2026, 55(10):2421-2428. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250638
摘要:研究了不同配铝比对高钛渣铝热还原制备钛基合金的影响。采用高钛渣、铝粉、KClO3和CaO为原料,通过自蔓延铝热还原法制备出钛基合金。对高钛渣铝热还原过程的热力学和动力学进行了计算。结果显示,高钛渣可通过铝热还原制备钛基合金,其中主要反应为Al还原TiO2,该反应活化能为274.4 kJ/mol,反应级数为1.04。随着配铝比的增加,钛基合金中Ti元素的质量分数逐渐降低,Al元素的质量分数逐渐上升,同时钛基合金中存在少量Fe、Mn和Si等合金元素。物相分析显示,在低铝配比条件下,主要物相为Ti3Al;而在高铝配比条件下,主要物相转变为TiAl。化学成分分析结果显示,在配铝量为1.0的实验条件下,制备出的钛基合金成分为51.6wt% Ti、40.6wt% Al、7.6wt% Fe、3.4wt% Mn和1.3wt% Si。微观形貌分析表明,所制备的钛合金由基体相区、富铁相区和富硅相区构成。本研究为高钛渣铝热还原制备钛基合金的高值化利用提供了新的技术路径。
2026, 55(10):2429-2441. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250547
摘要:热变形行为的准确预测对钛合金锻件的数值模拟与智能制造至关重要。通过Gleeble-3800热模拟试验机,在720~840 ℃温度范围和0.001~1 s–1应变速率下对TC18合金进行等温压缩试验,研究了其高温变形特性。为精确描述流变行为,逐步构建并对比评估了3种应变补偿Arrhenius本构模型(SCA):基于线性回归拟合的传统模型(LR-SCA)、遗传算法优化模型(GA-SCA)以及响应面修正模型(RS-SCA)。结果表明,遗传算法优化能有效识别全局最优参数,而响应面修正成功考虑了温度与应变速率的耦合效应。统计评估显示,RS-SCA模型具有最优的预测能力,其相关系数(R)达0.9980,平均绝对相对误差仅为2.16%,相较于LR-SCA模型的7.01%显著降低。通过在DEFORM-3D软件中对所建立的RS-SCA模型进行二次开发,进一步验证了其可靠性——在稳定工艺条件下的有限元模拟结果与实验载荷-位移曲线高度吻合。该稳健的本构模型为TC18合金构件在热机械加工应用中的有限元模拟与工艺优化奠定了坚实的基础。
周伟 , 洪权 , 王晓 , 辛社伟 , 赵圣泽 , 侯红苗 , 杨海瑛 , 闫康
2026, 55(10):2484-2490. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250600
摘要:研究了高温钛合金Ti650不同微观结构特征及其对力学性能的影响。结果表明,合金中析出的S2型(Ti, Zr)6Si3硅化物与基体之间不存在特定的晶体学取向关系,其形貌与分布强烈依赖于组织类型:在细片层魏氏组织中,细小椭圆形颗粒(20~60 nm)沿α/β界面析出;而在等轴、双态或粗片层魏氏组织结构中,块状硅化物(约200 nm)则在α晶粒内部形成。室温拉伸试验表明,等轴和双态组织实现了最佳的强度-塑性匹配(抗拉强度约1100 MPa,延伸率约13%)。细片层结构在650 ℃、100 MPa条件下表现出优异的抗蠕变性能,其稳态蠕变速率比等轴结构低近一个数量级。进一步的机理分析表明,在等轴组织中,位错可通过绕过机制穿越晶内粗大硅化物,导致蠕变过程持续进行;而在片层组织中,均匀分布于片层内及相界的细小球状硅化物与片层结构形成协同强化效应,显著提升位错运动能垒,因此该组织抗蠕变性能优异。
李帅 , 宁帅 , 纪志军 , 刘岩 , 张维涛 , 丁贤飞 , 南海 , 黄魁东 , 范学领 , 鲁中良 , 李涤尘
2026, 55(10):2522-2532. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250299
摘要:针对钛合金闭式叶轮一体化氧化钇(Y2O3)陶瓷铸型凝胶注模过程中气泡滞留缺陷导致金属铸件瘤状凸起的问题,构建Carreau非牛顿粘度模型和体积分数法(volume of fluid,VOF)两相瞬态充型的预测与调控框架,通过实验流变数据拟合获得氧化钇浆料 Carreau模型(相对误差 <5%),并复现充型过程气泡生成和滞留的时空演化,模拟得到的滞留位置与陶瓷铸型计算机断层扫描(computed tomography,CT)空洞及钛合金铸件CT瘤状凸起在叶轮/底部区域呈高度空间对应。结果表明:适中充型速度0.05 m/s可显著降低滞留体积;底注式充型结构可基本消除叶轮区滞留;在此基础上施加水平振动(50 Hz,1 mm)后气泡滞留完全消除。基于模拟优化制备的陶瓷铸型经扫描验证,叶轮内部气泡滞留消除。本研究为复杂钛合金构件的凝胶注模铸型提供了缺陷预测与主动调控的理论框架。
2026, 55(10):2533-2543. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250317
摘要:为解决钛合金结构件表面腐蚀疲劳造成的失效问题,延长钛合金材料作为飞机结构件的使用寿命,采用超音速微粒轰击(supersonic fine particle bombardment,SFPB)技术对热轧态Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V(TA15)合金进行不同时间的冲击,在试样表层构筑梯度纳米结构,借助各种仪器设备研究不同时间处理对显微组织、微观形貌及力学性能的影响。在SFPB处理时间为60 s时,热轧态组织的表层平均纳米晶粒尺寸最小,为30.4 nm。处理后试样表面粗糙度相较于原始试样有所增加,时间为60 s时,表面粗糙度最小,而更长时间的冲击会导致试样表面产生微裂纹。SFPB处理在试样表面引入高幅的残余压应力,试样显微硬度明显提升。SFPB处理后试样的强度提高,延伸率略微下降后趋于稳定。在处理时间为60 s时,可以得到最佳的强-塑性综合匹配。SFPB处理后试样的腐蚀疲劳寿命相较于未处理试样提升了12.7倍。SFPB处理能够在TA15钛合金近表面获得梯度纳米层,显著提高TA15钛合金拉伸性能和腐蚀疲劳寿命。
2026, 55(10):2544-2552. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250314
摘要:开展了脉冲电流辅助压缩试验,结合金相组织定量分析,对TA15钛合金片层组织的动态球化行为、规律、机制以及球化动力学曲线和模型进行了深入研究。结果表明,电流密度的增大将进一步加剧流动软化现象,球化率随着电流密度的增大和变形量的增大而提高。基于Avrami方程建立了TA15合金电致动态球化动力学模型,模型预测动态球化临界应变εc和完成动态球化应变εf的范围在0.090~0.187和5.02~6.31,且都随电流密度的增大而减小。球化动力学速率随着应变和电流密度的增大先增大后减小。此外,电流密度越大,球化动力学速率峰值越大,峰值对应的应变越小。
王阳阳 , 刘向宏 , 王庆 , 吴江涛 , 夏勇 , 赵小花 , 付杰
2026, 55(10):2573-2578. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250361
摘要:采用有限体积法建立数值模型,将模拟得到的温度场、流场与实际铸锭的凝固组织建立对应关系,研究了工业化大规格Ti-1023合金铸锭的晶粒生长方向及晶粒形态转变。结果表明:通过温度梯度分量
左怀超 , 郝俊杰 , 薛鹏 , 陈波 , 王建军 , 李小兵 , 刘奎
2026, 55(10):2590-2598. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250377
摘要:以低成本、易变形Ti44Al3Mn0.4W0.4Mo0.1B0.1C(TMMW)合金为研究对象,分析微量稀土元素Y对TMMW合金800 ℃高温抗氧化能力的影响。采用EPMA、XRD和TEM等分析手段对合金显微组织和氧化膜进行了系统表征,同时分析了Y对合金高温抗氧化性影响的内在机理。结果表明,微量Y添加会对合金显微组织产生一定影响,采用相同热处理制度后,无Y合金主要由γ、α2、βo三相组成,而含Y合金不仅含有γ、α2、βo相,在片层边界和内部另外析出YAl2相和较少的Y2O3。循环氧化动力学实验表明,两种合金表面氧化膜结构均为TiO2/Al2O3/TiO2+Al2O3 3层复合结构,过渡层主要为TiMn2-Laves和少量富含Mo和W元素的βo相。0.3at%Y的加入可以减少TMMW合金氧化增重并提高氧化皮的抗剥落能力,同时明显减少过渡层中βo相含量。
王德龙 , 何苗霞 , 高文硕 , 郭雨萌 , 董月成 , Alexandrov Igor V.
2026, 55(10):2608-2620. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250391
摘要:为了进一步提高钛合金的低温韧性,研究钛合金低温断裂失效机理,本研究采用Fe微合金化方法制备了TC4-0.55Fe钛合金,系统研究了其在20~–196 ℃范围内的冲击性能及断裂机制。结果表明:TC4-0.55Fe钛合金在20 ℃下的低温韧性达到66.8 J/cm2。随着温度降低至–20 ℃,低温韧性没有发生任何改变。当温度继续下降至–70 ℃时,低温韧性开始降低,达到46.8 J/cm2,当温度降至–196 ℃时,冲击韧性仍保留有25.1 J/cm2,较TC4钛合金提升23.8%。扫描断口分析显示,–196 ℃仍未达到该合金的韧-脆转变温度。通过EBSD表征发现,各温度下裂纹附近均有显著数量的孪生行为,且温度越低,孪晶密度越高。分析表明:TC4-0.55Fe合金优异的冲击韧性主要归因于细晶强化、β基体中弥散分布的细小针状αs相,以及低温下孪晶密度显著增加的协同作用,三者共同诱导裂纹扩展路径偏转,显著提升抗断裂能力。
刘文丽 , 赵霞 , 侯坤磊 , 王一飞 , 王平 , 马颖澈 , 郝宪朝 , 欧美琼
2026, 55(10):2463-2475. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250507
摘要:碳(C)作为镍基高温合金中重要的微量元素,其含量的微小变化对合金力学性能具有显著影响。考察了C含量对新型镍基高温合金GH4750显微组织与力学性能的作用规律。结果表明:随着C含量从0.024wt%提升至0.042wt%进而增至0.082wt%,碳化物的含量和平均尺寸增加,并且碳化物钉扎晶界,使晶粒尺寸从约35 μm降低到约31 μm,再降低到约22 μm。室温和750 ℃的抗拉伸强度随C含量增加呈现先升高后降低的趋势,而延伸率则表现出相反的变化规律。抗拉伸性能的差异与碳化物的特征密切相关:适量增加碳化物一方面能抑制微孔洞的形成与连接,另一方面能钉扎晶界,阻碍高温下晶界的滑移变形,但过量的碳化物则可能成为裂纹源,恶化性能。750 ℃/320 MPa蠕变寿命随C含量的增加单调降低,这归因于较大的晶粒尺寸更有利于提升合金的抗蠕变性能。综合考量,确定该新型镍基高温合金GH4750的最佳碳含量为0.042wt%。
邓博文 , 李科 , 张馨元 , 赵燕茹 , 史蒲英 , 王虎 , 高慧贤 , 杨超
2026, 55(10):2565-2572. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250360
摘要:针对高温合金晶粒形貌复杂、尺寸差异大、边界模糊且晶粒紧密连接导致分割难题,本研究提出一种融合通道与空间信息的联合抑制注意力机制的晶粒度分割网络。该网络结合Swin Transformer的全局建模与深度卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的局部细节恢复能力,并在解码器中引入融合通道与空间信息的联合抑制注意力机制,有效抑制噪声和纹理干扰,提升特征筛选与泛化能力,同时强化浅层与深层特征融合,显著改善晶粒边界连贯性。结果表明,所提算法在自制金相组织数据集上IoU、F1-score分别可达到67.34%和78.62%,各项指标均优于主流高温合金中的晶粒分割算法。
2026, 55(10):2579-2589. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250376
摘要:研究了服役后GTD111 DS叶片显微组织和力学性能退化行为,并采用热等静压+固溶+两次时效的热处理工艺恢复。结果表明:服役后,叶尖至叶根显微疏松与孔洞增多,MC相退化为M23C6相和η相,二次γ′相球化和筏化,三次γ′相部分回熔。叶片显微组织退化规律为:叶尖>叶身>叶根>榫头,同截面上排气边>进气边>叶背>叶盆。组织退化导致25与980 ℃抗拉强度、980 ℃/220 MPa持久性能从榫头至叶尖逐步降低。经恢复热处理,叶尖显微组织与性能得到明显改善,叶尖显微疏松占比降低,碳化物部分恢复,二次与三次γ′相分别减小至0.5 μm和59 nm;叶尖室温抗拉强度由810 MPa增至1122 MPa,980 ℃抗拉强度由388 MPa增至468 MPa,980 ℃/220 MPa持久寿命由1.95 h增至11.31 h,各项力学性能均高于同状态榫头区域。
王嘉宇 , 刘恩泽 , 谭政 , 佟健 , 刘伟华 , 李海英 , 信昕 , 贾丹 , 柳一川 , 涂赣峰 , 肖发新 , 孙树臣 , 毛成荣 , 宁礼奎
2026, 55(10):2599-2607. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250379
摘要:研究了Co和C对一种新型抗热腐蚀镍基单晶高温合金的微观组织特征和1000 ℃长期时效过程中组织稳定性的影响机制。采用定向凝固制备4种不同Co和C含量的单晶合金,并结合显微组织观察(SEM)、成分表征(EDS、EPMA)、结构表征(TEM)等手段进行分析。研究发现,C元素通过形成MC型碳化物(如TaC)抑制固溶微孔,并减少γ/γ′共晶体积;Co提高基体固溶度,显著抑制Re、W、Ta、Al的偏析,但碳化物阻碍其均匀化效率;Co降低γ′相溶解温度及尺寸,而C具有相反的作用,并且热处理过程中碳化物扩散,释放部分γ′相形成元素并导致γ′相粗化。在长期时效过程中,γ′相粗化符合LSW定律,Co和C均减小γ/γ′错配度的绝对值,提高了有效扩散系数;Co降低了γ′相粗化速率,C提高了γ′相粗化速率,相同C含量时错配度主导粗化,相同Co含量时则由有效扩散系数主导;用3种方法预测了拓扑密排相(TCP)的析出并与实测值对比,结果显示Co促进TCP相的析出,而C通过消耗Mo和W等元素形成的碳化物,间接抑制TCP相的析出。
2026, 55(10):2442-2449. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250491
摘要:纳米铝粉(ANP)是典型金属燃料推进剂,通过在ANP表面形成碳包覆层,构建出一种新型纳米核壳复合颗粒。在作为金属基推进剂燃料的应用中,这种纳米核壳复合颗粒在点火和燃烧前会快速吸收热能,从而实现点火和燃烧。采用分子动力学模拟揭示纳米复合颗粒在加热过程中的组织演化机制,并分析核壳界面的迁移过程。结果表明,粒径8 nm的碳包覆ANP复合颗粒的临界温度(材料从固态转变为液态的温度)约为 1050 K。纳米复合颗粒的原子间势能低于铝芯。因此,在热能注入下,初始的非晶相转变为液相,随后液相从表面向核心扩散。较低的原子间势能导致非晶相较早转变为液相。此外,核壳比是影响临界熔点的主要因素。核壳比越高,即碳涂层越薄,熔点越低。因此有效控制该参数是决定点火效能的重要因素。
包梦婷 , 郭轲 , 姜云 , 王炳棠 , 刘铸汉 , 凤仪
2026, 55(10):2450-2462. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250462
摘要:通过化学共沉淀法合成了La2Sn2O7粉末,并通过热压烧结法制备了Ag/ZnO/La2Sn2O7复合材料。研究了复合材料在7 kV恒定电压下在CO2、N2、CO2/c-C4F8和N2/c-C4F8混合气体中的电弧烧蚀行为和机理。实验结果表明,不同大气压下电弧击穿电流差异非常小,而混合气体中的烧蚀面积、电弧能量和电弧持续时间明显小于CO2和N2。随着c-C4F8含量的增加,混合气体中的击穿强度逐渐增加,且均高于CO2和N2中的击穿强度。电弧光学图像表明,混合气体中的电弧体积明显小于CO2和N2单一气体中的电弧体积,且随着c-C4F8含量的增加,电弧体积逐渐减小。烧蚀形貌分析表明,CO2和N2电弧烧蚀后复合材料中存在较多的孔隙、飞溅颗粒和裂纹。在混合气体中,N2/c-C4F8(80/20)混合气体的烧蚀面积最小,颗粒和孔隙明显减少。在N2/c-C4F8混合物中观察到的低电弧能量显著降低了电弧体积和烧蚀面积。X射线光电子能谱显示La2Sn2O7部分分解为La2O3和SnO2,而在含有c-C4F8的混合气体的烧蚀表面上检测出AgF和CFx的存在。
钟浩 , 董雄博 , 杨伟 , 王雪怡 , 马志军 , 杨忠
2026, 55(10):2476-2483. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250556
摘要:探讨了超声处理对铸造Mg-12Gd-0.5Zr合金微观组织和拉伸性能的影响。结果表明,超声处理可显著细化α-Mg晶粒组织,在1500 W功率下晶粒细化效果最佳。这种晶粒细化效果归因于超声场空化效应与声流效应的协同作用,从而促进异质形核。此外,超声处理在改善Mg5Gd第二相空间分布均匀性的基础上,有效控制了其析出尺寸并减少了析出数量。超声处理后,合金中Gd元素在α-Mg基体中的固溶度显著提高,这主要得益于声流效应对元素偏析的抑制作用。相应地,经过超声处理的合金在室温条件下表现出更优异的综合力学性能,其抗拉强度、屈服强度和伸长率均得到同步提升,这些性能改善主要归因于显微组织的细化以及基体中Gd固溶度的提高。
张鹏涛 , 成小乐 , 任玺君 , 张敏 , 边承浩 , 孙戬 , 赵小惠 , 苏振华
2026, 55(10):2491-2500. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250389
摘要:针对AZ91镁合金室温延展性差和各向异性显著的问题,提出一种通过协同调控模具曲率和应变速率来提升变形均匀性的恒应变速率反挤压(CSR-BE)工艺。该方法结合轴对称滑移线理论和体积恒定原理建立模具型面方程,实现全流程应变速率精确控制。DEFORM-3D模拟表明,相较于传统反挤压,CSR-BE工艺使挤压力降低9.3%,并显著改善变形均匀性:出口区流速方差降低99.96%,应力场差异下降85.2%,温度分布波动减少81.6%。机理分析表明,优化模具结构使材料流动模式从径向剪切主导转变为轴向拉伸主导,滑移线取向角从入口处的36.27°线性递减至出口处的11.3°。梯度化静水压力分布有效缓解局部应力集中,同时消除摩擦死区并抑制应变速率波动。基于理论基础的应力与流速定量计算证实,该方法解决了传统工艺的微观组织异质性问题。CSR-BE工艺建立了具有理论依据的镁合金棒材高效制备策略,通过协同增效的工艺控制和微观调控优势,在提升各向同性的同时展现出工业化应用潜力。
曹文鑫 , 韩凯 , 叶之杰 , 赵坤龙 , 苏振华 , 姚泰 , 王建东 , 赵继文 , 朱嘉琦 , 韩杰才
2026, 55(10):2501-2510. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250285
摘要:电子封装热管理问题是阻碍集成电路发展的重要技术瓶颈之一,金刚石/铜复合材料在热管理领域具有优异性能,但其异构成型困难导致在电子封装水冷领域的应用十分受限,针对此问题,本研究利用银掺杂策略来改善坯体与复合板材之间的烧结性能,制备出复合底板和针翅式复合底板,并验证了复合底板、针翅式复合底板分别在间接水冷、直接水冷场景中的应用效益。结果表明:银掺杂铜坯体可以与镀钨金刚石/铜复合板材具有良好的烧结性能;复合底板、针翅式复合底板在水冷测试中分别使得发热片温度下降5~6 ℃和4~5 ℃且其数值模拟结果与试验数据吻合良好,验证了其复合结构良好的均热特性,解决了传统封装部件热导率低以及金刚石/铜复合材料制备异型结构难的问题。
2026, 55(10):2511-2521. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250630
摘要:将正交试验与极差分析结合,系统探究了不同固溶与时效参数对2195铝锂合金强韧化行为的影响机制,阐明了热处理制度对合金宏观力学性能与微观组织的调控规律。结果表明:在固溶处理时,2195铝锂合金对固溶温度的敏感性显著高于固溶时间,在制定固溶工艺时,应优先确定适宜的固溶温度,再基于该温度优化相应的保温时间。在时效处理阶段,2195铝锂合金的强化效应主要由T1相主导,其析出行为受时效温度与时间的严格调控。在自然时效(欠时效状态)下,析出相以δ′相为主,强化作用较为有限;峰值时效阶段,T1相呈现细小、弥散且高密度的分布特征,此时合金强度达到最高;进入过时效阶段后,因T1相与δ′相发生粗化,合金强度出现下降。因此,通过精确调控时效工艺参数,可有效控制强化相的类型、尺寸及分布,进而优化2195铝锂合金的综合力学性能,满足其成形工艺与构件强度要求。
尚晓峰 , 朱庆勇 , 贾晔 , 贺晨 , 赵宇辉 , 赵吉宾
2026, 55(10):2553-2564. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250356
摘要:通过激光熔覆技术在17-4PH钢表面制备了不同Y2O3添加量(0wt%、0.3wt%、0.6wt%和0.9wt%)的耐磨、耐腐蚀钴基Stellite 6熔覆层。研究Y2O3添加量对熔覆Stellite 6试样的微观组织、显微硬度、耐磨损与耐腐蚀性能的影响规律。结果表明:Y2O3的添加使晶粒结构由粗壮的柱状晶转变成细小均匀的等轴晶,添加0.6wt%Y2O3的试样平均晶粒尺寸为54.6 μm,与未添加Y2O3的试样相比,最大晶粒尺寸细化了66.0%。此外,Y2O3颗粒集中分散在Stellite 6合金试样的枝晶间区域,在枝晶颗粒前形成一层粒子层,并抑制颗粒的运动和溶质原子的扩散。0.6wt%Y2O3添加的试样具有最高的显微硬度值,平均显微硬度为532 HV,并且由于Y2O3颗粒之间的晶粒尺寸和距离最小,表现出最佳的耐磨损和耐腐蚀能力,与未添加Y2O3的试样相比,显微硬度增加22.6%,磨损率降低72.2%,腐蚀电位提高了25.6%,腐蚀电流降低了39.8%。
杨新宇 , 王子炫 , 李梓萌 , 程和法 , 赵威 , 王衍 , 罗时峰 , 韩翠柳 , 张久兴
2026, 55(10):2621-2628. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250342
摘要:六硼化镧(LaB6)是优异的热阴极高温陶瓷材料,然而脆性较高导致难以加工,限制了其进一步的工程化应用。为改善材料的力学性能同时保证其热发射水平,本研究将低功函数的BaB6和高弹性模量的VB2加入到LaB6中,利用放电等离子烧结技术,在1900 ℃-40 MPa-5 min的工艺条件下,获得了致密度为98.57%且基体为单相固溶体的(La0.5Ba0.5)B6-VB2复合材料。随着烧结温度从1500 ℃升高到1900 ℃,复合材料的平均晶粒尺度从(2.68±1.44) μm增加到(7.21±1.37) μm、维氏硬度从(16.57±0.88) GPa升高到(24.89±1.26) GPa、断裂韧性从(1.95±0.16) MPa·m1/2提高到(3.81±0.28) MPa·m1/2、最高抗弯强度达到376.32 MPa,裂纹偏转和裂纹分叉是复合材料的主要增韧机制;(La0.5Ba0.5)B6-VB2复合材料最高热电子发射电流密度为7.56 A/cm2、最小功函数为2.97 eV。
罗浩 , 刘天宇 , 魏华男 , 高兴勇 , 范飞高 , 翟安琪 , 刘卓
2026, 55(10):2629-2638. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250385
摘要:兼具高硬度、抗压强度及高温相稳定性的TiZr系高熵合金,因其在穿甲战斗部中的潜在应用价值受到广泛关注。本研究引入机器学习方法辅助开展高熵合金成分设计,探索成分与性能之间的复杂关系,提升合金设计效率。考虑到穿甲作用对合金材料硬度的高要求,搭建了包含组元摩尔分数和5项关键描述符在内的15维特征数据集,集成157组合金硬度数据,采用8种典型机器学习模型(随机森林、K近邻、支持向量机等)进行训练,经网格搜索超参数优化及交叉验证,筛选出精度最优的预测模型,并利用可解释性框架(Shapley additive explanations,SHAP)揭示特征贡献机制。结果表明,XGBoost(extreme gradient boosting)模型预测质量最高,决定系数R2达到0.73,平均绝对百分比误差为14.0%,混合焓(
2026, 55(10):2639-2651. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250297
摘要:金属材料在室温变形过程中的不连续屈服现象是影响其力学性能和应用安全性的关键科学问题。本文系统综述了近年来该领域的研究进展,重点围绕不连续屈服的特征表现、影响因素及相关机制展开讨论。不连续屈服在应力-应变曲线上主要表现为屈服下降和屈服平台的特征。研究表明,合金成分、再结晶程度、晶粒尺寸与形貌、相组成及其稳定性等微观组织特征是影响不连续屈服的主要因素,这些因素通过调控位错运动机制和变形机制来影响材料的屈服行为。此外,还探讨了不连续屈服与金属材料室温变形机制、加工硬化行为之间的内在联系。基于现有研究,指出未来研究应重点关注微观组织调控、成分优化、变形机制以及变形本构模型建立等方面,为深入理解不连续屈服现象的本质和优化材料性能提供理论基础。
屈可朋 , 赵明月 , 王楠 , 翟棋勋 , 陈永楠 , 赵永庆
2026, 55(10):2652-2664. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250348
摘要:激光熔覆因其冶金结合好、热影响区窄等优势被广泛应用于钛合金等金属的表面强化。在各种强化材料中以WC为超硬陶瓷相,通过与Co的协同作用,能有效提升熔覆层的硬度和耐磨性。然而研究发现激光功率对熔覆层质量有显著影响,功率过高时WC颗粒过度溶解,容易萌生裂纹和气孔,功率过低时容易产生未熔颗粒和孔隙等缺陷。本文重点综述了激光功率对涂层中WC晶粒尺寸及生长机制的影响规律,总结了涂层的耐磨机制;同时分析了当前制备WC-Co涂层存在的主要局限性及相应的改善措施,最后对存在的问题及未来发展趋势进行了展望。
王清正 , 肖俊峰 , 林鑫 , 唐文书 , 高松 , 刘全明 , 柴皓智
2026, 55(10):2665-2686. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250302
摘要:镍基高温合金因其在高温环境下优异的力学性能和抗氧化性能,广泛应用于航空发动机和燃气轮机等高端装备的关键热端部件。基于同步送粉的激光定向能量沉积(laser directed energy deposition,L-DED)技术作为一种先进的制造方法,以其无模快速近净成形、能量输入可控、热影响区小和熔覆层组织细密的特点在复杂零件的修复领域展现出了巨大的潜力。然而,在L-DED修复过程中,镍基高温合金由于经历复杂的快速熔凝和往复热循环过程,呈现出独特的显微组织,并且容易产生气孔、裂纹、杂晶、组织退化等典型的冶金缺陷,会对其力学性能产生显著的影响。本文系统总结了镍基高温合金在L-DED修复过程中的典型缺陷及其控制方法、显微组织演化特征,并对比了L-DED直接成形与修复后镍基高温合金的重要力学性能,包括室温拉伸性能、高温持久性能和疲劳性能。此外,本文结合现有理论模型梳理了缺陷形成机制与显微组织演化机制,明确了当前研究中的技术难点和不足,为L-DED修复与再制造镍基高温合金的工艺优化、组织调控和性能提升提供了理论依据并指明了研究方向。
郝铭淞 , 周林 , 王冠 , 王凯 , 梁静静 , 李金国
2026, 55(10):2687-2712. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250386
摘要:激光增材制造作为一种先进的数字化成形技术,广泛应用于高温合金制备研究中。GH3536作为一种固溶强化型镍基高温合金,由于其优异的力学性能,适用于制备航空发动机燃烧室的部件。综述了激光增材制造GH3536合金的冶金缺陷控制、微观结构调控及力学性能强化机制。分析了激光增材制造GH3536合金研究现状及进展,并且对其拉伸和蠕变性能的影响机制等的研究进行了展望。期望对激光增材制造GH3536合金的研究和发展提供参考。
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