2024年第12期

>ARTICLE

• 压缩道次对ZK60镁合金力学性能和腐蚀行为影响

  尹冬松, 刘志远, 张游游, 毛勇, 韩天明

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

  摘要(18) HTML(8) PDF(3.43 M)( 9)

  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。

• 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

  刘娜, 赵张龙, 刘郁丽, 冯凯凯, 查小晖, 李璞, 徐文馨, 杨海鸥, 赖运金

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

  摘要(9) HTML(4) PDF(3.51 M)( 4)

  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。

• 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

  刘航, 杨超云, 张耀, 栾义坤, 李殿中

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

  摘要(8) HTML(3) PDF(1.35 M)( 3)

  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。

• 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

  郝娟, 王百川, 丁郁航, 杨超, 蒋百灵, 王梓毅, 汪东红, 董丹

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

  摘要(5) HTML(3) PDF(1.91 M)( 8)

  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）。

• 阴极等离子电解沉积制备Al₂O₃-Ru复合涂层的机理与性能

  薛建超, 贾波, 王亚菲, 冯庆, 柴作强, 郝小军, 薛娟琴

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

  摘要(4) HTML(2) PDF(2.78 M)( 5)

  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。

• 晶粒细化对Inconel 617合金微观织构和力学性能的影响

  姬金金, 贾智, 杨佩瑶, 汪彦江, 寇生中

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

  摘要(8) HTML(11) PDF(2.64 M)( 8)

  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。

• 激光加工镁合金表面形貌的生物相容性

  刘鹏, 郭璇, 高冬芳, 赵洋洋, 乔阳

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

  摘要(9) HTML(4) PDF(1.71 M)( 8)

  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。

• 原位析出TiB₂-Ti₂AlN增强TiAl合金力学性能

  王玉鹏, 李思颖, 马腾飞, 王晓红, 董多, 朱冬冬

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

  摘要(7) HTML(2) PDF(3.15 M)( 6)

  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。

• 核壳结构粒子制备及在精密加工中的应用

  王有良, 康娅婷, 张文娟, 姜哲, 尹新城

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

  摘要(9) HTML(2) PDF(1.26 M)( 6)

  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。

>REVIEW

• 铝合金半固态浆料制备技术研究现状

  修磊, 顾浩钟, 吕安娜, 洪荣辉, 张之荣

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

  摘要(6) HTML(1) PDF(3.71 M)( 5)

  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。

优先出版

• 不同构型Mg-5Zn镁合金多孔骨修复支架SLM成形质量与性能

  优先出版日期:2024-12-02  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240618

  摘要(18) 全文(22)

  摘要：本文设计并通过SLM技术制备了体心立方(BCC)、菱形十二面体(RD)、面结构Gyroid(G)、Primitive(P)四种Mg-5Zn多孔支架,研究了其成形质量、压缩力学性能和降解行为。结果表明所制备的支架具有较好的还原度,表面化学抛光处理显著改善了支架表面质量和成形误差。面结构(G, P)支架粘附粉末的程度较杆结构(BCC, RD)轻,成形误差较小。相同设计孔隙率下,G构型支架的成形质量最佳。压缩时支架的失效模式以45°剪切断裂为主；孔隙率为75%时,四种构型支架的压缩性能都满足松质骨的压缩性能要求,BCC和G构型支架压缩性能相对较好。Hank’s溶液浸泡168h, B-2-75%构型支架局部腐蚀较为严重、部分支柱连接处发生断裂,G-3-75%构型支架以均匀腐蚀为主,结构保持较为完整,腐蚀速率和压缩性能损失小于B-2-75%结构；经综合对比优选G构型。

• 电流密度和铜离子浓度对电沉积Cu-Ni镀层性能的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240460

  摘要(29) 全文(71)

  摘要：本文研究了一种简单、高效、环保的防腐技术，通过在工件表面沉积铜镍合金涂层来阻止腐蚀介质，从而保护碳钢表面免受腐蚀。使用扫描电子显微镜、X射线能量色散光谱、维氏硬度计、摩擦磨损试验机和电化学测试研究了电流密度和Cu2+浓度对涂层成分、形态和组成的影响。涂层表面出现花椰菜状富镍突起结构。较低的电流密度和Cu2+浓度通过影响晶粒微观结构和Cu/Ni含量来影响涂层的维氏硬度和耐磨性，从而导致硬度和耐磨性能的降低。当电流密度为10 mA/cm2，Cu2+浓度为0.1 mol/L时，沉积样品的腐蚀电流密度达到1.389×10?5 A·cm-2，经过24小时的盐雾试验后，镀层表面腐蚀损伤明显小于未覆盖镀层样品。对沉积机理的研究表明，Cu2+在扩散控制下经历瞬时成核，倾向于垂直生长并形成花椰菜状突起，而Ni2+则受电化学控制，在表面均匀放电。

• 采用参数优化后的Hill 48 屈服准则对镁合金“v”型辊弯成形回弹进行数值模拟研究然后通过辊弯成形实验验证

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240464

  摘要(32) 全文(51)

  摘要：镁合金由于其各向异性特征，在数值模拟计算中难以准确预测镁合金板材弯曲回弹过程。为了更准确地分析镁合金“v”型辊弯成形回弹，本文利用Matlab软件应用误差优化函数优化ABAQUS仿真软件中Hill48屈服准则所需的各向异性势值参数，采用优化后的Hill48屈服准则模型对镁合金“v”型辊弯成形回弹进行数值模拟研究，将其结果与实验结果进行对比，结果表明采用优化后的Hill48屈服准则后回弹变化率与辊弯成形实验成型件的回弹变化率误差在2%以内。采用各项异性势值优化后的Hill48屈服准则可以提高镁合金“v”型辊弯成形的回弹预测精度。

• 空心阴极真空电弧及钛合金焊接特性研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240470

  摘要(12) 全文(53)

  摘要：采用空心阴极真空电弧技术焊接TC4钛合金，研究空心阴极真空电弧的伏安特性、发射光谱等物理特性，分析不同气体流量下焊缝的微观组织特征，测试焊缝的力学性能。结果表明：气体流量影响空心阴极真空电弧的物理特性，当气体流量降低时，电弧伏安特性曲线上升，电弧中心区域出现快电子主导的蓝色形态，电弧离子浓度增强；TC4钛合金母材的显微组织为（α+β）的两相组织；焊接热影响区的显微组织为等轴初生α+针状马氏体α′相组织与等轴初生α相+含针状马氏体α′相的转变β相组织的混合物，焊接热循环影响热影响区两种组织的分布；焊缝为针状马氏体α′组成网蓝组织；随着气体流量的减小，焊接能量密度增加，马氏体晶粒粗化并且分布散乱；焊接接头的抗拉强度高于母材。

• Mg-Bi合金中超-细混晶结构的构筑及其强韧化机理

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240480

  摘要(21) 全文(60)

  摘要：为制备出由超细晶（<1 μm）和细晶（1-10 μm）构成的超-细混晶结构镁合金，基于低温等径角挤压（ECAP）加工在制备超-细混晶结构金属材料方面的巨大潜力以及细晶Mg-Bi基合金优异的低温塑性变形性能，本研究选取细晶Mg-6Bi合金为坯料，提出逆温度场等径角挤压（ITF-ECAP）技术，实现了细晶Mg-6Bi合金的低温（<100 ℃）多道次强塑性变形加工。微观组织与力学性能表征结果表明，细晶Mg-6Bi合金在多道次ITF-ECAP加工过程中，优先在初始晶界处发生动态再结晶，同时有大量亚微米级Mg3Bi2相析出。4道次ITF-ECAP加工后，Mg-6Bi合金中形成了由平均晶粒尺寸（AGS）约为600 nm的超细晶区和AGS约为2 μm的细晶区构成的超-细混晶结构，其超细晶区体积分数约占72.5%。归因于细晶强化、沉淀强化、位错强化与背应力强化共同作用的结果，超-细混晶结构Mg-6Bi合金兼具优异的强度和塑性，其屈服强度和延伸率分别达到315.6±3.6 MPa与22.3±1.0 %。

• 冷喷涂制备钛基复合涂层的研究进展

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240483

  摘要(20) 全文(86)

  摘要：冷喷涂过程的低温特性带来了热输入小与涂层氧含量极低的特性,在制备氧化敏感的钛基涂层上有着极大的优势。结合冷喷涂在制备颗粒增强复合涂层方面的便利性,不仅能够弥补纯钛或钛合金材料耐磨性差的缺点,制备兼具良好力学性能与耐蚀耐磨的高性能涂层,而且在结构涂层与功能涂层的制备上也有很大的潜力。本文根据现有的研究报道,对冷喷涂钛基复合涂层制备过程中的沉积行为和机理进行总结；通过分析孔隙率和沉积效率,阐明强化相对冷喷涂钛基复合涂层的微观组织影响规律；揭示了强化相对钛基复合涂层的力学性能和摩擦磨损性能的作用机理。最后,对冷喷涂钛基复合涂层在未来的应用进行了展望,并列举了几个值得深入研究的方向。

• ZGH451镍基高温合金SLM成形开裂机理分析

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240487

  摘要(42) 全文(78)

  摘要：本文以SLM成形ZGH451镍基高温合金为研究对象，揭示凝固液膜导致裂纹萌生的机理，澄清合金元素、织构对裂纹缺陷产生的作用。实验结果表明：ZGH451镍基高温合金SLM成形过程中产生的裂纹主要分为内部凝固裂纹和边缘冷裂纹两类。在凝固末期枝晶间存在低熔点相液膜，凝固前沿高熔点Cr元素颗粒会阻碍熔体补缩，枝晶间液膜在补缩不足和枝晶热应力的双重作用下发生破裂导致材料心部凝固裂纹的形成。合金轮廓区域冷却速率高、热应力大，累积的残余应力超过材料强度极限或晶界结合强度导致冷裂纹形成。输入激光能量密度低于53.6J/mm3时合金中气孔与未熔合大量产生，超过130.9 J/mm3时沿熔池轨迹锁孔形成概率陡增，这些缺陷会在应力作用下诱发裂纹。枝晶间析出的TiC等颗粒越多、晶粒取向差越大合金裂纹敏感性越高。沉积态ZGH451镍基高温合金以γ、γ′相为主，样品在(100)晶面具有择优取向，晶粒平均纵横比达到11.25，组织织构显著加剧了晶粒边缘与尖端应力集中，促进裂纹的萌生、改变裂纹延伸方向。

• 不同热处理对Al-5.6Mg合金板材表面组织和阳极氧化膜组织的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240492

  摘要(13) 全文(73)

  摘要：本文研究了不同中间退火热处理对Al-5.6Mg合金轧制薄板表面组织和阳极氧化膜组织的影响。结果表明:在中间退火过程中，用连续退火代替箱式退火，试样表面晶粒尺寸可减小约60%，Mg析出相 (Mg2Al3)尺寸可减小约67%;在晶粒尺寸、析出相和织构的共同影响下，经连续中间退火和低温稳定化退火后阳极氧化，获得了最高的光泽度。均匀的微观结构有利于减少氧化膜的不均匀溶解，获得厚度均匀、光泽度高的阳极氧化膜。

• Ni中间层厚度对Zr-4/Nb/Ni/316SS扩散连接接头微观组织和性能的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240495

  摘要(37) 全文(88)

  摘要：本文系统地研究了不同厚度Ni中间层对Zr-4/Nb/Ni/316SS扩散连接接头微观组织、力学性能以及腐蚀性能的影响,结果表明,接头的典型界面组织为Zr-4/β-(Zr, Nb)/Nb/Ni3Nb/Ni/316SS。接头的抗剪强度随着Ni中间层厚度的增加先上升后下降,当Ni中间层为30 μm厚时,接头抗剪强度达到最大值380 MPa。为明确Ni中间层厚度对接头力学性能的作用机制,本文提取了接头界面的微观组织结构特征,并使用Abaqus模拟了接头界面残余应力分布情况。结合模拟结果对不同接头的力学性能和断裂情况进行对比分析,发现Ni中间层越厚,缓解残余应力的效果越好,但过厚的Ni中间层由于其良好的延展性会降低接头抗剪强度。最后,采用全浸腐蚀法研究了接头的耐腐蚀性能,结果发现接头的腐蚀速率随着Ni中间层厚度的减小而降低,当Ni中间层厚度为10 μm时,接头的耐腐蚀性能最佳。综上所述,建议将Ni中间层厚度控制在10 μm-30 μm之间,以兼顾接头的力学性能和耐腐蚀性能。

• 钨铼合金热稳定性与高温抗氧化行为的研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240509

  摘要(30) 全文(65)

  摘要：高温合金在核聚变等领域的发展中有着十分重要的位置,使用要求是在高温服役条件下形成稳定且具有保护性的氧化物,且该氧化物能阻止合金进一步氧化。为研究钨铼(W-3%Re)合金在高温下的稳定性能及抗氧化性能,将钨(W)及W-3%Re合金试样置于(500,700,900 ℃)高温环境下进行6h的热稳定性实验；并在不同温度(700,800,900 ℃)下进行18 h的氧化实验。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、LSM800全自动3D形貌分析仪和Hysitron TI Premier纳米压痕仪等微尺度分析表征方法,分析氧化过程中氧化膜物相组成、氧化动力学规律、氧化产物及表面形貌、硬度等。结果表明,随着氧化时间的延长,合金质量随之增加；W-3%Re合金在氧化过程中晶粒尺寸变细促进了氧化行为的进行,使得合金能更快地形成氧化膜,表面氧化层逐渐变厚,提高了W-3%Re合金的高温抗氧化性能。相比于W,W-3%Re合金中的Re自身氧化物的化学稳定性更高,在700℃下恒温氧化18h,表现出较低的氧化速率常数,此时的W-3%Re合金为弱抗氧化级,在氧化过程中氧化层的致密度得到一定提高。由此表明,Re元素的加入提高了材料W的高温抗氧化性能。

• 真空蒸馏-区域熔炼联合法制备7N超高纯铟

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240439

  摘要(22) 全文(44)

  摘要：高纯度铟广泛应用于航空航天、电子、医疗、能源和国防领域。铟的纯度和杂质含量对这些应用有着重要影响。本研究采用真空蒸馏和区域熔炼相结合的方法制备了超高纯铟。杂质 Sb 的平均去除率接近 95%，杂质 Sn 和 Bi 的去除率超过 95%，Si、Fe、Ni 和 Pb 的去除率超过 85%。最终，Sn 和 Sb 杂质的含量分别降低到 2.0 ppb 和 4.1 ppb，包括 Fe、Ni、Pb 和 Bi 在内的大部分杂质都降低到仪器检测限以下。总体杂质去除率为 90.9%，铟纯度为 7N9。

• Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si系热强钛合金析出相及对强韧性的影响研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240444

  摘要(21) 全文(68)

  摘要：对比分析Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W- Si系热强钛合金TC25和TC25G合金拉伸强度和冲击韧性差异,通过SEM断口形貌观察和TEM微观变形机理分析,阐明了两种合金冲击韧性差异的根本原因和合金强化机理。研究结果表明,TC25G合金冲击断口中析出相为ZrSi或TiZrSi化合物,起到了第二相强化作用,有利于提升合金强度；因析出物有利于冲击裂纹的扩展,因而降低了合金的冲击韧性。TC25合金冲击断口显微组织中裂纹一般沿初生α相相界延伸,而TC25G裂纹穿过初生α相；使得TC25合金裂纹延伸路径更长,因而合金具有更高的冲击韧性。TEM观察结果表明TC25G合金中位错滑移痕迹和位错塞积数量明显多于TC25合金,在TC25G合金中析出相附近存在较多的位错塞积,进而产生明显的强化作用,使得合金具有较高的强度。

• 温度和孪晶界对GH3625合金力学性能和锯齿流变效应的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240445

  摘要(9) 全文(97)

  摘要：本文采用EBSD、SEM、TEM和准静态单轴拉伸试验，研究了温度和孪晶界对GH3625合金力学性能和锯齿流变效应的影响。研究表明：随着退火温度（1000 ℃~1160 ℃）的升高，退火态试样的再结晶晶粒发生长大，导致部分退火孪晶界湮灭，从而使得合金的退火孪晶界含量和强度降低；并且发现退火温度越低时，合金出现锯齿流变的临界应变值越大。同时，退火态试样在25 ℃和290 ℃下拉伸变形时主要以位错滑移和变形孪生为主，而在565 ℃时主要以位错滑移为主，并有大量的层错形成；随着变形温度的升高，位错易于穿过晶界和退火孪晶界，导致锯齿流变产生，晶界强化效果减弱，导致合金强度下降。此外，退火温度为1000 ℃的试样在25 ℃~565 ℃温度范围内具有优异的强度和塑性组合，这主要归因于预先存在的细小晶粒和大量的退火孪晶界与位错的交互作用以及拉伸变形过程中形成的变形孪晶和层错的共同作用。除此之外，发现孪晶含量和变形温度对锯齿流变振幅影响显著。

• 单道次热轧制备具有双峰晶粒结构的高性能AZ31镁合金

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240449

  摘要(10) 全文(72)

  摘要：本文以 AZ31 镁合金为研究对象,利用单程热轧制造出具有双峰晶粒结构的镁合金,并探讨这种结构如何提高合金的强度和塑性。实验结果表明,在 350 ℃ 至 450 ℃ 的轧制温度下,尤其是在大变形(≥40%)条件下,双峰晶粒结构的形成更为明显。双峰晶粒结构的优化比例和分布在同时提高合金的强度和延展性方面起着关键作用。在轧制变形量40%、轧制速度 75 m/min 和轧制温度 400 ℃ 的条件下制备出的具有双峰晶粒结构的轧制板材,达到了 258.3MPa 的抗拉强度和 17.1% 的延伸率。研究表明：调整轧制参数,包括温度、变形量和轧制速度,对于优化双峰晶粒结构至关重要,从而实现改善塑性和保持高强度之间的平衡。

• 基于温升修正的挤压态Ti-6554合金本构模型和微观组织演化

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240451

  摘要(18) 全文(101)

  摘要：在700-950°C、0.001~1 s?1的等温压缩条件下，研究了挤压态Ti-6554合金的热变形行为。计算了不同变形条件下的温升，对曲线进行了温升修正，建立了基于升温修正的挤压态Ti-6554合金的应变补偿本构模型。分析了不同条件下的微观组织演化规律，揭示了动态再结晶机制。结果表明流动应力随着应变速率的增加和变形温度的降低逐渐下降。变形温升随着应变速率的增加和变形温度的降低逐渐增加，在700℃/1 s?1时，温升达到100℃。修正后的曲线值高于测量值，应变补偿本构模预测精度较高。在两相区变形时析出了α相，进而促进了β相的DRX过程。低应变速率下，随着变形温度升高到，动态再结晶体积分数增加。DRX机制包含连续动态再结晶和非连续动态再结晶。

• 添加BNi-5中间层的GH5188瞬态液相扩散焊连接接头的微观组织和力学性能研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240452

  摘要(22) 全文(75)

  摘要：本研究重点关注 GH5188 的瞬态液相 (TLP) 扩散连接，采用 BNi-5 中间层。针对GH5188合金及TLP连接机理进行参数选择及优化。全面研究了接头的组织演变和力学性能。相对完整的等温凝固区（ISZ）保证了母材（BM）的可靠连接。在1110℃至1190℃范围内，较高的连接温度使ISZ增宽，促进了接头成分的均匀化，提高了力学性能。然而，析出相的增加对接头的力学性能产生了不利影响。在1130℃时获得了最大的剪切强度，达到482MPa，占BM强度的84.6%。在5MPa至15MPa的压力范围内，ASZ中的析出相和部分熔化产生的空隙均有所增加。相反，它们的尺寸随着连接压力的升高而显著减小，导致合金力学性能呈上升趋势。在15MPa的连接压力下获得了最大的剪切强度，为490MPa。 MPa。接头表现出典型的混合断裂模式，小而脆的 M23C6 相和空隙显著影响机械性能。纳米压痕测试表明 ASZ 是裂纹的潜在来源。

• 通过成分设计和轧程中间退火工艺获得高强度近β型钛合金的研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240453

  摘要(11) 全文(55)

  摘要：本文基于临界成分的多元合金化原则,结合电子浓度(VEC)、钼当量([Mo]eq) 和Bo-Md等衡量β相稳定性的参数设计了一种近β型Ti-5.5V-4Mo-2.2Cr-Fe-3.6Al合金。对均匀化处理后的试样进行轧程中间退火处理,最后对合金进行时效处理。光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、背散射电子衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等技术用于分析合金在不同状态下的组织,同时对合金的室温拉伸性能进行测试。结果表明,在轧制过程中合金发生马氏体相变,由于马氏体阻碍晶界的迁移的作用,经过轧程中间退火后的合金获得了极其细小的晶粒组织。中间退火后合金的晶粒度为38μm,晶粒细化使得经过退火处理后的合金具有良好的强塑性匹配,拉伸屈服强度达到1100MPa同时延伸率达到15%。经过时效处理后合金的组织中析出了大量细小而弥散的α相,细小α相的析出进一步提高了合金的性能,使合金的强度突破1500MPa并具有4%以上的延伸率。

• 变质处理和时效处理对Al8Si0.4Mg0.4Fe合金组织-力学性能和电导率的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240455

  摘要(13) 全文(80)

  摘要：本文对自主设计的Al8Si0.4Mg0.4Fe铝合金进行了Sr变质处理及固溶+时效处理，以调节其组织和性能。结果表明：变质处理后，合金的室温抗拉强度变化不大，断裂伸长率略有提高（1.82%→3.34%），电导率由变质处理前的40.1%IACS显著提高到42.0%IACS。将变质处理后的合金在515℃固溶处理8h，然后在180℃、200℃、220℃和240℃时效处理6h。随着时效温度的升高，材料的电导率由41.4%IACS单调增加到45.5%IACS，室温拉伸强度先升高后降低。在200℃时，合金的电导率与室温抗拉强度表现出良好的协调性，电导率为42.5%IACS，室温抗拉强度为282.9MPa。当时效温度继续升高时，合金产生过时效现象。虽然电导率仍在上升，但室温拉伸强度急剧下降，在时效温度240℃时仅为177.1MPa。

• Y含量对Fe-Cr-C-B-Ti熔覆金属成型性及摩擦磨损性能影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240458

  摘要(8) 全文(71)

  摘要：磨损、腐蚀、疲劳构成了机械零件失效的三种形式，其中机械零件的磨损造成的能源消耗和经济损失尤为严重。通过等离子堆焊的方法制备Fe-Cr-C-B-Ti-Y系耐磨熔覆金属。采用MLS-23型橡胶轮式湿砂磨损试验机分析了熔覆金属的磨损性能。采用XRD、SEM、EBSD和TEM分析了熔覆金属的物相组成和显微组织，并对合金的强化机理和磨损机理进行了探讨。结果表明:Fe-Cr-C-B-Ti-Y熔覆金属中显微组织由奥氏体γ-Fe+M23(C,B)6共晶碳化物+TiC硬质相组成。随着Y2O3添加量的增多，熔覆金属的硬度与磨损量呈现先增加后减小的变化趋势。当Y2O3含量为0.4 %时，TiC硬质相与M23(C,B)6共晶碳化物析出量最多，组织晶粒最为细小。熔覆金属成型性最好，润湿角最小，为52.2°。此时，熔覆金属的洛氏硬度值为89.7 HRC，磨损失重为0.27g。熔覆金属的磨损机制主要为磨粒磨损，材料的去除过程为显微切削与犁沟。

• Fe(Se,Te)超导薄膜的研究进展

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240226

  摘要(50) 全文(32)

  摘要：由于薄膜材料所具有特殊的维度效应、界面效应等使其相比于块体材料具有独特的优势。研究发现在SrTiO₃(STO)衬底上生长的单层FeSe超导薄膜显著提高了超导转变温度(T_c),这使得FeSe超导薄膜的研究成为理解非常规超导体机制的新方向。本文从Fe(Se,Te)超导薄膜的制备和应力效应、界面效应等因素对T_c增强两方面综述了近年来的研究成果。

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