2024年第12期

>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

  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(233) HTML(33) PDF(3.51 M)( 202)

  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。

• Ti6321合金不同组织室温拉伸蠕变行为研究

  许玲玉, 孙志杰, 李冲, 王洋, 蒋鹏, 张文豪

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

  摘要(92) HTML(0) PDF(1.04 M)( 93)

  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

  张磊, 郭萍, 王欢, 强菲

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

  摘要(82) HTML(0) PDF(1.12 M)( 89)

  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

  牛勇, 贾云杰, 王耀奇, 朱艳春, 张宗元

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

  摘要(70) HTML(0) PDF(1.53 M)( 63)

  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

  张鹏飞, 谢龙飞, 张凌峰, 姬坤海, 田权伟, 李恒

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

  摘要(60) HTML(0) PDF(942.03 K)( 73)

  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

  李天瑞, 杨永, 沈晓辉, 刘国怀, 王昭东

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

  摘要(46) HTML(0) PDF(5.71 M)( 58)

  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

  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(40) HTML(14) PDF(1.35 M)( 64)

  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(34) HTML(9) PDF(1.91 M)( 59)

  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(26) HTML(8) PDF(2.78 M)( 51)

  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(66) HTML(16) PDF(2.64 M)( 70)

  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(42) HTML(10) PDF(1.71 M)( 55)

  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(46) HTML(7) PDF(3.15 M)( 64)

  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。

• 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(58) HTML(13) PDF(3.43 M)( 66)

  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。

• 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(36) HTML(8) PDF(1.26 M)( 53)

  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。

• 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

  冯力, 王兆钦, 赵燕春, 张维

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

  摘要(35) HTML(0) PDF(4.80 M)( 51)

  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

  张晓, 王快社, 冯鹏发, 安耿, 卜春阳, 胡平, 席莎, 李晶, 周莎

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

  摘要(33) HTML(0) PDF(2.12 M)( 49)

  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

  屈哲昊, 冯伟, 高春来

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

  摘要(18) HTML(0) PDF(1.40 M)( 41)

  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

  袁斌, 林巧力, 倪聪, 杨立凯

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

  摘要(35) HTML(0) PDF(1.26 M)( 45)

  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

  许德美, 李美岁, 李志年, 叶树鹏, 何力军, 李峰

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

  摘要(21) HTML(0) PDF(2.64 M)( 49)

  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的变形条件,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

  王繁强, 施麒, 刘辛, 刘斌斌, 谭冲, 谢焕文, 申正焱, 曾美琴

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

  摘要(35) HTML(0) PDF(5.25 M)( 45)

  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

  郭晶, 王德兴, 郑杜彬, 翟若凯, 宋凯凯, 李玉道

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

  摘要(31) HTML(0) PDF(1.23 M)( 49)

  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

  寇金凤, 白亚冠, 张鑫, 郭伟, 张冰冰, 李红梅, 聂义宏

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

  摘要(21) HTML(0) PDF(2.31 M)( 43)

  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

  熊江英, 尹超, 邹志欢, 伍靖, 杨金龙, 霍红光

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

  摘要(46) HTML(0) PDF(2.27 M)( 44)

  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

  王俊豪, 赵吉宾, 贺晨, 赵宇辉, 李播博

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

  摘要(28) HTML(0) PDF(1.64 M)( 53)

  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

  尚晓峰, 孙晨, 赵宇辉, 贺晨, 赵吉宾

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

  摘要(49) HTML(0) PDF(4.87 M)( 45)

  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

  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(36) HTML(7) PDF(3.71 M)( 75)

  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。

• 铝锂合金熔炼及凝固成形技术研究进展

  严兆祥, 潘宇, 李建宇, 吕书林, 吴树森, 郭威

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

  摘要(88) HTML(0) PDF(19.93 M)( 66)

  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

  李康安, 万杰, 唐斌, 薛祥义, 李金山, 陈彪

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

  摘要(66) HTML(0) PDF(21.32 M)( 54)

  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

  崔莉亚, 王长记, 赵子文, 潘昆明, 赵龙泽, 任永鹏, 崔海林

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

  摘要(78) HTML(0) PDF(15.55 M)( 50)

  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

  陈广, 丁茜, 张广丰, 李海波, 李赣

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

  摘要(25) HTML(0) PDF(1.48 M)( 46)

  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。

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(50) 全文(50)

  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(48) 全文(96)

  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(37) 全文(84)

  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(21) 全文(81)

  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(29) 全文(86)

  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(35) 全文(107)

  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(49) 全文(99)

  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(16) 全文(94)

  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(42) 全文(113)

  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(51) 全文(87)

  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(30) 全文(66)

  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(24) 全文(87)

  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(13) 全文(116)

  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(13) 全文(90)

  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(22) 全文(123)

  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(28) 全文(109)

  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(20) 全文(79)

  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(17) 全文(99)

  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(16) 全文(91)

  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(123) 全文(54)

  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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