赵运兴 , 王迪 , 马德新 , 魏剑辉 , 程博文 , 孙洪元 , 徐维台 , 黄再旺
2026, 55(6):1393-1399. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250275
摘要:采用第三代单晶高温合金WZ30,在不同工艺条件下制备了具有不同枝晶间距的单晶试样,并对其显微组织和持久性能进行 了研究和比较。结果表明,通过改进定向凝固炉加热室与冷却区之间的隔热效果,试样铸件的平均一次枝晶间距从415 μm减小至 251 μm,实现了枝晶和共晶组织的显著细化。同时,枝晶细化后,样品中铸造孔隙率比从2.29%降低至0.21%。此外,枝晶细化后,样品中枝晶干和枝晶间区域的γ′相均发生细化,尺寸分布更加均匀,形状更加规则。经过后续固溶和时效处理后,枝晶细化试样获得了尺寸更小、立方度更高的γ′析出相。在980 ℃/280 MPa条件下,枝晶细化后样品的持久寿命提高了13.8%。
史文新 , 许环逍 , 解振强 , 唐磊 , 杨熙 , 曹雨函 , 程涛涛
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。
王双见 , 王克鲁 , 鲁翠媛 , 罗佰乐 , 徐兵 , 周世鑫 , 王攀智
2026, 55(6):1437-1450. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250193
摘要:在变形温度980~1100 ℃、应变速率0.001~0.1 s-1条件下,采用Gleeble 3500热模拟试验机对GH738高温合金进行等温恒应变速率压缩试验,研究了合金的流动应力行为,建立了随机森林、支持向量机和遗传算法优化反向传播网络(GA-BP)3种机器学习型本构关系模型,并对模型预测精度进行了对比分析。结果表明,GH738高温合金的流动应力随变形温度升高和应变速率降低而减小。随机森林、支持向量机和GA-BP本构关系模型的相关系数R分别为0.921、0.998和0.999,平均绝对相对误差分别为14.587%、2.112%和0.901%,说明支持向量机和GA-BP本构关系模型预测精度远高于随机森林模型,它们能较准确地预测GH738高温合金的流动应力行为,可为不同变形条件下的变形抗力和锻造吨位计算提供理论依据,也可为锻造过程数值模拟提供准确、可靠的流动应力数据。
徐文梁 , 周皓天 , 付宝全 , 刘谨 , 曹国鑫 , 何永胜 , 史蒲英 , 王凯旋 , 谢兴飞 , 吕少敏 , 曲敬龙
2026, 55(6):1498-1510. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240844
摘要:GH4151是一种用于航空发动机涡轮盘制造的新型变形高温合金,该合金强化元素含量高、凝固行为复杂、且开裂倾向大,大规格铸锭生产困难。本研究采用三联熔炼工艺制备了2 t级Φ508 mm规格GH4151合金铸锭,分析了其凝固组织,评价了铸锭的成分均匀性。工业级实验结果表明:所试制铸锭无开裂缺陷,铸锭边部至心部的二次枝晶间距分别为80和 150 μm;头尾横截面内成分均匀性良好,Co、Cr、W、Mo等元素的极差在0.05wt%以内,Nb元素极差在0.07wt%以内;轴向上由于元素烧损造成了Al和Ti极差较大;铸锭经均匀化后,主元素偏析系数可控制在0.8~1.2;通过快锻制备了Φ300 mm规格棒材,棒材组织、性能、探伤均能满足相关技术标准,验证了所制备的铸锭冶金质量良好。
富盛杨 , 曹铁山 , 王威 , 迟庆新 , 程从前 , 赵杰
2026, 55(6):1527-1533. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240847
摘要:镍基合金实际服役过程中面临着复杂的温度变化,温度波动可能改变元素的扩散路径和速率,从而影响组织的均匀性。现有的长期时效试验大多采用等温条件,变温时效过程中的组织演变和性能损伤研究鲜有报道。本研究旨在探究镍基合金等温时效与变温时效组织演变的差异以及变温次序对组织的影响;并建立组织与时间、温度之间的关系以及计算等效时间。结果表明, DZ411合金变温与等温时效γ′相尺寸增长与时间-温度之间具有相同的函数关系,即尺寸的立方差与时间、温度具有线性关系,两者的形状因子(Feret ratio, FR)也在相近范围内波动。同时,温度次序对γ′相尺寸具有规律性影响,组织观察表明,900 ℃-980 ℃次序γ′相尺寸均高于980 ℃-900 ℃次序;定量分析可知,900 ℃-980 ℃次序γ′相等效直径的平均值为719 nm,高于980 ℃-900 ℃次序的665 nm。此外,温度次序对γ′相形状同样具有规律性影响,组织观察表明,900 ℃-980 ℃次序与980 ℃-900 ℃次序γ′相颗粒分别以圆角矩形状与球状为主;定量分析可知,900 ℃-980 ℃次序FR平均值为1.411,高于980 ℃-900 ℃次序的1.379。
邰文彬 , 张瑞 , 伍晶晶 , 周子荐 , 崔传勇 , 周亦胄 , 孙晓峰
2026, 55(6):1557-1566. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250040
摘要:通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)系统研究了GH4975合金从25 ℃到1100 ℃之间的拉伸性能、变形机制及断裂行为。结果表明,该合金的变形机制由低温下的强耦合位错对剪切,转变至中温时的层错、微孪晶共同作用,当温度高于850 ℃后,位错绕过机制开始启动并随温度的升高逐渐主导位错运动。温度较低时碳化物裂纹主导了合金的开裂,随温度升高,晶界强度降低,晶界率先开裂成为裂纹源。晶界强度的降低和位错绕过机制的启动是合金高于800 ℃后强度迅速下降的主要原因。
2026, 55(6):1573-1582. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250363
摘要:利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)以及ABAQUS有限元等方法,研究了孔几何结构对DD6单晶高温合金在1050 ℃氧化行为的影响。结果表明:在45°和90°两种角度下,平均氧化速率随着气膜孔间距的变化规律较一致,均为0.75>0.95>0.55>0.39 mm,气膜孔间距对单晶合金氧化行为的影响比孔角度的影响更为显著;在相同气膜孔间距下,45°比90°的氧化程度相对严重一些。有限元分析表明,孔内壁氧化层生长主要受温度场影响,而孔表面氧化层生长主要受氧化膜脱落应力的影响;随着气膜孔间距增大,应力抵消区域逐渐减小,脱落应力不断增大,并在0.75 mm时达到峰值,此时氧化膜脱落最为严重,峰值点之后又呈下降趋势。
2026, 55(6):1597-1604. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240848
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(spark plasma sintering,SPS)技术,制备了TiC质量分数分别为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。
2026, 55(6):1400-1408. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250245
摘要:2060合金作为第三代铝锂合金,与传统铝合金相比质量更轻,与前几代铝锂合金相比机械性能更优越。通过热拉伸实验和模型分析研究了2060铝锂合金板材的热变形行为。通过扫描电子显微镜观察断裂形态,建立宏观力学行为和微观组织演变相结合的本构模型。最后,将建立的本构模型嵌入有限元模拟软件中,分析了2060铝锂合金的变形过程。结果表明,峰值应力随着温度的升高和应变速率的降低而降低,变形温度对2060铝锂合金的各向异性有显著影响;在400 ℃或更高的温度下可以消除板料各向异性;本构模型准确预测了真实应力-真实应变曲线的变化和微观结构的演变;通过断口形貌分析发现,2060铝锂合金断裂形式为典型的韧性断裂,断口处出现的峰脊促进了板料在高温下的变形。仿真结果与热冲压条件下的实验测试结果具有较好的一致性。
2026, 55(6):1429-1436. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250294
摘要:采用硬度测试、微观组织表征和蠕变时效成形实验研究了激光冲击处理对2195铝锂合金蠕变时效行为的影响,并探讨了激光冲击处理对蠕变时效成形单曲率构件回弹的影响。结果表明,相比于未经激光冲击处理的蠕变时效合金,经激光冲击处理后的蠕变时效合金硬度值提升约22%,且晶粒尺寸从板材表层到中间层显著降低,其中表层晶粒尺寸在2种工艺处理后的差异最大(49 μm),中间层晶粒尺寸的差异最小(4 μm);经激光冲击处理的蠕变时效合金内部的T1析出相分布更密集,数量更多,尺寸更细小。此外,经激光冲击处理的蠕变时效成形板材,与未经过处理的板材相比,其回弹率明显下降,降低幅度约37.6%。硬度提升归因于激光冲击带来的细晶强化和显著的析出强化,回弹率的降低是由于激光冲击处理后的板材凹面在弯曲过程中受到的压应力与激光冲击产生的残余压应力共同作用而产生了更大的蠕变变形。
2026, 55(6):1465-1472. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250042
摘要:铝合金环件在制备与加工过程中产生宏观残余应力的同时也会产生微观残余应力。宏观残余应力的释放和重新分布会引起工件在加工和服役过程中变形,影响其尺寸精度,与外力叠加后使工件强度降低,降低工件疲劳极限。微观残余应力与外力的联合作用下,易造成微区应力集中,使工件在远小于屈服应力下局部产生微裂纹并导致断裂。影响铝合金锻件中残余应力最主要的工序是固溶处理后的淬火过程。本文采用盲孔法检测了7050铝合金环件固溶-冷胀形过程中的宏观残余应力,并利用ABAQUS软件对7050铝合金环件固溶-冷胀形过程进行了宏观有限元仿真模拟,系统分析了7050铝合金环件在固溶-冷胀形过程中的宏观残余应力演化规律,得出在固溶淬火之后引入合适的冷胀形工艺可以大幅消减7050铝合金宏观残余应力。通过多尺度仿真方法的联合应用实现了残余应力的跨尺度分析:基于晶体塑性有限元模拟方法,根据宏观有限元模拟结果确定感兴趣微区,提取该微区的应变历史,利用ABAQUS软件将应变历史施加至对应位置的微观多晶模型上,研究微观残余应力分布规律及其与微观组织的关系。
2026, 55(6):1480-1488. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240839
摘要:针对7075Al铝合金在海水中耐腐蚀性较差的问题,首先采用阴极液相等离子电解技术制备氧化铝(Al2O3)涂层,实现对铝合金基体的整体包覆;针对Al2O3涂层存在的微裂纹和微孔洞等缺陷,通过浸渍提拉和脉冲电沉积技术继续沉积双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)硅烷涂层和还原氧化石墨烯(rGO)涂层,进一步提高7075Al铝合金的长效耐腐蚀性能。对沉积涂层的物相组成、表面形貌、电化学性能以及在海水中浸泡后的阻抗值和宏观表面形貌进行了分析。结果表明,单层Al2O3涂层包覆的铝合金在海水中浸泡25 d后阻抗值仍高达4.6 Ω·cm2,远远高于7075Al铝合金的3.2 Ω·cm2,但Al2O3涂层中的微裂纹和微孔洞等缺陷为海水中氧离子和氯离子提供了扩散通道,使铝合金表面形成了腐蚀斑点;采用脉冲电沉积技术在0.8 V制备的Al2O3/BTESPT/rGO复合涂层均匀、致密的覆盖在7075Al铝合金表面,并填充了Al2O3涂层表面的微观孔洞和裂纹,复合涂层包覆的7075Al铝合金具有最正的腐蚀电位和最小的腐蚀电流密度,表明其腐蚀倾向和腐蚀速率最小;在海水中浸泡105 d过程中,其阻抗值在5.44~5.71 Ω·cm2间波动,复合涂层表面仅出现了轻微的颜色变化,没有观察到明显的腐蚀痕迹,表现出优异的长效海水耐腐蚀性能。
洪鑫 , 闫丽珍 , 张永安 , 李锡武 , 李志辉 , 温凯 , 耿丽博 , 齐保 , 李颖 , 熊柏青
2026, 55(6):1518-1526. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240846
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试验方法,探究了中间退火后13%、23%、46%和68% 4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。结果表明,随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(Al2CuLi)相,4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4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335.79~366.54 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。
2026, 55(6):1567-1572. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250046
摘要:非均匀结构复合材料的构型设计已经成为了目前的研究热点。本研究工作仿生贝壳珍珠层结构,采用选区激光熔化(selective laser melting, SLM)与压力浸渗工艺,制备出具有不同框架厚度(0.3、0.4、0.5 mm)的层状结构HEAP/Al-Al复合材料。结果表明,层状复合材料的内部结构完整,增强相(HEAP/Al)与铝基体界面结合良好,无界面反应物生成。随着铝层框架的厚度增加,复合材料的抗弯强度明显提升,其抗压强度呈先下降后上升趋势,材料的压缩率显著提高。其中,框架厚度为0.5 mm的层状HEAP/Al-Al复合材料综合性能最佳(抗弯强度228 MPa,抗压强度385 MPa,压缩率20.8%)。三点弯曲结果表明,层状HEAP/Al-Al复合材料表现为韧-脆混合断裂模式,以高熵合金颗粒剥离与铝基体撕裂为主,主裂纹垂直于铝层框架扩展。框架厚度的增加促使裂纹偏转路径延长,多裂纹扩展与微裂纹扩散等机制有效抑制了主裂纹的扩展,从而提升了复合材料的整体强度与韧性。有限元模拟分析结果与实验结果一致,有效验证了框架结构对主裂纹扩展的抑制作用。本研究为非均匀复合材料的结构设计与力学性能优化提供了理论支持。
李丛伟 , 朱加雷 , 曾才有 , 邓彩艳 , 从保强 , 崔雷 , 焦向东
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。
李熙杰 , 李志鹏 , 刘江林 , 赵林超 , 唐宇平 , 梁建国
2026, 55(6):1409-1418. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250133
摘要:通过模拟TA1/304复合板在人工海水(3.5wt% NaCl溶液)中的电化学实验,研究了该复合板经不同温度热处理后的耐腐蚀性能和腐蚀机理,分析了界面扩散行为和微观结构演变。结果表明,界面元素的扩散范围和扩散层的厚度随加热温度的不同而变化。由于其特殊的结构和成分,TA1/304复合板在含Cl-的腐蚀介质中表现出优异的耐腐蚀性能,且其耐腐蚀性能明显优于普通钢板。同时,研究发现复合板的热处理工艺对其耐腐蚀性能有显著影响,经过600 ℃退火热处理后,复合板的耐腐蚀性能得到提高,且轧制表面的耐腐蚀性能远优于横截面。该研究成果为TA1/304复合板在化工、海洋工程等对耐腐蚀性能要求严格的领域的进一步应用提供了重要的理论依据和技术支撑。
张建 , 成禹 , 李佳琪 , 魏琴琴 , 欧阳迪 , 罗国强
2026, 55(6):1473-1479. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240827
摘要:采用放电等离子烧结在不同烧结温度下制备W-Fe-C复合材料,对其烧结行为、物相组成、微观形貌以及力学行为进行表征,并分析其致密化机理。结果表明,随温度升高,复合材料中增强相由Fe6W6C转变为Fe3W3C,最终变为Fe2W2C。1400 ℃烧结后,样品相对密度高达99.2%,极限抗压缩强度为2455.15 MPa,变形率为25.42%。W-Fe-C复合材料在保温阶段存在一个特殊的蠕变恢复阶段,此阶段致密化速率几乎为零。W-Fe-C复合材料有效应力指数(
2026, 55(6):1489-1497. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240843
摘要:高品质纳米钨粉是制取高性能纳米晶钨合金和硬质合金的前提,氢还原制备钨粉因产生WO2(OH)2导致钨粉晶粒长大,碳热还原法可有效避免这一问题。本研究重点对碳热还原温度、气氛、时间以及动/静态工序对产物相结构和粒度等影响规律进行分析。结果表明:真空气氛下产物纯度高于氩气气氛;随还原温度升高,产物由高价氧化钨向低价氧化钨转变并最终转变为纯钨;保温时间为1 h时,随还原温度从1000 ℃升至1100 ℃,钨粉平均粒度由67 nm升至118 nm,还原温度为1000 ℃时,随保温时间从1 h延长至3 h,钨粉平均粒度从67 nm升至93 nm;在1000 ℃、保温1 h的真空动态碳热还原下,制备出平均粒径为67 nm的纳米钨粉。
2026, 55(6):1511-1517. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240845
摘要:基于Hastelloy X表面喷丸处理,研究喷丸对宽间隙钎焊接头界面元素扩散及性能的影响。对比了Hastelloy X表面未经喷丸处理及经过弹丸尺寸分别为0.180、0.300、0.500 mm喷丸处理后获得的宽间隙钎焊接头的微观组织和力学性能,利用SEM、EDS分析扩散层组织和元素分布特征。结果表明,喷丸处理产生的晶粒细化作用促进了降熔元素Si在Hastelloy X中的扩散,当弹丸尺寸为0.300 mm时,Si原子在钎焊接头组织中的扩散系数最大,为1.83×10-8 mm2·s-1,并且该钎焊接头的扩散层厚度最厚,为224.97 μm,其界面抗剪强度最大,为543.38 MPa,与未喷丸试样相比提高了19.39%。此外,通过理论计算得到了3种喷丸工艺下不同晶粒尺寸对Si元素扩散系数的影响,结合理论计算和实验数据,阐明了Si在宽间隙钎焊接头组织中的扩散机制。
2026, 55(6):1534-1542. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250004
摘要:通过在980 ℃对Ti2AlNb基合金进行梯度挤压获得了具有梯度组织结构的试样。采用XRD、SEM、TEM对Ti2AlNb基合金的梯度组织进行表征,采用纳米压痕和纳米划痕等试验对其性能进行研究,深入分析了梯度组织对Ti2AlNb基合金性能的影响。结果表明:梯度挤压Ti2AlNb基合金试样小变形心部组织主要由较为粗大的B2相及其晶界处分布的近等轴α2相组成,位错密度较低,主要分布在B2相内部和B2/α2相界上;大变形边缘组织由更加细小的B2相、大量分布较为均匀的棒/板条状O相和少量等轴α2/O(rim O)相组成,位错密度较高,主要分布在板条/等轴O相与B2相界面处、O相及α2相内部。梯度挤压试样心部硬度较低,耐磨性较差,但塑性较好;边缘区域在O相强化、细晶强化和位错强化等多种作用下具有较高的硬度,耐磨性能显著提升。Ti2AlNb基合金中各相含量及尺寸沿径向呈梯度分布的组织结构可以使其获得良好的综合力学性能。
伍泽宸 , 赵孔勋 , 刘桂涛 , 刘凯 , 段炼 , 杨洪泰 , 刘奕彤 , 梁栋
2026, 55(6):1543-1549. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250014
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。本实验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1200 MPa,为抗爆轰加载及侵彻穿甲提供了基础条件。在弹道枪试验中,Zr80Ti10Ni10合金弹丸以1029 m/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。
2026, 55(6):1550-1556. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250023
摘要:分别采用高能球磨(high energy ball milling, HEBM)和喷雾干燥-氢气还原(spray drying-hydrogen reduction, SPHR)法制备了钼铼粉体,然后通过放电等离子烧结(spark plasma sintering, SPS)得到Mo14Re合金(Mo14Re-HEBM和Mo14Re-SPHR)。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和背散射电子能谱(EBSD)等分析了Mo14Re合金的物相、显微结构、成分分布和晶粒尺寸,探讨了Mo14Re合金室温拉伸和压缩的变形机理。XRD结果表明Mo14Re-SPHR合金(101)晶面间距小于Mo14Re-HEBM合金;EDS结果显示,Mo14Re-HEBM合金在晶界处存在Re偏聚,而Mo14Re-SPHR合金元素分布均匀;室温压缩结果显示,Mo14Re-SPHR压缩屈服强度为679.11 MPa,高于Mo14Re-HEBM合金的602.71 MPa;EBSD分析发现,压缩变形量大于5.0%时,Mo14Re-SPHR中以{123}<111>为主滑移系的晶粒比例增加,以{110}<111>和{112}<111>为主滑移系的晶粒比例降低,而Mo14Re-HEBM中3个滑移系的变化趋势与Mo14Re-SPHR中的相反,使得Mo14Re-HEBM的应变硬化率高于Mo14Re-SPHR;室温拉伸结果显示,Mo14Re-SPHR表现出更好的塑性和韧性。
王一立 , 刘继良 , 王礼营 , 袁满 , 王建利 , 杨忠
2026, 55(6):1583-1596. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240836
摘要:通过光学显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜等研究了固溶与时效处理对轧制态GWZ932镁合金组织演变和力学性能的影响。结果表明,轧制态合金组织主要由 α-Mg、块状18R-LPSO相、片层状14H-LPSO相、富稀土相和Zn-Zr相构成。经500 ℃固溶处理2 h片层14H-LPSO几乎完全溶入基体,固溶4 h后从α-Mg基体中析出细长针状14H-LPSO,且随着时间的延长其体积分数逐渐升高,固溶6 h时针状14H-LPSO体积分数达到16%,固溶8 h后针状14H-LPSO相溶解并重新析出片层14H-LPSO(长约14.9 μm,宽约8.2 μm),少量未溶解的针状14H-LPSO相长大形成棒状14H-LPSO(长23.4 μm,宽1.98 μm)。提高固溶温度至520 ℃,溶质原子扩散速率加快,导致片层14H-LPSO完全溶解和再析出时间分别提前至1和2 h,再析出的片层14H-LPSO相尺寸(长12.6 μm,宽5.1 μm)小于500 ℃固溶8 h再析出的尺寸。520 ℃固溶过程中未出现针状14H-LPSO的析出与转变,说明针状14H-LPSO相的析出与溶解及其含量受固溶温度和时间的影响。在此基础上,研究了合金经520 ℃固溶处理4 h后的时效硬化行为,结果表明合金在225 ℃时效处理64 h时达到峰值硬度。峰值时效条件下合金的室温抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长率(EL)分别为:396.3 MPa、274 MPa和12.7%。相比轧制态分别提高了23.8%,7.4%和69.3%。合金优异强度和塑性来源于 α-Mg基体中析出的长约28.9 nm,宽约8.9 nm,体积分数约为11.7%的柱面β''相和基面18R-LPSO/γ''相。
孙华为 , 吴奇隆 , 李宇佳 , 孙志鹏 , 刘建波 , 张雷
2026, 55(6):1605-1611. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250047
摘要:采用感应加热技术制备了直接添加Cu和Cu包覆金刚石的镍基复合涂层。研究了Cu添加形式对金刚石镍基复合涂层的微观组织、物相演变、显微硬度和磨损性能的影响。结果表明:在金刚石镍基复合涂层中直接添加Cu和采用Cu包覆金刚石的形式引入Cu,均会抑制镍基合金基体中碳化物的生成,采用Cu包覆金刚石的形式添加时,在镍基合金基体中几乎观察不到碳化物;相较于直接添加Cu,采用Cu包覆金刚石涂层的平均显微硬度下降了76.7 HV,而且在磨粒磨损试验的15~45 min磨损阶段,涂层表现出更加优异的耐磨性。
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。
邵志猛 , 江洪林 , 高博文 , 张其东 , 胡志方 , 豆志河 , 尹延西
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。
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