热点文章
-
2026, 55(10):2687-2712. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250386摘要:
激光增材制造作为一种先进的数字化成形技术，广泛应用于高温合金制备研究中。GH3536作为一种固溶强化型镍基高温合金，由于其优异的力学性能，适用于制备航空发动机燃烧室的部件。综述了激光增材制造GH3536合金的冶金缺陷控制、微观结构调控及力学性能强化机制。分析了激光增材制造GH3536合金研究现状及进展，并且对其拉伸和蠕变性能的影响机制等的研究进行了展望。期望对激光增材制造GH3536合金的研究和发展提供参考。2026, 55(10):2665-2686. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250302摘要:
镍基高温合金因其在高温环境下优异的力学性能和抗氧化性能，广泛应用于航空发动机和燃气轮机等高端装备的关键热端部件。基于同步送粉的激光定向能量沉积（laser directed energy deposition，L-DED）技术作为一种先进的制造方法，以其无模快速近净成形、能量输入可控、热影响区小和熔覆层组织细密的特点在复杂零件的修复领域展现出了巨大的潜力。然而，在L-DED修复过程中，镍基高温合金由于经历复杂的快速熔凝和往复热循环过程，呈现出独特的显微组织，并且容易产生气孔、裂纹、杂晶、组织退化等典型的冶金缺陷，会对其力学性能产生显著的影响。本文系统总结了镍基高温合金在L-DED修复过程中的典型缺陷及其控制方法、显微组织演化特征，并对比了L-DED直接成形与修复后镍基高温合金的重要力学性能，包括室温拉伸性能、高温持久性能和疲劳性能。此外，本文结合现有理论模型梳理了缺陷形成机制与显微组织演化机制，明确了当前研究中的技术难点和不足，为L-DED修复与再制造镍基高温合金的工艺优化、组织调控和性能提升提供了理论依据并指明了研究方向。2026, 55(10):2652-2664. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250348摘要:
激光熔覆因其冶金结合好、热影响区窄等优势被广泛应用于钛合金等金属的表面强化。在各种强化材料中以WC为超硬陶瓷相，通过与Co的协同作用，能有效提升熔覆层的硬度和耐磨性。然而研究发现激光功率对熔覆层质量有显著影响，功率过高时WC颗粒过度溶解，容易萌生裂纹和气孔，功率过低时容易产生未熔颗粒和孔隙等缺陷。本文重点综述了激光功率对涂层中WC晶粒尺寸及生长机制的影响规律，总结了涂层的耐磨机制；同时分析了当前制备WC-Co涂层存在的主要局限性及相应的改善措施，最后对存在的问题及未来发展趋势进行了展望。2026, 55(10):2639-2651. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250297摘要:
金属材料在室温变形过程中的不连续屈服现象是影响其力学性能和应用安全性的关键科学问题。本文系统综述了近年来该领域的研究进展，重点围绕不连续屈服的特征表现、影响因素及相关机制展开讨论。不连续屈服在应力-应变曲线上主要表现为屈服下降和屈服平台的特征。研究表明，合金成分、再结晶程度、晶粒尺寸与形貌、相组成及其稳定性等微观组织特征是影响不连续屈服的主要因素，这些因素通过调控位错运动机制和变形机制来影响材料的屈服行为。此外，还探讨了不连续屈服与金属材料室温变形机制、加工硬化行为之间的内在联系。基于现有研究，指出未来研究应重点关注微观组织调控、成分优化、变形机制以及变形本构模型建立等方面，为深入理解不连续屈服现象的本质和优化材料性能提供理论基础。 -
2026, 55(9):2411-2420. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250384摘要:
水力机械是水电站和泵站的核心装备，主要包括水轮机和水泵，而在水轮机上发生的空蚀和冲蚀是使过流部件失效的主要形式。自20世纪60年代以来，一直是困扰水力机械发展的关键难题。众多学者不断研究发现，在基体材料表面制备一层致密的涂层，可有效防止空蚀和冲蚀给水力机械带来的危害。激光熔覆技术作为一种新型表面改性方法，为涂层在工业上的应用拓展了新的领域。通过对现有研究归纳，本文将综合分析空蚀和冲蚀的作用机理、影响因素及预测方法，包括粉末成分和工况因素等对激光熔覆合金涂层抗空蚀和抗冲蚀性能的影响。在此基础上根据目前材料在空蚀、冲蚀性能上存在的弊端，总结了截至目前所存在的问题，展望了未来激光熔覆合金涂层材料的发展方向和趋势，为开发性能优异的激光熔覆涂层材料提供参考。2026, 55(9):2397-2410. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250444摘要:
高熵合金是一种新型合金材料，成分设计突破了传统合金仅以1~2种元素为主的固有理念，凭借多主元组合赋予的结构特征和性能优势，使其在船舶与海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文将简要回顾高熵合金的基本概念与研究现状，综述高熵合金在结构力学、涂层防护、耐腐蚀、抗辐照及构件制备等场景中所表现出的技术突破、性能特点及机理分析，特别关注高熵合金在船舶及海洋工程领域的发展情况及应用场景，总结当前高熵合金研究过程中存在的突出问题，提出适合船舶与海洋工程领域应用的高熵合金体系、性能等设计方法与制备方向，从而明确高熵合金在面对海洋环境等复杂服役工况条件下系列腐蚀和防护等实际问题的解决方法，以及综合性能优越、环境适应性更强的前沿高熵合金材料未来发展新思路。2026, 55(9):2238-2256. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260028摘要:
近年来，高熵金属玻璃因其高构型熵，往往呈现出独特的结构特征与性能，包含迟滞扩散效应、结构非均匀性、更高的玻璃形成能力、热稳定性或力学稳定性等，因而受到越来越多的研究关注。尽管与传统金属玻璃一样，高熵金属玻璃原子结构缺乏长程周期性，但是其高熵特性却会引起结构演化的额外复杂性，如导致解耦玻璃转变、潜在的玻璃-玻璃转变以及在再加热过程中的连续多晶型转变的出现。由此，高熵金属玻璃的原子重排和相互作用、化学/拓扑非均匀性具备可调控性，进而使其具有很强的结构与功能应用潜力。尽管已有若干关于高熵金属玻璃的综述报道，鉴于该领域研究的快速推进，本文对高熵金属玻璃合金体系的最新进展做出进一步简要综述与讨论。首先聚焦于新开发高熵金属玻璃的玻璃形成能力；随后，将其不同寻常的结构弛豫、结晶行为及力学性能等与传统金属玻璃相比较；最后，对高熵金属玻璃的原子尺度结构与结构非均匀性特征进行综合评述，并给出总结与展望。2026, 55(9):2219-2237. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250367摘要:
金属玻璃是一种具有卓越力学性能的独特材料，其特性包括高强度、优异耐腐蚀性能以及高弹性。这些材料具有独特的动态弛豫过程，影响着其力学性能和热性能。理解金属玻璃的动态弛豫过程对在不同应用中的性能优化至关重要。由于实验技术的限制无法直接观察到原子层面的过程，导致无法轻易获得负责动态弛豫的详细机制。数值模拟是分析原子尺度上基本动态过程的有效方法，能够捕捉动态弛豫。计算技术的发展使研究人员在理解金属玻璃中动态弛豫背后的物理机制方面取得了巨大的进步。本文简要概述了金属玻璃动态弛豫数值模拟研究的现状，重点介绍了关键方法、重要发现、当前面临的挑战以及未来的发展方向。通过综述当前的研究成果，强调了在众多应用中，数值模拟对于改进金属玻璃（从结构材料到高性能部件）的设计和加工的重要性。2026, 55(9):2209-2218. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250552摘要:
金属玻璃性能优异，但在室温以剪切带形式脆性断裂。均匀变形对于理解金属玻璃的塑性至关重要。本文综述了近年来金属玻璃均匀变形行为的研究进展，重点从原子尺度流动机制、剪切转变区演化、结构缺陷与多层次弛豫行为等方面展开讨论，并介绍了自由体积动力学、应力-温度等效性及无序化临界应力等关键概念。讨论了结构非均匀性对流动稳定性的影响，评述了现代表征与模拟技术的应用，并在此基础上展望了设计高塑性金属玻璃的研究路径。2026, 55(9):2179-2187. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250585摘要:
通过构建新变形模型为不同合金的非等温行为提供了通用描述方法。结果表明，预测模型与实验结果之间存在很强的相关性，这表明对主要应用参数（如线性热膨胀系数）的预测是准确的。同时，还可以计算出带状和棒状试样的颈缩轮廓和波纹的临界厚度。对多晶和无定形带状试样的波纹褶皱进行了形状分析（主要尺寸）。研究了塑性变形阶段的结构特征。 -
2026, 55(8):2099-2116. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250155摘要:
随着人类社会的快速发展，各类污水的排放量逐年增多，水污染等环境问题日益严重，寻求有效的污水处理方法已成为一种迫切需求。由于非晶合金是一种具有良好的表面活性、较低的氧化还原电位和优异的催化降解性能的亚稳态金属合金，被视作是解决以印染污水为主等各种污水的有效催化剂，目前已经在含有染料、农药等有机污染物和含有重金属、酸碱盐等无机污染物的污水处理方面开展了广泛研究，但其降解机制因污水的种类和非晶合金体系的不同而存在很大的差异，致使降解速率高低不同，因此选择合适的非晶合金成分和恰当的材料改性方法在实现污水高效降解上具有重要意义。本文就污水处理的常规技术，非晶合金的特性、潜质及其在污水处理中的应用、存在的问题等进行了总结，同时还系统介绍了各种化学参数等因素对非晶合金催化性能的影响和各种材料改性方法，以期能够为新型催化剂的研究提供有价值的参考。2026, 55(8):2084-2098. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250557摘要:
TiAl合金因其密度低、比强度高以及高温抗蠕变性能优异等特点，在航空航天等高温领域的结构部件中具有重要的应用价值。然而，750 ℃以上高温环境中TiAl合金高温抗氧化性能不足，以及部分部件在高温熔盐腐蚀及高温磨损等工况下服役寿命会缩短，此类问题均限制了TiAl合金的工程化应用。双辉等离子表面合金化技术是在不改变材料整体性能的前提下提升其表面防护能力的重要途径。本文介绍了双辉等离子表面合金化技术的基本原理，探讨了双辉等离子单元渗、双元渗、多组元共渗以及渗层成分及结构对渗层高温抗氧化、抗熔盐腐蚀、耐高温磨损等性能的影响，最后，从理论研究、制备工艺以及工程应用角度展望了未来的发展方向。2026, 55(8):2074-2083. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250239摘要:
GH4099作为一种典型γ'相强化型镍基高温合金，因其优异的高温性能、热稳定性、耐腐蚀性以及良好的抗疲劳性能和断裂韧性，被广泛应用于航空、航天、核电等极端服役环境的热端部件。激光粉末床熔融（laser powder bed fusion， LPBF）技术通过计算机辅助设计及激光快速成型，有效地解决了传统制造工艺在复杂构件成型过程中存在的加工周期冗长、工序协同性不足、材料利用率低下及成本高昂等技术瓶颈。本文从技术原理、凝固缺陷、微观组织和高温力学性能4个方面详细介绍了LPBF技术成型GH4099高温合金的研究进展，重点探讨了粉末特性、工艺参数、后处理技术（包括热处理和热等静压技术）等因素对LPBF成型GH4099高温合金缺陷调控及高温力学性能的影响规律，最后针对其在未来生产制造中的应用前景与发展趋势进行了总结与展望。2026, 55(8):1958-1966. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250166摘要:
通过粉末烧结-溶解法制备了孔隙率60.6%~78.1%、孔径1.8~2.4 mm的多孔CoCrNi中熵合金，其孔隙分布均匀且冶金结合良好。动态压缩试验结果表明，该材料具有显著应变率强化效应，且500 s–1应变率下抗冲击性能最优；屈服强度随应变率从200 s–1增加到800 s–1而提升了52.8%（22.9 MPa到35.0 MPa），动态屈服强度较准静态屈服强度提高25%，能量吸收值达35.4~14.5 MJ/m3（较准静态提升6.6%~14.0%），最大理想吸能效率接近0.9。同时，在低温（–100 ℃）条件下，弹性模量和平台应力较室温分别提升2.4%~10.5%和2.5%~9.8%，能量吸收值达41.3~15.2 MJ/m3，为泡沫镁合金的2倍，最大理想吸能效率保持0.8。综上可知，多孔CoCrNi中熵合金兼具动态强化与低温强化特性，具有良好的能量吸收能力与高理想吸能效率，在实际工况与极端环境领域展现出显著的应用潜力。2026, 55(8):1917-1928. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250397摘要:
铌作为一种战略性关键金属，因其卓越的性能而被广泛应用于航空航天、核工业、超导体等领域。随着可持续发展的要求，铌冶炼过程中的能耗问题日益突出。绿色、低碳和节能已成为未来的新发展方向。此外，微电子行业需要高纯铌作为溅射靶材。尽管铌的纯度最高已达到5N，但低成本的高纯化技术仍颇具挑战性。本文总结了通过火法冶金制备和提纯粗铌的各种方法。作为生产粗铌的传统方法，热还原法的关键问题在于如何降低能耗。作为有工业前景的技术，熔盐电解已发展出多种方法，但效率仍有待提高。此外，一些新兴技术不断涌现，例如借助数字孪生和人工智能的全自动熔炼技术。未来，需要结合多种技术手段来提纯金属铌。本文还简要介绍了铌回收的现状，并基于城市矿山的概念进一步探讨了铌的全生命周期，以期为实现铌的回收利用提供方向。 -
2026, 55(7):1807-1815. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250115摘要:
通过有限元模型结合二次开发的方法，基于工艺串联性和组织遗传性探究了大尺寸GH4738合金在复杂连续变形的开坯工艺中坯料内部晶粒组织分布及演化情况，给出了一种工艺设计、结果预测的通用性方法。根据Ф660 mm级GH4738合金实际开坯工艺进行了有限元模拟计算，将模拟结果与实际坯料对应位置的晶粒度进行了对比，验证了所建立模型的可靠性及准确性。依托该模型，以典型的镦粗和拔长过程为例，分析并给出了工艺参数对坯料在多火次变形过程中的组织演变规律及工艺制定方法：在镦粗过程中，随着压下速度的增大、变形温度降低、压下量减小，坯料内部动态再结晶程度下降；在拔长过程中，随着压下速度的减小、拔长温度升高、进给量减小，坯料内部动态再结晶程度升高。此外，结合具体分析，在镦粗过程中建议压下速度控制在5~12 mm/s，第1次镦粗温度为1160 ℃，单火次压下量控制在25%~35%之间；而拔长过程相较于镦粗过程更为复杂，在综合考虑坯料内部晶粒细化、拔长过程中坯料表面温降、出现“凹心”现象等因素后建议：单火次拔长压下速度控制在60~90 mm/s之间，第2次拔长温度选择1120~1130 ℃之间，单火次拔长进给量控制在200~350 mm之间。2026, 55(7):1793-1800. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250098摘要:
选用Al-Ga-Mg-Sn块体可溶铝合金，采用“一步法”湿法冶金技术，以有机酸（草酸、苹果酸、乙酸）溶液、无机酸（硝酸）溶液作为浸出剂，研究酸浸出的浸出剂种类、pH值、温度和浓度对制氢过程中Ga回收率的影响。回收结果发现：在温度为70 ℃，浸出剂浓度为0.2 mol·L-1时，有机酸溶液均能回收Ga，且回收效果为草酸（86.88%）>苹果酸（73.40%）>乙酸（13.17 %）；而无机酸（硝酸）溶液无法回收Ga。草酸为浸出剂，初始pH值约为3.8，低温高浓度（70 ℃/0.3 mol·L-1）下回收率为94.38 %；高温低浓度（90 ℃/0.2 mol·L-1）下回收率为93.78%。为探究Ga的浸出行为，对Al-Ga-Mg-Sn水解过程中pH值变化、回收物 Ga的形态、生成物溶液中固体颗粒粒径与 Zeta 电位进行测试分析，结果表明：Ga回收率随着生成物粒径的减小而增大，随着Zeta电位绝对值的增大而增大。草酸浸出剂的高回收率（94.38 %）对应生成物粒径为155 nm，Zeta电位值为-31.29 mV。2026, 55(7):1692-1700. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250326摘要:
通过对内部镁扩散（IMD）-MgB2单芯线用Cu管（加工态）、Nb管（软态）和Mg棒（挤压态）进行不同应变速率（0.001、0.01、0.07 s-1）的室温拉伸力学试验和对B粉进行室温单轴单向和循环压缩力学试验以获得应力-应变曲线，建立了室温下3种金属的Johnson-Cook本构模型和B粉的弹性模量关于其相对密度的函数关系。同时，基于DEFORM有限元软件进行了室温下IMD-MgB2单芯线材辊轧体积变形的模拟，分析了材料的变形行为和应力分布。结果表明，建立的3种金属材料的Johnson-Cook本构模型和B粉的弹性模量关于其相对密度的函数能够准确描述IMD-MgB2单芯线用Cu、Nb、Mg的流变行为和B粉的弹性变形，DEFORM有限元模拟结果也能够有效反映IMD-MgB2单芯线变形行为；辊轧工艺整体变形均匀，应力分布均匀，但表面存在缺陷。本研究为IMD-MgB2超导线材的塑性成形工艺优化提供了理论依据。2026, 55(7):1651-1663. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250404摘要:
通过微弧氧化（MAO）-水热（HT）技术在TA2纯钛表面制备了一种由二氧化钛（TiO2）和羟基磷灰石（HA）组成的微/纳米结构复合涂层，以提高钛的耐腐蚀性能和生物相容性。通过扫描电子显微镜探究了涂层的表面微观形貌；通过原子力显微镜、水接触角探究了涂层的粗糙度和亲水性；在模拟人体体液中通过电化学阻抗谱和动电位极化测试评估了涂层的耐腐蚀性能；通过体外细胞培养实验研究了生物相容性。结果表明，通过在MAO电解液中掺杂纳米HA，可以获得负载纳米HA颗粒的微米级涂层，再进行HT处理，可以获得具有纳米片状结构的含HA微/纳米结构复合涂层。该微/纳结构复合涂层具备良好的亲水性和耐腐蚀性能。当在MAO电解液中掺杂3 g/L HA并HT处理6 h时制得的涂层性能最佳，水接触角为24.2°，极化电阻最大为2.467×104 Ω·cm2。此外，涂层表面的纳米HA和微/纳结构的协同作用极大地促进了细胞增殖，展现出无细胞毒性，说明涂层具备良好的生物相容性。 -
2026, 55(6):1612-1624. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250103摘要:
高纯钼粉因其优异的高温力学性能、导电导热特性及耐腐蚀性，在航空航天、电子器件、核能及粉末冶金领域具有广泛应用。本文系统综述了高纯钼粉的制备方法，包括氢气还原、碳热还原、喷雾热解、低温熔盐辅助还原等工艺，并分析了不同制备方法对钼粉纯度、粒度分布、形貌演变及烧结性能的影响。已有研究显示，氢气还原法仍是目前最广泛应用的技术，优化还原温度、气氛及预处理工艺可有效降低杂质含量，改善粉体的均匀性。此外，喷雾热解及低温熔盐辅助还原等新兴技术在粒度可控性、球形化及纳米化方面展现出良好前景，可提高钼粉的流动性和烧结致密度。另外还展望了未来高纯钼粉制备的发展方向。未来研究应进一步优化前驱体选择与工艺参数，提高钼粉的纯度、粒度均匀性及形貌可控性，以满足高端制造业对高性能钼材料的需求。2026, 55(6):1451-1464. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250309摘要:
NiTi形状记忆合金凭借其独特的形状记忆效应与超弹性，已在多个领域得到广泛应用。增材制造技术实现了NiTi形状记忆合金高性能复杂结构精准成形，助力新型结构设计。本文回顾了选区激光熔化（SLM）制备的NiTi多孔结构在生物医学和机械工程领域的应用情况，综述了不同应用场景下各类新型SLM-NiTi多孔结构的特点，探讨了该类结构的创新性设计方法，并分析了其相应的优异性能，包括压缩性能、超弹性、形状记忆效应、能量吸收能力及生物相容性，为增材制造高性能NiTi结构的设计及应用提供参考。2026, 55(6):1419-1428. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250248摘要:
Waspaloy合金广泛应用于航空航天领域，特别是服役环境恶劣的燃气涡轮机。以在役航空发动机涡轮机匣为研究对象，通过现场金相复型技术和实验室验证试验，研究固溶时间和固溶温度对Waspaloy合金低压涡轮（LPT）机匣显微组织和力学性能的影响规律。结果表明，超时固溶（1010 ℃/11 h）对于LPT机匣的显微组织和晶粒度无不利影响。合金对于固溶时间的敏感度较低，随着固溶时间延长（4~20 h），晶粒度未发生变化，晶粒形态基本保持不变，显微组织中孪晶数量逐渐减少，小尺度强化相的占比逐渐增加。合金对于固溶温度的敏感度较高，随着固溶温度由1010 ℃分别升高至1040和1070 ℃，试片的晶粒度级别从7.5级分别降低至6.5级和 3.0级，同时奥氏体晶内的强化相由一次强化相全部转化为二次强化相；另外，γ相晶界处M23C6碳化物由低温固溶条件下的孤岛状转变为高温固溶条件下的长条状，晶内M23C6碳化物的数量和尺度也明显增加。合金显微硬度和力学性能主要由合金显微组织中的强化相尺度和晶粒尺度2个因素决定。随着固溶时间延长，显微硬度、抗拉伸强度及屈服强度呈现出逐渐增大的趋势。随着固溶温度升高，合金的显微硬度、抗拉伸强度和屈服强度均呈现出先增加后降低的变化规律。2026, 55(6):1385-1392. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250266摘要:
水下局部干法激光熔覆（ULDLC）是核电站设备原位修复的关键技术。本研究提出采用水下激光重熔技术进一步提升ULDLC制备的双相不锈钢（DSS）涂层的耐磨性能。研究了激光重熔热输入对ULDLC-DSS涂层微观组织及耐磨性能的影响规律。结果表明：DSS涂层初始组织包含魏氏体奥氏体（WA）、晶内奥氏体（IGA）、晶界奥氏体、二次奥氏体（γ2）及铁素体。随重熔热输入增加，IGA与WA的含量逐渐降低，WA完全消失，铁素体含量显著增加，γ2相完全溶解，铁素体形貌由片状转变为等轴晶。在最优工艺参数（激光功率3 kW、光斑直径6 mm、扫描速度10 mm/s）下，重熔区显微硬度提升至318.7 HV，增幅达25.7 HV，摩擦系数降低32%，磨损量减少55%。熔覆金属耐磨性能的提升得益于激光重熔导致表面氧化层形成和铁素体晶粒细化的协同作用。 -
2026, 55(5):1374-1384. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250279摘要:
空间核反应堆结构材料需经受高温、高通量中子辐照等极端服役环境的考验，其性能极大程度地影响着反应堆运行的安全性与经济性。本文聚焦于空间核反应堆用Mo-Re合金的辐照损伤行为，系统综述了辐照损伤效应、辐照引起的微观结构演变和服役性能退化，为Mo-Re合金作为反应堆材料的组织结构优化、性能预测和服役寿命评价提供理论基础。2026, 55(5):1363-1373. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240791摘要:
高温合金作为涡轮叶片、燃烧室和涡轮盘等热端部件的关键材料，因其在高温环境下的优异性能，广泛应用于航空、航天和能源等领域。然而，在实际生产中，控制高温合金的微观组织仍是一大挑战。径向锻造技术凭借其高效率、高材料利用率以及显著改善锻件微观结构的优势，在高温合金材料生产中展现出巨大潜力。径向锻造通过多锤头和高频锻打，实现对坯料的均匀变形，提高锻件的力学性能和内部致密性。本文系统阐述了径向锻造设备的驱动原理及关键工艺参数对生产过程的影响，分析了高温合金在多道次高频锻打下的组织演化机制与晶粒长大规律，对比了不同锻透性模型的适用性，并总结了应力-应变本构模型以及组织演化模型在有限元模拟中的研究现状，指出多物理场耦合的高精度模拟与智能化工艺设计是未来的核心发展方向。2026, 55(5):1348-1362. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240849摘要:
前处理模块是铸造数值模拟软件的核心组成部分，直接影响模拟的准确性与效率。本文对铸造模拟软件前处理技术进行了全面综述，重点聚焦于几何建模、参数设置及核心的网格剖分技术。系统阐述了六面体网格、四面体网格及混合网格剖分方法的原理与发展历程，并分析了各类算法在处理复杂铸件时的优劣势。最后，指出了当前铸造软件前处理模块面临的关键挑战，并对其未来的发展趋势进行了展望。2026, 55(5):1334-1347. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250234摘要:
金属增材制造因其逐点逐层成型的特性，可以高效精确成型传统材料生产工艺难以制造的复杂结构零部件。但金属材料增材制造过程温度梯度大、冷却速率快，为强烈非平衡过程，导致其凝固微观组织出现裂纹，进而影响材料力学性能。因此，对金属增材制造过程凝固微观结构的控制是进行高性能材料设计的核心。凝固微结构选择图谱是以成分/工艺参数为横纵坐标，建立成分/工艺参数-凝固微结构映射关系的有力工具，能够预测和调控金属材料增材制造过程的凝固微结构。本文详细总结了当前凝固微结构选择图谱的种类，归纳了其构建方法，并详细综述了近年来不同种类凝固微结构选择图谱在金属增材制造过程中的应用。最后对凝固微结构选择图谱在新种类、创新构建方法及潜在应用价值上进行了展望。2026, 55(5):1317-1333. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250226摘要:
随着电子器件不断向着微型化、集成化和多功能化方向快速发展，芯片封装的复杂性显著提升，封装密度不断增加，焊点尺寸逐渐缩小，电子器件在服役过程中的工作环境愈加严苛，微互连焊点可靠性问题日益突出，焊点失效已成为限制电子封装技术进一步发展的关键瓶颈之一。本文围绕微互连焊点的失效行为，梳理了电子封装中常见的几类可靠性问题，根据选择的相场变量的不同，总结几种常见的相场模拟模型。针对几种常见的可靠性失效模式，如电迁移、硅通孔技术、界面金属间化合物生长等，分析了相场方法在模拟这些失效过程中的应用与发展现状。最后，文章对相场模型在微观失效机制研究中的潜力进行了展望，并探讨其在多物理场耦合、数据驱动建模与工程应用方面的发展趋势。本文旨在为研究微互连焊点失效行为的理论分析和工程实践提供系统参考和方法支持。2026, 55(5):1308-1316. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250232摘要:
随着航空工业的快速发展，高温合金和钛基合金作为航空发动机及机体结构的核心材料，其微观组织调控与性能优化已成为保障装备可靠性的关键。力学耦合相场模型作为一种有效的材料微观组织演变模拟工具，能够衔接微观力学准则、介观组织模拟及宏观性能预测，揭示材料在热-力耦合场中微观组织演化与材料力学性能之间的内在联系，为航空材料的微观组织调控及性能评估提供了理论支撑。本文系统评述了力学耦合相场模型在高温合金与钛基合金等典型航空材料领域的研究进展，梳理了该模型在固态相变机理研究中的典型应用案例，内容涵盖了从弹性、弹塑性到考虑缺陷耦合作用的相场模型在高温合金中γ'相析出及筏化组织形成、钛基合金中典型析出相演变规律等方面的应用。同时，讨论了当前研究中面临的挑战，并展望了力学耦合相场模型在航空材料研究中的发展前景，最后特别指出了这类相场模型的热点问题及其未来发展方向。 -
2026, 55(4):1115-1128. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250217摘要:
钛基复合材料（titanium matrix composites, TMCs）因其高的比强度和比模量，而被广泛应用于航空航天等关键承载部件，但其室温强度-塑韧性倒置瓶颈问题限制了其广泛应用。近年来随着异质结构材料的异变诱导（HDI）强化和硬化效应理论的提出，为突破TMCs强韧性倒置难题带来希望。本综述在概述异质结构钛合金研究进展的基础上，综述了TMCs的复合化策略和研究现状，讨论了均质TMCs的失效机制，总结了近年来TMCs利用增强相的钉扎效应进行构型化设计的最新进展。以“硬包软”的网状结构和“软包硬”的球团结构为例，从异质结构TMCs的分类、设计、制备方法、强化机制等方面进行讨论分析，为开发高强高韧TMCs提供研究参考和依据。2026, 55(4):1102-1114. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250345摘要:
Ti-6Al-4V合金因其优异的比强度、耐腐蚀性和生物相容性，在航空航天、生物医疗等领域广泛应用。然而，增材制造过程中快速凝固和复杂热循环常导致钛合金形成粗大的柱状β晶粒，带来力学性能的各向异性和疲劳性能下降。实现微观组织的等轴化调控是提升增材制造钛合金综合性能的关键。本文系统总结了通过微合金化、外场辅助和热处理等手段实现TC4合金微观组织等轴化研究进展。重点探讨了α稳定元素、β稳定元素、外场辅助技术以及热处理工艺对Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能影响机制，并展望了未来在精确调控微观组织、优化工艺参数和开发高性能钛合金方面的研究方向。本文旨在为增材制造钛合金的微观组织优化和性能提升提供理论指导和技术支持。2026, 55(4):1013-1018. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250181摘要:
针对一种高Mo当量亚稳β超高强韧钛合金TB18，在两相区锻造、β区固溶时效后显微组织中的白斑进行了系统研究。通过力学性能测试、显微组织观察和进一步热处理试验，分析白斑的形成机制和消除白斑可采取的措施。结果表明，TB18钛合金中的白斑是没有任何α相析出的β基体，其硬度低、塑性高、冲击韧性高。白斑形成的原因与合金中β稳定元素的分布无关，主要是锻造工艺引起的。可以通过优化锻造工艺或增加固溶度、预时效、延长时效时间等热处理手段从宏观组织上弱化或消除白斑，但是如果从更精细的组织考虑，TB18钛合金中白斑无法完全消除，只能从尺寸上减小，这是由合金性质决定。本研究结果对TB18合金制备工艺改进和组织优化具有基础指导，对同类合金的显微组织和性能分析也有重要的借鉴意义。2026, 55(4):950-958. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240804摘要:
针对TC18钛合金锻坯中的细晶亮带缺陷，采用OM、SEM和EBSD等多种表征方法对其宏微观组织形貌、成分和取向特征等进行了系统分析，并结合Gleeble热压缩研究了细晶亮带缺陷的形成机制。研究表明：TC18钛合金锻坯心部的亮带缺陷对应晶粒尺寸约在100 mm的单个β立方晶粒；锻造过程中由于变形升温导致锻坯心部和边部区域的温度、变形量等存在显著差异，是造成组织不均匀性的重要原因；大尺寸β立方晶粒是由于沿正交方向反复压缩变形，导致锻坯心部<100>织构不断强化，相近取向的<100>晶粒合并形成的；通过退火处理和对角拔长、倒八方等工艺，可以有效地减小和避免细晶亮带缺陷。2026, 55(4):841-855. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250284摘要:
为探究固溶时效工艺参数对TB18钛合金微观组织与力学性能的影响规律，基于混合正交试验因素水平试验设计开展工艺优化研究。结果表明，结合极差分析确定工艺参数影响显著性顺序为：固溶冷却方式>固溶温度>时效时间>时效温度>固溶时间。综合强塑性匹配与工程应用需求，选定固溶时间1 h、固溶冷却方式空冷（AC）、时效温度525 ℃、时效时间4 h为基准参数，进一步研究790~870 ℃固溶温度区间对合金冲击韧性及微观断口特征的影响。结果显示，剪切唇和纤维区面积越大，放射区面积越小，合金韧性越优；随固溶温度升高，断口二次裂纹长度增加，韧窝数量增加，韧性增强。基于强塑韧性协同优化，确定TB18合金最优的热处理工艺为870 ℃/1 h, AC+525 ℃/4 h, AC。 -
2026, 55(3):830-840. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250077摘要:
NbTi、Nb3Sn、MgB2、Bi系超导材料的结构复杂，金属间、金属与粉体间及芯丝间的协调变形均匀性决定了线材加工质量和力学性能。线材和模具结构、加工工艺、变形条件是影响其协调变形行为的重要因素，基于有限元数值模拟方法，分析和评估多种因素下超导线材的协调变形行为是一种重要工程手段，能够较为准确和直观地分析多层、多芯复合结构超导线材成形过程协调流变行为及复合相间及其界面处的应力/应变分配。本综述旨在概述超导线材成形过程有限元模拟的研究进展，归纳总结了超导线材成形有限元模型构建、本构模型选择及边界条件设置等。同时论述了变形参数、模具结构和加工工艺对协调变形行为影响机制及多尺度分析最新研究进展。2026, 55(3):808-829. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250206摘要:
钽作为一种“亲生物”的高性能医用金属材料，被广泛应用于骨结构重建和骨功能修复领域。多孔钽骨科植入物具有优异的力学性能、生物学性能和体内骨融合以及骨长入性能，临床治疗效果突出。本论文在团队近年来研究工作基础上，结合文献分析，重点评述增材制造多孔钽材料的制备工艺、结构设计及优化、力学性能、生物学性能、体内骨融合和骨长入能力以及临床应用方面的最新研究进展。增材制造（3D打印）技术在多孔钽材料及骨科植入物领域的应用，为骨组织修复提供了新的解决方案，通过精准调控三维贯通仿生多孔结构，实现孔隙率、孔径分布及连通性的优化，模拟天然骨组织的孔道结构，为细胞迁移、营养物质传输及骨长入创造适宜的微环境。多孔钽材料展现出优异的静动态力学性能，其弹性模量与天然骨相匹配，有效避免应力屏蔽效应。多孔钽材料表现出显著的骨传导性，并与宿主骨组织形成稳定的界面结合，实现良好的骨整合效果。此外，增材制造技术能够基于患者医学影像数据，实现个性化定制植入物的高效制备，显著提高植入物的适配性和治疗效果。在临床应用方面，增材制造多孔钽材料在复杂骨缺损修复、关节置换及脊柱融合等人体骨功能重建和骨疾病治疗领域展现出广阔的应用前景。2026, 55(3):798-807. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250289摘要:
随着高性能航空发动机对材料性能要求的日益提升，变形高温合金的合金化程度持续增加，高合金化铸锭在热应力与相变应力的综合作用下极易发生开裂。铸锭一旦开裂，严重干扰后续重熔过程的稳定性，导致铸锭的废品率升高，对最终产品的性能和可靠性也会产生不可逆的影响。铸锭开裂作为熔炼过程中的一种复杂冶金缺陷，已成为制约我国高合金化变形高温合金锭型扩大化生产的关键技术瓶颈。鉴于此，本文综述了近年来国内外关于变形高温合金铸锭在三联熔炼过程中开裂原因的研究成果，深入剖析了裂纹形成的影响因素，针对不同开裂原因提出相应的控制措施，展望了铸锭开裂的未来研究方向，旨在为实现零缺陷高温合金材料的制备提供理论依据与技术参考。2026, 55(3):655-664. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250176摘要:
高熵合金的“多主元”特性，颠覆了传统“单一主元”的合金设计理念，使其具有优异的力学性能。然而，也正因为“多主元”，高熵合金具有复杂的变形行为，表现为多种变形机制交替出现且耦合关联。因此，厘清高熵合金的复杂变形机制是当前研究的难点。在表征复杂变形行为方面，中子衍射技术比传统显微方法更具优势，其强穿透性可原位、实时、无损探测厘米级块体样品在复杂环境下的结构演变，且中子衍射可精确表征C、O等轻元素和近邻元素的晶胞占位。本文从中子衍射原理、实验及数据分析出发，结合当前面心立方高熵合金研究的最新进展，总结并展示了运用中子衍射探究其变形行为的典型范例，揭示了位错、层错、孪晶和相变主导的变形机制。2026, 55(3):636-654. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250140摘要:
石墨烯/铜复合热沉凭借高导热、热膨胀系数可调控、高强度及低密度等特性，在军工装备热管理、高功率电子封装、新能源汽车及5G通信等领域具有广泛的应用前景。然而，复杂结构件制备工程中石墨烯与铜分散不均匀、界面结合不良等问题会严重影响石墨烯/铜基复合热沉的综合性能，限制其工程化应用。基于此类问题，总结了石墨烯/铜基复合热沉的制备方法，并对其优缺点进行了分析；综述了石墨烯/铜基复合热沉的均匀分散性、界面结合、作用机制及分子动力学模拟等关键问题，最后展望了石墨烯/铜基复合热沉在工程应用中的发展前景。 -
2026, 55(2):558-572. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240724摘要:
近年来，清洁核能发展迅速，锆合金因其耐腐蚀性能好、中子吸收截面小等优势被用作水冷核反应堆的燃料元件包壳材料。燃料组件装配过程中，通常采用焊接方法将核燃料密封在锆合金包壳内。其中，传统熔焊的热输入高，焊后易出现变形超差，钎焊过程中易产生气孔和连续分布的金属间化合物（intermetallic compounds，IMCs）损害接头性能，而采用低温扩散焊可以避免上述问题的出现。为此，本文分析了锆及锆合金的焊接性，综述了锆合金熔焊、钎焊和扩散焊等焊接技术的国内外研究现状，阐述了两种焊前优化方法，即表面机械研磨处理（surface mechanical attrition treatment，SMAT）和热氢处理技术（thermo-hydrogen processing，THP），最后对其在锆合金的低温扩散焊的应用进行总结和展望。2026, 55(2):543-557. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250327摘要:
增材制造技术（additive manufacturing，AM）的发展为高熔点难熔金属（如钨、钼、钽、铌及其合金）复杂构件的近净成形带来了革命性的新机遇。然而，难熔金属材料因熔点高等固有属性，使其增材制造过程呈现出显著有别于其他金属材料的特殊性。本文基于激光选区熔化（selective laser melting，SLM）和电子束选区熔化（selective electron beam melting，SEBM）等金属粉末床熔融（powder bed fusion，PBF）增材制造技术，系统综述了钨、钼、钽、铌及其合金在增材制造领域的研究进展。重点聚焦于难熔金属粉末原料制备技术，以及成形过程中工艺缺陷（如孔隙率、裂纹、晶粒粗化等）调控策略和组织性能特点。此外，本文还总结了当前增材制造难熔金属在产业化进程中面临的关键挑战，并对未来发展趋势进行了展望。2026, 55(2):365-388. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250078摘要:
软磁合金因其具有高饱和磁感应强度、低矫顽力和高磁导率等优点，被广泛应用于各种电力电子设备中。在某些应用中，越来越需要复杂形状的组件来提高性能。增材制造技术，特别是选区激光熔化（SLM）技术，已经成为制造复杂形状软磁元件的有效方法。SLM是一种基于激光的增材制造技术，采用高功率密度激光在粉末床内熔化和融合金属粉末。这种方法可以实现快速原型制作、精确的几何控制和多材料设计的集成。本文重点介绍了SLM技术在Fe-Si、Fe-Ni、Fe-Co和非晶合金体系等软磁合金研究中的应用进展。此外，还探讨了SLM在制造过程中的实施方案，并评估了基于SLM制备技术的软磁合金研发相关的机遇和挑战。2026, 55(2):333-344. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240524摘要:
铂族金属具有熔点高、耐腐蚀性强、化学性质稳定以及在高温含氧环境下氧渗透率低等特点，作为热防护涂层材料已在航空航天领域获得重要应用，并在高超声速飞行器热端部件防护等前沿军事领域应用前景极大。本文综述了高温抗氧化铂族金属涂层的最新研究进展，包括涂层制备技术、氧化失效及合金化改性。概述了当前铂族金属涂层的主要制备技术，总结并对比了现有各种制备技术之间的优劣情况。着重分析并总结了单一铂族金属涂层在高温含氧环境中的本征特性、失效形式及失效机制。在此基础上，梳理并指出了铂族金属合金化改性的必要性、主要方式及主要成果。最后，对高温抗氧化铂族金属涂层的未来发展进行了探讨及展望。 -
2026, 55(1):278-284. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240592摘要:
在超导材料研究领域，从金属汞单质超导体的发现到镍基超导体的制备，对超导材料物理性质和微观机理的研究极大推动了凝聚态物理学的发展。基于新制备技术研发实用化高温超导体，在强电和弱电应用领域具有重要的意义。高压实验技术作为一种新手段，已成为探索新奇超导体及提高超导体超导转变温度（Tc）的强力工具之一。本文以超导转变温度较高（大于150 K）的3种高温超导体H3S、LaH10和HgBaCaCuO为对象，系统地总结了其制备技术的研究进展，明确实用化高温超导体的制备思路。通过分析得出以下主要结论，高压有助于制备具有特殊晶体结构的富氢化合物超导体LaH10，使其获得较高的超导转变温度；同时，高压也能够以类似改变掺杂的方式影响铜氧化物超导体，从而改变其超导电性。高压技术是获得具有特殊晶体结构（层状和笼状）高温超导体的有效途径。2026, 55(1):266-277. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240643摘要:
电弧等离子体设备的稳定工作时长受限于金属阴极的快速烧损失效。研制长寿命、服役稳定的阴极对提升现有设备运行能力至关重要，明确阴极的电弧放电过程的烧蚀行为和烧损机理，是研制高性能阴极的基础。本文在分析金属阴极复杂极端燃弧服役过程的基础上，介绍了蒸发喷溅烧蚀机理、氧化物剥离烧蚀机理和阴极斑点致非均匀烧蚀机理。进一步地，综述几种改性阴极耐电弧烧蚀性能的研究进展，包括阴极组织细化、外加低逸出功相和阴极功能梯度化。围绕阴极斑点放电及烧蚀坑结构演化的原位观测、阴极多场耦合烧蚀损伤模型构建，和阴极设计-试制-考核的全流程研发制度建立等方面，展望长寿命金属阴极研制未来的发展方向。2026, 55(1):250-265. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240617摘要:
难熔铌合金因其低密度、良好的室温塑性以及优异的高温强度与韧性，已成为航天领域热端部件的关键材料。然而，通过传统铸造方法制备铌合金，存在难以加工复杂几何形状零部件、以及周期长、成本高与材料利用率低等问题。近年来增材制造技术的迅速发展，不仅可以降低生产周期和成本，而且可以获得较高力学性能，为铌合金的进一步应用带来了新的机遇。本文综述了增材制造铌合金的研究现状，重点介绍了C-103和Nb521两代典型铌合金的激光与电子束增材制造研究现状，尤其是关于力学性能与微结构的调控。此外，还简单介绍了常见的铌合金种类以及增材制造方式。最后，提出了增材制造铌合金发展方向和仍需解决的问题。本文通过对增材制造铌合金领域的综述，为铌合金在航天领域复杂结构热端部件的应用提供了参考。2026, 55(1):193-202. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240596摘要:
根据不同方向的承载需求，开展多孔材料力学性能的各向异性调控，可以有效提高材料承载效率，更好地满足轻量化需求。本研究以G7、bccz型TC4钛合金多孔材料为例，提出了考虑孔结构几何参数的杆系多孔材料修正Gibson-Ashby模型，可为多孔材料的各向异性精细化调控提供指导；基于该计算模型，通过对传统胞元几何参数调整，获得一系列具有相似构型、不同性能的各向异性多孔材料，并通过正向及侧向压缩试验，研究了胞元几何参数对多孔材料各向抗压强度及破坏模式的影响，验证了修正模型的有效性。研究表明，杆系多孔材料的抗压强度由其胞元内部微杆件的长径比及倾斜角度决定，通过调整杆件倾斜角度可有效进行多孔材料各向力学性能的调控。相同密度下，将斜杆倾斜角度从35°提高至55°，可使G7、bccz型钛合金多孔材料的正向抗压强度大幅提升105%和45%，而侧向抗压强度仅损失16%和13%。2026, 55(1):47-58. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250065摘要:
表征多层多道次激光金属打印件形貌质量的主要参数是表面粗糙度和实际打印高度与理论模型高度之间的误差。采用田口法建立工艺参数组合与金属打印形貌质量（高度误差和粗糙度）多目标表征之间的关联性。先通过信噪比和灰色关联分析法预测多层多道次打印的最优参数组合为：激光功率800 W、送粉速率0.3 r/min、步距1.6 mm、扫描速度20 mm/s；随后构建遗传贝叶斯-反向传播（GB-BP）网络对多目标响应进行预测。与传统反向传播网络相比，GB-BP网络对高度误差和表面粗糙度的预测精度分别提高了43.14%和71.43%。该网络可以准确预测多层多道次激光定向能量沉积金属打印部件的形貌和质量的多目标表征。 -
2025, 54(12):3218-3232. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240483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制进行总结；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制。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。2025, 54(12):3210-3217. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240522摘要:
TiAl合金由于其优异的比强度、比刚度、耐蚀性和抗氧化性，在高温结构材料领域有着良好的应用前景。片层结构是TiAl合金重要的微观结构形态，其不连续粗化行为直接影响合金的综合性能。本文介绍了TiAl合金片层结构的粗化类型，分析了不连续粗化的热力学及动力学，综述了近年来TiAl合金片层结构不连续粗化行为的研究进展，总结了化学成分及含量、微观组织特征、热处理工艺（如循环热处理周期、温度、时间、冷却速率等）、增材制造技术及应力等因素对不连续粗化的影响，展望了未来TiAl合金片层结构的设计与优化的发展方向。2025, 54(12):3128-3138. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240422摘要:
基于金刚石型极小曲面（D-TPMS）点阵结构，采用了线性梯度壁厚的调控方法，设计了均质以及变密度的2类极小曲面点阵结构模型，并采用选择性激光熔化技术进行制备。通过实验分析了相对密度、打印方向以及模型类型对力学性能与吸能特性的影响规律，并采用有限元方法验证了变密度点阵结构的应力分布和破坏机制。结果表明：均质极小曲面点阵结构的破坏形式为45o剪切断裂，且发生在塑性变形初期；变密度极小曲面点阵结构的破坏形式为层间坍塌，整体结构具有较为优异的承载及吸能能力。当极小曲面点阵结构的相对密度为0.275时，均质极小曲面点阵结构的极限抗压强度可达193.8 MPa，发生破坏时变形量为7.7%，累计吸能值为11.76 MJ/m3，而变密度极小曲面点阵结构的极限抗压强度可达221.4 MPa，在变形量为50%时仍保持结构完整，累计吸能值可达77.52 MJ/m3，是均质结构的6.59倍。因此，变密度极小曲面点阵结构具有良好的吸能效果与优异的承载性能，在防撞吸能领域具有较大应用前景。2025, 54(12):3123-3127. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240518摘要:
采用放电等离子烧结（SPS）工艺制备了ZrC-SiC复合基体弥散包覆颗粒燃料模拟芯块样品，研究了不同三重结构各向同性（TRISO）颗粒体积含量对烧结芯块样品微观形貌和烧结致密化过程的影响，并对芯块中TRISO颗粒分布情况进行了检测表征。结果表明：在1900 ℃/30 MPa/10 min烧结条件下，可以获得TRISO颗粒体积分数最高达到40%、颗粒分布均匀、微观结构完整、基体致密性较好的弥散包覆颗粒燃料芯块样品。当TRISO颗粒体积分数不高于40%时，颗粒体积分数对芯块样品的烧结致密化过程基本没有影响。2025, 54(12):3065-3076. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240656摘要:
GH4350（AEREX 350）是一种紧固件用镍基变形高温合金，最高使用温度可达750 ℃。GH4350具备高抗拉伸强度的同时，能抗疲劳、抗应力断裂、抗应力松弛和耐腐蚀，并具备低膨胀系数和缺口敏感性。该合金主要通过固溶强化以及γ′相沉淀强化，在γ′相析出的同时也会析出少量η相。研究指出，该合金的微观结构对热处理条件十分敏感，包括温度和时间，γ′相在某些热处理条件下会转变为η相，从而可能降低合金的性能。本文概述了GH4350的元素组成特点、受热处理调控的微观结构特征以及强化机制，旨在理解该合金性能优异的原因，并指导新型合金或性能优化型合金的开发，以进一步提高其承温能力。 -
2025, 54(11):2964-2984. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240461摘要:
在增材制造工艺中，电子束或者激光熔粉技术的加工构件存在熔凝缺陷，基于固相增材技术的搅拌摩擦沉积增材制造（additive friction stir deposition，AFSD）克服了这种缺陷，并且得到应用，其增材过程中不涉及材料熔化凝固，所沉积构件的材料致密度高，晶粒小，具有均匀、等轴、精细的微观结构，韧性好，机械性能可达到锻造水平。尽管已经对铝合金、镁合金、钛合金等材料的AFSD有一些研究，但此工艺仍处在早期阶段，因此本文对AFSD工艺最近20年的研究与应用展开综述。从原理、设备、工艺、性能、应用、发展趋势等方面进行阐述，为AFSD的研究提供参考。2025, 54(11):2949-2963. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240661摘要:
Cu-Ta复合材料因其高强度、高导电导热性和优异热稳定性等特性，在电子器件、国防、轨道交通、高场脉冲磁体和生物医学领域展现出巨大应用潜力。国内外学者围绕其服役性能需求进行了广泛而深入的研究，并取得了显著成果。本文系统综述了Cu-Ta复合材料在制备工艺、组织性能及应用方面的最新进展，并对现有研究中的不足和未来发展方向进行了展望。2025, 54(11):2931-2937. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240577摘要:
采用PFC-3D软件对钨铜均质粉末材料高压扭转（high-pressure torsion，HPT）变形进行离散元模拟，分析了压缩与扭转变形过程中的颗粒力链与位移分布规律，及其对不同区域的孔隙率、配位数、等效应力等的影响规律。模拟结果表 明，颗粒位移沿压缩方向和半径方向呈梯度分布，模型边缘处和上表面的颗粒位移量最大；压缩阶段的颗粒重排导致孔隙率快速降低，剪切变形促使颗粒二次重排和转动，孔隙率继续缓慢下降，边缘处的致密度和配位数高于中心处，表明大扭转半径下的剪切变形有利于粉体致密。在400 ℃、1.5 GPa条件下对冷压粉坯进行不同圈数高压扭转变形，结果表明，随着扭转半径和扭转圈数的增大，颗粒破碎程度和钨铜组织细化程度和分布均匀性得到显著提升，孔隙在高静水压力与剪切力作用下被拉长和闭合，材料致密度由10圈的(95.44±0.87)%上升到20圈的(96.03±0.54)%。钨基体的微晶尺寸在15圈HPT变形后被显著细化至20.8 nm，位错密度也快速提升至2.35×1014 m-2，晶粒细化和位错累积在15圈变形后处于动态平衡；20圈HPT变 形后，在粉体致密、组织细化和位错累积的共同作用下，试样边缘处的显微硬度达到(334.8±4.2) HV，较10圈中心处提升 了约78.7%。2025, 54(11):2833-2843. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240327摘要:
使用Gleeble-3800对锻态TA16钛合金在温度730~1030 ℃、应变速率0.1~10 s-1的条件下进行热模拟压缩实验，取得TA16合金在该变形条件范围内的真应力-真应变曲线。分别使用Arrhenius、Johnson-Cook本构模型和人工神经网络（ANN）3种方式建立了TA16钛合金的本构模型，并对模型误差进行了分析。结果表明：TA16钛合金在中、低应变速率下屈服后加工硬化与软化达到动态平衡状态，在高应变速率下呈现先软化后再进入平衡状态，合金加工性能良好；Arrhenius、Johnson-Cook和ANN建立的TA16钛合金本构模型平均绝对百分比误差（MAPE）分别为11.49%、23.7%和1.69%，ANN模型较传统本构模型精度高1个数量级；Arrhenius本构模型在中、高应变速率和中、低应变范围内精度较好，在工程中具有实用性；Johnson-Cook本构模型体现了高应变硬化的趋势，难以描述TA16钛合金屈服后动态平衡状态，模型精度较差，不宜在工程中使用；ANN本构模型在全部实验参数范围内具有极高的预测精度，同时在实验参数以外预测数据同样具有良好的精度，能够为工程实践提供高精度的本构模型。2025, 54(11):2802-2808. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240569摘要:
药皮钎料是近年来出现的一类节材减排型复合钎料，体现了钎料加工技术的进步与发展趋势，受到焊接工作者的高度关注。本文主要综述了有关药皮钎料设计、制备技术和应用的研究报道，提出了目前研究的不足，并展望了药皮钎料未来的研究方向，主要集中在药皮钎料的标准、药皮与钎料金属协同反应机理、药皮钎料的合金化以及药皮钎料的形态四个方面，以期为焊接领域相关研究和技术发展提供参考信息和理论指导。 -
2025, 54(10):2671-2683. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240295摘要:
超导材料在多个领域都有着广泛的应用前景，因此自诞生以来就吸引了全球研究者投身其中。超导连接是超导线带材应用的关键一环，也是形成持久模式接头的组成部分。但超导接头目前在临界参数、制备难度、环境影响等方面均存在不足，为此各国学者不断创新和优化工艺方法。本文介绍了超导接头的结构以及近年来4类常见超导材料接头的制备方法和性能表现，对不足和缺陷进行了汇总，并对超导接头未来的发展进行了分析和展望，为超导接头的发展提供参考。2025, 54(10):2599-2606. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240300摘要:
采用电子探针、金相显微镜和场发射扫描电镜等手段研究了固溶热处理制度对新型GH4198合金微观组织和性能的影响规律。结果表明，随着固溶温度从1100 ℃增加至1150 ℃，一次γ′相回溶至基体，晶粒从ASTM9.5级长大至3级，同时二次γ′相尺寸增加；拉伸性能受固溶温度影响较大，当固溶温度从1120 ℃增加至1140 ℃时，750 ℃及以下温度拉伸强度下降，而850 ℃拉伸性能达到最优。亚固溶温度1120 ℃热处理时，随着固溶冷却速率从10 ℃/min增加至450 ℃/min，一次γ′相体积分数和尺寸保持不变，二次γ′相尺寸减小，显微硬度增加，并讨论了相关的强化机制。2025, 54(10):2533-2540. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240248摘要:
为研究微孔结构扩散层对钛毡表面接触及传输的影响，分别在0.25、0.4和0.6 mm厚的钛毡表层通过钛粉填充再真空烧结方法制备了微孔结构扩散层。采用激光共聚焦显微镜、压汞仪、电解池在线测试等分析表征了表面接触面积及电阻、孔径分布、伏安曲线等特性。结果表明，0.25、0.4和0.6 mm厚微孔钛毡扩散层的有效接触面积相较原始钛毡的3.1%分别提高到11.2%、22.8%、4.8%，在1.5 MPa接触压力下的接触电阻分别降低至7.07、5.26、7.86 mΩ·cm2，微孔层通过优化表面孔隙结构进而降低接触电阻；扩散层孔径分布特征由双峰结构演变为三峰结构，新增的6~32 μm小孔通道有利于水传输，中孔及大孔通道有利于氧气泡传输；在2 A/cm2电流密度下，0.4 mm厚微孔扩散层过电位降幅最大为45 mV，同时接触电阻最低、孔径分布均衡、电解水效率最高。2025, 54(10):2509-2524. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250303摘要:
采用浆料反应烧结方法在Ta12W合金表面制备了Hf-Ta-Si复合涂层，探究了Si含量对Hf-Ta-Si涂层原位形成机理的影响。结果表明，30Hf:70Si涂层表面均一性差，含有一定孔洞，试样上部的涂层呈现4层梯度结构：最表层以HfSi和HfC为主，中间层形成 (Ta, Hf)5Si3固溶体，下层主体层为TaSi2高硅相，涂层/基体界面层为Ta5Si3。但大量熔融Si在重力作用下导致下部涂层表面的Si富集。优化Hf:Si比例至40:60后，涂层表面的元素分布梯度差异降低，其表层仍以HfSi/HfC为主，但HfC析出更均匀；中间层(Ta, Hf)5Si3固溶体连续性增强；底层与涂层/基体界面过渡层未发生明显改变，整体形成更加致密的多层梯度结构，且涂层表面的均一性得到明显改善。此外，有机溶剂中的酸醇树脂通过高温热解与Hf原位反应生成的超高温陶瓷HfC，有望提高涂层的抗氧化性能和高温稳定性。2025, 54(10):2470-2482. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240530摘要:
针对传统的激光定向能量沉积（LDED）温度预测方法精度低、耗时长、成本高等问题，提出了一种结合数值模拟的机器学习模型来预测LDED过程中的温度。建立了有限元（FE）热分析模型，通过原位监测实验验证了模型的准确性，并基于FE模拟获得了预测模型的基础数据库。利用广义回归神经网络（GRNN）进行温度预测。为了减少GRNN调参过程中对人为经验的依赖并提升模型预测性能，引入了改进的自适应步长果蝇优化算法（ASSFOA）。最后将ASSFOA-GRNN模型与BPNN模型、GRNN模型和FOA-GRNN模型的预测性能进行了比较，评价指标包括均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、决定系数（R2）、训练时间和预测时间。结果表明，ASSFOA-GRNN模型在RMSE、MAE和R2指标上均表现最佳，尽管其预测效率略低于FOA-GRNN模型，但预测精度显著优于其他对比模型。本研究方法可用于LDED工艺的温度预测，也为同类方法的应用提供了借鉴。 -
2025, 54(9):2416-2428. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240619摘要:
提高粉末高温合金等难变形合金的热加工性能是提高合金成形性、成材率和发展高性能合金的重要途径。合金制备工艺中的热挤压可以有效改善显微组织，提高合金的热加工性能。本文综述了近年来粉末高温合金热挤压工艺参数的研究进展，系统地探讨了热挤压参数对挤压过程和组织的影响，总结了热挤压参数选择与优化的研究工作。目前，挤压速度和挤压比对合金组织的影响、热挤压过程的数值模拟以及挤压结构的优化等需要进一步研究。借此为理解热挤压过程以及后续工程实践提供参考，并为调控合金组织、优化热加工工艺和提高热加工性能提供一定的理论指导和技术支持。2025, 54(9):2403-2415. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240221摘要:
热障涂层（thermal barrier coatings，TBCs）可有效降低先进涡轮和发动机热端部件的实际工作温度并提升其服役可靠性和耐久性。氧化钇稳定氧化锆（yttria-stabilized zirconia，YSZ）TBCs是目前主流的热障涂层体系，但随着推重比的不断升高，对YSZ TBCs的性能提出了更高的要求。激光重熔作为表面强化技术的重要手段，被诸多研究者证明可用于强化YSZ TBCs并提升其综合性能。本文综述了激光重熔对热喷涂YSZ TBCs微观组织结构和性能的影响与强化机制，包括微观形貌、相组成以及抗热冲击性能、抗高温氧化性能、抗熔融氧化物（CMAS）腐蚀破坏性能和抗冲蚀性能等。最后对该技术的发展趋势进行了展望，对热喷涂YSZ TBCs的激光重熔研究和应用具有一定的参考和借鉴意义。2025, 54(9):2395-2402. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240226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。铁硫族超导体Fe(Se,Te)由于具有简单的晶体结构，更加有利于对于超导机理的研究。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（Tc），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。此外，在FeSe多层膜的研究中也发现了相比于块体材料临界转变温度提升的现象。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Tc增强两方面综述了近年来的研究成果。2025, 54(9):2301-2312. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240202摘要:
采用有限元方法探究材料弹性模量对种植体及骨组织应力应变分布的影响，同时根据牙科制造商和临床统计数据，建立种植体和下颌骨模型；通过拉伸试验获得制备的Zr30Ti、Zr22Nb相关材料参数，并选择弹性模量为110 GPa的Ti6Al4V和30 GPa的Zr24Nb作为对比；骨组织采用更接近真实特性的正交异性材料模型；施加垂直和倾斜载荷，根据ISO14801标准，倾斜角度为30°。研究均以Ti6Al4V为参照，结果表明：种植体弹性模量降低对其在倾斜载荷下的承载能力不利，Zr30Ti（76 GPa）、Zr22Nb（59 GPa）、Zr24Nb（30 GPa）的应力增幅分别为2.98%、5.47%、14.55%，但最大应力仍小于其强度（分别为952、611、800 MPa）。种植体传递的应力主要由皮质骨承担，倾斜载荷下Zr30Ti、Zr22Nb、Zr24Nb在皮质骨中产生的最大应力增幅分别为17.59%、31.92%、79.14%，皮质骨过载风险随种植体弹性模量降低而增加，但其中Zr30Ti、Zr22Nb在皮质骨中产生的应力仍小于皮质骨强度，具有良好的应用安全性。种植体向皮质骨传递的应力随弹性模量的降低数值增大且更为均匀，倾斜载荷下Zr30Ti、Zr22Nb、Zr24Nb在种植体-骨界面的皮质骨平均Mises应力增幅分别为12.75%、122.94%、155.11%，界面上种植体-骨的应力差降低幅度分别为16.82%、29.45%、65.41%。弹性模量较低的种植体内部变形区较大，倾斜载荷下Zr30Ti、Zr22Nb、Zr24Nb种植体颈部的内部最大应变分别是Ti6Al4V的2倍、2.6倍、4.9倍，且与骨组织模量差较小，种植体和皮质骨在界面处的变形更协调，从而促进应力向皮质骨传递，减小界面应力差。随着弹性模量的降低，松质骨植入位置底部的应力逐渐减小、整体应力向上部集中，Zr30Ti、Zr22Nb锆合金种植体的松质骨应力分布更为均匀。2025, 54(9):2273-2280. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240184摘要:
为探究Re、Ru元素之间复杂的交互作用机制，借助高通量计算建立了包含成分、微观组织参数、动力学参数、物性参数及宏观性能的数据集，有效降低了实验成本和时间。结果表明，Re、Ru的加入分别通过降低有效扩散系数和合金堆垛层错能以提高合金的蠕变寿命。Ru元素降低合金堆垛层错能、降低γ'相反相畴界能以及Ru的固溶强化作用共同影响合金的屈服强度，使屈服强度未发生显著变化。同时，在研究的4种合金体系中，Re元素显著促进tcp相析出，而Ru元素的加入并未对tcp相的析出起抑制或促进作用，并通过元素分配行为及镍基高温合金相稳定结构图分析Ru对tcp相的析出起抑制还是促进作用。 -
2025, 54(8):2164-2176. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240150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。2025, 54(8):2151-2163. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240133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。2025, 54(8):2118-2124. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240148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。2025, 54(8):1988-1996. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240563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。2025, 54(8):1980-1987. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240411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。2025, 54(8):1926-1933. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240421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。 -
2025, 54(7):1895-1905. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240633摘要:
高效中子固态慢化材料是微型核反应堆的重要组成部分。中子慢化材料主要功能为将裂变所产生的中子的能量降低至促进下一步发生裂变的能量范围，是反应堆中的核心结构材料之一。耐高温高效中子慢化材料的应用有助于促进堆芯小型化的发展，并推动微型核反应堆可移动性的发展。本文以慢化剂原理为出发点，系统梳理了几类具有前景的高效中子固态慢化剂，深入比较了各类材料的优缺点，明确其具体适用场景，并结合不同慢化剂的特性提出了未来发展的方向与展望。研究内容不仅解析了相关机制，还为未来该领域的深入研究和实际应用提供了重要的理论依据和实践指导。2025, 54(7):1882-1894. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240695摘要:
随着人工智能（artificial intelligence，AI）的飞速发展，其在核燃料及材料领域的应用正逐渐成为推动核能科技进步的新动力。本文全面回顾了AI在核燃料及材料领域的研究现状，并对未来的发展趋势进行了深入分析。首先介绍了应用于科学研究的AI方法，分别从网络架构和学习范式2个方面展开论述。其次系统总结了AI在材料级和整体级的性能预测、材料和结构的设计优化和燃料生产运行过程的视觉任务3个方面的应用现状。随后展望了AI与核燃料及材料结合的未来发展趋势，在算法层面，讨论了提升机器学习模型的可解释性、量化不确定性的方法，以及有限监督学习技术在减少数据需求方面的重要性；在应用层面，讨论了多尺度多物理场仿真加速、拓扑优化与生成式设计、核材料性质通用预训练模型，以及自动化实验室等关键技术。最后为进一步促进AI在核燃料及材料领域的应用提出了几点建议。2025, 54(7):1838-1846. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240108摘要:
为改善钛（Ti）的硬度和耐磨性，通过在纯钛（Ti）中引入TiB2硬质相，基于放电等离子烧结（SPS）技术控制二者的反应进程，在Ti基体中构建出继承B元素扩散路径的TiB2-TiB-Ti“硬核-强界面”组织结构。最终在TiB2添加量40%时，获得了室温下863.5 HV5以及400 ℃下720.9 HV5的高硬度，其在相同摩擦条件下，室温至400 ℃温域内的摩擦性能皆优于商用TC4高温钛合金。与此同时，得益于优良的结合界面，该合金还展示出独特的高温高强韧特性，在400 ℃下仍保持了1120 MPa的高抗压强度与约11.7%的应变。本研究设计思路具有启发与普适性，有望为新型中高温高强韧耐磨钛合金材料的研发提供新方法，推动相关材料在航空航天领域的应用。2025, 54(7):1741-1754. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240771摘要:
用作核燃料包壳材料的锆合金在堆内使用过程中会受到中子的辐照，这会影响其耐腐蚀性能。离子辐照可用于模拟中子辐照以研究辐照效应对腐蚀行为的影响。采用静电加速器在360 ℃对Zr-4板进行Ar+辐照，并将未辐照和5 dpa辐照样品在360 ℃/18.6 MPa/3.5 μL/L Li+1000 μL/L B水溶液和400 ℃/10.3 MPa 过热蒸汽中腐蚀300 d，使用SEM和TEM表征样品的显微组织。研究发现在未辐照样品中，Zr（Fe,Cr）2 第二相粒子为密排六方结构，Fe/Cr 原子比在1.8~2.0范围内，辐照后 Zr（Fe,Cr）2 第二相发生非晶化。2种腐蚀条件下，在合金基体辐照损伤区发生腐蚀过程中辐照样品的氧化膜厚度均小于未辐照样品，这表明Ar+ 辐照可以在一定程度上增强Zr-4合金的耐腐蚀性能；但当辐照损伤区完全氧化后，随着腐蚀的进行，辐照样品的氧化膜厚度均大于未辐照样品，这说明辐照损伤区形成的氧化膜会促进氧化性离子的扩散，加速Zr-4合金的腐蚀。本研究从辐照引入的缺陷影响氧化膜显微组织演化和应力累积的角度探讨了辐照影响Zr-4合金腐蚀不同阶段耐腐蚀性能差异的原因。 -
2025, 54(6):1641-1652. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240046摘要:
形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）兼具形状记忆效应和超弹性两大特性，为了在航空领域更好地利用且发挥该材料的突出作用，综述了SMA的种类及机制、制备与加工工艺、航空应用方面的研究进展。基于SMA材料特性特点，围绕SMA在管接头、可变形机翼、进气整流罩、智能降噪喷口等航空领域的应用研究特点，展开详细讨论并分析当前存在的差距。该研究结果表明，随着航空制造技术的发展，SMA的应用将朝着耐高温、轻量化、智能化的方向发展。2025, 54(6):1581-1587. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240055摘要:
人体骨在日常活动中受力情况复杂，为了获得适用于骨植入物的最佳多孔钛合金结构，需要对多孔结构的力学性能进行综合分析。根据人骨受压缩、扭转以及弯曲3种载荷的情况，使用拓扑优化的方法设计并重构了3种多孔结构（TO-C、TO-T、TO-B）；通过压缩、扭转和弯曲有限元仿真，研究了不同多孔结构的力学性能；最后对利用选区激光熔化技术制备的多孔试件进行了压缩试验。仿真结果表明：TO-B结构的抗压强度、抗弯强度最优，TO-T结构的抗扭强度最优。压缩试验表明：3种结构在孔隙率为60%时，抗压强度在188.35~258.88 MPa之间，弹性模量在2.51~4.16 GPa之间，均满足人体骨骼需求。结合仿真和压缩试验对多孔结构的力学性能进行综合分析，发现TO-B结构的综合性能最优，是用于骨科植入物的最佳多孔结构类型。2025, 54(6):1535-1542. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240081摘要:
功能梯度阴极基于表面强化层实现耐烧蚀性能和传导性能的解耦，能够有效延长阴极服役寿命。本研究围绕Nb/Cu功能梯度阴极，采取激光增材于Cu基体表面制备出Nb覆层，表征了Nb/Cu梯度阴极的微观组织、成分和物相结构，分析了硬度和热导率自覆层表面向内的变化规律。进一步地，对Nb/Cu功能梯度阴极的氩气氛围电弧放电和烧蚀行为进行了研究，高速滤光捕捉下，阴极放电表面出现多个阴极斑点团簇，烧损面形成密集烧蚀坑和溅射颗粒。Nb/Cu阴极氩气电弧烧蚀速率（1.61 μg/C）相比无氧Cu阴极（2.18 μg/C）降低26.1%，更耐电弧烧蚀。功能梯度阴极具备的优异耐电弧烧蚀性能，与Nb表层耐烧蚀性和Cu基体高传导性密切相关。Nb/Cu功能梯度阴极具备作为新型阴极应用的潜能。2025, 54(6):1417-1425. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240247摘要:
采用基于最小残余应力和变形的修正固有应变模型，对具有不同打印建造姿态和支撑结构的3种打印建造方案进行了有限元分析。结果表明，以降低打印建造整体高度和减少与打印建造方向倾斜角较大的支撑结构为准则，在进行激光粉末床熔融前进行适当的打印建造姿态和支撑设计，可以有效地减小残余应力和变形。此外，在不知道Ti-6Al-4V人工膝关节热物性随温度变化的情况下，利用固有应变模型预测其残余应力和变形，可以获得较好的精度并节约时间成本。 -
2025, 54(5):1377-1396. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250029摘要:
镁合金在汽车轻量化方面应用潜力巨大，可靠连接是其轻量化制造的关键技术问题之一。激光焊接因热输入小，适用于镁合金连接技术开发。然而，目前镁合金激光焊接接头的服役性能不足仍制约工程需要。本文总结了当前镁合金激光焊接研究进展，重点讨论了镁合金激光焊接本征特性及焊接工艺参数对焊接接头质量的影响；同时，结合车用镁合金案例暴露出的问题，归纳车用镁合金激光焊接接头服役性能的关键影响因素，并对后续发展进行展望。2025, 54(5):1344-1352. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240041摘要:
REBa2Cu3O7-x高温超导涂层导体（即第2代高温超导带材）具有优异的有场载流特性和力学性能，在电力、交通、医疗和军事等领域具有潜在的应用前景，近年来受到国内外超导研究团队的广泛关注。提高涂层导体中超导层厚度有利于增强超导电流传输能力和增大工程临界电流密度，是降低二代带材应用成本的主要途径之一。临界电流密度（Jc）随膜厚增大而下降的“膜厚效应”是阻碍高品质超导厚膜研制所面临的主要问题。本文主要介绍了YBCO厚膜的制备方法和外延生长机理，讨论了影响Jc的各种因素和提高Jc的主要途径，并综述了国际主要研究团队在YBCO厚膜方面的最新研究进展。2025, 54(5):1134-1144. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240228摘要:
采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了核电站用Fe-Cr-Ni基合金热变形特征。利用电子背散射衍射（EBSD）技术研究了合金热变形微观组织演化规律。结果表明：流变应力曲线表现出典型的动态再结晶（DRX）特征。EBSD分析发现，DRX晶粒主要在晶界处形核长大。在1100 ℃/0.01 s-1条件下发生完全DRX，晶粒明显细化。合金的主要形核机制是晶界弯曲形核。因此，核电站用Fe-Cr-Ni基合金的软化机制是动态恢复和DRX的结合。建立了具有应变补偿的Arrhenius本构模型。预测值与实验值的相关系数为0.9947。得到了临界应力（应变）和Z参数的可靠数学模型。DRX的临界应力（应变）随温度的降低或应变速率的增大而增大。通过Avrami模型建立了DRX动力学模型，并得到了典型的S型曲线。随着应变速率的降低和温度的升高，DRX的体积分数增加。2025, 54(5):1127-1133. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240720摘要:
通过磁控溅射在钛基双极板上沉积了TaN涂层，以提高其耐腐蚀性和使用寿命，并研究了氮气流量对TaN涂层的表面形貌、疏水性、结晶度、耐腐蚀性能和界面接触电阻的影响。结果表明：随着氮气流量的增加，TaN涂层的粗糙度先减小后增大，疏水性先增大后减小。在氮气流量为3 mL/min时，TaN涂层晶粒较大，呈现出较低的粗糙度和较高的疏水性。在模拟的质子交换膜电解槽环境中，该涂层具有最低的腐蚀电流密度（2.82 μA·cm-2）和最高的自腐蚀电位（-0.184 V vs. SCE）。经过10 h恒电位极化测试后，在氮气流量为3 mL/min时沉积的TaN涂层上观察到的腐蚀坑较少。经过75 h的电解水性能测试，TaN涂层提高了钛双极板腐蚀电阻，进而提高了电解池的电解效率（68.87%），大幅度降低双极板成本。2025, 54(5):1121-1126. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240561摘要:
研究了不同电流密度和应变速率下AlCr1.3TiNi2共晶高熵合金在电辅助压缩过程中抗变形性能的影响。结果表明：当电流密度为60 A/mm2，应变速率为0.1 s-1时，抗拉伸强度显著降低，从约3000 MPa降至1900 MPa，降幅约36.7%。然而，随着电流密度的增加，由于中温脆性延伸率下降，这是由于电流引起的焦耳效应导致应力集中，缺陷形成增加。在恒定电流密度下，流变应力随应变速率的增大而减小。 -
2025, 54(4):1087-1095. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230764摘要:
锆合金涂层能够在不改变现有燃料体系的前提下，提升锆合金包壳的耐事故能力，是目前提高核燃料组件耐事故能力的热门研究方向之一，Cr基涂层则是现阶段研究最广泛的涂层材料。本文系统综述了自福岛核事故以来国内外从Cr涂层到多种Cr基涂层的发展历程和设计思路，介绍了Cr基涂层的选择依据和高温氧化失效机制，从成分设计和结构设计两方面讨论了对于金属Cr涂层失效问题的解决思路和相关研究现状，并对锆合金Cr基涂层未来的发展前景提出展望。对未来新一代ATF涂层技术的研发和应用具有理论指导意义。2025, 54(4):1072-1086. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230767摘要:
热等静压结合模具控形技术可实现复杂高性能零件近净成形，型芯是控制成形零件内部结构精度的关键。目前型芯主要采用金属材质，但金属型芯存在高温高压变形控形不准、酸腐蚀去除效率低环境不友好、异种元素扩散污染零件、成形粉末易嵌入导致表面质量差等问题，阻碍热等静压向复杂内腔结构零件成形发展。陶瓷型芯材料化学活性低、与金属元素不易互扩散、高温硬度与刚度高不易变形、碱性条件脱芯效率高，有望解决金属型芯引起的上述问题。本文依据铸造用陶瓷型芯领域的代表性文献和研究进展，重点分析了热等静压用陶瓷型芯力学性能和溶失性能间的协同关系。详细介绍和比对了氧化硅基、氧化铝基、氧化钙基、氧化镁基陶瓷用于热等静压型芯的力学性能、溶失性能、抗吸湿性等性能优化思路，以及其复杂高精度结构成形、烧结与后处理方法，并在此基础上展望了陶瓷型芯在热等静压近净成形工艺中的应用难点与发展方向。2025, 54(4):1053-1071. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230787摘要:
定向凝固高温合金因具有较高的高温强度和抗蠕变性能、耐腐蚀和抗氧化性能，以及良好的组织稳定性和铸造性能，广泛应用于工业燃气轮机等先进动力推进系统的涡轮叶片等部件。燃气轮机用定向凝固高温合金通过调整不同固溶强化、沉淀强化和晶界强化元素的比例，由第1代发展到第4代定向凝固合金。其晶内主要由γ相、γ?相组成，在晶界处存在碳化物、硼化物等能够钉扎晶界的析出相。在这些强化相的共同影响下，镍基定向凝固高温合金具有较好的随温度而改变的拉伸性能和抗蠕变性能。本文结合定向凝固高温合金在燃气轮机的应用现状，从成分特征、组织结构特征入手，进一步分析了其性能特征，并对未来定向凝固高温合金的研究进行了展望。2025, 54(4):983-992. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230774摘要:
本工作采用激光熔覆技术在38CrMoAl表面制备中高熵合金涂层，研究了在CoCrNi系列合金中加入Al、Si、Fe、Nb等元素对合金涂层物相、组织和元素分布的影响，并对涂层的硬度、摩擦学和电化学性能进行分析表征。结果表明，CoCrNi合金是面心立方（fcc）晶体结构，Al、Fe的加入促使体心立方（bcc）相的形成；继续加入Nb、Si元素后七元合金涂层中形成了Laves/bcc共晶+富Nb的复合相，并且组织得到明显细化。CoCrNi系中高熵合金涂层综合性能均优于38CrMoAl基体。相较于CoCrNi和 AlCoCrFeNi合金涂层，AlSiCoCrFeNiNb涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性能都有较大提升：表层硬度为713.3 HV0.1，是基体的3.24倍；磨损机制主要为轻微的磨粒磨损和黏着磨损，平均摩擦系数为0.52，磨损率为115.73×10-12 mm3/(N·m)，比基体减少了64.4%；自腐蚀电位Ecorr=–0.3392 V，自腐蚀电流密度Icorr=0.472 μA·cm-2。2025, 54(4):862-870. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240122摘要:
对Cu、Mo元素合金化的347H不锈钢在565 ℃的硝酸盐（60% NaNO3+40% KNO3）中进行长达720 h的静态腐蚀实验，通过分析腐蚀产物的物相组成、微观形貌和化学成分，研究Cu、Mo元素对347H不锈钢耐熔盐腐蚀的影响。结果表明：Mo元素可以细化晶粒，使不锈钢具有耐腐蚀性能最好的中等晶粒度；不锈钢在硝酸盐中发生均匀腐蚀，腐蚀层为双层结构，内外层均存在保护基体的腐蚀产物，外层由Fe的氧化物层（Fe2O3、Fe3O4）、NaFeO2层以及少量的MgFe2O4组成，内层主要由尖晶石层（FeCr2O4、MgCr2O4）和Cu2O薄层组成。Cu在内层被氧化形成致密的Cu2O，能有效阻隔O2-等离子向基体渗透。 -
2025, 54(3):818-836. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240629摘要:
综述了铜的基本属性、结构性和功能性应用，分析了铜钎焊的工艺特点和接头特性。通过评述铜与钢、铝、钛、陶瓷、碳基材料等异种材料的钎焊研究现状，列举了铜与异质结构钎焊的研究实例，剖析了具体钎焊过程中钎料选用、工艺制定、中间层设计、钎焊装备使用及检测检验的注意事项，指出连接结构和接头界面设计的重要性。提出绿色、智能、可靠、低成本是铜钎焊的发展方向，为铜的工程应用和含铜的异种材料连接结构的钎焊制造提供技术参考。2025, 54(3):791-802. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240533摘要:
钢作为海洋工程装备的结构材料在海洋大气环境中会受海盐气溶胶、氯离子等因素的影响而发生严重的海洋大气腐蚀。向钢中添加稀有金属能够调控钢的组织、促进锈层致密化从而改善耐海洋大气腐蚀性能。本文综述了近年来世界各地学者关于稀有金属添加对钢耐海洋大气腐蚀性能影响的相关研究，总结了碳钢、不锈钢、耐候钢等典型海洋工程用结构钢在海洋大气环境中腐蚀的原因，归纳了添加Nb、Mo、Sb、Sn、Ce、La、Y等稀有金属影响钢的组织和腐蚀过程中锈层结构的作用机制。对于耐候钢和碳钢，主要讨论了稀有金属元素对锈层结构产生的影响；针对不锈钢，主要讨论了稀有金属元素对夹杂物改性及对不锈钢点蚀行为的作用机制。对未来的相关研究方向进行了展望，以期对结构钢耐海洋大气腐蚀性能的提升及其在海洋工程中的应用提供参考。2025, 54(3):755-764. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230730摘要:
利用机械合金化与放电等离子烧结工艺相结合制备了AZ91-La-Yb海水电池用阳极镁合金，并系统研究了稀土 La-Yb掺杂对阳极材料微观组织及电化学行为的影响。结果表明：通过机械合金化-放电等离子烧结工艺制备的AZ91-La-Yb合金由等轴晶构成，一方面，掺杂La-Yb后，形成了在晶界处均匀分布的微米级（0.5~2 μm）富RE相，该相主要由稀土单质（RE=La，Yb）及Mg(RE)固溶体共同组成；另一方面，通过放电等离子烧结引起的塑性变形作用以及稀土La-Yb的掺杂效应，显著改善了β-Mg17Al12相的形貌，使其由粗大的网状转变为纤细的长条状。均匀分布的微米级富RE相及更加细小的β相联合作用，共同促进了镁合金的均匀溶解放电，同时有效缓解了镁合金的局部腐蚀。与AZ91阳极用镁合金相比，掺杂了稀土La-Yb的AZ91-La-Yb表现出更加平稳的放电电压及良好的放电性能，在20 mA/cm2的电流密度下，其比容量可达 1068 mAh/g，阳极利用率为50.4%。2025, 54(3):665-670. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240531摘要:
研究了不同冷却速度对TB17钛合金合金组织演变和拉伸性能的影响规律。结果表明：冷却速度对组织形貌有显著影响，当冷速较慢时，合金元素扩散充分，粗片层含量较高、尺寸较大，基体中有少量的次生α相析出；当冷速较快时，高温下的组织被大量保留，粗片层含量较少、尺寸较小，几乎观察不到次生α相。由于未受外力作用，片状α相与β相保持严格的Burgers取向对应关系。固溶冷速极大地影响拉伸性能，固溶空冷析出大量次生α相，使得强度最高；固溶水冷由于冷速较快，仅保留粗片层，强度最低；固溶炉冷由于冷速过慢，粗片层长大明显，抑制了次生α相的析出，强度居中。时效处理后，拉伸性能发生不同的变化，水冷强度最高，而炉冷强度最低。2025, 54(3):554-568. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240549摘要:
利用电子束定向能量沉积（EB-DED）技术，制备了沿成分梯度方向从100% 304不锈钢到100% Mo的不同成分变化率的Fe-Mo功能梯度材料（FGMs），包括成分突变100%、成分变化率10%和成分变化率30% 3种试样。结果表明，成分变化率显著影响试样的显微组织和力学性能。在成分突变的试样中，304不锈钢和Mo之间成分急剧变化导致了两种材料界面附近的组织形态和硬度有很大的差异。而随梯度层数的增加，成分沿沉积高度方向连续变化，显微组织形貌呈现出从304不锈钢到Mo的平滑过渡，由柱状晶逐渐转变为树枝晶。Fe、Mo等主要元素沿梯度方向呈线性转变，沉积层间扩散充分，冶金结合良好。成分梯度变化越小，沿沉积方向的显微硬度值越大。当成分梯度为10%时，梯度层显示出更高的硬度（最高达940 HV）和优异的抗表面磨损性能，且试样整体压缩性能较好，顶部区域的压缩断裂应力达到750.05±14 MPa。 -
2025, 54(2):474-480. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240402摘要:
针对蓝宝石/金属钎焊连接面临钎料对蓝宝石表面润湿性差难题，研究了蓝宝石/Ag-Cu-3Ti/TC4合金钎焊接头界面结构特征、钎焊温度及保温时间对钎焊接头剪切性能影响及钎焊界面连接机理。结果表明：蓝宝石与钎料形成致密冶金反应层，钎料反应层生成Ag基固溶体、Cu基固溶体和复杂晶体相等，TC4合金侧形成脆化层和晶间渗入区。随钎焊温度升高，钎焊接头抗剪切强度明显减小；随保温时间延长，接头抗剪切强度先增大后减小。钎焊接头断口呈蓝宝石脆性断裂和钎料“胶贴式”混合断裂形貌，钎焊连接仅靠少部分Ag-Cu-3Ti钎料与蓝宝石的界面冶金结合力。钎焊过程中Ti、Cu向蓝宝石侧扩散并富集到Al2O3表面，界面处发生充分固-液相作用形成稳定金属间化合物，TC4合金侧晶粒不断向基体生长，两者致使钎焊接头抗剪切强度明显提升。2025, 54(2):437-444. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240408摘要:
为了研究激光重熔对金刚石/镍基复合涂层组织性能的影响，采用感应加热的方式在Q235表面制备金刚石/镍基复合涂层后进行激光重熔。利用超景深显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、硬度计和磨粒磨损试验机对激光重熔前后涂层的表面形貌、显微组织、元素分布和机械性能进行了分析对比。结果表明，经激光重熔后表面裸露金刚石数量减少，复合涂层表面平均粗糙度由5.58 μm下降至4.88 μm；微观组织中孔洞缺陷数量显著减少，显微组织中的碳化物聚集长大，同时Cr元素在金刚石周围富集程度增加；钎料合金显微硬度与涂层耐磨性能无明显变化。2025, 54(2):401-412. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240660摘要:
采用Ti-Al-V-Mo 系药芯焊丝作为填充金属，实现了96 mm厚TC4钛合金板的超窄间隙激光填丝焊接，并系统研究了焊接接头层间区域的组织演化规律，同时采用数值模拟技术分析激光填丝焊接过程应力分布特征。结果表明，焊接接头上、中、下3部分的抗拉强度平均数值为935 MPa、屈服强度平均为794 MPa、断后伸长率为20%；上、中、下焊接接头3部分的室温冲击韧性测试结果平均数值为31 J，沿壁厚方向焊接接头的组织性能分布较为均匀；随着焊接道数增加焊缝中心由压应力转变为拉应力，横向和纵向残余应力的高应力距离表面约6 mm，最大拉应力值为1030 MPa。
