2015年第44卷第2期文章目次
2015, 44(2):261-266.
摘要:
研究了Ti2AlNb 基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-xZr (x=0, 1, 6, at%)在650~800 ℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明，相比Ti-22Al-27Nb，含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-xZr合金在650 ℃氧化100 h，主要氧化产物为TiO2，而在800 ℃氧化100 h，TiO2, Al2O3 和AlNbO4为主要产物，但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有ZrO2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能，归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层，而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金，虽然在800 ℃也形成了较多Al2O3，但是氧化层中的ZrO2为氧的快速扩散提供通道，进而导致该合金氧化增重明显
研究了Ti2AlNb 基合金Ti-22Al-(27-x)Nb-xZr (x=0, 1, 6, at%)在650~800 ℃的氧化行为。采用XRD和SEM等测试技术对此温度区间形成的氧化层特征进行了分析。结果表明，相比Ti-22Al-27Nb，含锆合金具有较好的抗氧化性能。Ti-22Al-(27-x)Nb-xZr合金在650 ℃氧化100 h，主要氧化产物为TiO2，而在800 ℃氧化100 h，TiO2, Al2O3 和AlNbO4为主要产物，但是在Ti-22Al-21Nb-6Zr合金中还有ZrO2生成。Ti-22Al-26Nb-1Zr合金具有优异抗氧化性能，归因于氧化产物细化形成了致密的氧化层，而Ti-22Al-21Nb-6Zr合金，虽然在800 ℃也形成了较多Al2O3，但是氧化层中的ZrO2为氧的快速扩散提供通道，进而导致该合金氧化增重明显
2015, 44(2):272-276.
摘要:
基于多晶材料球形晶粒的假设合金相理论的基础上，建立了的计算两相片状组织表观值与真实值定量关系的数学模型。结果表明，对于多数多晶材料其晶粒尺寸远大于片间距，片间距的平均表观值与真实值的比可以由修正系数 k 表征。片间距与晶粒尺寸比值从0.05 减小到 0.0001，k 从1.5391增加到 1.5707，k 值逐渐接近于π/ 2。当片间距与晶粒尺寸的比值小于 0.001时，可以认为 k 为常数 π/ 2。本模型比传统方法在得到真实片间距过程中减少了工作量
基于多晶材料球形晶粒的假设合金相理论的基础上，建立了的计算两相片状组织表观值与真实值定量关系的数学模型。结果表明，对于多数多晶材料其晶粒尺寸远大于片间距，片间距的平均表观值与真实值的比可以由修正系数 k 表征。片间距与晶粒尺寸比值从0.05 减小到 0.0001，k 从1.5391增加到 1.5707，k 值逐渐接近于π/ 2。当片间距与晶粒尺寸的比值小于 0.001时，可以认为 k 为常数 π/ 2。本模型比传统方法在得到真实片间距过程中减少了工作量
2015, 44(2):277-281.
摘要:
主要讨论了TC4-DT钛合金不同片层结构的疲劳裂纹扩展行为。通过不同的热处理工艺获得不同的组织结构参数，例如片层宽度和集束尺寸。结果表明，在保证合金力学性能的条件下，β相区空冷获得的组织具有较好的疲劳性能，主要归因于片层结构中裂纹尖端存在较大的塑性范围区域，并且较宽的α片层和大的集束尺寸有助于提高合金的断裂韧性和疲劳裂纹扩展阻力
主要讨论了TC4-DT钛合金不同片层结构的疲劳裂纹扩展行为。通过不同的热处理工艺获得不同的组织结构参数，例如片层宽度和集束尺寸。结果表明，在保证合金力学性能的条件下，β相区空冷获得的组织具有较好的疲劳性能，主要归因于片层结构中裂纹尖端存在较大的塑性范围区域，并且较宽的α片层和大的集束尺寸有助于提高合金的断裂韧性和疲劳裂纹扩展阻力
2015, 44(2):282-287.
摘要:
对热挤压后新型TiAl合金Ti-46.5Al-3Ta-2Cr-0.2W的微观结构，力学性能及氧化行为进行了研究。结果表明，该合金挤压后微观组织主要由γ和α2相组成近片层组织，其片层晶粒尺寸为50~70 μm。通过不同冷却速率获得了等轴，近片层及全片层的结构，尤其是在油淬后的组织中发现了大量的块状相。拉伸试验结果表明，挤压后的合金室温屈服强度和抗拉伸强度分别从807和846 MPa，降至800 ℃的620和760 MPa，而其伸长率从2.16%提高至3%左右，说明该合金在高温条件下依然具有较高的强度。断口观察表明，与其他合金相比，该合金的裂纹长度较小，而且Ta的添加有利于合金塑性的提高。最后对新型TiAl基合金在800 ℃氧化行为进行了讨论，发现Ta的加入可以降低氧在TiAl合金的溶解度，同时因其本身具有低的扩散率，在升高温度时能抑制TiO2的生长
对热挤压后新型TiAl合金Ti-46.5Al-3Ta-2Cr-0.2W的微观结构，力学性能及氧化行为进行了研究。结果表明，该合金挤压后微观组织主要由γ和α2相组成近片层组织，其片层晶粒尺寸为50~70 μm。通过不同冷却速率获得了等轴，近片层及全片层的结构，尤其是在油淬后的组织中发现了大量的块状相。拉伸试验结果表明，挤压后的合金室温屈服强度和抗拉伸强度分别从807和846 MPa，降至800 ℃的620和760 MPa，而其伸长率从2.16%提高至3%左右，说明该合金在高温条件下依然具有较高的强度。断口观察表明，与其他合金相比，该合金的裂纹长度较小，而且Ta的添加有利于合金塑性的提高。最后对新型TiAl基合金在800 ℃氧化行为进行了讨论，发现Ta的加入可以降低氧在TiAl合金的溶解度，同时因其本身具有低的扩散率，在升高温度时能抑制TiO2的生长
2015, 44(2):288-292.
摘要:
研究了2种高温条件下镍基单晶合金的低周疲劳行为。试验温度和总应变幅是影响合金低周疲劳寿命的 2 个主要因素，在相同温度下，低周疲劳寿命随应变幅的减小而增大；在同一应变幅下，870 ℃的疲劳寿命均小于760 ℃的疲劳寿命。二次细小g￠ 相有效阻碍了位错的滑移，提高了合金在760 ℃低周疲劳变形抗力，位错滑移带成为疲劳裂纹萌生及扩展的主要途径；870 ℃循环应力曲线前期出现短暂硬化和后期软化的现象，g￠ 相逐渐粗化和高密度的位错缠结是循环软化的主要原因。局部应力集中与合金内微孔的交互作用是疲劳裂纹萌生的源头
研究了2种高温条件下镍基单晶合金的低周疲劳行为。试验温度和总应变幅是影响合金低周疲劳寿命的 2 个主要因素，在相同温度下，低周疲劳寿命随应变幅的减小而增大；在同一应变幅下，870 ℃的疲劳寿命均小于760 ℃的疲劳寿命。二次细小g￠ 相有效阻碍了位错的滑移，提高了合金在760 ℃低周疲劳变形抗力，位错滑移带成为疲劳裂纹萌生及扩展的主要途径；870 ℃循环应力曲线前期出现短暂硬化和后期软化的现象，g￠ 相逐渐粗化和高密度的位错缠结是循环软化的主要原因。局部应力集中与合金内微孔的交互作用是疲劳裂纹萌生的源头
2015, 44(2):293-297.
摘要:
采用具有不同碳氧含量的初始粉末，利用真空液相烧结制备93W-4.6Ni-1.9Fe-0.5Co合金试样，研究碳氧含量的变化及其平衡反应对合金力学性能与组织的影响。结果表明，压坯在真空高温烧结过程中，原料自身含有的碳具有较强的脱氧能力，通过碳氧反应可减少合金中的氧、碳含量，阻止氧化物、碳化物夹杂的生成，在钨颗粒与粘接相之间形成牢固的界面。当合金总氧含量低于500 mg/g 时，合金的力学性能显著提高
采用具有不同碳氧含量的初始粉末，利用真空液相烧结制备93W-4.6Ni-1.9Fe-0.5Co合金试样，研究碳氧含量的变化及其平衡反应对合金力学性能与组织的影响。结果表明，压坯在真空高温烧结过程中，原料自身含有的碳具有较强的脱氧能力，通过碳氧反应可减少合金中的氧、碳含量，阻止氧化物、碳化物夹杂的生成，在钨颗粒与粘接相之间形成牢固的界面。当合金总氧含量低于500 mg/g 时，合金的力学性能显著提高
2015, 44(2):298-302.
摘要:
Inconel 718合金经过热锻、δ相析出处理及再结晶热处理后，分别采用最大m值法和基于最大m值的应变诱发超塑性法进行高温拉伸试验，研究形变热处理及拉伸工艺对材料超塑性能的影响。结果表明，经过热变形、δ相析出及再结晶退火处理后，有效细化了Inconel 718合金的组织。析出的δ相可以在再结晶退火及热变形中起到控制晶界的作用。在950 ℃变形，采用上述两种方法拉伸变形得到的延伸率分别为566%和340%，说明基于最大m值的形变诱发超塑法可以进一步提高Inconel 718合金的延伸率
Inconel 718合金经过热锻、δ相析出处理及再结晶热处理后，分别采用最大m值法和基于最大m值的应变诱发超塑性法进行高温拉伸试验，研究形变热处理及拉伸工艺对材料超塑性能的影响。结果表明，经过热变形、δ相析出及再结晶退火处理后，有效细化了Inconel 718合金的组织。析出的δ相可以在再结晶退火及热变形中起到控制晶界的作用。在950 ℃变形，采用上述两种方法拉伸变形得到的延伸率分别为566%和340%，说明基于最大m值的形变诱发超塑法可以进一步提高Inconel 718合金的延伸率
2015, 44(2):303-306.
摘要:
采用还原法合成了2种形貌的Cu2O纳米晶样品，尺寸均约700 nm。通过X射线衍射谱（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散光谱（EDX）和表面光电压谱（SPS）手段进行表征。以聚乙烯乙二醇为模板的样品在空气中氧化，而另外一种以葡萄糖为模板的样品在空气中却很稳定。测试结果表明Cu2O纳米晶的形貌明显影响其稳定性。通过表面光电压信号对比分析了这2种样品氧化的原因
采用还原法合成了2种形貌的Cu2O纳米晶样品，尺寸均约700 nm。通过X射线衍射谱（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散光谱（EDX）和表面光电压谱（SPS）手段进行表征。以聚乙烯乙二醇为模板的样品在空气中氧化，而另外一种以葡萄糖为模板的样品在空气中却很稳定。测试结果表明Cu2O纳米晶的形貌明显影响其稳定性。通过表面光电压信号对比分析了这2种样品氧化的原因
2015, 44(2):312-318.
摘要:
前期研究表明，在5 kPa恒负压和35 ℃/65 ℃温度梯度和无添加剂的条件下，能以高达1 mm/h的沉积速度制备出表面光滑、近无沉积缺陷且多项性能优越的镍镀层。本实验则重点研究负压、温度梯度等条件参数对镍沉积层形貌、织构和性能的影响。研究结果显示：负压和温度梯度大小对沉积层的形貌、织构与硬度、耐腐蚀等性能都有一定程度的影响；只有在贴近阴极面的液层处于沸腾状态时才能获得良好的镍沉积层；增大温度梯度和（或）降低沉积槽气压都有利于细化晶粒、提高硬度和耐酸腐蚀性；温度梯度对镍沉积层的织构特征影响作用明显，但负压大小对镍层的择优取向几乎没有影响。镍沉积层上述形貌、织构与性能的变化主要归结于负压电沉积的沸腾驱动传质效应与真空脱气效应
前期研究表明，在5 kPa恒负压和35 ℃/65 ℃温度梯度和无添加剂的条件下，能以高达1 mm/h的沉积速度制备出表面光滑、近无沉积缺陷且多项性能优越的镍镀层。本实验则重点研究负压、温度梯度等条件参数对镍沉积层形貌、织构和性能的影响。研究结果显示：负压和温度梯度大小对沉积层的形貌、织构与硬度、耐腐蚀等性能都有一定程度的影响；只有在贴近阴极面的液层处于沸腾状态时才能获得良好的镍沉积层；增大温度梯度和（或）降低沉积槽气压都有利于细化晶粒、提高硬度和耐酸腐蚀性；温度梯度对镍沉积层的织构特征影响作用明显，但负压大小对镍层的择优取向几乎没有影响。镍沉积层上述形貌、织构与性能的变化主要归结于负压电沉积的沸腾驱动传质效应与真空脱气效应
2015, 44(2):319-322.
摘要:
采用高比容钽粉(< 0.45 μm)通过真空烧结的方法制备了多孔钽金属，研究了在1150 ℃条件下烧结保温的时间（10，20，30，40, 50 min）对多孔钽金属的微观结构以及孔隙性质的影响。实验发现多孔钽金属的孔隙率在50%(体积分数)附近，其积累体积大小分布为0.08 cm3/g
采用高比容钽粉(< 0.45 μm)通过真空烧结的方法制备了多孔钽金属，研究了在1150 ℃条件下烧结保温的时间（10，20，30，40, 50 min）对多孔钽金属的微观结构以及孔隙性质的影响。实验发现多孔钽金属的孔隙率在50%(体积分数)附近，其积累体积大小分布为0.08 cm3/g
2015, 44(2):327-332.
摘要:
采用热轧制备晶粒尺寸为0.1~0.5 μm超细晶Ti-55511近β钛合金，利用SEM、TEM等手段研究热处理工艺对超细晶合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，在350~650 ℃的温度条件下，合金强度和硬度随温度的增加呈现先增高后降低的趋势，在450 ℃达到峰值1486 MPa；在450 ℃温度退火时，随着退火时间的延长，合金强度首先急剧上升至1536 MPa后趋于稳定，延伸率呈现先增加后下降的趋势。显微组织分析表明，合金在退火过程中主要发生回复现象，未发生明显的粗化长大现象，晶粒尺寸均＜1 μm。回复过程在消除加工硬化的同时促进了晶界/相界的稳定化，提高细晶强化作用；退火过程中发生的α→α2和β→ω→α相变过程，第二相粒子弥散强化效应增强。但是当第二相粒子尺寸增加至一定尺寸时，会显著降低合金的塑性。退火过程中合金力学性能的变化与强化机制的作用有关
采用热轧制备晶粒尺寸为0.1~0.5 μm超细晶Ti-55511近β钛合金，利用SEM、TEM等手段研究热处理工艺对超细晶合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，在350~650 ℃的温度条件下，合金强度和硬度随温度的增加呈现先增高后降低的趋势，在450 ℃达到峰值1486 MPa；在450 ℃温度退火时，随着退火时间的延长，合金强度首先急剧上升至1536 MPa后趋于稳定，延伸率呈现先增加后下降的趋势。显微组织分析表明，合金在退火过程中主要发生回复现象，未发生明显的粗化长大现象，晶粒尺寸均＜1 μm。回复过程在消除加工硬化的同时促进了晶界/相界的稳定化，提高细晶强化作用；退火过程中发生的α→α2和β→ω→α相变过程，第二相粒子弥散强化效应增强。但是当第二相粒子尺寸增加至一定尺寸时，会显著降低合金的塑性。退火过程中合金力学性能的变化与强化机制的作用有关
2015, 44(2):333-338.
摘要:
采用扫描电子显微镜，X射线能谱，Tafel 极化曲线和电化学阻抗谱法研究了铈镧转化膜对AZ63镁合金耐蚀性能的影响。结果表明，铈和镧的复合转化膜比单一稀土膜的表面更加均匀致密，对镁合金的耐蚀性有明显改善。双稀土转化膜的缓蚀效果随着浸泡成膜时间的增长而增加。延长时效时间有助于铈和镧的进一步氧化，耐蚀性能先增后减，时效48 h膜层的耐蚀效果最好
采用扫描电子显微镜，X射线能谱，Tafel 极化曲线和电化学阻抗谱法研究了铈镧转化膜对AZ63镁合金耐蚀性能的影响。结果表明，铈和镧的复合转化膜比单一稀土膜的表面更加均匀致密，对镁合金的耐蚀性有明显改善。双稀土转化膜的缓蚀效果随着浸泡成膜时间的增长而增加。延长时效时间有助于铈和镧的进一步氧化，耐蚀性能先增后减，时效48 h膜层的耐蚀效果最好
2015, 44(2):349-354.
摘要:
本试验采用电场激活扩散连接技术（FADB）实现了Ti/Ni的扩散连接。研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响。利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布。采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试。研究结果表明，在电场作用下，Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面，界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、NiTi2、NiTi。当扩散温度≥750 ℃时，Ti表现出超塑性和良好的扩散性，促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层，该富钛层的形成有利于接头强度的提高。界面的剪切强度随着电流的增大而增大，当电流为930~1200 A时，界面的剪切强度可达90.54 MPa
本试验采用电场激活扩散连接技术（FADB）实现了Ti/Ni的扩散连接。研究了Ti/Ni两种材料发生界面扩散反应时新相的生成规律及其对连接强度的影响。利用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了扩散层的显微组织、相组成和界面元素分布。采用万能试验机对扩散层的抗剪切性能进行了测试。研究结果表明，在电场作用下，Ti与Ni通过固相扩散形成了良好的冶金结合界面，界面处金属间化合物的生成次序依次为Ni3Ti、NiTi2、NiTi。当扩散温度≥750 ℃时，Ti表现出超塑性和良好的扩散性，促使扩散层中的Ni3Ti转变成富钛层，该富钛层的形成有利于接头强度的提高。界面的剪切强度随着电流的增大而增大，当电流为930~1200 A时，界面的剪切强度可达90.54 MPa
2015, 44(2):360-364.
摘要:
本研究结合模具工艺与热等静压方法，整体近净成形出了复杂叶盘零件，并对模具变形、成形精度以及组织性能进行系统分析。结果表明，整体近净成形叶盘相对致密度达到99.5%。SEM结果显示：零件内部为均匀细小的α+β长条状组织，无明显孔隙和裂纹；组织致密，微观组织出现“分层”现象；同炉拉伸件抗拉强度可达920 MPa，性能优于同规模铸件，与锻件性能相当；分析断口微观形貌得出试样为韧性断裂；该方法成形零件材料利用率高，工艺成本低，成形周期较长。本研究为叶盘类零件热等静压近净成形提供了参考依据
本研究结合模具工艺与热等静压方法，整体近净成形出了复杂叶盘零件，并对模具变形、成形精度以及组织性能进行系统分析。结果表明，整体近净成形叶盘相对致密度达到99.5%。SEM结果显示：零件内部为均匀细小的α+β长条状组织，无明显孔隙和裂纹；组织致密，微观组织出现“分层”现象；同炉拉伸件抗拉强度可达920 MPa，性能优于同规模铸件，与锻件性能相当；分析断口微观形貌得出试样为韧性断裂；该方法成形零件材料利用率高，工艺成本低，成形周期较长。本研究为叶盘类零件热等静压近净成形提供了参考依据
2015, 44(2):370-374.
摘要:
为研究高分散陶瓷对金属薄膜的强化作用，通过Al和TiB2靶磁控共溅射方法制备了不同TiB2含量的铝基复合薄膜，采用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能。结果表明：在溅射粒子的高分散性和薄膜生长的非平衡性共同作用下，TiB2靶的溅射粒子被超过饱和地固溶于Al的晶格中，复合薄膜形成的固溶体兼具了置换和间隙2种固溶类型特征。在这种置换和间隙“双超过饱和固溶”的作用下，铝固溶体的晶格产生剧烈畸变，复合薄膜的晶粒在很低的溶质含量下就迅速纳米化，并在晶界区域形成溶质的富集区。随溶质含量的增加，晶界的宽化使复合薄膜逐步形成了极细纳米晶分布于非晶基体中的结构。与此相应，薄膜的硬度迅速提高并在含5.8%TiB2时达到6.9 GPa的最高值，进一步提高TiB2的含量，复合薄膜因逐渐非晶态而呈现硬度的降低。研究结果显示了高分散TiB2的超过饱和固溶对铝基薄膜显著的晶粒纳米化作用和强化效果
为研究高分散陶瓷对金属薄膜的强化作用，通过Al和TiB2靶磁控共溅射方法制备了不同TiB2含量的铝基复合薄膜，采用X射线能量分散谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描透射电子显微镜和微力学探针表征了薄膜的微结构和力学性能。结果表明：在溅射粒子的高分散性和薄膜生长的非平衡性共同作用下，TiB2靶的溅射粒子被超过饱和地固溶于Al的晶格中，复合薄膜形成的固溶体兼具了置换和间隙2种固溶类型特征。在这种置换和间隙“双超过饱和固溶”的作用下，铝固溶体的晶格产生剧烈畸变，复合薄膜的晶粒在很低的溶质含量下就迅速纳米化，并在晶界区域形成溶质的富集区。随溶质含量的增加，晶界的宽化使复合薄膜逐步形成了极细纳米晶分布于非晶基体中的结构。与此相应，薄膜的硬度迅速提高并在含5.8%TiB2时达到6.9 GPa的最高值，进一步提高TiB2的含量，复合薄膜因逐渐非晶态而呈现硬度的降低。研究结果显示了高分散TiB2的超过饱和固溶对铝基薄膜显著的晶粒纳米化作用和强化效果
2015, 44(2):375-380.
摘要:
考察了Cr2Nb-20Ti（原子分数，下同）合金在5，10，20，100 μm/s 4种定向凝固速率下的组织演变，研究结果表明：各凝固速率下合金的组织均由C15-Cr2Nb枝晶和枝晶间β-Ti构成，高温相β-Ti的形成是由Cr起到稳定化作用所致。随着凝固速率的增加，C15-Cr2Nb板条枝晶逐渐分裂，形貌由粗大板条转变为不规则多边形，同时凝固速率越大，扰动波长越小，枝晶组织越细，枝晶生长方向越偏向择优取向。实验中C15-Cr2Nb的择优生长晶面为（220），因该晶面有较大的裸露键能，生长时处于优势而淘汰其它生长晶面
考察了Cr2Nb-20Ti（原子分数，下同）合金在5，10，20，100 μm/s 4种定向凝固速率下的组织演变，研究结果表明：各凝固速率下合金的组织均由C15-Cr2Nb枝晶和枝晶间β-Ti构成，高温相β-Ti的形成是由Cr起到稳定化作用所致。随着凝固速率的增加，C15-Cr2Nb板条枝晶逐渐分裂，形貌由粗大板条转变为不规则多边形，同时凝固速率越大，扰动波长越小，枝晶组织越细，枝晶生长方向越偏向择优取向。实验中C15-Cr2Nb的择优生长晶面为（220），因该晶面有较大的裸露键能，生长时处于优势而淘汰其它生长晶面
2015, 44(2):381-385.
摘要:
选择Cu50-xZr40+xAl5Nb5 (x=0，2，4，6)合金，研究主要元素成分变化对非晶形成能力和组织的影响，分析了组织结构和力学性能的关系。结果表明，玻璃形成最优成分为Cu46Zr44Al5Nb5，ΔTx、Trg、γ参数分别为51.9 K，0.60，0.401，具有良好的热稳定性。全非晶结构的Cu46Zr44Al5Nb5合金其断裂强度高达1811 MPa，无明显宏观塑性变形；断口表面较平整，且伴有明显的脉络状花样大面积的分布在断面上，扩展方向一致。非晶-晶体复合结构的Cu44Zr46Al5Nb5合金具有较好综合力学性能，其断裂强度达到1747 MPa，塑性应变为3.94%；断口平滑区分布着大面积细密且深的脉络状花样，剪切带宽度约为40 μm，与压缩轴向约成45°。Cu44Zr46Al5Nb5合金析出结晶相的尺寸小于剪切带的宽度，且分布均匀，外力加载时对非晶基体起到一定的增韧作用。结晶相的组织结构和尺寸分布决定了非晶-晶体复合材料的力学行为
选择Cu50-xZr40+xAl5Nb5 (x=0，2，4，6)合金，研究主要元素成分变化对非晶形成能力和组织的影响，分析了组织结构和力学性能的关系。结果表明，玻璃形成最优成分为Cu46Zr44Al5Nb5，ΔTx、Trg、γ参数分别为51.9 K，0.60，0.401，具有良好的热稳定性。全非晶结构的Cu46Zr44Al5Nb5合金其断裂强度高达1811 MPa，无明显宏观塑性变形；断口表面较平整，且伴有明显的脉络状花样大面积的分布在断面上，扩展方向一致。非晶-晶体复合结构的Cu44Zr46Al5Nb5合金具有较好综合力学性能，其断裂强度达到1747 MPa，塑性应变为3.94%；断口平滑区分布着大面积细密且深的脉络状花样，剪切带宽度约为40 μm，与压缩轴向约成45°。Cu44Zr46Al5Nb5合金析出结晶相的尺寸小于剪切带的宽度，且分布均匀，外力加载时对非晶基体起到一定的增韧作用。结晶相的组织结构和尺寸分布决定了非晶-晶体复合材料的力学行为
2015, 44(2):386-390.
摘要:
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法，计算了Nb合金化前后Mg2Ni及其氢化物的能量与电子结构。合金生成焓分析表明：当Nb原子占据Mg(6i)位置时，Mg2Ni的结构最为稳定；进一步对其氢化物进行分析，发现Nb合金化降低了氢化物的稳定性，氢原子的解离能明显减小，表明体系的解氢能力得到增强。电子结构分析表明：Mg2NiH4中存在着较强的Ni-H键的作用，而Mg-H键作用相对较弱，由于Nb与H的作用大于Mg与H的作用，而导致Ni-H键的作用减弱，这可能是Nb合金化后氢化物稳定性降低的一个原因
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法，计算了Nb合金化前后Mg2Ni及其氢化物的能量与电子结构。合金生成焓分析表明：当Nb原子占据Mg(6i)位置时，Mg2Ni的结构最为稳定；进一步对其氢化物进行分析，发现Nb合金化降低了氢化物的稳定性，氢原子的解离能明显减小，表明体系的解氢能力得到增强。电子结构分析表明：Mg2NiH4中存在着较强的Ni-H键的作用，而Mg-H键作用相对较弱，由于Nb与H的作用大于Mg与H的作用，而导致Ni-H键的作用减弱，这可能是Nb合金化后氢化物稳定性降低的一个原因
2015, 44(2):391-396.
摘要:
采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电化学综合测试仪对亚共析珠光体铀铌合金激光焊接接头的微观结构和电化学行为开展了研究，结果显示：亚共析珠光体铀铌合金焊缝晶粒尺寸约50 μm，焊缝相结构为单相正交结构α`马氏体；在50 μg/g Cl-的NaCl 溶液中，焊缝金属腐蚀电位比基材低约400 mV，构成了电偶腐蚀对，在电偶腐蚀和自腐蚀共同作用下，焊接接头的腐蚀电流比焊缝金属和基材分别高约3至10倍，接头整体抗腐蚀性能低于基材，腐蚀形式表现为均匀腐蚀
采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电化学综合测试仪对亚共析珠光体铀铌合金激光焊接接头的微观结构和电化学行为开展了研究，结果显示：亚共析珠光体铀铌合金焊缝晶粒尺寸约50 μm，焊缝相结构为单相正交结构α`马氏体；在50 μg/g Cl-的NaCl 溶液中，焊缝金属腐蚀电位比基材低约400 mV，构成了电偶腐蚀对，在电偶腐蚀和自腐蚀共同作用下，焊接接头的腐蚀电流比焊缝金属和基材分别高约3至10倍，接头整体抗腐蚀性能低于基材，腐蚀形式表现为均匀腐蚀
2015, 44(2):412-418.
摘要:
在AZ81镁合金表面制备了抗腐蚀和药物释放复合涂层，并对其耐蚀性、药物释放性能及生物相容性进行研究。DSC和红外光谱数据表明，紫杉醇均匀分散在PLGA体系中。药物释放数据表明30 d后，药物释放率在80%左右。SEM、电化学阻抗、极化及镁离子释放数据表明，PLLA涂层通过有效填充微弧氧化膜表面的微孔与裂缝提高了镁合金的耐腐蚀性。血液和细胞实验表明涂层镁合金血液相容性良好，无细胞毒性
在AZ81镁合金表面制备了抗腐蚀和药物释放复合涂层，并对其耐蚀性、药物释放性能及生物相容性进行研究。DSC和红外光谱数据表明，紫杉醇均匀分散在PLGA体系中。药物释放数据表明30 d后，药物释放率在80%左右。SEM、电化学阻抗、极化及镁离子释放数据表明，PLLA涂层通过有效填充微弧氧化膜表面的微孔与裂缝提高了镁合金的耐腐蚀性。血液和细胞实验表明涂层镁合金血液相容性良好，无细胞毒性
2015, 44(2):419-423.
摘要:
利用X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）等方法，研究了GH4700镍基高温合金在空气环境下的高温氧化行为。结果表明：合金在800～900 ℃下的氧化动力学符合抛物线规律，氧化膜的生长受氧在氧化膜的扩散控制；氧化100 h后形成的氧化膜由3层组成，Nb的存在能有效提高合金的抗氧化性能
利用X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）等方法，研究了GH4700镍基高温合金在空气环境下的高温氧化行为。结果表明：合金在800～900 ℃下的氧化动力学符合抛物线规律，氧化膜的生长受氧在氧化膜的扩散控制；氧化100 h后形成的氧化膜由3层组成，Nb的存在能有效提高合金的抗氧化性能
2015, 44(2):429-432.
摘要:
介绍了一种基于磁路的连续检测高温超导带材临界电流的方法，这种方法具有2个突出优势：(1) 从原理上不会受机械振动影响产生噪音，从而可以实现高速、稳定的测量；(2) 可以测量带有铁磁性RABiTS基底的高温超导带材。本研究介绍了该方法的基本原理，并搭建了用于测量千米级高温超导带材的实验装置。并通过对铋系、钇系高温超导带材的检测，验证了本方法的优势
介绍了一种基于磁路的连续检测高温超导带材临界电流的方法，这种方法具有2个突出优势：(1) 从原理上不会受机械振动影响产生噪音，从而可以实现高速、稳定的测量；(2) 可以测量带有铁磁性RABiTS基底的高温超导带材。本研究介绍了该方法的基本原理，并搭建了用于测量千米级高温超导带材的实验装置。并通过对铋系、钇系高温超导带材的检测，验证了本方法的优势
2015, 44(2):438-442.
摘要:
采用MgH2代替单质Mg粉与Sn粉进行固相反应制备Mg2Sn基热电材料，有效地避免了Mg单质的挥发和氧化。在300~750 K的温度区间内对其热电性能进行了测试、分析，并与文献中报道的Mg2Sn热电性能进行了对比。结果表明，所有试样在整个测温区间均显示出n型掺杂，并且随着温度的升高，呈现逐渐向p型转变的变化趋势。掺杂Y后Mg2Sn试样的Seebeck系数有所提高，综合电性能比文献报道提高了40%，并且在350 K时获得最大的ZT值(0.033)，是文献报道的Mg2Sn的ZT值(0.013)的近3倍
采用MgH2代替单质Mg粉与Sn粉进行固相反应制备Mg2Sn基热电材料，有效地避免了Mg单质的挥发和氧化。在300~750 K的温度区间内对其热电性能进行了测试、分析，并与文献中报道的Mg2Sn热电性能进行了对比。结果表明，所有试样在整个测温区间均显示出n型掺杂，并且随着温度的升高，呈现逐渐向p型转变的变化趋势。掺杂Y后Mg2Sn试样的Seebeck系数有所提高，综合电性能比文献报道提高了40%，并且在350 K时获得最大的ZT值(0.033)，是文献报道的Mg2Sn的ZT值(0.013)的近3倍
2015, 44(2):447-451.
摘要:
采用溶胶凝胶法在氢化锆表面制备防氢渗透膜层，分析了不同前驱体溶胶浓度对氢化锆表面膜层的性能影响。借助XRD、SEM等分析手段对氧化层的物相组成和形貌进行分析，并采用真空脱氢试验测试氧化层的阻氢性能PRF值(permeation reduction factor)。试验表明，在前驱体溶胶浓度范围内可制膜层厚度为5~14.3 μm，膜层厚度随着溶胶浓度升高呈现先升高后下降的趋势。当溶胶浓度低于1.0 mol/L时，不易生成连续完整的膜；当溶胶浓度高于1.0 mol/L时，膜层表面出现了颗粒堆积和裂纹，膜层不连续。氧化物的相结构无明显改变，以单斜相M-ZrO2和四方相T-ZrOx为主；氧化层的PRF值在9.86~10.43之间变化
采用溶胶凝胶法在氢化锆表面制备防氢渗透膜层，分析了不同前驱体溶胶浓度对氢化锆表面膜层的性能影响。借助XRD、SEM等分析手段对氧化层的物相组成和形貌进行分析，并采用真空脱氢试验测试氧化层的阻氢性能PRF值(permeation reduction factor)。试验表明，在前驱体溶胶浓度范围内可制膜层厚度为5~14.3 μm，膜层厚度随着溶胶浓度升高呈现先升高后下降的趋势。当溶胶浓度低于1.0 mol/L时，不易生成连续完整的膜；当溶胶浓度高于1.0 mol/L时，膜层表面出现了颗粒堆积和裂纹，膜层不连续。氧化物的相结构无明显改变，以单斜相M-ZrO2和四方相T-ZrOx为主；氧化层的PRF值在9.86~10.43之间变化
2015, 44(2):452-456.
摘要:
采用固液浇注和拉拔制备了银包铜复合细丝，研究了不同退火温度对界面及力学性能的影响、反复弯曲载荷条件下材料结合性能与材料硬度及界面区域微观组织的变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线能量色散谱，研究了界面区域的微观形貌、元素分布与界面结合性能的关系。结果表明：两侧沿界面扩散区域其宽度随退火温度升高而增加。在400～500 ℃，保温60 min真空热处理，界面具有良好的结合性能
采用固液浇注和拉拔制备了银包铜复合细丝，研究了不同退火温度对界面及力学性能的影响、反复弯曲载荷条件下材料结合性能与材料硬度及界面区域微观组织的变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和X射线能量色散谱，研究了界面区域的微观形貌、元素分布与界面结合性能的关系。结果表明：两侧沿界面扩散区域其宽度随退火温度升高而增加。在400～500 ℃，保温60 min真空热处理，界面具有良好的结合性能
2015, 44(2):463-468.
摘要:
采用金相、X射线衍射、扫描电镜（SEM）、拉伸试验等方法分析和测试了挤压铸造纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料在铸态（F）、固溶态（T4）和人工时效态（T6）下的组织和力学性能。结果表明，固溶处理可使n-SiCp/AZ91D铸态组织中的β-Mg17Al12共晶相溶入到基体中，形成单一的过饱和α-Mg固溶体，合金抗拉强度和伸长率均有大幅提高，分别达到265 MPa 和13.7%；经时效处理后，复合材料的抗拉强度和屈服强度进一步提高，分别为275，145 MPa；SEM结果显示，β-Mg17Al12相主要以连续析出/非连续析出方式分别在晶内及晶界上析出，特别是纳米SiC颗粒分布对二次析出相β-Mg17Al12的形貌、尺寸、分布有一定的影响，使二次析出相变得细小和弥散分布，从而充分发挥了二次析出相的沉淀强化作用；最后对n-SiCp/AZ91D复合材料不同热处理条件下的断口形貌进行了SEM观察，并且对其断裂方式进行了分析和讨论
采用金相、X射线衍射、扫描电镜（SEM）、拉伸试验等方法分析和测试了挤压铸造纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料在铸态（F）、固溶态（T4）和人工时效态（T6）下的组织和力学性能。结果表明，固溶处理可使n-SiCp/AZ91D铸态组织中的β-Mg17Al12共晶相溶入到基体中，形成单一的过饱和α-Mg固溶体，合金抗拉强度和伸长率均有大幅提高，分别达到265 MPa 和13.7%；经时效处理后，复合材料的抗拉强度和屈服强度进一步提高，分别为275，145 MPa；SEM结果显示，β-Mg17Al12相主要以连续析出/非连续析出方式分别在晶内及晶界上析出，特别是纳米SiC颗粒分布对二次析出相β-Mg17Al12的形貌、尺寸、分布有一定的影响，使二次析出相变得细小和弥散分布，从而充分发挥了二次析出相的沉淀强化作用；最后对n-SiCp/AZ91D复合材料不同热处理条件下的断口形貌进行了SEM观察，并且对其断裂方式进行了分析和讨论
2015, 44(2):469-474.
摘要:
通过连续渗流方法制备出钨丝体积分数为62%~66%，钨丝直径分别为40，60，80，150 μm的钨丝增强锆基非晶合金复合材料。研究表明，钨丝直径为80 μm时，非晶合金复合材料的抗拉伸强度和延伸率分别达到最大值，当钨丝直径增加到150 μm时，非晶复合材料的抗拉伸强度和塑性急剧降低。对断口形貌进行了分析。研究发现钨丝增强非晶复合材料中，增强相直径不同引起面体率变化，从而影响非晶和钨丝界面的应力、钨丝在三轴应力状态下的变形和断裂以及非晶基体中剪切带的形成和扩展，最终影响复合材料的拉伸力学性能
通过连续渗流方法制备出钨丝体积分数为62%~66%，钨丝直径分别为40，60，80，150 μm的钨丝增强锆基非晶合金复合材料。研究表明，钨丝直径为80 μm时，非晶合金复合材料的抗拉伸强度和延伸率分别达到最大值，当钨丝直径增加到150 μm时，非晶复合材料的抗拉伸强度和塑性急剧降低。对断口形貌进行了分析。研究发现钨丝增强非晶复合材料中，增强相直径不同引起面体率变化，从而影响非晶和钨丝界面的应力、钨丝在三轴应力状态下的变形和断裂以及非晶基体中剪切带的形成和扩展，最终影响复合材料的拉伸力学性能
2015, 44(2):485-488.
摘要:
本实验成功将拉拔工艺应用于TA2管材的制备，同时应用不同锥角组合对TA2管材进行拉拔，对比了不同锥角组合对TA2管材的显微组织及再结晶织构的影响。结果表明：退火态拉拔管材表现为径向织构，且部分晶粒的(0002)基面法相同管材的宏观轴向(AD)平行；微观的晶粒取向对管材宏观的力学性能有重要影响。单道次拉拔工艺制备的TA2管材其晶粒取向同轧制工艺制备的TA2管材存在明显差异
本实验成功将拉拔工艺应用于TA2管材的制备，同时应用不同锥角组合对TA2管材进行拉拔，对比了不同锥角组合对TA2管材的显微组织及再结晶织构的影响。结果表明：退火态拉拔管材表现为径向织构，且部分晶粒的(0002)基面法相同管材的宏观轴向(AD)平行；微观的晶粒取向对管材宏观的力学性能有重要影响。单道次拉拔工艺制备的TA2管材其晶粒取向同轧制工艺制备的TA2管材存在明显差异
2015, 44(2):498-502.
摘要:
使用Nd:YAG连续激光对Hastelloy C-276/316L薄板进行异质焊接实验，分析不同激光偏移量下焊缝元素含量变化规律，借助极化曲线、电化学阻抗谱研究不同激光偏移量下焊缝在盐酸溶液中的抗蚀性能。结果表明：调节激光偏移量Fe、Ni和Mo含量变化明显，而Cr含量无明显变化；当激光向Hastelloy C-276偏移0.1~0.3 mm时，焊缝中主要元素含量变化较小，腐蚀电压、电荷转移电阻最大，腐蚀电流密度最小，焊缝腐蚀趋势、腐蚀速率最小，焊缝抗蚀性能较好；当激光向316L偏移0至0.2 mm时，焊缝中Fe元素逐渐增加，Ni、Mo元素含量逐渐下降，焊缝的腐蚀电压、电荷转移电阻递减，腐蚀电流密度递增，焊缝的腐蚀趋势、腐蚀速率逐渐增大，焊缝抗蚀性逐渐减弱
使用Nd:YAG连续激光对Hastelloy C-276/316L薄板进行异质焊接实验，分析不同激光偏移量下焊缝元素含量变化规律，借助极化曲线、电化学阻抗谱研究不同激光偏移量下焊缝在盐酸溶液中的抗蚀性能。结果表明：调节激光偏移量Fe、Ni和Mo含量变化明显，而Cr含量无明显变化；当激光向Hastelloy C-276偏移0.1~0.3 mm时，焊缝中主要元素含量变化较小，腐蚀电压、电荷转移电阻最大，腐蚀电流密度最小，焊缝腐蚀趋势、腐蚀速率最小，焊缝抗蚀性能较好；当激光向316L偏移0至0.2 mm时，焊缝中Fe元素逐渐增加，Ni、Mo元素含量逐渐下降，焊缝的腐蚀电压、电荷转移电阻递减，腐蚀电流密度递增，焊缝的腐蚀趋势、腐蚀速率逐渐增大，焊缝抗蚀性逐渐减弱
2015, 44(2):503-508.
摘要:
研究了冷加工变形量、退火温度和退火时间对617B合金管材组织及力学性能的影响。结果表明：随着变形量的增大，晶粒沿着最大主变形方向被拉长，形成了长条状的形变带，合金室温抗拉强度和屈服强度逐渐提高，延伸率下降；当退火温度从1080 ℃提高到1160 ℃时，随着退火温度的提高，合金的晶粒逐渐长大，抗拉强度和屈服强度降低，塑性提高，退火温度到1160 ℃以上继续提高温度，晶粒长大速度明显增大，强度和塑性变化不大；不同变形量下合金晶粒长大的激活能Q均远大于纯Ni的自扩散激活能，且Q值随着变形量的增加先升高后降低；合金晶粒长大指数η值随着退火温度的提高先增大后减小
研究了冷加工变形量、退火温度和退火时间对617B合金管材组织及力学性能的影响。结果表明：随着变形量的增大，晶粒沿着最大主变形方向被拉长，形成了长条状的形变带，合金室温抗拉强度和屈服强度逐渐提高，延伸率下降；当退火温度从1080 ℃提高到1160 ℃时，随着退火温度的提高，合金的晶粒逐渐长大，抗拉强度和屈服强度降低，塑性提高，退火温度到1160 ℃以上继续提高温度，晶粒长大速度明显增大，强度和塑性变化不大；不同变形量下合金晶粒长大的激活能Q均远大于纯Ni的自扩散激活能，且Q值随着变形量的增加先升高后降低；合金晶粒长大指数η值随着退火温度的提高先增大后减小
2015, 44(2):509-513.
摘要:
结合近年来国内外医用钛合金等金属材料在生物体和人体临床应用研究成果，研究了人体植入物等医用金属材料中Ni、Al、V等有害离子的释放机制、致病机理及防护（涂层）方法。系统分析了常用医用金属材料Ti6Al4V和TiNi形状记忆合金等钛合金在腐蚀等作用下有害离子的释放机制，有害离子及其形成化合物对人体的毒性作用，和常用表面改性技术制备涂层对于有害离子的抑制和防护作用。研究结果表明，近年来发展起来的表面改性技术显著提高钛合金耐蚀性，可以有效抑制有害离子的释放，提高钛合金的生物相容性
结合近年来国内外医用钛合金等金属材料在生物体和人体临床应用研究成果，研究了人体植入物等医用金属材料中Ni、Al、V等有害离子的释放机制、致病机理及防护（涂层）方法。系统分析了常用医用金属材料Ti6Al4V和TiNi形状记忆合金等钛合金在腐蚀等作用下有害离子的释放机制，有害离子及其形成化合物对人体的毒性作用，和常用表面改性技术制备涂层对于有害离子的抑制和防护作用。研究结果表明，近年来发展起来的表面改性技术显著提高钛合金耐蚀性，可以有效抑制有害离子的释放，提高钛合金的生物相容性
2015, 44(2):514-520.
摘要:
在简述了平板件电磁成形原理的基础上，从以下4个方面综述了此技术的国内外研究进展：成形线圈设计方面，列举了平板线圈，匀压力线圈，并列线圈以及工艺校形线圈的使用；磁场力计算方面，讲述了解析法和有限元法的应用；试验研究方面，阐述了电磁成形板材成形性能研究、电磁辅助成形研究的进展；数值模拟方面，叙述了各种数值模拟方法以及有限元软件的应用。最后，指出了平板件电磁成形技术推广过程中所需攻克的技术难题
在简述了平板件电磁成形原理的基础上，从以下4个方面综述了此技术的国内外研究进展：成形线圈设计方面，列举了平板线圈，匀压力线圈，并列线圈以及工艺校形线圈的使用；磁场力计算方面，讲述了解析法和有限元法的应用；试验研究方面，阐述了电磁成形板材成形性能研究、电磁辅助成形研究的进展；数值模拟方面，叙述了各种数值模拟方法以及有限元软件的应用。最后，指出了平板件电磁成形技术推广过程中所需攻克的技术难题
