2026年第5期

>2026相场法-集成计算材料工程

• TiNb二元合金中核壳结构的设计及相场模拟

  陈恭昱, 程利, 刘子晗, 张刚, 朱家明

  2026,55(5):1129-1136   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250225

  摘要(17) HTML(52) PDF(1.92 M)( 39)

  摘要：采用相场模拟对块体TiNb二元合金中的核-壳结构进行了设计和研究，通过精确控制TiNb合金体系中调幅分解过程的初始和边界条件，以获得不同的核-壳结构，并揭示了核-壳结构的形成机理。此外，研究了体系初始温度梯度、平均温度和初始浓度分布对核-壳结构的影响。结果表明，初始浓度梯度是形成核-壳结构的关键因素。此外，较大的初始温度梯度和较高的平均温度能促使核-壳结构的形成，并可通过调节TiNb合金中富铌区的初始浓度分布来稳定核-壳结构。作为理论基础，本研究为制备具有特殊核-壳结构和理想力学与物理性能的TiNb基合金以及其它材料提供了一种新颖且简单的策略。

• 纯Ti薄膜物理气相沉积过程中晶粒演化三维定量相场模拟

  张童弟, 马飒, 钟静, 杨胜兰, 张利军

  2026,55(5):1137-1145   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250211

  摘要(6) HTML(22) PDF(1.86 M)( 29)

  摘要：结合相场方法和移动边界方法，对不同沉积速率和晶粒取向下物理气相沉积Ti薄膜的生长和晶粒演化进行了三维相场模拟，同时考虑了其形貌和晶粒取向的演化。模拟结果表明：在较低沉积速率下形成的Ti薄膜表面存在明显取向的纹理结构，Ti薄膜表面粗糙度与晶粒取向差呈正相关；同时，模拟获得的表面粗糙度与实验结果吻合较好。

• 多向锻造工艺最优温度设计：晶体相场研究

  宋卓, 李欢庆, 田晓林, 康晓兰, 侯华, 赵宇宏

  2026,55(5):1146-1156   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250354

  摘要(13) HTML(15) PDF(4.13 M)( 32)

  摘要：以多向锻造温度为自变量，采用双模晶体相场模型，研究了不同温度下的形核模式、反应机制及晶界-位错相互作用。结果表明：建立了工艺参数与晶粒细化/粗化的映射关系，确定最优加工温度系数为0.23。相较于0.19、0.20、0.21、0.25及0.27等加工温度系数条件下，细化效果分别提升256.0%、146.0%、113.0%、6.7%和52.4%。温度过高会因位错湮灭导致晶粒粗化；施加应变会降低材料实际熔点。即使加工温度未超过理论熔点，仍可能发生熔化与重结晶，引发过烧现象——该现象在减少内部缺陷的同时会导致晶粒整体粗化。本研究对实际锻造工艺设计具有重要指导意义。

• 钛-铌合金激光选区熔化双道扫描过程中热历史对非平衡凝固组织影响的多物理场研究

  吴丹, 王刚, 施荣沛

  2026,55(5):1157-1169   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250053

  摘要(12) HTML(18) PDF(3.81 M)( 33)

  摘要：通过多物理场方法来量化工艺参数（激光功率、扫描速度、扫描间距和扫描策略）的变化对Ti-25Nb（原子分数）合金激光选区熔化（SLM）双道扫描过程的热历史以及相应的显微组织演变的影响。模拟结果表明，在双道扫描下，提高激光功率会形成更大的热积累，从而导致重熔时熔池体积增大和晶粒变粗。降低扫描速度会增强重熔，并促进熔池顶部的胞状晶生长，而更快的扫描速度会产生更粗糙的熔体轨迹和更细小的晶粒。扫描间距显著影响熔池尺寸和显微组织形态，较小的扫描间距有助于重熔。此外，采用往复式扫描时，第二熔道中晶粒的取向与第一熔道中的取向明显不同。更重要的是，与第一道次扫描相比，第二道次扫描后重熔熔池边界处的温度梯度和冷却速率都降低了，导致界面速度降低，凝固微观结构发生了显著变化。本研究为非平衡凝固组织调控提供了理论基础，并为钛合金的SLM工艺参数优化提供了新的见解。

• 梯度层厚度对2024 Al/TC4层压复合材料抗侵彻性能的影响

  王康安, 李沐奚, 侯华, 赵宇宏

  2026,55(5):1170-1183   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240842

  摘要(16) HTML(18) PDF(3.76 M)( 26)

  摘要：将梯度结构引入金属叠层靶板，通过有限元仿真对梯度结构与均匀层厚靶板进行抗侵彻模拟对比，并通过冲击实验验证分析。结果表明，梯度结构前端的高层厚及合适的Ti合金占比为子弹带来更大的冲击阻力，使弹头镦粗破损加剧，提升抗侵彻性能。此外，在冲击过程中，应力以波的形式在靶板各层透射和反射，压缩波与拉伸波相互作用使靶板产生非协同形变并导致分层。梯度靶板凭借更高的能量吸收率，消耗了子弹更多的动能，使得抗侵彻性能更进一步。本研究为梯度结构在金属叠层装甲中的应用提供了理论依据。

• 钚镓合金中氦气泡形成演化的相场模拟

  喇永孝, 朱李盼, 柳文波

  2026,55(5):1209-1215   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250197

  摘要(39) HTML(25) PDF(1.56 M)( 38)

  摘要：钚镓（Pu-Ga）合金是一种重要的核材料，氦泡形核生长严重影响其微观组织演变和力学性能变化。本工作建立了室温时效条件下Pu-Ga合金中氦泡形成演化的相场模型，分析了不同时效时间和温度下的氦气泡的形貌演变规律，根据相场模拟结果统计了氦气泡的平均直径和数密度的变化曲线。研究发现，室温时效下气泡的尺寸和位置几乎不会发生变化，而气泡数密度呈直线增长，模拟结果与公开发表的实验结果符合较好。分析发现，时效温度主要通过影响点缺陷的迁移率，从而影响气泡生长速率，而室温时扩散系数非常低是导致室温下Pu-Ga合金中氦泡尺寸和数密度特殊演化趋势的主要原因。本工作为准确预测Pu-Ga合金中氦泡生长行为提供了介观尺度理论模型。

• 存储能对合金晶粒长大影响的相场模拟研究

  李学雄, 张金虎, 许海生, 马英杰, 王皞, 王清江, 徐东生

  2026,55(5):1216-1222   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250235

  摘要(16) HTML(26) PDF(2.52 M)( 33)

  摘要：采用优化加速的多相场模型，研究了存储能大小及分布方式对合金组织晶粒长大的影响。结果表明，模型实现并加速了较多的结构场变量组织演化，合金存储能升高，加快合金晶粒长大演化，平均晶粒尺寸增大，组织演化前中期高存储能晶粒降低组织中局域区域的晶粒尺寸均匀性；存储能分布非均匀性增加，可加速组织前中期存储能释放进程，获得较大尺寸晶粒，后期获得较小且更均匀的晶粒尺寸。本研究可为合金微观集成计算提供多晶几何模型，为高温变形后晶粒长大尺寸精细参数变化分析提供理论基础。

• 两相复合燃料烧结末期晶粒长大过程的相场模拟

  翟静杰, 喇永孝, 廖宇轩, 吴学志, 申文龙, 柳文波

  2026,55(5):1223-1232   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250214

  摘要(10) HTML(15) PDF(2.30 M)( 31)

  摘要：本研究基于相场方法构建了两相复合燃料烧结末期晶粒长大过程的数值模型，并系统模拟了UO₂-UN复合燃料体系的晶粒演化行为。首先，通过建立双晶粒夹持空洞的简化模型，揭示了晶界与空洞的交互作用机制。研究表明：晶界附近空洞呈现收缩动力学特征并形成透镜状形貌，且与高界面能晶粒接触的空洞收缩速率显著提升；体系的三重界面角由两相晶界能与界面能的比值决定。其次，针对两相多晶体系的晶粒长大过程进行定量分析，相体积分数影响研究表明：相界面对晶粒迁移具有显著制约作用，随着第二相体积分数增加，相界面密度增大导致晶粒生长速率衰减。最后，构建两相多晶含空洞体系晶粒长大模型，对空洞产生的钉扎效应进行研究并阐明烧结末期的生长动力学机制，空洞钉扎效应研究表明：空洞对晶界产生钉扎作用，其钉扎强度与孔隙密度呈正相关，且局部空洞分布的非均匀性将诱发异常晶粒生长现象，三维空洞钉扎分析显示：复杂的晶粒拓扑结构强化了空洞的钉扎效应，使得异常晶粒生长在三维体系中呈现更显著的形貌特征。

• U-Nb合金相分解行为的相场模拟研究

  崔书山, 王勤国, 尹嘉清, 邹东利

  2026,55(5):1233-1241   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250215

  摘要(11) HTML(17) PDF(2.08 M)( 39)

  摘要：U-Nb合金的双相区分解随着成分、时效温度和保温时间而展现出丰富的微观组织变化。为了深入研究U-Nb合金复杂相分解行为的物理机制，开展了较为系统的相场模拟研究。结果表明，连续析出和不连续析出可能具有相同的热力学条件，当体扩散受到抑制而界面扩散起主导作用时，相分解更倾向于不连续析出。推测U-5Nb合金和U-13Nb合金连续析出产物的明显差异是由不同相变机制导致，U-5Nb合金发生典型的连续析出，而U-13Nb合金先在γ相内发生互溶间隙分解，然后形成α相析出物。γ相在中间Nb含量区间的自由能关系对是否发生互溶间隙分解以及不连续析出组织中富Nb相的成分具有重要影响。

• 多元合金等温凝固的双边扩散定量相场模型

  许海生, 张金虎, 李学雄, 杨亮, 刘仁慈, 贾清, 刘冬, 王皞, 徐东生, 王锦程, 杨锐

  2026,55(5):1242-1249   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250233

  摘要(9) HTML(14) PDF(1.81 M)( 34)

  摘要：为实现工业合金凝固过程中微观组织演化的定量模拟，本研究将多元合金等温凝固的单边扩散定量相场模型扩展为双边扩散模型，并与合金实际的热力学和动力学数据进行耦合，以充分考虑多组元合金成分之间的相互作用。在消除界面化学势跳跃的基础上，重新确定了双边扩散定量相场模型中的反溶质截留系数A_i和相场迁移率M。结果表明：以Ti-45Al- 8Nb（at%）三元合金为例，进行了一维（1D）和二维（2D）数值模拟，并与实验结果进行对比，验证了所建立模型在合金凝固过程中对微观组织预测的有效性。研究结果为进一步优化工业合金的铸造工艺和凝固组织的精准调控提供了理论支撑。

• 强迫对流作用下AZ91镁合金α-Mg枝晶生长相场法模拟

  冯素蕊, 陈伟鹏, 裴嘉琪, 孙开心, 赵宇宏

  2026,55(5):1250-1258   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250409

  摘要(9) HTML(16) PDF(1.81 M)( 27)

  摘要：在合金凝固过程中，熔体流动会显著改变枝晶生长的热动力学，从而影响构件的微观组织和力学性能。本工作建立了强迫对流作用下Mg-9.0wt%Al-1.0wt%Zn合金α-Mg枝晶生长的相场-格子Boltzmann耦合模型，主要研究了熔体对流对α-Mg枝晶生长的影响。结果表明，熔体对流会导致枝晶生长的不对称形态，上游的枝晶生长速率大于下游，且流速越大枝晶的不对称形态越显著。通过对不同流速方向的模拟，发现枝晶臂长度会随流速方向与水平方向夹角的增大而增大，而溶质富集层厚度则会随夹角的增大而减小，当夹角为90°时，枝晶臂受到剪切力最大，偏转角度也最大。此外，三维模拟结果证实，强迫对流作用下α-Mg枝晶的不对称生长行为在三维模拟中同样存在，表现为下游溶质富集程度更大，而凝固潜热主要集中在上游。

• 相场法研究Al影响Mg-3wt%Y-1wt%Zn合金非等温凝固枝晶生长和溶质偏析

  陈远超, 陈伟鹏, 裴嘉琪, 冯素蕊, 孙开心, 赵宇宏

  2026,55(5):1259-1267   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250408

  摘要(11) HTML(17) PDF(2.25 M)( 25)

  摘要：利用多元定量相场建模，研究了添加Al对Mg-3wt%Y-1wt%Zn合金凝固行为的影响，重点分析了α-Mg枝晶的生长动力学、溶质偏析及二次枝晶臂间距的调控机制。结果表明，Al的加入显著抑制α-Mg枝晶的生长速率，降低了固相分数增长速度。同时，Al添加有效缓解了Zn的微观偏析，使Zn的偏析度大幅降低，但对Y的偏析影响较小。此外，Al通过降低液相线温度、抑制溶质扩散及减小固/液界面能，促进了二次枝晶臂的细化。成分过冷理论分析表明，高Al含量加剧溶质富集，导致更大的过冷度，从而影响枝晶形核与生长。本研究有助于深入理解如何优化Mg-Y-Zn-Al合金的凝固组织、改善力学性能及耐蚀性能。

• 晶体相场模拟揭示晶粒取向与裂纹扩展关系

  张云帆, 李欢庆, 宋卓, 李宁, 赵宇宏

  2026,55(5):1268-1278   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250365

  摘要(10) HTML(13) PDF(2.86 M)( 25)

  摘要：采用晶体相场法，研究了双晶系统在动态拉伸条件下，不同取向角度对纳米双晶体系中微裂纹扩展机制的影响。结果表明，相同拉伸条件下，裂纹扩展方式、裂纹体积分数、裂纹扩展速率与晶粒取向相关。同取向差裂纹扩展机制差异取决于裂纹尖端附近的位错活动，位于裂纹尖端的单个位错，易会导致裂纹发生脆性扩展，加快裂纹扩展速率；裂纹尖端多个方向不同的位错可能会发生位错缠结，进而阻碍裂纹扩展。

• 力学耦合相场模型在典型航空材料中的应用与展望

  张金虎, 许海生, 武佳奇, 李学雄, 杨亮, 王皞, 董利民, 徐东生, 杨锐

  2026,55(5):1308-1316   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250232

  摘要(14) HTML(10) PDF(4.01 M)( 36)

  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。

• 相场模拟在电子封装可靠性中的应用

  董姝含, 吴芃, 周颂超, 李浩喆, 孙戈辉, 林鹏荣, 冯佳运, 王尚, 田艳红

  2026,55(5):1317-1333   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250226

  摘要(11) HTML(10) PDF(3.21 M)( 32)

  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。

• 金属增材制造过程凝固微结构选择图谱的研究现状及展望

  赖文福, 刘佳, 张利军

  2026,55(5):1334-1347   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250234

  摘要(12) HTML(14) PDF(4.42 M)( 34)

  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。

• 铸造过程模拟软件前处理技术研究进展

  崔雨薇, 潘玥, 段志强, 刘彬, 裴小龙, 陈利文, 侯华, 赵宇宏

  2026,55(5):1348-1362   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240849

  摘要(7) HTML(14) PDF(2.26 M)( 25)

  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。

>材料科学

• Ti元素对NbTaMoWTi_x难熔高熵合金组织、性能及热稳定性的影响

  欧鹏程, 万强, 姜慧, 沙明红, 孙嘉彬, 艾新港, 李胜利, 黄天荡

  2026,55(5):1184-1190   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250034

  摘要(11) HTML(21) PDF(2.44 M)( 34)

  摘要：研究了Ti元素对NbTaMoWTi_x (x=0, 1, 1.5, 2) 难熔高熵合金铸造态和退火态组织和力学性能的影响。结果表明：加入Ti后，铸造态合金仍然保持原有的体心立方（bcc）结构；力学性能方面，对比未加入Ti元素的NbTaMoW合金，强度和塑性分别提高了93%和215%。NbTaMoWTi_x合金表现出优异的热稳定性。在经过1400 ℃退火处理后，仍然可以保持bcc单相结构，力学性能甚至略有提升。然而，高Ti含量合金（NbTaMoWTi_1.5与NbTaMoWTi₂）经过退火处理后，由于富Ti针状相的出现，力学性能明显下降。

• 超细晶纯钛的低周疲劳行为

  刘晓燕, 王子轩, 杨西荣, 罗雷, 王敬忠

  2026,55(5):1191-1198   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250036

  摘要(13) HTML(13) PDF(4.86 M)( 26)

  摘要：采用室温4道次等径弯曲通道变形+旋锻制备超细晶纯钛，利用Instron型电液伺服疲劳试验机在室温下分别对粗晶和超细晶纯钛进行应变控制的低周疲劳试验，应变幅范围为0.5%~1.1%。通过透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究超细晶纯钛疲劳变形后的组织和断口形貌。结果表明：与粗晶纯钛相比较，超细晶纯钛具有更高的低周疲劳寿命，例如在总应变幅为0.5%时，超细晶和粗晶纯钛的疲劳寿命分别为10 850和4820周次。除总应变幅为0.5%外，超细晶纯钛在疲劳变形过程中表现出显著的循环软化现象。随着总应变幅的增大，疲劳滞后回线所包含的面积增大。断口形貌显示疲劳裂纹萌生于试样表面，疲劳扩展区存在大量疲劳辉纹和微裂纹，随着应变幅的增加，疲劳断裂模式由韧性断裂转变为准解理断裂。超细晶纯钛低周疲劳变形机理为位错滑移。

• 基于DIC与EBSD技术的GH4169合金拉伸变形行为实时研究

  张丽民, 张红菊, 夏雯, 于丽敏, 曹东东, 贾荣光

  2026,55(5):1199-1208   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250350

  摘要(13) HTML(14) PDF(4.01 M)( 25)

  摘要：通过同步介观数字图像相关（DIC）与电子背散射衍射（EBSD）原位表征技术，研究了GH4169高温合金在室温单轴拉伸下的变形行为。结果表明：在晶粒偏转动力学方面，基于自主研发M-DIC软件量化分析发现，在单轴拉伸时，沿拉伸轴水平方向呈双向旋转，在1100 MPa应力水平下，能够得到±0.6°的震荡偏转角，并在应力轴45°方向上萌生出晶界微孔。EBSD晶体学分析揭示了载荷依赖性滑移演变规律：在初始阶段，具有高施密德因子（>0.4）的软取向滑移系被激活，随后在滑移过程中转变为硬取向滑移系，在晶内形成平行滑移带，晶界出现位错塞积。单轴拉伸过程出现应变能累积特征，为双阶段积累模式：初期以晶界局部化为主，随后发展为晶内扩展，最终在大角度晶界处萌生裂纹，其中孪晶界展现出优于大角度晶界的力学稳定性。变形织构特征为铜型织构组分C｛112｝<11>、 S｛123｝<63>和B｛110｝<10>。完整变形链如下：软取向滑移系滑移→位错滑移启动→晶粒旋转主导应变分配→晶间应力集中→晶界开裂主导破坏。本研究揭示的跨尺度变形机制为晶界工程优化镍基高温合金提供了关键理论依据。

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

  李晓诚, 寇生中, 陈咏萱, 李林, 那慧康, 李春玲

  2026,55(5):1279-1285   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230404

  摘要(11) HTML(8) PDF(1.79 M)( 38)

  摘要：根据经典形核理论，构建了Zr₆₁Ti₂Cu₂₅Al₁₂合金的时间-温度-转变（TTT）曲线，由此估算并修正得出其临界冷却速率 R_c≈63 K/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^-2~10⁴ 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：首先，升温速率与特征温度之间的依赖关系符合Vogel-Fulcher-Tammann方程；其次，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定提供了技术指导和理论依据。

• DZ411合金在950 ℃/190 MPa的蠕变断裂行为研究

  李岩, 黄垚, 于珊, 王宇奇, 尚佳欣, 赵成志, 张贺新

  2026,55(5):1286-1291   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240797

  摘要(8) HTML(6) PDF(2.85 M)( 30)

  摘要：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 ℃/190 MPa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，元素的定向扩散导致合金形成筏状组织，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强。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2.78×10^–7 s^–1；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2.17×10^–8 s^–1；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2.22×10^–7 s^–1。

• 采用压力热处理工艺对金属钨进行表面纳米化处理

  张鹏飞, 何换菊, 张战胜, 王标, 屈晶晶, 林铁松, 杨治华

  2026,55(5):1292-1298   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240713

  摘要(8) HTML(12) PDF(2.01 M)( 25)

  摘要：为进一步提高金属钨工件在高能辐照、电弧烧蚀等工况下的使用寿命，有必要对钨进行表面纳米化处理，提高表层材料的抗疲劳、耐辐照等性能。然而，由于钨的高熔点和高硬度，使其表层材料发生塑性变形或局部熔化十分困难。本工作以纯钨板为原料，对其施加10 MPa压力，在真空中将其加热至900 ℃并保温3 h，采用压力热处理工艺对钨板进行表面纳米化处理。结果显示处理后，在钨板表面形成了厚度2~4 μm的纳米晶层，晶层厚度均匀。纳米晶粒呈等轴状，平均晶粒尺寸普遍小于300 nm。钨板内部依然保持为粗晶组织，表面纳米晶层与基体粗晶组织之间结合牢固，无明显界面。本工作有望为钨等难熔金属表面纳米化探索一种更加高效便捷的技术路径，具有重要的理论意义和实际应用价值。

• 激光熔覆V过渡层辅助钛/钢异种金属激光焊接工艺及性能研究

  李洋, 芦丽莉, 徐睦忠, 盖欣, 杜航, 丁涛, 乐望赟, 邢丽, 严成文, 贝尔德妮科娃·欧乐娜, 龚亚, 李权

  2026,55(5):1299-1307   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250128

  摘要(18) HTML(20) PDF(1.83 M)( 29)

  摘要：钛/钢异种金属结构件在多个领域具有巨大的应用前景，本工作采用激光熔覆钒（V）过渡层的方法辅助钛合金Ti-4Al-2V与不锈钢06Cr18Ni11Ti激光组对焊接，获得了组织性能优异的钛/钢异种金属接头。以高纯钒（V）粉作为过渡金属材料，采用激光熔覆设备在4 mm厚度钛合金Ti-4Al-2V端面，以多层多道熔覆工艺制备一定厚度的V过渡层，并对过渡层中的化学成分、组织形貌及残余应力进行分析；随后将该V熔覆试样与06Cr18Ni11Ti不锈钢进行激光对接焊，对钛合金+V过渡层+激光焊缝+不锈钢焊接接头的宏观形貌、微观组织、力学性能（高温及室温抗拉强度、冲击韧性）、断口形貌及接头硬度等进行表征。结果表明：在钛合金上激光熔覆V过渡层，当V层厚度≥6.8 mm时熔覆金属近表面V含量约为98wt%，Ti含量降至0.18wt%~0.22wt%；上述钛/钢焊接接头的室温抗拉强度均值为537.3 MPa，高温抗拉强度（350 ℃）均值为 426.3 MPa，且室温拉伸试样断裂在V熔覆层上，冲击韧性均值分别为38.2 J/cm²（焊缝中心）、102.6 J/cm²（热影响区-临近V熔覆层一侧），167.6 J/cm²（热影响区-临近不锈钢一侧）；对拉伸试样断口进行SEM分析，断口形貌显示韧窝占主要部分，局部区域存在韧窝+解理或准解理的混合断裂特征，说明韧性与脆性断裂同时存在，以韧性断裂为主。

>评述

• 高温合金径向锻造工艺的研究进展

  李澍, 钟佳, 姚凯俊, 江河, 姚志浩, 董建新

  2026,55(5):1363-1373   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240791

  摘要(7) HTML(15) PDF(1.64 M)( 28)

  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。

• 核反应堆用钼铼合金辐照损伤行为研究进展

  常恬, 林小辉, 张伟伟, 辛甜, 薛建嵘, 梁静, 高选乔, 张文

  2026,55(5):1374-1384   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250279

  摘要(18) HTML(25) PDF(1.66 M)( 39)

  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。

优先出版

• 金属材料的室温不连续屈服行为研究现状

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250297

  摘要(135) 全文(90)

  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,本文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,本文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基础。

• 钛合金氧化钇铸型凝胶注模成形缺陷模拟与控制

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250299

  摘要(33) 全文(62)

  摘要：针对钛合金闭式叶轮一体化氧化钇陶瓷铸型凝胶注模过程中气泡滞留缺陷导致金属铸件瘤状凸起的问题，本文构建Carreau非牛顿粘度模型和VOF两相瞬态充型的预测与调控框架。通过实验流变数据拟合获得氧化钇浆料 Carreau 模型（相对误差 <5%），并复现充型过程气泡生成和滞留的时空演化，模拟得到的滞留位置与陶瓷铸型 CT 空洞及钛合金铸件CT瘤状凸起在叶轮/底部区域呈高度空间对应。研究表明：适中充型速度为0.05 m/s可显著降低滞留体积；底注式充型结构可基本消除叶轮区滞留；在此基础上施加水平振动（50 Hz，1 mm）后气泡滞留完全消除。基于模拟优化制备的陶瓷铸型经扫描验证，叶轮内部气泡滞留消除。研究为复杂钛合金构件的凝胶注模铸型提供了缺陷预测与主动调控的理论框架。

• 镍基高温合金激光修复/成形的研究现状

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250302

  摘要(46) 全文(60)

  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技术（Laser Directed Energy Deposition，L-DED）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，这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。

• 片层组织TA15合金电致动态球化行为及动力学模型

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250314

  摘要(96) 全文(62)

  摘要：开展了脉冲电流辅助压缩试验，结合金相组织定量分析，对TA15钛合金片层组织的动态球化规律、机制以及球化动力学模型进行了深入研究。结果表明，电流密度的增大将进一步加剧流动软化现象，球化率随着电流密度的增大和变形量的增大而升。基于Avrami方程建立了TA15合金电致动态球化动力学模型，模型预测动态球化临界应变εc和完成动态球化应变εf的范围在0.090 ~ 0.187和5.02 ~ 6.31之间，且都随电流密度的增大而减小。球化动力学速率随着应变和电流密度的增大先增大后减小。此外，电流密度越大，球化动力学速率峰值越大，峰值对应的应变越小。

• 表面纳米梯度对热轧态Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金组织与性能的影响

  优先出版日期:2026-02-13  DOI:

  摘要(45) 全文(57)

  摘要：为解决钛合金结构件表面腐蚀疲劳造成的失效问题，延长钛合金材料作为飞机结构件的使用寿命。采用超音速微粒轰击（SFPB）技术对热轧态Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V（TA15）合金进行不同时间的冲击，在试样表层构筑梯度纳米结构，借助各种仪器设备研究不同时间处理后对显微组织、微观形貌及力学性能的影响。在SFPB处理时间为60 s时，热轧态组织的表层平均纳米晶粒尺寸最小，为30.4 nm。处理后试样表面粗糙度相较于原始试样有所增加，时间为60 s时，表面粗糙度最小，而更长时间的冲击会导致试样表面产生微裂纹。SFPB处理在试样表面引入高幅的残余压应力，试样显微硬度明显提升。SFPB处理后试样的强度提高，延伸率略微下降后趋于稳定。在处理时间为60 s时，可以得到最佳的强-塑性综合匹配。SFPB处理后试样的腐蚀疲劳寿命相较于未处理试样提升了12.7倍。SFPB处理能够在TA15钛合金近表面获得梯度纳米层，显著提高TA15钛合金拉伸性能和腐蚀疲劳寿命。

• 激光选区熔化成形蜂窝嵌套晶格结构的压缩变形性能及微观组织研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250336

  摘要(45) 全文(67)

  摘要：蜂窝结构因其轻质、高强度和能量吸收等特性而被广泛应用于材料轻量化设计领域。然而，传统蜂窝结构侧面性能差，结构稳定性不好。为了解决这些问题，本文将三种杆单元晶格结构嵌套在蜂窝空腔内，从而得到新的蜂窝嵌套晶格结构。以AlSi10Mg粉末为材料，采用激光选区熔化（SLM）技术制备蜂窝嵌套新型BCC晶格结构（HC-N-BCC）、蜂窝嵌套对称杆晶格结构（HC-SP）、蜂窝嵌套新型萤石晶格结构（HC-N-F）和空蜂窝结构（HC-E）不同相对密度的试样，并进行侧面压缩力学性能测试、宏微观变形机制和能量吸收分析。结果表明：蜂窝嵌套晶格结构侧面压缩性能大幅优于空蜂窝结构，在46%相对密度下，HC-SP结构的压缩模量和峰值应力比HC-E高43%和44.7%，在50%应变下，其能量吸收值（）和破碎力效率（CFE）分别是HC-E的7.7倍和5.3倍。当桁架晶格嵌入蜂窝空腔后，使得蜂窝外壳从瞬间破碎变形变成缓慢均匀变形，这极大改善了蜂窝结构的压缩稳定性。桁架体积占整体结构的占比越大，蜂窝嵌套晶格结构的性能提升效果越好。

• 激光熔覆WC-Co涂层及耐磨性研究进展

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250348

  摘要(79) 全文(98)

  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。

• Y2O3添加量对17-4PH钢表面Stellite 6+Y2O3激光熔覆层组织与性能的影响

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250356

  摘要(70) 全文(64)

  摘要：本文通过改变Y2O3元素的量(0、0.3、0.6和0.9 wt%)制备了耐磨、耐腐蚀钴基Stellite 6合金。研究Y2O3添加量对熔覆Stellite 6试样的微观组织、显微硬度、耐磨损与耐腐蚀性能的影响规律。结果表明：Y2O3的添加使晶粒结构由粗壮的柱状晶转变成细小均匀的等轴晶,添加0.6 wt%Y2O3的试样平均晶粒尺寸为160.8 μm,与未添加Y2O3的试样相比,最大晶粒尺寸细化了66.3 %。此外Y2O3颗粒集中分散在Stellite 6合金试样的枝晶间区域,在枝晶颗粒前形成一层粒子层,并抑制颗粒的运动和溶质原子的扩散。0.6 wt% Y2O3添加的试样具有最高的显微硬度值,平均显微硬度为532 HV0.2,并且由于Y2O3颗粒之间的晶粒尺寸和距离最小,因此表现出最佳的耐磨损和耐腐蚀能力,与未添加Y2O3的式样相比,显微硬度最大增加22.6 %,磨损率最大降低72.2 %,腐蚀电位最大提高了25.6%,腐蚀电流最大降低了39.8%。

• 基于联合注意力机制的GH4169合金晶粒分割算法研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250360

  摘要(53) 全文(61)

  摘要：针对高温合金晶粒形貌复杂、尺寸差异大、边界模糊且晶粒紧密连接导致分割难题，本文提出一种融合通道与空间信息的联合抑制注意力机制的晶粒度分割网络。该网络结合Swin Transformer的全局建模与CNN的局部细节恢复能力，并在解码器中引入融合通道与空间信息的联合抑制注意力机制，有效抑制噪声和纹理干扰，提升特征筛选与泛化能力，同时强化浅层与深层特征融合，显著改善晶粒边界连贯性。实验结果表明，所提算法在自制金相组织数据集上IoU、F1-score分别可达到67.34%和78.62%，各项指标均优于主流高温合金中的晶粒分割算法。

• Ti-1023合金铸锭的凝固组织研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250361

  摘要(41) 全文(66)

  摘要：采用有限体积法建立数值模型，将模拟得到的温度场、流场与实际铸锭的凝固组织建立对应关系，研究了工业化大规格Ti-1023合金铸锭的晶粒生长方向及晶粒形态转变。结果表明:通过温度梯度分量，预测的铸锭底部及边部柱状晶的晶粒生长方向（角度）与实际组织的重合度达到90%以上；绘制G-R（温度梯度-凝固速率）图形:等轴晶与柱状晶间有较为明显的分界线，且不同熔炼工艺下，柱状晶-等轴晶转变的临界参数值G*存在差异。

• 燃机叶片组织与性能退化规律及恢复工艺研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250376

  摘要(71) 全文(75)

  摘要：研究了服役后GTD111 DS叶片显微组织和力学性能退化行为，并采用热等静压+固溶+两次时效的热处理工艺恢复。结果表明：服役后，叶尖至叶根显微疏松与孔洞增多，MC相退化为M23C6相和η相，二次γ′相球化和筏化，三次γ′相部分回熔。叶片显微组织退化规律为：叶尖＞叶身＞叶根＞榫头，同截面上排气边＞进气边＞叶背＞叶盆。组织退化导致室温与980 ℃抗拉强度、980 ℃/220 MPa持久性能从榫头至叶尖逐步降低。经恢复热处理，叶尖显微组织与性能得到明显改善，叶尖显微疏松占比降低，碳化物部分恢复，二次与三次γ′相分别减小至0.5 μm和59 nm；叶尖室温抗拉强度由810 MPa增至1122 MPa，980 ℃抗拉强度由388 MPa增至468 MPa，980 ℃/220 MPa持久寿命由1.95 h增至11.31 h，各项力学性能均高于同状态榫头区域。

• 稀土Y对含锰β凝固γ-TiAl合金高温氧化行为影响

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250377

  摘要(74) 全文(62)

  摘要：本文以低成本、易变形TMMW(Ti44Al3Mn-0.8(W,Mo)-(B,C))合金为研究对象,研究微量稀土元素Y对TMMW合金800℃高温抗氧化能力的影响。采用EPMA、XRD和TEM等分析手段对合金显微组织和氧化膜进行了系统表征,同时分析了Y对合金高温抗氧化性影响的内在机理。结果表明,微量Y添加会对合金显微组织产生一定影响,采用相同热处理制度后,无Y合金主要由γ、α₂、β_o三相组成,而含Y合金不仅含有γ、α₂、β_o相,在片层边界和内部另外析出YAl₂相和较少的Y₂O₃。循环氧化动力学实验表明,两种合金表面氧化膜结构均为TiO₂/Al₂O₃/TiO₂+ Al₂O₃三层复合结构,过渡层主要为TiMn₂-Laves和少量富含Mo和W元素的β_o相。0.3at. % Y的加入可以减少TMMW合金氧化增重并提高氧化皮的抗剥落能力,同时明显减少过渡层中β_o相含量。

• Co和C对一种新型抗热腐蚀镍基单晶高温合金微观组织及时效稳定性的影响

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250379

  摘要(65) 全文(88)

  摘要：本文研究了Co和C对一种新型抗热腐蚀镍基单晶高温合金的微观组织特征和1000℃长期时效过程中组织稳定性的影响机制。采用定向凝固制备四种不同Co和C含量的单晶合金,并结合显微组织分析(SEM)、成分表征(EDS、EPMA)、结构表征(TEM)等手段进行表征。研究发现,C元素通过形成MC型碳化物(如TaC)抑制固溶微孔,并减少γ/γ′共晶体积；Co提高基体固溶度,显著抑制Re、W、Ta、Al的偏析,但碳化物阻碍其均匀化效率；Co降低γ′相溶解温度及尺寸,而C具有相反的作用,并且热处理过程中碳化物扩散,释放部分γ′相形成元素并导致γ′相粗化。在长期时效过程中,γ′相粗化符合LSW定律,Co和C均减小γ/γ′错配度的绝对值,提高了有效扩散系数；Co降低了γ′相粗化速率,C提高了γ′相粗化速率,相同C含量时错配度主导粗化,相同Co含量时则由有效扩散系数主导；用三种方法预测了TCP相的析出并与实测值对比,结果显示Co促进TCP相的析出,而C通过消耗Mo和W等元素形成的碳化物,间接抑制TCP相的析出。

• 机器学习辅助设计穿甲用TiZr系高熵合金的可解释模型

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250385

  摘要(55) 全文(65)

  摘要：现代军事技术对穿甲战斗部材料毁伤效能的需求持续升级，推动着高性能合金体系的创新研究。在此背景下，兼具高硬度、抗压强度及高温相稳定性的TiZr系高熵合金，因其在穿甲战斗部中的潜在应用价值受到广泛关注。本研究引入机器学习方法辅助开展高熵合金成分设计，旨在探索成分与性能之间的复杂关系，提升合金设计效率。考虑到穿甲作用对合金材料硬度的高要求，搭建了包含组元摩尔分数和5项关键描述符在内的15维特征数据集，集成157组合金硬度数据，采用八种典型机器学习模型（随机森林、K近邻、支持向量机等）进行训练，经网格搜索超参数优化及交叉验证，筛选出精度最优的预测模型，并利用SHAP可解释性框架（SHAP，Shapley Additive Explanations）揭示特征贡献机制。结果表明，XGBoost模型（XGBoost，Extreme Gradient Boosting）预测质量最高，决定系数R2达到0.73，平均绝对百分比误差为14.0%，混合焓（ΔH_mix）、Nb元素含量、原子尺寸失配（δ）是影响合金硬度的最主要因素，硬度调控需协同热力学稳定性、电子结构与几何尺寸三要素，特征间补偿效应是性能优化的关键，该方法为穿甲用TiZr系高熵合金提供了成分设计新范式，验证了机器学习在高效毁伤领域的巨大工程价值，有助于加速新型高性能材料的开发进程。

• 激光增材制造GH3536高温合金研究进展

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250386

  摘要(57) 全文(74)

  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。希望对激光增材制造GH3536合金的研究和发展提供参考。

• 考虑粉末盘服役特性的FGH95合金疲劳寿命与失效机理研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250405

  摘要(44) 全文(68)

  摘要：针对挤压锻造态FGH95合金在模拟航空发动机粉末盘组件服役工况下的使用性能评价缺失关键问题，本研究首先基于粉末盘组件止动槽上的最大主应变梯度，按照一定的设计准则设计出模拟件，并对其设计方法进行验证，然后采用基于临界距离（Theory of Critical Distances, 简记为TCD）的疲劳寿命方法进行寿命预测，最后对疲劳寿命方法及失效机理进行验证。研究结果表明:本研究提出的一种三维空间域全自动搜索方法能够获得止动槽上的最大主应变梯度；与工程中常用Morrow修正的总应变寿命方法相比，采用考虑应变梯度的TCD寿命方法能够更准确地预测止动槽的疲劳寿命；合理解释了缺口标准圆棒试样不能准确模拟止动槽疲劳寿命的重要原因；运用断口分析技术验证了缺口标准圆棒试样、止动槽及其模拟件疲劳失效机理的差异。

• Zr-2.5Nb合金不同工艺预生膜的显微组织和摩擦磨损性能研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250407

  摘要(73) 全文(34)

  摘要：微动磨损是限制重水堆用压力管寿命的主要原因之一。为提高重水堆用Zr-2.5Nb压力管的服役可靠性，本文通过三种工艺在Zr-2.5Nb合金表面制备了约1μm厚的预生氧化膜，并研究了其力学性能与显微组织的关系。三种预氧化处理工艺分别为在400 ℃、10.3 MPa除氧过热蒸汽、300 μg/kg溶解氧过热蒸汽以及400 ℃、2 MPa低压蒸汽中氧化24 h。结果表明，Zr-2.5Nb合金由α-Zr和β-Zr双相组成，α-Zr和β-Zr的形貌均呈长条状，β-Zr连续分布在α-Zr晶界处。不同预氧化条件下生成的膜显微结构存在差异:除氧条件下的预生膜中的微裂纹相对较多，其柱状晶尺寸较为短小并且排列杂乱；溶解氧条件下的预生膜最致密，缺陷最少，而低压条件下的预生膜厚度虽最大，但孔隙和裂纹相对更多。与原始合金相比，预生膜使合金纳米硬度提高了50%~180%，硬度/模量比值（H/E）提高了约56%~81%，磨损率降低了31%~44%，预生膜显著提高了合金表面的硬度和耐磨损性能，使磨损机制由严重的磨粒磨损转变为轻微黏着磨损。其中，溶解氧条件下制得的预生膜最为致密，硬度提升效果最突出，这是因为预生膜的强化作用与其显微形貌密切相关。致密完好的氧化膜不仅硬度更高，且与金属基体结合更牢固，不易在局部受力时剥落或开裂。

• GNP/SiC/Al复合材料的高温磨损行为及其与灰铸铁的对比研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250410

  摘要(33) 全文(35)

  摘要：通过高能球磨法结合粉末冶金工艺制备了SiC和石墨烯纳米片（GNP）混杂增强铝基（GNP/SiC/Al）复合材料。通过扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和摩擦试验机等设备对GNP/SiC/Al复合材料的微观组织、力学和磨损性能进行表征和分析，并与灰铸铁材料（HT250）进行对比。结果表明，SiC与GNP在基体中均匀分散，复合材料的常温及350 °C下抗拉强度分别达到287 MPa和101 MPa。常温磨损中，复合材料耐磨性能低于灰铸铁，两种材料均呈现粘着磨损和磨粒磨损机制。高温磨损中，复合材料耐磨性显著优于灰铸铁。灰铸铁表现为粘着磨损和磨粒磨损机制，而复合材料以粘着磨损为主。SiC与GNP的高温钉扎效应、GNP的自润滑特性以及机械混合层的形成是GNP/SiC/Al复合材料高温耐磨性能优异的主要原因。

• 增材制造金属多孔材料的研究进展

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250417

  摘要(35) 全文(29)

  摘要：金属多孔材料是一类兼具结构功能一体化特征的材料，其显著特点是具有明确的孔隙结构。这种孔隙结构使其同时具备金属材料与多孔材料的双重特性，因而广泛应用于核工业、石油化工、航空航天等领域。增材制造技术能够实现复杂多孔金属结构的一体化制造，具有材料利用率高、可精确调控孔隙结构等优势。本文介绍了面向金属多孔材料的增材制造技术发展现状，重点分析了增材制造金属多孔材料的成孔机制与性能特点，综述了其在医疗、模具等行业的应用进展，探讨了人工智能在金属增材制造技术中的应用情况，并对该技术未来的发展进行了展望。

• 高速挤压Mg-8Al-0.4Zn-0.9Ca-0.2Gd-0.2Mn合金微观组织与力学性能研究

  优先出版日期:2026-02-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250420

  摘要(36) 全文(31)

  摘要：为解决商用AZ80镁合金难以高速挤压加工的瓶颈问题，本研究采用微量Ca、Gd对其进行复合合金化，在Mg-8Al-0.4Zn-0.9Ca-0.2Gd-0.2Mn（AZXVM80100, wt.%）微观组织中原位生成大量高熔点Al2Ca相、Al2Gd与Al8Mn5相。这些高熔点第二相在高速（32.4 m/min）挤压过程中稳定存在，避免了热裂纹的产生，同时显著细化动态再结晶晶粒。高速挤压AZXVM80100合金发生了完全再结晶，表现出典型的基面纤维织构，其平均晶粒尺寸为8.6±1.7 μm。归因于显著的细晶强化作用与以位错滑移为主导的塑性变形机制，挤压态AZXVM80100合金表现出优异的强度与塑性匹配，其屈服强度与延伸率分别达到257.4±4.1 MPa与14.9±0.8%。兼具优异挤压加工性能与强韧性能的AZXVM80100合金在制备低成本高强韧挤压镁合金产品方面展现出巨大潜力。

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