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  • 2024年第0卷第12期文章目次
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    • >钛合金
    • 激光沉积预混合的近α钛合金和Ti2AlNb合金粉末中成分偏析与层错诱导亚晶结构形成

      2024, 53(12):3281-3290. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240097

      摘要 (234) HTML (33) PDF 3.51 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过激光沉积在近α钛合金基板上制备了不同比例的预混合近α钛合金和Ti2AlNb合金粉末,并对2种粉末的微观组织演变和结构特征进行了分析和讨论。结果表明,Ti2AlNb含量在40%(质量分数,下同)以上的激光沉积预混合钛合金粉末的等轴B2晶粒内形成了许多河流状亚晶粒结构,而Ti2AlNb含量在40%以下的粗柱状β晶粒内则呈现针状结构。值得注意的是,降低激光功率和扫描速度可以促进亚晶粒结构的形成。基于实验结果的分析可以推断出,这种亚晶粒结构的形成不仅与亚晶界成分微偏析导致的O相析出有关,还与激光沉积过程中内应力诱导的堆垛层错密不可分。

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    • Ti6321合金不同组织室温拉伸蠕变行为研究

      2024, 53(12):3383-3389. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230717

      摘要 (92) HTML (0) PDF 1.04 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:作者研究了Ti6321合金等轴、双态和魏氏组织室温下706MPa拉伸应力作用200h的蠕变行为,采用透射电子显微镜(TEM)观察了Ti6321合金不同组织拉伸蠕变后的微观组织形貌,并通过迹线法分析了位错滑移类型。结果表明:Ti6321合金等轴组织的蠕变应变最大,双态组织次之,魏氏组织最小。通过对蠕变曲线进行一阶求导,找到蠕变速率变化转折点,得到不同阶段的蠕变应变,发现初始蠕变应变大小与组织中残留的位错量成正相关。Ti6321合金室温蠕变机制主要是位错滑移,拉伸蠕变过程中等轴组织发生了原始胞状位错分解和新位错滑移的形成,该位错为(10-11)<11-23>交滑移;双态组织初始α相发生了{10-10}<11-20>柱面滑移,次生α相发生了 (-1101)<-1-120>锥面滑移;魏氏组织发生了(0001)<-2110>基面滑移,可能发生了(10-11)<10-12>锥面滑移。

    • 细晶TC4合金板材超塑性行为及组织演变研究

      2024, 53(12):3422-3427. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230630

      摘要 (82) HTML (0) PDF 1.12 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究采用恒应变速率法,系统探究了在880-920 °C,0.0005 s-1-0.005 s-1的温度及应变速率条件下细晶TC4合金板材的超塑性行为,并就其超塑变形过程中的微观组织演变表征分析。研究表明,随着超塑变形温度的升高,合金均发生明显的动态再结晶现象,其超塑变形机制也随之改变。在880 °C/0.001 s-1下合金表现为晶界滑动、晶粒旋转和滑动的协同超塑变形机制,TC4合金表现出最佳的超塑性能,延展率高达1039%,应变敏感系数m值达0.51,在920° C/0.001 s-1条件下,合金的超塑性依赖于晶界滑动和晶内位错滑移的共同作用,TC4合金延展率仅为746%,应变敏感系数m值降至0.39,相关结果阐释了不同温度及应变速率下TC4合金超塑性能差异的关键原因,对深入研究TC4钛合金超塑变形过程中复杂的力学行为与变形机制具有重要意义。

    • 单晶钛变形机制的分子动力学研究

      2024, 53(12):3447-3456. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230646

      摘要 (71) HTML (0) PDF 1.53 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究采用分子动力学模拟方法研究了单晶钛的变形机制,研究温度为500~1000K,应变率为"0.0001" 〖"ps" 〗^"-1" ~"0.01" 〖"ps" 〗^"-1" ,加载方式为拉伸和压缩,对结果进行了应力应变分析、势能分析、共进邻分析和位错密度分析。结果表明,随温度的升高,屈服强度降低,屈服点对应的应变值减小;在相同温度下,拉伸屈服强度略高于压缩屈服强度;不同加载速率下弹性模量变化不大,加载速率增加屈服强度增大。随温度的升高或加载速率增加,体系的势能峰值增加。随着应变的进行,HCP结构减少,Other结构增加,BCC、FCC结构出现并增加(除变形温度1000K时以外);超过屈服点后,各种结构逐渐趋于平稳;随着温度的升高,晶体结构的转变提前发生。随着温度的升高,位错密度降低,拉伸载荷下的总位错密度大于压缩载荷;整个变形过程中的主要位错类型是Other位错、1/3<-1100>位错和1/3<11-20>位错。

    • 等离子熔丝增材制造工艺参数对RT-1400钛合金成形性的影响研究

      2024, 53(12):3457-3464. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230647

      摘要 (60) HTML (0) PDF 942.03 K (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用二次回归正交实验方法,研究等离子熔丝增材制造不同工艺参数因素对于成形性结果的影响规律。结果表明:焊接速度对熔宽的影响最大,功率与焊接速度的交互对熔宽影响最小;送丝速度对熔高的影响最大,焊接速度的重复对熔高影响最小;功率与送丝速率的交互影响对于宽高比影响最大,焊接速度对宽高比的影响最小;熔深主要受到热输入量即功率的影响最大。二次回归模型对实际结果的预测值与实际值误差在10%以内,预测结果良好。适用于RT-1400钛合金等离子熔丝增材制造工艺为:P(焊接功率)=3 KW、WFS(送丝速度)=2.4 m/min、Ts(扫描速度)=0.2m/min、焊道间距为5.3mm、采用层间正交扫描方式。

    • 厚板热轧开坯Ti-44Al-5Nb-1Mo-(V, B)合金的显微组织及热变形能力

      2024, 53(12):3503-3513. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230672

      摘要 (46) HTML (0) PDF 5.71 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用Marc有限元模拟软件对Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金的厚板热轧开坯过程进行模拟,建立了三维热力耦合有限元模型,分析了轧制过程中TiAl合金不同位置的温度、等效应力和等效应变等,重点关注了沿厚板厚度方向的等效塑性应变分布特征。基于模拟结果,对Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金进行了厚板热轧开坯,考察了板材沿厚度方向的显微组织演变规律及开坯工艺对其热变形能力的影响。结果表明,开坯板材的显微组织主要由少量的残余片层和细小的B2、γ和α2多相混合组织组成,由板材边缘至心部的等效塑性应变逐渐升高,这使组织中残余片层的含量由板材边缘至心部逐渐降低,板材心部的组织会发生较大程度的流变软化。基于厚板热轧开坯工艺对显微组织的影响规律,初步确定了Ti-44Al-5Nb-1Mo-2V-0.2B合金的薄板制备工艺。在该合金的板材制备工序中,随着板材厚度的降低,应适当增加回炉次数或延长回炉时间,并减小轧制变形量,以降低板材心部至边缘的温度和应变分布梯度,同时,在轧制工序后期,可通过提高轧制温度实现显微组织进一步细化。

    • >材料科学
    • 水平电极稀土电解槽阳极气泡动力学及电解液流动数值模拟

      2024, 53(12):3291-3298. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240023

      摘要 (40) HTML (14) PDF 1.35 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了一个二维瞬态数学模型,分别描述了水平电极稀土电解槽中阳极气泡动力学和气泡诱导的电解液运动。结果表明,随着阳极倾斜角度的增大,阳极气泡厚度逐渐增大。此外,与常规阳极相比,倾斜和倒角阳极有利于缩短气泡长度,提高气泡速度。同时,电解槽内气泡诱导的电解质运动可以改善稀土氟氧化物的分布和运动过程,从而提高电流效率。最后,基于电解液流动提出了一种新型的加料方式。

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    • 微观结构与应力状态对双级HIPIMS沉积TiN镀层服役性能的影响

      2024, 53(12):3299-3305. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240043

      摘要 (34) HTML (9) PDF 1.91 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用新型双级高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)技术在不同沉积时间条件下制备TiN镀层,分析不同镀层生长阶段其微观结构与应力状态对镀层力学、摩擦、耐腐蚀等服役性能的影响。结果表明,随着沉积时间由30 min增加至120 min,TiN镀层表面结构均呈大小颗粒紧密掺杂的圆胞状结构,始终保持沉积-结晶-生长的原子堆积增厚机制;当沉积时间由90 min(镀层厚度3884 nm)增加至120 min(镀层厚度4456 nm)时,镀层应力状态出现压-拉转变。当沉积时间为90 min时,TiN镀层结构致密且受到较小的压应力(-0.54 GPa),镀层具有较高的硬度与弹性模量(27.5、340.2 GPa)、较好的摩擦学性能(平均摩擦系数0.52,最小磨损率1.68×10-4 g/s)及较好的耐腐蚀性能(最小腐蚀电流密度1.0632×10-8 A·cm-2、最小腐蚀速率5.5226×10-5 mm·A-1)。

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    • 阴极等离子电解沉积制备Al2O3-Ru复合涂层的机理与性能

      2024, 53(12):3306-3312. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240067

      摘要 (26) HTML (8) PDF 2.78 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用阴极等离子体电沉积法制备了不同贵金属掺杂氧化铝涂层。结果表明,贵金属掺杂氧化铝制备的涂层孔隙率降低(特别是Al2O3-Ru),涂层的耐高温循环氧化性能和抗剥落性能均有所提升。Al2O3-Ru复合涂层的效果更好,平均氧化速率值K和平均氧化物碎裂量G最小。同时,利用能斯特方程解释了贵金属和氧化铝同时沉积的原因,对沉积的整个过程和机理进行了分析和探讨。

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    • 晶粒细化对Inconel 617合金微观织构和力学性能的影响

      2024, 53(12):3313-3320. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240091

      摘要 (66) HTML (16) PDF 2.64 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了室温轧制后不同变形量(20%、50%、70%)下的Inconel 617合金微观组织特征和力学性能变化。采用电子背散射衍射、X射线衍射分析了轧制过程中Inconel 617合金的晶粒细化机制和主要织构种类,并且对不同变形量下的Inconel 617合金的显微硬度和拉伸性能进行了测试。结果表明:在轧制变形过程中,Inconel 617合金晶粒发生细化,细化的机制是位错密度和应变梯度增大导致的原有晶粒破碎。轧制试样主要织构为高斯{011}<001>、旋转高斯{110}<110>、黄铜{011}<211>和P织构{011}<112>,并且随着变形程度的增大,剪切织构逐渐增强。轧制变形后,晶粒细化和位错强化共同提高了Inconel 617合金的强度,降低了塑性。综合来看,在20%的变形量时,Inconel 617合金的屈服强度和韧性分别为772.48 MPa和0.1962,具有较好的协同效果。

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    • 激光加工镁合金表面形貌的生物相容性

      2024, 53(12):3321-3328. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240249

      摘要 (42) HTML (11) PDF 1.71 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:对镁合金表面进行激光加工改性,通过观察羊肋骨表面形貌,确定激光刻蚀形貌为沟槽。通过接触角测试,探究镁合金表面不同形貌的润湿性。通过细胞粘附试验,探究不同形貌的镁合金表面对细胞粘附、生长、迁移的影响。结果表明,田形形貌润湿角比沟槽形貌小,田形形貌的镁合金表面有更好的亲水性;与光滑表面相比,田形表面细胞附着性好,凹陷及凸起处均铺满细胞,这说明经过激光加工处理获得的显微图案有利于生物相容性的提高。

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    • 原位析出TiB2-Ti2AlN增强TiAl合金力学性能

      2024, 53(12):3329-3337. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240001

      摘要 (46) HTML (7) PDF 3.15 M (64) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用放电等离子烧结技术对TiAl合金和BN纳米片混合粉末在1300 ℃下进行烧结,原位合成了TiB2-Ti2AlN/TiAl复合材料,并对TiAl复合材料的显微组织演变和室温力学性能进行了研究。结果表明,添加低含量BN纳米片的TiAl复合材料为全片层组织,而添加高含量BN纳米片的TiAl复合材料向近片层组织转变。此外,原位合成的TiB2-Ti2AlN颗粒均匀分布在片层团晶界处,显著细化了复合材料组织。当添加质量分数为0.5%的BN纳米片时,TiB2-Ti2AlN颗粒在片层团晶界处形成连续核壳结构。室温压缩和摩擦磨损结果表明,随着BN纳米片质量分数从0%增加到1%,TiAl复合材料的显微硬度和抗压缩强度显著提高,摩擦磨损系数从0.59降低到0.47,磨损率降低了29.9%。TiAl复合材料优异的力学性能主要归因于原位析出的TiB2-Ti2AlN颗粒、细化的显微组织和核壳结构所产生的强化效应。

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    • 压缩道次对ZK60镁合金力学性能和腐蚀行为影响

      2024, 53(12):3338-3347. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240102

      摘要 (58) HTML (13) PDF 3.43 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了多向压缩道次对ZK60镁合金组织、力学性能和腐蚀行为的影响。结果表明,铸态ZK60镁合金枝晶偏析较为严重,晶界处分布着粗大的MgZn相。当压缩道次增加到9道次时,晶界处的粗大凝固相显著细化,并发生回溶,大晶粒周围的局部区域出现细小的再结晶晶粒,并在再结晶晶粒周围析出细小弥散的纳米相。随着压缩道次的增加,ZK60镁合金的抗拉伸强度总体呈上升趋势,压缩率呈下降趋势,9道次时抗压强度为433.6 MPa,压缩率为21.3%。多向压缩可显著降低ZK60镁合金在模拟体液中的降解率,对于铸态ZK60镁合金,微观偏析容易导致严重的晶内局部腐蚀,但是经过多向压缩后,晶内局部腐蚀倾向明显减弱。

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    • 核壳结构粒子制备及在精密加工中的应用

      2024, 53(12):3348-3357. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240011

      摘要 (36) HTML (8) PDF 1.26 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了核壳结构磁性纳米粒子的制备方法,重点阐述了溶胶凝胶法、微乳液法、自组装技术的制备原理机制,探讨了近年来关于核壳结构在精密加工方面的相关研究进展。利用溶胶凝胶法制备了Fe3O4@SiO2复合粒子,并将其应用于钛合金板材的磁流变抛光中。结果表明,与传统磨粒相比,核壳结构磨粒加工后可获得更高的表面质量。经过20 min抛光后,工件面粗糙度达到了23 nm,并且有效地减少了划痕。最后,对核壳结构纳米粒子的制备和应用进行了总结和展望,为核壳结构纳米粒子进一步研究提供参考。

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    • Fe元素含量对FeCrMnAlCu高熵合金在3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能的影响

      2024, 53(12):3373-3382. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230572

      摘要 (35) HTML (0) PDF 4.80 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文采用真空电弧熔炼技术制备了FexCrMnAlCu(x=0, 0.5, 1, 1.5, 2)高熵合金,使用XRD、SEM、EDS对腐蚀前后合金的相结构与微观组织进行了表征,通过动电位极化曲线、EIS、XPS以及浸泡实验对合金在3.5% NaCl溶液中的腐蚀行为与氧化膜成分进行了表征,研究结果表明:FexCrMnAlCu高熵合金均为BCC+FCC相的双相结构,Fe元素的添加使得BCC相衍射峰强度逐渐增强。随着Fe含量的增加,合金的耐腐蚀性能先增强后减弱,添加了Fe元素的合金耐腐蚀性能均强于不含Fe的合金,这是由于Fe元素的加入使得晶粒尺寸发生了变化,使得单位面积上的晶界数量改变,从而造成耐腐蚀性能的变化。FexCrMnAlCu合金的腐蚀类型主要为晶间腐蚀,腐蚀后合金表面形成了由各元素氧化物组成的氧化膜。Fe1.5CrMnAlCu合金的自腐蚀电流密度最小(1.75×10-6 A/cm2)、自腐蚀电位最正(-0.589 V),容抗弧半径最大。

    • 预变形Mo-0.3La合金的热变形行为研究

      2024, 53(12):3390-3397. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230773

      摘要 (33) HTML (0) PDF 2.12 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用Gleeble-3500热模拟机在变形温度为700~1273K、应变速率为0.001~0.1 s-1、真应变为60%的实验条件下,对预变形Mo-0.3La合金的热变形行为进行了研究,并采用包含Zene-Hollomon参数的双曲正弦模型,建立了热变形流变方程。结果表明:预变形Mo-0.3La合金的真应力-应变曲线具有动态再结晶特征,在较低的温度(973K)/较高的应变速率(0.1 s-1)下,表现出加工硬化,在1273K低应变速率(0.001和0.005 s-1)下动态再结晶具有显著性;合金含有31.65%大角度晶界,再变形后大角度晶界减少至17.14%,且存在少量的再结晶晶粒(6.08%);变形温度升高,大角度晶界和再结晶晶粒增多;由流变方程得到平均变形激活能Q为287.08kJ/mol,应力指数n为14.40,依据流变方程计算出的应力理论值与实际值的平均相对误差仅3.25%。

    • Zr在αU中的固溶度曲线的第一性原理计算

      2024, 53(12):3398-3406. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230809

      摘要 (18) HTML (0) PDF 1.40 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对U-Zr相图中富U端Zr在αU中的固溶度曲线所需的溶解焓和过剩熵,本文分别进行了第一性原理计算并与实验数据进行了对比分析。对于Zr-αU固溶体转变为δUZr2时对应的溶解焓和过剩熵,采用SQS模型得到每个Zr原子对应的结果为1.437 eV/Zr和1.060 kB/Zr,采用disorder模型得到每个Zr原子对应的结果为1.420 eV/Zr和 0.732 kB/Zr。基于实验数据,分析拟合得到的每个Zr原子的溶解焓为-0.823±0.712 meV/Zr,过剩熵为5.880±9.976 kB/Zr。对比理论计算和拟合实验数据的结果发现,振动熵对固溶度的影响不可忽略,并且理论和实验数据相差较大的原因可能与理论计算中设置的δUZr2中Zr的位置与实验中的具体结构位置参数不尽相同有关。

    • 激光选区熔化-熔体浸渗制备层状多金属复合材料

      2024, 53(12):3407-3412. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230812

      摘要 (35) HTML (0) PDF 1.26 M (45) 评论 (0) 收藏

      摘要:多金属复合材料可集成单一组元的特性,获得传统材料难以实现的高强韧和多功能特性,具有广阔应用前景。在此,提出了激光选区熔化和真空熔体浸渗技术制备层状多金属复合材料的新思路。以铜/316L为模型材料,成功制备了拥有精细层状结构的复合材料,探究了构型变化对复合材料性能的影响。结果表明,复合材料性能具有明显各向异性。随着316L层厚的增大,复合材料的抗压强度和弹性模量增大,导电性略有减小,分别可达纯铜的1.96、1.34和0.9倍。得益于结构优化(微米级层状)和组分选择(铜和不锈钢),复合材料同时拥有优异的强韧性和良好的导电性。此外,本文提供的方法新颖,普适性强,为设计和制备高性能多功能复合材料提供了新途径。

    • 铍第一塑性高峰区的流变行为及本构方程

      2024, 53(12):3413-3421. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230623

      摘要 (21) HTML (0) PDF 2.64 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用Instron5582万能材料试验机进行等温压缩试验,获得金属铍在变形温度为250 ℃~450 ℃、应变速率为10-1 s-1 ~10-4 s ?1 条件下的真应力?应变曲线,研究金属铍第一塑性高峰区的流变行为。结果表明:实验条件下金属铍的流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小,具有较大的温度敏感性。各变形条件下,金属铍加工硬化到一定程度后,随着应变量的增加,应力值有下降趋势,特别是250 ℃/10-1 s-1变形条件,出现了明显的峰值应力。并且,随着应变量的增加,金属铍的变形激活能从244.95 kJ/mol 减少至166.82 kJ/mol,这些研究结果表明金属铍在第一塑性高峰区变形时,软化机制受动态再结晶的影响,但主要的软化机制仍是回复。建立了包含应变量的Arrhenius应变补偿本构方程,预测相对误差(MRE)最大为5.0550%,相关系数(R)最小为0.9899,能够较准确预测金属铍在第一塑性高峰区压缩变形时的流变应力。

    • 机械合金化-射频等离子球化制备WMoTaNbV难熔高熵球形粉末

      2024, 53(12):3428-3436. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230632

      摘要 (35) HTML (0) PDF 5.25 M (45) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究以单质元素粉末为原料,采用机械合金化和射频等离子体球化制备WMoTaNbV难熔高熵合金球形粉末。重点研究了球磨时间和射频等离子体球化过程对粉末物相、形貌、粒度和杂质含量的影响规律,并使用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、碳硫仪、氧氮氢仪和激光粒度分析仪等对粉末性能进行分析表征。结果表明:随着球磨时间的延长,低熔点元素逐渐向高熔点元素固溶。当球磨时间为14 h时,可以形成单一BCC相结构的难熔高熵合金粉末,粒径随球磨时间的延长逐渐细化,杂质含量随着球磨时间延长而增加。选取球磨2h的粉末进行射频等离子球化,球化后的粉末中位粒径为66.0μm,氧碳含量分别是540 ppm和210 ppm,粉末流动性显著提高至8.4s·(50 g)-1,振实密度达到8.80 g·cm-3.

    • 退火温度对(AlCoCrFeNi)80wt. %/(CoCrNi)20wt. %复合材料耐磨和耐腐蚀性的影响

      2024, 53(12):3437-3446. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230633

      摘要 (31) HTML (0) PDF 1.23 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:腐蚀与磨损是影响机械关键零部件使用寿命的主要因素,因此对新型耐磨和耐腐蚀材料的研究具有重要意义。高熵合金(High entropy alloy, HEA)和中熵合金(Medium entropy alloy,MEA)作为新兴材料,具有特殊的组织结构和优异的性能,成为耐磨和耐腐蚀材料的研究热点。本文利用SLM技术制备了耐磨耐腐蚀性能优异的(AlCoCrFeNi)80wt.%/(CoCrNi)20wt.%复合材料。并对其进行了退火处理。利用X射线衍射、扫描电镜、能谱分析、电子背散射衍射、硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站和X射线光电子能谱分析等技术手段研究了不同退火温度(600 ℃、800 ℃、1000 ℃)对(AlCoCrFeNi)80wt.%/(CoCrNi)20wt.%的组织结构、硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响规律及机理。经过600 ℃退火后,复合材料的相组成没有变化,均由BCC相和B2相组成,晶粒比退火前更加均匀细小。经过800 ℃和1000 ℃退火后,FCC相出现,晶粒更加粗大。退火温度越高,FCC相比重越大,晶粒尺寸越大。随退火温度的升高,复合材料的硬度和耐磨性先提高后降低。由于细晶强化作用,600 ℃退火试样的硬度最高和耐磨性最好,与退火前的试样相比,硬度提高了26.9 %,磨损失重降低了32 %。退火处理促进了钝化膜中Cr2O3的富集,提高了复合材料的耐腐蚀性,1000 ℃退火试样的耐腐蚀性最优。

    • 718Plus合金η相析出行为及其对热变形行为影响研究

      2024, 53(12):3465-3474. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230655

      摘要 (22) HTML (0) PDF 2.31 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了718Plus合金中η相的析出行为及溶解规律。研究了无η相析出、少量η相析出、大量η相析出的试样经不同压缩量压缩后的再结晶组织。研究了少量η相析出的试样在不同条件下压缩后的再结晶组织。结果表明, 718Plus合金中?相析出峰值温度在900℃。?相溶解受时间影响较大,在1040℃固溶2小时后?相可完全溶解。预先析出少量?相在大变形过程中有利于动态再结晶的发生,而大量析出?相在大变形过程中抑制动态再结晶的发生。在大变形量、合适的温度、合适的变形速率下,预先析出的少量?相与动态再结晶过程相互作用,有利于获得均匀、细小的晶粒组织。

    • 不同镍基粉末高温合金的氧化行为研究

      2024, 53(12):3475-3484. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230656

      摘要 (46) HTML (0) PDF 2.27 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:对FGH4113A(WZ-A3)、FGH96和FGH97三种镍基粉末高温合金进行815、900和1000℃大气环境下的高温氧化试验。采用静态增重法测定合金在不同温度下的氧化动力学曲线并评估其抗氧化能,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱仪等分析合金氧化后的表面及截面形貌、成分及结构等。结果表明:815和900℃时三种合金均为完全抗氧化级,1000℃时WZ-A3为抗氧化级,FGH96为次抗氧化级,FGH97仍为完全抗氧化级。WZ-A3和FGH96合金经1000℃高温氧化后氧化层结构类似,最外层为TiO2,中间层为Cr2O3+少量TiO2的混合层,最内层为树枝状Al2O3;WZ-A3合金氧化中间层和最内层的分界处还存在Nb和Mo元素的富集。三种合金氧化性能的差别与Al含量有关。FGH97中Al含量较高,经1000℃氧化后,外表面存在孤岛状TiO2,在表面形成致密的Al2O3层,有效阻隔了其他合金元素向外扩散,使合金表现出优异的抗氧化性。WZ-A3和FGH96中Al含量较低,形成的树枝状Al2O3层无法有效形成隔离保护,形成的Cr2O3氧化层在高温下挥发形成孔洞破坏了氧化层的致密度。1.0wt% Ta和 1.2wt%Nb的添加一定程度提高了WZ-A3合金的抗氧化性。

    • 激光增材制造(Ti+B4C)/AA7075铝合金工艺与组织性能研究

      2024, 53(12):3485-3492. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230664

      摘要 (28) HTML (0) PDF 1.64 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过高能球磨法制备了加入5 wt.%的球形纯钛粉和不同含量B4C陶瓷颗粒(3 wt.%,5 wt.%,10 wt.%)的(Ti+B4C)/AA7075复合粉末,采用激光熔化沉积技术(Laser Melting Deposition,LMD)制备了多组增材试样,研究了钛元素以及不同质量分数B4C陶瓷粉末对复合材料显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:同时添加球形纯钛粉以及B4C陶瓷颗粒可以有效解决7075铝合金在LMD成型过程中出现的气孔与开裂问题。当B4C的质量分数为3 wt.%时,复合材料的平均显微硬度以及抗拉强度分别为141.65 HV0.2和336.93 MPa,比沉积态7075铝合金的100.07 HV0.2和200.05 MPa分别提高了41.5 %和68.4 %。之后,随着B4C质量分数由3 wt.%增加到10 wt.%,试样的抗拉强度逐渐降低,但耐磨性能逐渐增强,平均摩擦系数由0.83降到0.78,磨损形式由黏着磨损转变为剥层磨损。

    • 激光熔化沉积连接钛-铝异质合金工艺及组织性能研究

      2024, 53(12):3493-3502. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230667

      摘要 (49) HTML (0) PDF 4.87 M (45) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的 解决物性参数差异大的TC4-7075异质合金的连接难题,拓展高比强度钛-铝异质合金复合结构的应用范围。方法 选用AlTiVNbSi高熵合金为中间层材料,采用激光熔化沉积技术实现了TC4和AA7075异质合金的有效连接,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM、EBSD)、显微硬度以及拉伸实验等检测方法,对连接区的宏观形貌、微观组织、成分分布以及界面特性等微观特征进行了表征。结果 连接接头与TC4钛合金侧界面结合良好,存在宽度约为20μm的界面过渡区,靠近界面的TC4有集束魏氏组织产生,7075侧界面存在宽度为20μm的化合物区。结论 基于高熵合金的以AlTiVNbSi为中间层材料,采用激光熔化沉积技术可实现钛-铝异质合金的有效连接,连接接头硬度约为696HV,高于母材硬度,近钛侧连接区硬度高于近铝侧连接区硬度,抗拉强度为116MPa。

    • >评述
    • 铝合金半固态浆料制备技术研究现状

      2024, 53(12):3358-3372. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240059

      摘要 (36) HTML (7) PDF 3.71 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:半固态成形技术是铝合金铸造成形的一个重要方法,使用半固态成形技术加工的产品具有凝固收缩小、铸件尺寸精度高、成形速度快、生产率高、铸件力学性能好等优点。半固态成形加工的铝合金产品可以进行热处理,且热处理后产品的力学性能接近于钢,但是拥有比钢更轻的质量,在很多领域得到了广泛应用。半固态浆料制备技术是铝合金半固态成形的关键技术之一,决定了半固态成形的产业化应用,同时也对铝合金产品半固态成形质量有很大影响。随着半固态制浆技术的不断发展,铝合金半固态成形技术成为了金属制品加工领域的一项新兴技术。综述了多种铝合金半固态浆料制备技术的原理、特点,比较分析了各种半固态制浆方法的优缺点,并对其未来发展趋势进行了探讨。

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    • 铝锂合金熔炼及凝固成形技术研究进展

      2024, 53(12):3514-3525. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230652

      摘要 (88) HTML (0) PDF 19.93 M (66) 评论 (0) 收藏

      摘要:铝锂合金作为一种新型航空航天材料,因其具有低密度、高比强度和比刚度等优势,从而具有广泛的应用前景。现有关铝锂合金的研究多集中于微合金化及热加工工艺(如热挤压、热处理等),但忽视了热加工步骤前的原始铝锂合金锭料质量也会对合金最终性能产生很大影响。然而,目前对于铝锂合金锭料的熔炼及凝固成形技术的研究尚且不多。因此,本文从高真空和非真空两种环境下对铝锂合金锭料的制备技术进行了综述和总结,其中包括喷射成形、粉末冶金、超声辅助挤压铸造成形工艺等。本文深入分析了这些技术的优缺点,并提出制备铝锂合金锭料的一些新思路或展望。

    • 选区激光熔化制备钛铝合金研究进展

      2024, 53(12):3526-3538. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230653

      摘要 (67) HTML (0) PDF 21.32 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:钛铝合金具有密度小、比强度高、耐高温、抗蠕变、抗氧化等优点,可以很好地满足航空发动机涡轮叶片的高温应用环境,是近年新金属材料研究的一大热点。然而钛铝合金冷热加工成形困难,严重限制着其规模化应用。选区激光熔化(SLM)具有加工速度快、成形精度高、近净成形等优点,有望用以实现高性能钛铝合金的一体化成形制备,进而推动钛铝合金的规模化应用。本文综述了近年来国内外关于SLM钛铝合金制备技术的研究进展,系统评述了粉末成分及形貌、成形工艺参数和成形后热处理对SLM钛铝合金的缺陷、相组成、微观组织和力学性能的影响,并展望了SLM钛铝合金的未来发展方向。

    • 钨合金的强韧性研究进展

      2024, 53(12):3539-3552. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230766

      摘要 (79) HTML (0) PDF 15.55 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:钨及其合金具有高熔点、高密度和优异的抗等离子体溅射侵蚀能力等优点,尤其是在高温服役环境下,还具有优异的综合力学性能,是航空航天、武器装备、核工程等不可或缺的关键材料。但在极端高温服役环境下钨合金面临强化相尺度大、分布不均,导致钨合金高温强韧性不足的问题。为解决上述难题,国内外学者开展了钨合金的强韧性研究,通过调控材料成分与组织结构提高钨合金的力学性能。本文主要从形变强化、固溶强化和弥散强化三个方面阐述钨合金的组织调控与强韧化机制,并对钨合金的未来发展趋势与未解决的问题进行展望。

    • 金属铀在氧气、水汽及含氧水汽中腐蚀的动力学与机理研究现状

      2024, 53(12):3553-3568. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230604

      摘要 (25) HTML (0) PDF 1.48 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:金属铀是一种重要的战略核材料,在能源系统和国防工业中广泛应用。然而,金属铀在使役中极易被环境气氛快速腐蚀,不仅会产生放射性腐蚀产物还会对使用性能和寿命带来严重威胁。虽然金属铀的腐蚀相关研究已持续开展了数十年,但由于金属铀具有放射性、腐蚀速率快、腐蚀产物种类多等原因,导致目前对金属铀的腐蚀行为认识还不够清楚。本文基于金属铀在氧气、水汽和含氧水汽中的腐蚀行为的相关研究,简介了金属铀的典型腐蚀产物,从腐蚀动力学模型、腐蚀速率方程和活化能方面梳理了金属铀的腐蚀动力学研究现状,从腐蚀介质的解离扩散、以及关键中间腐蚀产物演化等方面综述了金属铀的腐蚀机理研究进展,总结了目前较为清晰和统一的认识,指出了当前该研究领域中仍存在的争议性问题,展望了未来的主要研究方向,为金属铀的腐蚀评估、寿命预测和腐蚀防护提供研究基础。

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