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  • 2026年第55卷第7期文章目次
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    • >高温合金
    • MoWDZ409镍基高温合金在900 ℃/1000 h下组织稳定性的影响

      2026, 55(7):1724-1732. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250064

      摘要 (29) HTML (61) PDF 6.47 M (28) 评论 (0) 收藏

      摘要:重型燃气轮机用镍基高温合金通常具有较高的Cr含量,但高Cr含量给合金的成分设计优化带来了困难。特别是,为了避免有害拓扑密排(TCP)相的析出,限制了固溶强化元素W、Mo的含量。本工作采用复杂多组元扩散多元节技术,研究了W、Mo含量变化对燃机用镍基定向高温合金DZ409在900 ℃、1000 h时效条件下γ/γ′两相状态和TCP相析出的影响作用。实验结果表明:当Mo含量不变时,W含量由3.8wt%继续增加至4.3wt%时,γ′相体积分数略有减少,γ′相尺寸减小且形貌保持球形。当W含量超过4.3wt%时,合金中开始析出σ相和P相。当Mo含量由1.4wt%增加至1.6wt%,同时W含量从4.0wt%降至3.3wt%时,γ′相体积分数略有增加,γ′相尺寸减小且形貌保持方形。Mo 含量超过1.6wt%后,合金中析出σ相和P相。根据APT尖端重构图和各主要元素的离子分布图可知,W含量增大会促进TCP相析出,添加 Mo同时减少W也会促进合金析出TCP相,主要因为W、Cr等元素在γ基体中的富集,使γ相中难熔元素总量超过γ基体固溶极限。

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    • 热处理对一种高硼镍基高温合金组织及力学性能的影响

      2026, 55(7):1741-1747. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240824

      摘要 (26) HTML (40) PDF 8.13 M (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用SEM、拉伸试验和持久实验等手段探究了热处理对一种高硼Ni3Al基高温合金组织及力学性能的影响。结果表明,固溶温度由1080 ℃升高至1150 ℃时,枝晶干γ′相的体积分数逐渐降低,形态逐渐由块状向球形转变,γ通道内部析出了细小的三次γ′相。温度由1080 ℃升至1120 ℃时,骨架状一次硼化物部分回溶,颗粒状二次硼化物析出,且随着温度升高,二次硼化物析出倾向增大,温度升至1150 ℃固溶时硼化物完全回溶。经900 ℃×10 h时效后,1080 ℃固溶的合金在800 ℃拉伸时具有900 MPa的极限抗拉强度,在800 ℃/580 MPa具有144.5 h的持久寿命,综合力学性能最优,因此试验合金的最佳热处理工艺为1080 ℃×4 h→空冷+900 ℃×10 h→空冷。

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    • 短时真空热处理对第二代镍基单晶高温合金表面组织的影响

      2026, 55(7):1758-1765. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250063

      摘要 (24) HTML (24) PDF 2.77 M (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一种第二代镍基单晶高温合金经过真空固溶热处理后表面化学成分和显微组织的变化,重点研究了加氩气分压和不加氩气分压两种条件对铸件表层的影响。结果表明,在高温真空热处理过程中,加氩气分压进行固溶热处理时,试棒表面出现贫Cr层,表面层形成了明显的3层分布,接近基体的过渡层主要为γ′相+拓扑密堆相(TCP),次表层为γ′相+TCP+β相,表层为γ′相+β相。此时,金属Al和Ni元素在表面沉积。不加氩气分压处理时,试棒表面同样出现贫Cr层,形成了过渡层主要为γ′相+TCP相,表层为γ′相+TCP+β相的2层结构。真空热处理过程中,铸件表面元素的挥发、沉积、氧化、扩散等反应将同时发生。受温度、真空度和分压压力的影响,铸件表面将出现沉积层、贫化层和过渡层。同时对过程中各类反应的热力学和动力学原理进行了详细分析。

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    • 放电等离子烧结Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W-xY合金高温压缩蠕变行为及机理研究

      2026, 55(7):1766-1774. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250151

      摘要 (27) HTML (27) PDF 10.25 M (23) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用高能球磨(high-energy ball milling,HEM)和放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)工艺制备Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W-xY(x=0,0.1,0.2,at%)合金,通过SEM、EBSD、TEM等研究Y微合金化对Ti-47.5Al-6.8 Nb-0.2W合金高温压缩蠕变性能的影响,分别在800~850 ℃进行蠕变试验,应力为250 MPa,时间为50 h。结果表明:Ti-47.5Al-6.8Nb-0.2W-xY合金均由等轴γ晶粒、γ晶界的块状α2和B2相、α2/γ片层团组成。添加的Y主要以Al2Y颗粒的形式在晶界处形成链状结构,Y能细化晶粒并增大α2/γ片层团,Y含量由0增至0.2at%时,晶粒尺寸从12.1 μm减小至7.8 μm,细化效果最为显著。在蠕变后合金中γ晶粒轻微扁平化,片层发生弯曲和退化现象,片层团内部出现大量细小的再结晶晶粒及球状B2相,蠕变温度升高促进动态再结晶形成。Y的加入显著提高合金的压缩蠕变性能,在800 ℃下,0.2Y合金的最大蠕变应变为8.96%,稳态蠕变速率为4.01×10–7 s–1,与无Y合金相比分别降低了32.83%和38.31%。合金力学性能的改善是由于Al2Y颗粒的第二相强化、片层细化和B2相的减少。

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    • 大型GH4738合金开坯工艺研究方法及设计依据

      2026, 55(7):1807-1815. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250115

      摘要 (23) HTML (27) PDF 4.05 M (31) 评论 (0) 收藏

      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。

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    • Mo含量对Inconel617合金晶界碳化物及高温拉伸性能的影响

      2026, 55(7):1816-1822. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250132

      摘要 (22) HTML (27) PDF 4.13 M (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:以在第4代核能系统具有重要应用背景的Inconel617合金为对象,采用热力学计算、SEM、TEM、EBSD和高温拉伸测试等手段,研究了Mo含量对Inconel617晶界碳化物析出和高温拉伸性能的影响。结果显示,当Mo含量为8wt%~9wt%时,合金晶界仅存在细小的颗粒状M23C6,而当Mo含量为9.3wt%~9.6wt%时,合金晶界上观察到大量粗大的块状M23C6M6C。随Mo含量由8wt%增加到9.6wt%,合金的伸长率呈现出先增大后减小的趋势,其中含8.5wt%~9.3wt% Mo的合金表现出良好的强塑性匹配。断口观察分析表明,由于颗粒状M23C6对晶界有较好的强化作用,合金高温拉伸断口呈现穿晶断裂特征,而当晶界处析出大尺寸M6C和M23C6时,会促进沿晶裂纹形成,导致高温拉伸断口开始出现沿晶断裂特征。面向第4代核能系统高温部件应用的Inconel617合金Mo含量应不超过9.3wt%,建议控制在8.5wt%~9wt%。

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    • GH4698合金微观组织调控机制与中温力学行为研究

      2026, 55(7):1823-1832. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250137

      摘要 (27) HTML (29) PDF 10.96 M (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了不同的热处理制度,通过SEM、EDS、TEM以及拉伸实验等方法研究了不同制度下GH4698合金的组织演变及750 ℃拉伸性能,为合金微观组织调控和力学性能优化提供参考。结果表明:多级热处理制度使合金中γ′相尺寸呈多峰分布,其中小尺寸γ′相对合金强度有利,大尺寸γ′相利于提高合金塑性。在750 ℃下,经1030 ℃/4 h, AC+1000 ℃/4 h, AC+875 ℃/16 h, AC+725 ℃/16 h, AC热处理的合金析出3种尺寸的γ′相,合金晶内与晶界的强度得到协调,促进了位错滑移的传递,使合金塑性提升,具有最佳的综合力学性能,抗拉强度为706 MPa,断后伸长率达到9.3%。

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    • 热处理工艺对定向凝固高温合金4777DS再结晶的影响

      2026, 55(7):1833-1839. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250141

      摘要 (22) HTML (23) PDF 11.68 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用SEM、EBSD研究了不同热处理工艺、不同合金状态以及去应力退火工艺对4777DS合金再结晶缺陷的影响。合金不同热处理温度下保温后观察再结晶的情况表明:合金发生再结晶的温度为1055 ℃,热处理温度高于γ′相溶解温度时,再结晶呈现等轴再结晶形貌,而低于γ′相溶解温度时则呈现胞状再结晶形貌。随着热处理时间的延长,大角度晶界占比减少,产生的退火孪晶有助于降低畸变能。对比不同合金初始状态发生再结晶的情况可以发现,铸态合金发生再结晶的倾向最大,结合工程实际,发现较短时间的退火可有效地降低合金再结晶的情况。

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    • 混晶组织对镍基变形高温合金持久性能的影响与机制研究

      2026, 55(7):1840-1848. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250433

      摘要 (27) HTML (25) PDF 11.48 M (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过控制镍基变形高温合金锻造和热处理工艺,制备了粗晶体积分数为0%~100%的混晶组织,测试了不同混晶组织730 ℃/530 MPa的持久性能变化,获得了混晶组织对合金持久性能的影响规律与机制。结果表明:经730 ℃/ 530 MPa持久性能测试后,粗晶体积分数为0%~100%的混晶组织表现出差别较大的持久性能,粗晶体积分数15%的混晶组织持久寿命最短,粗晶体积分数100%的粗晶组织持久寿命最长;较低粗晶体积分数0%~15%的混晶组织试样高温持久断口呈现出典型的韧性断裂特征,而较高粗晶体积分数50%~100%的混晶组织试样持久断口呈现出沿晶断裂特征。所有混晶组织试样高温持久变形均以位错运动主导的晶内变形和晶界滑移为变形机制,但随着粗晶体积分数改变,{111}晶面上强织构及粗、细晶粒内部位错分布均产生变化,位错塞积与晶界滑移诱导的应力集中和孔洞形核倾向存在差异,影响了合金的高温持久性能。

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    • >铝合金
    • (Ti2Al20La+Al3Ti)/Al-7Si复合材料的显微组织、力学性能和耐磨性能

      2026, 55(7):1641-1650. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250374

      摘要 (26) HTML (26) PDF 12.30 M (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用熔配法制备了富含Ti2Al20La和Al3Ti增强相的(Ti2Al20La+Al3Ti)/Al-7Si复合材料,研究了不同Al-Ti-La合金添加量对复合材料的显微组织、力学性能及耐磨性能的影响。结果表明:向Al-7Si合金中加入10wt% Al-Ti-La合金得到的(Ti2Al20La+Al3Ti)/Al-7Si复合材料由细小的α-Al晶粒、短棒状共晶Si、块状Al3Ti及Ti2Al20La相所组成。复合材料的抗拉伸强度、延伸率、硬度分别为176.9 MPa、11.62%、73.2 HV,与Al-7Si合金相比,分别提高了13.4%、57.0%、26.2%,具有较高的强塑性,此外复合材料的耐磨性能也提高了20.1%。复合材料性能的提升有两方面影响因素。一方面是由于强化相Al3Ti与铝基体交界处形成了Al3Ti过渡层,且该过渡层与Al3Ti呈半共格关系。另一方面,强化相Ti2Al20La中的La元素能够吸附Si元素,导致Si元素富集在Ti2Al20La相边缘,形成半共格的Si层。

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    • 添加Ce1060集流体电池铝箔组织和性能的影响

      2026, 55(7):1664-1672. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250416

      摘要 (27) HTML (23) PDF 5.01 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:选用商业用1060集流体电池铝箔作为基体,添加稀土元素Ce,采用熔炼、除气净化、过滤处理、热轧、冷轧等工艺处理掺Ce铝箔,分析Ce添加对1060集流体电池铝箔的影响规律和机制。结果表明:在1060集流体电池铝箔中形成了AlCeSi金属间化合物相,其作为异质形核核心,能够细化晶粒;在冷轧变形过程中,晶界处含有Ce的第二相粒子产生强Zener钉扎效应,增加位错密度,抑制再结晶。细晶强化和位错强化协同强化,改善了铝箔的力学性能。添加Ce还能够降低基体中杂质元素的固溶度,改变晶格畸变散射,提高其导电性。添加稀土元素Ce,能够细化晶粒,促进腐蚀电位沿正向移动,进而提高耐腐蚀性能。

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    • 搅拌摩擦加工低镁Al-Mg-Sc-Zr合金组织及高应变速率超塑性

      2026, 55(7):1716-1723. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250070

      摘要 (34) HTML (30) PDF 8.22 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了搅拌摩擦加工速比因子对Al-3Mg-0.1Sc-0.1Zr合金显微组织、显微硬度和超塑性能的影响。结果表明,随着速比因子和热输入的增加,搅拌区面积增大,晶粒尺寸变大,动态再结晶更加充分,而搅拌区硬度峰值降低。不同速比因子加工的合金在温度为475 ℃、应变速率为10–2 s–1的条件下进行拉伸实验时均发生高应变速率超塑性,并观察到3种类型的真应力-真应变曲线。其中速比因子为4的合金延伸率最高,达到2500%,且在拉伸断裂前产生明显的应变硬化,这将改善常见的超塑性成形后期应力软化流失现象,表现出较高的工程应用价值。优异的超塑性主要归因于热稳定性好的等轴细晶以及高比例的大角度晶界组织,基于晶粒长宽比、孔洞演变以及断口侧面形貌分析,各速比因子下合金超塑性变形的主要机制为晶界滑移。

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    • 微量Ce元素掺杂对Fe81Al19合金组织、取向与磁致伸缩性能的影响

      2026, 55(7):1748-1757. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250049

      摘要 (21) HTML (20) PDF 8.08 M (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:Fe-Al合金兼具优异机械性能、低成本和中等磁致伸缩性能,是具有巨大应用潜力的新型磁致伸缩材料。本研究利用电弧熔炼制备(Fe81Al19)100-xCexx=0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4,at%)合金,分析微量稀土元素Ce对Fe81Al19合金的组织、织构和磁致伸缩性能的影响规律。结果表明:在Fe81Al19合金中添加微量Ce使等轴晶转变为柱状晶,并显著提升了有利的η织构体积分数。但柱状晶特征随着Ce含量提高逐渐减弱,导致了η织构的减弱和γα织构体积分数的提高。随着Ce元素含量的增加,晶界和晶粒内部区域形成大量富Ce的第二相。其中晶界处主要为富Ce-Al第二相,而在晶内为由Ce-Al包裹富Fe-Ce相的复合第二相。微量Ce元素掺杂显著提高了Fe81Al19合金的磁致伸缩性能,特别是当Ce含量为0.05%时,磁致伸缩系数达到峰值153 ppm,增幅达89%。磁致伸缩系数的显著提升归因于微量Ce元素添加形成更多包含η织构柱状晶以及微量Ce元素固溶导致更多纳米异质相的形成。

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    • 放电能量对LA103Z/1060Al异种材料电磁脉冲焊接界面形貌的影响

      2026, 55(7):1783-1792. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250095

      摘要 (23) HTML (18) PDF 6.43 M (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电磁脉冲焊接实现了LA103Z和1060Al异种材料的连接,结合数值模拟和实验探究了放电能量对界面形貌的影响、波形的形成机制和界面元素扩散问题。结果表明:感应磁场和感应电流分别与焊接电流大小和变化速率相关。放电能量的提高增大了1060Al受到的洛伦兹力,提高了碰撞速度,而碰撞角度几乎不受影响。回弹现象改变了1060Al和LA103Z的接触状态,这是环形焊缝形成的关键。模拟和实际的界面形貌都为正弦波,且波幅从32 kJ的3.02 μm提高到了38 kJ的6.48 μm。波形的形成源于界面上剪切作用及碰撞引发的剪切不稳定性和金属塑性流动共同作用。界面上没有观察到熔化现象,接头最大剪切强度达到了铝母材的90.38%。模拟结果表明界面上的温度始终低于母材的熔点是接头力学性能提高的关键。

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    • 可溶铝合金水解过程中镓的回收与浸出行为研究

      2026, 55(7):1793-1800. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250098

      摘要 (34) HTML (29) PDF 3.10 M (22) 评论 (0) 收藏

      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。

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    • >钛合金
    • TB18合金组织无析出区的形成机理

      2026, 55(7):1625-1631. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250359

      摘要 (31) HTML (27) PDF 6.58 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:以TB18合金棒材为对象,通过显微组织表征、成分分析及相结构分析,探究未析出区的形成机理。结果表明:经870 ℃×120 min固溶+525 ℃×240 min时效处理后,TB18合金棒材横截面中间以内区域存在不连续白色亮斑状纯β相无析出区;在等温时效过程中,αs相优先在β晶界析出并长大,部分无析出区随时效时间增加有所减少但仍有保留。成分分析显示,无析出区中Mo含量偏高、Nb含量偏低,且存在Ti-Nb团簇;固溶时,亚稳β相分解为富β稳定元素的β′′相和贫β稳定元素的β′相,β′相可作为α相形核衬底,而富β稳定元素区域及Ti-Nb团簇会抑制α相析出,最终形成无析出区。本研究为TB18合金工艺优化提供理论依据。

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    • TC4钛合金超塑性半球形壳体壁厚均匀化控制及性能

      2026, 55(7):1683-1691. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250526

      摘要 (22) HTML (20) PDF 3.81 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:球形/胶囊形表面张力贮箱以其结构轻、效率高、可靠性高等优势,在卫星、航天器等领域得到广泛应用。随着航天事业的发展,表面张力贮箱的半球壳体主体壁厚进一步减薄、结构更为复杂、整体性能一致等要求对半球成型工艺带来极大挑战。采用快速正反向超塑成型法,通过调整反向预成型型面,成功实现半球整体壁厚均匀化成型。结果表明,成型后的半球壳体各部位性能、组织形态与初始板材基本一致,半球壳体壁厚具有良好均匀性。

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    • 燃气轮机大型复杂厚壁钛合金铸件整体精铸成形工艺优化

      2026, 55(7):1701-1708. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250073

      摘要 (63) HTML (30) PDF 3.80 M (1693) 评论 (0) 收藏

      摘要:熔模精铸大型复杂厚壁钛合金机匣是重型燃气轮机的核心部件之一,该铸件具有轮廓高、壁厚大和形状复杂等特征,存在整体成形困难、缩松缩孔缺陷多、尺寸精度低等难题,限制了高功率燃气轮机的装配和使用。本工作采用ProCAST软件开展了离心铸造过程凝固温度场和流场研究,通过分析模拟结果确定了潜在的孤立液相区范围,根据离心铸造特性推导出用于设计螺旋形横浇道和倾斜冒口的数学模型,基于此构建了集合排气集渣、调节流量和优化温度场的一体化浇注系统结构,能够有效降低凝固缺陷。进一步,开发了蜡模分体拼接方案,同时构筑了直浇道、横浇道、内浇道截面积比例为1:2.5:6的浇注系统蜡模树组,结合尺寸定型和型壳加固工装,最终获得了充填完整、冶金质量良好和尺寸精确的优质铸件。为重型燃气轮机的钛合金机匣规模化制造提供了有效的技术指导,其浇注系统构型对于其他大型复杂厚壁钛合金铸件也有一定参考价值。

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    • V元素对β型钛合金力学性能与电子结构的影响

      2026, 55(7):1709-1715. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250075

      摘要 (25) HTML (24) PDF 3.23 M (24) 评论 (0) 收藏

      摘要:β-Ti为研究对象,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算的方法,用V原子取代Ti原子构建不同V含量的Ti-V系模型,对其力学性能及电子结构进行计算。计算结果表明:V原子的添加会降低β-Ti的弹性常数和弹性模量,并提升体系的塑韧性,这是由于在形成Ti-V体系时,两种原子均失去电子,体系的电子活跃程度增加,类金属键的键性增强,塑韧性得到提升。此外Ti和V原子的3d轨道主要参与成键,这是导致塑韧性提升的关键原因。同时还有部分电子聚集在两种原子周围,且具备一定的方向性,说明体系内部也有共价键存在,共价键的存在是提升体系机械稳定性的关键所在。

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    • 基于颈椎受力特点的多孔钛合金拓扑优化设计

      2026, 55(7):1801-1806. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250110

      摘要 (30) HTML (16) PDF 2.08 M (15) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了设计适用于颈椎植入物的多孔钛合金结构,根据颈椎受压缩、压缩-剪切、压缩-扭转、压缩-弯曲等不同受力情况,利用拓扑优化和CAD相结合的方法构建出4种单胞结构TO-C、TO-CS、TO-CT、TO-CB, 并通过压缩仿真进行力学性能分析;最后对采用激光粉末床熔融技术制备的孔隙率60%多孔试件进行了准静态压缩试验。有限元仿真和压缩试验结果共同表明,4种多孔结构的抗压性能和弹性模量均满足人体骨植入物的需求,其中,TO-CB结构的抗压性能最优,适用于作为多孔钛合金颈椎植入物。

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    • >材料科学
    • Gd对中子吸收用双相不锈钢组织和力学性能的影响

      2026, 55(7):1632-1640. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250353

      摘要 (23) HTML (17) PDF 10.89 M (28) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了不同Gd含量对00Cr23Ni8Mo1.4Mn1.4Si0.5合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,Gd元素在合金中主要有3种赋存状态,即Gd2O3M12Gd和M3Gd相(M=Fe, Cr, Ni)。随着Gd含量的增加,含Gd析出相与铁素体相含量增加,而奥氏体相含量降低。氧化钆和2种含Gd相的析出是合金在热变形过程中开裂的主要原因,部分聚集的氧化钆颗粒与晶界上难以变形的含Gd相降低了合金的热延展性。随着Gd添加量的增加,合金的抗拉伸强度和截面收缩率均降低。此外,与M12Gd相比,M3Gd更为硬脆,对合金的力学性能破坏性更强。

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    • 用于纯钛的纳米羟基磷灰石掺杂微/纳结构复合微弧氧化涂层的制备与性能

      2026, 55(7):1651-1663. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250404

      摘要 (30) HTML (19) PDF 7.89 M (26) 评论 (0) 收藏

      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。

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    • 铂的热变形行为及显微组织演变

      2026, 55(7):1673-1682. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250381

      摘要 (23) HTML (13) PDF 8.94 M (25) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过热压缩实验研究了铂的热变形行为,通过对应力-应变曲线的分析,构建了预测铂流动特性的本构方程。利用本构方程,计算了不同温度和应变速率下铂在热加工过程中的峰值应力。结果表明:预测值与实验结果非常吻合。电子背散射衍射分析揭示了安全加工区域内不同条件下的热变形机制。优选的加工参数为变形温度860~910 K,应变速率0.01~0.1 s-1。在高应变速率下观察到的不连续屈服是由于晶界上可动位错的增殖和运动造成的。

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    • 高温超导MgB2线材体积成形有限元模拟:用金属和粉体的本构模型构建

      2026, 55(7):1692-1700. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250326

      摘要 (20) HTML (12) PDF 4.94 M (22) 评论 (0) 收藏

      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。

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    • 前过渡族金属掺杂对Fe85.5B13Cu1.5纳米晶合金结构和磁性能的影响

      2026, 55(7):1733-1740. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250143

      摘要 (26) HTML (18) PDF 5.43 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了添加1at%前过渡族金属(M=Ti,V,Cr,Zr,Nb,Mo)对Fe84.5B13Cu1.5M1合金快淬结构、晶化组织以及磁性能的影响规律,探讨了不同M影响合金结构及其磁性能的机理。结果表明,除M=Zr快淬合金为完全非晶态外,其余合金均有平均晶粒尺寸(dα-Fe)小于10 nm的高数密度(Nd)的预存α-Fe晶粒弥散分布于非晶基体中;M掺杂可不同程度降低合金中预存α-Fe的Nddα-Fe,降幅顺次为Cr<V<Mo<Nb<Ti<Zr,与M元素增大合金的原子尺寸错配度和负混合焓值而提升非晶形成能力的程度呈正相关。M掺杂对热处理后获得的α-Fe相/非晶纳米复相组织和磁性能影响显著,相较于Fe85.5B13Cu1.5M=V/Cr/Nb/Mo合金的α-Fe平均晶粒尺寸(Dα-Fe)和矫顽力(Hc)降低,而M=Ti/Zr合金的Dα-FeHc增加;掺杂合金的饱和磁感应强度(Bs)均略有减小;其中,M=Mo合金具有最佳的纳米晶组织和软磁性能,其Dα-FeHcBs分别为14.9 nm、8.3 A/m和1.84 T,显著优于Fe85.5B13Cu1.5合金的17.9 nm、22.1 A/m和1.90 T。掺杂Mo实现了快淬合金中预存α-Fe晶粒的Nddα-Fe的优化匹配,增强了热处理晶化过程中的α-Fe晶间协调竞争生长效应,有效细化了纳米晶组织,因而降低磁晶各向异性,提高软磁性。

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    • 变形时效处理N36锆合金基体/沉淀相界面相互作用研究

      2026, 55(7):1775-1782. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250093

      摘要 (24) HTML (15) PDF 5.71 M (16) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用等通道双转角挤压(equal channel dual angle pressing, ECDAP)大塑性变形工艺制备N36锆合金试样,并进行退火和时效处理。使用OM观察了初始显微组织,使用SEM及TEM分析了沉淀相种类及形貌特征。结合价电子密度差与抗拉强度,分析了时效处理后α-Zr基体与(Zr,Nb)2Fe沉淀相界面的键合机制,探究了(Zr,Nb)2Fe颗粒析出行为对ECDAP工艺制备N36锆合金组织及性能的影响。结果表明:ECDAP工艺可以显著细化晶粒,并促进N36锆合金中沉淀相的均匀分布。析出相主要由Zr(Nb,Fe)2和(Zr,Nb)2Fe组成,并有大量的内部条纹位错。α-Zr基体与(Zr,Nb)2Fe沉淀相界面处的价电子密度差为91.02%,晶格失配导致界面位错运动阻力增大,不稳定性提高,易产生相对运动并引发层错。界面位错可能诱导基体位错移动以满足变形需要。4和8 h时效后N36锆合金抗拉强度增幅分别达到2.14%和10.36%,这是由于沉淀相与基体间的强电子不连续性导致的第二相强化增加。

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