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  • 2025年第54卷第8期文章目次
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    • >高温合金
    • 铸造缺陷对一种高温合金可焊性的影响

      2025, 54(8):1917-1925. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240423

      摘要 (74) HTML (98) PDF 3.19 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用钨极氩弧焊(TIG)方法对预制不同深度与宽度的“U”形槽的K4951高温合金进行焊接,探讨了铸造缺陷对合金可焊性的影响。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能谱仪对焊后接头进行观察,并对接头微观结构、裂纹形态以及析出相进行分析。结果表明,铸造缺陷的尺寸对K4951合金的可焊性有很大影响,缺陷深度大于2 mm会导致裂纹快速扩展,而较宽的缺陷则会缓和裂纹的扩展进程。接头焊缝中观察到元素偏析和析出相(如MC碳化物)的形成,这与焊接裂纹的萌生相关。另外,凹槽深宽比在0.2至0.5之间时,裂纹形成倾向最小,接头抗拉伸强度高,接头高温拉伸后呈脆性与韧性混合断裂模式。

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    • 低能量密度对选区激光熔化制备新型镍基高温合金的组织和性能的影响

      2025, 54(8):1926-1933. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240421

      摘要 (60) HTML (127) PDF 2.43 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨不同能量密度对选区激光熔化(SLM)ZGH401合金的显微组织和力学性能的影响,采用正交试验方法,在不同激光功率和扫描速度下制备了ZGH401合金。采用扫描电镜、电子背散射衍射和电子探针显微分析技术对沉积态ZGH401的微观结构进行了分析。结果表明:随着能量密度的不断增大,沉积态ZGH401的缺陷逐渐减少,相对密度逐渐增大,最终密度可达99.6%。随着激光功率的增加,ZGH401的硬度也随之增加;更快的扫描速度降低了沉积态ZGH401的残余应力。此外,由于垂直沉积方向相比于平行沉积方向晶界更多,因此垂直沉积方向试样的室温拉伸性能更为优异。该合金析出相主要为碳化物和Laves相,熔池边界处的碳化物少于熔池内的碳化物。

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    • 抽拉速率对单晶铸件中共晶组织不均匀分布的影响

      2025, 54(8):1934-1939. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240435

      摘要 (53) HTML (59) PDF 1.26 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:单晶高温合金的微观结构相对简单,主要由γ枝晶和γ/γ′共晶组成。在镍基单晶高温合金的定向凝固过程中,抽拉速率是影响 γ/γ′共晶沿重力方向分布的关键参数。结果表明,无论抽拉速率如何,铸件平台上表面的γ/γ′共晶比例始终高于平台下表面。且随着抽拉速率的降低,上表面中γ/γ′共晶的比例显著增加,而下表面则减少。在抽拉速率降低时, γ/γ′共晶向上聚集变得更为严重。同时,样品中Al+Ta的百分比与γ/γ′共晶的比例呈正相关。Al和Ta元素在凝固前沿中的热-溶质对流是导致共晶非均匀分布的主要原因。即使经过后续的固溶热处理,也不能消除γ/γ′共晶的非均匀分布,导致上表面共晶超标并最终致使叶片报废。

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    • 重型燃机用大尺寸UGTC47定向柱晶叶片中雀斑的形成机理及其对持久性能的影响

      2025, 54(8):1997-2007. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240238

      摘要 (255) HTML (122) PDF 4.26 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用光学显微镜、扫描电子显微镜、持久试验等手段对重型燃气轮机用大尺寸UGTC47定向柱晶叶片中雀斑的形成机理及其对持久性能的影响进行了研究。结果表明,在叶片榫头的中部和根部区域出现雀斑缺陷,形成机制为偏析导致的液相密度反转,在重力的作用下引起熔液对流,导致了枝晶臂断裂从而形成雀斑。在900 ℃/380 MPa时,雀斑面积分数对UGTC47合金的持久性能产生明显影响。随着雀斑含量的增加,合金的持久寿命由无雀斑时的131.83 h下降到雀斑含量62%时的33.66 h。

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    • ZTA复相陶瓷/GH3536镍基合金钎焊接头组织演变和力学性能

      2025, 54(8):2008-2016. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240166

      摘要 (69) HTML (68) PDF 3.36 M (168) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究使用AgCuAlTi钎料实现了氧化锆增韧氧化铝(zirconia toughened alumina,ZTA)复相陶瓷与GH3536镍基合金的钎焊连接,探究了钎焊温度和保温时间对接头界面组织和抗剪强度的影响。在980 ℃保温10 min的钎焊条件下,接头的典型界面结构为ZTA/TiO+Ti3(Cu,Al,Ni)3O/Ag(s,s)+Cu(s,s)/AlNi2Ti+Ti2Ni/Fe-Cr+Ni-Fe-Cr/GH3536。陶瓷基体中的Al2O3和ZrO2两组分共同参与界面反应,Al2O3与液态钎料中的Ti和Cu反应生成Ti3Cu3O,ZrO2与Ti和Cu反应生成TiO和Ti3Cu3O,Al与Ni固溶进入Ti3Cu3O形成Ti3(Cu,Al,Ni)3O。随着钎焊温度上升(940~980 ℃)和保温时间的延长(1~10 min),TiO、 Ti3(Cu,Al,Ni)3O和AlNi2Ti厚度增加,在980 ℃下保温10 min获得具有最大抗剪强度(123 MPa)的接头。当钎焊温度超过980 ℃或保温时间超过10 min时,陶瓷侧的TiO转化为Ti3(Cu,Al,Ni)3O,同时生成大量的AlNi2Ti,过度消耗钎料中的Ti,阻碍了Ti3(Cu,Al,Ni)3O的生成,使得Ti3(Cu,Al,Ni)3O层不再连续,最终导致接头抗剪强度下降。

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    • 优质GH4738合金小变形条件下的组织演化

      2025, 54(8):2051-2061. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240386

      摘要 (50) HTML (65) PDF 6.53 M (175) 评论 (0) 收藏

      摘要:以优质GH4738合金作为研究对象,分析了不同小变形条件下,初始晶粒尺寸、热变形参数对该合金流变特性的影响,并采用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电镜分析了优质GH4738合金热变形态及亚固溶处理态显微组织变化及软化机理。结果表明,在较低变形温度下流变应力与初始晶粒尺寸有着一定正相关性,随着变形温度的升高,初始晶粒尺寸的变化对流变应力影响变小;GH4738合金的动态再结晶体积分数对初始晶粒尺寸具有强烈的依赖性,变形温度的提高和工程应变量的增加均可以促进动态再结晶的发生。GH4738合金动态再结晶以晶界弓弯形核非连续动态再结晶机制为主,同时在动态再结晶及晶粒长大过程中,晶界处由于原子迁移发生小面化,产生类直角型台阶状的晶界。亚固溶处理过程中合金内部发生了静态再结晶,而且尚未完全回溶的强化相γ′促进再结晶形核,使得晶粒组织明显细化。

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    • 热暴露时效对DD6合金组织和强度的影响

      2025, 54(8):2071-2078. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240155

      摘要 (64) HTML (63) PDF 2.71 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:对DD6镍基单晶高温合金进行热暴露时效处理获得不同程度的退化组织,研究组织退化演变机理以及对应剩余强度和断裂机理,并探讨组织退化损伤程度的参量表征方式,建立组织退化损伤程度与剩余强度间的量化映射关系。结果表明,在热暴露时效过程中,γ′相按照Ostwald熟化机制回溶或长大,980 ℃下1190 h和1100 ℃下100 h后γ′相含量已基本达到热力平衡态,γ相和γ′相随着温度升高和时间延长继续粗化并趋于稳定,最终γ相宽度约400 nm和γ'相宽度约760 nm。在粗化的同时,DD6合金在内部γ/γ′相错配应力或外加应力作用下,组织发生筏化。粗化和筏化均降低了合金的强度。综合考虑粗化和筏化作用,本研究采用微观结构尺寸参量ωλ2与剩余强度建立了良好的量化映射关系式,且该损伤量化表征方式不受合金初始态微观结构尺寸的约束。

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    • P元素含量对GH4738合金高温持久性能的影响

      2025, 54(8):2094-2103. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240383

      摘要 (66) HTML (98) PDF 6.37 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对不同P元素含量的GH4738合金,结合光学金相、扫描电镜形貌、TEM、EBSD分析,研究了P含量对GH4738合金持久性能的影响机理,探究了对合金性能有利的P元素含量范围。结果表明:合金的持久性能随着P含量的升高,呈先增大后减小的趋势,P元素的最佳添加量在0.0040wt%至0.0091wt%之间,此时断裂形式为混合断裂。继续增加P元素,持久寿命降低30%~50%,持久塑性降低20%~70%,断裂形式变为脆性沿晶断裂。原因在于:P元素为晶界偏析元素,含量较低时,可通过在晶界占据空位缺陷降低晶界自由能,从而提高晶界碳化物形核率,而晶界上均匀弥散分布的M23C6型碳化物可抑制裂纹扩展,提高晶界强度,从而提高合金持久性能;P元素含量较高时,更倾向固溶于MC型碳化物,因此随着P含量进一步的提高,晶界上MC型碳化物数量增多而M23C6型碳化物相对减少,块状的MC型碳化物在晶界不均匀分布,从而导致试验合金持久性能不断降低。

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    • >核材料
    • Zr2Cu封填改性对PIP制备的C/C-SiC-ZrC复合材料微观结构和力学及烧蚀性能的影响

      2025, 54(8):1940-1946. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240401

      摘要 (67) HTML (70) PDF 2.03 M (218) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善聚合物浸渍裂解法(PIP)制备的C/C-SiC-ZrC复合材料的致密度和性能,以Zr2Cu为填料,采用低温反应熔体浸渍工艺(RMI)对复合材料进行封孔,研究了Zr2Cu 封填后复合材料的微观结构、力学性能和烧蚀性能。结果表明:在Zr2Cu浸渍过程中,熔体有效地填充了复合材料的大孔隙,并且由于部分锆与碳发生化学反应,Zr2Cu转化为ZrCu。材料的密度从1.91 g/cm3增加至2.24 g/cm3,孔隙率降低了27.35%。此外,封填后的C/C-SiC-ZrC复合材料的抗弯曲强度从122.78±8.09 MPa提高至135.53±5.40 MPa,等离子体烧蚀20 s后,与PIP C/C-SiC-ZrC相比,表现出更优越的耐烧蚀性,其质量烧蚀率和线性烧蚀率分别为2.77×10-3 g/s和2.60×10-3 mm/s。低熔点含铜相的“自蒸发”效应吸收了等离子火焰的热量,进一步降低了烧蚀温度,促进了SiO2熔化层内细化ZrO2颗粒的形成,这为Zr2Cu封填C/C-SiC-ZrC复合材料提供了更稳定的侵蚀保护。

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    • 氢含量对Zr-Sn-Nb-Fe合金静动态力学性能的影响

      2025, 54(8):1956-1961. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240430

      摘要 (64) HTML (69) PDF 1.69 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:锆合金包壳材料在加工过程及反应堆内运行过程中都不可避免会发生吸氢,而其静动态力学性能的变化与氢含量有着密切的联系。采用气相渗氢的方法,获得了氢含量在23~132 μg/g范围的试样,研究了氢含量对Zr-Sn-Nb-Fe合金静动态力学性能的影响。结果表明,微量渗氢后的锆合金极限抗拉伸强度、屈服强度及延伸率的变化并不明显。渗氢前后的拉伸试样表面存在大量韧窝,是典型的韧性断口。而微量渗氢后的Zr-Sn-Nb-Fe合金冲击韧性出现大幅下降。未渗氢的冲击样品断口基本呈现韧性断裂为主,结合微量解理断裂的混合断裂机制。随着渗氢量的增加,氢化物出现。冲击加载条件下的高应变速率变形则会导致合金微观组织结构中出现二次裂纹,二次裂纹的萌生及扩展是冲击韧性降低的主要原因。

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    • 氧化锆含量对TZM合金显微组织和磨粒磨损性能的影响

      2025, 54(8):1962-1970. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240384

      摘要 (59) HTML (62) PDF 4.65 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用粉末冶金和轧制法制备了不同ZrO2含量的TZM合金,研究了TZM合金的晶粒尺寸、硬度和耐磨粒磨损性能。对TZM合金在10、15、20 N和磨料粒径为7、11、18、38 μm的条件下进行磨粒磨损试验。结果表明,TZM合金中添加的ZrO2颗粒主要分布在晶界处。含1.5wt% ZrO2的TZM合金显著细化了合金的晶粒,硬度提高了16%。磨损试验结果表明,含1.5wt% ZrO2的TZM合金在所有载荷和磨粒尺寸下具有最低的失重率和优异的耐磨性能,磨损性能最高提高了12%。高硬度的ZrO2成为载荷的主要承担者,并且作为第二相阻碍磨粒刺入基体的深度,有效的抵抗磨粒划伤,是优异耐磨性的主要原因。

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    • 纯锆晶界强化的取向依赖性机制研究

      2025, 54(8):2041-2050. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240165

      摘要 (72) HTML (66) PDF 4.83 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:Hall-Petch斜率k表示晶界强化的程度,本研究报道了纯锆的k值具有强烈的取向依赖性,即纯锆板材沿RD拉伸的k值(84 MPa·μm1/2)远低于TD拉伸的k值(220 MPa·μm1/2),其中RD和TD分别为板材的轧制方向和横向。结合实验与粘塑性自洽模型,分析了纯锆板材的变形机制,板材晶粒尺寸随退火温度的升高而增大,且织构类型不发生变化。不同加载方向的变形机制不同,即沿RD拉伸时以柱面滑移为主导,沿TD拉伸时柱面滑移和基面滑移共同协调变形,并且沿TD拉伸激活了{}孪晶。基于相邻晶粒的激活应力差σd和几何协调因子m',揭示了纯锆板材k值的取向依赖性机制。结果表明,沿RD拉伸的相邻晶粒的几何协调因子m'(0.67)与沿TD拉伸的相邻晶粒的几何协调因子(0.71)相近,而沿TD拉伸的相邻晶粒的激活应力差σd(103.72 MPa)远高于沿RD拉伸的相邻晶粒的激活应力差(32.17 MPa),导致沿TD拉伸比沿RD拉伸具有更高的k值。

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    • >材料科学
    • 真空蒸馏-区域熔炼联合法制备7N高纯铟

      2025, 54(8):1947-1955. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240439

      摘要 (126) HTML (80) PDF 2.26 M (199) 评论 (0) 收藏

      摘要:高纯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。采用真空蒸馏和区域熔炼相结合的方法制备了高纯铟。结果表明,杂质Sn和Bi的去除率超过95%,杂质Sb的平均去除率接近95%,Si、Fe、Ni和Pb的去除率超过85%。最终,杂质Sn和Sb分别降低至2.0和4.1 μg/kg,Fe、Ni、Pb和Bi等多数杂质含量均降低至仪器检测限以下。总体杂质去除率为90.9%,铟纯度达到7N9。

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    • 爆炸焊接镍/钢复合板界面的微观组织和力学性能

      2025, 54(8):1971-1979. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240350

      摘要 (70) HTML (59) PDF 2.71 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过爆炸焊接技术制备了高性能的镍N6/45#钢复合板(N6/45#),通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及力学性能测试,对界面及附近区域的微观组织进行了表征和分析,探讨了爆炸焊界面微观组织特征和力学性能特点。结果表明,沿着爆炸焊方向,N6/45#界面由平直结合逐渐演变为典型的波浪形结合,波峰和波谷处的晶粒具有高度的不均匀性,越靠近界面晶粒尺寸越小,在结合界面处发生了再结晶现象,形成了低应力变形带。纳米压痕试验发现界面结合区发生了塑形变形,波峰区域的纳米硬度值高于波谷区域。N6/45#界面抗拉伸强度为599.8 MPa,平均剪切强度达到了326.3 MPa,弯曲试验后N6/45#之间未发生分离现象。

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    • TC11表面缆式焊丝-粉末等离子熔覆技术制备AlCu2(NiCr)2Ti-(WC)x高熵合金复合涂层的显微组织和磨损性能

      2025, 54(8):1980-1987. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240411

      摘要 (79) HTML (86) PDF 2.54 M (356) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用AlCu2(NiCr)2Ti缆式焊丝(CWW)和碳化钨(WC)粉末混合模式,通过等离子熔覆技术制备了高熵合金复合涂层 AlCu2(NiCr)2Ti-(WC)x (x=0, 25, 50, 75 r/min)。研究了WC送粉速度对所制备涂层的显微组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明,涂层由体心立方主相和面心立方次相组成,WC的加入形成了碳化物增强相。与基体相比,涂层的硬度和耐磨性能显著提高。当WC送粉速度为50 r/min时,涂层的耐磨性能最佳,体积磨损率最小,为8.5869×10-6 mm3·N-1·m-1,极大地改善了TC11表面的磨损性能。CWW和WC粉末在等离子熔覆中的协同输送为制备耐磨性增强的高熵合金复合涂层提供了一种可行的技术支持。

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    • Ti掺杂Ta2O5高透光涂层抗冲蚀性能及损伤演变

      2025, 54(8):1988-1996. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240563

      摘要 (57) HTML (85) PDF 3.38 M (205) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了验证Ti掺杂Ta2O5涂层(TTO)的耐磨特性和抗冲蚀性能,采用磁控溅射技术并通过控制Ti靶功率制备了一系列TTO涂层。研究了TTO涂层在不同Ti靶功率下的生长结构、组织形貌及摩擦学特性。冲蚀试验后,进一步分析了TTO涂层在不同冲蚀条件下,冲蚀损伤行为随力学特性的变化规律。结果表明,TTO涂层在生长过程中由于吸附原子的迁移消除了材料中的粗糙度、空隙和缺陷, 获得了平整致密的光滑表面。摩擦学试验表明,TTO涂层主要表现为塑性变形和微裂纹的磨损机制。较高的Ti靶功率可以提升TTO涂层的耐磨性。冲蚀试验结果表明,冲击坑、犁沟、微切削、脆性剥落和裂纹的形成为TTO涂层样品在冲蚀作用下的主要磨损机制。

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    • YH2掺杂对粉末冶金Zr-Nb合金微观组织和力学性能的影响

      2025, 54(8):2017-2026. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240147

      摘要 (67) HTML (75) PDF 4.41 M (172) 评论 (0) 收藏

      摘要:粉末冶金法制备的锆基合金具有宏观缺陷少、成本低等优势,但粉末冶金锆基合金O含量较高、塑性差,成为制约其应用的主要障碍。本工作通过稀土氢化物掺杂降低合金基体O含量从而改善了粉末冶金锆基合金的塑性。以Zr-Nb合金为研究对象,研究了YH2掺杂量对合金微观组织与力学性能的影响规律。结果表明,掺入的YH2与合金基体中的O形成Y2O3,使得合金基体中的O含量显著降低。一方面,基体O含量的减少使合金保留了更多的塑性β相,有利于塑性的提升;另一方面,Y2O3颗粒的弥散分布及其钉扎晶界导致的晶粒细化对合金强度具有一定贡献作用。与未掺杂稀土的合金相比,添加2.4wt% YH2的Zr-Nb合金动态压缩强度下降约16%,塑性提升了约140%。针对合金的O含量、各相含量以及晶粒尺寸对合金强度与塑性的影响进行了解耦分析。

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    • 引线框架C19400合金的微观组织、力学性能及残余应力

      2025, 54(8):2027-2040. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240235

      摘要 (58) HTML (66) PDF 5.03 M (154) 评论 (0) 收藏

      摘要:系统研究了C19400合金冷轧态和时效态样品的力学性能、微观组织和残余应力。结果表明,轧制态合金的最高抗拉强度可达546 MPa。此外,宏观残余应力和微观残余应力的结果均表明轧制态合金的残余应力更高,这说明残余应力主要是在不均匀的冷轧塑性变形过程中产生,这在核平均取向差(KAM)分布图中得以验证,因为轧制态合金的KAM值高于时效态合金。与此同时,研究揭示了C19400合金宏观与微观织构的演变规律,结果表明,轧制态和时效态合金中的织构类型均为Brass (011)211、Copper (112)111和S (123)634型变形织构和再结晶Cube (001)100织构,并且Copper (112)111织构的强度、体积分数变化与残余应力一致,这说明Copper (112)111织构的存在更有利于残余应力产生。

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    • 具有超高强度和良好塑性匹配的Al-Zn-Mg-Cu合金设计与研究

      2025, 54(8):2062-2070. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240139

      摘要 (74) HTML (60) PDF 4.40 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据Zn、Mg和Cu元素在Al中的固溶度设计了一种Al-8Zn-3Mg-1.05Cu合金。对热轧后的板材进行固溶处理。SEM和XRD结果表明,经过固溶处理后获得了仅有少量化合物残留的固溶体组织。进一步对合金冷轧以及轧后固溶和时效处理,冷轧固溶后的EBSD结果表明,此时合金获得了未完全再结晶的组织,局部取向差(KAM)图表明未完全再结晶区域的位错密度较高。经过固溶后的合金拉伸性能良好,屈服强度和延伸率分别为458.61 MPa和15.6%。TEM结果表明,经过时效处理后的合金组织中析出了大量细小的MgZn2相,平均尺寸约为6.40 nm,该尺寸小于报道的该类合金中MgZn2析出相的尺寸。时效后合金获得了超高的强度和良好的塑性,屈服强度和延伸率分别为729 MPa和10.37%。对合金的强度组成进行了计算,其中细小MgZn2相的析出强化贡献值为348.48 MPa,计算屈服强度值与实验值匹配良好。

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    • 双极板用超薄钛箔材拉伸各向异性研究

      2025, 54(8):2079-2085. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240170

      摘要 (59) HTML (60) PDF 2.53 M (173) 评论 (0) 收藏

      摘要:以不同批次双极板用超薄钛箔材为研究对象,通过常温拉伸试验获取了箔材的拉伸性能及各向异性,采用EBSD、三维轮廓仪等检测手段分析了织构、表面质量及形变孪晶等因素对箔材拉伸各向异性的影响,揭示了超薄钛箔材拉伸各向异性的主要影响因素。结果表明,各批次箔材均存在明显的拉伸各向异性,材料轧制方向的延伸率与强度高于垂直于轧制方向,相较于拉伸强度,材料的延伸率具有更高的各向异性敏感性;箔材的表面质量是影响其拉伸各向异性的主导因素,其制备过程中可通过提高表面质量以弱化箔材各向异性,从而大幅提高其综合力学性能。

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    • 不同Mo当量钛合金的显微组织演变与低温变形机理

      2025, 54(8):2086-2093. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240153

      摘要 (116) HTML (186) PDF 4.72 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过调整Mo当量,研究了低温钛合金棒材的显微组织演变及室温和低温下的变形行为与变形机理。研究结果显示,提高Mo当量,β相稳定性提高,α相析出受限。高Mo当量合金形成单相β晶粒,无α相析出;低Mo当量合金形成网篮组织。室温下,稳定β钛合金Ti-38V具有较高塑性,是由于室温下bcc-β相比hcp-α相具有更多滑移系,滑移能力强,塑性变形能力较好,断口呈现大量韧窝特征;(α+β)型钛合金Ti-3Al-6Mo具有较高强度,主要归因于相互交错α层片的强化作用。(α+β)型钛合金具有较高的Schmid因子值,位错滑移容易,在室温/低温以位错滑移为主,低温变形过程中伴随有孪晶变形;稳定β钛合金在晶界处出现位错塞积,存在大量应力集中,且V含量较高,使β稳定性较高,低温变形过程中没有来得及发生应力诱导机械孪晶就失效断裂,变形能力较差,低温下呈现脆性断裂特征。

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    • 不同条件下Ti/Al固相反应中界面相的生长规律

      2025, 54(8):2104-2117. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240145

      摘要 (49) HTML (60) PDF 5.78 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用爆炸焊-冷轧工艺制备了Ti/Al复合板,然后将不同压下率(0%、27%和55%)的爆炸焊-冷轧Ti/Al复合板在600、625和650 ℃的真空和大气环境下退火,退火时间最长为576 h,并研究了温度、轧制压下率和真空环境等工艺条件对界面相生长规律的影响。研究结果表明,在Ti/Al界面生成了TiAl3(h)和TiAl3(l)两种相,温度越高,界面层中TiAl3(h)所占比例越高。另外,TiAl3相的平均晶粒尺寸也随着温度升高而增大。不同条件下TiAl3相的生长均可分为氧化膜控制、化学反应控制和扩散控制生长3个阶段。在氧化膜控制生长阶段,TiAl3相的动力学常数很小,界面层厚度相对比较均匀。在化学反应控制生长阶段,界面层有较大凸起,界面层厚度均匀性较差。在氧化膜和化学反应控制生长阶段,温度越高,TiAl3相的动力学常数越大。由于晶粒尺寸与温度对TiAl3相互扩散系数的作用相互抵消,在扩散控制生长初期阶段,退火温度越高,动力学常数越大,在扩散控制生长后期阶段,温度越高,动力学常数越小。TiAl3相的厚度均匀性随着退火时间的延长而增大,温度越高,相同退火时间下的界面层厚度均匀性越好。在600 ℃较低温度,冷轧在化学反应控制生长阶段和扩散控制生长阶段的初期能够提高TiAl3相的生长速度和厚度均匀性,其中压下率越大,TiAl3相的生长速度和厚度均匀性越大。而在650 ℃较高温度,冷轧在化学反应和扩散控制生长阶段对TiAl3相的生长速度和厚度均匀性影响较小。在氧化膜控制生长阶段,TiAl3相在真空环境下的动力学常数比大气环境下的动力学常数大,在化学反应和扩散控制生长阶段,TiAl3相在真空环境下的动力学常数与空气环境下的动力学常数很接近,但是真空环境下TiAl3相的厚度均匀性比空气环境下的TiAl3相厚度均匀性好。

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    • Fe3O4/SiO2光热超疏水涂层制备及防除冰性能研究

      2025, 54(8):2118-2124. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240148

      摘要 (90) HTML (80) PDF 2.03 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:固体表面积冰问题对工业领域和人类生活造成了重大影响,因此研究新型防除冰材料具有重要意义。本研究在铝板表面采用低表面能的聚二甲基硅氧烷作为粘合剂,分别喷涂Fe3O4和Fe3O4/SiO2分散液,形成具有光热效应的疏水涂层。Fe3O4提供光热效应并在涂层表面形成一定的微纳米粗糙结构,同时加入SiO2修饰后,疏水性进一步增强,接触角可达到155°,可以极大程度地延缓结冰时间并加速冰霜融化。在一个太阳光照度下,温升达到71.8 ℃。此外,该涂层具有自清洁能力,能够有效避免严重污染,并展现出了一定的抗沙土冲击能力以及良好的机械稳定性,为防冰材料的发展提供了新的方向。

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    • La微合金化及温轧处理对Cu-Cr-Zr合金组织与性能的影响

      2025, 54(8):2125-2135. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240215

      摘要 (61) HTML (47) PDF 4.97 M (161) 评论 (0) 收藏

      摘要:Cu-Cr-Zr合金在通信电子、轨道交通和航空航天等领域应用较广,提升其强度和导电综合性能是近年来的研究热点。本工作设计和制备了Cu-1Cr-0.1Zr和Cu-1Cr-0.1Zr-0.069La合金铸锭,并对其进行了固溶-温轧-冷轧-预时效-冷轧-时效工艺处理。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对2种合金各状态宏微观组织进行了分析,利用显微硬度计、涡流金属导电仪对合金硬度和导电率进行了测试。结果表明:经过400 ℃温轧处理后,合金基体析出少量fcc结构纳米级Cr相,初生Cr相以球状和棒状形式分布在晶界和晶内,稀土La包裹在Cr相外层形成核壳结构,抑制了Cr相的长大。经过83%冷轧+ 400 ℃×2 h时效处理后,Cu-1Cr-0.1Zr-0.069La合金达到峰值硬度199.8 HV,此时导电率为66.5%IACS,较Cu-1Cr-0.1Zr合金峰值硬度提高20 HV,对应导电率降低3.5%IACS;进一步经过44%冷轧后,Cu-1Cr-0.1Zr-0.069La合金在400 ℃×4 h时效后达到峰值硬度为212.9 HV,抗拉强度为640 MPa,导电率为74.4%IACS,较Cu-1Cr-0.1Zr合金峰值硬度提高17.2 HV,导电率降低4.7%IACS。

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    • Y元素对均匀态Mg-6Zn-0.25Ca镁合金耐蚀性能的影响

      2025, 54(8):2136-2141. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240131

      摘要 (53) HTML (52) PDF 2.05 M (201) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了Y元素对均匀态Mg-6Zn-0.25Ca合金耐蚀性能的影响。通过XRD、OM、SEM、失重、析氢和极化曲线实验研究了均匀态Mg-6Zn-0.25Ca和Mg-6Zn-1Y-0.25Ca这2种合金的微观组织及耐蚀性能。研究表明,均匀态Mg-6Zn-0.25Ca合金的第二相是Mg2Ca,加入Y元素后平均晶粒尺寸稍有变大,Mg2Ca相减少,还生成新的第二相Mg12ZnY、Mg3Y2Zn3,并且第二相体积分数增加且分布更加均匀,这使得在腐蚀试验中镁基体上形成更加致密的腐蚀膜,该腐蚀膜可以起到屏障作用,新生成的Mg12ZnY、Mg3Y2Zn3都分布在晶界附近或枝晶间,显著降低了合金在腐蚀液中的电化学活性。这些使得Mg-6Zn-0.25Ca合金在3.5wt% NaCl的溶液中氢气析出量减少,增加Y元素使Mg-6Zn-0.25Ca合金的自腐蚀电位提高,并且减小自腐蚀电流密度,即有效地增强了均匀态Mg-6Zn-0.25Ca合金的耐蚀性能。所以Mg-6Zn-1Y-0.25Ca合金的耐蚀性能远高于 Mg-6Zn-0.25Ca合金。

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    • 升温轧制调控Mg-Sn-Zn-Ca合金第二相及其性能研究

      2025, 54(8):2142-2150. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240707

      摘要 (85) HTML (95) PDF 3.90 M (254) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨第二相对Mg-Sn-Zn-Ca合金微观结构及力学性能的影响,本研究通过等温轧制与升温轧制2种方式处理了Mg-2Sn-2Zn-1Ca镁合金板材。力学性能测试表明,等温轧制板材中部的屈服强度(161.3 MPa)和延伸率(6.6%)显著低于升温轧制板材(295.6 MPa,20.9%)。微观分析揭示,等温轧制板材呈现粗大晶粒结构,并伴有大量形变孪晶;而升温轧制通过第二相调控将晶粒细化至10.17 μm。在等温轧制过程中,随着第二相(MgxZny)含量的增加,较大的颗粒尺寸引起了应力集中,进而导致材料的早期失效;而在升温轧制过程中,较高的温度促进了第二相与高密度位错区之间的相互作用,这些区域成为再结晶过程中的优先形核点,从而增强了材料的可塑性。

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    • >评述
    • 镍基单晶高温合金疲劳行为研究进展

      2025, 54(8):2151-2163. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240133

      摘要 (154) HTML (113) PDF 3.11 M (255) 评论 (0) 收藏

      摘要:镍基单晶高温合金在高温环境下具有优异的综合性能,被广泛应用于航空发动机和燃气轮机的叶片等热端部件。疲劳失效是叶片服役过程中的主要失效形式之一,本文基于单晶高温合金疲劳行为的研究现状,分析了镍基单晶高温合金的疲劳损伤机制,讨论了晶体取向、温度、加载方式对疲劳行为的影响,介绍了成分优化、热处理和表面处理等优化镍基单晶高温合金疲劳寿命的方法。最后提出了一些原位测试等先进测试技术在镍基单晶高温合金疲劳行为研究中的应用,并展望了镍基单晶高温合金疲劳行为研究的发展趋势。

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    • Al-Mg合金组织性能调控研究进展

      2025, 54(8):2164-2176. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240150

      摘要 (117) HTML (105) PDF 2.46 M (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:Al-Mg合金作为一种综合性能优良的Al合金,具有良好的耐腐蚀性和可焊性,在航空航天、轨道交通及海洋船舶等领域应用广泛。总结了近年来国内外Al-Mg合金在凝固、热处理及塑性变形过程中组织性能调控的研究现状,分析了各调控方法的特点,着重介绍了连续流变挤压成形技术在制备Al-Mg合金中的应用,并对Al-Mg合金的未来发展方向进行了展望。

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