黄森 , 龙伟民 , 单际国 , 姜超 , 井培尧 , 张冠星
2025, 54(2):293-300. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240431
摘要:制备了不同成分的Al-xSi-yGe三元钎料合金(x=4~12,y=10~40,质量分数),研究了Si和Ge对钎料微观结构和熔化特性的影响。基于二元合金生成焓模型(Miedema model)、熵焓模型(Tanaka model)和Toop方程建立了热力学计算模型,分析钎料的相形成机理,为钎料成分优化和分析钎料与母材的冶金反应过程提供基础。结果表明,Al-Si-Ge主要由Al-Ge共晶相、Al-Si共晶相和初晶Si组成,Ge的增加会促进初晶Si的析出。Ge为钎料的主要降熔元素,随着Ge含量从10%增加至40%,变化钎料固相线保持不变,液相线从567.65 ℃降低至499.96 ℃。随着钎料中Ge添加量的增加,共晶Si相中的Ge含量增加,热重分析曲线中Al-Si共晶反应的吸热峰变得更平滑,Al-Si共晶温度降低。添加Ge可以降低Al-Si合金体系的自由能,自由能的最低点位于Al-Ge侧。成分接近纯Ge的共晶Ge相最有可能出现在钎料中,而成分接近纯Si的共晶Si相最不可能出现。热力学计算结果与实验结果一致。
潘昱帆 , 梁佳斌 , 聂嘉龙 , 刘鑫 , 孙华为 , 常云峰 , 李华鑫 , 闾川阳 , 徐东 , 王星星 , 杨洋 , 杨建国 , 贺艳明
2025, 54(2):301-310. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240655
摘要:使用Ag-Cu-In-Ti低温钎料钎焊连接金刚石和铜,研究了钎焊温度和保温时间对接头显微组织与力学性能的影响,探究了接头形成机制并构建了接头组织与力学性能的关联。结果表明:在钎料中加入适量的In能够显著降低钎料的熔点,增强了钎料对金刚石的润湿能力。当钎焊温度为750 ℃、保温10 min后,获得了具有良好冶金结合性能且均匀致密的钎缝组织,接头平均抗剪切强度达到322 MPa。较低的钎焊温度避免了金刚石石墨化风险,同时也降低了焊接残余应力。
张文鑫 , 张贤昆 , 石磊 , 李胜利 , 蒋元宁 , 武传松
2025, 54(2):311-318. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240605
摘要:采用AA2195铝锂合金与钛合金进行搅拌摩擦搭接工艺试验,研究了焊缝成形、接头组织和力学性能。结果表明:在不同焊接参数条件下,随着焊接热输入的减小,焊缝表面更加光滑;Ti/Al接头界面平整,没有明显的Ti、Al混合,在最优参数下没有形成钩状结构。由于搅拌头的搅拌作用增强,在1000 r/min的高转速下,在Ti/Al界面处更容易形成钩状缺陷和金属间化合物,从而使接头的力学性能恶化。降低热输入有利于提高焊核区铝合金的硬度。在转速为800 r/min、焊接速度为120 mm/min的最优参数下,接头的最大抗剪强度为289 N/mm。
吴江涛 , 王丁 , 黄杏利 , 邹军涛 , 张鹏辉 , 高瑞博 , 杨欢 , 张涛 , 任倩玉 , 魏永
2025, 54(2):319-326. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240438
摘要:采用爆炸焊接+轧制法制备尺寸为2500 mm×7800 mm×(3+0.7+22) mm的锆钛钢复合板,并通过超声波无损检测、相控阵波形形貌、界面结构形状、电子扫描和力学性能测试对其性能进行了分析。结果表明:锆钛复合体的轧制温度应该控制在760 ℃,道次的压下量应控制在10%~25%。制备锆钛钢复合板的爆炸速度应控制在2450~2500 m/s,密度应为0.78 g/cm3,间隙高度应为12 mm,A区和B区的炸药高度为45~50 mm。爆炸焊接+轧制技术减少了爆炸焊接的冲击和多次热处理对材料性能的影响,同时解决了大尺寸锆钛钢复合板制备过程中出现的表面褶皱和开裂问题。
董博文 , 史光远 , 钟素娟 , 董显 , 程亚芳 , 龙伟民 , 张冠星
2025, 54(2):377-384. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240428
摘要:短流程成型技术可缩短钎料加工流程、提高产品质量和生产效率,受到焊接工作者的高度关注。本文主要对钎料短流程成型技术的研究报道进行综述。首先,对传统钎料成型过程及存在的不足进行概述;其次,对连续铸造技术、雾化制粉技术、焊球成型技术、快速凝固技术等钎料短流程成型技术的最新研究进行归纳、总结,并介绍了几种钎料的传统成型性能;最后,指出钎料短流程成型技术研究目前存在的不足,同时展望钎料短流程成型技术未来发展方向,为钎焊领域相关研究和技术发展提供理论指导和参考信息。
杜鹏 , 宋晓国 , 龙伟民 , 卞红 , 秦建 , 孙华为 , 姜楠
2025, 54(2):385-393. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240591
摘要:采用AgCu钎料实现了Zr合金与CoCrFeMnNi HEA之间的钎焊连接。研究了钎焊温度与保温时间对接头显微组织演化与力学性能的影响规律。结果表明:在钎焊温度为850 ℃,保温时间为10 min的条件下,接头界面的典型微观组织为:HEA/Crss/Zr(Cr,Mn)2/Zr2(Co,Cu,Ni,Fe)+Zr2(Ag,Cu)+Zr(Cr,Mn)2/Zr,接头的平均抗剪切强度最高可达103.1 MPa。随着钎焊温度的升高或保温时间的增加,扩散反应区内的富Cr基固溶体层和Zr(Cr,Mn)2层厚度增厚,钎缝中心区内Zr2(Co,Cu,Ni,Fe)相和Zr(Cr,Mn)2相含量增多,Zr2(Ag,Cu)相所占比例减小。最后,分析了接头的失效机制,在剪切力的作用下,随着钎焊温度和保温时间的增加,接头的断裂位置从扩散反应区的Zr(Cr,Mn)2层转移到钎缝中心区的Zr2(Co,Cu,Ni,Fe)脆性相断裂。
刘大双 , 李雄辉 , 许建华 , 芦笙 , 方乃文 , 张玉克 , 沈元勋 , 钟素娟 , 龙伟民
2025, 54(2):394-400. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240365
摘要:采用Ti-10Zr-10Cu-10Ni粉末钎料分别在钎焊温度为880和910 ℃下、保温30 min的工艺条件下开展了工业纯钛TA1真空钎焊连接试验,并对两组钎焊接头进行了界面组织与性能分析。结果表明,两组焊接接头微观组织均由TA1/针状α-Ti+共析组织(α-Ti+(Ti, Zr)2(Cu, Ni))+残余钎料/TA1构成,Cu、Ni元素主要集中在共析组织与残余钎料中,而Zr元素在针状α-Ti、共析组织以及残余钎料中均存在一定程度的分布。两组焊接接头的力学性能差异较大,880 ℃下的焊接接头的室温拉伸强度约为174 MPa,而910 ℃下的钎焊接头的室温拉伸强度约为491 MPa。维氏硬度方面表现为母材到焊缝中心的硬度逐渐增大,910 ℃下焊缝中心的维氏硬度(HV)约为2842 MPa,而880 ℃下焊缝中心的维氏硬度约为3724 MPa。两种接头的力学差异主要是Zr元素偏聚形成了脆硬的层带状金属间化合物。断口分析结果显示两组接头裂纹均沿着焊缝扩展,880 ℃下的断口表现出解理断裂特征,910 ℃呈现韧性断裂模式。
武鹏博 , 冯志强 , 方乃文 , 路全彬 , 黄瑞生 , 廖志谦 , 孙徕博 , 秦建 , 黎泉 , 常云峰 , 牛董山钰
2025, 54(2):401-412. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240660
摘要:采用Ti-Al-V-Mo 系药芯焊丝作为填充金属,实现了96 mm厚TC4钛合金板的超窄间隙激光填丝焊接,并系统研究了焊接接头层间区域的组织演化规律,同时采用数值模拟技术分析激光填丝焊接过程应力分布特征。结果表明,焊接接头上、中、下3部分的抗拉强度平均数值为935 MPa、屈服强度平均为794 MPa、断后伸长率为20%;上、中、下焊接接头3部分的室温冲击韧性测试结果平均数值为31 J,沿壁厚方向焊接接头的组织性能分布较为均匀;随着焊接道数增加焊缝中心由压应力转变为拉应力,横向和纵向残余应力的高应力距离表面约6 mm,最大拉应力值为1030 MPa。
魏利 , 尧健 , 张建庭 , 孙浩华 , 李砚卿 , 肖磊
2025, 54(2):413-420. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230798
摘要:采用自主研发的瞬时液相扩散焊(TLP)中间层材料,在1280 ℃,12 h,0.01 MPa的焊接条件下进行DD5镍基单晶高温合金的TLP焊接试验,并使用SEM及热力学软件JMatPro分析焊接接头显微组织及析出相。结果表明:中间层厚度对接头焊缝显微组织有较大影响,当中间层厚度为120 μm时,焊缝与母材的显微组织和成分趋近一致,未形成明显脆性析出相,焊缝中心线两侧的γ′相基本实现融合;当中间层厚度为160和200 μm时,焊缝中的非等温凝固区(ASZ)由向日葵状共晶组织、鱼骨状的硼化物及富Ta、Hf的块状碳化物等脆性相组成。TLP焊接接头经过焊后热处理后,焊缝区的γ′正方度显著提高,尺寸与基体基本一致。在980 ℃,248 MPa条件下进行高温持久试验,当中间层厚度为120 μm时,持久寿命可达145.54 h,并且随着中间层厚度的增加,接头的高温持久寿命不断降低,断裂模式由韧性断裂转变为脆性断裂。
2025, 54(2):421-428. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240381
摘要:为解决新型金属橡胶夹芯板的真空钎焊连接工艺参数与材料性能匹配不明确的问题,采用仿真与正交试验相结合的方法,研究了加热速率、最高加热温度以及保温时间对其剪切性能和结合强度的影响规律,并从宏细观角度分析了金属橡胶夹芯板的剪切损伤行为。结果表明,采用真空钎焊制备的金属橡胶夹芯板具有良好的剪切和连接强度。真空钎焊过程中,样件各区域温度相差不超过10 K。其残余应力主要集中在丝材与钎料结合处,且越靠近中心区域残余应力越小。最大残余应力与金属橡胶夹芯板的剪切性能和连接强度呈负相关。此外,通过极差分析得到制备金属橡胶夹芯板的最优钎焊工艺方案为1090 ℃,4 ℃/min和20 min。
2025, 54(2):429-436. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240399
摘要:采用Nb0.74CoCrFeNi2高熵粉末钎料对C/C复合材料与GH4169进行钎焊连接,研究了钎焊温度和保温时间对接头微观组织和抗剪切强度的影响,揭示了钎焊接头的形成机制。结果表明,钎焊接头典型结构为:Cr23C6+(Cr,Ni)23C6/(Cr,Ni)3C2+NbC/fcc+Ni(s,s)2+NbNi3。随着反应的进行,复合材料侧界面上Cr元素逐渐被消耗,形成了独特的梯度界面结构,有利于缓解接头残余应力。随着钎焊温度升高或保温时间延长,焊缝内部缺陷逐渐消失,但脆性界面反应层厚度急剧增加,导致接头抗剪切强度呈现先升高后降低的趋势。当钎焊温度为1260 ℃,保温时间为25 min时,钎焊接头室温抗剪切强度最高为139.6 MPa,1000 ℃高温抗剪切强度依然高达89.7 MPa。高抗剪切强度源于焊料向C/C复合材料侧扩散渗入,形成了较强的界面反应结合。
吴奇隆 , 赵宏伟 , 张雷 , 孙志鹏 , 李宇佳 , 程战 , 袁世成
2025, 54(2):437-444. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240408
摘要:为了研究激光重熔对金刚石/镍基复合涂层组织性能的影响,采用感应加热的方式在Q235表面制备金刚石/镍基复合涂层后进行激光重熔。利用超景深显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、硬度计和磨粒磨损试验机对激光重熔前后涂层的表面形貌、显微组织、元素分布和机械性能进行了分析对比。结果表明,经激光重熔后表面裸露金刚石数量减少,复合涂层表面平均粗糙度由5.58 μm下降至4.88 μm;微观组织中孔洞缺陷数量显著减少,显微组织中的碳化物聚集长大,同时Cr元素在金刚石周围富集程度增加;钎料合金显微硬度与涂层耐磨性能无明显变化。
2025, 54(2):445-452. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240589
摘要:碳纤维增强热塑性复合材料(carbon-fiber-reinforced thermoplastic,CFRTP)和铝合金的复合结构可综合两种材料的优良性能,在需考虑轻量化的轨道交通、航空航天等领域有巨大的应用潜力。焊接技术具有强稳定性、高密封性等优点,在CFRTP和铝合金复合结构制备成型方面具有优势。然而,由于异种材料存在的物理、化学性质差异导致焊接接头存在相容性低、可焊性差等问题,且目前焊接工艺条件对焊接接头的微观连接机制尚不明确。因此,本研究采用分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟方法,探讨了不同温度和压强作用下碳纤维增强尼龙66 (carbon-fiber-reinforced polyamide 66,CFRPA66)的基体材料PA66分子与铝合金中的Al原子的运动规律和相互作用机制。结果表明,焊接过程中的温度和压强变化对PA66与Al界面处的原子扩散和结合行为有显著影响。反应时间为10 ps时,界面模型相互作用能绝对值在550 K或1.5 MPa下达到最大值。模拟结果为CFRPA66与铝合金焊接工艺参数优化提供了理论依据,并为CFRTP/铝合金复合结构的工业应用奠定了基础。
周航泽 , 龙飞 , 徐瑞 , 王策 , 何鹏 , 施清清 , 赵岩
2025, 54(2):453-462. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240628
摘要:针对目前缺乏适合AlN陶瓷和Al低温钎焊的钎料的问题,通过向AgCuTi 钎料中加入In和Sn元素来降低 钎料熔点,制备了新型低温钎料Ag-28Cu-35In-2Ti和Sn-19Ag-14.35Cu-17.5In-1Ti(质量分数),从而实现AlN/Al接头的良好连接。探究 了两种钎料对AlN陶瓷和Al的低温钎焊工艺和接头组织形貌及性能影响。结果表明:Sn-19Ag-14.35Cu-17.5In-1Ti钎料在钎缝处形成了InSn3、TiAl3等相对稳定的化合物。Ag-28Cu-35In-2Ti钎料在钎缝处生成Al2Cu、AgIn2和TiAl3等相对稳定的化合物,随着焊接温度的增加,接头强度随之提高。为阻止In的扩散析出,选择在Al表面镀Ni,但镀Ni使接头导热性能有所下降。发现使用Ag-28Cu-35In-2Ti钎料进行焊接,在640 ℃保温30 min的条件下,接头强度最高,为20.28 MPa;在620 ℃保温15 min 的条件下,热扩散系数可达到 65.941 m2/s。该钎料为AlN陶瓷/Al的高可靠连接提供了一种新的方法。
丁天然 , 杨骄 , 张雷 , 秦建 , 朱宏涛 , 井培尧
2025, 54(2):463-473. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240425
摘要:通过超声辅助钎涂技术在Ti-6Al-4V钛合金基体上制备金刚石/AlSi复合涂层,研究了超声波钎涂工艺参数对金刚石/AlSi钎涂层微观形态的影响,探讨超声作用下AlSi钎料在基体上与金刚石的界面反应机制。结果表明:钛合金基体与AlSi钎料接触界面中主要形成了TiAl3化合物和大量的Ti(Al1-xSix)3化合物,Ti(Al1-xSix)3生长主要受界面反应和原子到达反应处的扩散速率的共同影响;超声利用空化效应可以改善AlSi钎料在基体的润湿与铺展效果,实现非活性AlSi钎料对金刚石颗粒的润湿,其机理是AlSi钎料与基体界面生成金属间化合物Ti(Al1-xSix)3,通过超声波的空化与声流效应,Ti(Al1-xSix)3破碎并分散至钎涂层各处,使得钛合金基体中的元素Ti与金刚石反应生成TiC。
刘全明 , 肖俊峰 , 唐文书 , 高松 , 孙华为 , 秦建 , 程亚芳 , 翟春华 , 黄庆 , 牛晨晖
2025, 54(2):474-480. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240402
摘要:针对蓝宝石/金属钎焊连接面临钎料对蓝宝石表面润湿性差难题,研究了蓝宝石/Ag-Cu-3Ti/TC4合金钎焊接头界面结构特征、钎焊温度及保温时间对钎焊接头剪切性能影响及钎焊界面连接机理。结果表明:蓝宝石与钎料形成致密冶金反应层,钎料反应层生成Ag基固溶体、Cu基固溶体和复杂晶体相等,TC4合金侧形成脆化层和晶间渗入区。随钎焊温度升高,钎焊接头抗剪切强度明显减小;随保温时间延长,接头抗剪切强度先增大后减小。钎焊接头断口呈蓝宝石脆性断裂和钎料“胶贴式”混合断裂形貌,钎焊连接仅靠少部分Ag-Cu-3Ti钎料与蓝宝石的界面冶金结合力。钎焊过程中Ti、Cu向蓝宝石侧扩散并富集到Al2O3表面,界面处发生充分固-液相作用形成稳定金属间化合物,TC4合金侧晶粒不断向基体生长,两者致使钎焊接头抗剪切强度明显提升。
孙华为 , 刘攀 , 张雷 , 秦建 , 朱宏涛 , 井培尧
2025, 54(2):481-489. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240426
摘要:为改善钛合金材料的表面耐磨性能,选用Ti-6Al-4V(TC4)为基体材料,在Al-12Si钎料中加入质量分数分别为20%与10%的金刚石颗粒和CuTi合金粉,通过氩气保护感应钎焊的方法实现了TC4表面金刚石复合耐磨钎涂层的制备。研究了CuTi合金的粒度、钎涂温度和等温反应时间对复合涂层微观组织与耐磨性能的影响。结果表明,复合涂层主要由α-Al、Ti(Al1-xSix)3、CuAl2与金刚石颗粒组成,减小CuTi合金粉的粒度、提高钎涂温度均能够促进其与钎料合金的充分反应。随着温度的升高与保温时间的延长,在α-Al与Ti(Al1-xSix)3晶界处存在的CuAl2相逐渐呈弥散分布,提高了钎涂层合金的硬度;但过长时间的保温,会使CuAl2相开始长大,并相互搭接形成粗大网状结构,导致钎涂层合金脆性显著增加,耐磨性能下降。
蔺春发 , 李响 , 韩雨蔷 , 董龙龙 , 戴宇轩 , 朱铖祺
2025, 54(2):524-532. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240395
摘要:铝/钢复合结构结合了铝合金的低密度和钢的高强度、低成本等优良特性,在汽车轻量化制造领域具有良好的应用前景。利用焊接方法和增材制造可以实现铝/钢复合构件的快速制造,但铝和钢的物理性能差异较大且二者之间极易反应形成连续分布的脆硬Fe-Al金属间化合物,严重降低铝/钢异种金属界面及整个构件的力学性能。本文论述了铝/钢异种金属的焊接性,介绍了铝/钢异种金属焊接技术的发展现状及一些前沿的金属间化合物调控和消除策略,重点阐述了电弧增材制造和激光增材制造在铝/钢复合结构制备方面的应用及其与铝/钢电弧焊、激光焊的异同之处,最后对铝/钢异种金属焊接及增材制造的发展方向进行了展望。
綦育仕 , 靳钰 , 魏方鸣 , 杜兰君 , 任雁 , 梁学谦 , 陈刚 , 杜之明
2025, 54(2):327-336. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240353
摘要:研究了采用热挤压和液态模锻法制备的Al-8.3Zn-3.3Cu-2.2Mg合金的显微组织和力学性能。结果表明:基于DEFORM模拟分析结果,最佳的热挤压工艺参数为铸锭初始温度380 ℃和挤压速度3 mm/s。T6热处理后的热挤压铝合金表现出优异的力学性能,其屈服强度、抗拉伸强度和延伸率分别为519.6 MPa、582.1 MPa和11.0%。与铸态和液态模锻合金相比,热挤压合金的屈服强度分别提高了30.8%和4.9%,抗拉伸强度分别提高了43.5%和10.2%。热加工合金抗拉伸强度显著提升的原因在于热加工过程消除了组织中的铸造缺陷,细化了基体晶粒组织和共晶组织。此外,热挤压合金相比液态模锻合金表现出更加优异的塑性,这是由于热挤压过程中发生剧烈塑性变形,有效破碎并分散了共晶组织,促进第二相的溶解和沉淀析出,并抑制了微裂纹的萌生。
2025, 54(2):337-342. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240594
摘要:探讨了织构的类型对超高密度垂直磁记录介质材料L10-FePt薄膜磁性能的影响及织构的形成和演化机制。通过Reuss、Voigt和Hill模型确定了具有纤维织构的L10-FePt薄膜的各向异性弹性模量,然后计算了薄膜在不同应力条件下的弹性应变能。结果表明,应力条件对纤维织构演变具有显著影响。L10-FePt薄膜在有序转变之前受到平面压缩应力能够促进{100}纤维织构的形成,而平面拉伸应变下的有序转变促进了{001}纤维织构的形成。
2025, 54(2):343-353. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240625
摘要:使用了4种机器学习算法来预测高熵合金(HEA)的固溶体相。为了提高模型的准确率,采用了K折交叉验证。结果表明,K近邻(KNN)算法可以有效地区分体心立方(bcc)相、面心立方(fcc)相和混合(fcc+bcc)相,准确率为93%。随后,制备了CoCrFeNi2Alx(x=0、0.1、0.3和1.0)HEA,并采用X射线衍射仪和能量色散光谱仪对其进行了表征,其相由单一的fcc相转变为fcc+bcc相,这与机器学习相预测的结果一致。此外,还评估了Al含量对CoCrFeNi2Alx(x=0、0.1、0.3和1.0)HEAs的微观结构及摩擦性能的影响。结果表明,随着Al含量的增加,纳米硬度和显微硬度分别增加了约45%和75%。弹性极限参数H/Er从0.0216增加到0.030,而抗塑性形变参数H3/Er2从0.0014增加到0.0045,这表明随着Al含量的增加,纳米硬度得到了改善。此外,随着Al含量的增加,磨损率降低了35%。本研究为设计节能和省时的HEA制备方法提供了新思路。
王文盛 , 刘向宏 , 王海鹏 , 王凯旋 , 田彦文 , 严建川 , 李宇露 , 陈海生
2025, 54(2):354-362. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240016
摘要:研究了β退火后的WSTi6421钛合金锻坯,其组织中出现尺寸大于周边晶粒的异常粗大晶粒,并形成了尺寸分布不均匀的异常晶粒组织。通过电子背散射衍射(EBSD)表征了WSTi6421钛合金锻坯上不同位置的锻态组织,发现锻造形成的β相立方织构的强度对β退火后的晶粒尺寸起着重要作用。在Tβ-50 ℃~Tβ+10 ℃温度区间内开展热处理实验并观察宏观及微观组织。结果表明,锻造产生的β相立方织构影响了次生α相的织构,在经β退火后进一步影响了退火过程中形成的β相,并且残余初生α相的钉扎效应对β退火过程中β晶粒的长大过程中起着重要作用。EBSD分析结果表明,锻造时形成的β相立方织构的强度影响了β退火后β晶粒取向分布的差异。同时,β退火过程中立方织构中大取向晶粒的演变表现出一定的选择性,受到初生α相的钉扎效应、基体立方织构强度和β晶粒与基体取向关系的多重影响。总体而言,区域内织构强度越强,大错位晶粒进行次生生长的可能性越小,进一步加剧了β退火后不同区域微观结构和晶粒取向分布的差异。
Sainath Krishna Mani Iyer,Karuppasamy Ramasamy,Prabagaran Subramaniam
2025, 54(2):363-376. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240782
摘要:通过电弧增材制造技术,将 SS316L合金和Inconel625合金与Ti6Al4V或Inconel718合金结合,制备功能梯度材料(FGMs)。制备了2种FGMs,分别为60% SS316L+20% Inconel625+20% Ti6Al4V复合材料和60% SS316L+20% Inconel625+20% Inconel718复合材料。对抗拉伸强度、伸长率、屈服强度、硬度、母材的横截面积和成分进行了分析。结果表明,与60% SS316L+20% Inconel625+20% Ti6Al4V复合材料相比,60% SS316L+20% Inconel625+20% Inconel718复合材料具有更好的力学性能;同时,60% SS316L+20% Inconel625+20% Ti6Al4V复合材料的综合性能优于母材SS316L。因此,60% SS316L+20% Inconel625+20% Inconel718复合材料是最佳选择。由于其高强度,60% SS316L+20% Inconel625+20% Inconel718复合材料在高压气动工具和防御工具中具有巨大的应用潜力。
屈星海 , 高磊 , 吴一栋 , 惠希东 , 肖程波 , 陈晶阳
2025, 54(2):490-496. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230721
摘要:以承温能力达800 ℃的K439B合金为研究对象,研究该合金标准热处理态组织中γ′相的形态,以及800 ℃下时效6000、7000、8000和10000 h过程中的γ′相演变规律和粗化行为。结果表明,合金标准热处理后枝晶干γ′相细小均匀,而枝晶间γ′相呈现出大小两种形态。合金在长期时效后枝晶间区域仍然保留双态型γ′相。合金长期时效后γ′相由标准热处理态的球状逐渐向立方状转变,立方状γ′相获得了互相平行的边界,未出现筏排化现象。合金在长期时效过程中,γ′相尺寸增大,但体积分数变化不明显。γ′相尺寸随时效时长的变化同时符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)和相界面扩散控制理论(TIDC)两种模型,其内在原因认为是由于元素在基体与界面的扩散速率相当。
叶楠 , 李诗宇 , 伍子纯 , 毛杰 , 卓海鸥 , 唐建成
2025, 54(2):497-504. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240396
摘要:本实验以球形致密WC-12Co复合粉和球形Co粉为原料,通过激光定向能量沉积技术制备了WC-25Co(质量分数,%)硬质合金,研究了激光功率对WC-25Co硬质合金微观组织和摩擦磨损性能的影响。结果表明:Co颗粒熔化并形成液相,显著提高了WC-12Co的沉积质量。升高激光能量促进了Co液相的流动,合金致密化程度和组织均匀性显著改善。合金组织均由WC相和Co相组成,未发现Co3W3C、Co6W6C和W2C等脱碳相的存在。随激光功率的升高,合金硬度逐渐升高,磨损率呈现先减小后增大的趋势。在1400 W功率下WC-25Co硬质合金磨损率最低,为(0.81±0.11)×10-5 mm3/(N·m),其磨损机制主要为磨料磨损,此外还存在少量的氧化磨损。
张献光 , 裴逸武 , 周扬 , 陈佳俊 , 肖东平 , 唐平梅 , 付建辉 , 闫建昊 , 张健
2025, 54(2):505-516. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240447
摘要:GH4141镍基高温合金是制作涡轮盘、紧固件和发动机机匣的关键材料,通常采用传统铸-锻/轧工艺生产制备。本研究以热轧开坯态GH4141合金的热加工行为为研究对象,通过Gleeble热压缩实验,研究了热轧态GH4141合金在变形温度为1050~1150 ℃和应变速率为0.01~1.0 s-1条件下的热变形行为,并构建了热轧态GH4141合金的热变形本构方程。同时,分析了不同变形量条件下的微观组织演变行为,阐明了热变形过程动态再结晶规律,构建了热轧态GH4141合金热变形过程动态再结晶模型,可实现热变形动态再结晶分数的准确预测。结果表明,动态再结晶分数随着变形温度的提高、应变速率的减小或变形量的增大而增加,从动态再结晶完成程度考虑,较优的热变形条件为:热变形温度1150 ℃,应变速率0.01~0.1 s-1。
2025, 54(2):517-523. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240547
摘要:在变形温度723~873 K和应变速率0.0001~0.1 s-1的条件下,对挤压态Mg-Mn-Ce合金进行了热压缩实验。依据获得的真实应力-应变曲线,分析了变形温度和应变速率对材料流动应力的影响规律;基于Arrhenius和BP-ANN模型建立了本构关系,并进行了准确性评估;利用BP-ANN模型获取的本构数据,绘制了热加工图并开展了数值模拟。结果表明:随着变形温度升高和应变速率降低,合金的流动应力下降;建立的BP-ANN模型预测的精度更高,相关系数可达0.9990,平均相对误差仅为2.69%;合金的热加工范围应选择在0.001~0.01 s-1和773~823 K的范围进行;数值模拟与实验结果吻合较好,可以用来指导合金的热塑性成形。
2025, 54(2):533-544. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240613
摘要:金属层片结构材料通过构筑不同力学特性的层片单元形成一种独特的层片异构材料,这种多维度和多尺度的异构特性可以诱导产生多种强塑性协同机制,以此实现材料强度-塑性的协同提升。材料制备手段和处理工艺的多样化丰富了层片结构的微观形貌,同时对层片结构的微观设计也不断提出了新的设计要求和准则。优化层片结构的设计并探索宏观力学行为与微纳米层片之间的关联不仅有利于建立金属层片结构材料的设计理论,还将推动该种结构材料的实际工程应用。本文综述了近年来国内外关于金属层片结构材料的研究进展,详细介绍了不同种类的金属层片结构及其力学性能和强塑性机制,最后对层片结构未来的研究趋势和面临的挑战进行了简单的展望。
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