2025年第12期

>高温合金

• 基于热变形图方法的GH4706合金微观组织均匀化控制

  郑德宇, 夏玉峰, 周杰

  2025,54(12):3000-3009   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240716

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  摘要：GH4706合金在950~1150 ℃的温度范围内和0.001~1 s^-1的应变率范围内，在1.2的真应变下进行了热压缩试验。使用动态再结晶分数、平均晶粒尺寸和晶粒分布标准偏差的云图确定了最佳热变形温度和应变率范围。基于流动应力曲线绘制了0.4~0.9真应变下的加工图，以确定在不同温度和应变率下最佳微观组织均匀化效率相对应的应变。结果表明：在最佳参数范围内，在1150 ℃和0.01 s^-1条件下，约为0.6的真应变具有最高的微观组织均匀化效率。实验获得的晶粒取向扩展图证明了此结论。本研究为GH4706合金的微观组织均匀化控制提供了一种有效的方法，为确定工程中锻件局部最小应变阈值提供了有效参考。

• 从焊态到热处理态的新型含氮镍基熔敷金属显微组织演变特征及力学性能

  王英第, 张桂清, 杨太森, 梁学伟, 苏允海

  2025,54(12):3010-3023   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240744

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  摘要：采用气体保护金属极弧焊制备了新型含氮镍基熔敷金属，然后分别对其进行固溶处理、固溶和时效处理。研究了不同状态下的熔覆金属微观结构和拉伸性能的变化。结果表明，添加W和N元素后，沉积金属的高温抗拉伸强度表现良好。合金样品的晶粒尺寸较大，且在晶界处出现了花瓣状的Laves相。固溶处理后的样品晶粒尺寸减小，Laves相消失，但金属的屈服强度和伸长率都有所下降。固溶和时效处理后的样品晶粒尺寸更加均匀，晶体内析出了纳米级M(C, N)相，晶界处形成了M₂₃C₆相，样品的屈服强度和极限抗拉伸强度均高于其他样品，但塑性最低。主要变形机制是单位位错a/2<110>切削析出相。

• 热处理对Inconel 718高温合金断裂特征和锯齿屈服的影响

  张旻, 薛春, 马川川, 李拓, 楚志兵, 拓雷峰

  2025,54(12):3054-3059   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20240696

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  摘要：由于断裂特征和锯齿屈服在镍基高温合金应用中的影响逐渐突出，探讨了Inconel 718高温合金的热拉伸性能，包括断裂行为、力学性能和塑性行为。该实验选用了3种热处理制度和2种拉伸方向。结果表明，不同的热处理方式使得晶粒尺寸有差异。大尺寸晶粒使纵断面不平整，并且减少了晶界和碳化物的数量，限制了韧窝生成，最终降低了材料塑性。晶界的减少会减少位错，增加达到锯齿屈服平衡条件对热活化能的需求，并改变锯齿类型。另外，热处理也会使沉淀物不同。碳化物可以促进韧窝的形成。针状δ相在晶界和孪晶界析出，并略向轧向倾斜。因此，针状δ相沿横向的钉扎效应显著，这会对韧窝聚集和位错运动产生影响，最终在断裂特征、力学性能和锯齿屈服方面表现出各向异性。

• ZGH451镍基高温合金SLM成形开裂机制分析

  吴寅, 张浩, 朱玉平, 方世民, 丁尧瑶, 梁力文, 闫光强, 邱子翔, 王海轩, 东野生栓, 田苗诚, 杨阳, 黄其忠, 郑永健

  2025,54(12):3097-3104   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240487

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  摘要：以SLM成形ZGH451镍基高温合金为研究对象，揭示凝固液膜导致裂纹萌生的机制，澄清合金元素、织构对裂纹缺陷产生的作用。结果表明：ZGH451镍基高温合金SLM成形过程中产生的裂纹主要分为内部凝固裂纹和边缘冷裂纹2类。在凝固末期枝晶间存在低熔点相液膜，凝固前沿高熔点Cr元素颗粒会阻碍熔体补缩，枝晶间液膜在补缩不足和枝晶热应力的双重作用下发生破裂导致材料心部凝固裂纹的形成。合金轮廓区域冷却速率高、热应力大，累积的残余应力超过材料强度极限或晶界结合强度导致冷裂纹形成。输入激光能量密度低于45 J/mm³时合金中未熔合缺陷沿建造方向密集分布，超过 140 J/mm³时锁孔与气孔形成概率陡增，这些缺陷会在应力作用下诱发裂纹。枝晶间析出的WC等颗粒越多、晶粒取向差越大合金裂纹敏感性越高。沉积态ZGH451镍基高温合金以γ、γ ′相为主，样品在(100)晶面具有择优取向，晶粒平均纵横比达到11.25，组织织构显著加剧了晶粒边缘与尖端应力集中，促进裂纹的萌生、改变裂纹延伸方向。

• W-Re合金热稳定性与高温抗氧化行为

  南玲欣, 齐艳飞, 徐鹏飞, 李运刚, 庞炳贺, 柳昆

  2025,54(12):3113-3122   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240509

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  摘要：高温合金在核聚变等领域的发展中有着十分重要的位置，为研究钨铼（W-3%Re）合金在高温下的稳定性能及抗氧化性能，将钨（W）及W-3%Re合金试样置于（500、700、900 ℃）高温环境下进行6 h的热稳定性实验；并在不同温度（700、800、900 ℃）下进行18 h的氧化实验。利用XRD、SEM、LSM800全自动3D形貌分析仪和Hysitron TI Premier纳米压痕仪等微尺度分析表征方法，分析氧化过程中氧化膜物相组成、氧化动力学规律、氧化产物及表面形貌、硬度等。结果表明，随着氧化时间的延长，合金质量随之增加；使得W-3%Re合金能更快地形成氧化膜，表面氧化层逐渐变厚，提高了W-3%Re合金的高温抗氧化性能。相比于W，W-3%Re合金中的氧化物化学稳定性更高，在700 ℃下恒温氧化18 h，表现出较低的氧化速率常数，此时的W-3%Re合金为弱抗氧化级，在氧化过程中氧化层的致密度得到一定提高。由此表明，Re元素的加入提高了材料W的高温抗氧化性能。

• 激光熔化沉积制备Ni基合金复合涂层组织与耐磨损性能研究

  李家栋, 邵华阳, 刘士伟, 贺晨, 赵宇辉, 赵吉宾

  2025,54(12):3174-3185   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240539

  摘要(0) HTML(0) PDF(17.44 M)( 0)

  摘要：通过激光熔化沉积技术在304NG不锈钢基体上制备Nb和WC复合强化的4级Ni基合金复合涂层，研究了Nb和WC的质量分数对该涂层微观组织、显微硬度、耐磨损性能的影响规律。结果表明：涂层与基体结合情况良好，无明显裂纹、气孔等缺陷。合金元素Nb的加入生成了新的硬质相NbC、Nb₆C₅，使共晶组织更加致密的同时也提升涂层的硬度和耐磨损性能。综合分析，添加10wt% Nb+15wt% WC的涂层表现出最优的耐磨损性能，连续的共晶组织由长条状、网状转变为分离的短条状、块状、粒状、鱼骨状4种形状，同时WC的加入使涂层的磨损机制由磨粒磨损、黏着磨损转变为疲劳磨损。

• 退火温度对L-PBF成形镍基粉末高温合金组织和力学性能的影响

  王耀, 任晓娜, 陈志培, 葛昌纯

  2025,54(12):3186-3191   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240541

  摘要(0) HTML(0) PDF(6.22 M)( 0)

  摘要：通过对激光粉末床熔化（laser powder bed fusion，L-PBF）成形FGH4096M镍基粉末高温合金进行不同温度的退火处理，采用SEM、EBSD等分析了合金的微观组织结构，并对其进行了拉伸测试，进而研究退火工艺对激光粉末床熔化成形FGH4096M镍基粉末高温合金中显微组织的演变及力学性能的影响。结果表明：随着退火温度的升高，成形态合金中胞状晶组织和柱状晶组织出现了消失的趋势，当退火温度为900 ℃时，开始发现有大量γ′相析出；其硬度值先升高后降低，抗拉强度和屈服强度均呈现先上升后降低趋势，但其断后延伸率在逐渐降低。通过对晶粒取向差分布分析，可知退火能够消除部分残余应力。这一研究成果为激光粉末床熔化成形镍基粉末高温合金性能的提升提供了有效的数据支撑。

>材料科学

• Re和C掺杂TaWHf合金的高温力学性能

  白润, 黄丽, 刘辉, 王峰, 蔡小梅, 夏明星, 孙锐, 白伟, 胡平, 张文

  2025,54(12):2985-2992   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250168

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  摘要：研究了掺杂Re (1wt%)和C (0.01wt%)的Ta-8W-2Hf合金在室温、1300 ℃和1500 ℃下的高温力学性能。结果表明，再结晶后的TaWHfReC合金中含有细小的弥散析出相Ta₂C，显著提高了合金的力学性能。在1300和1500 ℃的高温下，TaWHfReC合金的强度远高于TaWHf合金。在1300 ℃时，TaWHf合金的抗拉伸强度为322 MPa，而TaWHfReC合金的抗拉伸强度达到了392 MPa。当温度升至1500 ℃时，析出相强化在TaWHfReC合金中仍然有效，其抗拉伸强度达到268 MPa。此外，在1300 ℃下，TaWHfReC合金的延伸率为23.5%，几乎是TaWHf合金的两倍。TaWHfReC合金在高温下力学性能的显著提升主要归因于位错与细小的Ta₂C析出相之间的相互作用。细小且弥散的颗粒有效抑制了位错的运动，并在高温下表现出显著的强化效果。

• 氧气/氩气流量比对柔性和刚性衬底上的非晶Ga₂O₃薄膜性能的影响

  李远洁, 赵玉清, 梁晨煜

  2025,54(12):2993-2999   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240726

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  摘要：利用射频磁控溅射沉积技术在柔性聚酰亚胺、刚性石英玻璃和硅片衬底上于室温条件下制备了非晶Ga₂O₃薄膜，研究并阐明了氧气/氩气流量比对非晶Ga₂O₃薄膜的结构、光学、表面形貌及化学键结构特性的影响规律。结果表明，非晶Ga₂O₃薄膜在300~2000 nm波长范围内的平均光学透过率大于80%。当非晶Ga₂O₃薄膜生长过程中氧气/氩气流量比从0升高到0.25时，由于薄膜中氧空位缺陷浓度降低，非晶Ga₂O₃薄膜的光学带宽从4.97 eV增加到5.13 eV；非晶Ga₂O₃薄膜的光学折射率和表面粗糙度均随着氧气/氩气流量比达到0.25时最优。同时，X射线光电子能谱测试结果表明，随着氧气/氩气流量比从0升高到0.25，非晶Ga₂O₃薄膜O 1s峰中氧空位和氧-镓化学键的比例逐渐降低，从而证实了升高薄膜生长过程中的氧气/氩气流量比，能够降低非晶Ga₂O₃薄膜中的氧空位缺陷浓度，以获得最优化的非晶Ga₂O₃薄膜性能，为实现高性能的柔性和刚性基于非晶Ga₂O₃薄膜的日盲深紫外探测器件奠定研究基础。

• 水合肼还原氢氧化镍合成镍金属颗粒

  张乾坤, 邓刘科, 赵新月, 苏可欣, 曹东城, 柏又彰, 吴靓, 肖逸锋, 钱锦文, 皇甫英

  2025,54(12):3024-3031   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240777

  摘要(0) HTML(0) PDF(7.74 M)( 0)

  摘要：用氢氧化镍在水溶液中被还原制备了窄粒度分布的微细镍粉，分析了镍颗粒的形成和还原途径，讨论了水合肼与氢氧化镍摩尔比、水合肼浓度和表面活性剂PEG6000的添加量对镍颗粒的粒径大小、表面形貌和分散性的影响。结果表明：镍颗粒在氢氧化镍表面完成形核，反应过程中氢氧化镍逐渐溶解。随着水合肼与氢氧化镍反应摩尔比的提高，镍颗粒的粒径先变小后变大；随着水合肼浓度的提高，镍颗粒的粒径变小；少量添加表面活性剂PEG6000使镍颗粒的分散性得到改善，更高的表面活性剂添加量使镍一次颗粒趋于保留氢氧化镍的形貌。通过调节表面活性剂添加量可以使平均粒径控制在1~2 μm。

• TA1/Q235复合板爆炸焊接数值模拟及实验

  史长根, 姜佳林, 王海涛, 罗绪川, 冯柯

  2025,54(12):3032-3047   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240670

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  摘要：为进一步降低临界装药厚度，提高爆炸焊接钛/钢复合板结合质量，在爆炸焊接下限原理指导下，采用低爆速53#药，进行了条件为复板厚度分别为1、2、4 mm，间距分别为3、6、8 mm的TA1/Q235爆炸焊接试验。计算了钛钢爆炸焊接的可焊性窗口并构建了动静态工艺参数之间的定量关系。提出了β-V_p高速倾斜碰撞模型，采用光滑粒子流体动力学方法对爆炸焊接试验进行二维数值模拟，揭示了典型波形形貌特征的生长演化机制。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和电子背向散射衍射仪等微观形貌表征工具，结合剪切性能、弯曲性能、冲击韧性等力学性能测试，研究了TA1/Q235爆炸焊接复合板的界面微观组织形貌和力学性能。结果表明，界面结合质量优良，呈现典型的波形形貌，界面剪切强度平均值在330 MPa以上，冲击韧性平均值在81 J以上，试样均能实现180°弯曲且无明显的分层和裂纹等缺陷。

• 乙炔气体对等离子体增强化学气相沉积DLC膜力学性能的影响

  李彤, 常毅翔, 张桐, 张怡, 尹衍升, 路金林

  2025,54(12):3048-3053   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240677

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  摘要：为了提高2024铝合金的机械性能，采用等离子体增强化学气相沉积技术在2024铝合金表面沉积类金刚石碳（DLC）薄膜。通过场发射扫描电子显微镜、纳米压痕测试仪和摩擦磨损试验仪研究了乙炔气体对DLC薄膜的微观结构、硬度、耐磨性和粘附性的影响。结果表明，DLC薄膜的厚度随着乙炔比例的增加而逐渐增厚，且DLC薄膜与基体间存在明显过渡层。当氩气与乙炔气体的比例为1:3时，由于薄膜内sp³和sp²键含量的变化，DLC薄膜的硬度显著提高，同时，DLC薄膜的摩擦系数下降。

• Mg-Ca合金在空气和火焰环境下的高温抗氧化性

  明玥, 游国强, 王晓溪, 杨峰, 张军

  2025,54(12):3060-3064   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240672

  摘要(0) HTML(0) PDF(1.17 M)( 0)

  摘要：研究了Mg-Ca合金在空气和火焰环境下的氧化行为和机理。结果表明，对于空气中的氧化，高Ca含量Mg-Ca合金表面形成的具有Ca积聚层的Mg-Ca-O氧化膜和低的Mg蒸汽压，表现出良好的保护效果。然而，Mg₂Ca上氧化膜的脱落导致了进一步的氧化。因此，高Ca含量的Mg-Ca合金仅显示出良好的保护效果。对于在火焰环境下的氧化，熔融合金释放出了Ca原子并向外扩散，在高Ca含量的Mg-Ca合金中形成具有高Ca含量积聚层的Mg-Ca-O氧化膜。尽管熔融合金中Mg蒸汽压很高，但具有高Ca积聚层的Mg-Ca-O氧化膜仍显示出优异的保护效果。

• 激光钎涂金刚石残余应力的有限元分析及实验研究

  朱宏涛, 秦建, 井培尧, 苏旭, 赵赫, 宋昕怡

  2025,54(12):3077-3083   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240371

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  摘要：基于宏观形貌将金刚石模型简化为六八面体，建立了激光钎涂金刚石的有限元模型，并对此模型进行了钎料爬升方面的优化。得到了金刚石涂层最大残余应力的分布特征，并结合实验探究了最大残余应力对涂层表面缺陷的作用机制。拉曼光谱对金刚石焊后残余应力的实测趋势与计算结果吻合较好，金刚石焊后残余应力为压应力。最后，结合耐磨实验探究了金刚石焊后残余应力对涂层耐磨失效的影响机制。结果表明，金刚石受到适当的残余压应力有助于提高钎料层对金刚石的把持力，随着金刚石焊后残余应力的提高，涂层耐磨性能呈现先增强后下降的趋势。

• 空心阴极真空电弧焊钛合金接头焊接特性

  许建平, 巩春志

  2025,54(12):3084-3090   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240470

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.01 M)( 0)

  摘要：采用空心阴极真空电弧技术焊接TC4钛合金，研究空心阴极真空电弧的伏安特性、发射光谱等物理特性，分析不同气体流量下焊缝的微观组织特征，测试焊缝的力学性能。结果表明：气体流量影响空心阴极真空电弧的物理特性，当气体流量降低时，电弧伏安特性曲线上升，电弧中心区域出现快电子主导的蓝色形态，电弧离子浓度增强；TC4钛合金母材的显微组织为（α+β）的两相组织；焊接热影响区的显微组织为等轴初生α+针状马氏体α′相组织与等轴初生α相+含针状马氏体α′相的转变β相组织的混合物，焊接热循环影响热影响区2种组织的分布；焊缝为针状马氏体α′组成网篮组织；随着气体流量的减小，焊接能量密度增加，马氏体晶粒粗化并且分布散乱；焊接接头的抗拉强度高于母材。

• Mg-Bi合金中超-细混晶结构的构筑及其强韧化机制

  孟帅举, 宋金龙, 陈可意, 崔敏, 王立冬, 毕广利, 曹驰, 杨贵荣

  2025,54(12):3091-3096   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240480

  摘要(0) HTML(0) PDF(1.09 M)( 0)

  摘要：为制备出由超细晶（<1 μm）和细晶（1~10 μm）构成的超-细混晶结构镁合金，基于低温等径角挤压（ECAP）加工在制备超-细混晶结构金属材料方面的巨大潜力以及细晶Mg-Bi基合金优异的低温塑性变形性能，本研究选取细晶Mg-6Bi合金为坯料，提出逆温度场等径角挤压（ITF-ECAP）技术，实现了细晶Mg-6Bi合金的低温（<100 ℃）多道次强塑性变形加工。微观组织与力学性能结果表明，细晶Mg-6Bi合金在多道次ITF-ECAP加工过程中，优先在初始晶界处发生动态再结晶，同时有大量亚微米级Mg₃Bi₂相析出。4道次ITF-ECAP加工后，Mg-6Bi合金中形成了由平均晶粒尺寸（AGS）约为 600 nm的超细晶区和AGS约为2 μm的细晶区构成的超-细混晶结构，其超细晶区体积分数约占72.5%。归因于细晶强化、沉淀强化、位错强化与背应力强化共同作用的结果，超-细混晶结构Mg-6Bi合金兼具优异的强度和塑性，其屈服强度和延伸率分别达到(315.6±3.6) MPa与(22.3±1.0)%。

• Ni中间层厚度对Zr-4/Nb/Ni/316SS扩散连接接头微观组织和性能的影响

  李茜茹, 张帆, 牛士玉, 王颖, 杨振文

  2025,54(12):3105-3112   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240495

  摘要(0) HTML(0) PDF(1.74 M)( 0)

  摘要：研究了不同厚度Ni中间层对Zr-4/Nb/Ni/316SS扩散连接接头微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明，接头的典型界面组织为Zr-4/β-(Zr，Nb)/Nb/Ni₃Nb/Ni/316SS。接头的抗剪强度随着Ni中间层厚度的增加先上升后下降，当Ni中间层为30 μm厚时，接头抗剪强度达到最大值380 MPa。为明确Ni中间层厚度对接头力学性能的作用机制，提取了接头界面的微观组织结构特征，并使用Abaqus模拟了接头界面残余应力分布情况。结合模拟结果对不同接头的力学性能和断裂情况进行对比分析，发现Ni中间层越厚，缓解残余应力的效果越好，但过厚的Ni中间层由于其良好的延展性会降低接头抗剪强度。最后，采用全浸腐蚀法研究了接头的耐腐蚀性能，结果发现接头的腐蚀速率随着Ni中间层厚度的减小而降低，当Ni中间层厚度为10 μm时，接头的耐腐蚀性能最佳。综上所述，建议将Ni中间层厚度控制在10~30 μm之间，以兼顾接头的力学性能和耐腐蚀性能。

• ZrC-SiC基体弥散包覆颗粒模拟核燃料芯块的SPS制备

  任啟森, 吴利翔, 刘洋, 许亮, 郭伟明, 刘伟强

  2025,54(12):3123-3127   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240518

  摘要(0) HTML(1) PDF(2.86 M)( 1)

  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。

• 均质与变密度增材制造Ti6Al4V合金极小曲面力学性能与吸能特性研究

  韩梦, 丁超, 徐圣航, 黄明浩, 苌成, 宋春男, 刘石球, 杨鑫, 汤慧萍

  2025,54(12):3128-3138   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240422

  摘要(0) HTML(0) PDF(3.12 M)( 0)

  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45^o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。

• Y-Hf共掺杂AlCrFeNiCu高熵合金涂层的组织与高温抗氧化性能

  陈志培, 任晓娜, 汪鹏, 王耀, 葛昌纯

  2025,54(12):3139-3146   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240528

  摘要(0) HTML(0) PDF(8.29 M)( 0)

  摘要：采用高速激光熔覆技术在锆合金棒表面制备了Y-Hf共掺杂的AlCrFeNiCu高熵合金涂层。对涂层的组织结构、显微硬度和耐高温氧化性进行了测试和分析。结果表明：涂层底部与基体之间存在元素的相互扩散，热影响区宽约35 μm，涂层的组织主要由黑色的枝晶区和灰白色的枝晶间区组成。涂层成分均匀，硬度高达830 HV，高熵合金特有的固溶强化、晶格畸变和慢扩散效应是涂层具有高硬度的主要原因。在1200 ℃下氧化90 min后仍能保持涂层的结构完整性，涂层具有较低的氧化速率，氧化过程遵循生长动力学曲线，表面的氧化物主要由Al₂O₃和Cr₂O₃组成，提高了锆合金的高温抗氧化性。

• 激光表面重熔对双态组织TC4合金力学性能和摩擦学性能的影响

  孙磊, 杨朋飞, 孙奇, 杨志远, 赵元, 高英, 张嘉振

  2025,54(12):3147-3155   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240534

  摘要(0) HTML(0) PDF(8.15 M)( 0)

  摘要：TC4合金是应用最广泛的航空材料之一，激光表面重熔（laser surface remelting, LSR）技术可有效提升材料力学性能，但是LSR对于双态组织TC4合金力学性能的增强机理尚不明确。本文在TC4试样的正面和背面进行LSR处理，随后进行力学性能和磨损性能测试，利用TEM、EBSD、SEM等仪器进行系统表征，讨论了层状异构和双相结构起到的增强协同作用机制。结果表明：重熔层由粗大板条马氏体（coarse lath martensite, CLM）和杂乱无章的细小板条马氏体（fine lath martensite, FLM），以及部分平行分布的压缩孪晶组成。在发生塑性形变时，位错在CLM中产生、缠绕和塞积，FLM和孪晶包裹在CLM周围，限制了CLM中位错滑移的传递，最终使双态组织TC4钛合金的屈服强度显著增加到(879±6) MPa，抗拉强度显著增加到(1035±11) MPa，磨损时的疲劳裂纹数量显著减少。

• 烧结温度对SPS制备ZrW₂O₈/Al复合材料组织与性能的影响

  洪春福, 贾正发, 赵凯乐, 赵桂林, 舒琳翔, 邹林池, 戴品强

  2025,54(12):3156-3163   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240537

  摘要(0) HTML(0) PDF(3.39 M)( 0)

  摘要：采用放电等离子烧结法，分别在不同烧结温度下制备50%ZrW₂O₈/Al复合材料，并研究了复合材料的微观组织、物相组成、致密度、热膨胀系数及热导率。结果表明：不同温度制备的复合材料均含有γ-ZrW₂O₈。随着烧结温度从475 ℃逐渐提高到575 ℃，复合材料的密度和γ-ZrW₂O₈含量均逐渐升高。经25~300 ℃第1次热膨胀实验去应力后，复合材料中γ相含量显著减少。第2次热膨胀实验测得，随烧结温度升高，热膨胀系数先增大后减小，525 ℃样品最高（4.6×10^-6 K^-1）。ZrW₂O₈/Al复合材料的烧结致密度显著影响其性能，525 ℃烧结复合材料的致密度高（92.9%）、热导率最大（31.9 W/m·K）。525 ℃是兼顾复合材料的成分稳定和烧结致密度的最优烧结温度。

• Fe含量对增材制造TC4钛合金组织与性能的影响

  尚晓峰, 蔡令志, 刘士伟, 赵宇辉, 贺晨, 赵吉宾

  2025,54(12):3164-3173   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240538

  摘要(0) HTML(0) PDF(8.69 M)( 0)

  摘要：通过激光熔化沉积（laser melting deposition，LMD）钛基粉末制备出成型致密且无组织缺陷的沉积态试样，研究Fe含量对沉积态TC4钛合金试样的微观组织、相的种类与含量和力学性能的影响规律。结果表明：随着Fe的加入，α-Ti的尺寸减小，网篮组织得到细化，沉积态试样在成型方向上由粗壮的柱状晶转变成细小均匀的等轴晶。其中加入3wt% Fe试样的平均晶粒尺寸最小为160.6 μm，相较于未添加Fe的试样减小约76%；结合XRD结果可得，试样的微观组织均由较多的α-Ti和少量的β-Ti组成，随着Fe的加入，β-Ti含量略有增加；添加Fe能够显著提高试样的拉伸性能，其中加入3wt% Fe试样的抗拉强度和屈服强度与TC4相比分别提高了15.5%和18.0%，断后延伸率提高约60%，然而添加Fe的沉积态试样的冲击韧性略有下降。

• 金属铍静态再结晶动力学研究

  许德美, 李美岁, 李志年, 叶树鹏, 何力军, 李峰

  2025,54(12):3192-3202   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240551

  摘要(0) HTML(0) PDF(7.51 M)( 0)

  摘要：通过硬度法测量金属铍不同应变温度（250~450 ℃）、应变速率（10^–1~10^–4 s^–1）、真应变（0.16~0.92）压缩后再结晶分数，研究其在680~880 ℃退火静态再结晶组织演化及动力学。结果表明：降低应变温度和提高应变速率均可以促进铍再结晶进行；增加应变量，铍再结晶晶粒细化，再结晶速率也加快，但真应变大于0.60后，增加应变量对提高铍再结晶速率的影响变小；提高退火温度，铍再结晶速率明显加快，特别是退火温度从750 ℃提高到780 ℃时，铍再结晶速率急剧增加。880 ℃时，铍完成再结晶时间仅需约5 min。铍680~750 ℃的静态再结晶激活能为396.56 kJ·mol^–1，而780~880 ℃时激活能仅为72.93 kJ·mol^–1。建立具有修正Avrami指数n的铍静态再结晶动力学模型，模型计算值与实验值符合较好，能够较准确预测铍等温形变（250~450 ℃）后的静态再结晶分数，满足工程应用。

• 纳米纤维状LSCF@GDC复合氧电极在可逆固体氧化物燃料电池中的应用

  孙旭, 张炳奇, 赵婧琦, 孙越, 刘欣, 周洪洋

  2025,54(12):3203-3209   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240581

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.57 M)( 0)

  摘要：可逆固体氧化物燃料电池（reversible solid oxide fuel cell, RSOFC）在理论层面能实现较高的能量转换效率，进一步提升电流密度以增加产氢量和输出电流是其广泛应用的要点。然而，氧电极催化活性不足已成为可逆固体氧化物电池应用的阻碍。本实验运用静电纺丝技术制备了具有可逆氧析出/还原电催化活性的复合型La_0.4Sr_0.6Co_0.2Fe_0.8O_3-δ (LSCF) @ (Ce_0.80Gd_0.20)O_2-δ(GDC)纳米纤维。结果表明，相较于传统溶胶-凝胶法合成的氧电极材料，本研究的三维纳米纤维结构氧电极大幅降低了电池极化阻抗，提升了放电功率密度和电解电流密度，并在长期测试中呈现出较好的可逆性和稳定性，证实了电极形貌工程调控在扩大催化界面和反应位点方面的优势。

>评述

• 镍基变形高温合金GH4350的微观结构特征和强化机制

  金巨烽, 赵新宝, 赵倩敏, 岳全召, 谷月峰, 张泽

  2025,54(12):3065-3076   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240656

  摘要(0) HTML(1) PDF(2.94 M)( 0)

  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。

• TiAl基合金片层结构不连续粗化行为的研究进展

  罗军, 王曦, 丁贤飞, 南海, 刘昌奎, 李楠

  2025,54(12):3210-3217   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240522

  摘要(0) HTML(0) PDF(3.17 M)( 0)

  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。

• 冷喷涂制备钛基复合涂层的研究进展

  徐雅欣, 邹涵, 黄春杰, 李文亚

  2025,54(12):3218-3232   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240483

  摘要(0) HTML(0) PDF(3.62 M)( 0)

  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。

优先出版

• 电子封装用针翅式金刚石/铜板材制备与水冷验证

  优先出版日期:2025-07-28  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250285

  摘要(71) 全文(175)

  摘要：电子封装热管理问题是阻碍集成电路发展的重要技术瓶颈之一,金刚石/铜复合材料在热管理领域具有优异性能,但其异构成型困难导致在电子封装水冷领域的应用十分受限,针对此问题,本研究利用银掺杂策略来改善坯体与复合板材之间的烧结性能,制备出复合底板和针翅式复合底板,并验证了复合底板、针翅式复合底板分别在间接水冷、直接水冷场景中的应用效益。研究结果表明：银掺杂铜坯体可以与镀钨金刚石/铜复合板材具有良好的烧结性能；复合底板、针翅式复合底板在水冷测试中分别使得发热片温度下降5-6℃和4-5℃且其数值模拟结果与试验数据吻合良好,验证了其复合结构良好的均热特性,解决了传统封装部件热导率低以及金刚石/铜复合材料制备异型结构难的问题。

• Numerical simulations of dynamical relaxations in metallic glasses: a short review

  优先出版日期:2025-07-17  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250367

  摘要(71) 全文(177)

  摘要：Metallic glasses are a unique class of materials with exceptional mechanical properties, including high strength, excellent corrosion resistance, and significant elasticity. These materials display intriguing dy- namical relaxation processes, which influence their mechanical and thermal properties. Understanding the dynamical relaxations in metallic glasses is crucial for optimizing their performance in various applications. Due to the limitations of experimental techniques to access processes at the atomic level, the detailed mechanisms responsible for the dynamical relaxations cannot be easily probed experimentally. Numerical simulations are good candidates to analyze in depth the elementary dynamical processes at the atomic scale and thus to capture the fundamental origin of dynamical relaxations. The development of computing power in the last decades has allowed researchers to reach an enormous advancement in the understanding of the physical mechanisms behind dynamical relaxations in metallic glasses.

• Inconel 718高温合金服役涡轮盘一次碳化物的稳定性及影响

  优先出版日期:2025-06-19  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250173

  摘要(118) 全文(246)

  摘要：以某型号客机累积服役时间约60000 h的Inconel 718（GH4169）涡轮盘为研究对象，系统的研究了长时间服役后涡轮盘内不同位置下微观组织的演变情况。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、萃取相分析、夹杂物扫描仪和纳米压痕等方法对其组织演变行为进行了详细表征。结果表明，在长期服役后，涡轮盘内主要强化相γ"和γ"未发生显著变化。但是，基体内弥散分布的一次MC碳化物沉淀相，自涡轮盘心部至边缘位置其数量、大小和形貌均明显失稳。合金内部一次MC碳化物含量由0.166 wt.%降低至0.106 wt.%，其形貌由规整的块状逐渐向不规则的近圆形状转变。同时涡轮盘内发生元素重新分布行为，碳化物的回溶使Nb、Ti、C元素扩散进入基体，导致碳化物的纳米硬度降低而碳化物附近基体内纳米硬度略微上升。因此，在Inconel 718 合金涡轮盘实际服役过程中，不同于传统认知中的一次碳化物具有极高的稳定性这一观点，合金内一次MC碳化物会发生缓慢的回溶现象。而碳化物的失稳以及回溶后部分碳化物形成元素扩散进入基体中的行为，会对合金长期服役的综合力学性能产生“扰动”。

• 热处理对TC4-0.55Fe钛合金管材力学性能的影响

  优先出版日期:2025-06-19  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250219

  摘要(158) 全文(227)

  摘要：面对苛刻复杂的油气资源开采环境，亟需探索出具有高强韧服役性能的钛合金油井管材。本文以斜轧穿孔(RP)TC4-0.55Fe钛合金无缝管为研究对象，通过固溶时效工艺调控微观组织，对其进行室温拉伸和-20 ℃冲击性能测试，结合SEM、XRD、TEM等分析组织演变对力学性能的影响。结果表明，RP试样的变形魏氏组织在两相区固溶时效(STA910)后，αC尺寸和αL平均晶粒厚度显著增大，组织取向性和均匀性也显著增强。RP试样的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为904 MPa、793 MPa和14.2%，在-20 ℃冲击功与冲击韧性值分别达到66.2 J和82.7 J/cm2。两相区固溶时效后，STA910试样的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别升高到984 MPa、904 MPa和16.2%，-20 ℃冲击功和冲击韧性略有下降，但仍然保持在52.8 J和66.2 J/cm2。STA910试样通过固溶时效析出αS和ω相增加了α/β界面，增大位错滑移和运动阻力的同时改善了合金元素的偏析现象，达到了晶界强化和固溶强化的双重效果，从而同时提高了合金的强度和塑性。另一方面，所有状态的TC4-0.55Fe合金均表现出优异的冲击韧性，合金的断裂方式以韧性断裂和穿晶断裂为主， α相晶粒尺寸的粗化和β相稳定性的下降及βt中αS和ω相析出的综合影响导致了合金冲击性能的下降。

• 多孔CoCrNi中熵合金的动态力学行为及其低温力学性能研究

  优先出版日期:2025-06-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250166

  摘要(138) 全文(261)

  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 -2.4mm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2倍,最大理想吸能效率保持0.8。综上,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。

• 气体调控对EIGA制备镍基和钛合金粉末特性的影响

  优先出版日期:2025-06-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250198

  摘要(117) 全文(257)

  摘要：电极感应熔炼气雾化（Electrode induction melting gas atomization, EIGA）作为无坩埚制粉技术，是超纯净金属粉末制备的关键方法。本文以镍基高温合金FGH96和钛合金TC4为对象，通过雾化试验与粉末特性表征，研究了雾化压力与气体温度对粉末粒度、粒形及空心粉含量的影响。结果表明，在气体温度25 ℃条件下，随着雾化压力从2.5 MPa升至4.0 MPa，粉末中值粒径D50由96.3 μm减小至75.5 μm，球形度在3.5 MPa时达到最大值0.9805，粉末体积孔隙率也呈现先升后降变化规律。雾化压力4.0 MPa下，气体温度升至100 ℃后，粉末进一步细化，FGH96和TC4粉末的D50分别降至63.8 μm和86.0 μm，且高温合金粉末细化更为显著。高温合金粉末球形度基本保持稳定，钛合金粉末球形度小幅升高，粉末体积孔隙率小幅增加。由于不同合金熔体的粘度、表面张力和密度差异，导致粒度、粒形等粉末特性呈现不同的变化规律。本研究为不同类型合金粉末制备工艺的定制化提供了理论依据。

• 冷轧变形对Al-Cu-Li合金晶粒形态和耐损伤性能的影响

  优先出版日期:2025-05-09  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240846

  摘要(151) 全文(272)

  摘要：采用金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和室温拉伸、撕裂和疲劳裂纹扩展实验方法，探究了中间退火后13%、23%、46%和68%四种最终冷轧变形量对Al-3.9Cu-0.74Li-0.68Mg合金薄板晶粒形态与耐损伤性能的影响规律。研究结果表明，随着中间退火后冷轧变形量增大，经固溶处理后薄板均发生了完全再结晶，对应的平均晶粒尺寸和长径比明显减小，晶粒更趋向于等轴状；时效态合金中的析出相主要为T1相，四种变形量合金中T1相尺寸、数量密度和体积分数差异不大，定量计算了不同强化机制对屈服强度的贡献，发现四种变形量合金的强化主要来自于T1相的析出强化，其对屈服强度的贡献为336~367 MPa；随冷轧变形量增大，薄板的疲劳扩展速率增大，对应的疲劳性能恶化，而断裂韧性呈上升的趋势，细小的晶粒有利于断裂韧性的改善而不利于疲劳性能。

• TiC含量对Mo基复合材料显微组织和力学性能的影响

  优先出版日期:2025-05-09  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240848

  摘要(98) 全文(294)

  摘要：本研究旨在探究碳化钛（TiC）含量对钼（Mo）基复合材料显微组织及力学性能的影响，为航空发动机领域开发高性能耐热钼材提供科学依据。通过放电等离子烧结（SPS）技术，制备了TiC含量分别为10%、20%和30%的TiC/Mo复合材料。研究发现，TiC/Mo复合材料的强化机制主要归因于晶内颗粒强化和晶界强化。TiC在高温下会与Mo基体之间存在扩散效应，在二者界面之间存在一定宽度的过渡区，通过XRD分析可知过渡区为(Ti,Mo)C。TiC和Mo两相晶格结合紧密，这在原子尺度范围内进一步证明两相实现了牢固结合。通过拉伸与硬度试验，发现添加10和20 % TiC的TiC/Mo复合材料展现出优异的力学性能。TiC/Mo复合材料的断裂行为主要受晶间微裂纹扩展的控制，而微裂纹的扩展取决于晶间和晶内发展的竞争。本研究深入揭示了晶间和晶粒内部TiC颗粒的耦合作用对TiC/Mo复合材料力学性能的影响。

• 高温合金大型盘类锻件变形均匀性控制的形状拓扑优化方法

  优先出版日期:2025-04-03  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240756

  摘要(71) 全文(77)

  摘要：变形均匀性是评价航空航天大型盘类锻件性能的重要指标。论文以透平盘为研究对象,探明了透平盘锻件低应变区形成的原因,并提出了基于“子单元数量-体积-子单元数量”的增补和去除规则的适用于大型盘类锻件的拓扑优化设计方法,该方法采取为每个列单元分配合适的体积,通过堆叠与调整模块适应各区域的相对高度,获得目标形状复杂性低的预锻件形状。为验证优化方法的有效性,论文以变形均匀性为目标对大型透平盘预锻件形状进行了自动化寻优,优化后的锻件变形均匀性提高了45%,且无应变死区。同时,根据优化所得的预锻件形状进行了生产验证,生产试制结果表明了论文提出的大型盘类锻件预成形形状优化方法的可靠性。

• DZ411合金在950℃190MPa的蠕变断裂行为研究

  优先出版日期:2025-04-03  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240797

  摘要(41) 全文(62)

  摘要：本文通过高分辨透射电子显微镜和扫描电子显微镜对DZ411合金在950℃190MPa的蠕变行为进行了研究,解释了蠕变过程中γ"相的变形机制与应变速率之间的联系。在不同蠕变时间下,由于元素的定向扩散,合金会形成筏状组织,由于筏化的γ"相的长度得到了极大的延伸,其对位错的阻碍作用大大增大。因此在蠕变前期,γ"相未筏化之前,合金的应变速率较高,总应变量为0.31%,应变速率为0.1%/h；当γ"相的筏化过程逐渐进行,对位错的阻碍作用也随之增大,合金便进入了稳态蠕变阶段,应变速率大大降低,总应变量为2.35%,应变速率为0.0078%/h；但是当合金应力积累到一定程度,位错便会以攀移的形式切入γ"相。大量位错切入γ"相,对筏化组织的连续性产生了不利影响,使得γ"相有效长度下降,对位错的阻碍作用也产生了极大的弱化,合金便进入了失稳状态,加速了蠕变过程,并最终导致合金的断裂,总应变量为17.05%,应变速率为0.08%/h。

• 低温热熔ZrTiNi含能材料组织性能研究

  优先出版日期:2025-04-02  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250014

  摘要(94) 全文(84)

  摘要：ZrTiNi体系具有独特的低温热熔特性以及较高的化学反应潜能,在战斗部含能壳体中具备潜在应用前景。本文基于三元相图计算对ZrTiNi的低温液相区进行了初步探索,采用真空烧结工艺制备了不同Zr含量(70wt%、80wt%、90wt%)的ZrTiNi合金块体,并对材料的微观组织、物相组成、准静态力学特性以及冲击引发反应特性进行了研究。根据三元相图计算结果,ZrTiNi体系在900℃、950℃以及1000℃下均具有广阔的液相区,展现出显著的低温热熔特性。致密度及金相检测结果显示,950℃烧结得到的Zr₇₀Ti₁₅Ni₁₅、Zr₈₀Ti₁₀Ni₁₀合金样品基本实现完全致密,而Zr₉₀Ti₅Ni₅合金样品致密度仅81.7%,合金截面仍存在大量孔洞缺陷,这表明随Zr含量增高,合金整体熔点上升。XRD及SEM分析结果显示,ZrTiNi合金均由Zr(Ti)固溶体主相以及Ni-Zr(Ti)金属间化合物组成,并且,Zr含量的增加促进了富Zr固溶体相的形成,对金属间化合物的形成起到一定抑制作用。准静态压缩实验结果表明,致密的Zr₇₀Ti₁₅Ni₁₅、Zr₈₀Ti₁₀Ni₁₀合金样品抗压强度均超过1200MPa,为抗爆轰加载及侵彻穿甲提供了基础条件。在弹道枪实验中,Zr₈₀Ti₁₀Ni₁₀合金弹丸以1029m/s的速度成功击穿前置钢板,并实现航空煤油的持续引燃,表明其具备优异的冲击引发纵火性能。

• 基于变弹性模量的TC4钛合金板材五点弯曲回弹预测

  优先出版日期:2024-11-20  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240434

  摘要(82) 全文(77)

  摘要：TC4钛合金材料在弯曲过程中会产生显著的回弹，其弹性模量对回弹有显著影响。然而，以往的研究没有考虑材料在塑性应变变化过程中弹性模量的变化。以TC4钛合金为研究对象，通过单轴拉伸和循环加卸载实验，确定材料的各向异性参数以及材料弹性模量随塑性应变的变化规律。在此基础上，建立了TC4钛合金变弹性模量的数学模型。基于YLD2000-2D屈服准则和变弹性模量、YLD2000-2D各向异性和Mises各向同性三种本构模型，对TC4钛合金板材室温五点弯曲过程进行了数值模拟。为了验证数值模拟结果，对TC4板材进行了室温五点弯曲试验。结果表明，各向异性本构模型和变弹性模量数学模型显著提高了TC4钛合金弯曲回弹的预测精度，最高预测精度提高了31.18%。

• 碳基于热力学相图计算开发不同Ni:Co比率的超粗晶WC-8(Co,Ni)硬质合金

  优先出版日期:2024-03-22  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20230047

  摘要(158) 全文(311)

  摘要：本研究基于热力学相图计算,利用粉末冶金工艺制备不同Ni:Co比率的超粗晶WC-8(Co,Ni)硬质合金,研究了合金的微观结构、力学性能及其腐蚀性为。结果表明,通过热力学计算相图控制碳平衡,有效避免合金中出现缺碳与富碳的有害相。随着Ni:Co比率增加,合金的致密性先增大后减少,WC平均晶粒尺寸增大,并使得粘结相分布均匀性变差,硬度降低,断裂韧性升高,抗弯强度先升高后大幅降低。Ni有效缓解了粘结相的腐蚀速率,增强了超粗晶硬质合金的耐蚀性能。当Ni:Co比率为2:6时,合金的综合力学性能最佳,耐蚀性增强效果明显。

• 搅拌摩擦加工结合微弧氧化在AZ31镁合金表面制备新型医用抗菌耐蚀涂层

  优先出版日期:2023-11-17  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230255

  摘要(407) 全文(515)

  摘要：本文采用搅拌摩擦加工（Friction stir processing, FSP）制备了含羟基磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2，HA）和银（Ag）颗粒的AZ31Mg合金涂层前驱体，对前驱体表面进行微弧氧化（Micro arc oxidation, MAO），获得了兼具抗腐蚀性和抗菌性的Mg合金涂层。结果表明，前驱体中弥散分布的HA颗粒促进了MAO涂层的生长，提高了涂层厚度，从而提高了涂层的耐蚀性能。同时，FSP制备前驱体过程中，平均粒径为1 μm的Ag颗粒被破碎为平均粒径为2~10 nm的纳米颗粒。在随后MAO过程中，纳米Ag颗粒由前驱体向Mg合金涂层中发生转移。较低的Ag含量降低了涂层的腐蚀电流密度，改善了涂层的耐蚀性能。同时涂层的抗菌性能得到了显著的提高，涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的最高抗菌率分别达到99.4%和99.96%。

• Zr61Ti2Cu25Al12非晶合金过冷液体的动力学行为：采用快速扫描量热法

  优先出版日期:2023-11-16  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230404

  摘要(197) 全文(275)

  摘要：根据经典形核理论，构建了Zr61Ti2Cu25Al12合金的TTT曲线，由此估算并修正得出其临界冷却速率Rc≈63K/s，应用玻璃形成能力准则对其可靠性进行评估，阐述了形核率I和生长速率U在不同过冷液相区内对晶化机制的控制。采用快速扫描量热与常规热分析相结合对Zr61Ti2Cu25Al12非晶合金实现6个数量级（10^-2~10^4 K/s）升温速率变化，从而展现出在超宽范围内过冷液体依赖于升温速率的动力学行为：1. 升温速率与特征温度之间的依赖关系符合VFT方程；2. 脆性系数（m=30~41）的小幅变化意味着其过冷液体结构随温度变化比较平缓，从而展现出具有一定的“强”液体行为，使得该合金具有一定的玻璃形成能力。本研究为Zr61Ti2Cu25Al12非晶合金的制备，尤其是过冷液相区内的塑性成形以及热处理工艺制订提供了技术指导和理论依据。

• 热等静压温度对镍基高温合金初生γ′相演变的影响以及粉末再结晶机理

  优先出版日期:2023-11-16  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20200052

  摘要(132) 全文(495)

  摘要：本文研究了柱状初生γ′相转变为块状二次γ′相的过程以及粉末再结晶的机理。分别在γ′相亚、超固溶温度采用热等静压法制备了高γ′相含量的Ni-Co-Cr高温合金。结果表明,未溶解的柱状初生γ′相阻碍了晶界的迁移,只有少数粉末颗粒在亚固溶温度热等静压过程中发生了再结晶。位错在亚晶界附近堆积,低角度晶界转变为高角度晶界,这说明在亚固溶温度热等静压过程中,连续动态再结晶粉末再结晶的主要机制。在超固溶温度热等静压过程中,柱状初生γ′相在扩散控制下溶解于γ基体,再析出块状二次γ′相。没有初生γ′相的钉扎作用,粉末颗粒间局部应变驱动的晶界移动加速。动态再结晶核是通过晶界迁移产生的,然后再结晶的循环形核是由于结晶膨胀而发生的,这说明对于在超固溶温度热等静压的试样,非连续动态再结晶是主要机制。同时,随着热等静压温度的升高,晶界迁移到了原始颗粒边界(PPBs)之外,这是PPBs减少的原因。结果表明,在超固溶温度热等静压时PPBs的减少和充分再结晶,导致在室温和750℃的测试温度,拉伸试样从混合断裂模式转变为韧性穿晶断裂模式,具有较高的伸长率和较低的屈服强度。

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