2017年第46卷第4期文章目次
2017, 46(4):869-875.
摘要:
本文选用Ti-6Al-4V钛合金为基体,镀铜碳纤维布为增强相来制备钛合金/碳纤维布复合材料。通过放电等离子烧结法(SPS)对镀铜碳纤维布与钛合金薄片进行叠层烧结,制备钛合金/碳纤维布叠层复合材料,并对其界面形貌、微观组织与力学性能进行表征。结果表明：镀铜碳纤维均匀分布在钛合金/碳纤维布复合材料中,CuTi, Cu和少量的TiC沿着纤维和基体的界面分布。钛合金/碳纤维布复合材料具有比钛合金略高的塑性,同时屈服强度和抗压强度与钛合金相比有了明显的提高。碳纤维表面电镀铜对复合材料界面有着重要的影响：(1)显着降低钛合金/碳纤维布复合材料的烧结温度；(2)提高了碳纤维和钛基体之间的润湿性,改善了界面结合,从而提高了钛合金/碳纤维布复合材料的力学性能；(3)有效地抑制TiC脆性相的产生,与未镀铜的碳纤布增强钛复合复合材料相比,镀铜碳纤维布/钛合金复合材料具有更好的塑性。
本文选用Ti-6Al-4V钛合金为基体,镀铜碳纤维布为增强相来制备钛合金/碳纤维布复合材料。通过放电等离子烧结法(SPS)对镀铜碳纤维布与钛合金薄片进行叠层烧结,制备钛合金/碳纤维布叠层复合材料,并对其界面形貌、微观组织与力学性能进行表征。结果表明：镀铜碳纤维均匀分布在钛合金/碳纤维布复合材料中,CuTi, Cu和少量的TiC沿着纤维和基体的界面分布。钛合金/碳纤维布复合材料具有比钛合金略高的塑性,同时屈服强度和抗压强度与钛合金相比有了明显的提高。碳纤维表面电镀铜对复合材料界面有着重要的影响：(1)显着降低钛合金/碳纤维布复合材料的烧结温度；(2)提高了碳纤维和钛基体之间的润湿性,改善了界面结合,从而提高了钛合金/碳纤维布复合材料的力学性能；(3)有效地抑制TiC脆性相的产生,与未镀铜的碳纤布增强钛复合复合材料相比,镀铜碳纤维布/钛合金复合材料具有更好的塑性。
2017, 46(4):876-881.
摘要:
微观组织定量化研究对于建立金属材料组织和性能关系有重要意义。本文研究了可时效强化铝合金中，时效过程中析出相形状的演变和动力学过程，结合过饱和固溶体析出相变过程的经典理论、析出相生长过程的软碰撞理论和HHC理论，建立了具有盘/片状、杆/棒状析出相铝合金的析出相形状因子模型。并利用Al-Cu-Li-Zr合金T相、Al-Cu-Mg合金S相及Al-Mg-Si合金β相的析出相尺寸随时效时间变化的实验数据对模型进行验证，拟合的结果符合盘/片状、杆/棒状析出相随时效时间延长，析出相尺寸形状因子先急剧增大至极大值、再缓慢减小最终趋于稳定的一般规律，证实了模型的适用性和准确性。
微观组织定量化研究对于建立金属材料组织和性能关系有重要意义。本文研究了可时效强化铝合金中，时效过程中析出相形状的演变和动力学过程，结合过饱和固溶体析出相变过程的经典理论、析出相生长过程的软碰撞理论和HHC理论，建立了具有盘/片状、杆/棒状析出相铝合金的析出相形状因子模型。并利用Al-Cu-Li-Zr合金T相、Al-Cu-Mg合金S相及Al-Mg-Si合金β相的析出相尺寸随时效时间变化的实验数据对模型进行验证，拟合的结果符合盘/片状、杆/棒状析出相随时效时间延长，析出相尺寸形状因子先急剧增大至极大值、再缓慢减小最终趋于稳定的一般规律，证实了模型的适用性和准确性。
2017, 46(4):882-887.
摘要:
采用Ti-Nb中间层对TiC金属陶瓷和不锈钢06Cr19Ni10进行了脉冲加压扩散连接,以实现缩短焊接时间并缓解界面产物对接头的有害作用的目的。连接温度890℃,脉冲压力2~10MPa工艺条件下,在4~12min时间内即实现了陶瓷与不锈钢的有效连接,与传统扩散焊相比连接时间大幅缩短。对接头进行显微组织表征发现在反应界面处存在溶解了少量Nb的σ相以及溶解了Ni的α β-Ti固溶体。在连接时间为10min时得到了最大的剪切强度110MPa。在剪切载荷下,接头沿着剩余的Ti/α β-Ti界面扩展至陶瓷内部断裂。结果表明,脉冲加压扩散连接能在一定程度上缩短焊接时间,中间层Ti/Nb的合理选择能很好的抑制了有害的金属间化合物的生成。
采用Ti-Nb中间层对TiC金属陶瓷和不锈钢06Cr19Ni10进行了脉冲加压扩散连接,以实现缩短焊接时间并缓解界面产物对接头的有害作用的目的。连接温度890℃,脉冲压力2~10MPa工艺条件下,在4~12min时间内即实现了陶瓷与不锈钢的有效连接,与传统扩散焊相比连接时间大幅缩短。对接头进行显微组织表征发现在反应界面处存在溶解了少量Nb的σ相以及溶解了Ni的α β-Ti固溶体。在连接时间为10min时得到了最大的剪切强度110MPa。在剪切载荷下,接头沿着剩余的Ti/α β-Ti界面扩展至陶瓷内部断裂。结果表明,脉冲加压扩散连接能在一定程度上缩短焊接时间,中间层Ti/Nb的合理选择能很好的抑制了有害的金属间化合物的生成。
2017, 46(4):888-892.
摘要:
在铜衬底通过低压化学汽相淀积(LPCVD)和溶胶-凝胶法直接制备氧化锌/石墨烯纳米薄膜。分析退火温度对其结构、形态、化学状态和成份、光学性能的影响。XRD表明,氧化锌/石墨烯纳米结构表现出六方纤锌矿结构,晶体质量随退火温度从500℃到700℃的增加而提高。当退火温度达到700℃时,SEM显示,氧化锌薄膜呈现出颗粒均匀密集、表面光滑。其薄膜的平均颗粒尺寸约为35.7 nm。PL测量显示,退火温度为700℃时,氧化锌/石墨纳米薄膜具有较好的光学性能,这是因为样品的结晶质量较高且缺陷密度较低。
在铜衬底通过低压化学汽相淀积(LPCVD)和溶胶-凝胶法直接制备氧化锌/石墨烯纳米薄膜。分析退火温度对其结构、形态、化学状态和成份、光学性能的影响。XRD表明,氧化锌/石墨烯纳米结构表现出六方纤锌矿结构,晶体质量随退火温度从500℃到700℃的增加而提高。当退火温度达到700℃时,SEM显示,氧化锌薄膜呈现出颗粒均匀密集、表面光滑。其薄膜的平均颗粒尺寸约为35.7 nm。PL测量显示,退火温度为700℃时,氧化锌/石墨纳米薄膜具有较好的光学性能,这是因为样品的结晶质量较高且缺陷密度较低。
2017, 46(4):893-898.
摘要:
基于金属熔滴沉积成形的3D打印技术,其成形质量与金属熔滴及基板参数有很大关系。本文对金属铝熔滴在不同参数下,比如：熔滴直径、滴落速度、比热、导热系数、潜热以及基板温度等,其凝固过程中的最大铺展因子关系进行了研究。采用VOF对自由表面进行追踪的方法,建立包括对流和相变的计算方程和能量方程的仿真模型,耦合水平集函数,跟踪熔融粒子与周围空气之间的接口,获得的最大传播因子之间的关系,与在文献中出现的实验数据吻合。
基于金属熔滴沉积成形的3D打印技术,其成形质量与金属熔滴及基板参数有很大关系。本文对金属铝熔滴在不同参数下,比如：熔滴直径、滴落速度、比热、导热系数、潜热以及基板温度等,其凝固过程中的最大铺展因子关系进行了研究。采用VOF对自由表面进行追踪的方法,建立包括对流和相变的计算方程和能量方程的仿真模型,耦合水平集函数,跟踪熔融粒子与周围空气之间的接口,获得的最大传播因子之间的关系,与在文献中出现的实验数据吻合。
2017, 46(4):899-905.
摘要:
对水热法制备的纳米氧化锆在不同温度和保温时间条件下进行了煅烧，采用X射线结合全谱模型方法分析了晶粒尺寸和晶粒尺寸分布的变化。结果表明，当煅烧温度在300℃时，纳米氧化锆晶粒开始生长并伴随着晶粒尺寸分布宽化。纳米氧化锆的晶粒生长速率及晶粒尺寸分布与煅烧温度和保温时间有关。根据分析结果，计算了晶粒生长指数和晶粒生长活化能。讨论了晶粒生长机理，晶粒旋转合并是纳米氧化锆晶粒生长的主要方式。
对水热法制备的纳米氧化锆在不同温度和保温时间条件下进行了煅烧，采用X射线结合全谱模型方法分析了晶粒尺寸和晶粒尺寸分布的变化。结果表明，当煅烧温度在300℃时，纳米氧化锆晶粒开始生长并伴随着晶粒尺寸分布宽化。纳米氧化锆的晶粒生长速率及晶粒尺寸分布与煅烧温度和保温时间有关。根据分析结果，计算了晶粒生长指数和晶粒生长活化能。讨论了晶粒生长机理，晶粒旋转合并是纳米氧化锆晶粒生长的主要方式。
2017, 46(4):906-911.
摘要:
本文表征了钛/钢爆炸焊接复合板的界面组织和剪切性能,研究爆炸复合过程的界面结合机理。结果表明,在金属板之间形成了波状界面组织,剧烈塑性变形造成钢基体发生明显的塑性流动,并在界面形成连续的漩涡形貌。TEM和XRD检测证实界面存在纳米尺度的过渡层,并包含有固溶体组织和少量金属间化合物。波状界面组织改善了复合板沿爆炸方向的界面剪切强度,剪切断口显示漩涡组织发生韧性断裂形貌。
本文表征了钛/钢爆炸焊接复合板的界面组织和剪切性能,研究爆炸复合过程的界面结合机理。结果表明,在金属板之间形成了波状界面组织,剧烈塑性变形造成钢基体发生明显的塑性流动,并在界面形成连续的漩涡形貌。TEM和XRD检测证实界面存在纳米尺度的过渡层,并包含有固溶体组织和少量金属间化合物。波状界面组织改善了复合板沿爆炸方向的界面剪切强度,剪切断口显示漩涡组织发生韧性断裂形貌。
2017, 46(4):912-916.
摘要:
在高温度梯度定向凝固炉中分别采用选晶法和籽晶法制备单晶高温合金,并采用XRD测定单晶的取向特征。结果表明,采用选晶法制备单晶高温合金时,在激冷板上随机形核的晶粒经过起晶段的竞争生长和螺旋段的选晶作用后,最终获得具有择优取向<001>的单晶。采用籽晶法制备单晶高温合金时,通过重熔籽晶的外延生长,所获得的单晶取向与籽晶取向保持一致。
在高温度梯度定向凝固炉中分别采用选晶法和籽晶法制备单晶高温合金,并采用XRD测定单晶的取向特征。结果表明,采用选晶法制备单晶高温合金时,在激冷板上随机形核的晶粒经过起晶段的竞争生长和螺旋段的选晶作用后,最终获得具有择优取向<001>的单晶。采用籽晶法制备单晶高温合金时,通过重熔籽晶的外延生长,所获得的单晶取向与籽晶取向保持一致。
2017, 46(4):917-922.
摘要:
冷却辊温度是影响非晶带材质量的关键因素, 为此应用流体动力学软件FLUENT模拟了冷却辊外壁面沿圆周方向的热流分布，以此为边界条件，采用有限元分析法对冷却辊进行了稳态温度场分析，获得了冷却辊内外壁温度场分布，讨论了冷却辊辊厚和冷却水通道高度对冷却辊温度场的影响规律。结果表明：减小冷却辊厚度可降低冷却辊外表面温度，提高内表面温度；减小冷却水通道高度可以降低冷却辊内外表面温度。通过综合分析，得到冷却辊内外表面温度在一定范围内的最优化设计方案，为非晶带材冷却辊的设计及优化提供理论支持。
冷却辊温度是影响非晶带材质量的关键因素, 为此应用流体动力学软件FLUENT模拟了冷却辊外壁面沿圆周方向的热流分布，以此为边界条件，采用有限元分析法对冷却辊进行了稳态温度场分析，获得了冷却辊内外壁温度场分布，讨论了冷却辊辊厚和冷却水通道高度对冷却辊温度场的影响规律。结果表明：减小冷却辊厚度可降低冷却辊外表面温度，提高内表面温度；减小冷却水通道高度可以降低冷却辊内外表面温度。通过综合分析，得到冷却辊内外表面温度在一定范围内的最优化设计方案，为非晶带材冷却辊的设计及优化提供理论支持。
2017, 46(4):923-927.
摘要:
本文采用含纳米WC颗粒的WC-12Co粉末，通过空气助燃超音速火焰喷涂系统（AC-HVAF）制备了耐磨涂层。研究了涂层相组成、微观结构、涂层硬度、断裂韧性和耐磨损性能。X射线衍射分析结果表明WC为涂层主相，未发现其他失碳分解产物。涂层孔隙率低于1%，晶粒尺寸为80-100nm，涂层磨光表面硬度平均值1940.3 HV0.3, 横截面平均硬度高达1662.1 HV0.3。使用WC硬质球为摩擦副，载荷1.5kg，工件转速1198r/min干磨条件下，纳米结构涂层的平均失重比微米结构涂层降低40%，且纳米结构涂层摩擦系数为0.26-0.28（微米结构涂层：0.25-0.4），因此纳米结构涂层具有更加优异的耐磨性能。
本文采用含纳米WC颗粒的WC-12Co粉末，通过空气助燃超音速火焰喷涂系统（AC-HVAF）制备了耐磨涂层。研究了涂层相组成、微观结构、涂层硬度、断裂韧性和耐磨损性能。X射线衍射分析结果表明WC为涂层主相，未发现其他失碳分解产物。涂层孔隙率低于1%，晶粒尺寸为80-100nm，涂层磨光表面硬度平均值1940.3 HV0.3, 横截面平均硬度高达1662.1 HV0.3。使用WC硬质球为摩擦副，载荷1.5kg，工件转速1198r/min干磨条件下，纳米结构涂层的平均失重比微米结构涂层降低40%，且纳米结构涂层摩擦系数为0.26-0.28（微米结构涂层：0.25-0.4），因此纳米结构涂层具有更加优异的耐磨性能。
2017, 46(4):928-934.
摘要:
利用显微镜（OM）、差热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）和X衍射（XRD）研究一种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金在均匀化处理过程中的显微结构演变，使用扩散动力学模型推导均匀化动力学方程，用于确认最佳均匀化参数。结果表明：合金的铸态组织中存在严重偏析,非平衡共晶结构包含α(Al)、Mg(Zn,Cu,Al)2、 S(Al2CuMg)、θ(Al2Cu)和富Fe相。当前研究表明均匀化过程中没有发生Mg(Zn,Cu,Al)2相向S(Al2CuMg)相的转变,Mg(Zn,Cu,Al)2相直接回溶。随着均匀化的进行,θ(Al2Cu)相溶入基体。均匀化后富Fe相仍残留,但随着保温时间的延长,富Fe相中的Zn、Mg元素铸件减少或消失。最佳均匀化参数为440 oC×12 h 468 oC×24 h,这与均匀化动力学的分析相一致。
利用显微镜（OM）、差热分析（DSC）、扫描电镜（SEM）和X衍射（XRD）研究一种高Zn含量Al-Zn-Mg-Cu合金在均匀化处理过程中的显微结构演变，使用扩散动力学模型推导均匀化动力学方程，用于确认最佳均匀化参数。结果表明：合金的铸态组织中存在严重偏析,非平衡共晶结构包含α(Al)、Mg(Zn,Cu,Al)2、 S(Al2CuMg)、θ(Al2Cu)和富Fe相。当前研究表明均匀化过程中没有发生Mg(Zn,Cu,Al)2相向S(Al2CuMg)相的转变,Mg(Zn,Cu,Al)2相直接回溶。随着均匀化的进行,θ(Al2Cu)相溶入基体。均匀化后富Fe相仍残留,但随着保温时间的延长,富Fe相中的Zn、Mg元素铸件减少或消失。最佳均匀化参数为440 oC×12 h 468 oC×24 h,这与均匀化动力学的分析相一致。
2017, 46(4):935-941.
摘要:
熔融共晶NaCl-MgCl2作为太阳能中高温相变储热介质,运行状态下其温度常在熔点附近波动。但不同温度下该熔融盐对金属容器材料腐蚀行为不清楚。以Fe-14Cr-Mn合金为例,采用浸盐法研究了718K、768K和818K熔融共晶NaCl-MgCl2对该合金的腐蚀行为,探讨了腐蚀机理。结果表明：腐蚀速率随温度增加略微增加,三种温度下试样腐蚀动力学曲线服从线性规律(斜率约k=-4.806E-4)。腐蚀初期,试样表面形成泡状腐蚀产物,腐蚀80h后形成腐蚀坑洞,主要是Fe、Fe-Cr和MgO,也检测到含微量Fe和Ni的Mg-Fe-Ni的氧化物。腐蚀机理主要是MgCl2吸潮后以H2O形式引入的氧原子和溶解在熔融盐中的微量氧作为阴极去极化剂,合金元素Cr和Mn与Cl-反应生成的氯化物,氯化物吸附水分子,形成具有低熔点的含水氯化物(如CrCl3.6 (H2O) 和MnCl2.n (H2O))逃逸腐蚀体系。另外,在熔岩表面形成了由MgCl2. (H2O) 6, NaCl 和 MgO组成的盐壳,而在熔融盐内部,NaCl与NaMgCl3共存。本研究为研发耐熔融NaCl-MgCl2腐蚀的新合金奠定了基础。
熔融共晶NaCl-MgCl2作为太阳能中高温相变储热介质,运行状态下其温度常在熔点附近波动。但不同温度下该熔融盐对金属容器材料腐蚀行为不清楚。以Fe-14Cr-Mn合金为例,采用浸盐法研究了718K、768K和818K熔融共晶NaCl-MgCl2对该合金的腐蚀行为,探讨了腐蚀机理。结果表明：腐蚀速率随温度增加略微增加,三种温度下试样腐蚀动力学曲线服从线性规律(斜率约k=-4.806E-4)。腐蚀初期,试样表面形成泡状腐蚀产物,腐蚀80h后形成腐蚀坑洞,主要是Fe、Fe-Cr和MgO,也检测到含微量Fe和Ni的Mg-Fe-Ni的氧化物。腐蚀机理主要是MgCl2吸潮后以H2O形式引入的氧原子和溶解在熔融盐中的微量氧作为阴极去极化剂,合金元素Cr和Mn与Cl-反应生成的氯化物,氯化物吸附水分子,形成具有低熔点的含水氯化物(如CrCl3.6 (H2O) 和MnCl2.n (H2O))逃逸腐蚀体系。另外,在熔岩表面形成了由MgCl2. (H2O) 6, NaCl 和 MgO组成的盐壳,而在熔融盐内部,NaCl与NaMgCl3共存。本研究为研发耐熔融NaCl-MgCl2腐蚀的新合金奠定了基础。
2017, 46(4):942-945.
摘要:
采用原位反应合成法制备AgSnO2复合材料，在温度700℃对其进行累积叠轧。利用XRD、光学显微镜等研究了AgSnO2复合材料的物相组成以及各轧制道次后样品的金相组织，结果表明，累积叠轧工艺对AgSnO2复合材料的显微组织均匀化程度影响显著。实验测试了各道次轧制后样品的硬度、密度以及电阻率与轧制道次的关系，分析主要因素对样品力学与电学性能的影响机理。
采用原位反应合成法制备AgSnO2复合材料，在温度700℃对其进行累积叠轧。利用XRD、光学显微镜等研究了AgSnO2复合材料的物相组成以及各轧制道次后样品的金相组织，结果表明，累积叠轧工艺对AgSnO2复合材料的显微组织均匀化程度影响显著。实验测试了各道次轧制后样品的硬度、密度以及电阻率与轧制道次的关系，分析主要因素对样品力学与电学性能的影响机理。
14 拨叉热裂数值模拟与分析
2017, 46(4):946-950.
摘要:
在采用熔模精密铸造生产拨叉的过程中,热裂是常见的铸造缺陷。为了充分分析热裂产生的原因,本文采用铸造仿真软件Procast对铸造过程进行模拟,对流场、温度场、应力场进行了模拟和分析,预测和分析热裂产生的位置,结果表明:拨叉铸造过程中,局部区域应力集中,在缩孔附近产生热裂纹。通过降低浇注温度,提高模壳预热温度,增大凸台过渡倒角,可以减小应力集中,从而避免热裂。
在采用熔模精密铸造生产拨叉的过程中,热裂是常见的铸造缺陷。为了充分分析热裂产生的原因,本文采用铸造仿真软件Procast对铸造过程进行模拟,对流场、温度场、应力场进行了模拟和分析,预测和分析热裂产生的位置,结果表明:拨叉铸造过程中,局部区域应力集中,在缩孔附近产生热裂纹。通过降低浇注温度,提高模壳预热温度,增大凸台过渡倒角,可以减小应力集中,从而避免热裂。
2017, 46(4):951-954.
摘要:
为了与低温共烧陶瓷（LTCC）技术兼容，本文采用热压烧结工艺在870 °C制备了添加不同Bi2O3含量的SrFe12O19铁氧体材料，着重研究了材料的晶相组成、烧结密度、气孔率和磁性能等低温烧结特性。研究结果表明，材料在870 °C烧结时，Bi2O3的添加促进了SrFe12O19晶相结构的形成，提高了材料的烧结致密度和磁性能。当Bi2O3的添加量为2～4 wt %，材料可以获得致密的结构，烧结密度达到4.65 g?cm-3以上，气孔率低于10%，材料的饱和磁化强度Ms和内禀矫顽力Hci较高，分别达到252.4 kA?m-1和312.9 kA?m-1以上。此外，基于SrFe12O19材料的低温烧结特性讨论了该材料在微波LTCC环行器当中的应用。
为了与低温共烧陶瓷（LTCC）技术兼容，本文采用热压烧结工艺在870 °C制备了添加不同Bi2O3含量的SrFe12O19铁氧体材料，着重研究了材料的晶相组成、烧结密度、气孔率和磁性能等低温烧结特性。研究结果表明，材料在870 °C烧结时，Bi2O3的添加促进了SrFe12O19晶相结构的形成，提高了材料的烧结致密度和磁性能。当Bi2O3的添加量为2～4 wt %，材料可以获得致密的结构，烧结密度达到4.65 g?cm-3以上，气孔率低于10%，材料的饱和磁化强度Ms和内禀矫顽力Hci较高，分别达到252.4 kA?m-1和312.9 kA?m-1以上。此外，基于SrFe12O19材料的低温烧结特性讨论了该材料在微波LTCC环行器当中的应用。
2017, 46(4):955-960.
摘要:
采用激光增材技术修复了损坏的K465镍基高温合金航空发动机涡轮叶片，研究了激光增材修复K465高温合金的裂纹特征，分析了开裂机理，并采取有效措施实现了裂纹控制。结果表明：激光增材修复K465合金的裂纹产生于热影响区，并沿晶界扩展到修复区中，为液化裂纹；热影响区晶界上的连续液膜来源于晶界上大尺寸γ′相的液化，且晶界液化过程中有γ-γ′ 共晶出现；利用Ansys软件进行应力场模拟的结果显示，基材及熔池之间存在较大热应力；通过同步预热基材，并采用优化的激光工艺参数，实现了K465高温合金单道多层结构的无裂纹激光增材修复。
采用激光增材技术修复了损坏的K465镍基高温合金航空发动机涡轮叶片，研究了激光增材修复K465高温合金的裂纹特征，分析了开裂机理，并采取有效措施实现了裂纹控制。结果表明：激光增材修复K465合金的裂纹产生于热影响区，并沿晶界扩展到修复区中，为液化裂纹；热影响区晶界上的连续液膜来源于晶界上大尺寸γ′相的液化，且晶界液化过程中有γ-γ′ 共晶出现；利用Ansys软件进行应力场模拟的结果显示，基材及熔池之间存在较大热应力；通过同步预热基材，并采用优化的激光工艺参数，实现了K465高温合金单道多层结构的无裂纹激光增材修复。
2017, 46(4):961-965.
摘要:
采用熔盐法对低密度C/C复合材料进行Mo2C改性,分析Mo2C的形成机理以及熔剂组成和反应温度对制备Mo2C改性C/C复合材料的影响,并研究了Mo2C改性对C/C复合材料微观组织结构的影响。结果表明：仲钼酸铵与C反应生成Mo2C的过程主要由三个阶段组成：仲钼酸铵分步分解为MoO3；MoO3还原为MoO2；MoO2与C反应生成Mo2C。适宜的反应参数为：以LiCl-KCl为熔剂,反应温度为1000℃。Mo2C颗粒在C相表面形核后首先形成花状聚集的Mo2C涂层,并随反应温度提高最终形成完整的Mo2C层。Mo2C与C界面结合良好,生成Mo2C过程的催化石墨化和应力石墨化作用使基体炭的有序度提高。
采用熔盐法对低密度C/C复合材料进行Mo2C改性,分析Mo2C的形成机理以及熔剂组成和反应温度对制备Mo2C改性C/C复合材料的影响,并研究了Mo2C改性对C/C复合材料微观组织结构的影响。结果表明：仲钼酸铵与C反应生成Mo2C的过程主要由三个阶段组成：仲钼酸铵分步分解为MoO3；MoO3还原为MoO2；MoO2与C反应生成Mo2C。适宜的反应参数为：以LiCl-KCl为熔剂,反应温度为1000℃。Mo2C颗粒在C相表面形核后首先形成花状聚集的Mo2C涂层,并随反应温度提高最终形成完整的Mo2C层。Mo2C与C界面结合良好,生成Mo2C过程的催化石墨化和应力石墨化作用使基体炭的有序度提高。
2017, 46(4):966-972.
摘要:
为了研究电磁搅拌作用对激光熔凝熔池凝固过程的影响,采用有限体积法对施加磁场前后激光单道动态熔凝TA15钛合金过程进行三维磁-热耦合数值模拟。研究了磁场对激光熔池流场、熔凝单道及其周边基材温度分布、固液界面处温度梯度和凝固速度的影响。并采用试验手段对模拟结果进行了验证。模拟结果表明：电磁搅拌作用使激光熔池最大流速增加了约20%,对流加剧促进了熔池热交换作用使其最高温度下降,固液分界面处温度梯度大幅降低,凝固速度小幅增大,从而有利于熔池顶部组织发生CET转变。试验结果显示施加磁场后熔凝层顶部有等轴晶组织生成,且随着远离磁场中心,电磁力增大,等轴晶区有扩大趋势。试验结果和模拟结果一致性较好。
为了研究电磁搅拌作用对激光熔凝熔池凝固过程的影响,采用有限体积法对施加磁场前后激光单道动态熔凝TA15钛合金过程进行三维磁-热耦合数值模拟。研究了磁场对激光熔池流场、熔凝单道及其周边基材温度分布、固液界面处温度梯度和凝固速度的影响。并采用试验手段对模拟结果进行了验证。模拟结果表明：电磁搅拌作用使激光熔池最大流速增加了约20%,对流加剧促进了熔池热交换作用使其最高温度下降,固液分界面处温度梯度大幅降低,凝固速度小幅增大,从而有利于熔池顶部组织发生CET转变。试验结果显示施加磁场后熔凝层顶部有等轴晶组织生成,且随着远离磁场中心,电磁力增大,等轴晶区有扩大趋势。试验结果和模拟结果一致性较好。
2017, 46(4):973-978.
摘要:
使用Gleeble-3800热模拟试验机在温度为800~1000℃、应变速率为0.01~10s-1、变形程度为70%的条件下对锻态β-CEZ钛合金进行热模拟试验。利用试验数据及Prasad判据绘制了真应力-真应变曲线和加工图，通过其研究了该合金在α β两相区和β单相区的高温变形行为、变形失稳现象和变形机制。结果表明：本实验条件下β-CEZ钛合金表现出动态回复和动态再结晶两种软化机制，在α β两相区流动应力达到峰值后随应变的增大而缓慢下降，在β单相区流动应力达到峰值后发生不连续屈服现象快速下降一段后趋于稳定；功率耗散率η出现极大值的区域在α β两相区为850~890℃/0.01~0.05s-1，是片层α相球化的区域；在β单相区为940~980℃/0.2~0.6s-1，是动态再结晶区域；流动失稳区为800~850℃/0.1~10s-1，850~900℃/0.1~5s-1，900~1000℃/1~10s-1，失稳现象在α β两相区表现为绝热剪切带，在β单相区表现为不均匀变形。
使用Gleeble-3800热模拟试验机在温度为800~1000℃、应变速率为0.01~10s-1、变形程度为70%的条件下对锻态β-CEZ钛合金进行热模拟试验。利用试验数据及Prasad判据绘制了真应力-真应变曲线和加工图，通过其研究了该合金在α β两相区和β单相区的高温变形行为、变形失稳现象和变形机制。结果表明：本实验条件下β-CEZ钛合金表现出动态回复和动态再结晶两种软化机制，在α β两相区流动应力达到峰值后随应变的增大而缓慢下降，在β单相区流动应力达到峰值后发生不连续屈服现象快速下降一段后趋于稳定；功率耗散率η出现极大值的区域在α β两相区为850~890℃/0.01~0.05s-1，是片层α相球化的区域；在β单相区为940~980℃/0.2~0.6s-1，是动态再结晶区域；流动失稳区为800~850℃/0.1~10s-1，850~900℃/0.1~5s-1，900~1000℃/1~10s-1，失稳现象在α β两相区表现为绝热剪切带，在β单相区表现为不均匀变形。
2017, 46(4):979-984.
摘要:
利用电子背散射电子技术(EBSD)研究了近β型Ti-1300合金中次生α相的晶体学取向、几何生长方向、数量和分布与β相晶界特性之间的关系，以获悉次生α相的形核及其变体选择的本质。经910℃固溶2h 水淬处理，合金中出现一定比例的<110>70.5?特殊晶界。合金自910℃随炉缓慢冷却，由β→α相变而来的次生α相与β相晶界的特性有明显关系。普通β/β晶界处生成的晶界α相自身取向不唯一，对自晶界α相变体形核作用不大，其两侧自晶界α相数量偏少；大角度特殊晶界<110>70.5?两侧?晶粒存在共同的(110)面，取向上有利于晶界α相为自晶界α变体提供异质形核，引发α变体在晶界两侧选择性生长；小角度特殊晶界<110>10.5°也会引发α变体选择性生长，但和大角度晶界不同，其选择性生长也可能只发生在晶界的一侧。
利用电子背散射电子技术(EBSD)研究了近β型Ti-1300合金中次生α相的晶体学取向、几何生长方向、数量和分布与β相晶界特性之间的关系，以获悉次生α相的形核及其变体选择的本质。经910℃固溶2h 水淬处理，合金中出现一定比例的<110>70.5?特殊晶界。合金自910℃随炉缓慢冷却，由β→α相变而来的次生α相与β相晶界的特性有明显关系。普通β/β晶界处生成的晶界α相自身取向不唯一，对自晶界α相变体形核作用不大，其两侧自晶界α相数量偏少；大角度特殊晶界<110>70.5?两侧?晶粒存在共同的(110)面，取向上有利于晶界α相为自晶界α变体提供异质形核，引发α变体在晶界两侧选择性生长；小角度特殊晶界<110>10.5°也会引发α变体选择性生长，但和大角度晶界不同，其选择性生长也可能只发生在晶界的一侧。
2017, 46(4):985-989.
摘要:
采用Gleeble-3500热模拟机测试了纯铌体材料的热压缩变形曲线,研究了200～700℃变形温度和0.001~10S-1 应变速率条件下材料的流变应力行为和热压缩变形组织特征,结果表明：材料的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。随着变形温度的升高,材料中拉长的晶粒粗化,材料发生动态回复,材料的软化主要通过动态回复得以实现。进而通过修正的Arrhenius双曲正弦关系式,结合zener-Hollomon参数因子推导了材料应变速率随材料变形温度、应力和激活能等参数变化的本构方程,采用简化的关系式拟合了不同变形温度下的材料流变应力应变曲线,拟合效果较好。
采用Gleeble-3500热模拟机测试了纯铌体材料的热压缩变形曲线,研究了200～700℃变形温度和0.001~10S-1 应变速率条件下材料的流变应力行为和热压缩变形组织特征,结果表明：材料的流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小。随着变形温度的升高,材料中拉长的晶粒粗化,材料发生动态回复,材料的软化主要通过动态回复得以实现。进而通过修正的Arrhenius双曲正弦关系式,结合zener-Hollomon参数因子推导了材料应变速率随材料变形温度、应力和激活能等参数变化的本构方程,采用简化的关系式拟合了不同变形温度下的材料流变应力应变曲线,拟合效果较好。
2017, 46(4):990-996.
摘要:
通过蠕变性能的测试和内摩擦应力的测定，研究了[001]、[011]和[111]取向镍基单晶高温合金分别沿[001]、[011]和[111]取向在高温/低应力条件下拉伸蠕变至稳态阶段的有效蠕变参数及其与蠕变性能和变形机制之间的关系。结果表明，随着温度的升高和外加应力的降低，三种取向合金的内摩擦应力降低。在相同条件下，三种取向合金的内摩擦应力顺序为σi[001] > σi[111] > σi[011]。蠕变前后[011]和[111]取向合金内相对于应力轴倾斜连贯的“屋脊”型基体通道是两种合金具有较低内摩擦应力和较差蠕变抗力的重要原因。[001]取向合金在1040 ℃/137 MPa条件下的有效蠕变激活能为Qe[001]= 281.32 kJ/mol，表明其稳态阶段的变形机制为元素扩散控制的位错攀移。[011]取向合金的有效蠕变激活能为Qe[011]= 139.74 kJ/mol，其较低的数值与其内部开放的基体通道对位错滑移较小的阻碍作用有关；[111]取向合金较[011]取向合金较高的有效蠕变激活能Qe[111]= 182.61 kJ/mol与其内部片层状的γ’相和位错的交滑移有关。
通过蠕变性能的测试和内摩擦应力的测定，研究了[001]、[011]和[111]取向镍基单晶高温合金分别沿[001]、[011]和[111]取向在高温/低应力条件下拉伸蠕变至稳态阶段的有效蠕变参数及其与蠕变性能和变形机制之间的关系。结果表明，随着温度的升高和外加应力的降低，三种取向合金的内摩擦应力降低。在相同条件下，三种取向合金的内摩擦应力顺序为σi[001] > σi[111] > σi[011]。蠕变前后[011]和[111]取向合金内相对于应力轴倾斜连贯的“屋脊”型基体通道是两种合金具有较低内摩擦应力和较差蠕变抗力的重要原因。[001]取向合金在1040 ℃/137 MPa条件下的有效蠕变激活能为Qe[001]= 281.32 kJ/mol，表明其稳态阶段的变形机制为元素扩散控制的位错攀移。[011]取向合金的有效蠕变激活能为Qe[011]= 139.74 kJ/mol，其较低的数值与其内部开放的基体通道对位错滑移较小的阻碍作用有关；[111]取向合金较[011]取向合金较高的有效蠕变激活能Qe[111]= 182.61 kJ/mol与其内部片层状的γ’相和位错的交滑移有关。
2017, 46(4):997-1002.
摘要:
采用L78 RITA淬火热膨胀仪、QUANTA400扫描电镜和JEM-2100透射电镜等设备研究镧铈混合稀土对20MnCrNi2Mo耐磨铸钢过冷奥氏体连续转变动力学及显微组织的影响,采用ICP-MS电感耦合等离子质谱仪测定稀土的固溶量,通过透射电镜观察探索固溶稀土在钢中的存在状态,结合对La的界面扩散系数的测定计算,综合分析镧铈混合稀土的作用机理。结果表明,镧铈混合稀土使20MnCrNi2Mo耐磨铸钢CCT曲线整体向右下方移动,促进了连续冷却过程中下贝氏体的形成,提高了淬透性,使得板条马氏体组织中孪晶亚结构增加。分析认为,固溶于钢中的稀土原子富集于晶界等晶体缺陷处,降低晶界能、阻塞扩散通道,推迟新相的形核-长大过程,进而影响组织转变。
采用L78 RITA淬火热膨胀仪、QUANTA400扫描电镜和JEM-2100透射电镜等设备研究镧铈混合稀土对20MnCrNi2Mo耐磨铸钢过冷奥氏体连续转变动力学及显微组织的影响,采用ICP-MS电感耦合等离子质谱仪测定稀土的固溶量,通过透射电镜观察探索固溶稀土在钢中的存在状态,结合对La的界面扩散系数的测定计算,综合分析镧铈混合稀土的作用机理。结果表明,镧铈混合稀土使20MnCrNi2Mo耐磨铸钢CCT曲线整体向右下方移动,促进了连续冷却过程中下贝氏体的形成,提高了淬透性,使得板条马氏体组织中孪晶亚结构增加。分析认为,固溶于钢中的稀土原子富集于晶界等晶体缺陷处,降低晶界能、阻塞扩散通道,推迟新相的形核-长大过程,进而影响组织转变。
2017, 46(4):1003-1007.
摘要:
本文采用P-Cr-Ti复合变质处理Al-25%Si合金,重点研究了凝固组织的变化以及Cr、Ti元素的作用机理。结果表明：与单一的P变质相比,经P-Cr-Ti复合变质后,Al-25%Si合金凝固组织中初生Si的尺寸减小了12.24%~51.65%,并且初生Si分布的均匀程度增加。Al-25%Si合金中Cr、Ti主要以TiAl3、Ti7Al5Si12、Al7Cr、Al13Cr4Si4化合物的形式存在,同时有少量的P分布在含Ti化合物中。含Ti化合物呈长条状；含Cr化合物呈网状、颗粒或短杆状,分布在初生Si之间。含Cr、Ti化合物的数量随冷却速度加快而增多。变质处理时Al-6.5%Ti合金带入的TiAl3相,游荡在熔体之中,凝固时TiAl3相的{110}晶面是Si相的形核基底,具有使初生Si持续析出和细化初生Si的作用,但细化能力有限。凝固过程中初生Si之间形成的含Cr化合物阻止初生Si的长大与聚集,促使初生Si分布的均匀程度增加。
本文采用P-Cr-Ti复合变质处理Al-25%Si合金,重点研究了凝固组织的变化以及Cr、Ti元素的作用机理。结果表明：与单一的P变质相比,经P-Cr-Ti复合变质后,Al-25%Si合金凝固组织中初生Si的尺寸减小了12.24%~51.65%,并且初生Si分布的均匀程度增加。Al-25%Si合金中Cr、Ti主要以TiAl3、Ti7Al5Si12、Al7Cr、Al13Cr4Si4化合物的形式存在,同时有少量的P分布在含Ti化合物中。含Ti化合物呈长条状；含Cr化合物呈网状、颗粒或短杆状,分布在初生Si之间。含Cr、Ti化合物的数量随冷却速度加快而增多。变质处理时Al-6.5%Ti合金带入的TiAl3相,游荡在熔体之中,凝固时TiAl3相的{110}晶面是Si相的形核基底,具有使初生Si持续析出和细化初生Si的作用,但细化能力有限。凝固过程中初生Si之间形成的含Cr化合物阻止初生Si的长大与聚集,促使初生Si分布的均匀程度增加。
2017, 46(4):1008-1012.
摘要:
本文的实验对象为固溶—时效和固溶—大变形(压缩、ECAP)—时效加工的7085铝合金,分别通过拉伸试验机和扫描电子显微镜(SEM)测试其拉伸性能和进行断口分析,并采用X射线衍射仪(XRD)和晶体微区取向分析技术(EBSD)对材料内部的位错密度、单元边界(小角度晶界)和晶粒边界(大角度晶界)进行表征,结合拉伸试验测得的屈服强度,定量计算强化项对大变形铝合金的强化贡献。结果表明,相比常规固溶—时效工艺,固溶—大变形—时效工艺能够显著碎化和细化晶粒,增加了单元边界的数量,促使第二相均匀分布,从而提高7085铝合金的屈服强度,并且发现强烈塑性变形加工(ECAP)的强化效果高于传统塑性变形加工(压缩变形)的效果。大变形加工也使得7085铝合金内部积累了大量位错,大变形加工对合金性能的提高主要依靠位错强化。
本文的实验对象为固溶—时效和固溶—大变形(压缩、ECAP)—时效加工的7085铝合金,分别通过拉伸试验机和扫描电子显微镜(SEM)测试其拉伸性能和进行断口分析,并采用X射线衍射仪(XRD)和晶体微区取向分析技术(EBSD)对材料内部的位错密度、单元边界(小角度晶界)和晶粒边界(大角度晶界)进行表征,结合拉伸试验测得的屈服强度,定量计算强化项对大变形铝合金的强化贡献。结果表明,相比常规固溶—时效工艺,固溶—大变形—时效工艺能够显著碎化和细化晶粒,增加了单元边界的数量,促使第二相均匀分布,从而提高7085铝合金的屈服强度,并且发现强烈塑性变形加工(ECAP)的强化效果高于传统塑性变形加工(压缩变形)的效果。大变形加工也使得7085铝合金内部积累了大量位错,大变形加工对合金性能的提高主要依靠位错强化。
2017, 46(4):1013-1019.
摘要:
采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了GH 2984合金在750℃纯水蒸汽中的氧化行为。结果表明：GH 2984合金表面形成单一的Cr2O3膜，其中固溶有少量TiO2。在氧化膜下方的金属基体尤其是其晶界处Ti、Al发生内氧化，分别形成TiO2和 Al2O3。合金的氧化动力学近似遵循抛物线规律。文章探讨了瘤状/刀片状Cr2O3的形成原因及GH 2984合金在750℃纯水蒸汽中的氧化机制。
采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了GH 2984合金在750℃纯水蒸汽中的氧化行为。结果表明：GH 2984合金表面形成单一的Cr2O3膜，其中固溶有少量TiO2。在氧化膜下方的金属基体尤其是其晶界处Ti、Al发生内氧化，分别形成TiO2和 Al2O3。合金的氧化动力学近似遵循抛物线规律。文章探讨了瘤状/刀片状Cr2O3的形成原因及GH 2984合金在750℃纯水蒸汽中的氧化机制。
2017, 46(4):1020-1025.
摘要:
本文通过在纯钛表面制备得到氧化钛纳米管阵列后,再利用热驱动掺银技术,成功制备得到既具有生物活性,又具有抗菌性能的银掺杂氧化钛纳米管阵列。研究表明氧化钛纳米管阵列热驱动掺银的机理为硝酸银在受限反应空间中的低温分解及其与氧化钛低温相变的协同。将氧化钛纳米管阵列浸泡饱和硝酸银后,在300℃条件下热处理,不仅能实现氧化钛纳米管阵列由无定型转变为金红石型的低温相变,还能同时实现硝酸银的低温分解。
本文通过在纯钛表面制备得到氧化钛纳米管阵列后,再利用热驱动掺银技术,成功制备得到既具有生物活性,又具有抗菌性能的银掺杂氧化钛纳米管阵列。研究表明氧化钛纳米管阵列热驱动掺银的机理为硝酸银在受限反应空间中的低温分解及其与氧化钛低温相变的协同。将氧化钛纳米管阵列浸泡饱和硝酸银后,在300℃条件下热处理,不仅能实现氧化钛纳米管阵列由无定型转变为金红石型的低温相变,还能同时实现硝酸银的低温分解。
2017, 46(4):1026-1032.
摘要:
采用一种新型的电场增强阴极弧沉积技术在304不锈钢表面制备了TiCN涂层。研究了附加电极电流对阴极弧放电特性、涂层相结构、截面形貌、耐磨性以及结合力的影响。结果表明：附加电极的引入显著增加真空室内等离子体密度,工件偏流提高近100%；只要超过一定阈值,附加电极电流才能有效减小晶粒尺寸、提高膜层致密性,同时也提高膜基结合力。附加电极电流30A时,膜基结合力达到HF1,相对于与无附加电极情况样品表面摩擦系数降低了33%,磨痕宽度最小,耐磨性最好。可见电场增强阴极弧放电是一种非常有效的TiCN制备方法。
采用一种新型的电场增强阴极弧沉积技术在304不锈钢表面制备了TiCN涂层。研究了附加电极电流对阴极弧放电特性、涂层相结构、截面形貌、耐磨性以及结合力的影响。结果表明：附加电极的引入显著增加真空室内等离子体密度,工件偏流提高近100%；只要超过一定阈值,附加电极电流才能有效减小晶粒尺寸、提高膜层致密性,同时也提高膜基结合力。附加电极电流30A时,膜基结合力达到HF1,相对于与无附加电极情况样品表面摩擦系数降低了33%,磨痕宽度最小,耐磨性最好。可见电场增强阴极弧放电是一种非常有效的TiCN制备方法。
2017, 46(4):1033-1042.
摘要:
本文采用双阴极等离子溅射沉积技术，在Ti-6A1-4V合金双极板表面制备了纳米晶ZrC涂层。通过多种实验表征手段（包括X射线衍射仪(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对该涂层的微观组织特征进行观察与分析。采用电化学工作站对比研究了改性前后钛合金双极板在不同温度下模拟质子交换膜燃料电池（PEMFC）环境中（0.5 mol L-1 H2SO4 2 mg L-1 HF）的耐腐蚀性能。此外，通过测量了钛合金双极板改性前后的接触角和接触电阻，研究纳米晶ZrC涂层对Ti-6A1-4V合金双极板的疏水性能和导电性能的影响。结果表明：所制备涂层的外层呈柱状结构的、其平均晶粒尺寸为12 nm的纳米晶ZrC沉积层，内层为沉积层与钛合金基体间互扩散所形成的扩散层。在模拟PEMFC阴/阳极环境中，纳米晶ZrC涂层动电位极化曲线的腐蚀电位明显高于Ti-6A1-4V合金，其腐蚀电流密度较Ti-6A1-4V合金下降了约4个数量级。恒电位极化曲线表明，在 0.6 V阴极工作电极电位下，纳米晶ZrC涂层具有较快的成膜速率以及较高的钝化膜稳定性；而在-0.1 V阳极工作电极电位下，纳米晶ZrC涂层则呈现出阴极保护特征。在PEMFC工作温度范围内，开路电位和电化学阻抗谱测试结果表明：随着溶液温度的升高，双极板材料的耐腐蚀性能逐渐降低。且纳米晶ZrC涂层的温度腐蚀敏感性明显小于Ti-6A1-4V合金。此外，纳米晶ZrC涂层显著降低了Ti-6A1-4V合金的表面能和界面接触电阻，提高了Ti-6A1-4V合金的表面疏水性能和导电性能。Ti-6A1-4V合金双极板改性前后表面接触角分别为92.8 °、58.8 °。且1.4 MPa的压紧力下，纳米晶ZrC涂层和Ti-6A1-4V合金的界面接触电阻分别为12 mΩ/cm-2、87 mΩ/cm-2。
本文采用双阴极等离子溅射沉积技术，在Ti-6A1-4V合金双极板表面制备了纳米晶ZrC涂层。通过多种实验表征手段（包括X射线衍射仪(XRD)，扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对该涂层的微观组织特征进行观察与分析。采用电化学工作站对比研究了改性前后钛合金双极板在不同温度下模拟质子交换膜燃料电池（PEMFC）环境中（0.5 mol L-1 H2SO4 2 mg L-1 HF）的耐腐蚀性能。此外，通过测量了钛合金双极板改性前后的接触角和接触电阻，研究纳米晶ZrC涂层对Ti-6A1-4V合金双极板的疏水性能和导电性能的影响。结果表明：所制备涂层的外层呈柱状结构的、其平均晶粒尺寸为12 nm的纳米晶ZrC沉积层，内层为沉积层与钛合金基体间互扩散所形成的扩散层。在模拟PEMFC阴/阳极环境中，纳米晶ZrC涂层动电位极化曲线的腐蚀电位明显高于Ti-6A1-4V合金，其腐蚀电流密度较Ti-6A1-4V合金下降了约4个数量级。恒电位极化曲线表明，在 0.6 V阴极工作电极电位下，纳米晶ZrC涂层具有较快的成膜速率以及较高的钝化膜稳定性；而在-0.1 V阳极工作电极电位下，纳米晶ZrC涂层则呈现出阴极保护特征。在PEMFC工作温度范围内，开路电位和电化学阻抗谱测试结果表明：随着溶液温度的升高，双极板材料的耐腐蚀性能逐渐降低。且纳米晶ZrC涂层的温度腐蚀敏感性明显小于Ti-6A1-4V合金。此外，纳米晶ZrC涂层显著降低了Ti-6A1-4V合金的表面能和界面接触电阻，提高了Ti-6A1-4V合金的表面疏水性能和导电性能。Ti-6A1-4V合金双极板改性前后表面接触角分别为92.8 °、58.8 °。且1.4 MPa的压紧力下，纳米晶ZrC涂层和Ti-6A1-4V合金的界面接触电阻分别为12 mΩ/cm-2、87 mΩ/cm-2。
2017, 46(4):1043-1048.
摘要:
采用钨粉表面化学镀铜与SPS固相烧结两种工艺相结合的方法,制备出具有低W-W连接度特征及以黄铜作为粘结相的W-Cu-Zn合金,研究了热处理工艺对合金组织与性能的影响。微观分析表明所制备出的W-Cu-Zn合金中,钨颗粒均匀分布在黄铜粘结相中,粘结相为α相Cu-Zn固溶体。热处理后钨与黄铜粘结相的两相分布没有发生变化,但力学性能变化显著,经870℃随炉冷却热处理后,W-Cu-Zn合金硬度由143.8HV提高至172.3HV,准静态压缩加载时断裂强度由650MPa提高至750MPa,临界失效应变由0.18增大至0.26,静态力学性能显著提高。动态压缩加载时断裂强度由710MPa提高到900MPa,临界失效应变由0.24提高到0.4,动态力学性能显著提高。机理分析表明,热处理前W-Cu-Zn合金的黄铜粘结相中存在Zn元素分布不均的现象,经870℃随炉冷却热处理后黄铜粘结相中Zn元素分布的均匀性大幅度提高,这是合金力学性能提高的原因之一；此外,热处理后黄铜粘结相中形成了大量细小弥散分布的Cu3Zn析出相,起到弥散强化作用,这是合金的强度显著提高的另一个原因。
采用钨粉表面化学镀铜与SPS固相烧结两种工艺相结合的方法,制备出具有低W-W连接度特征及以黄铜作为粘结相的W-Cu-Zn合金,研究了热处理工艺对合金组织与性能的影响。微观分析表明所制备出的W-Cu-Zn合金中,钨颗粒均匀分布在黄铜粘结相中,粘结相为α相Cu-Zn固溶体。热处理后钨与黄铜粘结相的两相分布没有发生变化,但力学性能变化显著,经870℃随炉冷却热处理后,W-Cu-Zn合金硬度由143.8HV提高至172.3HV,准静态压缩加载时断裂强度由650MPa提高至750MPa,临界失效应变由0.18增大至0.26,静态力学性能显著提高。动态压缩加载时断裂强度由710MPa提高到900MPa,临界失效应变由0.24提高到0.4,动态力学性能显著提高。机理分析表明,热处理前W-Cu-Zn合金的黄铜粘结相中存在Zn元素分布不均的现象,经870℃随炉冷却热处理后黄铜粘结相中Zn元素分布的均匀性大幅度提高,这是合金力学性能提高的原因之一；此外,热处理后黄铜粘结相中形成了大量细小弥散分布的Cu3Zn析出相,起到弥散强化作用,这是合金的强度显著提高的另一个原因。
2017, 46(4):1049-1053.
摘要:
将FeSiB非晶带材通过粉末冶金的方法制备成软磁复合材料。研究了钝化剂溶剂、含量及退火温度对材料形貌及性能的影响。采用酒精作为磷酸钝化液的溶剂,并与水及丙酮溶剂对比。结果表明,水为溶剂时磁粉易被氧化；丙酮沸点低挥发快导致磷酸与磁粉反应不充分；酒精为溶剂时能够形成均匀致密的磷酸盐包覆层,有利于降低复合材料的损耗。对于采用酒精作为溶剂时磷酸含量(0.2~0.8 wt%)影响的研究表明,当磷酸含量为0.6 wt%时,可获得最低损耗187 mW/cm3(50kHz, 50mT)。去应力退火温度低于400 ℃时,复合材料内应力不能充分释放,导致磁导率低且损耗高。退火温度高于425 ℃时,在保温过程中α-Fe相析出产生晶化。FeSiB软磁复合材料在400 ℃/1 h退火后可获得最佳磁性能。
将FeSiB非晶带材通过粉末冶金的方法制备成软磁复合材料。研究了钝化剂溶剂、含量及退火温度对材料形貌及性能的影响。采用酒精作为磷酸钝化液的溶剂,并与水及丙酮溶剂对比。结果表明,水为溶剂时磁粉易被氧化；丙酮沸点低挥发快导致磷酸与磁粉反应不充分；酒精为溶剂时能够形成均匀致密的磷酸盐包覆层,有利于降低复合材料的损耗。对于采用酒精作为溶剂时磷酸含量(0.2~0.8 wt%)影响的研究表明,当磷酸含量为0.6 wt%时,可获得最低损耗187 mW/cm3(50kHz, 50mT)。去应力退火温度低于400 ℃时,复合材料内应力不能充分释放,导致磁导率低且损耗高。退火温度高于425 ℃时,在保温过程中α-Fe相析出产生晶化。FeSiB软磁复合材料在400 ℃/1 h退火后可获得最佳磁性能。
2017, 46(4):1054-1060.
摘要:
在不同温度下，采用热压烧结法制备了含3wt% Na2O-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O脆性玻璃结合剂的玻璃/金属复合结合剂金刚石磨具，通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、XPS、洛氏硬度计、抗折强度试验机、气动圆度测试仪等研究了烧结温度对复合结合剂微观结构、力学及磨削性能的影响。结果表明：随着烧结温度提高，玻璃相发生球形-椭球形-长条状-片层状的形状变化。烧结温度为850℃时，金属与玻璃间出现10-20 nm FeAl2O4过渡层强化了两者界面结合，复合结合剂抗折强度达到最大值826 MPa，硬度为HRB94。烧结温度为900℃时，脆性FeAl2O4过渡层增厚导致抗折强度下降。烧结温度为850℃时，金属结合剂磨具与添加3wt%玻璃结合剂的金刚石磨具相比，加工气缸圆度和直线度平均值分别由3.1μm和2.5μm降低至2.7μm和2.1μm。
在不同温度下，采用热压烧结法制备了含3wt% Na2O-B2O3-SiO2-Al2O3-Li2O脆性玻璃结合剂的玻璃/金属复合结合剂金刚石磨具，通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、XPS、洛氏硬度计、抗折强度试验机、气动圆度测试仪等研究了烧结温度对复合结合剂微观结构、力学及磨削性能的影响。结果表明：随着烧结温度提高，玻璃相发生球形-椭球形-长条状-片层状的形状变化。烧结温度为850℃时，金属与玻璃间出现10-20 nm FeAl2O4过渡层强化了两者界面结合，复合结合剂抗折强度达到最大值826 MPa，硬度为HRB94。烧结温度为900℃时，脆性FeAl2O4过渡层增厚导致抗折强度下降。烧结温度为850℃时，金属结合剂磨具与添加3wt%玻璃结合剂的金刚石磨具相比，加工气缸圆度和直线度平均值分别由3.1μm和2.5μm降低至2.7μm和2.1μm。
2017, 46(4):1061-1066.
摘要:
采用凝胶注模成型工艺制备了SiCw/Si3N4复合陶瓷,扫描电镜图(SEM)可以看出随热处理温度升高,碳化硅晶须的长径比逐渐缩短；随烧结温度升高，复合陶瓷开孔率降低，密度随晶须含量的增加而增加。研究表明,SiCw/Si3N4复合陶瓷的介电常数实部和虚部随碳化硅晶须含量的增加而升高,当烧结温度为1600℃,晶须含量从5%增加到15%时,8GHz时介电常数实部从13.4增加到22.8,虚部从0.67增加到4.86；当烧结温度为1750℃时,8GHz时实部从9.2增加到21.7,虚部从0.51增加到3.02。反射率曲线可以看出,烧结温度为1750℃比1600℃时反射衰减随SiCw含量的增加向低频移动的更快,频宽更宽。
采用凝胶注模成型工艺制备了SiCw/Si3N4复合陶瓷,扫描电镜图(SEM)可以看出随热处理温度升高,碳化硅晶须的长径比逐渐缩短；随烧结温度升高，复合陶瓷开孔率降低，密度随晶须含量的增加而增加。研究表明,SiCw/Si3N4复合陶瓷的介电常数实部和虚部随碳化硅晶须含量的增加而升高,当烧结温度为1600℃,晶须含量从5%增加到15%时,8GHz时介电常数实部从13.4增加到22.8,虚部从0.67增加到4.86；当烧结温度为1750℃时,8GHz时实部从9.2增加到21.7,虚部从0.51增加到3.02。反射率曲线可以看出,烧结温度为1750℃比1600℃时反射衰减随SiCw含量的增加向低频移动的更快,频宽更宽。
2017, 46(4):1067-1073.
摘要:
采用水冷铜坩埚真空感应熔炼技术制备了名义成分为Ti-12Nb-12Zr-2Mo的合金,对获得的样品在真空热处理炉中进行热处理。采用x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及力学测试等技术对铸态和热处理后得到样品的显微组织和力学性能进行系统研究。结果表明：铸态和退火状态下合金的组织均为α和β相组成,淬火状态下合金组织由α′和β相组成。热处理有利于提高合金的强度,而不改变合金的弹性模量。
采用水冷铜坩埚真空感应熔炼技术制备了名义成分为Ti-12Nb-12Zr-2Mo的合金,对获得的样品在真空热处理炉中进行热处理。采用x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及力学测试等技术对铸态和热处理后得到样品的显微组织和力学性能进行系统研究。结果表明：铸态和退火状态下合金的组织均为α和β相组成,淬火状态下合金组织由α′和β相组成。热处理有利于提高合金的强度,而不改变合金的弹性模量。
2017, 46(4):1074-1079.
摘要:
以F101镍基自熔性合金粉末和含氧化镧（2%wt）的F101镍基自熔性合金粉末为原料，在合适的激光熔覆参数下，在TC4钛合金表面制备了F101镍基合金涂层及F101 2%La2O3镍基合金涂层，对比分析了两种涂层的宏观形貌、相组成、微观组织、显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下摩擦磨损性能。结果表明:稀土La2O3的添加有效提高了F101镍基合金粉末对激光辐照能量的吸收率；涂层形成更多富Ti物相，组织更加均匀致密；虽然基材元素扩散到涂层中一定程度上降低了涂层的硬度和耐磨性，但与TC4钛合金相比，涂层仍具有较低的摩擦系数（0.41 vs 0.45）和较高的耐磨性（TC4的2.89倍）。 关键词：TC4钛合金；激光熔覆；镍基合金；La2O3；摩擦磨损性能
以F101镍基自熔性合金粉末和含氧化镧（2%wt）的F101镍基自熔性合金粉末为原料，在合适的激光熔覆参数下，在TC4钛合金表面制备了F101镍基合金涂层及F101 2%La2O3镍基合金涂层，对比分析了两种涂层的宏观形貌、相组成、微观组织、显微硬度及与YG6在干摩擦磨损条件下摩擦磨损性能。结果表明:稀土La2O3的添加有效提高了F101镍基合金粉末对激光辐照能量的吸收率；涂层形成更多富Ti物相，组织更加均匀致密；虽然基材元素扩散到涂层中一定程度上降低了涂层的硬度和耐磨性，但与TC4钛合金相比，涂层仍具有较低的摩擦系数（0.41 vs 0.45）和较高的耐磨性（TC4的2.89倍）。 关键词：TC4钛合金；激光熔覆；镍基合金；La2O3；摩擦磨损性能
2017, 46(4):1080-1085.
摘要:
针对四种不同直径钨丝/锆基非晶复合材料弹芯,在1270m/s±40m/s撞击速度,开展了侵彻均质半无限装甲钢板实验研究,并与普通钨合金进行了对比。研究发现,在相同的制备工艺条件下,钨丝直径对该复合材料弹芯侵彻效果影响较大,主要表现： (1)在理想侵彻的条件下,钨丝直径对该种材料的侵彻性能影响较大,弹丸侵彻深度和钨丝直径关系曲线是凸的,Φ0.7mm钨丝方案丸侵彻深度最大,最大侵彻深度为55mm,相对于钨合金材料威力提高了25%,其根本原因是Φ0.7mm钨丝方案在侵彻过程中呈现与铀合金类似的绝热剪切破坏特征,弹坑底部呈现90o的自锐角,这是一个重要发现。(2)钨丝直径对弹芯在高速条件下的侵彻体头部破坏形式有着重要的影响,随着钨丝直径的增加,其头部的破坏模式随直径变化存在一个从变形 劈裂 弯曲 断裂的复合破坏模式到绝热剪切破坏演变过程,然后又从绝热剪切向复合模式破坏转变。
针对四种不同直径钨丝/锆基非晶复合材料弹芯,在1270m/s±40m/s撞击速度,开展了侵彻均质半无限装甲钢板实验研究,并与普通钨合金进行了对比。研究发现,在相同的制备工艺条件下,钨丝直径对该复合材料弹芯侵彻效果影响较大,主要表现： (1)在理想侵彻的条件下,钨丝直径对该种材料的侵彻性能影响较大,弹丸侵彻深度和钨丝直径关系曲线是凸的,Φ0.7mm钨丝方案丸侵彻深度最大,最大侵彻深度为55mm,相对于钨合金材料威力提高了25%,其根本原因是Φ0.7mm钨丝方案在侵彻过程中呈现与铀合金类似的绝热剪切破坏特征,弹坑底部呈现90o的自锐角,这是一个重要发现。(2)钨丝直径对弹芯在高速条件下的侵彻体头部破坏形式有着重要的影响,随着钨丝直径的增加,其头部的破坏模式随直径变化存在一个从变形 劈裂 弯曲 断裂的复合破坏模式到绝热剪切破坏演变过程,然后又从绝热剪切向复合模式破坏转变。
2017, 46(4):1086-1091.
摘要:
采用铜模喷铸法制备出直径为3mm的原位β-Zr相/Zr非晶基复合材料,对其在干摩擦条件下的滑动磨损行为进行了研究。结果表明,与纯块状非晶合金相比, Zr基块状非晶复合材料的耐磨性能得到明显的改善。复合材料比纯块状非晶合金具有更低的摩擦系数和磨损速度,最低的磨损速度比纯非晶合金的减小48.1%。同时,包含一定体积分数β-Zr相的复合材料表面磨损比纯非晶合金的轻,只有一些浅的犁沟,其磨削小,显示出轻微的磨粒磨损特征,而纯非晶合金的磨损表面呈现出片状、分层、凸起及深的犁沟等特征,磨削大,为严重的磨粒磨损。复合材料低的磨损速度归因于铸态下析出的分布在非晶基体上的韧性β-Zr枝晶相的存在。该相具有较强的承载、塑性变形和加工硬化能力,通过减小界面处非晶基体的应力集中、释放应变能、限制剪切带和裂纹的萌生与扩展、使塑性变形更加均匀等途径提高耐磨性能。
采用铜模喷铸法制备出直径为3mm的原位β-Zr相/Zr非晶基复合材料,对其在干摩擦条件下的滑动磨损行为进行了研究。结果表明,与纯块状非晶合金相比, Zr基块状非晶复合材料的耐磨性能得到明显的改善。复合材料比纯块状非晶合金具有更低的摩擦系数和磨损速度,最低的磨损速度比纯非晶合金的减小48.1%。同时,包含一定体积分数β-Zr相的复合材料表面磨损比纯非晶合金的轻,只有一些浅的犁沟,其磨削小,显示出轻微的磨粒磨损特征,而纯非晶合金的磨损表面呈现出片状、分层、凸起及深的犁沟等特征,磨削大,为严重的磨粒磨损。复合材料低的磨损速度归因于铸态下析出的分布在非晶基体上的韧性β-Zr枝晶相的存在。该相具有较强的承载、塑性变形和加工硬化能力,通过减小界面处非晶基体的应力集中、释放应变能、限制剪切带和裂纹的萌生与扩展、使塑性变形更加均匀等途径提高耐磨性能。
38 烧结温度对多孔钽性能影响
2017, 46(4):1092-1096.
摘要:
以粒径为1~2μm的钽粉造粒形成的二次球形颗粒为原料,采用模压成形、真空烧结的方法制备了多孔钽。研究了烧结温度对多孔钽孔隙性能的影响。结果表明：粉末压坯在烧结过程中随着温度的升高,烧结颈逐渐形成、长大,烧结体的尺寸发生收缩,孔隙度和透气系数减小,强度提高；1800℃时具有大孔与小孔交错分布的三维多孔结构,此时1.2~2.2μm的孔隙占84%。
以粒径为1~2μm的钽粉造粒形成的二次球形颗粒为原料,采用模压成形、真空烧结的方法制备了多孔钽。研究了烧结温度对多孔钽孔隙性能的影响。结果表明：粉末压坯在烧结过程中随着温度的升高,烧结颈逐渐形成、长大,烧结体的尺寸发生收缩,孔隙度和透气系数减小,强度提高；1800℃时具有大孔与小孔交错分布的三维多孔结构,此时1.2~2.2μm的孔隙占84%。
2017, 46(4):1097-1102.
摘要:
采用OM、SEM、TEM和电子万能试验机研究了Mg94Y4Zn1Ni1（at.%）合金在铸态、退火、挤压和时效态的显微组织与力学性能。结果表明：铸态合金组织由胞状α-Mg相、网状18R LPSO相和块状Mg24(Y,Zn,Ni)5相组成。退火后，合金中未析出14H LPSO相。经挤压变形，18R LPSO相转变为长条状并沿挤压方向排列，挤压态合金的抗拉强度达到417 MPa，显著高于铸态和退火态合金。经过T5和T6时效处理，在合金的基体中析出大量细小的共格β''沉淀相，合金得到进一步强化。T5态和T6态合金的抗拉强度分别为434 MPa和432 MPa，屈服强度均高于300 MPa。
采用OM、SEM、TEM和电子万能试验机研究了Mg94Y4Zn1Ni1（at.%）合金在铸态、退火、挤压和时效态的显微组织与力学性能。结果表明：铸态合金组织由胞状α-Mg相、网状18R LPSO相和块状Mg24(Y,Zn,Ni)5相组成。退火后，合金中未析出14H LPSO相。经挤压变形，18R LPSO相转变为长条状并沿挤压方向排列，挤压态合金的抗拉强度达到417 MPa，显著高于铸态和退火态合金。经过T5和T6时效处理，在合金的基体中析出大量细小的共格β''沉淀相，合金得到进一步强化。T5态和T6态合金的抗拉强度分别为434 MPa和432 MPa，屈服强度均高于300 MPa。
2017, 46(4):1103-1109.
摘要:
为了进一步改善镁合金表面阳极氧化膜的质量和性能，在NaOH Na2SiO3基础电解液中添加氨基酸类有机添加剂对AZ31镁合金进行阳极氧化，研究了氨基酸类有机添加剂对镁合金阳极氧化过程及氧化膜厚度、表面形貌、结构及耐蚀性的影响。探讨了有机添加剂在镁合金阳极氧化中的作用机制。结果表明：不同的氨基酸对镁合金阳极氧化过程及氧化膜性能影响不尽相同，其中乙二胺四乙酸和L-鸟氨酸醋酸盐可显著提高阳极氧化的击穿电压，起到明显的抑弧作用，大幅度提高了氧化膜的厚度、致密性和耐蚀性能。有机添加剂主要通过缓蚀、抑弧和表面活性剂三方面的综合作用来影响镁合金阳极氧化的过程及氧化膜的性能。
为了进一步改善镁合金表面阳极氧化膜的质量和性能，在NaOH Na2SiO3基础电解液中添加氨基酸类有机添加剂对AZ31镁合金进行阳极氧化，研究了氨基酸类有机添加剂对镁合金阳极氧化过程及氧化膜厚度、表面形貌、结构及耐蚀性的影响。探讨了有机添加剂在镁合金阳极氧化中的作用机制。结果表明：不同的氨基酸对镁合金阳极氧化过程及氧化膜性能影响不尽相同，其中乙二胺四乙酸和L-鸟氨酸醋酸盐可显著提高阳极氧化的击穿电压，起到明显的抑弧作用，大幅度提高了氧化膜的厚度、致密性和耐蚀性能。有机添加剂主要通过缓蚀、抑弧和表面活性剂三方面的综合作用来影响镁合金阳极氧化的过程及氧化膜的性能。
2017, 46(4):1110-1114.
摘要:
本文主要研究了添加0.5 、1.5和4.5(wt.%)的Sm对挤压态Mg-6Al-1.0Ca-0.5Mn镁合金的显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,随着Sm含量的增加,Al2Sm相在晶内析出且体积分数增加,相反Mg17Al12相的体积分数降低；挤压后合金发生动态再结晶,晶粒细化。拉伸测试结果表明,在室温条件下,含1.5%Sm合金显示了最佳的力学性能,其极限抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为316MPa,148MPa和21.3%。该合金优异的力学性能主要是由于晶粒细化、Al2Sm颗粒的弥散强化和低体积分数的Mg17Al12相的析出。
本文主要研究了添加0.5 、1.5和4.5(wt.%)的Sm对挤压态Mg-6Al-1.0Ca-0.5Mn镁合金的显微组织和力学性能的影响。实验结果表明,随着Sm含量的增加,Al2Sm相在晶内析出且体积分数增加,相反Mg17Al12相的体积分数降低；挤压后合金发生动态再结晶,晶粒细化。拉伸测试结果表明,在室温条件下,含1.5%Sm合金显示了最佳的力学性能,其极限抗拉强度,屈服强度和伸长率分别为316MPa,148MPa和21.3%。该合金优异的力学性能主要是由于晶粒细化、Al2Sm颗粒的弥散强化和低体积分数的Mg17Al12相的析出。
2017, 46(4):1115-1119.
摘要:
通过对峰时效与T7951二次时效7055铝合金力学性能测试、微观组织与断口分析,研究了显微组织、基体析出相、晶界析出相与晶界无沉淀析出带对材料强度与断裂韧性的影响,并分析了断裂机理。研究表明T7951二次时效产生的位错强化、细晶强化效应与基体内出现平衡η相导致的弱化作用之间的竞争机制导致材料强度较峰时效损失不大；晶界析出相的团聚粗化是造成二次时效7055铝合金断裂韧性提高的主因；7055铝合金室温拉伸断口表明断裂机理为韧脆混合型断裂,二次时效较峰时效表现出更强的韧性断裂特征。
通过对峰时效与T7951二次时效7055铝合金力学性能测试、微观组织与断口分析,研究了显微组织、基体析出相、晶界析出相与晶界无沉淀析出带对材料强度与断裂韧性的影响,并分析了断裂机理。研究表明T7951二次时效产生的位错强化、细晶强化效应与基体内出现平衡η相导致的弱化作用之间的竞争机制导致材料强度较峰时效损失不大；晶界析出相的团聚粗化是造成二次时效7055铝合金断裂韧性提高的主因；7055铝合金室温拉伸断口表明断裂机理为韧脆混合型断裂,二次时效较峰时效表现出更强的韧性断裂特征。
2017, 46(4):1120-1125.
摘要:
本文采用不同含量的Ni元素的钎料对YG15硬质合金与35CrMo钢进行了钎焊,分别研究了Ni元素含量,钎焊温度以及有无超声作用等因素对接头力学性能与微观组织的影响,研究表明钎焊温度为800°C时随钎料中含Ni元素的增加,界面处可获得连续的α-Cu固溶体层,当钎料中Ni元素含量为4.7%时,其接头剪切强度最高,为295MPa。发现钎焊温度将影响Ni元素的扩散行为,从而影响界面处贫Co区的宽度,在温度为730℃时贫Co区宽度最小,其接头剪切强度值也最高,为350MPa。施加超声可以使增加贫Co区宽度,降低共晶组织含量,并使得WC颗粒迁移进入钎缝金属。当超声时间为30s时,贫Co区宽度为17.5μm,接头剪切强度为378MPa,比无超声时接头强度提高6%。
本文采用不同含量的Ni元素的钎料对YG15硬质合金与35CrMo钢进行了钎焊,分别研究了Ni元素含量,钎焊温度以及有无超声作用等因素对接头力学性能与微观组织的影响,研究表明钎焊温度为800°C时随钎料中含Ni元素的增加,界面处可获得连续的α-Cu固溶体层,当钎料中Ni元素含量为4.7%时,其接头剪切强度最高,为295MPa。发现钎焊温度将影响Ni元素的扩散行为,从而影响界面处贫Co区的宽度,在温度为730℃时贫Co区宽度最小,其接头剪切强度值也最高,为350MPa。施加超声可以使增加贫Co区宽度,降低共晶组织含量,并使得WC颗粒迁移进入钎缝金属。当超声时间为30s时,贫Co区宽度为17.5μm,接头剪切强度为378MPa,比无超声时接头强度提高6%。
2017, 46(4):1126-1131.
摘要:
为了比较铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响,本研究将不同制备方法和粒径的铸造碳化钨粉末添加到Fe基合金粉中,在45号钢表面进行激光熔覆以获得高硬度和高耐磨的合金化层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计分别分析了合金化层的显微组织、物相组成以及显微硬度。利用轮式磨损试验机测试了其常温下的耐磨性能,并进行了比较。结果表明：熔覆层主要由莱氏体组成,碳化钨粉末的制备方法和粒径差异对复合材料的耐磨性能具有重要影响。等离子旋转电极法制备的碳化钨粉末能起到最好的增强耐磨作用,粒径细的碳化钨粉末比粒径粗的粉末增强耐磨效果要好。
为了比较铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响,本研究将不同制备方法和粒径的铸造碳化钨粉末添加到Fe基合金粉中,在45号钢表面进行激光熔覆以获得高硬度和高耐磨的合金化层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计分别分析了合金化层的显微组织、物相组成以及显微硬度。利用轮式磨损试验机测试了其常温下的耐磨性能,并进行了比较。结果表明：熔覆层主要由莱氏体组成,碳化钨粉末的制备方法和粒径差异对复合材料的耐磨性能具有重要影响。等离子旋转电极法制备的碳化钨粉末能起到最好的增强耐磨作用,粒径细的碳化钨粉末比粒径粗的粉末增强耐磨效果要好。
2017, 46(4):1132-1135.
摘要:
将Nd8.5Fe77Co5Zr3B6.5合金熔化至不同温度后,以18 m/s的甩带速度快淬,对淬态条带进行了退火处理,分析了其微观结构和磁性能的变化。结果表明,熔体温度对淬态及其退火态合金的微观结构和磁性能可以产生重要影响,熔体温度为1210 °C时制备的快淬条带由Nd2Fe14B相和部分非晶相组成,具有一定的硬磁性；随着快淬时熔体温度的升高,淬态条带中非晶相的含量逐渐增加,其磁性逐渐转变为软磁性。几种合金经退火处理后均由大量Nd2Fe14B相与少量软磁相组成,熔体温度较低的合金退火后其晶粒尺寸较小,磁性能较好。熔体温度为1210 °C时制备的合金退火后磁性能最佳,内禀矫顽力Hci为559.2 kA/m,剩余磁化强度Br为0.98 T,最大磁能积(BH)max为127.8 kJ/m3。
将Nd8.5Fe77Co5Zr3B6.5合金熔化至不同温度后,以18 m/s的甩带速度快淬,对淬态条带进行了退火处理,分析了其微观结构和磁性能的变化。结果表明,熔体温度对淬态及其退火态合金的微观结构和磁性能可以产生重要影响,熔体温度为1210 °C时制备的快淬条带由Nd2Fe14B相和部分非晶相组成,具有一定的硬磁性；随着快淬时熔体温度的升高,淬态条带中非晶相的含量逐渐增加,其磁性逐渐转变为软磁性。几种合金经退火处理后均由大量Nd2Fe14B相与少量软磁相组成,熔体温度较低的合金退火后其晶粒尺寸较小,磁性能较好。熔体温度为1210 °C时制备的合金退火后磁性能最佳,内禀矫顽力Hci为559.2 kA/m,剩余磁化强度Br为0.98 T,最大磁能积(BH)max为127.8 kJ/m3。
2017, 46(4):1136-1142.
摘要:
研究了B、P对一种新型700℃超超临界燃煤发电汽轮机用镍铁基变形高温合金GH2107微观组织及力学性能的影响。结果表明：合金中的析出相主要为γ′相、M3B2硼化物、MC和M23C6碳化物。B抑制合金中M23C6的析出和长大，阻止晶界粗化，并通过提高晶界结合力和阻碍晶间裂纹萌生来强化合金。P促进M23C6析出和长大，助长晶界粗化，但是P能抑制裂纹在试样表面萌生和扩展，P原子团还会阻碍晶界滑动与位错滑移。室温下，B、P对晶界的强化作用较弱，晶界为薄弱区，而在高温下，B、P对晶界起到了很好的强化作用。当B含量过高时，将与P产生竞争偏析，降低合金的拉伸强度和持久寿命。
研究了B、P对一种新型700℃超超临界燃煤发电汽轮机用镍铁基变形高温合金GH2107微观组织及力学性能的影响。结果表明：合金中的析出相主要为γ′相、M3B2硼化物、MC和M23C6碳化物。B抑制合金中M23C6的析出和长大，阻止晶界粗化，并通过提高晶界结合力和阻碍晶间裂纹萌生来强化合金。P促进M23C6析出和长大，助长晶界粗化，但是P能抑制裂纹在试样表面萌生和扩展，P原子团还会阻碍晶界滑动与位错滑移。室温下，B、P对晶界的强化作用较弱，晶界为薄弱区，而在高温下，B、P对晶界起到了很好的强化作用。当B含量过高时，将与P产生竞争偏析，降低合金的拉伸强度和持久寿命。
2017, 46(4):1143-1147.
摘要:
本文就AgSn合金压坯氧化烧结一体化工艺进行探究。通过XRD和SEM等手段对制得的AgSn合金粉末进行表征,系统考察了氧化温度、氧化时间、成型压力、烧结温度和烧结时间对AgSn合金压坯氧化率、相对密度和抗弯强度的影响。确定了最佳氧化温度和时间为700℃×2h,最佳烧结温度和时间为900℃×3h ,最佳压坯压力为250MPa。结果表明：AgSn合金压坯氧化烧结一体化工艺不但能够简化传统粉末冶金工艺流程,提高生产效率,并且能够提高粉末的烧结活性。
本文就AgSn合金压坯氧化烧结一体化工艺进行探究。通过XRD和SEM等手段对制得的AgSn合金粉末进行表征,系统考察了氧化温度、氧化时间、成型压力、烧结温度和烧结时间对AgSn合金压坯氧化率、相对密度和抗弯强度的影响。确定了最佳氧化温度和时间为700℃×2h,最佳烧结温度和时间为900℃×3h ,最佳压坯压力为250MPa。结果表明：AgSn合金压坯氧化烧结一体化工艺不但能够简化传统粉末冶金工艺流程,提高生产效率,并且能够提高粉末的烧结活性。
2017, 46(4):1148-1155.
摘要:
分别采用低压等离子喷涂和大气等离子喷涂在K4169基体上收集了NiCoCrAlYTa颗粒沉积物及涂层，并对颗粒沉积物的形貌及涂层性能进行了观察分析。结果表明：低压等离子喷涂收集到的单个NiCoCrAlYTa扁平颗粒主要呈圆盘状，涂层致密且氧含量低。而大气等离子喷涂收集到的扁平颗粒主要呈溅射状，涂层孔隙率和氧含量均较高。又在经镜面抛光的NiCoCrAlYTa涂层和K4169基体上分别收集了7YSZ颗粒沉积物，并对其沉积形貌进行了观察分析，结果表明：在K4169基体上收集到的7YSZ颗粒沉积物主要呈圆盘状,，表面存在大量的网状微裂纹及宏观环状贯通裂纹。在镜面抛光的NiCoCrAlYTa涂层表面收集的7YSZ颗粒沉积物，周围有少量的指状溅射物，中心部存在一定数量的网状微裂纹，但宏观环状裂纹消失。
分别采用低压等离子喷涂和大气等离子喷涂在K4169基体上收集了NiCoCrAlYTa颗粒沉积物及涂层，并对颗粒沉积物的形貌及涂层性能进行了观察分析。结果表明：低压等离子喷涂收集到的单个NiCoCrAlYTa扁平颗粒主要呈圆盘状，涂层致密且氧含量低。而大气等离子喷涂收集到的扁平颗粒主要呈溅射状，涂层孔隙率和氧含量均较高。又在经镜面抛光的NiCoCrAlYTa涂层和K4169基体上分别收集了7YSZ颗粒沉积物，并对其沉积形貌进行了观察分析，结果表明：在K4169基体上收集到的7YSZ颗粒沉积物主要呈圆盘状,，表面存在大量的网状微裂纹及宏观环状贯通裂纹。在镜面抛光的NiCoCrAlYTa涂层表面收集的7YSZ颗粒沉积物，周围有少量的指状溅射物，中心部存在一定数量的网状微裂纹，但宏观环状裂纹消失。
2017, 46(4):1156-1161.
摘要:
对Mg-(4-x)Nd-xGd-0.3Sr-0.2Zn-0.4Zr(质量分数,%,x=0, 1和3)镁合金进行了固溶处理。采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪研究了合金的显微组织与物相。利用失重和析氢法测试了合金在模拟体液中的腐蚀速率,并观察了合金的腐蚀形貌。结果表明,含1%Gd的合金晶粒最细小,且第二相较为连续地分布在基体周围,腐蚀速率也最低；而含3%Gd的合金晶粒最粗大,腐蚀速率最快。3种合金的腐蚀形貌较为均匀,是理想的生物可降解材料。
对Mg-(4-x)Nd-xGd-0.3Sr-0.2Zn-0.4Zr(质量分数,%,x=0, 1和3)镁合金进行了固溶处理。采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪研究了合金的显微组织与物相。利用失重和析氢法测试了合金在模拟体液中的腐蚀速率,并观察了合金的腐蚀形貌。结果表明,含1%Gd的合金晶粒最细小,且第二相较为连续地分布在基体周围,腐蚀速率也最低；而含3%Gd的合金晶粒最粗大,腐蚀速率最快。3种合金的腐蚀形貌较为均匀,是理想的生物可降解材料。
2017, 46(4):1162-1168.
摘要:
金属增材制造技术作为一项革命性的先进制造技术,从上世纪九十年代新起并得到迅速发展,受到各国家的高度关注。原料是影响和制约其制造零部件性能的关键因素之一。球形粉体由于具有良好的流动性和铺展性、以及较高的松装密度与压实密度等优异性能,是金属增材制造的理想原材料。本文针对球形粉体的雾化制备技术以及粉体的球化技术,详细总结了雾化和球化技术的相关原理、方法和技术特点,并针对金属增材制造对球形粉体制备技术的发展进行了展望。
金属增材制造技术作为一项革命性的先进制造技术,从上世纪九十年代新起并得到迅速发展,受到各国家的高度关注。原料是影响和制约其制造零部件性能的关键因素之一。球形粉体由于具有良好的流动性和铺展性、以及较高的松装密度与压实密度等优异性能,是金属增材制造的理想原材料。本文针对球形粉体的雾化制备技术以及粉体的球化技术,详细总结了雾化和球化技术的相关原理、方法和技术特点,并针对金属增材制造对球形粉体制备技术的发展进行了展望。
