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  • 2023年第52卷第4期文章目次
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    • >表面防护
    • 溅射功率对La-Ti/WS2 复合薄膜高温摩擦学行为的影响

      2023, 52(4):1201-1209. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220595

      摘要 (554) HTML (249) PDF 3.80 M (783) 评论 (0) 收藏

      摘要:高温条件下WS2易于氧化生成WO3,导致WS2固体润滑薄膜的摩擦学性能受到较大影响。为改善WS2固体润滑薄膜在高温条件下的摩擦学性能,采用非平衡磁控溅射技术制备了共掺杂La-Ti/WS2复合薄膜,研究了靶功率对磁控溅射La-Ti/WS2复合薄膜结构和高温摩擦学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了薄膜微观形貌、成分、力学性能、微观结构。利用高温摩擦磨损试验机研究了复合薄膜的高温摩擦学性能。结果表明,高温环境下,靶功率为20 W时La-Ti/WS2复合薄膜表现出优异的摩擦学性能。此时,复合薄膜H/E值最大,摩擦系数最小,平均为0.012,磨损率最低为1.56×10-8 mm3/N·m,这主要归因于高温下摩擦界面产生的稀土氧化物,促使La-Ti/WS2复合薄膜的摩擦磨损机制发生了改变,使得WS2在高温受破坏的情况下仍然具有优异的摩擦学性能,从而进一步拓展了WS2复合薄膜的工程应用范围。

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    • Cr添加对Ni-Cr-Mo激光熔覆层在含氯硫代硫酸盐溶液中耐蚀性的影响

      2023, 52(4):1210-1218. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220029

      摘要 (392) HTML (209) PDF 2.98 M (828) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过微观结构观察和电化学测量,在硫代硫酸盐氯化物溶液中评估了Cr的添加对Ni-Cr-Mo激光熔覆涂层耐腐蚀性的影响。通过扫描电子显微镜和X射线衍射观察到了非常相似的微观结构和相组成。涂层主要有共晶和枝晶,并由包含Cr、Mo、W、Fe的γ-Ni固溶体和Cr0.19Fe0.7Ni0.11固溶体组成。电化学结果表明,添加一定Cr含量的激光熔覆层表现出更好的耐腐蚀性。C28涂层表现出较高的开路电位值和较低的钝化电流密度,并且具有更大的阻抗模量和电荷转移电阻。随着Cr含量的增加,在含氯的硫代硫酸盐溶液中钝化膜的厚度变厚,膜的缺陷变少。Mott-Schottky分析表明,溶液中激光熔覆层上表面形成的钝化膜表现为n型和p型半导体。

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    • Nb-Hf 合金表面Si-Ti-Cr硅化物涂层在恒温氧化和热震中的高温抗氧化性能

      2023, 52(4):1219-1226. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220020

      摘要 (335) HTML (197) PDF 2.55 M (736) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高Nb-Hf 合金的高温抗氧化性能,采用浆料烧结和高温渗透制备了Si-Ti-Cr硅化物涂层。分析了Si-Ti-Cr 硅化物包覆的Nb-Hf 合金样品在恒温氧化和高温热震条件下的抗氧化性能,揭示了Si-Ti-Cr 涂层高温恒温氧化和高温热震条件下的失效机理。结果表明,在1800 ℃恒温氧化5 h条件下,涂层的增重为7 mg/cm2;在1700 ℃热震循环50周次和恒温氧化5 h条件下,涂层的最大增重为1.8 mg/cm2。硅化物涂层在1800 ℃恒温氧化环境下和1700 ℃热震/恒温氧化环境下具有优异的抗氧化性能。

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    • Ni/Cu定向结构涂层在不同浓度H2SO4中的耐蚀性能

      2023, 52(4):1311-1320. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220218

      摘要 (443) HTML (80) PDF 2.10 M (847) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究Cu元素对Ni基合金定向结构涂层耐腐蚀性能的影响,向Ni60合金粉末中添加了5wt.%Cu的元素,制备了定向结构Ni60/Cu复合涂层。采用电化学试验和浸泡试验,评估了涂层在不同浓度H2SO4溶液中的电化学腐蚀特性和浸泡腐蚀性能,探讨了涂层在不同浓度H2SO4 溶液中的腐蚀行为。结果表明,涂层在不同浓度H2SO4 溶液中的腐蚀均表现为活化-钝化-过钝化的过程,电化学阻抗谱在整个时间常数内具有典型的容抗特征,H2SO4 溶液浓度从5% 增至80%时,电荷转移电阻先减小后增大,涂层的耐腐蚀性呈现先降低后升高的趋势。随着H2SO4溶液浓度的增加,涂层表面的腐蚀程度先加剧后逐渐减缓,且在H2SO4 溶液浓度为40%时,腐蚀电位移至最负,腐蚀电流密度增至最大。但在H2SO4 溶液浓度达到80%时,涂层表面伴有致密均匀的主要由NiO、Cr2O3以及Cu2O等组成的腐蚀反应钝化膜生成,这些反应钝化膜在涂层表面有效地阻止了H2SO4溶液的进一步渗透,使得涂层在高浓度硫酸中表现出良好的耐蚀性能。

    • 超音速激光沉积制备7075/Al2O3复合涂层的显微组织及性能研究

      2023, 52(4):1403-1409. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220283

      摘要 (439) HTML (82) PDF 1.14 M (825) 评论 (0) 收藏

      摘要:超音速激光沉积是将超音速冷喷涂和激光辐照加热有机结合的一种新型复合材料表面处理技术,具有可制备硬质金属复合涂层、沉积效率高等优点。本文利用超音速激光沉积技术在7B04铝合金基体上制备硬质铝合金7075与陶瓷颗粒Al2O3的复合涂层,系统研究激光功率对涂层的沉积特性和力学性能的影响规律。采用场发射电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等仪器,对涂层的显微组织、相成分和显微硬度进行表征分析,结果表明:随着激光功率的增加,涂层的厚度、致密度、沉积效率、硬度以及涂层中Al2O3颗粒的分散性和相对沉积效率逐渐增加。当激光功率为600W时,涂层的沉积厚度达1543μm,孔隙率为0.05%,涂层中Al2O3粉末颗粒的相对沉积效率达到峰值65%,硬度达到195HV。当激光功率提升至900W时,涂层的厚度、沉积效率增速放缓,孔隙率显著增加,涂层发生氧化相变,Al2O3粉末的相对沉积效率和涂层的硬度下降明显。因而,适当激光辐照的引入有利于提高铝合金颗粒在沉积过程中的塑性变形能力,显著改善涂层的质量。然而,当激光功率过高时,铝合金颗粒的软化现象加剧,且易发生氧化相变,导致涂层的质量下降。

    • GYSZ-NiCr2O4复相陶瓷材料的高温稳定性及隔热能力研究

      2023, 52(4):1432-1438. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220226

      摘要 (417) HTML (76) PDF 1.26 M (811) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前热障涂层光子导热较高的问题,设计了Gd掺杂YSZ-NiCr2O4复相陶瓷材料(GYSZ-NCO),并对其烧结参数、热稳定性及热导率进行了分析。结果表明,在烧结温度为1600℃时可获得四方相GYSZ材料,且GYSZ-NCO系列材料在1500℃下具有较高的热稳定性,保温300h无相变发生,加入NiCr2O4后,GYSZ材料热导率在高温下无明显回升,表现出了优良的抗光子导热能力,GYSZ-5%NCO材料热导率最低,在1200℃时仅为2.23 W/(m.K)。

    • 激光熔覆FeCrNiCoMoCuBSi高熵合金涂层的腐蚀磨损性能

      2023, 52(4):1439-1446. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220227

      摘要 (669) HTML (88) PDF 4.75 M (948) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备了FeCrNiCoMoCuBSi高熵合金涂层,分析了其组织结构、硬度、摩擦磨损、电化学腐蚀和腐蚀磨损性能。结果表明,熔覆层成型良好,表面无裂纹、气孔等缺陷。熔覆层主要由FCC固溶体相组成,微观组织以“柳条状”树枝晶为主,结合区为平面晶,与基体呈良好的冶金结合。熔覆层的平均硬度为700 HV0.2,约为基材的3.5倍。熔覆层在不同载荷下的摩擦系数均低于基材,磨损量小于基材,表现出明显优于基材的耐磨性。在3.5wt% NaCl溶液中,熔覆层自腐蚀电流密度为4.74×10-8A.cm-2,低于基材两个数量级,耐蚀性优异。在摩擦载荷与腐蚀耦合作用下,熔覆层开路电位发生负偏移,腐蚀倾向增大。随摩擦载荷增大,自腐蚀电位负移,自腐蚀电流密度增大,摩擦促进腐蚀作用增大。

    • 激光熔覆FeCoCrNiNb高熵合金涂层组织及力学性能

      2023, 52(4):1483-1489. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220892

      摘要 (556) HTML (81) PDF 1.42 M (950) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了FeCrCoNi、FeCrCoNiNb等摩尔比高熵合金熔覆层,研究了Nb元素对熔覆层组织及性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、纳米压痕测试和王府干滑动摩擦磨损实验等方法,纤细分析了两种高熵合金熔覆层线组成、组织演变、纳米硬度及磨损行为及磨损机理。结果表明:FeCrCoNiNb高熵合金熔覆层相组成为FCC固溶体及富Nb-Laves相。FeCrCoNiNb熔覆层的纳米硬度(H)、弹性模量(H)、H/E和H3/E2分别为6.066GPa、231.54GPa、0.0262和0.0042,远高于FeCrCoNi熔覆层的3.456GPa、209.48GPa、0.0165和0.00094。随着纳米硬度的增加,FeCrCoNiNb熔覆层的摩擦系数和比磨损率也随之降低,分别为0.519和2.54×10-6mm3/N.m。综上所述,FeCrCoNiNb高熵合金熔覆层具有良好的纳米硬度和磨损性能。

    • >钛合金
    • 新型1200 MPa级Ti-35421合金应力腐蚀敏感性的原位电化学研究

      2023, 52(4):1321-1327. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220194

      摘要 (535) HTML (79) PDF 1.64 M (918) 评论 (0) 收藏

      摘要:以新型1200 MPa级Ti-35421合金(Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe)为研究对象,采用慢应变速率拉伸实验结合原位电化学监测研究了不同应变速率和阴极保护电位对其应力腐蚀开裂行为的影响。结果表明:当应变速率为1.67×10-5 mm s-1时Ti-35421合金在3.5% NaCl溶液中应力腐蚀敏感性最高,其塑性损失和应力腐蚀指数分别为27.27%和0.273;裂纹尖端钝化膜层在应力和腐蚀的共同作用下钝化保护弱于溶解,导致了应力腐蚀加剧;当外加阴极保护电位为-600 mV时Ti-35421合金在3.5% NaCl溶液中的应力腐蚀敏感性最低,其最佳阴极保护电位范围为-450~-600 mV,降低了阳极共轭反应,从而使其塑性损失和应力腐蚀指数分别降低到1.01%和0.113。

    • 一类易变形的含锰β凝固γ-TiAl合金热物性参数分析

      2023, 52(4):1338-1344. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220228

      摘要 (353) HTML (77) PDF 606.78 K (823) 评论 (0) 收藏

      摘要:材料的导热和膨胀性能是影响其应用的重要因素,本文以低成本、易变形的Ti-42Al-5Mn合金(原子分数,下同)为研究对象,研究了钨、硼微合金化对合金的热扩散速率、热导率、热膨胀性等热物性参数的影响。结果表明,随着W含量提高至1.0 at.%,合金的热扩散率稍有降低,反之B含量提高至0.3 at.%,合金的热扩散率略有增加。W添加降低合金导热性能与其增加组织中βo相含量有关。对于β凝固γ-TiAl合金,γ、α2、βo三相导热能力大小顺序应为γ>α2>βo。而B提高合金的导热性能与B在合金中形成的含B第二相粒子有关。W对合金线热膨胀性影响较小,在100~300℃范围内,随着W含量提高至1.0 at.%,合金的平均线膨胀系数稍有降低,相反在更高温度时的影响逐渐减小。TiAl合金的热膨胀系数数值与铸铁相当,低于钢铁、镍基高温合金等材料,在制造诸如活塞这类要求热膨胀系数很低的部件时具有一定的应用价值。

    • 爆轰载荷下TB6钛合金组织及绝热剪切行为研究

      2023, 52(4):1352-1360. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220192

      摘要 (475) HTML (71) PDF 1.66 M (736) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电子背散射衍射技术(EBSD)研究了双相TB6钛合金在超高应变速率的爆轰载荷下绝热剪切带(ASB)中心、过渡区及基体的组织、织构演变。结果表明,爆轰后α、β相晶粒尺寸均减小,α相产生{10"1" ?2}孪晶;ASB中心区β相晶粒发生了动态再结晶,晶粒尺寸400 nm,绝大部分为大角度晶界,位错密度最低,ASB中心发生α→β相变;{10"1" ?0}⊥AD、<0001>//RD or ND、{100}<110>旋转立方存在于除了爆轰基体的所有α或β相中;{10"1" ?0}<0001>、{10"1" ?0}<11"2" ?0>织构存在于原始组织的α相中,过渡区存在{10"1" ?0}<0001>、{10"1" ?0}<11"2" ?0>、{11"2" ?0}<0001>三种织构,{100}<001>伪立方织构只存在于爆轰基体的β相中;{100}//SD是ASB组织的共同特点,<0001>//AD织构存在于爆轰基体、{11"2" ?0}//SD、<0001>//SD织构存在于ASB中心;α相的{11"2" ?0}面、<0001>取向和β相的{110}面平行于ASB,这均不是密排面和密排方向,不利于合金的机械性能。

    • 外加压应力对Ti-35421合金钝化膜损伤修复影响的原位电化学研究

      2023, 52(4):1419-1425. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220286

      摘要 (391) HTML (74) PDF 991.17 K (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:以Ti-35421(Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe)合金为研究对象,采用自制的钝化膜损伤修复原位电化学测试装置研究了模拟深海静水压力对Ti-35421合金钝化膜破裂损伤和自修复的原位电化学行为。Ti-35421合金在3.5% NaCl溶液中的钝化平台为-0.27~0.01 V。在-0.13 V钝化电压条件下极化并进行划痕实验,无压应力作用时破损钝化膜发生快速修复。压应力增大导致原子间结合力降低,金属溶解速度增加,再钝化减缓,在原位电化学上表现为电压下降、电流上升,电压、电流回复时间增长,自修复能力减弱。再钝化过程中的暂态阶段钝化膜生长符合线性高场模型。观察划痕形貌发现压应力下划痕槽中出现微裂纹,说明较高压应力损伤作用下在划痕槽近表面产生应力集中,对合金产生的伤害部分不可修复。钝化膜破损加剧和自修复能力减弱是残余应力与环境腐蚀共同作用的结果。

    • Ni含量和烧结压力对SPS法制备NiTi合金显微组织及摩擦学性能的影响

      2023, 52(4):1464-1475. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220171

      摘要 (392) HTML (82) PDF 2.10 M (858) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用高能球磨和放电等离子烧结法(SPS)在1000℃制备NiTi合金,研究镍含量和烧结压力对NiTi合金致密度、显微组织、显微硬度和摩擦学性能的影响。结果表明:通过高能球磨后,粉末颗粒尺寸减小;随着镍含量增加,Ni相衍射峰向高角度偏移。NiTi合金致密度随着烧结压力增大而增大,在5 MPa烧结压力下,合金致密度随着镍含量增加从94.7%降低到84.6%;在烧结压力高于5 MPa下,合金致密度随着镍含量增加表现出先增加后减小的趋势,在镍含量为45 wt. %时,合金致密度最低。NiTi合金主要由NiTi相、NiTi2相和Ni3Ti相组成,Ni3Ti相含量随着镍含量和烧结压力增大而增大,并且镍含量和烧结压力增大会引起Ni3Ti相晶格畸变。随着镍含量从0 wt. %增加到65 wt. %时,合金显微硬度先增大后减小,在镍含量为50 wt. %时,显微硬度最大。在相同化学成分下,合金显微硬度随着烧结压力增大而增大。增大镍含量和烧结压力会降低NiTi合金磨损率,显著提高合金耐磨性。室温下NiTi合金的磨损机制是以磨粒磨损和黏着磨损为主。

    • 弹簧指数对镍钛合金弹簧缓冲吸能能力的影响

      2023, 52(4):1543-1548. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220583

      摘要 (479) HTML (68) PDF 668.35 K (673) 评论 (0) 收藏

      摘要:形状记忆合金(SMAs)弹簧具有大应变可逆变形能力,在吸能缓冲和振动控制等领域具有重要应用潜力。本文研究弹簧结构设计对镍钛SMAs性能的影响规律。采用冷拉拔和退火相结合的方法制备直径1.2mm的Ti-52.5at.%Ni合金丝,并通过室温下芯轴绕制成型和高温退火相结合的方式制备弹簧指数C分别为6.0、7.7和9.3的弹簧,通过测试合金丝和弹簧的超弹性曲线研究弹簧结构的吸能性能。研究表明,基于弹簧的超弹性变形过程,室温(298K)下三类弹簧在120mm的最大位移幅值下单位体积吸能分别为4618、2225和1143kJ/m3,弹簧指数C为6.0的弹簧吸能能力最优。318K下,弹簧处于完全奥氏体态,弹簧指数C为6.0的弹簧单位体积吸能(6662kJ/m3)是同等载荷(47N)条件下合金丝(34.7kJ/m3)的192倍。同等条件下,弹簧结构具有比合金丝优异的吸能能力。因此,超弹性SMAs弹簧在缓冲减振结构上具有良好的应用前景。

    • >材料科学
    • TiC增强FeMnCu中熵合金基复合材料的制备及其力学性能

      2023, 52(4):1169-1175. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220378

      摘要 (328) HTML (138) PDF 2.21 M (707) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用真空感应熔炼法制备xTiC/FeMnCu(x=2.5,5,7.5,10,vol%)复合材料,并对其进行退火热处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、万能试验机等对所制备合金试样的晶体结构、成分、形貌、力学性能等进行分析。结果表明,xTiC/FeMnCu复合材料呈现出双相面心立方(fcc)结构。随着TiC含量的增加,复合材料的基体组织得到明显细化,抗拉强度逐渐增大,这可能是细晶强化、热错配强化、Orowan强化共同作用的结果。10TiC/FeMnCu经600 ℃/4 h、800 ℃/4 h退火后,结构没有明显变化,基体中有碳化物析出,试样的抗拉强度小幅提升但延伸率略有降低。

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    • 填充CoCoCrCuFeNi高熵合金扩散焊接头的组织和扩散机制

      2023, 52(4):1176-1183. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220028

      摘要 (374) HTML (145) PDF 1.84 M (784) 评论 (0) 收藏

      摘要:在850,950,1050和1100 ℃下,填充Co中间层对CoCrCuFeNi高熵合金(HEA)进行了扩散焊接,并对接头微观组织和扩散机制进行了分析。结果表明,在各温度下接头均形成了牢固的结合,接头无金属间化合物生成,高熵合金侧界面周围残留部分柯肯达尔孔。对Cr、Fe、Cu和Ni在Co填充层中的扩散系数进行了计算,排序如下:Cu>Cr>Fe>Ni。所有元素的扩散速度均在相同水平,CoCrCuFeNi高熵合金和Co填充层之间的扩散是在空位机制和晶界扩散机制的共同作用下发生的。

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    • Ti2ZrNbV高熵合金的相稳定性和时效强化

      2023, 52(4):1184-1191. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211025

      摘要 (336) HTML (176) PDF 2.62 M (767) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用真空电弧熔炼法制备了具有体心立方结构的Ti2ZrNbV(at%)高熵合金。研究了固溶体相的稳定性,以及金属间化合物V2Zr析出对拉伸性能的改善。结果表明:合金在900 ℃以上是稳定单一均质固溶体相,低于此温度时,Laves相V2Zr 容易在基体中析出。单一固溶相的不稳定性可用于强化Ti2ZrNbV高熵合金。经过固溶和时效处理后,合金的拉伸屈服强度可达1145 MPa,塑性伸长率为8.3%。

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    • 基于可解释机器学习模型的难熔高熵合金相预测

      2023, 52(4):1192-1200. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220750

      摘要 (430) HTML (215) PDF 1.18 M (895) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用k近邻 (KNN)、支持向量机(SVM)、决策树(DT)、随机森林(RF)和人工神经网络(ANN)5种机器学习(ML)方法对RHEAs中固溶体(SS)、混合固溶体和金属间化合物(SS+IM)进行了分类和预测。选择了5个输入相预测参数作为特征以及139组RHEAs数据以训练ML模型。结果表明,ANN模型的预测准确率最高,达到90.72%。9组新的四元和(TiVTa)xCr1–x体系RHEAs的实验结果显示,RF和ANN的预测精度更高,精准预测了11个SS和3个SS+IM合金的相组成。采用了SHAP(SHapley Additive exPlanations)模型来解释精度最高的 ANN 模型,并研究每个特征对相形成的贡献。5个特征的重要性顺序是混合焓(ΔHmix)、原子尺寸差(δ)、价电子浓度(VEC)、混合熵(ΔSmix)和电负性差(Δχ),其中ΔHmix的平均SHAP值大约是Δχ的5倍,是ΔSmix的4倍。较大的ΔHmix、较小的δ和VEC可能有助于RHEA中固溶体的形成。

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    • 双相Mg-Li合金的 αβ 相变及热加工性能研究

      2023, 52(4):1227-1237. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220026

      摘要 (261) HTML (113) PDF 4.16 M (845) 评论 (0) 收藏

      摘要:在温度为250?400 ℃、应变速率为0.1?10 s-1条件下进行了热压缩试验,研究了双相Mg-Li合金的热加工性能、显微组织演变和相组成。建立了整合加工和α-Mg相含量的最佳热加工窗口。结果表明,所建立的Arrhenius本构模型能够准确预测软化过程中的应力流动行为。通过对合金显微组织的观察,发现动态回复(DRV)、动态再结晶(DRX)和α-Mg相变是主要的软化机制。α-Mg相以球化和α-Mg相内析出的形式转变为β-Li相,尤其是在300 ℃以上相变现象显著。同时,DRX行为容易在β-Li相中发生,而在α-Mg相中会被抑制。基于动态材料模型和微观结构分析,获得最佳加工窗口:温度300?350 ℃/0.1?1 s-1和温度250 ℃/0.1 s-1

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    • 拉伸取向控制对AZ31镁合金孪生和织构演化的影响

      2023, 52(4):1238-1243. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220777

      摘要 (361) HTML (168) PDF 1.86 M (774) 评论 (0) 收藏

      摘要:以室温单轴拉伸实验与晶体塑性有限元相结合的方法,通过拉伸取向控制,研究了AZ31镁合金拉伸变形过程中孪生行为、织构演化规律、塑性各向异性之间的关系。基于率相关晶体塑性本构理论,建立了滑移和孪生机制耦合的具有不同取向的晶体塑性本构模型,引入孪晶体积分数研究孪生对AZ31镁合金塑性变形过程中织构演变和力学性能的影响。结果表明,2种不同取向的样品在塑性变形过程中呈现出明显不同的织构演变规律,表现出明显的各向异性。轴向拉伸时孪生被抑制,孪晶激活体积分数低,径向拉伸时孪晶极易产生,孪晶激活体积分数高。轴向试样在整个塑性变形过程中{0001}极图偏移较小,径向试样因大量拉伸孪晶的开启,使得{0001}棱柱面织构的极密度逐渐向RD的正反方向发生明显偏移。

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    • 深冷处理过程中Inconel 617合金的微观组织演变

      2023, 52(4):1244-1250. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220036

      摘要 (241) HTML (146) PDF 2.93 M (702) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了Inconel 617合金在不同深冷处理时间和次数条件下微观组织的演变规律。结果表明,深冷处理对Inconel 617合金的微观组织结构有很大的影响,随着深冷处理时间的延长,晶粒尺寸减小,但是随着深冷处理次数的增加,晶粒尺寸又增大,并且细化晶粒的晶界处具有高的应力。晶格常数与晶粒尺寸的变化相反。深冷处理试样析出了MC、M6C、M23C6的简单和复杂碳化物,导致了位错的塞积。深冷处理24 h后试样的几何必须位错(GND)密度增大,当24 h循环处理2次后,GND密度显著降低。此外,深冷处理导致Inconel 617合金的旋转立方织构和旋转铜织构转变为黄铜织构、P织构、高斯织构。

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    • 1173 KAl-8Si二元合金对MgO、TiO2 和不锈钢的润湿作用

      2023, 52(4):1251-1258. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220526

      摘要 (341) HTML (89) PDF 2.66 M (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用改良座滴法对Al-8Si/不锈钢、Al-8Si/MgO和Al-8Si/TiO2体系的润湿性和界面组织进行了研究。从热力学角度讨论了3个体系界面反应产物的形成。结果表明,Al-8Si/不锈钢的界面组织由Fe(Al,Si)3、Al7.2Fe1.8Si和Fe2Al5相组成,而Al-8Si/MgO和Al-8Si/TiO2体系的界面组织主要由不同形貌Al2O3相组成。3种体系的润湿性测试结果表明,Al-8Si熔体在MgO上具有较好的非润湿性能,其平衡润湿角为124°。3种体系润湿性的差异主要与界面产物的性质和粗糙度有关。界面粗糙度测试结果表明,Al-8Si/MgO体系界面粗糙度最大,为1.46 μm,主要原因是界面反应过程中Mg的蒸发破坏了界面反应层的形貌,此外Ti的存在促进了Al-8Si/TiO2体系的界面反应,增加了界面反应层的厚度,降低了平衡润湿角。

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    • 冷轧制备AlSn20Cu/钢多层板的微观组织和力学性能

      2023, 52(4):1259-1266. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220027

      摘要 (270) HTML (130) PDF 3.36 M (671) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过室温冷轧制备出了1060Al/AlSn20Cu/1060Al/钢多层复合板材,并探索了轧制压下量对复合板微观组织和力学性能的影响。利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射(EBSD)对复合板微观组织进行表征,通过拉伸试验测量了复合板力学性能。复合板的初始轧制压下量为17%,最小稳定压下量为40%。结果表明,随着轧制压下量的增加,铝合金层中锡相和钢中组织沿轧制方向被拉长,但是纯铝层呈现出等轴晶。随着轧制压下量的增大,复合板抗拉伸强度和界面结合强度增加,而延伸率下降。AlSn20Cu合金层的断裂主要跟其中的锡相有关。

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    • 低温时效对铍材尺寸稳定性的影响

      2023, 52(4):1267-1271. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220256

      摘要 (237) HTML (119) PDF 2.36 M (678) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用拉曼光谱仪、纳米压痕仪、电子背散射衍射电镜以及透射电镜分析低温时效后等静压铍材的残余应力、晶粒取向差、位错密度及位错分布形态,分析低温时效处理对铍材尺寸稳定性的影响。结果表明,低温时效处理后,热等静压铍材、退火铍材和热冷循环铍材在热循环过程中的尺寸收缩均明显减小。低温时效处理过程中铍材尺寸稳定化机制主要是晶粒内位错均匀化及微塑性变形导致取向差均匀化。

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    • 基于SPH-FEM算法的爆炸焊接界面参数及波形生长机理研究

      2023, 52(4):1272-1282. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210689

      摘要 (237) HTML (160) PDF 3.85 M (631) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用SPH-FEM耦合算法对钛-钢、钢-不锈钢、铜-钢、钛-铝4种常见爆炸复合组合进行了数值模拟,理论分析了材料JC强度方程和SG强度方程的适用应变率范围。探讨了爆炸焊接静态参数基复板厚度和动态参数碰撞速度、动态弯折角对界面温度和压力的影响,借助数值模拟手段研究了界面波形形貌,漩涡和少量飞溅熔化块的生长机理。结果表明,随着复板厚度和碰撞速度的增加,界面温度、压力和波形尺寸明显增加,动态弯折角和基板厚度的改变并不能影响界面温度,界面波形生长遵循着“主逆次顺”运动规律。

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    • 纳米ZrO2 粉体的制备及其水悬浮液性能

      2023, 52(4):1283-1286. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220874

      摘要 (378) HTML (107) PDF 1.38 M (680) 评论 (0) 收藏

      摘要:以ZrOCl2?8H2O为锆源,通过水热法合成了纳米二氧化锆(ZrO2)粉体。结果表明,ZrO2颗粒为椭球形,粒径主要在40~100 nm范围内,粒径分布窄。通过测量ZrO2的Zeta电位和粒径,研究了不同pH条件下水悬浮液中此ZrO2粉体的表面电荷和分散性能。发现ZrO2粉体的等电点(IEP)为pH=9.0,在远离IEP处ZrO2颗粒分散性好,而在IEP处则团聚严重。

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    • Ti/IrO2+MnO2电极在酸性溶液中的析氧反应动力学研究

      2023, 52(4):1287-1295. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220199

      摘要 (382) HTML (75) PDF 1.02 M (767) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用涂覆热分解法制备Ti/IrO2+MnO2复合电极,利用慢速线性电位扫描伏安法测试Ti/IrO2+MnO2电极的准稳态极化曲线并深入地研究析氧反应动力学,得到了相关动力学参数、反应历程及速度控制步骤。通过分析经欧姆电压降修正的Tafel曲线,较好地解释了Tafel直线区域的双斜率现象,基于此提出析氧反应动力学方程并进行数学推导,较好地符合实验结果。实验所得氢离子反应级数约为零,低电位区与高电位区的表观活化能分别为30.31kJ/mol和13.64kJ/mol,进一步证明该数学模型的正确性。

    • 钨丝增强铜锌复合材料侵彻过程的数值模拟

      2023, 52(4):1296-1302. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220215

      摘要 (407) HTML (79) PDF 993.52 K (749) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Johnson-Cook模型和Gruneisen状态方程建立有限元分析模型,使用LS-DYNA软件对钨丝增强铜锌复合材料和钨镍铁合金侵彻钢靶过程开展数值模拟研究,分析两种材料在侵彻过程中各个阶段的变形,探讨钨丝本身的各向异性对侵彻性能的影响。结果表明,钨丝增强铜锌复合材料表现出明显的自锐化现象,与实验结果相符。复合材料在侵彻过程中应力主要集中在轴向的钨丝上,应力值达到2.5GPa,铜锌合金受力不足0.47GPa。该弹芯材料侵彻时的变形方式为:与靶板接触的钨丝发生弯曲,弯曲后的钨丝受力方向与轴向呈一定角度,强度和塑性明显降低。在剪切应力作用下,使材料变形区域发生破坏脱落,形成了尖锐的头部,从而表现出自锐化特征。

    • >材料工艺
    • 柔性W-O-C/碳气凝胶电极的制备和电催化氧化性能

      2023, 52(4):1303-1310. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220168

      摘要 (407) HTML (85) PDF 1.67 M (732) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究使用细菌纤维素为前驱体制备碳气凝胶(CA),以其作为载体,通过浸渍和高温处理制得了柔性W-O-C/CA和WC/CA复合电极材料,研究了制备工艺对材料形貌、物相和对甲醇电催化氧化性能的影响。随着高温处理温度的上升和保温时间的延长,物相变化为:钨前驱体→钨氧化物(WO3、WO3-x、WO2)→W→WCx→WC。在700 ℃保温2 h制得的柔性电极,负载颗粒主要物相为缺氧钨氧化物(WO3-x)、WO2和少量碳化钨(WC),具有良好的甲醇电催化性能和长循环稳定性,0.8 V下电流密度为76.5 mA·cm-2,1000次循环后峰电流密度保持初始值的88%,有望用于便携式或微型甲醇燃料电池阳极。

    • Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-xNb合金在He+辐照下的显微组织演变及其对腐蚀行为的影响

      2023, 52(4):1328-1337. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220207

      摘要 (475) HTML (110) PDF 2.39 M (713) 评论 (0) 收藏

      摘要:本工作采用2 MeV He+在300 ℃下对Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-xNb (x=0、1.0,wt%)合金进行辐照,然后在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中进行高压釜腐蚀实验,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究辐照对合金显微组织及腐蚀行为的影响。结果表明,添加Nb改变了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金中第二相的数量、尺寸和晶体结构。He+辐照1 dpa后,合金的辐照损伤峰区域分布有大量的He泡和型位错环,添加Nb对He泡和位错环的数量及第二相的元素扩散等均产生了一定的影响。腐蚀结果表明,He+辐照或添加1.0 wt%的Nb均可促进Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金的腐蚀,但当二者同时存在时,辐照能减弱Nb促进腐蚀的作用。

    • 碳载PtNi合金催化剂的制备、表征及氧还原催化性能研究

      2023, 52(4):1345-1351. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220278

      摘要 (398) HTML (73) PDF 1.04 M (793) 评论 (0) 收藏

      摘要:以乙酰丙酮铂(Pt(acac)2)、乙酰丙酮镍(Ni(acac)2)为前驱体,三正辛基氧膦(TOPO)为表面修饰剂,油胺(OAm)为还原剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为助剂,超导碳科琴黑ECP为载体,采用液相合成法制备了碳载PtNi合金纳米催化剂(Pt2.7Ni/C)。通过TEM对其形貌进行表征,ICP-AES进行定性和定量分析,XRD对其结构进行表征,并进行电化学阴极氧还原催化性能研究。研究表明:所制备的Pt2.7Ni/C纳米催化剂粒径分布在3~11 nm之间,平均粒径为6.25 nm;在酸性条件下,当电位在0.9 V(vs. RHE)时,Pt2.7Ni/C纳米催化剂的质量比活性为796.08 mA mg-1Pt,为商业Pt/C(JM)催化剂的4.0倍,面积比活性为3.60 mA cm-2,为商业Pt/C(JM)催化剂的11.3倍。同时在经过5000和10000圈的加速耐久性实验后,Pt2.7Ni/C纳米催化剂催化活性依旧高于商用Pt/C(JM)催化剂,表现出优异的氧还原催化性能。

    • 成形气氛对大气环境下激光修复GH4169组织与性能的影响

      2023, 52(4):1361-1368. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220196

      摘要 (394) HTML (69) PDF 1.23 M (717) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光制造高性能GH4169镍基合金通常在密闭环境下进行,导致部件加工尺寸受限和成本增加。为了拓宽激光增材制造和再制造GH4169合金的应用,本文尝试在大气环境不同气氛(Ar、N2)下进行激光修复实验。结果表明,在大气环境Ar气氛下,修复层主要由γ相和长链状Laves相组成,呈典型的柱状晶组织,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为874 MPa、621 MPa和23.1 %。在大气环境N2气氛下,由于其热导率更高,熔池冷却速率更快,修复层主要由γ相、尺寸与体积分数更小的颗粒状Laves相以及(Ti,Nb)N颗粒相组成,呈细化的枝晶组织,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为935 MPa、649 MPa和24.9 %。由于细晶强化和第二相析出强化的共同作用,在大气环境N2气氛下可成功实现对GH4169合金低成本、高效率的激光修复。

    • 基于Laval喷嘴的层流气雾化法工艺参数探索及粉末性能研究

      2023, 52(4):1369-1379. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220198

      摘要 (450) HTML (68) PDF 1.99 M (857) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Laval喷嘴的层流气雾化技术可以高效制备高性能金属粉末,但目前对这种技术的各项工艺参数及粉末性能尚未有系统性研究。本文使用基于Laval喷嘴的层流气雾化制粉设备制备了AlSi10Mg合金粉末,同时使用传统分析方法和X射线计算机断层扫描技术分别研究了雾化气体压力以及导流管内径对粉末整体形貌、三维形貌、球形度、粒度分布、物理性能及内部缺陷的影响,并结合数值模拟进行机理性解释。结果表明,基于Laval喷嘴的层流气雾化技术制备的AlSi10Mg粉末性能较好,由于在较高的雾化气体压力和较窄的导流管内径条件下气液流量比更高,金属熔体更易发生破碎,故制备的粉末球形度更好,粒度分布较窄,细粉收得率可接近50%,不规则粉末及空心粉较少。

    • Er、Sc微合金化对WAAM Al-7Si-0.6Mg合金组织与性能的影响

      2023, 52(4):1380-1389. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220202

      摘要 (352) HTML (68) PDF 41.44 M (1050) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过金相显微镜、扫描电子显微镜、室温及高温拉伸试验研究了Er、Sc微合金化对电弧增材制造Al-7Si-0.6Mg成形合金组织及性能的影响。结果表明,Er的添加导致直接沉积态成形合金枝晶干变短、枝晶变细;Sc的添加导致直接沉积态成形合金α-Al枝晶尺寸变短,趋于等轴,经过T6热处理后,微观组织差异消除。Er、Sc的添加提高了200℃、250℃电弧增材制造Al-7Si-0.6Mg成形合金的高温性能稳定性,且Sc的效果优于Er。

    • Al-20Sm金属间化合物微观组织和力学性能研究

      2023, 52(4):1390-1395. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220230

      摘要 (371) HTML (68) PDF 916.46 K (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:Al-Sm合金作为一种新型中子吸收材料,具有低成本、高塑性和高中子吸收率等优点,加工成箔材后可用于中子准直器、费米斩波器等中子关键器件。通过蒙特卡洛模拟(MCNP)对Al-Sm合金的中子透射率进行模拟计算,结果表明,当Sm含量增加到20 wt.%以上时,材料在1~6 mm范围内的中子透射率均低于20%,Al-20Sm合金满足中子吸收率的同时具有一定的塑性。通过真空感应熔炼制备Al-20Sm合金,并采用XRD、EDS和SEM对该合金的微观结构和热处理前后的相转变展开研究。结果表明,铸态组织为α-Al和β-Al4Sm,经过550 ℃、2 h热处理后,发生同素异构转变,合金内的β-Al4Sm全部转变为γ-Al4Sm,550 ℃热处理300 h以后,部分γ-Al4Sm发生熔晶转变,形成Al3Sm。采用纳米压痕技术测试Al-Sm中间化合物的微观力学性能,其中β-Al4Sm、γ-Al4Sm和Al3Sm硬度分别为8.97 GPa、8.91 GPa和9.89 GPa。

    • 电熔刚玉对硅基陶瓷型芯性能的影响

      2023, 52(4):1396-1402. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220267

      摘要 (351) HTML (71) PDF 984.37 K (728) 评论 (0) 收藏

      摘要:以石英玻璃粉为原料,石蜡为增塑剂,添加0%~30%的电熔刚玉为矿化剂,通过热压注法成功制备了硅基陶瓷型芯,研究了电熔刚玉含量对方石英析晶和硅基陶瓷型芯综合性能的影响。结果表明:随着电熔刚玉含量的增加,样品的收缩率逐渐增加,气孔率先减小后增大,致密化程度增加;而抗弯强度和高温抗蠕变性能呈现先增强后减弱的趋势。当添加10%电熔刚玉时,样品表现出优良的综合性能,收缩率为1.02%,气孔率为20.91%,体积密度为1.7083g·cm3,室温和高温抗弯强度分别为14.83MPa和20.96 MPa,高温挠度为0.39mm。

    • GH720Li时效态合金γ′相的微观形态和三维EBSD表征

      2023, 52(4):1410-1418. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220166

      摘要 (574) HTML (78) PDF 1.47 M (949) 评论 (0) 收藏

      摘要:GH720Li合金是航空发动机涡轮盘首选材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)对GH720Li双时效态合金中三种γ′相的微观形貌、结构和微区成分进行了研究。基于聚焦离子束-电子束双束系统并应用EBSD-EDS联用技术对合金γ相和一次γ′相进行了分析,并应用Avizo软件对一次γ′相进行了三维重构。获得了合金一次γ′相的三维形态以及形态参数,给出了一次γ′相的体积分数,并与二维切片的分析结果进行了对比。结果表明,合金基体相和一次γ′相都存在大量的Σ3孪晶界。一次γ′相在三维尺度上存在多种形态,一些较大尺寸γ′相在二维截面上呈现不连续分布。三维EBSD可更全面反映一次γ′相的真实形态。一次γ′相三维信息的获得为改进合金的热处理工艺提供了依据。

    • 0.02 mm厚钼箔材的显微组织、织构及性能

      2023, 52(4):1426-1431. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220257

      摘要 (394) HTML (80) PDF 2.22 M (779) 评论 (0) 收藏

      摘要:以粉末冶金烧结坯为原料,通过多道次轧制和中间退火制备了抗拉强度>795 MPa、延伸率>1%的0.02 mm厚钼箔。采用场发射扫描电子显微镜、电子背散射衍射以及室温拉伸等手段分析了该箔材的组织、织构及力学性能特征,并与相同工艺下的0.06 mm钼箔进行对比。结果表明:较之于0.06 mm钼箔,0.02 mm钼箔显微组织特征在于晶粒形状皆为颗粒状或细长纤维状,更为均匀细小且长径比更大;其小角度晶界占比降低,尤其是亚晶界的减少更为明显。0.02 mm钼箔中织构组成具有更加向α线织构集中的特点,其晶粒占比达99.7%;虽然两种钼箔的主织构皆为{001}<110>,但变形量更大的0.02 mm的{001}<110>组分占比远低于0.06 mm钼箔,而{112}<110>占比则明显更高。0.02 mm钼箔不同方向的力学性能差距更为突出,用以表征各向异性程度的IPA值在三项力学性能指标上都有不同程度的提升;随着厚度减薄,钼箔不同方向的抗拉强度`Rm、屈服强度`Rp和延伸率`A15、屈强比`Rp/`Rm呈现不同的变化趋势,揭示出RD、TD方向加工硬化,45°-RD方向则形变韧化。

    • Cu/Al层厚比对波纹辊轧制Cu/Al复合板变形行为和结合性能的影响

      2023, 52(4):1447-1454. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220319

      摘要 (332) HTML (71) PDF 1.81 M (852) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文通过剪切强度测试、剪切断面显微观察和有限元仿真等手段对不同Cu/Al层厚比下波纹辊轧制(CRB)Cu/Al复合板的金属的变形行为和界面结合性能进行了研究。结果发现,CRB过程中界面处形成了局部强正应力和多个“搓轧区”,促进了复合板的塑性变形和界面结合。增大Cu/Al层厚比可提升Cu层的变形率和波谷界面处的正应力,有利于降低Cu/Al复合板的翘曲程度,并增强界面的整体结合性能。当层厚比从2:10增加到2:4时,界面剪切强度从40.39 MPa上升到47.24 MPa,但界面剪切强度的波动逐渐增大。

    • 激光扫描速度对Ti-Ni形状记忆合金组织和性能影响

      2023, 52(4):1455-1463. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220291

      摘要 (312) HTML (70) PDF 1.32 M (701) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM) 成形技术制备Ti-Ni形状记忆合金,利用OM、SEM、XRD和室温压缩等研究SLM增材制造参数改变对成形合金内部缺陷、熔池形貌、相变行为及力学性能等影响规律。结果表明,在SLM其它打印参数保持不变的情况下,随激光扫描速度增加成形合金内部缺陷形貌由近规则球形转变为不规则形状;逐行扫描熔池形貌宽度降低且连续性下降;随激光扫描速度增加富Ni基Ti-Ni形状记忆合金相组成含量发生改变,B2奥氏体相含量增加B19’马氏体相含量减少;成形富Ni基Ti-Ni形状记忆合金相变温度随激光扫描速度增加先降低后升高,但升降温相变过程中均为单一相变峰;当扫描速度为900 mm/s时成形富Ni基Ti-Ni形状记忆合金相对密度达到98.5%,内部缺陷含量较少且处于缺陷类型转变范围内,同时试样的最大抗压强度为3120 MPa,对应压缩应变为41%,具有较好的综合性能,为最佳打印参数。

    • 道次压下量对2197铝锂合金轧制组织与力学性能的影响

      2023, 52(4):1476-1482. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220173

      摘要 (346) HTML (81) PDF 1.66 M (821) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铝锂合金塑韧性、成形性差的问题,本文通过OM/SEM微观组织分析、拉伸及硬度/电导率测试,研究了在总压下量75%条件下、轧制道次压下量对2197铝锂合金组织与力学性能的影响。结果表明:道次压下量显著影响铝锂合金的晶粒结构、析出相的数量及分布。轧制态合金的强度随单道次轧制压下量的增加而显著增加、而塑韧性则明显下降。T8时效处理使析出相大量析出,轧制合金中的PLC效应得到消除,小、大道次压下量轧制合金的力学性能得到显著提升。大压下量轧制合金经时效处理后强塑性综合力学性能最高,抗拉强度为384.94MPa、断后伸长率为12.45%,较小、中道次压下量轧制时效合金分别提高2%、21%和29%、31%。

    • Mo和Re对含Ru新型单晶高温合金组织稳定性的影响

      2023, 52(4):1490-1498. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220201

      摘要 (425) HTML (70) PDF 3.13 M (730) 评论 (0) 收藏

      摘要:制备名义成分分别含0.4% Mo-6.4% Re、2.8% Mo-6.4% Re和0.4% Mo-6.7% Re的三种新型镍基单晶高温合金。分析合金经过热处理后的元素分配配比,经过1100 ℃,0~1000 h的热暴露后的γ′相演化、拓扑密排相(TCP)析出规律。结果表明,Re含量的微量增加和Mo含量的大幅增加会明显增加各元素在枝晶干和枝晶间、γ/γ′两相间的偏聚,低扩散元素Re等在枝晶干和γ相的偏析降低了热暴露过程中γ′相的粗化速率。Re的微量增加,促进P相析出数量增多,但P相的长大受到一定限制,原因是Re促进P相形成元素Re、W和Ru在枝晶干的偏聚,促进P相形核,使P相数量增多,但大量析出的P相互相接触交叉,反而降低了长大速率。Mo含量的大幅增加,使得在1100 ℃长时热暴露过程中同时存在μ相和P相,且μ相优先析出,数量多,尺寸大,而P相析出时间延迟,数量少,尺寸小,原因是Mo促进μ相的主要组成元素Re、W、Mo在枝晶干的偏聚,尤其是Mo含量的提高,促进μ相优先析出,随着μ相形成元素的消耗,以及P相在1100 ℃下更稳定,促使P相在μ相之后析出。

    • 低膨胀高温合金晶粒长大规律及对其性能的影响

      2023, 52(4):1499-1506. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220220

      摘要 (376) HTML (88) PDF 1.32 M (751) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文通过研究不同热处理制度对低膨胀高温合金析出相的行为以及晶粒长大的影响。实验结果表明,在Laves相析出峰温度范围(980℃~990℃)保温不同时间,Laves相尺寸逐渐增大,晶粒不长大。在1000℃~1040℃保温1h后Laves相开始溶解,晶粒逐渐长大至4级、3.5级、3级、2级,因此在热加工过程中为避免晶粒度长大,热变形加热温度不应超过1010℃,或在1000℃变形且保温时间不应超过1h。晶界Laves相的含量对合金性能影响较小,而合金的晶粒度对其影响较大。

    • >评述
    • 多主元合金中局部化学短程有序的研究进展

      2023, 52(4):1507-1519. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220269

      摘要 (648) HTML (116) PDF 1.52 M (986) 评论 (0) 收藏

      摘要:多主元合金因其独特的微观结构和优异的综合性能而展现出了广阔的应用前景,也是近年来金属结构材料领域的研究热点之一。作为一类新型复杂合金,多主元合金与传统合金在原子尺度上存在本质的区别,其中局部化学短程有序作为多主元合金中一种特殊的原子级微观组织,其与位错的交互作用将对合金的变形行为及力学性能产生重要的影响。本文综述了多主元复杂合金中局部化学短程有序的相关研究进展,主要包括化学短程有序的形成因素、表征方法以及对位错行为和力学性能的影响,并针对目前关于化学短程有序的定量表征、调控技术、理论模型建立及对服役性能的影响等方面存在的问题与不足进行了分析和展望。

    • Finemet型纳米晶合金热处理工艺研究进展

      2023, 52(4):1520-1529. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220285

      摘要 (602) HTML (81) PDF 820.64 K (876) 评论 (0) 收藏

      摘要:热处理工艺是改善纳米晶合金软磁性能极为有效的方式,本文对纳米晶带材的热处理工艺研究状况进行了系统总结,并对不同热处理方式的优缺点进行了比较。常规退火和焦耳退火作为加热方式决定了合金退火后的晶粒尺寸和晶化相比例,是获得最佳性能的前提;磁场退火和应力退火作为外场施加方式,可以改变合金在退火后的磁滞回线形状,获得更高的感生各向异性,降低材料在一定磁场强度下的恒定磁导率。常规加热和磁场退火的发展应用已比较成熟,而焦耳加热方式和应力退火分别受工艺装备和生产效率的影响,在应用方面存在滞后。然而,焦耳退火的高效率和应力场退火后的高感生各向异性值也表现出极大的优势,具备未来产业化应用的潜力。

    • >研究快报
    • Co含量对FeCoPB非晶合金软磁性能和弯曲韧性的影响

      2023, 52(4):1530-1535. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220570

      摘要 (445) HTML (65) PDF 1.04 M (753) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用熔体旋淬的方法制备了FeCo含量达到87 at.% Fe-Co-P-B系非晶合金薄带,研究了金属元素Co对Fe-Co-P-B系非晶合金的形成能力、软磁性能和弯曲韧性的影响规律。该合金系具有高的饱和磁化强度1.75-1.84 T,且热处理后薄带仍具有良好的弯曲韧性。添加Co元素后,提高了合金的居里温度,恶化了矫顽力。对薄带样品施加12 MPa的拉应力,合金的矫顽力由12.8 A/m降低到6.5 A/m。因此,通过成分和应力的调控可以避免Fe基非晶合金热处理引起的弛豫脆性问题,为获得具有优异软磁性能和良好弯曲韧性的Fe基非晶合金提供重要途径。

    • 超超临界机组转子FB2钢630℃长期时效稳定性研究

      2023, 52(4):1536-1542. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220577

      摘要 (379) HTML (66) PDF 1.59 M (814) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以FB2转子钢为研究对象,利用冲击实验、硬度测试、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等测试方法研究了630℃长期时效中FB2转子钢组织和性能的变化,结果表明:随着时效时间延长,冲击功和硬度都呈下降趋势,冲击韧性在2000 h后下降较为明显,后逐渐趋于稳定。而硬度总体处在较高水平(253 HBW)。M23C6碳化物尺寸及含量有所增长,但未见明显粗化;Laves相尺寸增长更明显并在晶界处聚集,但未形成链状。Laves相的析出长大与聚集是导致冲击韧性下降的主要原因。研究结果认为630℃时效至5000 h FB2钢能够保持较高的高温稳定性。

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