低了其脱碳分解程度。不同PV值摩擦条件下，WC-CeO2/镍基合金复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于WC/镍基合金复合涂层和镍基合金涂层。PV值小于3.36 N·m/s时，复合涂层磨损表面的最大接触应力低于其弹性极限接触应力，主要发生微观切削磨损和疲劳磨损；PV值大于3.36 N·m/s后，磨损表面的最大接触应力超过其弹性极限接触应力，接触温度也急剧上升至648 ℃，磨损表面出现明显的塑性变形和脱落，其磨损机制变为多次塑变磨损、磨粒磨损和粘着磨损，并伴有氧化磨损。
2014, 43(4):830-835.
摘要:
Ti6Al4V基体经NaOH溶液恒温预处理不同的时间（12、24、36、48、60 h），然后分析了不同的碱预处理时间对Ti6Al4V基体及羟基磷灰石（HA）形态、物相的影响。经碱预处理后Ti6Al4V表面呈现三维网状结构，并检测到了钛酸钠凝胶的存在。随后采用水热电化学方法得到了HA涂层，水热反应电解质包括NaCl、K2HPO4·3H2O、CaCl2，在恒温120 ℃、电流密度为1.25 mA/cm2的条件下保持120 min。结果表明：HA的生长模式及形态均受预处理时间的影响：当基体经过12 h的预处理后，水热反应形成一层针状HA及少量蒲公英状HA。而蒲公英状HA的数量随预处理时间的增加而增多。但预处理时间大于48 h时，其数量稍有减小。HA在（002）晶面的取向指数、结晶度在预处理时间为48 h时分别达到了最小值、最大值。
Ti6Al4V基体经NaOH溶液恒温预处理不同的时间（12、24、36、48、60 h），然后分析了不同的碱预处理时间对Ti6Al4V基体及羟基磷灰石（HA）形态、物相的影响。经碱预处理后Ti6Al4V表面呈现三维网状结构，并检测到了钛酸钠凝胶的存在。随后采用水热电化学方法得到了HA涂层，水热反应电解质包括NaCl、K2HPO4·3H2O、CaCl2，在恒温120 ℃、电流密度为1.25 mA/cm2的条件下保持120 min。结果表明：HA的生长模式及形态均受预处理时间的影响：当基体经过12 h的预处理后，水热反应形成一层针状HA及少量蒲公英状HA。而蒲公英状HA的数量随预处理时间的增加而增多。但预处理时间大于48 h时，其数量稍有减小。HA在（002）晶面的取向指数、结晶度在预处理时间为48 h时分别达到了最小值、最大值。
2014, 43(4):836-840.
摘要:
研究了Al含量变化对铝热反应合成FeNiCrAl/NiAl合金微观组织的影响。结果表明随着Al含量的增加，NiAl金属间化合物和FeNiCrAl呈现不同的组织形态：当铝含量较低时，NiAl相在晶粒内部以颗粒形式存在，在晶界处呈板条状结构；随着铝含量增加，首先在晶界处形成编织状结构进而扩展至晶粒内部，最终形成完整的编织状结构；当Al含量进一步增加时，编织结构尺寸不断减小，直至在晶粒内部消失，并对这一组织形态变化原因做了阐述。
研究了Al含量变化对铝热反应合成FeNiCrAl/NiAl合金微观组织的影响。结果表明随着Al含量的增加，NiAl金属间化合物和FeNiCrAl呈现不同的组织形态：当铝含量较低时，NiAl相在晶粒内部以颗粒形式存在，在晶界处呈板条状结构；随着铝含量增加，首先在晶界处形成编织状结构进而扩展至晶粒内部，最终形成完整的编织状结构；当Al含量进一步增加时，编织结构尺寸不断减小，直至在晶粒内部消失，并对这一组织形态变化原因做了阐述。
2014, 43(4):841-845.
摘要:
基于Karma的薄界面极限相场模型，研究了相场和温度场耦合强度对过冷纯Ni熔体中枝晶生长行为的影响。模拟结果表明：随着热耦合强度的减弱，相场受温度场的影响作用减弱，固-液相界面前沿扰动变大，主枝出现二次枝晶并逐渐发达粗化，其粗化方式由缩颈熔断向枝晶臂合并方式转变。同时，枝晶尖端的生长速率增大、曲率半径减小。瞬态过程中枝晶尖端生长速度大于稳态生长速度，随着生长过程的进行，枝晶尖端生长速度逐渐降低，直至达到稳态值，计算结果与微观可解理论吻合良好。
基于Karma的薄界面极限相场模型，研究了相场和温度场耦合强度对过冷纯Ni熔体中枝晶生长行为的影响。模拟结果表明：随着热耦合强度的减弱，相场受温度场的影响作用减弱，固-液相界面前沿扰动变大，主枝出现二次枝晶并逐渐发达粗化，其粗化方式由缩颈熔断向枝晶臂合并方式转变。同时，枝晶尖端的生长速率增大、曲率半径减小。瞬态过程中枝晶尖端生长速度大于稳态生长速度，随着生长过程的进行，枝晶尖端生长速度逐渐降低，直至达到稳态值，计算结果与微观可解理论吻合良好。
2014, 43(4):862-865.
摘要:
采用胶体晶体模板方法，通过变换聚苯乙烯（PS）微球粒径和溅射时间制备了相同厚度的孔径1～5 μm的Co反点阵列薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）和振动样品磁强计（VSM）考察了样品的结构和磁学特性。发现Co反点阵列薄膜的矫顽力和剩磁比最大达到253.18×10-4 T和0.85，分别为Co薄膜的3.4和2.3倍，并且随孔径的增大逐渐降低。结合理论分析结果表明，Co反点阵列薄膜本身的形状各向异性是其取得优良磁学性能的原因，孔径和孔间距这两种形状因素造成的形状各向异性的变化是其磁性发生变化的物理本质。
采用胶体晶体模板方法，通过变换聚苯乙烯（PS）微球粒径和溅射时间制备了相同厚度的孔径1～5 μm的Co反点阵列薄膜。利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）和振动样品磁强计（VSM）考察了样品的结构和磁学特性。发现Co反点阵列薄膜的矫顽力和剩磁比最大达到253.18×10-4 T和0.85，分别为Co薄膜的3.4和2.3倍，并且随孔径的增大逐渐降低。结合理论分析结果表明，Co反点阵列薄膜本身的形状各向异性是其取得优良磁学性能的原因，孔径和孔间距这两种形状因素造成的形状各向异性的变化是其磁性发生变化的物理本质。
2014, 43(4):875-880.
摘要:
采用基于密度泛函理论的Castep和Dmol程序软件包，计算了Mg17Al12、Al2Y及Al2Ca相的结构稳定性、弹性性能与电子结构。形成热和结合能计算结果表明：Al2Y具有最强的合金化形成能力和结构稳定性；热力学性质计算结果表明：在298~573 K温度范围内，Al2Y的Gibbs自由能始终最小，其结构热稳定性最好，Al2Ca次之，Mg17Al12最差，Y和Ca合金化Mg-Al系合金形成Al2Y及Al2Ca利于提高镁合金的高温抗蠕变性能；弹性常数的计算结果表明：3种金属间化合物均为脆性相，Mg17Al12的塑性最好；采用弹性常数计算结果预测的Al2Y熔点最高，其结构热稳定性最好。态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明：Al2Y结构最稳定的原因，主要源于体系在Fermi能级以下区域成键电子存在强烈的共价键作用。
采用基于密度泛函理论的Castep和Dmol程序软件包，计算了Mg17Al12、Al2Y及Al2Ca相的结构稳定性、弹性性能与电子结构。形成热和结合能计算结果表明：Al2Y具有最强的合金化形成能力和结构稳定性；热力学性质计算结果表明：在298~573 K温度范围内，Al2Y的Gibbs自由能始终最小，其结构热稳定性最好，Al2Ca次之，Mg17Al12最差，Y和Ca合金化Mg-Al系合金形成Al2Y及Al2Ca利于提高镁合金的高温抗蠕变性能；弹性常数的计算结果表明：3种金属间化合物均为脆性相，Mg17Al12的塑性最好；采用弹性常数计算结果预测的Al2Y熔点最高，其结构热稳定性最好。态密度和Mulliken电子占据数的计算结果表明：Al2Y结构最稳定的原因，主要源于体系在Fermi能级以下区域成键电子存在强烈的共价键作用。
2014, 43(4):886-890.
摘要:
研究了不同制度热处理Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金形成的组织对它的持久寿命的影响。结果表明：双重热处理后焊缝和Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金热影响区中垂直受力方向平行排列的细小α、α2条数量大，同时存在断续的晶界α、α2相，从而使得微裂纹能快速连接、扩展，降低了持久寿命。而相同变形条件下，梯度热处理后结合界面是由大量细小条状及等轴状α、α2相，并带有少量尺寸较大的α、α2相粒子构成；持久载荷下微裂纹绕过或穿过大粒子消耗更多的能量或花费更多的时间。高温下持久加载对界面显微硬度的影响甚微。
研究了不同制度热处理Ti-24Al-15Nb-1.5Mo/TC11双合金形成的组织对它的持久寿命的影响。结果表明：双重热处理后焊缝和Ti-24Al-15Nb-1.5Mo合金热影响区中垂直受力方向平行排列的细小α、α2条数量大，同时存在断续的晶界α、α2相，从而使得微裂纹能快速连接、扩展，降低了持久寿命。而相同变形条件下，梯度热处理后结合界面是由大量细小条状及等轴状α、α2相，并带有少量尺寸较大的α、α2相粒子构成；持久载荷下微裂纹绕过或穿过大粒子消耗更多的能量或花费更多的时间。高温下持久加载对界面显微硬度的影响甚微。
2014, 43(4):891-895.
摘要:
通过共沉淀法制备了Pr0.7Zr0.3O2-δ复合氧化物氧载体，考察了制备温度、老化时间、pH以及母液浓度对Pr-Zr固溶体形成的影响，借助XRD、H2-TPR、O2-TPD和甲烷气-固反应等手段，进行了Pr-Zr固溶体制备最优路径的探索与其氧化性能的研究。结果表明：以Pr(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4为前驱盐，沉淀温度20 ℃、pH=12、800 ℃焙烧可制得Pr0.7Zr0.3O2-δ完美固溶体，固溶体的形成可增强材料晶格氧的移动性，从而提高其与甲烷的反应活性。
通过共沉淀法制备了Pr0.7Zr0.3O2-δ复合氧化物氧载体，考察了制备温度、老化时间、pH以及母液浓度对Pr-Zr固溶体形成的影响，借助XRD、H2-TPR、O2-TPD和甲烷气-固反应等手段，进行了Pr-Zr固溶体制备最优路径的探索与其氧化性能的研究。结果表明：以Pr(NO3)3·6H2O和Zr(NO3)4为前驱盐，沉淀温度20 ℃、pH=12、800 ℃焙烧可制得Pr0.7Zr0.3O2-δ完美固溶体，固溶体的形成可增强材料晶格氧的移动性，从而提高其与甲烷的反应活性。
2014, 43(4):896-900.
摘要:
讨论了经过不同冷却速率、加热温度和保温时间对新型TiAl合金的γ/α2层片组织的影响。结果表明：热处理时间增加，层片晶团的晶粒有长大趋势，片层组织中出现层错，位错等缺陷；在不同冷却方式中，油冷组织中出现了块状γ，炉冷组织具有密集的层片。热处理温度在Tα相变点以上20 ℃内，片层晶团的晶粒最小，这是由合金中的弱β稳定元素Ta造成的。
讨论了经过不同冷却速率、加热温度和保温时间对新型TiAl合金的γ/α2层片组织的影响。结果表明：热处理时间增加，层片晶团的晶粒有长大趋势，片层组织中出现层错，位错等缺陷；在不同冷却方式中，油冷组织中出现了块状γ，炉冷组织具有密集的层片。热处理温度在Tα相变点以上20 ℃内，片层晶团的晶粒最小，这是由合金中的弱β稳定元素Ta造成的。
2014, 43(4):901-905.
摘要:
以Ag-Cu共晶箔和Ti箔的叠层箔片为中间层，实现了ZrB2-SiC复合陶瓷自身的连接。扫描电镜和能谱分析表明：液态钎料中的Ti能够与ZrB2反应，在陶瓷表面原位生成了具有定向分布的TiB晶须，接头的典型界面结构为ZS/TiB(Ag(s,s))/TiCu(AgCu4Zr)/Ag(s,s)/TiCu(AgCu4Zr)/TiB(Ag(s,s))/ZS。研究了不同温度下接头的组织演化规律，发现ZrB2在液态钎料中的分解温度为860 ℃，TiB晶须的生成温度为880 ℃。接头在900 ℃下保温10 min获得最高抗剪强度134 MPa。较高的强度主要得益于原位TiB晶须阵列对陶瓷表面应力的调节，以及形成陶瓷向焊缝中心的梯度过渡。
以Ag-Cu共晶箔和Ti箔的叠层箔片为中间层，实现了ZrB2-SiC复合陶瓷自身的连接。扫描电镜和能谱分析表明：液态钎料中的Ti能够与ZrB2反应，在陶瓷表面原位生成了具有定向分布的TiB晶须，接头的典型界面结构为ZS/TiB(Ag(s,s))/TiCu(AgCu4Zr)/Ag(s,s)/TiCu(AgCu4Zr)/TiB(Ag(s,s))/ZS。研究了不同温度下接头的组织演化规律，发现ZrB2在液态钎料中的分解温度为860 ℃，TiB晶须的生成温度为880 ℃。接头在900 ℃下保温10 min获得最高抗剪强度134 MPa。较高的强度主要得益于原位TiB晶须阵列对陶瓷表面应力的调节，以及形成陶瓷向焊缝中心的梯度过渡。
2014, 43(4):916-921.
摘要:
基于三维相场模型，研究了弹性能对g ′相颗粒形貌、取向和多颗粒合并行为的影响，以及沉淀相体积分数对g ′相颗粒数目、平均尺寸和尺寸分布的影响。结果表明：弹性能作用下g ′颗粒形貌为立方体形或者长方体形，且沿<100>弹性软方向分布。弹性能对同相多颗粒合并行为的影响主要取决于与颗粒分布、尺寸及畴界间距等有关的弹性交互作用。随着沉淀相体积分数的增加，颗粒数目先增加至最大值后减少，颗粒平均尺寸逐渐增加。
基于三维相场模型，研究了弹性能对g ′相颗粒形貌、取向和多颗粒合并行为的影响，以及沉淀相体积分数对g ′相颗粒数目、平均尺寸和尺寸分布的影响。结果表明：弹性能作用下g ′颗粒形貌为立方体形或者长方体形，且沿<100>弹性软方向分布。弹性能对同相多颗粒合并行为的影响主要取决于与颗粒分布、尺寸及畴界间距等有关的弹性交互作用。随着沉淀相体积分数的增加，颗粒数目先增加至最大值后减少，颗粒平均尺寸逐渐增加。
2014, 43(4):922-925.
摘要:
采用MTS材料试验机研究了作为超临界水冷堆候选材料的Inconel-718、Incoloy-825、Incoloy-800H 3种高温合金，在650 ℃和室温、±0.5%应变幅的低周疲劳性能，并采用扫描电镜对试验后样品进行了断口分析。结果表明：在两种温度条件下，718的疲劳寿命均最高。温度对3种高温合金的稳态迟滞回线面积和弹性变形量几乎无影响；718的稳态迟滞回线面积远低于825和800H，而弹性变形量几乎达到825和800H的2倍，有利于提高其疲劳寿命。在循环变形过程中，718呈循环软化状态，825和800H呈先循环硬化再循环饱和状态，且在高温下循环硬化效应更明显。在650 ℃低周疲劳试验后，718样品断口表面的疲劳间距不足1 μm，而对于825和800H则分别达到2.28和2~20 μm，进一步表明了718在3种材料中低周疲劳性能最好。
采用MTS材料试验机研究了作为超临界水冷堆候选材料的Inconel-718、Incoloy-825、Incoloy-800H 3种高温合金，在650 ℃和室温、±0.5%应变幅的低周疲劳性能，并采用扫描电镜对试验后样品进行了断口分析。结果表明：在两种温度条件下，718的疲劳寿命均最高。温度对3种高温合金的稳态迟滞回线面积和弹性变形量几乎无影响；718的稳态迟滞回线面积远低于825和800H，而弹性变形量几乎达到825和800H的2倍，有利于提高其疲劳寿命。在循环变形过程中，718呈循环软化状态，825和800H呈先循环硬化再循环饱和状态，且在高温下循环硬化效应更明显。在650 ℃低周疲劳试验后，718样品断口表面的疲劳间距不足1 μm，而对于825和800H则分别达到2.28和2~20 μm，进一步表明了718在3种材料中低周疲劳性能最好。
2014, 43(4):926-931.
摘要:
通过热模拟压缩试验研究了Aermet100钢在应变速率为0.01~50 s-1，变形温度为1073~1473 K和变形程度为0.05~0.9条件下的热变形行为，并采用正交分析方法研究了工艺参数(应变、应变速率、变形温度)对Aermet100钢热变形流动应力的影响规律，建立了基于正交分析的回归型Aermet100钢的热变形本构方程。综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响，依据动态材料模型(DMM)建立了基于本构方程的Aermet100钢的热加工图，并利用热加工图确定了Aermet100钢热变形时的流变失稳区，分析讨论了不同区域的Aermet100钢的高温变形特征。
通过热模拟压缩试验研究了Aermet100钢在应变速率为0.01~50 s-1，变形温度为1073~1473 K和变形程度为0.05~0.9条件下的热变形行为，并采用正交分析方法研究了工艺参数(应变、应变速率、变形温度)对Aermet100钢热变形流动应力的影响规律，建立了基于正交分析的回归型Aermet100钢的热变形本构方程。综合考虑应变速率和变形温度对材料微观结构及性能的影响，依据动态材料模型(DMM)建立了基于本构方程的Aermet100钢的热加工图，并利用热加工图确定了Aermet100钢热变形时的流变失稳区，分析讨论了不同区域的Aermet100钢的高温变形特征。
2014, 43(4):932-935.
摘要:
对W涂层和Mo合金在1600 ℃下的互扩散行为进行了研究，单晶样品长期（最长5000 h）高温退火后仍然保持单晶形貌，多晶材料W晶界多垂直于Mo表面方向。由线扫描结果：W向Mo基体的扩散深度大于Mo向W涂层的扩散深度。根据电子探针数据使用Den Broeder方法对Mo-W的互扩散系数进行了计算，1600 ℃时Mo-W的互扩散系数在10-15~10-16 cm2/s量级，且lnD与yW成线性关系，斜率为–1.82。
对W涂层和Mo合金在1600 ℃下的互扩散行为进行了研究，单晶样品长期（最长5000 h）高温退火后仍然保持单晶形貌，多晶材料W晶界多垂直于Mo表面方向。由线扫描结果：W向Mo基体的扩散深度大于Mo向W涂层的扩散深度。根据电子探针数据使用Den Broeder方法对Mo-W的互扩散系数进行了计算，1600 ℃时Mo-W的互扩散系数在10-15~10-16 cm2/s量级，且lnD与yW成线性关系，斜率为–1.82。
2014, 43(4):936-940.
摘要:
超导材料由于在外部载荷作用下表现出的超导性能退化效应严重制约了其工程实际应用。基于脆性纤维金属基增强复合材料损伤理论，应用Weibull分布函数建立了轴向荷载作用下的复合多芯Bi系超导带材的力学变形对临界电流影响的退化模型。给出了轴向加载和卸载过程超导带材临界电流随轴向应变的变化关系；并对超导带材不同初始损伤以及预应变情形下的临界电流随轴向应变的变化关系和退化进行了理论预测，能够给出与实验结果吻合良好的轴向应变对临界电流的退化影响。
超导材料由于在外部载荷作用下表现出的超导性能退化效应严重制约了其工程实际应用。基于脆性纤维金属基增强复合材料损伤理论，应用Weibull分布函数建立了轴向荷载作用下的复合多芯Bi系超导带材的力学变形对临界电流影响的退化模型。给出了轴向加载和卸载过程超导带材临界电流随轴向应变的变化关系；并对超导带材不同初始损伤以及预应变情形下的临界电流随轴向应变的变化关系和退化进行了理论预测，能够给出与实验结果吻合良好的轴向应变对临界电流的退化影响。
2014, 43(4):941-945.
摘要:
以实际生产过程中ZL205A合金铸件块状偏析缺陷为研究对象，研究了该合金块状偏析显微组织和偏析相的化学成分，并研究块状偏析相的显微硬度及其对力学性能的影响。结果表明：ZL205A合金块状偏析是由Al3Ti、Al3V和Al3Zr组成的混合组织，显微组织呈规则的长方形或花瓣状，偏析缺陷对试样抗拉强度和延伸率影响较大，但偏析相显微硬度比基体高，热处理并不能消除块状偏析；块状偏析是在合金液凝固结晶过程中，Al3Ti、Al3V和Al3Zr形核质点聚集、长大造成的，预制锭中粗大的块状组织对其形成具有一定的形态遗传性。
以实际生产过程中ZL205A合金铸件块状偏析缺陷为研究对象，研究了该合金块状偏析显微组织和偏析相的化学成分，并研究块状偏析相的显微硬度及其对力学性能的影响。结果表明：ZL205A合金块状偏析是由Al3Ti、Al3V和Al3Zr组成的混合组织，显微组织呈规则的长方形或花瓣状，偏析缺陷对试样抗拉强度和延伸率影响较大，但偏析相显微硬度比基体高，热处理并不能消除块状偏析；块状偏析是在合金液凝固结晶过程中，Al3Ti、Al3V和Al3Zr形核质点聚集、长大造成的，预制锭中粗大的块状组织对其形成具有一定的形态遗传性。
2014, 43(4):946-950.
摘要:
将TC6钛合金经过不同热暴露工艺处理后，测得其富氧α层的厚度。利用BP人工神经网络建立富氧α层的厚度与热暴露工艺(热暴露温度、保温时间)之间的关系网络模型。结果表明：所建的模型可以很好的预报不同热暴露工艺下富氧α层厚度，而且还可以通过富氧α层厚度得到最优的热暴露工艺。建立了富氧α层厚度为50 μm热暴露工艺临界图以便指导生产实践。
将TC6钛合金经过不同热暴露工艺处理后，测得其富氧α层的厚度。利用BP人工神经网络建立富氧α层的厚度与热暴露工艺(热暴露温度、保温时间)之间的关系网络模型。结果表明：所建的模型可以很好的预报不同热暴露工艺下富氧α层厚度，而且还可以通过富氧α层厚度得到最优的热暴露工艺。建立了富氧α层厚度为50 μm热暴露工艺临界图以便指导生产实践。
2014, 43(4):955-959.
摘要:
利用放电等离子烧结技术（SPS）制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金，研究了烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明：在950~1150 ℃烧结温度范围内合金主要由β-Ti相和Ti-Nb-Ta-Zr固溶体组成的混合基体及少量未熔化的Nb、Ta金属颗粒组成，并且合金具有较高的致密度和抗压强度；随着烧结温度的升高，合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结，Nb、Ta金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小，同时合金致密度和抗压强度呈增大趋势；所制备的合金压缩弹性模量值在50~57 GPa之间，具有良好的力学相容性，烧结温度变化对其影响较小。
利用放电等离子烧结技术（SPS）制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金，研究了烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明：在950~1150 ℃烧结温度范围内合金主要由β-Ti相和Ti-Nb-Ta-Zr固溶体组成的混合基体及少量未熔化的Nb、Ta金属颗粒组成，并且合金具有较高的致密度和抗压强度；随着烧结温度的升高，合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结，Nb、Ta金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小，同时合金致密度和抗压强度呈增大趋势；所制备的合金压缩弹性模量值在50~57 GPa之间，具有良好的力学相容性，烧结温度变化对其影响较小。
2014, 43(4):964-967.
摘要:
采用粉末冶金和轧制工艺制备不同掺镧方式的La-TZM合金，运用金相法、SEM和力学性能测试分别对其组织和性能进行研究，探讨La2O3和La(NO3)3两种掺镧方式对TZM合金力学强度及延伸率的影响机理。研究表明：La2O3- TZM合金抗拉强度为1057 MPa，延伸率为8.2%；La(NO3)3-TZM合金的抗拉强度为1202 MPa，延伸率为7.0%。La(NO3)3掺杂使合金组织内形成更加细小均匀的第二相，其断裂面为准解理断口，显著提高了TZM合金的强度，但对TZM合金的延伸率有一定的影响。
采用粉末冶金和轧制工艺制备不同掺镧方式的La-TZM合金，运用金相法、SEM和力学性能测试分别对其组织和性能进行研究，探讨La2O3和La(NO3)3两种掺镧方式对TZM合金力学强度及延伸率的影响机理。研究表明：La2O3- TZM合金抗拉强度为1057 MPa，延伸率为8.2%；La(NO3)3-TZM合金的抗拉强度为1202 MPa，延伸率为7.0%。La(NO3)3掺杂使合金组织内形成更加细小均匀的第二相，其断裂面为准解理断口，显著提高了TZM合金的强度，但对TZM合金的延伸率有一定的影响。
2014, 43(4):968-972.
摘要:
采用压敏胶载送粉末连续电爆喷涂方法，进行WC粉末电爆喷涂，分析初始电压与喷射腔横截面积对涂层形成的影响。结果表明：在3~7 mm喷涂范围内，可形成表层为液相喷涂层和底层为气相沉积层的复合涂层。在较小的喷射腔横截面积下升高初始电压，能提高爆炸的区域温度和产物速度，增加气相份额。分析认为：气相优先形成气相沉积层，且气相沉积层与基体结合致密；残留的液相滞后喷射，并覆盖在气相沉积层上形成液相喷涂层。
采用压敏胶载送粉末连续电爆喷涂方法，进行WC粉末电爆喷涂，分析初始电压与喷射腔横截面积对涂层形成的影响。结果表明：在3~7 mm喷涂范围内，可形成表层为液相喷涂层和底层为气相沉积层的复合涂层。在较小的喷射腔横截面积下升高初始电压，能提高爆炸的区域温度和产物速度，增加气相份额。分析认为：气相优先形成气相沉积层，且气相沉积层与基体结合致密；残留的液相滞后喷射，并覆盖在气相沉积层上形成液相喷涂层。
2014, 43(4):973-976.
摘要:
通过化学镀法制备铜包钨复合粉末，研究不规则形状的钨粉以及经等离子球化处理的球形钨粉的化学镀铜。结果表明，对于颗粒形貌不规则棱角分明的破碎钨粉，经化学镀包覆后粉末没有明显的棱角，表面粗糙。而经等离子球化处理后球形度较高的球形粉，颗粒表面存在缺陷，化学镀后粉末的球形度没有明显的变化，化学镀层在其表面沉积均匀，且钨粉表面质量得到改善，不存在表面缺陷。化学镀后复合粉末在600 ℃下进行氢气退火处理后，镀层上的粗糙的表面变得平滑，镀层中的空隙明显减少，形成了一层均匀致密的铜层包覆在钨颗粒表面。
通过化学镀法制备铜包钨复合粉末，研究不规则形状的钨粉以及经等离子球化处理的球形钨粉的化学镀铜。结果表明，对于颗粒形貌不规则棱角分明的破碎钨粉，经化学镀包覆后粉末没有明显的棱角，表面粗糙。而经等离子球化处理后球形度较高的球形粉，颗粒表面存在缺陷，化学镀后粉末的球形度没有明显的变化，化学镀层在其表面沉积均匀，且钨粉表面质量得到改善，不存在表面缺陷。化学镀后复合粉末在600 ℃下进行氢气退火处理后，镀层上的粗糙的表面变得平滑，镀层中的空隙明显减少，形成了一层均匀致密的铜层包覆在钨颗粒表面。
2014, 43(4):977-981.
摘要:
通过中频非平衡磁控溅射Ti80Si20复合靶在氩气和甲烷混合气氛中沉积Ti-Si-C复合薄膜。采用X射线衍射仪、Raman光谱和X射线光电子能谱分析薄膜微结构。结果显示：制备的薄膜为非晶碳(a-C:Si:H)包裹约10 nm TiC晶粒的复合结构，氩离子溅射刻蚀对XPS分析结果有显著影响。随氩离子刻蚀溅射刻蚀时间增加，薄膜表面C、O原子含量明显降低，而Ti、Si原子含量增加。氩离子溅射刻蚀导致薄膜非晶碳相发生石墨化转变，即sp3C-C(H)/sp2C-C比率减小，同时，C-Ti*/C-Ti和 C-(Ti+Ti*)/C-C强度比明显增加。
通过中频非平衡磁控溅射Ti80Si20复合靶在氩气和甲烷混合气氛中沉积Ti-Si-C复合薄膜。采用X射线衍射仪、Raman光谱和X射线光电子能谱分析薄膜微结构。结果显示：制备的薄膜为非晶碳(a-C:Si:H)包裹约10 nm TiC晶粒的复合结构，氩离子溅射刻蚀对XPS分析结果有显著影响。随氩离子刻蚀溅射刻蚀时间增加，薄膜表面C、O原子含量明显降低，而Ti、Si原子含量增加。氩离子溅射刻蚀导致薄膜非晶碳相发生石墨化转变，即sp3C-C(H)/sp2C-C比率减小，同时，C-Ti*/C-Ti和 C-(Ti+Ti*)/C-C强度比明显增加。
2014, 43(4):982-985.
摘要:
利用化学转化法对铸态Zr-Al合金进行表面处理。在经过除油、酸洗、化学转化等一系列处理工序后，在Zr-Al合金表面生成锌系化学转化膜。利用扫描电镜和X射线衍射仪对合金基体及化学转化膜的化学组成及微观结构进行了研究。结果表明：Zr-Al合金由α相(α-Zr)和β相(Zr2Al)组成，其中基体为α相，β相沿晶界非连续分布；经锌系化学转化处理，合金表面形成以Zn3(PO4)2·H2O和ZnZr(PO4)2·2H2O为主要成分的锌系化学转化膜，该膜结晶团簇较细小，化学转化膜表面颗粒分布均匀，由细小的片状晶体颗粒密排堆积而成，无明显孔隙缺陷，膜层与基体结合良好。探讨了Zr-Al合金上锌系化学转化膜的形成机理。
利用化学转化法对铸态Zr-Al合金进行表面处理。在经过除油、酸洗、化学转化等一系列处理工序后，在Zr-Al合金表面生成锌系化学转化膜。利用扫描电镜和X射线衍射仪对合金基体及化学转化膜的化学组成及微观结构进行了研究。结果表明：Zr-Al合金由α相(α-Zr)和β相(Zr2Al)组成，其中基体为α相，β相沿晶界非连续分布；经锌系化学转化处理，合金表面形成以Zn3(PO4)2·H2O和ZnZr(PO4)2·2H2O为主要成分的锌系化学转化膜，该膜结晶团簇较细小，化学转化膜表面颗粒分布均匀，由细小的片状晶体颗粒密排堆积而成，无明显孔隙缺陷，膜层与基体结合良好。探讨了Zr-Al合金上锌系化学转化膜的形成机理。
2014, 43(4):986-989.
摘要:
对Al-Si/Al-Mn复合连铸坯料通过不同热处理温度和保温时间进行了均匀化热处理研究，并对均匀化热处理后的微观组织、硬度和微观成分分布进行了分析。结果表明：Al-Si/Al-Mn复合连铸坯料经过均匀化热处理后，Al-Si合金一侧的微观组织由粗大的网状结构转化成点状或短棒状混合组织，Al-Mn合金一侧微观组织趋于均匀一致，复合界面处的界限更加明显；均匀化热处理后Al-Si合金硬度有明显下降，但对Al-Mn合金的影响较小；微观元素分布分析表明均匀化热处理后溶质元素更加均匀，在复合界面处溶质元素出现互扩散现象，特别是Mg元素扩散后复合界面模糊；综合分析表明，Al-Si/Al-Mn复合连铸坯料在480 ℃保温15 h后效果最佳。
对Al-Si/Al-Mn复合连铸坯料通过不同热处理温度和保温时间进行了均匀化热处理研究，并对均匀化热处理后的微观组织、硬度和微观成分分布进行了分析。结果表明：Al-Si/Al-Mn复合连铸坯料经过均匀化热处理后，Al-Si合金一侧的微观组织由粗大的网状结构转化成点状或短棒状混合组织，Al-Mn合金一侧微观组织趋于均匀一致，复合界面处的界限更加明显；均匀化热处理后Al-Si合金硬度有明显下降，但对Al-Mn合金的影响较小；微观元素分布分析表明均匀化热处理后溶质元素更加均匀，在复合界面处溶质元素出现互扩散现象，特别是Mg元素扩散后复合界面模糊；综合分析表明，Al-Si/Al-Mn复合连铸坯料在480 ℃保温15 h后效果最佳。
