2026年第3期

>2026特种环境焊接

• 2205双相不锈钢局部干法水下可调环形激光焊接组织性能研究

  张清华, 刘一搏, 赵永庆, 孙琪, 郭佳威, 侯少军, 孙清洁

  2026,55(3):665-673   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250081

  摘要(0) HTML(1) PDF(4.53 M)( 2)

  摘要：针对水下焊接凝固过程冷却速度快，焊缝组织性能恶化等问题，采用可调环形激光对2205双相不锈钢进行局部干法水下焊接试验，同时与陆上焊缝做对比，具体研究中心和环形激光不同比例对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响。结果表明，熔深主要受中心激光的影响，且中心功率占比增大时，焊缝表面氧化程度变得严重，表面粗糙度增大。与陆上同参数的组织相比，水下焊缝的魏氏奥氏体含量增加，晶内奥氏体数量减少甚至消失。随着环形激光占比提高，焊缝中奥氏体 含量无明显变化，焊缝晶粒尺寸和纵横比降低，焊缝两侧柱状晶生长的方向性减弱，小角度晶界数量增多。在性能方面，水下接头的抗拉强度略高于陆上，但延伸率比陆上要低，而随着环形激光功率占比由1/3提高到2/3，水下接头延伸率提升 了约50%。

• 水下湿法脉冲电流焊接熔滴过渡控制机理研究

  杜永鹏, 陈晓强, 尤家玉, 郭宁, 付云龙

  2026,55(3):674-684   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250134

  摘要(1) HTML(1) PDF(1.83 M)( 1)

  摘要：首先分析了水下湿法焊接排斥过渡形成机理。受水环境影响水下焊接熔滴在焊接过程中受多种力综合作用，熔滴所受气体压力、气体拖曳力、等离子流力受电弧气泡生成部位及阴极斑点位置影响而波动不定，是熔滴发生排斥过渡的主要原因，表面张力阻碍熔滴侧向脱离焊丝端部，自身重力则促进熔滴脱离焊丝端部完成过渡。采用正交试验法研究了脉冲电流频率、占空比、峰值电流对水下湿法焊接成形、熔滴过渡、焊接稳定性的影响，采用焊缝余高变异系数来评估成形质量，试验结果表明，当占空比在15%~20%，峰值电流350 A，脉冲频率20 Hz左右时，焊接效果较好，通过施加脉冲电流在峰值电流阶段可以显著增强熔滴所受电磁收缩力，促进熔滴完成过渡，提高过渡频率。

• 热循环对TC4钛合金窄间隙焊接接头组织和性能的影响

  孙琪, 孙清洁, 黄文华, 侯少军, 刘一搏

  2026,55(3):685-692   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250124

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.21 M)( 1)

  摘要：热循环对钛合金厚板窄间隙焊接接头的组织和性能具有重要影响，本工作采用摆动送丝磁控电弧窄间隙焊接技术完成60 mm厚TC4钛合金焊接接头，借助数值模拟研究了典型热循环下的显微组织演变（α相、β相和晶界α_GB）、显微硬度变化及拉伸性能变化。结果表明，高温热循环发生完全的α→β转变，将有利于α相择优生长，形成粗大且方向一致的α群落；相比之下，后续低温热循环发生不完全α→β转变，较低的冷却速率及温度梯度将削弱择优取向，板条α相得以细化。经过整个热循环后，板条α相的厚度由0.910.09 μm增加至1.020.18 μm，残余β相比例由0.02%增加至1.89%。得益于细晶强化作用，焊接接头打底层显微硬度最高；打底层拉伸强度最高，盖面层延伸率最高，接头均表现为韧性断裂。

• 10CrNi3MoV高强钢水下激光熔化沉积成形及组织性能研究

  张志强, 王佳骥, 胡奉雅, 郭宁, 吴笛, 成奇, 付云龙

  2026,55(3):693-701   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250079

  摘要(0) HTML(1) PDF(1.62 M)( 0)

  摘要：我国自主研发10CrNi3MoV高强钢，凭借其较高的强度、良好的韧性以及优异的抗爆性和耐腐蚀性能，成为制造潜艇耐压壳体的重要结构材料。本工作采用响应曲面法研究了激光功率、扫描速度及送丝速度对水下单道沉积层稀释率和沉积角的影响，得到了优化的水下单道沉积工艺参数。在此基础上，研究了水环境对单道沉积层成形、微观组织及显微硬度的影响。与陆上相比，由于水下激光熔化沉积过程的冷却速度更快，因此水下沉积层的沉积角较大，而稀释率较小。此外，水下沉积层的微观组织较为细小，导致水下沉积层的显微硬度较高。

• 水环境对磁控Plasma-FCAW水下复合焊成形组织特征及熔滴过渡行为的影响

  张洪涛, 杨帆, 于佳, 李连波, 孙宇

  2026,55(3):702-712   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250096

  摘要(0) HTML(1) PDF(5.80 M)( 0)

  摘要：磁控等离子-药芯焊丝电弧复合焊（plasma-flux cored arc welding，Plasma-FCAW）作为一种高效的复合电弧焊接方法，具有深熔性好、飞溅小等优势，但由于水下环境复杂，焊接过程易受干扰，为此，本研究采用自主设计的励磁装置对Plasma-FCAW复合水下焊施加横向磁场进行调控，促进两电弧间的柔性耦合，有效改善复合焊接过程及焊缝成形的稳定性。在此基础上进行不同盐度、温度水环境下的焊接工艺实验，并研究了水环境对熔滴过渡行为及焊缝成形和组织性能的影 响。结果表明，盐度提高会使熔滴过渡周期缩短、冷却速度提高、焊缝熔宽下降，水温对电弧稳定性和熔滴过渡行为影响显著，低温下熔滴过渡周期缩短，高温时熔滴过渡周期不规则。盐度增加和水温降低都会导致焊缝区侧板条铁素体和针状铁素体含量提高，而水温升高会使热影响区珠光体含量有所增加，从而对焊缝硬度产生影响。

• 水下焊接技术的研究进展

  郭宁, 叶一夫, 王紫阳, 章红广, 张欣, 付云龙

  2026,55(3):788-797   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250149

  摘要(0) HTML(0) PDF(4.58 M)( 0)

  摘要：随着海洋工程的快速发展，水下焊接技术的研究与应用已成为海洋工程建设的关键。本文简述了水下焊接的分类及其特点，重点分析了水下环境、焊接材料、焊接工艺对水下湿法焊接质量的影响规律，介绍了焊接过程原位观测方法和外加辅助手段在水下湿法焊接领域的应用，总结了送粉/送丝两种方式的水下局部干法激光焊接研究成果，介绍了不同水深下水下干法研究进展，分析了水下搅拌摩擦焊接领域研究成果。

>高温合金

• 塑性变形与热处理对Co-Ni-Cr-Mo基合金低阻尼性能的影响

  王昊, 佟昊天, 藤田正, 千叶赳巳, 千叶晶彦

  2026,55(3):573-580   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250058

  摘要(0) HTML(3) PDF(1.78 M)( 4)

  摘要：研究了添加0.5wt% Nb的Co-Ni-Cr-Mo基合金在不同塑性变形和热处理条件下的强度和阻尼性能。通过维氏硬度测试、自由共振杨氏模量测量和微观组织分析，阐明了位错密度、空位形成和再结晶对该合金性能的影响。结果表明，随着轧制变形程度的增加，位错密度升高，阻尼性能得到增强，而在再结晶温度以下的时效处理通过Suzuki效应导致的位错钉扎作用降低了阻尼性能。再结晶热处理可恢复材料的原始组织结构和阻尼水平。该合金的抗拉伸强度约为1500 MPa，对数衰减值δ^-1处于2×10^-4~3×10^-4之间，表现出优异的力学性能，相较于Ti基合金更具优势，使其成为超声波工具和医疗应用的理想材料。

• 一种单晶高温合金高温原位拉伸过程中化学腐蚀表面的相转变

  王锐, 李嘉荣, 岳晓岱, 赵金乾, 杨万鹏

  2026,55(3):595-601   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250094

  摘要(1) HTML(1) PDF(6.03 M)( 1)

  摘要：对化学腐蚀后的单晶高温合金进行了980和1100 ℃下的原位拉伸试验。使用场发射扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱、电子探针X射线显微分析和透射电子显微镜分析了拉伸过程中表面的相变过程。通过观察和动力学计算相结合，研究了合金表面相变机理及其对合金的影响机理。结果表明：在高温拉伸过程中，化学腐蚀促进了合金表面μ相和σ相等拓扑密排（tcp）相的析出。在1100 ℃下，2种相在表面的析出量和尺寸均大于980 ℃下的析出量和尺寸。tcp相在合金表面的析出导致了表面区域1层影响层的形成，该影响层中的合金元素分布特征与合金基体的合金元素分布特征存在明显差异。1100 ℃下形成的影响层厚度大于980 ℃下的影响层厚度。tcp相的析出促使tcp相周围的γ相转变为γ′相。

• K4750合金重力铸造和离心铸造凝固组织及室温力学性能研究

  杨一琰, 杨光昱, 张赵忠, 吴昊, 张军, 介万奇

  2026,55(3):730-739   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240648

  摘要(0) HTML(0) PDF(3.56 M)( 0)

  摘要：研究了K4750高温合金重力铸造和离心铸造的凝固组织及室温力学性能，对比分析了两种工艺条件下实验合金的第二相分布、晶粒尺寸、元素偏析、缩松缺陷分布、室温力学性能及其断口形貌。发现两种铸造工艺条件下铸态K4750合金均由γ基体相、晶内MC碳化物、细小弥散分布的晶内γ'相以及晶界MC和M₂₃C₆碳化物组成，离心铸造工艺下析出相的尺寸减小。离心铸造铸态K4750合金的平均晶粒尺寸从重力铸造下的4.52 mm减小到2.22 mm，缩松缺陷面积分数由重力铸造的1.75%减少至0.27%；重力铸造铸态K4750合金组织枝晶排列整齐，离心铸造铸态K4750合金组织枝晶发生破碎，元素微观偏析程度减轻；离心铸造制备的铸态K4750合金展现出优异的室温力学性能，其屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率分别为632 MPa、938 MPa和11.2%。相比于重力铸造试样，其抗拉强度提高了20.6%，这主要归因于晶粒细化、析出相尺寸减小以及铸造缺陷减少的共同作用。

• 基于裂纹尖端塑性区的镍基单晶高温合金低周疲劳应力断口定量分析

  刘新灵, 邓志伟, 田福政, 王学云, 李振

  2026,55(3):748-755   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240731

  摘要(0) HTML(0) PDF(4.30 M)( 0)

  摘要：低周疲劳失效是单晶涡轮叶片榫头部位主要的失效模式，由于实际工作载荷与设计载荷之间的差异，疲劳失效后往往需要给出导致疲劳失效的应力，而断口是载荷、温度的综合体现，对断口进行定量分析反推疲劳应力，在叶片失效分析中具有重要的工程应用价值。单晶高温合金特有的组织结构和晶体结构，使其疲劳断裂特征不同于多晶材料，单晶高温合金主要的疲劳断裂特征为滑移面，而非疲劳条带。本研究提出了利用裂纹尖端塑性区进行定量分析的模型与方法。单晶高温合金疲劳断口与载荷之间有一定的角度，为复合型开裂模式，而非Ⅰ型开裂模式。针对单晶高温合金的开裂特点，利用DD6单晶高温合金在530 ℃、应变比r=0.05条件下的试验数据，分析其不同寿命区间的迟滞回线，结果表明：寿命在千次到万次之间，其滞后环非常狭窄；寿命大于万次，其滞后环基本为直线；表明DD6单晶高温合金在530 ℃，应变比r=0.05条件下具有小屈服的特点。基于此，针对低周疲劳断口，研究了裂纹萌生、扩展阶段特性及其断裂特征，建立了考虑复合型开裂和基于裂纹尖端塑性区r_p的疲劳应力断口定量分析模型。利用3个试样的共12个裂纹位置处r_p进行了疲劳应力断口定量分析，分析结果表明：疲劳萌生应力误差在1.3倍内、扩展第1阶段应力反推结果误差在1.5倍分散带内。研究结果对单晶高温合金主要以滑移面开裂（非疲劳条带）进行断口定量分析应力提供了模型和方法。

• Monel K-500合金真空感应熔炼工艺优化依据及控制

  孙攀贺, 李澍, 江河, 董建新

  2026,55(3):756-763   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240733

  摘要(0) HTML(0) PDF(4.52 M)( 0)

  摘要：Monel K-500合金在真空感应熔炼（vacuum induction melting，VIM）浇注过程中铸锭上部易出现大量缩孔缺陷，导致成材率低、质量差。为解决该问题，本研究通过Jmat-Pro热力学计算对Monel K-500合金的热物性能及凝固过程进行了探究。结果表明：Monel K-500合金的凝固区间在1250~1350 ℃；凝固路径为：L→L+γ→L+γ+MC→γ+MC+M₇C₃→γ'+γ+MC+M₇C₃；凝固过程中随着残余液相质量分数减小，Ni元素发生负偏析，Cu元素发生正偏析。将热力学计算结果结合有限元（FEM）模型，对工业中6 t级Monel K-500合金真空感应熔炼浇注过程进行模拟计算，并将结果和实际真空浇注的感应锭上部缩孔缺陷形状及尺寸进行对比，验证浇注模型的可靠性。此外，本研究依托该模型探究了不同浇注参数对真空感应锭缩孔缺陷的影响，结果表明：添加冒口对真空感应锭中缩孔缺陷的改善最大，随着冒容比增大，真空感应锭中缩孔缺陷体积大幅降低，在冒容比为20%时，真空感应锭中无缩孔缺陷；浇注速度在2.5~17.5 kg/s范围时，随着浇注速度降低，真空感应锭中缩孔体积减小，但小于7.5 kg/s时缩孔缺陷向真空感应锭内部移动。

• 喷砂对定向凝固4777DS高温合金再结晶影响及其机理研究

  张琼元, 张子越, 杨啊涛, 姚志浩, 贺群功, 王海洋, 董建新

  2026,55(3):764-771   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240757

  摘要(0) HTML(0) PDF(6.27 M)( 0)

  摘要：采用光学显微镜、扫描电子显微镜研究了不同喷砂工艺对4777DS合金再结晶缺陷的影响以及合金产生再结晶的情况。对喷砂的合金表面再结晶组织分析结果表明，随着喷砂强度增加、时间延长、砾径增加以及喷砂距离的减少，合金表面再结晶的深度增加。经喷砂后的变形试样，接近喷砂表面的γ′相由蝶状变成长条状，部分变形γ′相环绕在变形较大的区域，同时由TEM可观察到在γ基体通道与γ′相中分布着大量位错。枝晶干与枝晶间不同的γ′相会影响再结晶的生长，从而使再结晶晶界形成波浪状形貌，未发现共晶及碳化物对再结晶的抑制作用。由于表层再结晶晶粒较小及残存应力的存在，次表层会形成新一层的再结晶晶粒。

>材料科学

• 考虑热阻效应下的氧化铈粉末在射频热等离子体中的飞行加热过程

  苏毅, 刘睿喆, Ahmad Hilal, 赵鹏, 靳兴月, 朱海龙

  2026,55(3):581-594   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250101

  摘要(0) HTML(2) PDF(4.28 M)( 2)

  摘要：对二氧化铈（CeO₂）粉体的飞行加热过程进行了实验和数值模拟研究。在实验中，将CeO₂粉末（平均粒径30 μm）注入射频氩等离子体中，并使用DPV-2000监测仪测量温度。此外，提出了一种结合氩气等离子体中粉末飞行加热的电磁、热流和传热模型。研究了不同粒径的CeO₂粉体的熔化过程以及在热阻作用下的熔融过程。结果表明，CeO₂粉末颗粒的加热过程包括3个主要阶段，其中一个阶段与一个称为Biot数的无量纲参数有关。当Biot数≥0.1时，热阻显著增大，尤其对于较大的粉体。预测的颗粒出口温度（1800~2880 K）与实验结果吻合较好。

• Y元素对铸造Al-2.2Li-1.5Cu合金晶粒细化和力学性能的影响

  王旭, 党乾, 马鸿耀, 刘国怀, 张弛, 王昭东

  2026,55(3):602-614   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250152

  摘要(1) HTML(1) PDF(11.87 M)( 1)

  摘要：探究了微量0.1wt% Y元素的加入对于铸造Al-2.2Li-1.5Cu-0.5Mg-1Zn-0.2Zr-0.2Sc合金在铸态及热处理态下晶粒细化和力学性能的影响。结果表明：添加0.1wt% Y元素到Al-2.2Li-1.5Cu-0.5Mg-1Zn-0.2Zr-0.2Sc合金中，能够提升Al₃(Sc, Zr)相的形核温度，导致Al₃(Sc, Zr)相优先析出，增加了其在基体中的分布数量。并且，Al₃(Sc, Zr)相作为α-Al基体中的非均质形核位点，能够加速形核，细化晶粒。Y元素的加入改变了铸态合金晶界处的析出相特征，使得初始在晶界呈连续粗大条状分布的第二相转变为了断续点状、棒状分布，并且尺寸更小、数量更多。在细晶强化和沉淀强化的共同作用下，经过175 ℃/10 h时效处理后Al-2.2Li-1.5Cu-0.5Mg-1Zn-0.2Zr-0.2Sc-0.1Y合金极限抗拉伸强度达到了412 MPa，延伸率为6.3%，相较于未加入Y元素的合金抗拉伸强度和延伸率分别提高了16.1%和53.7%。

• CH₄-H₂混合气体还原二氧化钛的热力学研究

  田臻赟, 陈佳文, 张润, 范刚强, 邱贵宝

  2026,55(3):615-626   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250147

  摘要(1) HTML(1) PDF(5.39 M)( 2)

  摘要：针对钛及碳化钛制备这一全球关注的重要课题，开发了一种基于CH₄-H₂混合气体的新型TiO₂还原工艺，并对其中存在的热力学行为、相平衡和能耗进行了研究。结果表明，在CH₄-H₂混合气氛下，TiO₂的还原过程呈现出独特的逐步转化特征，其反应路径遵循从TiO₂到Ti(C, O)的演变规律，过程中可观察到Magnéli相（Ti_nO_2n-1）和Ti₃O₅等低价氧化物作为重要的中间相存在。与传统的纯CH₄还原体系相比，H₂的引入显著增加了反应难度，这一现象可能与H₂对表面碳沉积的抑制作用有关。在能量消耗方面，获得了具有重要指导意义的数据：在标准条件下，1000 ℃时完全碳化反应的能耗为1159 kJ/mol，当温度升至1100 ℃时能耗显著降低至925 kJ/mol，而继续升温至1200 ℃时却出现能耗回升至977 kJ/mol的反常现象，这可能与高温下气相平衡的移动和副反应增加有关。

• Mg-Zn-Mn(-Sn)-Ca合金的热压缩变形行为及加工图

  陈霞, 朱禹龙, 刘全义, 张丁非, 潘复生

  2026,55(3):627-635   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250156

  摘要(1) HTML(1) PDF(3.57 M)( 1)

  摘要：研究了Mg-6Zn-1Mn-0.5Ca（ZM61-0.5Ca）和Mg-6Zn-1Mn-2Sn-0.5Ca（ZMT612-0.5Ca）合金在250~400 ℃和0.001~1 s^–1条件下的热压缩变形行为。结果表明：添加Sn促进了动态再结晶，CaMgSn相可作为压缩变形过程中的形核位点。流变应力随应变速率的增加和温度的降低而增大。ZM61-0.5Ca和ZMT612-0.5Ca合金具有明显的动态再结晶特征。加入Sn后，CaMgSn相能有效抑制位错运动，从而提高合金的峰值流变应力。Sn的加入使ZM61-0.5Ca合金的热变形活化能从199.654 kJ/mol提高到276.649 kJ/mol，提高了合金的热稳定性。ZMT612-0.5Ca合金的最佳热变形参数为变形温度350~400 ℃、应变速率0.001~0.01 s^–1。

• 激光粉末床增材制造粗粒径AlMgScZr合金工艺与性能研究

  李宁, 贾宇婷, 徐定能, 范海洋, 杨守峰

  2026,55(3):713-721   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250015

  摘要(0) HTML(2) PDF(4.40 M)( 0)

  摘要：随着激光粉末床（LPBF）增材制造技术发展，如何高效利用超出常规粒径（15~53 μm）范围的粉末以提高原材料利用率，成为亟待解决的关键问题。本研究聚焦于粗粒径（53~150 μm）AlMgScZr合金粉末在激光粉末床增材制造过程的工艺调控、微观组织及力学性能特征。基于控制变量法研究工艺参数对致密度、缺陷、微观组织及力学性能的影响。结果发现粗粒径AlMgScZr合金工艺窗口较窄，其成形稳定性对工艺波动高度敏感，优化后工艺参数为：层厚100 μm，功率450 W，扫描速率900 mm/s，此时致密度为99.3%±0.2%。熔合线附近为细密的等轴晶，熔池内为柱状晶，未观察到明显的第二相颗粒。打印态样品显微硬度为99.7±8.9 HV_0.1，抗拉强度为336.5±8.0 MPa，延伸率为12.7%±0.4%。

• 基于单因素结合Box-Behnken法的钨酸铵蒸发结晶提纯

  肖来荣, 李绍豪, 赵小军, 王馨悦, 王子豪, 蔡圳阳, 陆乐康, 刘赛男, 李庆奎

  2026,55(3):722-729   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240615

  摘要(0) HTML(0) PDF(3.32 M)( 2)

  摘要：采用单因素+Box-Behnken响应曲面法对钨酸铵溶液蒸发结晶法除杂工艺进行优化，以制备更高纯度的仲钨酸铵（APT）。首先，以降低APT中4种杂质（Na、K、S、Mo元素）总含量为出发点，利用单因素法初步确定结晶温度、搅拌线速度、钨酸铵溶液初始浓度的优选范围。其次，通过Box-Behnken响应曲面法对APT的蒸发结晶除杂工艺进一步优化，研究3种因素对APT中4种杂质总量的相互影响规律。结果表明，3种因素对4种杂质总量的影响顺序为：钨酸铵溶液初始浓度>蒸发温度>搅拌线速度；较佳工艺条件为蒸发温度94 ℃，搅拌线速度1.25 m/s，钨酸铵溶液初始浓度73 g/L。该实验条件下，制备所得APT 4种杂质总含量降低至39.351 mg/L，与响应曲面法模型的最优预测值的相对误差仅为4.110%，APT纯度达到4N；生成的APT晶体为伴生有少量碎晶的柱状长方体形貌，层状结构明显，粒径分布均匀，晶粒细化明显。

• 不同粘结相含量WC-Co和WC-Ni-Fe硬质合金的微观组织及性能差异研究

  张帆, 袁德林, 叶育伟, 陈颢

  2026,55(3):740-747   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240712

  摘要(0) HTML(1) PDF(6.50 M)( 3)

  摘要：采用同一工艺制备了两组不同粘结相含量的WC-Co和WC-Ni-Fe硬质合金，研究了WC-Co和WC-Ni-Fe硬质合金的组织结构变化趋势及性能差异，结果表明，两组WC-Co和WC-Ni-Fe硬质合金的粘结相均为单相结构，粘结相含量增加会引起合金平均晶粒尺寸的增大，在性能上表现为硬度、矫顽磁力下降，而钴磁、抗弯强度和冲击韧性均呈上升趋势。同一粘结相含量下，WC-Co硬质合金的钴磁、矫顽磁力、抗弯强度均高于WC-Ni-Fe硬质合金。粘结相含量较高时，WC-Ni-Fe硬质合金则展现出更好的冲击韧性，最高可达5.9 J/cm²。WC-Co和WC-Ni-Fe硬质合金具有相似的摩擦磨损行为，随着粘结相含量的增加，合金的磨损程度逐步加剧。当合金中具有相同的粘结相含量时，WC-Co硬质合金的耐磨性略好于WC-Ni-Fe硬质合金。

• 等离子旋转电极雾化法制备钛核壳粉末工艺研究

  巴运炜, 杨星波, 孙念光, 向长淑, 王辉, 杨信文

  2026,55(3):772-778   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250249

  摘要(0) HTML(0) PDF(4.96 M)( 0)

  摘要：通过对现有的等离子旋转电极雾化（plasma rotating electrode atomization，PREP）制粉设备进行改进，在用纯钛棒料制粉过程中调节不同氮气通入流量，制备出内部为低氮量表层为高氮量的核壳结构粉末。利用标准振筛机、激光粒度分析仪、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）对粉末粒度分布、微观形貌、组织结构等进行表征。结果表明：通入氮气后的粉末粒径比不通氮气的粉末粒径要小，当通入氮气流量由3 L/min增加到8 L/min时，粉末粒径呈现先减小后增大的变化趋势。通入氮气可以有效地抑制纯钛金属粉末中卫星粉的形成，同时改善球形粉末的表面形貌使其变得光滑，但是也会使粉末中出现长条状和球化不充分的异形粉末颗粒。在不同氮气流量下所制备的粉末表面都均匀分布N元素，形成了Ti-N_x组织的壳层，粉末表层的氮含量明显高于内部。

• 气相充氢温度对TA15合金氢损伤行为的影响

  吴超梅, 王天泰, 刘家兴, 赵明久

  2026,55(3):779-787   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240748

  摘要(1) HTML(1) PDF(7.29 M)( 4)

  摘要：以TA15合金为对象，开展了气相充氢温度对其氢损伤行为的影响研究。结果显示：800~900 K、10 MPa、1 h充氢条件下，随充氢温度升高，合金强度先增加而后降低，但延伸率则持续降低；当充氢温度为800 K时，合金抗拉强度比未充氢时增加9%，而延伸率下降12%，而当充氢温度为900 K时，合金抗拉强度下降85%，并呈完全脆性断裂（塑性损减达到100%）。微观分析表明，随充氢温度由800 K提高到900 K，合金中的氢化物由主要沿α/β相界析出转变为在α和β相内析出，且其尺寸和数量明显增加，导致合金的氢致开裂由沿α/β相界开裂转变为沿α和β相内氢化物或氢化物/基体界面开裂。

>评述

• 电子装备高导热石墨烯/铜基复合热沉研究进展

  李宏钊, 姜豪杰, 潘家保, 贾红升, 陈明和, 陈阳

  2026,55(3):636-654   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250140

  摘要(1) HTML(1) PDF(2.89 M)( 2)

  摘要：石墨烯/铜复合热沉凭借高导热、热膨胀系数可调控、高强度及低密度等特性，在军工装备热管理、高功率电子封装、新能源汽车及5G通信等领域具有广泛的应用前景。然而，复杂结构件制备工程中石墨烯与铜分散不均匀、界面结合不良等问题会严重影响石墨烯/铜基复合热沉的综合性能，限制其工程化应用。基于此类问题，总结了石墨烯/铜基复合热沉的制备方法，并对其优缺点进行了分析；综述了石墨烯/铜基复合热沉的均匀分散性、界面结合、作用机制及分子动力学模拟等关键问题，最后展望了石墨烯/铜基复合热沉在工程应用中的发展前景。

• fcc高熵合金变形机制的中子衍射研究进展

  赵燕春, 姚亚桃, 张凡, 黄燕, 张艺波, 吕志超, 张琪, 付小玲, 王安定, 张飞, 宋温丽, 马东

  2026,55(3):655-664   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250176

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.56 M)( 0)

  摘要：高熵合金的“多主元”特性，颠覆了传统“单一主元”的合金设计理念，使其具有优异的力学性能。然而，也正因为“多主元”，高熵合金具有复杂的变形行为，表现为多种变形机制交替出现且耦合关联。因此，厘清高熵合金的复杂变形机制是当前研究的难点。在表征复杂变形行为方面，中子衍射技术比传统显微方法更具优势，其强穿透性可原位、实时、无损探测厘米级块体样品在复杂环境下的结构演变，且中子衍射可精确表征C、O等轻元素和近邻元素的晶胞占位。本文从中子衍射原理、实验及数据分析出发，结合当前面心立方高熵合金研究的最新进展，总结并展示了运用中子衍射探究其变形行为的典型范例，揭示了位错、层错、孪晶和相变主导的变形机制。

• 变形高温合金铸锭开裂原因及影响因素研究进展

  付宝全, 张金钰, 曹凯莉, 刘谨, 梁琛, 张建伟, 曹国鑫, 何永胜

  2026,55(3):798-807   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250289

  摘要(0) HTML(0) PDF(6.41 M)( 0)

  摘要：随着高性能航空发动机对材料性能要求的日益提升，变形高温合金的合金化程度持续增加，高合金化铸锭在热应力与相变应力的综合作用下极易发生开裂。铸锭一旦开裂，严重干扰后续重熔过程的稳定性，导致铸锭的废品率升高，对最终产品的性能和可靠性也会产生不可逆的影响。铸锭开裂作为熔炼过程中的一种复杂冶金缺陷，已成为制约我国高合金化变形高温合金锭型扩大化生产的关键技术瓶颈。鉴于此，本文综述了近年来国内外关于变形高温合金铸锭在三联熔炼过程中开裂原因的研究成果，深入剖析了裂纹形成的影响因素，针对不同开裂原因提出相应的控制措施，展望了铸锭开裂的未来研究方向，旨在为实现零缺陷高温合金材料的制备提供理论依据与技术参考。

• 增材制造多孔钽骨科植入材料研究进展

  杨景周, 倪晓军, 程豪, 王健, 陈路沅, 洪咏龙, 李丘林

  2026,55(3):808-829   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250206

  摘要(0) HTML(0) PDF(26.58 M)( 0)

  摘要：钽作为一种“亲生物”的高性能医用金属材料，被广泛应用于骨结构重建和骨功能修复领域。多孔钽骨科植入物具有优异的力学性能、生物学性能和体内骨融合以及骨长入性能，临床治疗效果突出。本论文在团队近年来研究工作基础上，结合文献分析，重点评述增材制造多孔钽材料的制备工艺、结构设计及优化、力学性能、生物学性能、体内骨融合和骨长入能力以及临床应用方面的最新研究进展。增材制造（3D打印）技术在多孔钽材料及骨科植入物领域的应用，为骨组织修复提供了新的解决方案，通过精准调控三维贯通仿生多孔结构，实现孔隙率、孔径分布及连通性的优化，模拟天然骨组织的孔道结构，为细胞迁移、营养物质传输及骨长入创造适宜的微环境。多孔钽材料展现出优异的静动态力学性能，其弹性模量与天然骨相匹配，有效避免应力屏蔽效应。多孔钽材料表现出显著的骨传导性，并与宿主骨组织形成稳定的界面结合，实现良好的骨整合效果。此外，增材制造技术能够基于患者医学影像数据，实现个性化定制植入物的高效制备，显著提高植入物的适配性和治疗效果。在临床应用方面，增材制造多孔钽材料在复杂骨缺损修复、关节置换及脊柱融合等人体骨功能重建和骨疾病治疗领域展现出广阔的应用前景。

• 基于有限元方法的超导线协调变形研究进展

  侯弘历, 胡乐, 张胜楠, 王庆阳, 姜浪, 刘静, 刘吉星, 李建峰, 张平祥

  2026,55(3):830-840   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250077

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.00 M)( 0)

  摘要：NbTi、Nb₃Sn、MgB₂、Bi系超导材料的结构复杂，金属间、金属与粉体间及芯丝间的协调变形均匀性决定了线材加工质量和力学性能。线材和模具结构、加工工艺、变形条件是影响其协调变形行为的重要因素，基于有限元数值模拟方法，分析和评估多种因素下超导线材的协调变形行为是一种重要工程手段，能够较为准确和直观地分析多层、多芯复合结构超导线材成形过程协调流变行为及复合相间及其界面处的应力/应变分配。本综述旨在概述超导线材成形过程有限元模拟的研究进展，归纳总结了超导线材成形有限元模型构建、本构模型选择及边界条件设置等。同时论述了变形参数、模具结构和加工工艺对协调变形行为影响机制及多尺度分析最新研究进展。

优先出版

• 高强韧TC4-0.55Fe钛合金低温冲击韧性及断裂机理研究

  优先出版日期:2026-01-12  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250391

  摘要(90) 全文(30)

  摘要：钛合金凭其优异的耐蚀性和低温力学性能,是极地资源开发,北极航路运输等极端工况应用重大装备的理想结构材料。为了进一步提高钛合金的低温韧性,研究钛合金低温断裂失效机理,本文采用Fe微合金化方法制备了TC4-0.55Fe钛合金,系统研究了其在20~-196 °C范围内的冲击性能及断裂机制。结果表明：TC4-0.55Fe钛合金在常温下的低温韧性达到66.75J/cm₂^{。随着温度减低至}-20℃,低温韧性没有发生任何改变。当温度继续下降至-70℃时,低温韧性开始降低,达到46.75J/cm₂^,当温度降至-196 °C时,冲击韧性仍保留有25.1 J/cm2,较TC4钛合金提升23.8%。扫描断口分析显示,-196 °C仍未达到该合金的韧-脆转变温度。通过EBSD表征发现,各温度下裂纹附近均有显著数量的孪生行为,且温度越低,孪晶密度越高。分析表明：TC4-0.55Fe合金优异的冲击韧性主要归因于细晶强化、β基体中弥散分布的细小针状αs相,以及低温下孪晶密度显著增加的协同作用,三者共同诱导裂纹扩展路径偏转,显著提升抗断裂能力。

• Mo元素对激光粉末床熔融Co-Cr-Fe合金组织与性能的影响

  优先出版日期:2025-12-24  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250492

  摘要(50) 全文(55)

  摘要：采用Co、Cr、Fe和Mo单质元素混合粉末作为激光粉末床熔融的原材料，以原位合金化的方式制备了15Co-25Cr-(60-x)Fe-xMo (x=0-5，wt.%)的成分梯度样品。研究了不同Mo含量试样的成分均匀性、相结构及微观组织。并结合实验结果与第一性原理计算，研究了Mo含量对磁性能的影响。结果表明：所有样品均实现了合金化且无孔洞或未熔颗粒等缺陷。随着Mo元素含量的增加，试样的磁性能呈现出先增加后降低的趋势。当Mo含量为3 wt.%时，试样具有最佳的磁性能，其矫顽力(H_c)、剩磁(B_r)和最大磁能积(〖(BH)〗_max)分别为26.54 kA/m、0.9 T和11.56 kJ/m3。此外，Mo的添加也提高了试样的显微硬度，15Co25Cr 57Fe3Mo合金的显微硬度为424 HV0.5。

• Zr基共晶合金组织结构与力学性能协同优化研究

  优先出版日期:2025-12-17  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250283

  摘要(55) 全文(55)

  摘要：本文基于共晶合金设计策略结合Pandat热力学计算，设计并制备了Zrx(NiFe)100-x合金（x=75/83/90 wt.%），研究了合金组织结构与力学性能的内在关联机制。结果表明，当Zr含量提升至83 wt.%及以上时，合金呈现片层状共晶组织（tI12-Zr2(Ni/Fe)/FCC-Zr）与HCP-Zr复合结构，界面处析出纳米级FeZr3过渡相，其液相形成温度显著降低至约974℃；83Zr与90Zr合金的抗压强度和断裂应变分别1352±12 MPa、14.2±0.4%和1263±10 MPa、17±0.3%，在保证合金强度的情况下，断裂应变较传统Zr基非晶合金大幅提升。断口分析表明，共晶界面诱导的位错钉扎与剪切带分叉抑制了裂纹扩展，促使Zr含量提升时，合金断裂模式由脆性解理断裂向45°剪切断裂为主导的方式转变。在动态压缩下，83Zr与90Zr合金均呈现应变率硬化效应，并且当应变率超过临界值时，合金均发生韧脆性转变。该研究为Zr基共晶多相合金的强韧化设计及低熔点成型工艺优化提供了依据。

• 组织特征对GH4151合金冲击性能的影响

  优先出版日期:2025-12-17  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250461

  摘要(39) 全文(55)

  摘要：采用示波冲击实验对不同热处理后的GH4151合金样品进行了测试，并结合金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和相图计算等系统分析了组织特征及晶界特征对GH4151合金冲击韧性的影响。结果表明，随着固溶温度的升高，GH4151合金的一次γ′相含量逐渐降低，平均晶粒尺寸逐渐增大，仅固溶态合金的冲击韧性也逐渐增大。JMatPro相图计算显示晶界会存在一定量的μ相（TCP相）和M23C6相。对示波冲击曲线和断口分析后发现，仅固溶处理的合金，其弹性变形功Ee、塑性变形功Ep和撕裂功Ec都较大，因此抵抗裂纹萌生及扩展的能力较好，冲击韧性较高；经固溶及两阶段时效处理后，其弹性变形功Ee和塑性变形功Ep均较小，撕裂功Ec甚至接近零，因此冲击韧性大幅降低。与仅固溶态相比，双阶段时效处理后合金冲击韧性大幅降低的主要原因是晶粒细化和时效过程中晶界μ相及M23C6相的协同析出，而与基体晶界特征关联性较小。

• 第三代钛铝合金高温氧化行为及机理研究

  优先出版日期:2025-12-12  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250465

  摘要(37) 全文(50)

  摘要：钛铝合金的高温环境适应性对航发低压涡轮叶片的服役安全有重要影响，本文以铸造钛铝合金ZTNM为研究对象，依据HB5258标准并结合循环氧化实验，系统研究了该合金在650 ℃和750 ℃循环氧化行为。结果表明，两种温度下合金的氧化增重动力学曲线均呈抛物线规律，650 ℃氧化速率（k′650℃=0.0082 g·m?2·h?1）低于750 ℃（k′750℃ =0.0095 g·m?2·h?1），且在两个温度下氧化速率均达到完全抗氧化级。氧化过程可分为三个阶段：氧化初期生成TiO?+Al?O?膜；中期在膜/基体界面处形成连续TiN/Ti?AlN氮化物层，长期则在氧化膜中出现贫Al区。更高温度（750 ℃）促进了TiO?的快速生长，使氧化膜更厚，氮化物层是决定氧化速率及氧化膜结构稳定性的关键因素。

• Ni-Cr-W-Mo合金长时时效中的析出行为及对力学性能的影响

  优先出版日期:2025-12-09  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250448

  摘要(36) 全文(51)

  摘要：利用SEM、TEM和相分析等手段，研究了Ni-Cr-W-Mo合金在800℃长时时效中的析出行为及对力学性能的影响。结果表明，时效中M23C6碳化物呈不同形态依次析出于晶界、孪晶界和晶内。晶间层片状M23C6是不连续反应的产物，而孪晶界M23C6呈颗粒状且沿{111}孪晶面生长，晶内纳米级M23C6可起到钉扎强化的作用；M6C碳化物在时效1000h~5000h发生了由外至内的退化，分解为M23C6、α-(W,Mo)相和贫W、Mo的基体。由于W、Mo平衡偏聚，时效5000h后又有α-(W,Mo)相在晶界M23C6处析出；力学性能的显著变化集中在时效前期。时效前200h的强度提升是碳化物剧增引起的，而塑韧性恶化归因于晶间M23C6的脆性及其对晶界结合力的降低。时效200h~5000h，性能缓慢退化。此阶段强度的降低与α相对固溶强度的削弱及纳米M23C6的粗化有关，塑韧性的退化与晶间M23C6粗化和M6C的分解相关。时效前后，断裂类型由穿晶韧性断裂转变为混合型断裂。

• 抽拉速率对定向凝固Mar-M247LC合金微观结构及蠕变性能的影响

  优先出版日期:2025-12-09  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250488

  摘要(50) 全文(70)

  摘要：定向凝固镍基高温合金由于消除了与应力方向垂直的横向晶界，具有优异的蠕变性能。考虑到其蠕变性能与初始凝固组织的强关联性，本文重点研究了抽拉速率对Mar-M247LC定向凝固镍基高温合金组织和持久性能的影响。结果表明：随着定向凝固试样抽拉速率的提高，一次枝晶间距逐渐减小（从479 μm降至322 μm），γ"相平均尺寸减小（枝晶间区域从460 nm降至345 nm，枝晶干区域从298 nm降至203 nm）。此外，碳化物形态由块状转变为汉字状。热处理后试样中形成规则的立方状γ"相，且热处理后试样中的γ"相含量较定向凝固试样有显著增加。在抽拉速率为40 μm/s条件下凝固的合金会形成细长状γ"筏形组织、狭窄的基体通道及规则的位错网络，这些因素协同作用使蠕变断裂寿命延长至96.6小时。断口分析确认其为穿晶韧性断裂，裂纹萌生于分解的MC碳化物处。

• 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(113) 全文(236)

  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(88) 全文(240)

  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(155) 全文(311)

  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(185) 全文(286)

  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(162) 全文(313)

  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(152) 全文(312)

  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。

• 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(97) 全文(128)

  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。

• 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(106) 全文(126)

  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(188) 全文(355)

  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(444) 全文(605)

  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%。

更多+