2019年第48卷第9期文章目次
2019, 48(9):2729-2736.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180344
摘要:
本文采用旋转结晶工艺制备高镁含量的Al-10Mg合金坯料、并对其进行673K/24h固溶处理及单轴热压缩变形。通过流变应力行为及微观组织表征来分析合金动态再结晶过程中项链组织的形核及扩展行为,特别地,分析了变形温度和应变率对项链组织扩展行为的不同影响。研究表明：大角度晶界的凸出是项链组织首层再结晶晶粒的形核方式, Al-10Mg合金变形组织中有微带、应变诱发的小角度晶界和回复形成的小角度晶界等三种亚晶界。随变形温度升高,微带和回复形成的小角度晶界逐渐消失,应变诱发的小角度晶界形核及由大角度晶界迁移造成的再结晶晶粒粗化是项链组织扩展的主要方式；随应变率的降低,未再结晶的变形晶粒被划分为低取向差中心区、外层再结晶晶粒区和处于中间层的富集小角度晶界的网状结构区等三部分,应变率从6.94×10-1/s降至6.94×10-2/s时再结晶晶粒面积占比减小,而当应变率从6.94×10-2/s进一步降至6.94×10-3/s时,再结晶晶粒面积占比显著提高。
本文采用旋转结晶工艺制备高镁含量的Al-10Mg合金坯料、并对其进行673K/24h固溶处理及单轴热压缩变形。通过流变应力行为及微观组织表征来分析合金动态再结晶过程中项链组织的形核及扩展行为,特别地,分析了变形温度和应变率对项链组织扩展行为的不同影响。研究表明：大角度晶界的凸出是项链组织首层再结晶晶粒的形核方式, Al-10Mg合金变形组织中有微带、应变诱发的小角度晶界和回复形成的小角度晶界等三种亚晶界。随变形温度升高,微带和回复形成的小角度晶界逐渐消失,应变诱发的小角度晶界形核及由大角度晶界迁移造成的再结晶晶粒粗化是项链组织扩展的主要方式；随应变率的降低,未再结晶的变形晶粒被划分为低取向差中心区、外层再结晶晶粒区和处于中间层的富集小角度晶界的网状结构区等三部分,应变率从6.94×10-1/s降至6.94×10-2/s时再结晶晶粒面积占比减小,而当应变率从6.94×10-2/s进一步降至6.94×10-3/s时,再结晶晶粒面积占比显著提高。
2019, 48(9):2737-2744.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180315
摘要:
通过亚快速凝固技术铸造2A97Al-Li合金,借助密度和拉伸测试对合金性能进行分析。同时,利用差热分析(DSC),光学电镜(OM),扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对合金显微组织演变进行研究。结果表明：通过亚快速凝固技术和合理的热处理工艺可以有效减少2A97 Al-Li合金中存在的粗大第二相,这对于超低密度Al-Li合金的实现具有十分重要的意义。随着合金中Li含量的增加,Cu原子更倾向于捕获Li原子而形成Al2CuLi相；同时,Al2Cu相相对减少,并出现花瓣状共晶相Al2CuMg；另外,亚快速凝固Al-Li合金的铸态显微组织由树枝晶向胞状晶转变,并促进晶粒细化。然而,随着Li含量由1.5 wt. %升到3.5wt. %过程中,热处理的效果逐渐降低,导致粗大共晶相残留于合金的三角叉晶界处,合金力学性能降低。
通过亚快速凝固技术铸造2A97Al-Li合金,借助密度和拉伸测试对合金性能进行分析。同时,利用差热分析(DSC),光学电镜(OM),扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对合金显微组织演变进行研究。结果表明：通过亚快速凝固技术和合理的热处理工艺可以有效减少2A97 Al-Li合金中存在的粗大第二相,这对于超低密度Al-Li合金的实现具有十分重要的意义。随着合金中Li含量的增加,Cu原子更倾向于捕获Li原子而形成Al2CuLi相；同时,Al2Cu相相对减少,并出现花瓣状共晶相Al2CuMg；另外,亚快速凝固Al-Li合金的铸态显微组织由树枝晶向胞状晶转变,并促进晶粒细化。然而,随着Li含量由1.5 wt. %升到3.5wt. %过程中,热处理的效果逐渐降低,导致粗大共晶相残留于合金的三角叉晶界处,合金力学性能降低。
2019, 48(9):2745-2752.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180376
摘要:
建立含孔洞的Al2Cu分子动力学模拟模型,采用嵌入原子法模拟Al2Cu模型在常温、恒定工程应变速率的拉伸环境下孔洞大小、数量及孔洞分布对Al2Cu力学性能的影响。研究结果表明：孔洞的出现使模型内部出现了自由表面并在孔洞内边缘产生了应力集中,从而大大降低材料的抗拉强度以及变形能力；孔洞增大,Al2Cu的塑性和抗拉强度均明显下降；不同孔洞数量对应的应力应变曲线在弹性变形阶段基本重合,孔洞增多,Al2Cu的塑性以及抗拉强度都有不同程度的下降；改变孔洞分布,孔洞连线方向与拉伸方向的夹角越小,Al2Cu表现出越强的塑性和抗拉强度。
建立含孔洞的Al2Cu分子动力学模拟模型,采用嵌入原子法模拟Al2Cu模型在常温、恒定工程应变速率的拉伸环境下孔洞大小、数量及孔洞分布对Al2Cu力学性能的影响。研究结果表明：孔洞的出现使模型内部出现了自由表面并在孔洞内边缘产生了应力集中,从而大大降低材料的抗拉强度以及变形能力；孔洞增大,Al2Cu的塑性和抗拉强度均明显下降；不同孔洞数量对应的应力应变曲线在弹性变形阶段基本重合,孔洞增多,Al2Cu的塑性以及抗拉强度都有不同程度的下降；改变孔洞分布,孔洞连线方向与拉伸方向的夹角越小,Al2Cu表现出越强的塑性和抗拉强度。
2019, 48(9):2753-2758.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20190007
摘要:
本文对Al-9.39Zn-1.92Mg-1.98Cu合金做等温热模拟压缩实验，变形温度为300 ℃~460 ℃，应变速率为0.001 s-1~10 s-1，变形量为60%。结果表明：变形时,合金的流变应力力随着变形温度的降低或应变速率的增大而增大。由于热变形时存在摩擦影响，对流变应力曲线进行修正.结果发现摩擦修正后的应力值低于实验值，摩擦力对流变应力的影响程度随着温度的降低和应变速率的增大而增大。基于经典的Arrhenius方程，考虑应变量对材料常数(α，n，Q和A)的影响，构建该合金在热变形时的本构方程。评价改进的本构方程预测能力发现流变应力值与实测值吻合度较高，其相关度高达93.5%。
本文对Al-9.39Zn-1.92Mg-1.98Cu合金做等温热模拟压缩实验，变形温度为300 ℃~460 ℃，应变速率为0.001 s-1~10 s-1，变形量为60%。结果表明：变形时,合金的流变应力力随着变形温度的降低或应变速率的增大而增大。由于热变形时存在摩擦影响，对流变应力曲线进行修正.结果发现摩擦修正后的应力值低于实验值，摩擦力对流变应力的影响程度随着温度的降低和应变速率的增大而增大。基于经典的Arrhenius方程，考虑应变量对材料常数(α，n，Q和A)的影响，构建该合金在热变形时的本构方程。评价改进的本构方程预测能力发现流变应力值与实测值吻合度较高，其相关度高达93.5%。
2019, 48(9):2759-2767.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180355
摘要:
本文采用考虑了浮游晶运动的拓展连续模型计算大尺寸2024铝合金半连铸铸锭的宏观偏析。模型中宏观的传质、传热、动量传输方程与Scheil-Gulliver微观凝固模型相互耦合。通过九个算列计算铸造参数（铸锭尺寸、铸造速度、浇注温度以及二冷区冷却强度）对宏观偏析的影响，并详细讨论了铸造参数对形成宏观偏析传输机制的影响。研究结果表明，铸造参数直接影响熔池的形状和尺寸进而影响最终偏析形态。其中，铸锭尺寸和铸造速度是最主要的影响因素。更大的铸锭尺寸通常意味着更慢的冷却速度，以及更深和更宽的熔池，从而导致铸锭中心更严重的宏观偏析。增加铸造速度则将显著地增加熔池的深度，因而更大的铸造速度将导致更严重的宏观偏析。而熔池的深度随浇注温度的增加仅轻微增加，故浇注温度对宏观偏析的影响不如前二者敏感。
本文采用考虑了浮游晶运动的拓展连续模型计算大尺寸2024铝合金半连铸铸锭的宏观偏析。模型中宏观的传质、传热、动量传输方程与Scheil-Gulliver微观凝固模型相互耦合。通过九个算列计算铸造参数（铸锭尺寸、铸造速度、浇注温度以及二冷区冷却强度）对宏观偏析的影响，并详细讨论了铸造参数对形成宏观偏析传输机制的影响。研究结果表明，铸造参数直接影响熔池的形状和尺寸进而影响最终偏析形态。其中，铸锭尺寸和铸造速度是最主要的影响因素。更大的铸锭尺寸通常意味着更慢的冷却速度，以及更深和更宽的熔池，从而导致铸锭中心更严重的宏观偏析。增加铸造速度则将显著地增加熔池的深度，因而更大的铸造速度将导致更严重的宏观偏析。而熔池的深度随浇注温度的增加仅轻微增加，故浇注温度对宏观偏析的影响不如前二者敏感。
2019, 48(9):2768-2772.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180316
摘要:
通过电子背散射衍射技术,测定了一种5083铝合金中的热轧织构。结果表明：在结构中的不同位置,织构组分呈现非均匀发展的特点,特别地,晶界面亦呈现取向织构。在样品的中心位置,晶界面趋向于{111}取向,且其数量高出随机晶界50%；同时,在样品的边缘位置,晶界面趋向于{110}与{112} 取向,且其数量高出随机晶界28%。更具体地,小角和大角晶界中均呈现这种晶界面的各向异性分布。
通过电子背散射衍射技术,测定了一种5083铝合金中的热轧织构。结果表明：在结构中的不同位置,织构组分呈现非均匀发展的特点,特别地,晶界面亦呈现取向织构。在样品的中心位置,晶界面趋向于{111}取向,且其数量高出随机晶界50%；同时,在样品的边缘位置,晶界面趋向于{110}与{112} 取向,且其数量高出随机晶界28%。更具体地,小角和大角晶界中均呈现这种晶界面的各向异性分布。
2019, 48(9):2773-2778.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180265
摘要:
通过研究铝合金熔滴的垂直搭接过程中不同工艺参数下的对成形表面形貌和内部质量的影响规律。通过对单一金属液滴沉积行为研究,建立了垂直搭接沉积数值模型,并对多个熔融液滴垂直重叠形态的进化和温度变化过程进行分析和实验验证。实验表明：数值模拟与实验结果有良好的一致性,从而得到了最优参数。该研究对实现金属微液滴垂直搭接生产的有效过程控制至关重要,为制造复杂金属提供了技术支持和参考。
通过研究铝合金熔滴的垂直搭接过程中不同工艺参数下的对成形表面形貌和内部质量的影响规律。通过对单一金属液滴沉积行为研究,建立了垂直搭接沉积数值模型,并对多个熔融液滴垂直重叠形态的进化和温度变化过程进行分析和实验验证。实验表明：数值模拟与实验结果有良好的一致性,从而得到了最优参数。该研究对实现金属微液滴垂直搭接生产的有效过程控制至关重要,为制造复杂金属提供了技术支持和参考。
2019, 48(9):2835-2840.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180198
摘要:
基于包含固相扩散系数的Karma薄界面相场模型,采用三维自适应网格划分法,研究了界面宽度、热噪声幅值对Al-Si合金过冷熔体中枝晶生长行为的影响。模拟结果表明：随着界面宽度的增加,枝晶形貌的复杂度下降,枝晶尖端速度下降,尖端液相处溶质的富集程度下降；随着热噪声幅值的增加,枝晶尖端变化较小,位于枝晶主干两侧的二次枝晶的数量和不对称度增加。
基于包含固相扩散系数的Karma薄界面相场模型,采用三维自适应网格划分法,研究了界面宽度、热噪声幅值对Al-Si合金过冷熔体中枝晶生长行为的影响。模拟结果表明：随着界面宽度的增加,枝晶形貌的复杂度下降,枝晶尖端速度下降,尖端液相处溶质的富集程度下降；随着热噪声幅值的增加,枝晶尖端变化较小,位于枝晶主干两侧的二次枝晶的数量和不对称度增加。
2019, 48(9):2841-2847.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180348
摘要:
利用电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)研究了Al-10Mg及Al-10Mg-0.1Sc-0.1Zr合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明：同时添加Sc、Zr能够明显细化Al-10Mg合金的铸态晶粒,热处理后,Sc、Zr能够形成与α-Al基体共格的Al3(Sc,Zr) 相,这些沉淀相能够提高合金的热变形抗力；在变形过程中,Al3(Sc,Zr)相能够钉扎位错运动、降低晶界及变形带处的位错密度,使位错在沉淀相周围聚集,因而改变了Al-10Mg合金内部位错增殖与湮灭的过程、进而使Al-10Mg合金动态再结晶方式由不连续动态再结晶(DDRX)转变为连续动态再结晶(CDRX)。
利用电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)研究了Al-10Mg及Al-10Mg-0.1Sc-0.1Zr合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明：同时添加Sc、Zr能够明显细化Al-10Mg合金的铸态晶粒,热处理后,Sc、Zr能够形成与α-Al基体共格的Al3(Sc,Zr) 相,这些沉淀相能够提高合金的热变形抗力；在变形过程中,Al3(Sc,Zr)相能够钉扎位错运动、降低晶界及变形带处的位错密度,使位错在沉淀相周围聚集,因而改变了Al-10Mg合金内部位错增殖与湮灭的过程、进而使Al-10Mg合金动态再结晶方式由不连续动态再结晶(DDRX)转变为连续动态再结晶(CDRX)。
2019, 48(9):2848-2856.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180577
摘要:
采用铁模铸造制备Al-Zn-Mg-Cu及Al-Zn-Mg-Cu-0.15% Er两种合金铸锭。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）、差热分析（DSC）、透射电镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）和常温拉伸等方法研究了Er元素在Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织、均匀化态组织、变形组织以及时效态组织中的存在形式、作用机理以及其对合金室温拉伸性能的影响。研究结果表明： 微量Er元素对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织有一定细化作用，但这种作用较为有限。Er在合金中主要以三元Al8Cu4Er相的形式存在，该相在合金凝固过程中形成并偏聚在晶界附近，常出现在共晶网状结构之间。此外，还有少量的Er生成了细小Al3Er粒子。Al8Cu4Er相熔点约为573.8°C，为难溶硬脆第二相，在合金变形过程中易破碎从而会导致裂纹萌生或成为粒子诱发再结晶形核的核心，最终会对合金的综合力学性能产生不利的影响。
采用铁模铸造制备Al-Zn-Mg-Cu及Al-Zn-Mg-Cu-0.15% Er两种合金铸锭。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）及能谱分析（EDS）、差热分析（DSC）、透射电镜（TEM）、X射线衍射分析（XRD）和常温拉伸等方法研究了Er元素在Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织、均匀化态组织、变形组织以及时效态组织中的存在形式、作用机理以及其对合金室温拉伸性能的影响。研究结果表明： 微量Er元素对Al-Zn-Mg-Cu合金铸态组织有一定细化作用，但这种作用较为有限。Er在合金中主要以三元Al8Cu4Er相的形式存在，该相在合金凝固过程中形成并偏聚在晶界附近，常出现在共晶网状结构之间。此外，还有少量的Er生成了细小Al3Er粒子。Al8Cu4Er相熔点约为573.8°C，为难溶硬脆第二相，在合金变形过程中易破碎从而会导致裂纹萌生或成为粒子诱发再结晶形核的核心，最终会对合金的综合力学性能产生不利的影响。
2019, 48(9):2857-2863.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180490
摘要:
本文通过常规轧制与退火工艺制备了具有高抗拉强度(~502MPa)和高断后延伸率(~22%)的高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金,退火工艺为673K/1h。通过X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等手段,研究了合金退火后的组织及其强化机制。结果表明：Al-Mg-Sc-Zr合金在退火后获得了具有尺寸为0.42 μm的小晶粒和尺寸为16.2μm的大晶粒的双峰晶粒组织,固溶镁原子与Al3(Sc,Zr)相的存在与共同作用促进了具有较大晶格畸变、存在大量亚晶及均匀弥散分布析出相的双峰晶粒组织的形成；合金主要强化方式为镁原子的固溶强化、亚晶界阻碍位错引起的亚晶界强化、细晶强化和Al3(Sc,Zr)相的弥散强化,且合金计算与实测屈服强度相吻合；高镁固溶度、Al3(Sc,Zr)相、双峰晶粒及再结晶织构的存在为位错增殖提供了空间,提高了合金加工硬化率,进而提高了合金的延伸率。
本文通过常规轧制与退火工艺制备了具有高抗拉强度(~502MPa)和高断后延伸率(~22%)的高镁低钪Al-Mg-Sc-Zr合金,退火工艺为673K/1h。通过X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等手段,研究了合金退火后的组织及其强化机制。结果表明：Al-Mg-Sc-Zr合金在退火后获得了具有尺寸为0.42 μm的小晶粒和尺寸为16.2μm的大晶粒的双峰晶粒组织,固溶镁原子与Al3(Sc,Zr)相的存在与共同作用促进了具有较大晶格畸变、存在大量亚晶及均匀弥散分布析出相的双峰晶粒组织的形成；合金主要强化方式为镁原子的固溶强化、亚晶界阻碍位错引起的亚晶界强化、细晶强化和Al3(Sc,Zr)相的弥散强化,且合金计算与实测屈服强度相吻合；高镁固溶度、Al3(Sc,Zr)相、双峰晶粒及再结晶织构的存在为位错增殖提供了空间,提高了合金加工硬化率,进而提高了合金的延伸率。
2019, 48(9):2910-2916.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181225
摘要:
用电弧熔丝增材制造技术(WAAM)进行ZL205A铝合金的堆积实验。通过金相、SEM、EDS及拉伸试验,考察堆积体的微观组织和力学性能等,并与金属型铸造试样进行对比。结果发现,堆积体厚度均匀,表面平整,堆积体中元素B和Cd的烧损率分别达到60%和50%。与金属型铸造铸态试样相比较,WAAM直接堆积态晶粒大小更均匀,晶粒尺寸更小,析出相在晶内和晶界上均匀分布。T6热处理后,θ相完全固溶到Al基体中,在晶界上均匀分布着复熔T相,堆积体T6的力学性能达到抗拉强度500Mpa,屈服强度450Mpa,延伸率10%,均高于金属型铸造试样的水平,且试样在横纵两个方向上力学性能一致。
用电弧熔丝增材制造技术(WAAM)进行ZL205A铝合金的堆积实验。通过金相、SEM、EDS及拉伸试验,考察堆积体的微观组织和力学性能等,并与金属型铸造试样进行对比。结果发现,堆积体厚度均匀,表面平整,堆积体中元素B和Cd的烧损率分别达到60%和50%。与金属型铸造铸态试样相比较,WAAM直接堆积态晶粒大小更均匀,晶粒尺寸更小,析出相在晶内和晶界上均匀分布。T6热处理后,θ相完全固溶到Al基体中,在晶界上均匀分布着复熔T相,堆积体T6的力学性能达到抗拉强度500Mpa,屈服强度450Mpa,延伸率10%,均高于金属型铸造试样的水平,且试样在横纵两个方向上力学性能一致。
2019, 48(9):2917-2922.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181148
摘要:
采用金相显微镜、扫描电镜、电子万能试验机等分析测试手段，研究了电弧增材制造工艺方法对ZL114A铝合金组织与性能的影响。与传统铸造成形方法相比，铸态组织具有更小的枝晶间距、Si相细小分布均匀；化学成分可有效控制；T6热处理后，Si相球化充分，第二相弥散分布在α-Al基体上，力学性能显著提升，抗拉强度、屈服强度及延伸率分为360MPa、315MPa、7.5%，延伸率是砂型铸造试样的2.1倍，拉伸断口呈现韧性断裂特征。WAAM成形试样缺陷主要为小于30μm的气孔，经过热处理后气孔数量减少，尺寸有变大趋势。
采用金相显微镜、扫描电镜、电子万能试验机等分析测试手段，研究了电弧增材制造工艺方法对ZL114A铝合金组织与性能的影响。与传统铸造成形方法相比，铸态组织具有更小的枝晶间距、Si相细小分布均匀；化学成分可有效控制；T6热处理后，Si相球化充分，第二相弥散分布在α-Al基体上，力学性能显著提升，抗拉强度、屈服强度及延伸率分为360MPa、315MPa、7.5%，延伸率是砂型铸造试样的2.1倍，拉伸断口呈现韧性断裂特征。WAAM成形试样缺陷主要为小于30μm的气孔，经过热处理后气孔数量减少，尺寸有变大趋势。
2019, 48(9):2923-2929.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181131
摘要:
本文采用等离子放电烧结+异步错距旋压方法制备了不同旋压变形量的B4C颗粒含量为10wt.%的铝基复合材料管材,研究了变形量对复合管材微观组织和力学性能的影响。 研究结果表明:随着旋压变形量的增加,B4C铝基复合管材内部B4C颗粒分布由类似网状结构变为均匀分布,B4C颗粒与基体铝合金之间界面形成了冶金结合；等离子放电烧结过程中的颗粒之间的“尖端放电”效应使得颗粒之间的界面处产生局部高温,促进了界面之间的结合,在界面处产生了AlB2和Al3BC金属间化合物；旋压变形量的增加,细化了铝合金的晶粒尺寸,减小了B4C的颗粒尺寸,但旋压过程中导致的大尺寸B4C颗粒的断裂弱化了细晶强化和颗粒强化对抗拉强度的作用。
本文采用等离子放电烧结+异步错距旋压方法制备了不同旋压变形量的B4C颗粒含量为10wt.%的铝基复合材料管材,研究了变形量对复合管材微观组织和力学性能的影响。 研究结果表明:随着旋压变形量的增加,B4C铝基复合管材内部B4C颗粒分布由类似网状结构变为均匀分布,B4C颗粒与基体铝合金之间界面形成了冶金结合；等离子放电烧结过程中的颗粒之间的“尖端放电”效应使得颗粒之间的界面处产生局部高温,促进了界面之间的结合,在界面处产生了AlB2和Al3BC金属间化合物；旋压变形量的增加,细化了铝合金的晶粒尺寸,减小了B4C的颗粒尺寸,但旋压过程中导致的大尺寸B4C颗粒的断裂弱化了细晶强化和颗粒强化对抗拉强度的作用。
2019, 48(9):2930-2936.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180200
摘要:
采用极化曲线、电化学阻抗谱、扫描电镜和能谱分析,研究合成的3-吡啶-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫碱及其复配物硝酸铈在质量分数为3.5%NaCl溶液中对1060纯铝的缓蚀作用。结果表明：在293 K时席夫碱可有效抑制纯铝在3.5%NaCl溶液中的腐蚀,当席夫碱浓度为0.4 g.L-1时缓蚀率最高,可达76.0%。席夫碱为混合型缓蚀剂,其在1060纯铝表面的吸附符合Langmuir吸附模型,且同时存在物理吸附和化学吸附。0.2 g.L-1席夫碱与0.03 g.L-1硝酸铈复配缓蚀率可达88.2%,二者具有协同缓蚀作用。
采用极化曲线、电化学阻抗谱、扫描电镜和能谱分析,研究合成的3-吡啶-4-氨基-1,2,4-三唑-5-硫酮席夫碱及其复配物硝酸铈在质量分数为3.5%NaCl溶液中对1060纯铝的缓蚀作用。结果表明：在293 K时席夫碱可有效抑制纯铝在3.5%NaCl溶液中的腐蚀,当席夫碱浓度为0.4 g.L-1时缓蚀率最高,可达76.0%。席夫碱为混合型缓蚀剂,其在1060纯铝表面的吸附符合Langmuir吸附模型,且同时存在物理吸附和化学吸附。0.2 g.L-1席夫碱与0.03 g.L-1硝酸铈复配缓蚀率可达88.2%,二者具有协同缓蚀作用。
2019, 48(9):2937-2943.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180267
摘要:
对7A99超高强铝合金反向挤压板材采用T6峰值时效处理与-180℃冷热循环时效热处理(简称T6-DCT),通过XRD、TEM、HRTEM与3DAP研究-180℃深冷处理对7A99铝合金反向挤压板材强韧性能以及析出行为的影响。结果表明,-180℃冷热循环时效处理使得铝基体的晶格常数由由0.40551 nm 增至0.40626 nm,起到了一定的固溶强化作用；-180℃冷热循环时效处理后晶粒内部生成大量与基体非共格的η相,晶界处η相呈现断续分布并形成晶界无析出带,降低材料的拉伸强度；-180℃冷热循环时效处理促进基体中Zn和Mg元素原子的微观偏聚,导致了Zn和Mg元素的非均匀析出；-180℃深冷处理可以减小时效终态析出相的平均等效半径与析出密度,将等效半径由1.2 nm减小至1.14 nm,将析出密度由4.53×1024/m3降低至3.87×1024 /m3,削弱析出强化效果； -180℃冷热循环时效处理后合金的强韧匹配性能得到显著改善,强度略有降低,韧性显著提高。
对7A99超高强铝合金反向挤压板材采用T6峰值时效处理与-180℃冷热循环时效热处理(简称T6-DCT),通过XRD、TEM、HRTEM与3DAP研究-180℃深冷处理对7A99铝合金反向挤压板材强韧性能以及析出行为的影响。结果表明,-180℃冷热循环时效处理使得铝基体的晶格常数由由0.40551 nm 增至0.40626 nm,起到了一定的固溶强化作用；-180℃冷热循环时效处理后晶粒内部生成大量与基体非共格的η相,晶界处η相呈现断续分布并形成晶界无析出带,降低材料的拉伸强度；-180℃冷热循环时效处理促进基体中Zn和Mg元素原子的微观偏聚,导致了Zn和Mg元素的非均匀析出；-180℃深冷处理可以减小时效终态析出相的平均等效半径与析出密度,将等效半径由1.2 nm减小至1.14 nm,将析出密度由4.53×1024/m3降低至3.87×1024 /m3,削弱析出强化效果； -180℃冷热循环时效处理后合金的强韧匹配性能得到显著改善,强度略有降低,韧性显著提高。
2019, 48(9):2944-2950.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180286
摘要:
通过恒载荷应力腐蚀实验、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等测试方法，研究了时效处理中析出行为的变化对AA2024铝合金应力腐蚀行为的影响。结果表明，合金在T3态时对应力腐蚀较为敏感，进行T8时效处理后，合金的应力腐蚀敏感性显著降低。利用高角环形暗场成像扫描透射电镜技术（HAADF-STEM）对合金进行准原位腐蚀实验观察，研究了合金T3和T8时效状态下的腐蚀过程和析出行为的变化情况，直观地展示了不同时效状态合金的腐蚀形态：T3态的合金为晶间腐蚀形貌，T8态的合金为晶间腐蚀和晶粒腐蚀相结合。由于析出行为和腐蚀机制的改变，不同时效状态的AA2024铝合金的应力腐蚀敏感性不同。
通过恒载荷应力腐蚀实验、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等测试方法，研究了时效处理中析出行为的变化对AA2024铝合金应力腐蚀行为的影响。结果表明，合金在T3态时对应力腐蚀较为敏感，进行T8时效处理后，合金的应力腐蚀敏感性显著降低。利用高角环形暗场成像扫描透射电镜技术（HAADF-STEM）对合金进行准原位腐蚀实验观察，研究了合金T3和T8时效状态下的腐蚀过程和析出行为的变化情况，直观地展示了不同时效状态合金的腐蚀形态：T3态的合金为晶间腐蚀形貌，T8态的合金为晶间腐蚀和晶粒腐蚀相结合。由于析出行为和腐蚀机制的改变，不同时效状态的AA2024铝合金的应力腐蚀敏感性不同。
2019, 48(9):2951-2956.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180388
摘要:
本文研究了30 mm厚5A06铝合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明焊缝区存在一定数量的气孔缺陷，缺陷主要位于晶界处，统计表明尺寸小于100 μm的焊接缺陷占比超过50%；焊缝区显微组织由枝状晶组成，单个晶粒内包含多支枝状晶团簇，枝晶间累积取向差小于5o，枝晶间衬度的差异由Mg元素偏析造成；焊缝区与热影响区之间界面明显，热影响区晶粒内小角晶界的含量明显高于焊缝区，且两区域晶粒形貌、尺寸存在明显差异。显微硬度测试表明焊缝内显微硬度值存在一定波动，总体上可达到基材显微硬度值的90%以上。
本文研究了30 mm厚5A06铝合金激光焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明焊缝区存在一定数量的气孔缺陷，缺陷主要位于晶界处，统计表明尺寸小于100 μm的焊接缺陷占比超过50%；焊缝区显微组织由枝状晶组成，单个晶粒内包含多支枝状晶团簇，枝晶间累积取向差小于5o，枝晶间衬度的差异由Mg元素偏析造成；焊缝区与热影响区之间界面明显，热影响区晶粒内小角晶界的含量明显高于焊缝区，且两区域晶粒形貌、尺寸存在明显差异。显微硬度测试表明焊缝内显微硬度值存在一定波动，总体上可达到基材显微硬度值的90%以上。
2019, 48(9):2957-2964.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180429
摘要:
采用拉伸试验、金相观察、X射线衍射、扫描电镜及透射电镜等,研究了180 ℃/1 h欠时效+50~80%压下量冷轧+100 ℃/48 h再时效的6156铝合金组织和力学性能。拉伸测试表明,合金抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率分别为515~564 MPa、472~551 MPa和5.7~11.1%,获得高强度和良好塑性。微观分析表明,合金强度源于形变强化和析出强化共同作用,并随压下量增加而增大；合金塑性改善源于位错密度下降和析出强化增强；拉伸断口上沿晶与穿晶断裂并存,增大压下量,韧窝变浅、数量增加。
采用拉伸试验、金相观察、X射线衍射、扫描电镜及透射电镜等,研究了180 ℃/1 h欠时效+50~80%压下量冷轧+100 ℃/48 h再时效的6156铝合金组织和力学性能。拉伸测试表明,合金抗拉强度、屈服强度和断裂延伸率分别为515~564 MPa、472~551 MPa和5.7~11.1%,获得高强度和良好塑性。微观分析表明,合金强度源于形变强化和析出强化共同作用,并随压下量增加而增大；合金塑性改善源于位错密度下降和析出强化增强；拉伸断口上沿晶与穿晶断裂并存,增大压下量,韧窝变浅、数量增加。
2019, 48(9):2965-2971.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180418
摘要:
采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）研究了Al-Ti-C-Ce母合金显微组织。结果表明：该母合金由α（Al）、（AlTi）、（TiC）、（Ti2Al20Ce）相组成；合金中分布具有复合结构的第二相。线分析表明：合金中C分布均匀，粒子内部Al含量偏低，粒子与基体间界面区域Ce含量最高，粒子内部铈含量略低，第二相粒子内部是元素Ti含量分布最集中的区域。母合金的凝固过程为：合金熔体中Ti、Al、C首先形成高熔点TiC、（TiAl）质点相；以TiC相为一次晶核，（TiAl）相偏聚在TiC相表面，形成TiC-（TiAl）复合晶核，Al通过包晶反应形成微细TiC-（TiAl）-α（Al）一级复合晶核；以某一能量较高、团簇尺寸较大的一级复合晶核为核心，其它一级复合晶核偏聚在其表面，形成二级复合晶核。二级复合晶核形成三级复合晶核，依次类推，形成复合粒子的钛富集区。钛富集区作为超级“晶核”，并作为Ti2Al20Ce和（Al4Ce）形核的“基底”，在其表面形成富铈的壳层，α（Al）通过富铈的壳层成核。
采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）研究了Al-Ti-C-Ce母合金显微组织。结果表明：该母合金由α（Al）、（AlTi）、（TiC）、（Ti2Al20Ce）相组成；合金中分布具有复合结构的第二相。线分析表明：合金中C分布均匀，粒子内部Al含量偏低，粒子与基体间界面区域Ce含量最高，粒子内部铈含量略低，第二相粒子内部是元素Ti含量分布最集中的区域。母合金的凝固过程为：合金熔体中Ti、Al、C首先形成高熔点TiC、（TiAl）质点相；以TiC相为一次晶核，（TiAl）相偏聚在TiC相表面，形成TiC-（TiAl）复合晶核，Al通过包晶反应形成微细TiC-（TiAl）-α（Al）一级复合晶核；以某一能量较高、团簇尺寸较大的一级复合晶核为核心，其它一级复合晶核偏聚在其表面，形成二级复合晶核。二级复合晶核形成三级复合晶核，依次类推，形成复合粒子的钛富集区。钛富集区作为超级“晶核”，并作为Ti2Al20Ce和（Al4Ce）形核的“基底”，在其表面形成富铈的壳层，α（Al）通过富铈的壳层成核。
2019, 48(9):2972-2980.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180498
摘要:
研究了不同压铸条件下Al-5Mg-2Si-Mn铝合金压铸坯锭的等温半固态组织演变过程。与重力铸造相比，铸态压铸实验合金的α-Al初始晶粒尺寸细小；且压射压力越大，晶粒尺寸越小，组织中的畸变能越多。研究表明，重力铸造与压铸实验合金的半固态等温组织演变过程相似，但压铸合金的演变进程更快。不同压射压力压铸实验合金坯锭的半固态等温热处理过程中，α-Al晶粒直径与等温时间之间符合关系式 r ?^3=Kt+〖r ?_0〗^3，粗化速率常数 K 随压射压力的增大而减小。对于相同压射压力的压铸合金坯锭，随等温温度的升高，半固态组织的α-Al的晶粒尺寸增大，粗化速率常数 K 减小。在相同等温时间条件下，压铸合金比重力铸造合金等温半固态组织的固相体积分数小，晶粒的粗化速率低。研究确定了实验合金的优化半固态等温处理工艺为620 ℃等温20 min。
研究了不同压铸条件下Al-5Mg-2Si-Mn铝合金压铸坯锭的等温半固态组织演变过程。与重力铸造相比，铸态压铸实验合金的α-Al初始晶粒尺寸细小；且压射压力越大，晶粒尺寸越小，组织中的畸变能越多。研究表明，重力铸造与压铸实验合金的半固态等温组织演变过程相似，但压铸合金的演变进程更快。不同压射压力压铸实验合金坯锭的半固态等温热处理过程中，α-Al晶粒直径与等温时间之间符合关系式 r ?^3=Kt+〖r ?_0〗^3，粗化速率常数 K 随压射压力的增大而减小。对于相同压射压力的压铸合金坯锭，随等温温度的升高，半固态组织的α-Al的晶粒尺寸增大，粗化速率常数 K 减小。在相同等温时间条件下，压铸合金比重力铸造合金等温半固态组织的固相体积分数小，晶粒的粗化速率低。研究确定了实验合金的优化半固态等温处理工艺为620 ℃等温20 min。
2019, 48(9):2981-2986.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180537
摘要:
在400 ℃下对铸态Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行压强为1GPa的高压扭转和热处理实验，并利用金相显微镜、电化学工作站、慢应变速率拉伸机测试初始及变形试样的显微组织、电化学腐蚀性能及抗应力腐蚀性能。结果表明，高压扭转通过调控晶粒和第二相的尺寸与分布，可以同时提升7系铝合金的抗拉强度和抗应力腐蚀性能。铸态合金由于晶界处团聚的粗大第二相持续腐蚀，导致明显的晶间腐蚀及较差的抗应力腐蚀性能。0.5圈变形后第二相破碎及含量减少导致试样腐蚀敏感性降低，同时晶粒细化能减小面滑移而增大均值滑移模式，使HPT变形后试样的抗应力腐蚀性能显著提升。2圈变形后试样为尺寸更加细小的均匀细晶组织，其均值滑移模式相比于0.5圈变形试样进一步增强，但在剧烈点蚀与应力集中的共同作用下，抗应力腐蚀性能略有降低。
在400 ℃下对铸态Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金进行压强为1GPa的高压扭转和热处理实验，并利用金相显微镜、电化学工作站、慢应变速率拉伸机测试初始及变形试样的显微组织、电化学腐蚀性能及抗应力腐蚀性能。结果表明，高压扭转通过调控晶粒和第二相的尺寸与分布，可以同时提升7系铝合金的抗拉强度和抗应力腐蚀性能。铸态合金由于晶界处团聚的粗大第二相持续腐蚀，导致明显的晶间腐蚀及较差的抗应力腐蚀性能。0.5圈变形后第二相破碎及含量减少导致试样腐蚀敏感性降低，同时晶粒细化能减小面滑移而增大均值滑移模式，使HPT变形后试样的抗应力腐蚀性能显著提升。2圈变形后试样为尺寸更加细小的均匀细晶组织，其均值滑移模式相比于0.5圈变形试样进一步增强，但在剧烈点蚀与应力集中的共同作用下，抗应力腐蚀性能略有降低。
2019, 48(9):2987-2993.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180562
摘要:
本文针对铝合金板料电磁翻边工艺过程,采用数值模拟方法,研究板料上的电磁力分布特性以及几何参数对电磁力分布的影响规律,并揭示电磁力分布对翻边件成形质量的影响。结果表明,铝合金板料电磁翻边中,预制孔的存在使板料上形成电磁力边缘积聚效应,板料预制孔径和成形线圈内径参数通过改变线圈投影面积比影响电磁力分布；随着线圈投影面积比的减小,电磁力边缘积聚效应更加显著,边缘电磁力密度增大；电磁力分布较均匀时,圆角区材料塑性流动更显著,成形件能获得更高的成形高度与更小的边缘减薄率,变形区厚度分布较均匀,成形质量更好。
本文针对铝合金板料电磁翻边工艺过程,采用数值模拟方法,研究板料上的电磁力分布特性以及几何参数对电磁力分布的影响规律,并揭示电磁力分布对翻边件成形质量的影响。结果表明,铝合金板料电磁翻边中,预制孔的存在使板料上形成电磁力边缘积聚效应,板料预制孔径和成形线圈内径参数通过改变线圈投影面积比影响电磁力分布；随着线圈投影面积比的减小,电磁力边缘积聚效应更加显著,边缘电磁力密度增大；电磁力分布较均匀时,圆角区材料塑性流动更显著,成形件能获得更高的成形高度与更小的边缘减薄率,变形区厚度分布较均匀,成形质量更好。
2019, 48(9):2779-2784.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180946
摘要:
采用Zn-5Sn-2Cu-1.5Bi(ZSCB)钎料实现了烧结NdFeB永磁材料(NdFeB)与DP1180钢的钎焊连接。在惰性气氛控制的高频感应炉中进行钎焊，采用OM、SEM、EDS、微区XRD和NIM-2000H磁性测试仪等手段分析了接头界面的微观组织结构、NdFeB的磁性能和接头剪切强度。结果表明，NdFeB与ZSCB钎料形成Nd-Fe-Zn和Fe-Zn冶金结合，FeZn13和Fe3Zn10相在DP1180钢侧的界面处形成。焊接温度对NdFeB的磁性能影响较小。与传统方法的粘接相比，接头的剪切强度从32.50MPa提高到44.00MPa，提高了35.38%。由于NdFeB和ZSCB钎料之间的热膨胀系数差异很大，在接近NdFeB的反应层处产生较高的残余应力，导致接头从NdFeB界面处断裂。
采用Zn-5Sn-2Cu-1.5Bi(ZSCB)钎料实现了烧结NdFeB永磁材料(NdFeB)与DP1180钢的钎焊连接。在惰性气氛控制的高频感应炉中进行钎焊，采用OM、SEM、EDS、微区XRD和NIM-2000H磁性测试仪等手段分析了接头界面的微观组织结构、NdFeB的磁性能和接头剪切强度。结果表明，NdFeB与ZSCB钎料形成Nd-Fe-Zn和Fe-Zn冶金结合，FeZn13和Fe3Zn10相在DP1180钢侧的界面处形成。焊接温度对NdFeB的磁性能影响较小。与传统方法的粘接相比，接头的剪切强度从32.50MPa提高到44.00MPa，提高了35.38%。由于NdFeB和ZSCB钎料之间的热膨胀系数差异很大，在接近NdFeB的反应层处产生较高的残余应力，导致接头从NdFeB界面处断裂。
2019, 48(9):2785-2788.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20180005
摘要:
多组元的Zr基非晶合金成分的复杂性对开发具有优异玻璃形成能力的Zr基非晶合金提出巨大的挑战。另外，大部分Zr基非晶合金含有有毒元素Be或者贵金属。因此，采用一种简单有效的方法开发无毒无贵金属元素的多组元Zr基非晶合金十分必要。本文中采用二元共晶比例法和部分元素替代法快速的开发出了一种新的临界尺寸大于10mm的 Zr50Ti5Cu27Ni10Al8非晶合金。这个非晶合金的热稳定性和硬度也通过原位高温X射线衍射和纳米压痕方法测量得出。
多组元的Zr基非晶合金成分的复杂性对开发具有优异玻璃形成能力的Zr基非晶合金提出巨大的挑战。另外，大部分Zr基非晶合金含有有毒元素Be或者贵金属。因此，采用一种简单有效的方法开发无毒无贵金属元素的多组元Zr基非晶合金十分必要。本文中采用二元共晶比例法和部分元素替代法快速的开发出了一种新的临界尺寸大于10mm的 Zr50Ti5Cu27Ni10Al8非晶合金。这个非晶合金的热稳定性和硬度也通过原位高温X射线衍射和纳米压痕方法测量得出。
2019, 48(9):2789-2993.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20180004
摘要:
本文利用金相显微镜、扫描电镜、EBSD技术、透射电镜和X射线衍射研究了铸态和锻态Ti–46Al–2V–1Cr–0.3Ni合金退火过程中氢对γ相120o<111>孪晶界的影响规律。结果表明，氢可以促进铸态和锻态合金γ相的静态再结晶，并且再结晶程度随氢含量的增加而增大；大量再结晶晶粒具有120o<111> 孪晶界，并揭示了120o<111> 孪晶界含量与氢含量的关系。氢致120o<111> 孪晶界增多的原因是氢减弱了γ相的弹性各向异性。
本文利用金相显微镜、扫描电镜、EBSD技术、透射电镜和X射线衍射研究了铸态和锻态Ti–46Al–2V–1Cr–0.3Ni合金退火过程中氢对γ相120o<111>孪晶界的影响规律。结果表明，氢可以促进铸态和锻态合金γ相的静态再结晶，并且再结晶程度随氢含量的增加而增大；大量再结晶晶粒具有120o<111> 孪晶界，并揭示了120o<111> 孪晶界含量与氢含量的关系。氢致120o<111> 孪晶界增多的原因是氢减弱了γ相的弹性各向异性。
2019, 48(9):2794-2798.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20180007
摘要:
本文采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及压缩力学试验机系统的研究了钒元素对(Ni56Mn25Ga19)100-xVx (x = 0, 1, 3) (at.%)高温形状记忆合金性能的影响。结果表明，由于钒取代方法的不同，我们所研究合金的组织结构和某些性能与已报到的Ni56Mn25Ga19-xVx合金差异较大。未掺杂钒元素时，试验合金由单相非调制四方结构马氏体构成，当钒含量为1at.%和3at.%时，合金由四方结构马氏体和竹叶状γ相构成。随着钒含量的增加，γ相的数量增多，但其尺寸和形状保持不变。钒掺杂改善合金的力学性能和形状记忆效应。 (Ni56Mn25Ga19)99V1合金变形10%后加热，可以得到6.7%的可逆应变。
本文采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及压缩力学试验机系统的研究了钒元素对(Ni56Mn25Ga19)100-xVx (x = 0, 1, 3) (at.%)高温形状记忆合金性能的影响。结果表明，由于钒取代方法的不同，我们所研究合金的组织结构和某些性能与已报到的Ni56Mn25Ga19-xVx合金差异较大。未掺杂钒元素时，试验合金由单相非调制四方结构马氏体构成，当钒含量为1at.%和3at.%时，合金由四方结构马氏体和竹叶状γ相构成。随着钒含量的增加，γ相的数量增多，但其尺寸和形状保持不变。钒掺杂改善合金的力学性能和形状记忆效应。 (Ni56Mn25Ga19)99V1合金变形10%后加热，可以得到6.7%的可逆应变。
2019, 48(9):2799-2807.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180229
摘要:
本研究结合实验和相场法研究了反相Co-19.7Ti合金中无序γ析出相的组织演变和粗化行为。实验和模拟结果皆表明γ析出相的形貌随时效时间增加由近球形转变成条状。γ析出相平均粒径的粗化动力学遵循r3 = kt,可获得如下 。γ析出相平均粒径随时效时间的变化分为两个阶段,阶段I增长快速而阶段II增长速度减缓。时效温度由700oC增至750oC,γ相粒径分布的峰值变大以及粒径分布的宽度变窄,模拟结果与实验结果取得良好的一致性。
本研究结合实验和相场法研究了反相Co-19.7Ti合金中无序γ析出相的组织演变和粗化行为。实验和模拟结果皆表明γ析出相的形貌随时效时间增加由近球形转变成条状。γ析出相平均粒径的粗化动力学遵循r3 = kt,可获得如下 。γ析出相平均粒径随时效时间的变化分为两个阶段,阶段I增长快速而阶段II增长速度减缓。时效温度由700oC增至750oC,γ相粒径分布的峰值变大以及粒径分布的宽度变窄,模拟结果与实验结果取得良好的一致性。
2019, 48(9):2808-2814.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180370
摘要:
通过共晶复合陶瓷的细观强度和动态破坏准则建立起微观结构参数与抗冲击强度间的内在关系。首先,根据共晶复合陶瓷的微观特征,用相互作用直推法和有效简化算法获得复合陶瓷的有效应力场。然后,应有等效夹杂法和Griffith 微裂纹扩展理论预报了共晶复合陶瓷的细观力学强度。进而,应用统一压剪理论建立冲击区的动态破坏准则。最后,应用与微观结构相关的动态破坏准则建立冲击强度计算模型。定量分析了微观结构参数对冲击强度的影响,结果表明：共晶体间界面缺陷尺寸越小及共晶体刚度越大,抗冲击强度越大。
通过共晶复合陶瓷的细观强度和动态破坏准则建立起微观结构参数与抗冲击强度间的内在关系。首先,根据共晶复合陶瓷的微观特征,用相互作用直推法和有效简化算法获得复合陶瓷的有效应力场。然后,应有等效夹杂法和Griffith 微裂纹扩展理论预报了共晶复合陶瓷的细观力学强度。进而,应用统一压剪理论建立冲击区的动态破坏准则。最后,应用与微观结构相关的动态破坏准则建立冲击强度计算模型。定量分析了微观结构参数对冲击强度的影响,结果表明：共晶体间界面缺陷尺寸越小及共晶体刚度越大,抗冲击强度越大。
2019, 48(9):2815-2820.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180349
摘要:
通过水热法制备了一系列的石墨烯-镓酸锌复合物。所制备的材料用XRD，SEM，TEM，拉曼和XPS进行表征。同时，探究了复合物的气敏性能。结果表明，石墨烯的含量对复合材料的气敏响应值和选择性有着很大的影响，并且当石墨烯的含量在0.1%时，复合材料的性能最好。当操作温度在203摄氏度时，0.1%石墨烯-镓酸锌复合材料对1000ppm的甲醛的响应值达32.2倍，最低检测限度为1ppm。同时，该材料的选择性也比较优越，对1000ppm甲醛和1000ppm丙酮的响应值的比值为26.8。该材料对1000ppm甲醛的响应和恢复时间分别为11秒和5秒，对1ppm甲醛的响应和恢复时间分别为6秒和5秒.
通过水热法制备了一系列的石墨烯-镓酸锌复合物。所制备的材料用XRD，SEM，TEM，拉曼和XPS进行表征。同时，探究了复合物的气敏性能。结果表明，石墨烯的含量对复合材料的气敏响应值和选择性有着很大的影响，并且当石墨烯的含量在0.1%时，复合材料的性能最好。当操作温度在203摄氏度时，0.1%石墨烯-镓酸锌复合材料对1000ppm的甲醛的响应值达32.2倍，最低检测限度为1ppm。同时，该材料的选择性也比较优越，对1000ppm甲醛和1000ppm丙酮的响应值的比值为26.8。该材料对1000ppm甲醛的响应和恢复时间分别为11秒和5秒，对1ppm甲醛的响应和恢复时间分别为6秒和5秒.
2019, 48(9):2821-2828.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180378
摘要:
本文主要研究了镍基变形高温合金在不同热处理过程中g′相的析出、形貌、尺寸及分布行为。通过扫描电镜观察分析高温固溶热处理后连续冷却、中断固溶冷却以及等温时效淬火后的组织构成。研究结果表明，固溶处理后连续冷去过程中，当冷却速率较高时，二次g′尺寸大小均匀，呈现单峰分布，随着冷却速率降低，二次g′尺寸增加，逐渐聚集长大并呈现花状形貌；当等温时效过程中二次g′周围过冷度重新建立，随后淬火过程中会产生三次g′，三次g′与二次g′构成双峰分布。在此基础上，探讨了g′相析出及演化对合金热变形行为的影响。
本文主要研究了镍基变形高温合金在不同热处理过程中g′相的析出、形貌、尺寸及分布行为。通过扫描电镜观察分析高温固溶热处理后连续冷却、中断固溶冷却以及等温时效淬火后的组织构成。研究结果表明，固溶处理后连续冷去过程中，当冷却速率较高时，二次g′尺寸大小均匀，呈现单峰分布，随着冷却速率降低，二次g′尺寸增加，逐渐聚集长大并呈现花状形貌；当等温时效过程中二次g′周围过冷度重新建立，随后淬火过程中会产生三次g′，三次g′与二次g′构成双峰分布。在此基础上，探讨了g′相析出及演化对合金热变形行为的影响。
2019, 48(9):2829-2834.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20140394
摘要:
采用网状式样法制备包埋料型壳，对比研究了B、Y、Mn和Er等微合金元素对Ti-46Al-8Nb合金熔体铸造充型性能的影响。研究结果表明：添加微量元素B、Y、Mn、Er等均会对Ti-46Al-8Nb合金熔体铸造充型性能产生一定程度的改善作用。其中，0.5Y和1Mn改善作用十分明显，其加入使充填率分别增加了54.5%和48.5%。0.1Er、0.5B和1B对该合金充型性能的改善作用较为一般，其加入使充填率分别增加了3.0%、4.5%和5.3%。
采用网状式样法制备包埋料型壳，对比研究了B、Y、Mn和Er等微合金元素对Ti-46Al-8Nb合金熔体铸造充型性能的影响。研究结果表明：添加微量元素B、Y、Mn、Er等均会对Ti-46Al-8Nb合金熔体铸造充型性能产生一定程度的改善作用。其中，0.5Y和1Mn改善作用十分明显，其加入使充填率分别增加了54.5%和48.5%。0.1Er、0.5B和1B对该合金充型性能的改善作用较为一般，其加入使充填率分别增加了3.0%、4.5%和5.3%。
2019, 48(9):2864-2872.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181103
摘要:
晶界作为溶质的快速扩散通道，在扩散控制的相变过程中起着重要作用。为了探索晶界扩散作用下的相变过程，本文将晶界扩散耦合到定量的扩散控制相场模型，研究了Ti-6Al-4V合金多晶体系中的晶界数量、α相的空间分布和尺寸分布等对α相溶解的影响。研究结果表明：晶界是溶质扩散的快速通道，晶界边数越多，α相溶解速度越快，即当α相位于三岔点时，α相溶解最快。而α相位于晶界上和α相均匀分布基体中时，两种情况下的α相溶解速度差别较小。与二维条件下α相溶解速度相比，三维条件下的晶界扩散对α相溶解的影响更加显著；当相变以溶质的体扩散为主时，α相的空间分布是影响α 相溶解的主要因素之一；但当相变以溶质的晶界扩散为主时，除了均匀尺寸分布外，其它尺寸分布对α 相溶解影响不显著。
晶界作为溶质的快速扩散通道，在扩散控制的相变过程中起着重要作用。为了探索晶界扩散作用下的相变过程，本文将晶界扩散耦合到定量的扩散控制相场模型，研究了Ti-6Al-4V合金多晶体系中的晶界数量、α相的空间分布和尺寸分布等对α相溶解的影响。研究结果表明：晶界是溶质扩散的快速通道，晶界边数越多，α相溶解速度越快，即当α相位于三岔点时，α相溶解最快。而α相位于晶界上和α相均匀分布基体中时，两种情况下的α相溶解速度差别较小。与二维条件下α相溶解速度相比，三维条件下的晶界扩散对α相溶解的影响更加显著；当相变以溶质的体扩散为主时，α相的空间分布是影响α 相溶解的主要因素之一；但当相变以溶质的晶界扩散为主时，除了均匀尺寸分布外，其它尺寸分布对α 相溶解影响不显著。
2019, 48(9):2873-2878.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180296
摘要:
基于计算相图方法(CALPHAD方法),借鉴经典热容模型,通过增加额外的磁性项参数,构建了包含铁磁-顺磁转变的金属固溶体热膨胀系数的CALPHAD计算模型。结合Ni-Fe二元合金的实验结果,采用Levenberg-Marquardt法对模型参数进行了评估,优化得到了300～1200K范围内Ni-Fe二元金属固溶体热膨胀系数的相互作用参数。采用得到的模型参数,对Ni-Fe二元金属固溶体的热膨胀系数进行了计算,计算结果准确地描述了Ni-Fe二元金属固溶体在居里温度附近的尖锐峰。随着Fe含量的增加,居里温度处的峰值减小,热膨胀曲线由峰状变成谷状,与实验值吻合。该计算模型可以准确计算任意Fe含量<50wt.%的Ni-Fe二元金属固溶体的热膨胀系数。
基于计算相图方法(CALPHAD方法),借鉴经典热容模型,通过增加额外的磁性项参数,构建了包含铁磁-顺磁转变的金属固溶体热膨胀系数的CALPHAD计算模型。结合Ni-Fe二元合金的实验结果,采用Levenberg-Marquardt法对模型参数进行了评估,优化得到了300～1200K范围内Ni-Fe二元金属固溶体热膨胀系数的相互作用参数。采用得到的模型参数,对Ni-Fe二元金属固溶体的热膨胀系数进行了计算,计算结果准确地描述了Ni-Fe二元金属固溶体在居里温度附近的尖锐峰。随着Fe含量的增加,居里温度处的峰值减小,热膨胀曲线由峰状变成谷状,与实验值吻合。该计算模型可以准确计算任意Fe含量<50wt.%的Ni-Fe二元金属固溶体的热膨胀系数。
2019, 48(9):2879-2884.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180367
摘要:
改进Brust法,我们合成了1-己硫醇修饰的原子组成为Ag0.66Au0.33的合金纳米颗粒。以该合金纳米颗粒为构建单元我们采用溶液法成功组装了波导耦合一维合金光子晶体结构。利用该结构搭建的生物传感器的灵敏度是相同条件下纯金结构的2.5倍。金-银合金纳米颗粒组装的波导耦合金属光子晶体传感器以其低成本的制备工艺和简单的测试光路表现出潜在的应用前景。
改进Brust法,我们合成了1-己硫醇修饰的原子组成为Ag0.66Au0.33的合金纳米颗粒。以该合金纳米颗粒为构建单元我们采用溶液法成功组装了波导耦合一维合金光子晶体结构。利用该结构搭建的生物传感器的灵敏度是相同条件下纯金结构的2.5倍。金-银合金纳米颗粒组装的波导耦合金属光子晶体传感器以其低成本的制备工艺和简单的测试光路表现出潜在的应用前景。
2019, 48(9):2885-2892.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180371
摘要:
采用合金内氧化法制备了不同NiO含量的AgSnO2NiO电触头材料,在JF04C触点材料测试机上对材料进行电接触实验,研究了该材料的接触电阻、抗熔焊性、材料转移特性,并通过扫描电镜对试样阴/阳极表面电侵蚀下的微观形貌进行了分析。结果表明,NiO的加入有利于减小并稳定接触电阻,电压不高于18 V时,接触电阻随开闭次数的增加呈现出缓慢下降最后趋于稳定的趋势,而当测试电压增大到25 V时,各试样的接触电阻随之增大,且各试样接触电阻的增幅不同；材料的熔焊力和燃弧能量均随电压的增加而增大,NiO含量的增加并不会明显降低熔焊力,但起到了减小燃弧能量的作用。电接触过程材料为阳极转移,材料总损耗量随NiO的加入量增多而降低,阴极触头表面明显附有一层凝固后的熔融金属液形貌,材料转移主要以熔桥方式进行,且凸峰表面呈现浆糊状尖峰的形貌特征。
采用合金内氧化法制备了不同NiO含量的AgSnO2NiO电触头材料,在JF04C触点材料测试机上对材料进行电接触实验,研究了该材料的接触电阻、抗熔焊性、材料转移特性,并通过扫描电镜对试样阴/阳极表面电侵蚀下的微观形貌进行了分析。结果表明,NiO的加入有利于减小并稳定接触电阻,电压不高于18 V时,接触电阻随开闭次数的增加呈现出缓慢下降最后趋于稳定的趋势,而当测试电压增大到25 V时,各试样的接触电阻随之增大,且各试样接触电阻的增幅不同；材料的熔焊力和燃弧能量均随电压的增加而增大,NiO含量的增加并不会明显降低熔焊力,但起到了减小燃弧能量的作用。电接触过程材料为阳极转移,材料总损耗量随NiO的加入量增多而降低,阴极触头表面明显附有一层凝固后的熔融金属液形貌,材料转移主要以熔桥方式进行,且凸峰表面呈现浆糊状尖峰的形貌特征。
2019, 48(9):2893-2898.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180379
摘要:
Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的类型和析出机制对合金的力学性能影响显著,因此,本文用XRD、SEM-EBSD和TEM技术研究了Co-Cr-W-Ni合金时效后碳化物的析出类型、分布特征和析出机制。实验结果表明,Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的主要类型为M7C3、M6C和M23C6；M23C6型碳化物主要分布于孪晶与g相晶粒的三叉交界处,与基体g相是立方-立方的取向关系；M6C型碳化物退化分解并原位析出M7C3型碳化物是Co-Cr-W-Ni合金中一种重要的碳化物析出机制。
Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的类型和析出机制对合金的力学性能影响显著,因此,本文用XRD、SEM-EBSD和TEM技术研究了Co-Cr-W-Ni合金时效后碳化物的析出类型、分布特征和析出机制。实验结果表明,Co-Cr-W-Ni合金中碳化物的主要类型为M7C3、M6C和M23C6；M23C6型碳化物主要分布于孪晶与g相晶粒的三叉交界处,与基体g相是立方-立方的取向关系；M6C型碳化物退化分解并原位析出M7C3型碳化物是Co-Cr-W-Ni合金中一种重要的碳化物析出机制。
38 纳米硅合金负极材料
2019, 48(9):2899-2904.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180386
摘要:
本文研究了一种纳米硅合金锂离子电池负极材料的微观组织和电化学性能。研究结果表明：该负极颗粒的轮廓基本呈圆形,其内部存在着两个含硅量不同的富铜相,在颗粒表层中两相均为纳米结构。该纳米硅合金负极材料需与石墨负极材料、粘结剂和导电剂按一定比例配合使用,搅拌工艺对其电化学性能也有重要影响。在较理想的情况下,所得负极材料的首效率提高到了90%上下,比容量在100周之后仍高于500mAh/g。电池制作工艺与石墨负极相似,便于应用。
本文研究了一种纳米硅合金锂离子电池负极材料的微观组织和电化学性能。研究结果表明：该负极颗粒的轮廓基本呈圆形,其内部存在着两个含硅量不同的富铜相,在颗粒表层中两相均为纳米结构。该纳米硅合金负极材料需与石墨负极材料、粘结剂和导电剂按一定比例配合使用,搅拌工艺对其电化学性能也有重要影响。在较理想的情况下,所得负极材料的首效率提高到了90%上下,比容量在100周之后仍高于500mAh/g。电池制作工艺与石墨负极相似,便于应用。
2019, 48(9):2905-2909.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180301
摘要:
通过调整电沉积时间，控制其它电解工艺参数恒定不变，制备了不同厚度的电解铜箔。利用SEM、XRD、EBSD、万能试验机等研究了不同厚度电解铜箔表面形貌、织构、尺寸效应及断裂机制对其拉伸性能的影响，结果表明，随着电沉积时间的增加，铜箔厚度增加，铜箔表面颗粒增大，晶面取向由{111}、{220}、{311}等织构逐渐演变为为{220}强择优取向。铜箔厚度小于18μm时，极薄铜箔由于尺寸效应，抗拉强度和延伸率随铜箔厚度增加而增加。铜箔厚度大于18μm时，随着铜箔厚度增加，晶粒尺寸变大和晶面取向的高择优程度会降低铜箔抗拉强度。
通过调整电沉积时间，控制其它电解工艺参数恒定不变，制备了不同厚度的电解铜箔。利用SEM、XRD、EBSD、万能试验机等研究了不同厚度电解铜箔表面形貌、织构、尺寸效应及断裂机制对其拉伸性能的影响，结果表明，随着电沉积时间的增加，铜箔厚度增加，铜箔表面颗粒增大，晶面取向由{111}、{220}、{311}等织构逐渐演变为为{220}强择优取向。铜箔厚度小于18μm时，极薄铜箔由于尺寸效应，抗拉强度和延伸率随铜箔厚度增加而增加。铜箔厚度大于18μm时，随着铜箔厚度增加，晶粒尺寸变大和晶面取向的高择优程度会降低铜箔抗拉强度。
2019, 48(9):2994-3000.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20170240
摘要:
以等离子旋转电极雾化球形Ti47Al2Cr2Nb0.2W预合金粉末为原料，采用SPS技术在不同烧结温度下（1100℃、1200℃、1250℃、1300℃）制备TiAl基合金，结合XRD、SEM及TEM等检测手段，对预合金粉末致密化过程中显微组织演变进行了系统研究以及不同烧结温度对力学性能的影响。结果表明：当烧结温度超过1200℃时，组织内存在少量高温残留B2相，且随着烧结温度的升高，β相（B2相）含量有所增加；烧结温度在1100℃时合金具有最高的压缩断裂强度、拉伸断裂强度和断裂应变，分别为2367MPa、600MPa和2.25%；α2相、β相和γ相存在如下晶体学关系： ∥ ∥ ， ∥ ∥ ；1300℃烧结样品中有形变诱导α2→γ相变以及形变孪晶产生。
以等离子旋转电极雾化球形Ti47Al2Cr2Nb0.2W预合金粉末为原料，采用SPS技术在不同烧结温度下（1100℃、1200℃、1250℃、1300℃）制备TiAl基合金，结合XRD、SEM及TEM等检测手段，对预合金粉末致密化过程中显微组织演变进行了系统研究以及不同烧结温度对力学性能的影响。结果表明：当烧结温度超过1200℃时，组织内存在少量高温残留B2相，且随着烧结温度的升高，β相（B2相）含量有所增加；烧结温度在1100℃时合金具有最高的压缩断裂强度、拉伸断裂强度和断裂应变，分别为2367MPa、600MPa和2.25%；α2相、β相和γ相存在如下晶体学关系： ∥ ∥ ， ∥ ∥ ；1300℃烧结样品中有形变诱导α2→γ相变以及形变孪晶产生。
2019, 48(9):3001-3006.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181194
摘要:
采用OM、SEM、TEM等分析方法，结合不同的热处理工艺，系统分析了双重时效处理对含有初生α相TC29钛合金的显微组织的影响。结果表明：经两相区固溶及时效后，TC29钛合金中析出的次生α相尺寸可达到亚微米级。对于895℃固溶处理的TC29钛合金，单重时效后析出的主要是尺寸约100~300nm的弥散α相；双重时效后β转变组织中存在取向近似的 “α丛簇”，“α丛簇”中的次生α相呈细板条状；与单重时效相比，双重时效处理后TC29钛合金的显微硬度并未得到提高，相反存在小幅度的降低；β相基体在预时效过程中析出了大量ω相，同时在靠近初生α/β相界面处由于合金元素扩散导致局部元素分布不均匀，因此随后的二次时效过程中在相应位置形成了“α丛簇”。
采用OM、SEM、TEM等分析方法，结合不同的热处理工艺，系统分析了双重时效处理对含有初生α相TC29钛合金的显微组织的影响。结果表明：经两相区固溶及时效后，TC29钛合金中析出的次生α相尺寸可达到亚微米级。对于895℃固溶处理的TC29钛合金，单重时效后析出的主要是尺寸约100~300nm的弥散α相；双重时效后β转变组织中存在取向近似的 “α丛簇”，“α丛簇”中的次生α相呈细板条状；与单重时效相比，双重时效处理后TC29钛合金的显微硬度并未得到提高，相反存在小幅度的降低；β相基体在预时效过程中析出了大量ω相，同时在靠近初生α/β相界面处由于合金元素扩散导致局部元素分布不均匀，因此随后的二次时效过程中在相应位置形成了“α丛簇”。
2019, 48(9):3007-3014.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180323
摘要:
通过对激光沉积TC4钛合金沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能及显微硬度进行对比研究，探索改善激光沉积TC4钛合金组织，进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明，沉积态试样在970 ℃热处理后初始连续的晶界α相已经彻底破碎；随着固溶时间的延长，球状α相进一步长大且增多，α板条充分生长且显著增大；在970℃固溶2h后再进行时效热处理后，组织是一种由等轴α，网篮α和转变β相构成的三重混合组织，使得组织参数达到最优化。与沉积态和退火态相比，固溶时效处理后的试样，由于组织中的等轴组织起着变形协调的作用，网篮组织可以降低位错的塞积作用进而提高塑性，使得塑性有很大的提高且强度又降低不多，综合力学性能得到显著的提高。激光沉积制造TC4钛合金的沉积态、退火态、固溶时效态和固溶态（固溶温度相同）的显微硬度依次升高，但是当固溶温度进一步提高至相变点以上进行热处理时，由于再结晶后的晶内组织发生了重排，试样的显微硬度将会明显下降。
通过对激光沉积TC4钛合金沉积态和热处理态的显微组织、静载力学性能及显微硬度进行对比研究，探索改善激光沉积TC4钛合金组织，进而提高综合力学性能的途径。研究结果表明，沉积态试样在970 ℃热处理后初始连续的晶界α相已经彻底破碎；随着固溶时间的延长，球状α相进一步长大且增多，α板条充分生长且显著增大；在970℃固溶2h后再进行时效热处理后，组织是一种由等轴α，网篮α和转变β相构成的三重混合组织，使得组织参数达到最优化。与沉积态和退火态相比，固溶时效处理后的试样，由于组织中的等轴组织起着变形协调的作用，网篮组织可以降低位错的塞积作用进而提高塑性，使得塑性有很大的提高且强度又降低不多，综合力学性能得到显著的提高。激光沉积制造TC4钛合金的沉积态、退火态、固溶时效态和固溶态（固溶温度相同）的显微硬度依次升高，但是当固溶温度进一步提高至相变点以上进行热处理时，由于再结晶后的晶内组织发生了重排，试样的显微硬度将会明显下降。
2019, 48(9):3015-3021.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180293
摘要:
将Ti–6Al–4V双相钛合金加热至α+β相区,利用墩拔方式进行大塑性热变形,然后将其置于不同的温度下进行再结晶保温热处理。结果表明：材料经形变热处理后,晶粒转变为细小的等轴α晶粒以及条状α+β组织,随再结晶温度的升高,等轴α晶粒逐渐长大,条状α+β组织也逐渐变大,发生再结晶晶粒的体积分数在增加,小角度晶界所占比例减小。800℃再结晶后延伸率和断面收缩率高达19.9%及42.5%,材料的综合力学性能则随再结晶温度的升高呈下降趋势,原因归结于晶粒的粗化及晶粒的均匀性变差所致。
将Ti–6Al–4V双相钛合金加热至α+β相区,利用墩拔方式进行大塑性热变形,然后将其置于不同的温度下进行再结晶保温热处理。结果表明：材料经形变热处理后,晶粒转变为细小的等轴α晶粒以及条状α+β组织,随再结晶温度的升高,等轴α晶粒逐渐长大,条状α+β组织也逐渐变大,发生再结晶晶粒的体积分数在增加,小角度晶界所占比例减小。800℃再结晶后延伸率和断面收缩率高达19.9%及42.5%,材料的综合力学性能则随再结晶温度的升高呈下降趋势,原因归结于晶粒的粗化及晶粒的均匀性变差所致。
2019, 48(9):3022-3028.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180324
摘要:
采用背散射电子衍射（EBSD）和X射线衍射（XRD）技术对比分析了两种应变方式（单向轧制和交叉轧制）对大变形量（厚度方向压下量90%）纯镍形变组织和织构以及随后热处理过程中组织和织构演变的影响。结果表明：单向与交叉轧制纯镍的形变微观组织均以层片状组织为主，但前者储存能高于后者；单向轧制纯镍的宏观织构是典型的铜型冷轧织构，而交叉轧制纯镍的主要织构组分是黄铜和旋转型黄铜织构，且前者的织构强度明显高于后者。对两种方式形变样品在不同温度下进行退火处理，发现单向轧制样品中形成了以立方织构为主的再结晶织构，且随着退火温度的升高，立方织构的强度逐渐增强；而交叉轧制样品则形成了弱的再结晶纤维织构，其强度远小于单向轧制样品的再结晶织构强度。另外，单向轧制样品在高温800°C保温处理后，出现了少量异常长大晶粒，这是由于取向相近的立方取向晶粒聚集形成团簇，使得微观取向分布不均匀造成的；而交叉轧制方式可以抑制热处理过程中的晶粒异常长大。
采用背散射电子衍射（EBSD）和X射线衍射（XRD）技术对比分析了两种应变方式（单向轧制和交叉轧制）对大变形量（厚度方向压下量90%）纯镍形变组织和织构以及随后热处理过程中组织和织构演变的影响。结果表明：单向与交叉轧制纯镍的形变微观组织均以层片状组织为主，但前者储存能高于后者；单向轧制纯镍的宏观织构是典型的铜型冷轧织构，而交叉轧制纯镍的主要织构组分是黄铜和旋转型黄铜织构，且前者的织构强度明显高于后者。对两种方式形变样品在不同温度下进行退火处理，发现单向轧制样品中形成了以立方织构为主的再结晶织构，且随着退火温度的升高，立方织构的强度逐渐增强；而交叉轧制样品则形成了弱的再结晶纤维织构，其强度远小于单向轧制样品的再结晶织构强度。另外，单向轧制样品在高温800°C保温处理后，出现了少量异常长大晶粒，这是由于取向相近的立方取向晶粒聚集形成团簇，使得微观取向分布不均匀造成的；而交叉轧制方式可以抑制热处理过程中的晶粒异常长大。
2019, 48(9):3029-3034.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180337
摘要:
本实验研究不同热处理工艺对哈氏合金X焊接接头组织和力学性能的影响,分析焊后热处理对哈氏合金X焊接接头性能的影响规律。结果表明：焊缝中心区域组织主要以等轴晶为主,熔合区以枝晶为主。经1050℃热处理的焊缝未析出二次相,经1100℃处理的焊缝在晶界处与晶粒内析出大量二次相,经1150℃处理的焊缝析出物发生重溶。经1150℃热处理工艺后接头抗拉强度最高达773.49 MPa；经1100℃处理的焊接接头断裂形式为沿晶脆性断裂,其他焊缝接头的断裂形式为韧性断裂。
本实验研究不同热处理工艺对哈氏合金X焊接接头组织和力学性能的影响,分析焊后热处理对哈氏合金X焊接接头性能的影响规律。结果表明：焊缝中心区域组织主要以等轴晶为主,熔合区以枝晶为主。经1050℃热处理的焊缝未析出二次相,经1100℃处理的焊缝在晶界处与晶粒内析出大量二次相,经1150℃处理的焊缝析出物发生重溶。经1150℃热处理工艺后接头抗拉强度最高达773.49 MPa；经1100℃处理的焊接接头断裂形式为沿晶脆性断裂,其他焊缝接头的断裂形式为韧性断裂。
2019, 48(9):3035-3040.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180359
摘要:
采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和 Ag-Cu28两种钎料分别对TC4钛合金/30CrMnSiNi2超高强钢异种材料进行了钎焊,对钎焊界面组织以及接头的力学性能进行了分析。结果表明：Ag基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ag(s,s)+Ti-Cu系化合物组成；因Ag固溶体的存在,钎缝具有一定的韧性,接头剪切强度较高,剪切断口呈现出韧性断裂特征。Ti基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ti-Zr固溶体+未完全反应凝固钎料,钎缝显微硬度较高,接头剪切强度较低,呈现出脆性断裂特征。Ag基钎料TC4/30CrMnSiNi2A异种材料钎焊接头力学性能明显优于Ti基钎料结果,在钎焊温度830℃,保温时间15min时,剪切强度为125.52MPa。
采用Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni和 Ag-Cu28两种钎料分别对TC4钛合金/30CrMnSiNi2超高强钢异种材料进行了钎焊,对钎焊界面组织以及接头的力学性能进行了分析。结果表明：Ag基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ag(s,s)+Ti-Cu系化合物组成；因Ag固溶体的存在,钎缝具有一定的韧性,接头剪切强度较高,剪切断口呈现出韧性断裂特征。Ti基钎料钎焊TC4与30CrMnSiNi2A异种材料时,钎缝界面组织为Ti-Zr固溶体+未完全反应凝固钎料,钎缝显微硬度较高,接头剪切强度较低,呈现出脆性断裂特征。Ag基钎料TC4/30CrMnSiNi2A异种材料钎焊接头力学性能明显优于Ti基钎料结果,在钎焊温度830℃,保温时间15min时,剪切强度为125.52MPa。
2019, 48(9):3041-3047.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180334
摘要:
采用接触反应钎焊,以Ti/Ni/Ti为中间层,实现了Ti3SiC2陶瓷与TC4合金的连接。钎焊接头的典型界面组织为：TC4/α-Ti + β-Ti + Ti2Ni/Ti2Ni + Ti3AlC + Ti5Si3Cx + TiC/Ti3SiC2。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝宽度增加,Ti2Ni相含量减少。钎焊温度为980 ℃时,大量的Ti2Ni相分布于反应区；连接温度为1000 ℃时,钎焊接头抗剪强度最高,达到82 MPa,断裂主要发生在陶瓷母材处；随着钎焊温度的继续提升,在反应区和TC4合金界面处出现明显孔洞,接头力学性能显著降低。此外,分析了钎焊接头的形成机制。
采用接触反应钎焊,以Ti/Ni/Ti为中间层,实现了Ti3SiC2陶瓷与TC4合金的连接。钎焊接头的典型界面组织为：TC4/α-Ti + β-Ti + Ti2Ni/Ti2Ni + Ti3AlC + Ti5Si3Cx + TiC/Ti3SiC2。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,钎缝宽度增加,Ti2Ni相含量减少。钎焊温度为980 ℃时,大量的Ti2Ni相分布于反应区；连接温度为1000 ℃时,钎焊接头抗剪强度最高,达到82 MPa,断裂主要发生在陶瓷母材处；随着钎焊温度的继续提升,在反应区和TC4合金界面处出现明显孔洞,接头力学性能显著降低。此外,分析了钎焊接头的形成机制。
2019, 48(9):3048-3054.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180389
摘要:
为了研究激光沉积TC4/TC11钛合金梯度材料的组织与疲劳性能,采用激光沉积制造技术制备两种不同过渡方式的TC4/TC11复合材料。观察不同过渡方式复合材料的显微组织,测试两种复合材料分别在550Mpa和800Mpa下的疲劳性能,并对疲劳断口进行分析。结果表明,相比直接过渡的复合材料,具有3层过渡层梯度材料的显微组织过渡界面不明显,过渡区组织结合紧密；具有3层过渡层的梯度材料在两种应力下的疲劳寿命均比直接过渡的高,低应力下相对提高了129.3%,高应力下相对提高了81.8%；直接过渡复合材料在裂纹扩展时沿着α片层集束开裂,滑移面较大,疲劳寿命较低；具有3层过渡层的梯度材料,裂纹扩展沿着单个α片层滑移开裂,滑移面小,裂纹扩展路径比较曲折,疲劳寿命高。
为了研究激光沉积TC4/TC11钛合金梯度材料的组织与疲劳性能,采用激光沉积制造技术制备两种不同过渡方式的TC4/TC11复合材料。观察不同过渡方式复合材料的显微组织,测试两种复合材料分别在550Mpa和800Mpa下的疲劳性能,并对疲劳断口进行分析。结果表明,相比直接过渡的复合材料,具有3层过渡层梯度材料的显微组织过渡界面不明显,过渡区组织结合紧密；具有3层过渡层的梯度材料在两种应力下的疲劳寿命均比直接过渡的高,低应力下相对提高了129.3%,高应力下相对提高了81.8%；直接过渡复合材料在裂纹扩展时沿着α片层集束开裂,滑移面较大,疲劳寿命较低；具有3层过渡层的梯度材料,裂纹扩展沿着单个α片层滑移开裂,滑移面小,裂纹扩展路径比较曲折,疲劳寿命高。
2019, 48(9):3055-3070.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20181174
摘要:
孔隙在热喷涂制备的涂层中较为常见,孔隙的形貌、大小、分布特征等对涂层的性能有着重要影响。因此,对热喷涂涂层孔隙结构特征的表征显得尤为重要。本文对热喷涂涂层孔隙结构的表征方法进行了综合评述,常用的图像分析法包括通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜组织图像中的孔隙结构特征进行分析,浸渗压入法,气体吸附与解吸附,原子力探针接触式测量,射线三维扫描成像(X射线、中子射线等),超声波成像分析等。分析比较了各类方法的优缺点以及适用范围等,并对热喷涂涂层孔隙结构表征技术的发展进行了展望。
孔隙在热喷涂制备的涂层中较为常见,孔隙的形貌、大小、分布特征等对涂层的性能有着重要影响。因此,对热喷涂涂层孔隙结构特征的表征显得尤为重要。本文对热喷涂涂层孔隙结构的表征方法进行了综合评述,常用的图像分析法包括通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜组织图像中的孔隙结构特征进行分析,浸渗压入法,气体吸附与解吸附,原子力探针接触式测量,射线三维扫描成像(X射线、中子射线等),超声波成像分析等。分析比较了各类方法的优缺点以及适用范围等,并对热喷涂涂层孔隙结构表征技术的发展进行了展望。
2019, 48(9):3071-3080.
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20180313
摘要:
片层结构是TiAl合金中最重要的微观结构形态。综述了当前TiAl合金片层结构粗化的研究进展，介绍了TiAl合金片层结构的连续粗化和不连续粗化类型，分析了粗化行为的热力学驱动力来源，包括化学体积自由能、界面能、弹性应变能和晶界能，简述了粗化的动力学特征，并讨论了影响粗化行为的各种因素，包括温度、时间、组织条件和合金元素等。在此基础上研究了Ti-4822合金片层结构的粗化行为，描述并分析了片层高温下连续粗化与不连续粗化行为的特征，及其随温度与时间的变化规律。发现在1160 ℃，两种粗化方式存在明显的竞争关系。在共析温度附近，不连续粗化占据优势地位，而在更高的温度（高于1200 ℃），不连续粗化被抑制，连续粗化占据主导地位。
片层结构是TiAl合金中最重要的微观结构形态。综述了当前TiAl合金片层结构粗化的研究进展，介绍了TiAl合金片层结构的连续粗化和不连续粗化类型，分析了粗化行为的热力学驱动力来源，包括化学体积自由能、界面能、弹性应变能和晶界能，简述了粗化的动力学特征，并讨论了影响粗化行为的各种因素，包括温度、时间、组织条件和合金元素等。在此基础上研究了Ti-4822合金片层结构的粗化行为，描述并分析了片层高温下连续粗化与不连续粗化行为的特征，及其随温度与时间的变化规律。发现在1160 ℃，两种粗化方式存在明显的竞争关系。在共析温度附近，不连续粗化占据优势地位，而在更高的温度（高于1200 ℃），不连续粗化被抑制，连续粗化占据主导地位。
