编辑部寄语
难熔金属具有高熔点、高强度、高硬度、低热膨胀系数、低电阻率、良好的热稳定性、耐磨性和强抗腐蚀能力等特性，在航空、航天、核能、电子、冶金等高温和高压领域具有不可替代的作用。目前，在高性能及多样化的趋势下，新的难熔金属材料、新的制备工艺和新的应用领域不断涌现，但其研发与加工过程中依然存在成分创新能力差、粉体制备与改性困难等共性问题。解决上述问题，对于发挥我国难熔领域的资源优势、突出自主创新、开发“高、精、尖”系列产品，实现难熔金属材料高质高值化应用具有重要意义。
在客座主编胡平教授和编辑部的共同努力下，《稀有金属材料与工程》难熔金属专辑在2024年5期正式上线，专辑汇集了来自北京科技大学、国防科技大学、钢铁研究总院、河南科技大学、西安建筑科技大学等多所高校及科研院所的研究成果，涵盖了难熔金属材料的设计、制备、加工、防氧化性能，及难熔高熵合金制备与应用、难熔金属粉体材料合成等研究方向。在此，特向为专辑出版付出心血的老师表示由衷的感谢！欢迎专家学者阅读、宣传、引用专辑论文。
客座主编简介
胡平，博士、教授、博士生导师，国家级青年人才，西安建筑科技大学冶金学院院长助理，霍英东青年教师基金获得者，陕西省重点科技创新团队负责人，陕西高校青年创新团队负责人，陕西省“一流专业”负责人，入选全国有色金属优秀青年科技奖、陕西省“特支计划”青年拔尖人才、陕西省科技新星、陕西高校“青年杰出人才”等人才及荣誉称号，主持各类科研项目20余项，发表学术论文80余篇，授权中国发明专利40余件，获陕西省科学技术一等奖1项（排名第2）、中国有色金属工业科学技术一等奖3项（排名第1、2、2）。
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Microstructure and Properties of 93W-4.6Ni-2.4Fe Prepared by Ball-Milling and Liquid Phase Sintering
王姿曈，董 帝，熊 宁，徐嘉伟，董 智，马宗青
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230778
摘要：为了制备出优异、经济友好的钨重合金，在1450~1510 ℃的烧结温度范围内，通过球磨和液相烧结制备了93W-4.6Ni-2.4Fe（质量分数）合金。进一步研究了试样的微观结构和断裂模式。结果表明，在不同烧结温度下，烧结的试样表现出相似的两相显微结构和韧性断裂模式。随着烧结温度的升高，钨颗粒尺寸也逐渐增大。当烧结温度达到或超过1480 ℃时，合金相对密度达到99.0%以上。1480 ℃烧结时可获得具有最佳抗拉伸强度（940 MPa）和延伸率（32.6%）组合的试样。在1480 ℃下烧结的试样具有优异的延展性，这与γ相的网络结构、韧窝的均匀分布以及两相的协同作用有关。试样的高强度归因于细化的钨颗粒尺寸和球形的钨颗粒。
（放电等离子烧结WMoNbTaV-Al2O3高熵合金组织及磨损性能）
刘美君，徐流杰，李 洲，郭明宜，胡继康，申华海
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20230049
摘要：以金属粉末为原料，采用放电等离子烧结技术制备新型含α-Al2O3的WMoNbTaV难熔高熵合金，研究了烧结温度对合金致密化行为、相结构、显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：在1800~1900 ℃烧结时，WMoNbTaV-Al2O3高熵合金基体具有单一bcc相结构，Al2O3的平均晶粒尺寸为1.15 μm。随着烧结温度升高，合金的晶粒尺寸增大，致密度和显微硬度也在不断增高，在1900 ℃烧结时硬度达到7967.4 MPa。1900 ℃烧结得到的合金具有优异的耐磨性，磨损量仅为1800 ℃烧结合金的一半。且WMoNbTaV-Al2O3高熵合金的耐磨性远高于纯W材料。当磨料粒度为37.5 μm时，1900 ℃烧结的合金磨损量为0.9 mg，磨损性能是纯W材料的83倍。
Analysis of Irradiation Effects on Carbide Ceramics and Oxide Ceramics by SRIM
罗春阳，徐流杰，申华海，李秀青，魏世忠
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230777
摘要：弥散强化在改善合金性能方面发挥着重要作用，而碳化物和氧化物陶瓷作为常用的弥散强化颗粒，其稳定性对于应用于恶劣环境的核反应堆中的合金非常重要，因此研究SiC、TiC、ZrC、Al2O3、Y2O3和 ZrO2的抗辐射性具有重要意义。利用 SRIM 程序模拟了不同能量、不同类型的入射离子对不同材料的影响，分析了不同辐照剂量下氧化锆的辐照损伤。结果表明，随着入射离子能量的增加，入射离子在靶材中的分布趋于均匀，入射离子的停止位置和靶材的损伤深度有所增加。入射离子的种类不同，对靶材的损伤程度也大不相同，不利于对比材料的抗辐射能力。在相同的辐照条件下，入射离子的分布随辐照剂量的增加保持不变，但辐照损伤会不断累积直至饱和。在6种物质中，氧化锆和碳化锆的抗辐射性能较好。对氧化锆增强的钨合金在700 ℃进行碳离子辐照实验，发现氧化锆具有良好的辐照性能。
放电等离子烧结制备W-ZrC/HfC-Re合金的力学性能和热稳定性研究
王 慧，丁晨师，谢卓明，刘 瑞，方前锋，王先平，刘长松，吴学邦
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230729
摘 要：采用机械球磨和放电等离子烧结法（SPS）制备了W-0.5%ZrC-(1, 3)%Re（WZC1R，WZC3R）和W-0.5%HfC-(1,3)%Re（WHC1R，WHC3R）（质量分数）4种钨基材料，并对其微结构、力学性能和高温稳定性进行了测试与分析。WZC3R合金在 500 ℃时的极限抗拉强度（UTS）高达728 MPa，600 ℃时UTS维持653 MPa，比SPS 制备的纯W提升近2.1倍。弥散分布的纳米尺寸ZrC颗粒起到钉扎晶界和位错的作用，提升了材料强度，此外抑制晶粒粗化带来细晶强化作用。WHC3R在400 ℃时，其延伸率为13.9%，韧脆转变温度（ductile-brittle transition temperature, DBTT）介于300 ℃和400 ℃，比SPS制备的W-ZrC和纯W分别降低200 ℃和300 ℃。固溶元素Re通过增加可动滑移面的数量，降低引发塑性变形所需的临界应力，从而改善钨材料的韧性。SPS制备的4种钨基材料展现出优异的热稳定性，1600 ℃真空退火1 h后，试样的晶粒尺寸和维氏显微硬度均未显著变化。其原因是Re溶质原子使钨产生晶格畸变，抑制高温下钨原子的扩散，阻碍晶界迁移，减缓钨晶粒粗化的动力学过程，从而提升材料的高温稳定性。
CsCl对NaCl-KCl-CsCl熔盐物理性质及铌涂层电沉积行为的影响
朱利安，袁伟超，胡双鹏，王 震，叶益聪，白书欣
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230682
摘要：因其优异的综合理化性能，铌（Nb）被广泛应用于航空航天、核能和超导领域。其涂层制备方法中，熔盐电沉积技术沉积速率快、阴极电流效率高、绕镀性好，有望实现大规模工业化生产和应用。当前广泛使用的氟化物支持电解质体系毒性大、环保性差，亟待开展更环保的全氯化物支持电解质体系的开发工作。为实现支持电解质熔盐物性的调控和络合离子的稳定化，在NaCl-KCl体系中添加CsCl，制备全氯化物支持电解质体系，研究CsCl对支持电解质熔盐物理性质及Nb涂层电沉积行为的影响。结果表明，NaCl-KCl-CsCl三元混合熔盐的共晶温度约为485 ℃，随CsCl含量增加，熔盐的初晶温度先降低后增大，密度增大，电导率和表面张力减小。CsCl通过改变熔盐的初晶温度和电导率影响熔盐中离子的传质速度，进而影响电沉积Nb涂层的表面质量，其优选含量约为60%（质量分数）。CsCl的添加可使熔盐中含氧络合离子NbOF63-的还原电位负于NbF72-，有助于获得不含氧杂质的Nb涂层。
杨俊宙，王世臣，王先俊，王智轩，王 力，邢海瑞，胡卜亮，高选乔，张 文，胡 平，王快社
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230734
摘 要：为研究Mo-14Re钼铼合金高温流变行为及其跨尺度表征，采用Gleeble热模拟试验机对钼铼合金棒材进行了高温压缩试验，选取的温度为1400、1500、1600 ℃，应变速率为0.01、0.1、1、10 s-1。结果表明，高温和低应变率变形时，应变率敏感因子逐渐增大，材料塑性流动性能也就越好，且变形过程中应力硬化和软化2种现象同时存在。在此基础上，建立了跨尺度本构模型，流变应力表征考虑了与不动位错的阻力、热激活、晶界效应的微观剪切应力，微观组织演变考虑了晶粒尺寸、位错密度、动态再结晶率以及裂纹体积分数等微观组织演变。随后基于遗传算法确定了模型中的材料参数，屈服应力、晶粒尺寸和流变应力的模型计算值与试验结果吻合，可知该模型可以描述 Mo-14Re 钼铼合金在高温变形时流变行为及其微观组织演变。
张 晓，王快社，牛 帅，任宝江，刘旭洋
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230740
摘 要：本实验采用离心干燥法，含镧钼酸铵为原料，将其焙解为含镧三氧化钼。通过XRD和TG-MS对含镧钼酸铵在空气中的热分解过程进行了分析，并研究了不同焙解温度制备含镧三氧化钼的形貌及理化性能。结果表明，含镧钼酸铵为非晶态、中空近球形颗粒，在热分解过程中经历了3个阶段：室温至196.5 ℃，离心干燥粉发生从非晶态到晶态的转变；196.5～337.8 ℃，铵根离子完全分解，有亚稳态h-MoO3生成；337.8～410.1 ℃，h-MoO3发生相变生成α-MoO3。含镧三氧化钼“遗传”了离心干燥粉形貌，为近球形，随着焙解温度升高，颗粒表面越粗糙，破碎颗粒增多，内部小颗粒由不规则的粘结颗粒向规则的片状转变。焙解温度对含镧三氧化钼杂质元素含量影响不大，但随着温度升高，含镧三氧化钼的粒度和松装密度稍有减小。
王广达，任雪婷，熊 宁，况春江
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230648
摘要：钼铼合金具有优良的力学性能和机加工性能，是电子、核工业等领域关键的结构材料。在钼铼合金中加入ZrO2，形成弥散强化作用，并结合形变强化来提高材料的力学性能。研究发现，合金粉粒度随着ZrO2含量的增加而减小，在质量分数为0.7%时晶粒尺寸最细小均匀；ZrO2颗粒在合金的变形和断裂过程中表现出钉扎效应，显著提升合金的抗拉强度、屈服强度和断后延伸率等力学性能；ZrO2强化钼铼合金的抗拉强度和断后延伸率在ZrO2含量为 0.7%时达到最高值，随后减少；ZrO2基本弥散分布在晶界处并与钼基体形成良好结合界面，可以抑制晶界的迁移，提高钼合金的变形抗力。
王 欣，刘兴伟，刘天宇，王 玲，李树奎，熊 宁，刘金旭
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230154
摘要：以制备高密度和高热值的活性合金为目标，开展了W-Ce合金的探索研究。以W粉为原料，通过等静压压制制备多孔W骨架，随后对骨架进行烧结，提高骨架强度，最后通过液相熔渗Ce制备出了高密度W为骨架、活性Ce为填充相的W-Ce合金材料。研究了不同W骨架制备工艺得到的W-Ce合金的组织、性能、反应活性，结果表明：W-Ce合金致密度均在95%以上；合金相组成为W、Ce2个单质相，未形成金属间化合物；动态压缩强度范围为621~905 MPa，动态压缩塑性在20%~30%之间；W-Ce合金具有较低的反应阈值。
曹国鑫，董建新，张 胜，江 河，解国良，聂志华，马腾飞，付宝全
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230797
摘要：采用Gleeble-1500D研究了Ni-42W-10Co-1Mo（质量分数，%）中/重合金（MHA）在1150~1300 ℃和应变速率0.001~1 s-1下流变行为和微观组织演化规律。结果表明，该合金初始组织由面心立方基体和初生σ相构成。流变应力对变形温度和应变速率敏感，在较高应变速率 1 s-1下，应力-应变曲线呈现出典型的动态回复软化特征，而在较低应变速率0.1~0.001 s-1下变形应力-应变曲线呈现出典型动态再结晶软化特征。基于应力-应变曲线建立了Arrhenius本构方程，并计算得到Ni-42W-10Co-1Mo合金热变形激活能为446.2 kJ/mol。基于动态材料模型构建该合金热加工图，发现在1300 ℃高应变速率下存在失稳区。通过微观组织分析，揭示其动态再结晶机制主要为不连续动态再结晶，σ相促进动态再结晶优先在其周围形核。最终优化获得了Ni-42W-10Co-1Mo合金最佳的热加工窗口：1250~1300 ℃，应变速率0.1~0.01 s-1。
王万年，曹国鑫，朱 煦，陈占兴，王晓红，邢秋玮，马腾飞，付宝全
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230771
摘要：本实验研究了不同热处理温度对冷轧态Ni42W10Co1Mo合金微观组织及力学性能的影响规律。结果表明，随着热处理温度的升高，合金中tcp相由σ相向μ相转变，μ相再向σ相转变，基体组织由条带状变形组织逐渐转变为均匀的等轴晶。经900 ℃热处理，析出相主要以针状与块状μ相析出为主，同时还有少量颗粒状μ相，发生明显再结晶现象。经1200 ℃热处理，颗粒状σ相大量析出，基体组织完成静态再结晶过程。tcp相的析出消耗了基体中固溶强化元素W，导致合金的室温屈服强度下降，屈服强度由初始态合金的1564 MPa下降至1200 ℃热处理后的479 MPa。小尺寸的σ相能阻碍裂纹的扩展，有利于提升合金的塑性，经1200 ℃热处理合金延伸率达到了72.4%。然而较大尺寸的μ相对合金的塑性产生不利影响，经900 ℃热处理后合金延伸率仅有7.1%。
张丹华，董 帝，熊 宁，董 智，马宗青
DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230688
摘 要：钼及其合金是一类具有高熔点、高强度、高硬度和高导热性等优异特性的难熔金属，
广泛应用于航空航天、核能、电子和化工等领域。然而，钼及其合金也存在一些固有缺陷，如高温强度不足、室温延性低、再结晶温度低、抗辐照性能差等。为了提升钼及其合金的性能，研究人员采用了多种方法，其中弥散第二相颗粒是一种简单高效的强化手段。本文综述了已报道的不同金属碳化物和氧化物强化相对钼合金微观结构和力学性能影响的工作结果。分析了氧化物和碳化物的颗粒形貌、尺寸、分布、体积分数以及与钼基体的界面结构对钼合金力学性能的影响，讨论了不同掺杂技术获得高性能钼合金材料的特点，阐述了弥散强化钼合金在工业应用和生产等方面面临的挑战和机遇。力求为弥散强化钼合金的设计提供科学依据，扩展钼合金在各领域的广泛应用。
