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  • 2025年第54卷第5期文章目次
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    • >材料科学
    • 电流密度和应变速率对AlCr1.3TiNi2共晶高熵合金电压缩抗变形性能的影响

      2025, 54(5):1121-1126. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240561

      摘要 (6) HTML (28) PDF 2.06 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了不同电流密度和应变速率下AlCr1.3TiNi2共晶高熵合金在电辅助压缩过程中抗变形性能的影响。结果表明:当电流密度为60 A/mm2,应变速率为0.1 s-1时,抗拉伸强度显著降低,从约3000 MPa降至1900 MPa,降幅约36.7%。然而,随着电流密度的增加,由于中温脆性延伸率下降,这是由于电流引起的焦耳效应导致应力集中,缺陷形成增加。在恒定电流密度下,流变应力随应变速率的增大而减小。

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    • 氮气流量对质子交换膜电解槽双极板上TaN涂层微观结构与耐腐蚀性能的影响

      2025, 54(5):1127-1133. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240720

      摘要 (5) HTML (12) PDF 2.85 M (24) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过磁控溅射在钛基双极板上沉积了TaN涂层,以提高其耐腐蚀性和使用寿命,并研究了氮气流量对TaN涂层的表面形貌、疏水性、结晶度、耐腐蚀性能和界面接触电阻的影响。结果表明:随着氮气流量的增加,TaN涂层的粗糙度先减小后增大,疏水性先增大后减小。在氮气流量为3 mL/min时,TaN涂层晶粒较大,呈现出较低的粗糙度和较高的疏水性。在模拟的质子交换膜电解槽环境中,该涂层具有最低的腐蚀电流密度(2.82 μA·cm-2)和最高的自腐蚀电位(-0.184 V vs. SCE)。经过10 h恒电位极化测试后,在氮气流量为3 mL/min时沉积的TaN涂层上观察到的腐蚀坑较少。经过75 h的电解水性能测试,TaN涂层提高了钛双极板腐蚀电阻,进而提高了电解池的电解效率(68.87%),大幅度降低双极板成本。

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    • 核电站用Fe-Cr-Ni基合金热变形特征

      2025, 54(5):1134-1144. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240228

      摘要 (5) HTML (13) PDF 5.62 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了核电站用Fe-Cr-Ni基合金热变形特征。利用电子背散射衍射(EBSD)技术研究了合金热变形微观组织演化规律。结果表明:流变应力曲线表现出典型的动态再结晶(DRX)特征。EBSD分析发现,DRX晶粒主要在晶界处形核长大。在1100 ℃/0.01 s-1条件下发生完全DRX,晶粒明显细化。合金的主要形核机制是晶界弯曲形核。因此,核电站用Fe-Cr-Ni基合金的软化机制是动态恢复和DRX的结合。建立了具有应变补偿的Arrhenius本构模型。预测值与实验值的相关系数为0.9947。得到了临界应力(应变)和Z参数的可靠数学模型。DRX的临界应力(应变)随温度的降低或应变速率的增大而增大。通过Avrami模型建立了DRX动力学模型,并得到了典型的S型曲线。随着应变速率的降低和温度的升高,DRX的体积分数增加。

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    • NiZn复合添加对挤压态Mg-Y-Cu合金显微组织和力学性能的影响

      2025, 54(5):1145-1155. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240205

      摘要 (3) HTML (7) PDF 3.96 M (23) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了Ni和Zn复合添加对挤压态Mg-6.84Y-2.45Cu(MYC,质量分数)合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-6.79Y-1.21Cu-1.12Ni-1.25Zn(MYCNZ,质量分数)合金组织由α-Mg、层片状18R-长周期堆垛有序(LPSO)相、Mg2(Cu, Ni, Zn)颗粒相以及少量的富Y相组成。均匀化处理后,MYCNZ合金发生了相变,部分晶界处片层状的18R-LPSO相转变为晶内细针状的14H-LPSO相。挤压后,合金第二相的数量、形态和分布都发生了改变,同时晶粒尺寸显著细化至2.62 μm,该合金也形成了较弱的基面织构。拉伸试验结果表明,Ni和Zn的复合添加显著提高了挤压态MYC合金的抗拉伸强度,同时保持了良好的塑性。挤压态MYCNZ合金的屈服强度、极限抗拉伸强度和断裂伸长率分别为266.9 MPa、299.8 MPa和20.1%。该合金具有良好的强塑性协同效应。挤压态MYCNZ合金在室温下的高抗拉伸强度主要是由于晶粒细化和第二相强化,而良好的塑性主要是源于织构弱化和非基面位错的激活。

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    • Mgα-Fe Σ3(111)晶界P偏聚的影响

      2025, 54(5):1156-1164. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240554

      摘要 (5) HTML (9) PDF 2.23 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用第一性原理计算方法揭示α-Fe Σ3(111) 晶界处P和Mg的偏聚行为以及二者的交互作用。结果表明,P和Mg均会在晶界处偏聚,且P具有更强的晶界偏聚倾向。Mg倾向于优先在具有最大可吸收空位的晶界平面上发生替换,而P则倾向于占据靠近铁原子的位置,促进强共价型Fe-P键的形成。当晶界上有Mg时,P的偏聚行为可能会因可用溶解位点的减少和偏聚能量的增加而显著受阻。在晶界上,P与Mg的相互作用增强,形成较低能量的混合峰。以上发现阐明了少量Mg的引入如何缓解回火脆化现象。

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    • 工艺参数对焦耳热熔丝增材制造单道多层成形质量的影响

      2025, 54(5):1165-1176. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240225

      摘要 (4) HTML (8) PDF 2.68 M (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对太空舱制造中设备复杂、体积大及能耗高等不足,提出了一种体积小、低能耗的滑压式焦耳热熔丝增材制造技术。工艺参数的不合理性会导致焦耳热增材制造技术单道多层成形质量一致性差,很难达到成形薄壁件的条件。设计了正交实验成形出了不同层数的单道多层样件并对其进行成形质量评分,分别分析了打印电流、成形速度及接触压力对单道多层成形质量的影响,得出了最优工艺参数并对实验结果进行了定量表征。结果表明:打印电流对单道多层成形质量的影响最显著,在最优工艺参数下,成形截面熔合好,表面连续光滑,其中单道3层表面粗糙度为0.16 μm,截面熔合区平均维氏硬度317 HV,为后续利用焦耳热增材制造技术成形薄壁件奠定了基础。

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    • AgCuInTi真空钎焊金刚石复合刀具的组织与力学性能

      2025, 54(5):1177-1184. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240207

      摘要 (8) HTML (5) PDF 2.49 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:在真空条件下,采用AgCuInTi钎料焊接金刚石复合刀片和碳钢,研究了钎焊温度对母材润湿性和接头抗剪切强度的影响。同时,对接头的界面组织、成分和物相进行了分析。结果表明,AgCuInTi钎料对硬质合金和钢的表面具有良好的润湿作用。随着钎焊温度的升高,润湿角减小,扩散面积增大。真空钎焊金刚石复合刀片的适宜温度为770 ℃,该温度下的最大抗剪切强度为228 MPa。

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    • 热处理保温时间对Ti55511钛合金显微组织和拉伸性能的影响

      2025, 54(5):1185-1193. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240192

      摘要 (4) HTML (7) PDF 4.10 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了双重退火过程中保温时间对Ti55511钛合金显微组织和拉伸性能的影响。结果表明,初生ααp)相的形态和尺寸主要受第一阶段保温时间的影响。随着保温时间的增加,在末端迁移机制的驱使下,长条状的αp转变为短棒状而发生宽化生长,而当保温时间超过2 h,αp生长变缓。αp的体积分数主要受第二阶段保温时间的影响,随着保温时间的增加,αp的体积分数增加,同时也影响了次生ααs)相的析出。Ti55511合金的力学性能受αpαs共同影响。拉伸试验结果表明,双重退火过程中最佳保温时间范围为第一阶段的有效保温时间1~4 h,第二阶段有效保温时间0.5~2 h。

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    • TiC-NiCr金属陶瓷的制备与高温氧化性能

      2025, 54(5):1194-1206. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240198

      摘要 (4) HTML (6) PDF 4.75 M (20) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用粉末冶金法制备TiC-NiCr金属陶瓷,并对其在900 ℃下的氧化行为进行了研究。结果表明,TiC-NiCr结构均匀,具有优异的力学性能,硬度为65 HRC,抗弯曲强度为1450 MPa。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了TiC基陶瓷的高温氧化机理。加入的Ni和Cr元素及其固溶体不仅与硬相TiC结合,保证了金属陶瓷的物理性能,而且通过形成致密的复合氧化层,阻碍了氧化过程中的内部扩散,从而增强其抗氧化性。TiC-NiCr金属陶瓷在900 ℃下呈现出致密的氧化保护膜,可连续氧化约1000 h。提出了一种制备TiC-NiCr金属基复合材料的方法,并对其抗氧化性能进行了评价,为在降低生产成本的同时提高其力学性能和抗氧化性能提供了理论和实践依据。

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    • 铍矿变革性冶金(解离纯化)理论及方法

      2025, 54(5):1207-1216. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240130

      摘要 (4) HTML (3) PDF 1.54 M (20) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了基于氢氟酸低温解离和利用氟化物溶解度差异性大的特点进行纯化的变革性铍冶金理论和方法,氢氟酸可直接在低温或室温下快速解离铍矿粉,解离率超过99%,AlF3、FeF3、CrF3及MgF2等氟化物溶解度低,再加上同离子效应,无需化学纯化即可制备纯度为99.9%的铍产品。对于4N级以上的高纯铍产品,则可利用铁、铬等氢氧化物沉淀的pH区间明显不同于Be(OH)2沉淀所对应的pH区间的优越特性进行高纯铍的制备。这一方法可用于制备现代铍冶金可制备的大部分铍产品。

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    • V对超纯净30Cr2Ni4MoV转子钢碳化物及力学性能的影响

      2025, 54(5):1217-1228. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230827

      摘要 (5) HTML (4) PDF 11.03 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:系统研究了V含量(0.1wt%,0.2wt%)对不同热处理状态(调质态和加速脆化态)超纯净30Cr2Ni4MoV转子钢碳化物和力学性能的影响。结果表明,两种调质态合金钢都具有同样的板条马氏体组织特征以及碳化物类型(包括M23C6M2C和MC)和尺寸。但0.2V钢析出了更多尺寸细小、富V的MC碳化物,细化了合金钢的原始奥氏体晶粒尺寸,通过沉淀强化和细晶强化作用,将屈服强度提高了147 MPa。加速脆化热处理后,合金钢的微观组织和碳化物类型不变,仅碳化物尺寸略有粗化,从而导致合金钢的屈服强度稍有下降。V含量增加后,由于析出了更多的MC碳化物,对位错的阻碍作用增强,造成裂纹扩展临界应力σf的下降,使得裂纹更易萌生和扩展。因此,0.2V钢的韧脆转变温度相较于0.1V钢提高了21 ℃。

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    • 电子束熔炼对DZ125合金返回料夹杂物分布的影响研究

      2025, 54(5):1229-1234. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230817

      摘要 (3) HTML (4) PDF 4.38 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:含铪铸造高温合金由于其返回料中氧化铪等夹杂物比重大,使用传统方法难以去除,本实验使用高能电子束对DZ125合金返回料进行熔炼,并对电子束精炼后的铸锭顶部、内部以及炉膛内收集的料渣成分、形貌及夹杂物分布进行分析。结果表明铸锭最后凝固区表面主要含有大尺寸氧化物夹杂及MC碳化物,铸锭内部不同位置均未发现氧化物夹杂,炉膛内料渣存在大尺寸HfO2。高能电子束对熔池起到搅拌作用,使HfO2和Al2O3在电子束作用下大量聚集上浮到铸锭表面,有效去除返回料内部的难熔氧化物。

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    • 热处理对选区激光熔化成形大层厚Ti-6Al-4V钛合金的影响

      2025, 54(5):1235-1244. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230818

      摘要 (6) HTML (6) PDF 9.85 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:增加铺粉厚度可以明显提高选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术制备Ti-6Al-4V的效率,但其成形质量相比于常规层厚较差。退火热处理可以提高选区激光熔化制备钛合金试样的延展性,但其对大层厚成形钛合金的影响仍不明确。本实验利用选区激光熔化技术制备大层厚Ti-6Al-4V,随后在700和950 ℃退火处理,研究退火处理对Ti-6Al-4V组织性能的影响。研究表明,制备的大层厚钛合金在扫描速度600~800 mm/s时可以取得较好的成形质量。热处理后试样的微观组织由针状马氏体逐渐变粗随后转变为板条状,在950 ℃热处理后试样的XRD衍射峰中观察到β峰,这会影响材料的压缩性能。其中扫描速度为600 mm/s时制备的试样抗压强度为1593 MPa,最大断裂应变为15.1%;退火热处理后抗压强度降低到1359 MPa,最大断裂应变提升到22.2%,断裂形式从脆性断裂转变为韧性-脆性断裂。

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    • Zn元素对铸态Mg-Bi-Sn系合金微观组织与力学性能的影响

      2025, 54(5):1245-1253. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230815

      摘要 (4) HTML (3) PDF 5.73 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明Zn元素对Mg-Bi-Sn系合金微观组织与力学性能的影响规律,制备了Mg-3Bi-5Sn-xZn(x=0,1,2,3,wt%)合金,分别采用OM、SEM、XRD、EPMA、维氏硬度计和拉伸试验机,研究了Zn元素对Mg-3Bi-5Sn(BT35)合金的显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,Zn元素可以显著细化BT35合金的晶粒,随着Zn元素含量的增加,晶粒尺寸先显著减小后略微增大,其中Mg-3Bi-5Sn-2Zn(BTZ352)合金具有最小晶粒尺寸(58.2 μm)。此外,BT35合金中只有Mg3Bi2和Mg2Sn两种第二相,而添加Zn元素后合金中出现了Mg2Zn和BiSn相。当Zn元素的添加量低于3wt%时,合金的抗拉强度、延伸率呈现先升高后降低的趋势。其中,BTZ352合金表现出最佳的力学性能,其抗拉强度、延伸率分别为(263.5±6) MPa、 (13.2±0.6)%,其断口组织呈现典型的穿晶断裂特征。

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    • Ti-1500合金紧固件热镦成形及微观组织研究

      2025, 54(5):1254-1260. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230828

      摘要 (6) HTML (2) PDF 2.69 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对Ti-1500合金进行热镦成形实验,对比分析了不同热镦温度下3个不同变形区的显微组织。结果表明:热镦工艺对微观组织演化有显著影响,热镦温度越高且变形量越大的区域动态再结晶越明显。具体表现为700 ℃时变形Ⅰ区和变形Ⅱ区未发生动态再结晶,变形Ⅲ区发生了明显的再结晶,820 ℃时发生了αβ相变且3个变形区均发生明显的动态再结晶,900 ℃时再结晶晶粒过度长大。700 ℃镦制时变形Ⅰ区形成了//ND织构,随着变形量增大,变形Ⅱ区的晶粒逐渐向<001>和<111>方向转动,最终形成了强度更高且体积分数更多的织构并形成了一部分//ND织构。当变形量增至变形Ⅲ区时,再结晶形成了<001>取向的新晶粒,并且晶粒长大过程中<001>取向晶粒的晶界向<111>取向晶粒的晶界迁移,导致织构强度和体积分数进一步增加,而织构体积分数有所下降。并且820和900 ℃时的织构类型、织构强度以及织构演化规律与700 ℃时是一致的。

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    • 高碳镍基高温合金凝固过程相变与热裂敏感性关联分析

      2025, 54(5):1261-1272. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230832

      摘要 (6) HTML (3) PDF 12.13 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高碳镍基高温合金铸锭凝固过程中复杂析出相演变行为,本研究采用多种手段探究了凝固过程中相变与热裂敏感性的关联性。通过光学显微镜、扫描电子显微镜及热力学计算等方法明确铸锭热裂敏感性的组织原因;采用差示扫描量热实验和等温凝固实验结合组织分析结果,揭示了凝固过程中相变对热裂敏感性的影响;通过零强度和零塑性温度确定以及热应力分析,阐明了合金凝固过程组织演变对强塑性的影响是导致高热裂敏感性的本质原因。研究合金凝固析出相种类复杂,Al、C、Ti、Co、Ni、Nb和Mo元素在液相中的显著富集导致Laves相和(γ+γ′)共晶相在较低温度下形成,这也使得凝固的最后阶段速率缓慢,凝固温度区间高达151 ℃。在脆性温度区间铸锭承受的第一主应力受锭型大小和浇注工艺的影响,应力会超过合金的强度极限,表明合金自身具有高热裂倾向。揭示这类高温合金凝固过程与铸锭强韧性之间的关联,可为控制凝固过程中的开裂倾向提供理论和实践指导。

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    • 硫酸铈对镍电结晶行为及沉积层晶粒细化的作用

      2025, 54(5):1273-1282. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230839

      摘要 (3) HTML (2) PDF 5.40 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究添加不同浓度硫酸铈(Ce2(SO4)3)对工业电解液电沉积过程中镍沉积层晶粒细化的作用。通过线性扫描伏安(linear sweep voltammetry,LSV)曲线、循环伏安(cyclic voltammetry,CV)曲线和计时电流(chronoamperometry,CA)曲线分析不同浓度Ce2(SO4)3对镍电结晶行为的影响;利用扫描电子显微镜分析沉积层微观组织形貌;利用原子力显微镜分析沉积层晶粒尺寸高度波动范围以及表面均方根粗糙度;通过X射线衍射分析其择优取向和晶体结构。结果表明:添加不同浓度Ce2(SO4)3会使镍的起始沉积电位发生负移,阴极极化程度增大,过电位增加,形核弛豫时间tm缩短,加快镍电沉积过程中的形核速率,从而使沉积层晶粒细化。但添加Ce2(SO4)3并不会改变镍的电结晶形核机理,同时也不会改变镍沉积层的晶体结构,其仍为面心立方结构(fcc)。当添加0.6 g/L的Ce2(SO4)3时,晶粒生长取向由(111)面转变为(111)面和(220)面双向择优生长,此时沉积层晶粒分布均匀,晶粒发生明显细化。

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    • 稀土元素钇对Inconel 625高温合金等离子弧焊接接头组织与性能影响

      2025, 54(5):1283-1290. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230841

      摘要 (5) HTML (4) PDF 3.10 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用等离子焊接技术对加入钇(Y)金属粉末的镍基高温合金Incone l625(100 mm×50 mm×4 mm)板材进行对接自熔焊焊接试验。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能测试等进行测试分析。结果表明:当焊接电流95 A、焊接速度110 mm/min、等离子气流量3 L/min、钇元素含量0.3wt%时接头成型最佳;焊缝区组织为细小等轴晶,加入钇元素后,热影响区出现更为细小、均匀的晶粒;焊接接头中析出大量的Laves相和碳化物相(MC)以及富钇相(Y-riched);随着钇元素含量的增加,接头抗拉强度、屈服强度、延伸率先增后减,在钇元素含量为0.3wt%时,试样抗拉强度最高为776.59 MPa,屈服强度最高为595.68 MPa,接头延伸率为46.60%,其整体性能高于不加稀土的合金,拉伸和冲击断口均为韧性断裂;在不加Y时,焊缝区硬度最大,钇元素加入后焊缝区的硬度显著下降。

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    • TC11钛合金显微组织特征参数与拉伸性能定量关系研究

      2025, 54(5):1291-1298. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240009

      摘要 (5) HTML (4) PDF 4.80 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对TC11钛合金显微组织特征参数与室温拉伸性能定量关系缺失的问题,对不同热处理制度下TC11钛合金显微组织特征参数进行了定量研究。利用图像分析软件,定量表征了不同热处理温度下等轴α相的含量、等轴α相的晶粒尺寸、片层α相厚度和片层α相长宽比;建立了室温拉伸性能和热处理温度、显微组织定量参数之间的定量关系。采用多元非线性回归模型分析了室温拉伸性能与显微组织定量参数之间的定量关系。结果表明,TC11钛合金的显微组织取决于热处理 制度,固溶温度每上升10 ℃,合金等轴α相的含量降低约4.6%,时效温度每上升10 ℃,片层α相厚度增加约0.05 μm。实验和统计分析表明,随着等轴α相含量降低,TC11钛合金的强度先降低后提高,塑性先提高后降低;等轴α相晶粒尺寸对合金室温拉伸性能影响较小。片层α相厚度增加,合金强度提高,合金塑性与片层α相厚度相关性较小;片层α相的长宽比 减少,合金的强度先降低后提高,塑性提高;TC11钛合金的显微组织特征参数和室温拉伸性能之间符合多元非线性回归 关系。

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    • 热等静压及热处理工艺路线对K4169高温合金组织与性能的影响

      2025, 54(5):1299-1306. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240022

      摘要 (2) HTML (3) PDF 6.99 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了热等静压(HIP)、热等静压+均匀化+固溶时效(N1)与均匀化+热等静压+固溶时效(N2)3种热处理后K4169合金的组织性能。HIP后Laves相转化为碳化物,枝晶偏析与孔隙缺陷消除。N1与N2样品γ″强化相尺寸分别为 70.71与106.76 nm,N2样品由于HIP后晶界处Nb元素富集析出大量δ相。HIP工艺提升K4169合金的室温与700 ℃拉伸性能,N1及N2样品在650 ℃/620 MPa的持久寿命分别为205.88与36.87 h。拉伸测试中碳化物因应力集中破碎形成微孔,裂纹在微孔上萌生扩展;持久试验中裂纹沿晶界扩展,析出的δ相在应力作用下与基体分离产生微孔弱化晶界,降低合金持久性能。

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    • 高倍率容量LiAl0.03Co0.03Mn1.94O4正极材料制备及电化学性能研究

      2025, 54(5):1307-1316. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240034

      摘要 (6) HTML (5) PDF 6.82 M (35) 评论 (0) 收藏

      摘要:尖晶石型LiMn2O4易发生Jahn-Teller畸变和Mn溶解,容量衰减较快,限制了商业化应用。通过低温固相燃烧法快速合成了Al-Co共掺LiAl0.03CoxMn1.97-xO4(x≤0.08)正极材料。结果表明,Al-Co共掺降低了截断八面体{111}、{100}、{110}晶面的表面能位垒,增加了异质形核的形成,促进了截断八面体晶体的发育,减缓了Mn溶解和扩展了Li+扩散通道。优化的LiAl0.03Co0.03Mn1.94O4正极材料具有更完整的截断八面体单晶颗粒形貌,其Mn平均化合价从+3.5增大到+3.545,有效抑制了Jahn-Teller畸变和稳定了晶体结构,提高了高倍率容量和长循环性能,在5和10 C下初次放电比容量分别为108.6和 104.9 mAh/g,长循环2000次后保持率高达70.4%和75.5%;更高倍率20 C下,500次循环后容量损失率仅为9.3%。且其具有较小活化能(22.84 kJ/mol)和较大锂离子扩散系数(5.47×10-16 cm2/s),表明其具有良好的锂离子迁移动力学性能。

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    • 含稀土元素镍基高温合金熔体与Al2O3陶瓷坩埚界面反应研究

      2025, 54(5):1317-1327. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230833

      摘要 (3) HTML (6) PDF 7.48 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了阐明零件制备过程中含稀土元素Y和La的镍基高温合金熔体与陶瓷坩埚之间反应机理,在1550 ℃下采用原位座滴法研究了含Y和La的高温合金熔体与Al2O3陶瓷坩埚之间的界面反应。结果表明,含稀土元素的高温合金熔体与Al2O3陶瓷坩埚发生界面反应后,合金表面质量较好,基本无反应产物的粘附。当合金中只含Y时,Y元素与Al2O3反应生成中间产物Y2O3,随后继续反应生成Y3Al5O12,少量的Hf元素与Al2O3反应生成HfO2。当合金中只含La时,La元素与Al2O3反应生成LaAlO3,La元素抑制了Hf元素参与界面反应,基本无HfO2生成。当合金中同时含有Y和La时,由于Y元素活性更高,Y优先与Al2O3反应生成Y3Al5O12,抑制了La元素与Al2O3的反应,有效地减少La元素的烧损。

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    • Zn2+空位对D-CoFeZn LDH电催化水分解性能的影响

      2025, 54(5):1328-1334. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240035

      摘要 (7) HTML (4) PDF 6.52 M (18) 评论 (0) 收藏

      摘要:本实验以金属硝酸盐为金属源、尿素为沉淀剂、氟化铵为结构导向剂,采用水热法在泡沫镍表面生长了CoFeZn 层状双氢氧化物(layered double hydroxide,LDH),并通过碱刻蚀得到了具有Zn2+空位缺陷的D-CoFeZn LDH。在1 mol/L KOH水溶液中,借助三电极体系分析了碱刻蚀处理和Zn含量对电催化析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)和析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)性能的影响。形貌和结构测试结果表明,CoFe LDH和CoFeZn LDH均为光滑的纳米棒,而碱刻蚀会使其表面生长出更小尺寸的纳米片,但表面各元素的价态基本无明显变化。电化学结果表明,Zn2+空位缺陷极大地提升了电催化剂的HER和OER性能,优化的D-CoFeZn-1分别仅需224和236 mV便可实现100 mA·cm-2的HER和OER电流密度,使其可用于全水电解,且性能优于商用催化剂。

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    • 基于机械活化的反应合成W2B合金粉体研究

      2025, 54(5):1335-1343. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240104

      摘要 (2) HTML (5) PDF 3.76 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:以高纯钨粉和无定形硼粉为原料,采用机械活化结合反应合成的方法,低温高效制备了高纯W2B合金粉末。研究了机械活化时间对粉末的形貌、粒径分布以及比表面积的影响,并阐明相组成与合成温度之间的关系及反应机理。结果表明:机械活化有效细化颗粒,粉末的比表面积和位错密度随着机械活化时间的增加而增大。不同机械活化时间下反应合成后粉末中的W2B的含量随着机械活化时间的增加而增大,机械活化20 h后1150 ℃反应合成粉末的真实密度达到17.01 g/cm3,其W2B相的含量高达96wt%;相比于未机械活化反应合成的W-B粉末,W2B相的含量高出了23wt%。反应合成中B原子向基体W原子中扩散,首先合成低密度WB相,机械活化中引入大量位错缺陷提供了原子扩散的通道,加速WB相向W2B相转变。

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    • >评述
    • YBa2Cu3O7-x涂层导体超导厚膜的结构演化和超导性能研究进展

      2025, 54(5):1344-1352. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240041

      摘要 (4) HTML (9) PDF 4.53 M (21) 评论 (0) 收藏

      摘要:REBa2Cu3O7-x高温超导涂层导体(即第2代高温超导带材)具有优异的有场载流特性和力学性能,在电力、交通、医疗和军事等领域具有潜在的应用前景,近年来受到国内外超导研究团队的广泛关注。提高涂层导体中超导层厚度有利于增强超导电流传输能力和增大工程临界电流密度,是降低二代带材应用成本的主要途径之一。临界电流密度(Jc)随膜厚增大而下降的“膜厚效应”是阻碍高品质超导厚膜研制所面临的主要问题。本文主要介绍了YBCO厚膜的制备方法和外延生长机理,讨论了影响Jc的各种因素和提高Jc的主要途径,并综述了国际主要研究团队在YBCO厚膜方面的最新研究进展。

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    • 选区激光熔化成形NiTi合金性能调控研究进展

      2025, 54(5):1353-1366. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240801

      摘要 (4) HTML (13) PDF 6.63 M (20) 评论 (0) 收藏

      摘要:NiTi合金因其出色的形状记忆和超弹性效应、良好的耐腐蚀性和生物相容性,在航空航天、生物医疗等领域有着巨大的应用潜力。因其自身材料特性,基于传统加工工艺难以精确构筑复杂构型部件,严重限制着其规模化应用与发展。选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)作为一种先进的快速成型技术可实现金属构件的一体化近净成形,特适合于低成本快速制造具有复杂结构的NiTi合金构件。本文综述了近年来国内外关于SLM调控NiTi合金性能的研究进展,重点评述了SLM对合金相变行为、力学性能和功能特性的影响规律及调控策略,揭示了NiTi合金性能失效机制,并展望了SLM成形NiTi合金研究中需重点突破的难题和未来发展方向,为保障生命安全和身体健康,推进医工交叉学科的快速发展提供参考。

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    • 银包铜粉制备与应用的研究进展

      2025, 54(5):1367-1376. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240039

      摘要 (10) HTML (3) PDF 1.83 M (18) 评论 (0) 收藏

      摘要:银包铜粉是在铜表面包裹银的粉体材料,因其可替代银粉降低成本,在导电浆料等领域具有广阔的应用前景。本文介绍了银包铜粉的制备方法,包括机械球磨法、熔融雾化法和化学镀法。其中,化学镀法具有设备简单、成本较低的特点,已成为工业上应用最广泛的制备方法,重点阐述了化学镀法的原理及工艺,对比了置换法和还原法的异同。在此基础上,归纳总结了银包铜粉的包裹机理。此外,对银包铜粉在导电胶、电磁屏蔽涂料和导电油墨等领域的应用和研究进展进行了介绍,结合行业最新进展指出银包铜粉面临的技术挑战,亟需建立镀层厚度调控模型,来降低银含量的同时确保高抗氧化性。本综述可对银包铜粉制备及包裹机理的研究提供指导。

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    • 车用镁合金激光焊接质量控制及服役性能研究进展

      2025, 54(5):1377-1396. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250029

      摘要 (5) HTML (11) PDF 8.46 M (18) 评论 (0) 收藏

      摘要:镁合金在汽车轻量化方面应用潜力巨大,可靠连接是其轻量化制造的关键技术问题之一。激光焊接因热输入小,适用于镁合金连接技术开发。然而,目前镁合金激光焊接接头的服役性能不足仍制约工程需要。本文总结了当前镁合金激光焊接研究进展,重点讨论了镁合金激光焊接本征特性及焊接工艺参数对焊接接头质量的影响;同时,结合车用镁合金案例暴露出的问题,归纳车用镁合金激光焊接接头服役性能的关键影响因素,并对后续发展进行展望。

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