赵岑芽 , 郑洋 , 熊瑞泽 , 冀文康 , 张道虹 , 刘伟 , 陶海林
2026, 55(2):285-291. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250051
摘要:在激光熔化沉积过程中加入0.5wt%的B4C作为增强相,通过原位制备TiB+TiC双重增强TC4复合材料。通过固溶与退火2种不同热处理制度,对B4C/TC4复合材料的微观结构、力学性能和腐蚀性能进行调控。结果表明:随着温度从500 ℃升高至800 ℃,沉积样品中的部分层状α-Ti逐渐转变为等轴状α-Ti,网篮组织也逐渐消失;在1100 ℃时,少量TiC相发生熔粒现象。复合材料在500 ℃退火 4 h后炉冷的热处理制度下,强度和塑性的组合达到最佳状态,其性能提升主要归因于退火过程中产生的应力释放以及网篮组织的细化。然而,经各种热处理后,由于晶粒粗化和微电偶腐蚀的影响,复合材料的耐腐蚀性能有所下降。
薛立攀 , 张凤英 , 邓雨林 , 叶梓萌 , 赵可馨 , 余泽镕 , 武文璐 , 苏伟 , 杨仁洁
2026, 55(2):292-301. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250307
摘要:对一种面向激光定向能量沉积的新型Ti-6Al-4V-1Mo钛合金循环热处理前后的疲劳裂纹扩展速率进行了研究,分析了循环热处理前后显微组织的变化及疲劳裂纹扩展试样的断口和扩展路径。结果显示:沉积态与循环热处理试样裂纹扩展速率在稳定扩展区的表达式分别为da/dN=1.8651×10-8(ΔK)3.2271和da/dN=1.4112×10-8(ΔK)3.1125。与沉积态相比,循环热处理后合金微观组织从均匀编织的网篮组织转变为由近球状α与β转化基体组成的双态组织,初生β晶界处的晶界α相连续性也在循环过程中被打断。循环热处理后初生α的粗化及非连续晶界α相是缓解应力集中、偏转疲劳裂纹的主要原因,由此导致疲劳裂纹扩展。此外,循环热处理试样中更易出现的裂纹分支、二次裂纹及裂纹桥接也是降低疲劳裂纹扩展的驱动力,是减缓裂纹扩展速率的重要原因。
2026, 55(2):345-364. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250370
摘要:难熔金属(钨、钽、钼和铌)凭借其卓越的熔点、热稳定性和耐腐蚀性,在核能与航空航天等工业领域发挥着关键作用。这类金属具有体心立方晶体结构,其滑移系数量有限且位错运动受阻,导致显著的低温脆性,给传统加工工艺带来巨大挑战。增材制造技术提供了一种创新的方法,能够无需模具生产复杂零件,显著提高了材料的使用效率。本文概述了用于生产钨、钽、钼和铌等难熔金属的增材制造技术,特别是激光粉末床熔融技术的最新进展。本综述重点关注关键工艺参数(激光功率、扫描策略和粉末特性)对材料微观结构演变、冶金缺陷形成以及机械性能的影响机制。优化粉末特性(如球形度)、实施基板预热以及制定合金化策略能够显著提高制造零件的致密度和抗裂性能。同时,严格控制氧杂质含量以及优化能量密度输入是实现难熔金属强度和延展性同步提升的关键因素。尽管增材制造技术为难熔金属的加工提供了创新解决方案,但残余应力控制、微观结构和性能各向异性以及工艺稳定性等关键问题仍需解决。这篇综述不仅为高性能难熔金属的增材制造提供了理论基础,还为其工业应用提出了前瞻性的方向。
刘炳旭 , 游才印 , 王凤辉 , 田娜 , 刘和光 , 张静 , 朱孝培
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。
姜自昊 , 曾才有 , 蔡鑫祎 , 赵源 , 杨清福 , 从保强
2026, 55(2):389-396. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250332
摘要:为解决电弧增材制造TiC颗粒增强Al-Cu合金增强体颗粒团聚与孔隙缺陷等问题,本研究提出并验证了一种基于超音频脉冲(ultrasonic frequency pulse,UFP)电弧调控的熔丝增材制造工艺方法。通过调制电弧热力特性,显著增强了熔池内的对流与紊流行为,改变了传统Marangoni驱动的单环流模式,形成更加均匀的双环流结构,实现了对熔池温度场和流场的精准控制。基于构建的计算流体力学模型揭示了TiC颗粒在UFP电弧作用下的迁移及其与基体混合的机理,直接实验观测与仿真结果具有很好的一致性。结果表明,相较于常规工艺,UFP电弧有助于显著细化晶粒,提高组织均匀性,改善TiC颗粒的分布状态,降低孔洞与夹杂等典型缺陷的数量,该研究可为高性能Al-Cu合金增材制造提供新路径。
吕少波 , 杨永强 , 王迪 , 刘林青 , 吴世彪 , 张世钦 , 姜飞
2026, 55(2):397-405. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240835
摘要:粘结剂喷射增材制造技术打印过程与脱脂烧结工艺过程分步进行,可以实现高激光反射率高导热性的纯铜加工成形。对纯铜粘结剂喷射增材制造工艺参数进行了研究。包括铺粉层厚与喷墨密度对生坯成形性能的影响,烧结氛围(真空环境与氢气气氛)与烧结温度对零件烧结致密化过程的影响,结果表明,铺粉层厚75 μm,喷墨密度50%参数组合在保证生坯密度与压缩强度的前提下,具备高尺寸精度与高表面质量。氢气气氛烧结驱动力显著强于真空环境,氢气的引入可以有效还原表面氧化层。试样在1060 ℃时致密度为77.70%,碳残留物形成孔隙抑制烧结过程致密化,在1070 ℃时致密度为93.94%,试样严重变形,碳残留物挤压至表面。这为进一步优化纯铜粘结剂喷射增材制造工艺指明了方向。
李毅 , 王晓强 , 易文珏 , 周燕 , 文世峰 , 史玉升
2026, 55(2):406-418. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250262
摘要:随着航空航天等领域对高性能热管理部件的迫切需求,兼具高效散热与优异力学承载能力的多功能构件成为研究焦点。借助有限元模拟与实验表征手段,本研究系统研究了体积分数对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术成形的AlMgScZr合金Primitive点阵结构成形质量、力学响应及热交换性能的影响规律。结果表明:SLM成形的Primitive结构虽表面粗糙、存在尺寸偏差,但整体成形质量满足功能需求。在力学性能方面,体积分数的增加显著提升点阵结构的力学性能,当体积分数为25%时,压缩模量达1664.06 MPa,峰值平台应力为42.85 MPa,且单位体积能量吸收值随体积分数增加明显增长;热交换性能方面,体积分数25%的Primitive点阵结构努塞尔数(Nu)较10%的点阵结构提升41.6%,雷诺数(Re)增加进一步强化对流换热效率,但伴随摩擦因数(f)的上升。本研究通过体积分数优化实现了热交换-力学性能协同调控,为Primitive点阵结构在热管理部件中的应用提供了参考。
程韬潜 , 陈凌 , 苏兆江 , 李保永 , 陈维平 , 付志强
2026, 55(2):419-428. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250388
摘要:针对GH4099合金复杂构件对成形精度与服役性能的高要求,本工作开展了基于粘结剂喷射3D打印(binder jetting 3D printing,BJ3DP)的成形工艺优化与组织性能研究。通过正交试验分析层厚、粘结剂饱和度、铺粉速度及干燥时间对生坯表面质量的影响,明确粘结剂饱和度为主控因素,优化参数显著提升了成形均匀性与尺寸稳定性。进一步探究了烧结温度对组织与性能的调控作用,研究发现1345 ℃条件下相对密度达98.4%,组织致密,析出大量共格的L12型Ni3(Al,Ti)相,在该条件下表现出了最佳的力学性能,抗拉强度和屈服强度分别为669和590 MPa。研究建立了BJ3DP成形参数与烧结制度协同调控GH4099组织-性能的作用机制,为实现高性能镍基合金复杂构件提供了新思路和理论支撑。
毛丰 , 姚森 , 胡睿婷 , 张晏泽 , 余浩诚 , 陈逾辉 , 陈祯
2026, 55(2):429-434. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250170
摘要:采用激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)工艺制备1wt%ZrO2-0.2wt%GNPs/2024Al复合材料,研究沉积态及热处理(475 ℃固溶处理1 h+140 ℃时效处理12 h)后复合材料的物相组成、微观组织的演变并揭示材料力学性能的变化。相比沉积态的样品,在475 ℃/1 h+140 ℃/12 h热处理制度下材料显微硬度提升最大,试样中析出的第二相主要为条状的Al2Cu和方状的Al2CuMg,抗拉强度和屈服强度分别从382和269 MPa提高到624和522 MPa,但延伸率从16%降至5.6%。强度提升主要归因于热处理引起的位错和载荷传递强化效应,其影响远大于热处理导致的第二相粗化和晶粒增大效应。而塑性下降主要是由于粗大的Al2Cu和Al2CuMg第二相易于断裂,且易于从Al基体中脱离,从而导致局部剪切带和空隙的过早形成。
2026, 55(2):435-442. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240681
摘要:选用IN625高温合金作为修复原材料,对EA4T车轴钢表面进行激光增材修复研究,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计以及万能实验机分析了IN625激光熔覆试样不同区域相组成、显微组织及晶粒尺寸,并测试了其力学性能。结果表明:IN625激光熔覆层底部为多种生长方向的柱状晶组织,中部为单一生长方向的柱状晶组织且晶粒尺寸 最大,顶部为以等轴晶为主的杂晶区域;熔覆层和基体发生了Ni、Cr和Fe元素的互扩散作用,扩散区域大约为9 μm;IN625激光熔覆试样综合力学性能远高于EA4T基体材料,显微硬度达到295 HV0.2、抗拉强度达到888 MPa、延伸率 达到38.0%。
纪志军 , 宁帅 , 李帅 , 刘岩 , 丁贤飞 , 南海 , 黄魁东 , 周宏志 , 鲁中良 , 李涤尘
2026, 55(2):443-450. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250335
摘要:针对钛合金闭式叶轮精密铸造中型壳一体化成形难、传统方法制造周期长等难题,开发了一种基于光固化3D打印成形的钛合金闭式叶轮制备工艺。通过多级颗粒级配优化粉体堆积密度,结合pH=10.0的碱性环境与1.5wt%柠檬酸铵分散剂的协同调控,制备出固相含量62vol%、粘度394 mPa·s的高稳定性水基浆料,有效抑制Y2O3颗粒水化反应,解决了Y2O3易水化导致的浆料失稳问题。研究了工艺因素对铸型性能的影响规律,固相含量62vol%时坯体抗弯强度达18.9 MPa,经20wt%纳米氧化钇分散液两次真空浸渍后提升至25.4 MPa。采用光固化3D打印树脂原型与凝胶注模工艺,成功实现复杂流道结构氧化钇铸型的一体化制备,采用真空重力铸造工艺实现钛合金闭式叶轮完整成形,经陶瓷铸型完全清理,表面未发现化学粘砂,铸件组织特征和α层厚度与常规熔模铸造ZTC4钛合金铸件基本一致。实验表明:该工艺较传统熔模铸造周期显著缩短,为高性能钛合金复杂构件的低成本精密铸造提供了新方法。
李文宇 , 杨卫明 , 马严 , 刘李晨 , 张响 , 张平 , 赵玉成 , 刘海顺
2026, 55(2):451-459. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240652
摘要:为提高金属部件表面耐磨性,本研究通过定量分析WC陶瓷颗粒含量对AlCoCrFeNi高熵合金梯度涂层微观结构演变及其力学性能增强机制的影响,利用激光熔覆技术在45#钢基板上制备了致密且均匀的不同WC含量的AlCoCrFeNi高熵合金梯度复合涂层。实验结果表明,随着WC含量的增加,涂层的晶粒尺寸显著细化,从20.16 μm降低至7.71 μm,晶粒形状从胞状晶转变为树枝晶和等轴晶。梯度复合涂层的显微硬度提高为基材的3倍,相较于未添加WC的高熵涂层提升了1.4倍。涂层结构主要包括体心立方相和金属碳化物,且随着WC含量的提升,相应的衍射峰强度逐渐增大。磨损性能测试结果显示,在WC含量为20wt%时涂层表现出最优的耐磨性能,其摩擦系数和磨损量分别是0.4680和0.16 mg,均低于平均硬度最高的WC含量为40wt%的涂层,表明在提高涂层硬度的同时保持适当的韧性是实现涂层性能优化的关键。本研究为激光熔覆制备高熵合金涂层性能优化和推广应用提供了新思路。
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。
王姝俨 , 周玉婷 , 杜瑞博 , 龙帅 , 林海涛 , 王少阳
2026, 55(2):302-314. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250100
摘要:为研究Al-Zn-Mg-Cu合金均质态和轧态初始组织对拉伸流动行为的影响,在GLEEBLE-3500等温模拟器上进行温度范围为380~440 ℃、应变率范围为0.05~1 s-1的等温拉伸试验。建立了Johnson-Cook模型、Hensel-Spittel模型、应变补偿的Arrhenius模型以及临界应变模型。结果表明:通过相关系数R和平均绝对相对误差评估模型,证明应变补偿的Arrhenius模型能更准确地代表合金的流动行为。在均匀化样品中剪切带更为明显,而在轧制样品中动态再结晶则占主导地位。断裂形态分析表明,均匀态试样中混合断裂机制占主导地位,而轧制试样中主要是延性断裂机制。加工图谱显示,与均匀态试样相比,轧态试样的不稳定区域减小,最优热加工窗口分别确定为410~440 ℃/0.14–1.00 s-1和380~400 ℃/0.05~0.29 s-1。
张冲 , 汪欣 , 徐海龙 , 李延超 , 马通祥 , 王少鹏
2026, 55(2):315-321. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250091
摘要:在钼铼合金热端部件表面制备了超高温双层隔热涂层(TBCs),根据热膨胀系数及涂层功能设计并通过大气等离子喷涂技术完成了MoSi2-Gd2Zr2O7的双层TBCs的制备,并对其微观组织、力学性能及热学性能进行分析。结果表明:制备出的双层复合TBCs结合力良好,界面未出现明显裂纹。相较于MoSi2涂层断裂韧性低(0.88 MPa·m1/2),Gd2Zr2O7涂层的断裂韧性更高(1.74 MPa·m1/2),抗裂纹传播能力更强。制备的MoSi2-Gd2Zr2O7复合涂层孔隙率高(39%)、导热系数低(1.020 W·(m·K)-1,1200 ℃)、热扩散系数低(0.249 mm2/s,1200 ℃),氧空位浓度高,保证了良好的隔热性能。
王雨苗 , 梁文君 , 李晓丽 , 蒋升 , 周兴泰 , 邱汉迅
2026, 55(2):322-332. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250038
摘要:研究了均匀化参数对GH3535-0.08wt% Y合金中元素偏析、枝晶组织和析出相演变的影响。此外,在整个实验过程中,特定的均匀化参数保持不变。结果表明,在1150 ℃下加热10 h是最佳的均匀化条件。在这种条件均匀化处理后,枝晶结构和元素偏析被完全消除。铸态合金中存在的SiC和Y5Si3相均显著减少。然而,在1188 ℃时进行均匀化会导致合金内部出现过热缺陷;尽管SiC和Y5Si3也减少,但观察到一些较大的M6C相,这会对后续的锻造工艺产生不利影响。
徐琴 , 马肖航 , 王琪 , 王建潼 , 陈德志 , 殷亚军 , 陈瑞润
2026, 55(2):460-466. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240685
摘要:通过真空非自耗电弧熔炼制备了不同Ta含量的Nb-22Si-20Ti-6Mo-xTa(x=0,1,2,3,4,at%)合金,研究了Ta元素对合金相组成、微观组织和力学性能的影响。结果表明,Ta元素的添加不会改变Nb-22Si-20Ti-6Mo-xTa合金的相组成。所有合金均由Nbss和β-Nb5Si3组成,Ta主要固溶在Nbss中。合金微观组织由大块的初生β-Nb5Si3相和Nbss/β-Nb5Si3共晶组成,Ta元素细化了微观组织,初生β-Nb5Si3相的晶粒尺寸从26.84 μm下降到了14.65 μm。随着合金中Ta的增加,初生相的体积分数减少,共晶组织含量增多。合金的室温压缩强度随着Ta元素含量的增加得到了提高,当Ta元素的添加量从0提高到4at%时,合金的抗压强度从2261 MPa提高到2321 MPa。合金的断裂应变随着Ta含量增加呈先降后升的趋势,Ta含量为0的合金的断裂应变为9.9%,Ta含量为1at%的合金的断裂应变降至9.7%,Ta含量为4at%的合金的断裂应变增至最大值为10.6%。Ta元素的加入通过固溶强化和细晶强化机制提高抗压强度。由于合金组织的细化以及共晶组织的增多,提高了断裂应变。
陈哲斌 , 崔越 , 胡丽娟 , 马润泽 , 徐诗彤 , 姚美意
2026, 55(2):467-478. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240651
摘要:锆(Zr)及其合金具有较低的弹性模量、良好的耐腐蚀性能和优异的生物相容性,近年来在牙科植入物候选材料中得到了广泛关注。本工作以Zr为基体,结合价电子浓度理论设计了成分为Zr-30Ti-xCu(x=0,3,7,质量分数,%)的新型合金。使用SEM/EDS和TEM/EDS等表征了该合金的显微组织,通过显微硬度测试、室温拉伸实验、电化学测试、接触角测试和抗菌性能实验表征了该合金的力学性能、腐蚀行为、生物相容性与抗菌性能。结果表明:通过650 ℃/15 min淬火工艺处理后3种合金基体主要为β相,添加Cu后合金基体中析出了Zr2Cu第二相,且随着Cu含量的增加,Zr2Cu第二相数量增多。随着Cu含量的增加,维氏显微硬度提高了37%,接触角从98.49°减小至74.21°,表面润湿性提高,对于大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌表现出明显的抑制作用,且增强了合金在生理盐水中的耐腐蚀性能;3种合金均具有较低的弹性模量(67.8~78.9 GPa)和细胞毒性,但与Cu含量的关系不大。可见,Zr-30Ti-xCu合金表现出了较优异的综合性能,可为新型牙科金属植入物的选材提供理论依据和指导。
郝惠军 , 阳岸恒 , 程军 , 周文艳 , 康菲菲 , 毛勇 , 何俊杰
2026, 55(2):479-490. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240678
摘要:高纯铜靶材的微观组织结构对溅射薄膜的质量有重要影响,本工作从靶材热加工的角度研究了铜靶材的组织演变规律和动态再结晶机制。通过等温压缩实验研究高纯铜在变形温度为500~650 ℃、应变速率为0.01~10 s–1条件下的热变形行为。结果表明:组织的演变及再结晶机制与Zener-Hollomon参数(Z)紧密相关。随着温度上升和应变速率下降,lnZ值降低,平均晶粒尺寸逐渐减小,组织均匀性及动态再结晶程度提高,并且织构取向由强变形织构Cube ND{001}<110>转变为Cube{001}<100>、Goss{011}<100>等再结晶织构。在不同lnZ值下发生了动态再结晶机制的转变,高lnZ值时(500 ℃、 10 s–1)发生局部再结晶,为非连续动态再结晶(discontinuous dynamic recrystallization,DDRX)的方式;中lnZ值时(550 ℃、1 s–1)再结晶程度提高,发生取向差均匀增加和晶格渐进旋转两种不同的连续动态再结晶(continuous dynamic recrystallization,CDRX)机制;低lnZ值时(650 ℃、10 s–1)发生晶格渐进旋转的连续动态再结晶和晶粒“夹断”的几何动态再结晶(geometric dynamic recrystallization,GDRX),在650 ℃、10 s–1这一低lnZ值时得到均匀细小的组织和弱的织构强度。该研究可为高纯金属溅射靶材的热加工工艺优化提供理论指导。
杨楠 , 王瑞琴 , 石立超 , 陈峙廷 , 杨衡 , 彭成 , 张霜
2026, 55(2):491-500. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240683
摘要:IMI834作为一种高性能的600 ℃耐高温钛合金,其应用受限于加工窗口狭窄、变形能力弱及变形抗力大等问题。调控板材组织与织构可通过控制轧制厚度及轧后热处理实现,但相关研究尚不充分。本研究采用扫描电子显微镜与背散射电子衍射技术,探究了变形量及固溶处理温度对IMI834板材微观组织与织构的影响。结果表明,随轧制变形量增加,板材组织逐渐转变为带状组织及等轴细晶组织,其中带状组织呈现RD织构,且换向轧制能提升等轴细晶组织比例;适宜的固溶处理可有效削弱基面织构,从而降低板材的变形各向异性。
2026, 55(2):501-509. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240689
摘要:本文研究了降低均匀化温度对2024-T3态合金组织和性能的影响。结果表明:与工业化常规采用的490 ℃/24 h均匀化工艺相比,经430 ℃/24 h和460 ℃/24 h均匀化处理及轧制后,合金残留粗大第二相的面积分数接近且皆高于前者。由于粗大第二相的粒子激发形核(particle stimulated nucleation,PSN)效应,均匀化制度为430 ℃/24 h和460 ℃/24 h的合金在固溶淬火后再结晶分数更高且晶粒更为均匀细小。对3组合金进行硬度测试和拉伸试验,发现三者的峰值硬度、抗拉强度、屈服强度以及延伸率都比较接近。因此适当降低均匀化温度能够提高晶粒尺寸均匀性、降低生产成本,并且保持2024-T3态板材良好的拉伸性能;490 ℃/24 h的高温均匀化工艺可使T3态板材具有相对较好的塑韧性。
2026, 55(2):510-516. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240692
摘要:为深入研究孔洞缺陷对α-Fe试样拉伸变形行为的影响,构建含不同大小孔洞缺陷的α-Fe试样计算模型,并进行单轴拉伸应变下的分子动力学模拟。结果表明:整体趋势上,含孔洞缺陷试样的拉伸力学性能损减与孔洞尺寸正相关,孔洞尺寸越大,试样越容易进入塑性变形阶段;含孔洞缺陷试样的杨氏模量、屈服应力、极限强度和拉断延伸率均随着孔洞半径的增大而减小;试样的塑性变形表现为拉伸应力诱发的相变和位错滑移混合的机制;随着孔洞半径的增大,试样的应力-应变曲线特征发生显著变化——试样的塑性屈服段和应变硬化段越来越短,应变硬化段甚至消失。研究有助于深入认识孔洞缺陷对金属变形机制的影响,为后续开展多晶α-Fe材料的物理和力学性质的分析研究奠定有益基础。
刘宇航 , 荣莉 , 黄晖 , 陈炯燊 , 马晨曦 , 史晓成 , 魏午 , 文胜平 , 高坤元 , 吴晓蓝 , 聂祚仁
2026, 55(2):517-527. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240697
摘要:为了探究多向锻造对铝合金微观组织及力学性能的影响,以均火态含Er7050铝合金为研究对象,对该合金在400 ℃下进行了3种不同锻造道次的多向锻造,即三墩三拔(3U3CS)、六墩六拔(6U6CS)以及九墩九拔(9U9CS)。随后,合金经过固溶处理、水淬和T6时效处理。对样品进行微观结构分析和机械性能测试。通过比较3种不同锻造工艺所得样品的机械性能,发现经过九墩九拔锻造工艺处理的样品具有最佳的机械性能,这归功于该锻造工艺使其产生细小的晶粒和致密的析出强化相,该锻造工艺条件下样品的平均抗拉强度为621.4 MPa,平均屈服强度为545.4 MPa,平均伸长率为13.58%,对比其他两种锻造工艺处理的样品均有提升,这表明优化的锻造工艺显著改善了机械性能。
孟帅举 , 宋金龙 , 陈剑飞 , 张建军 , 王立冬 , 齐佳宁 , 李永飞 , 杨贵荣
2026, 55(2):528-534. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240699
摘要:为揭示模具温度对逆温度场等径角挤压(inverse temperature field-equal channel angular pressing,ITF-ECAP)加工镁合金坯料温度场与等效应力场的影响规律,建立了Mg-1.5Bi(wt%,B2)合金ITF-ECAP加工过程的热力耦合有限元分析模型,并结合实验研究对其在不同模具温度下的加工过程进行分析。结果表明:ITF-ECAP加工过程中坯料温度在模具通道转角处显著升高,有助于塑性变形的顺利进行,剧烈变形后温度逐步降低,可有效避免再结晶晶粒的粗化;坯料的应力集中区域主要分布在通道转角处与模具出口附近,且随着模具温度的升高而显著降低。验证实验发现在模具温度较低(200 ℃)时,一道次ITF-ECAP加工后B2合金坯料表面发生开裂,而模具温度为300 ℃时,B2合金经过四道次ITF-ECAP加工后表面光滑无裂纹。进一步微观组织表征发现,四道次ITF-ECAP加工的B2合金中形成了由细晶与超细晶构成的超-细混晶组织,显著提升了合金的强度与塑性。
孙小平 , 刘东 , 杜予晅 , 雷磊 , 张朋辉 , 吴聪 , 雷蕃
2026, 55(2):535-542. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250277
摘要:研究了Ti-3Al-5Mo-4.5V(TC16)合金棒材在轧制-拉拔-不同退火冷却(水淬(WQ)、空冷(AC)和炉冷(FC))方式下微观组织和织构的协同演变机制。结果表明:TC16钛合金棒材初始片层组织在两相区轧制和退火过程中通过动态再结晶和α相长大形成了由等轴α和β相组成的双相组织,β相和α相分别形成了<110>//Y(Y//棒材轴向)和
丁晨曦 , 刘忠宇 , 方镇 , 王浩旭 , 吕镖 , 胡振峰
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(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。
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