2026年第4期

>2026先进钛合金

• TB18钛合金固溶时效工艺正交优化及韧性调控机制

  高慧贤, 李科, 邵珊, 杨浩雪, 李芹芹, 赵燕茹, 罗文忠, 冯勇, 雷强, 刘向宏

  2026,55(4):841-855   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250284

  摘要(0) HTML(2) PDF(5.16 M)( 0)

  摘要：为探究固溶时效工艺参数对TB18钛合金微观组织与力学性能的影响规律，基于混合正交试验因素水平试验设计开展工艺优化研究。结果表明，结合极差分析确定工艺参数影响显著性顺序为：固溶冷却方式>固溶温度>时效时间>时效温度>固溶时间。综合强塑性匹配与工程应用需求，选定固溶时间1 h、固溶冷却方式空冷（AC）、时效温度525 ℃、时效时间4 h为基准参数，进一步研究790~870 ℃固溶温度区间对合金冲击韧性及微观断口特征的影响。结果显示，剪切唇和纤维区面积越大，放射区面积越小，合金韧性越优；随固溶温度升高，断口二次裂纹长度增加，韧窝数量增加，韧性增强。基于强塑韧性协同优化，确定TB18合金最优的热处理工艺为870 ℃/1 h, AC+525 ℃/4 h, AC。

• 激光点火Ti-Al-Mo-Zr-Sn-W合金燃烧行为与组织

  王新宇, 弭光宝, 陈义斯, 孙若晨, 邱越海, 谭勇

  2026,55(4):856-868   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250204

  摘要(0) HTML(4) PDF(3.39 M)( 0)

  摘要：采用激光点火实验结合超高温红外测温以及SEM、XRD和TEM等分析方法，研究典型Ti-Al-Mo-Zr-Sn-W合金（TC25G）在高温高速气流环境下的燃烧行为，并与TC11钛合金的阻燃性能进行比较，进而分析燃烧产物组织特征、晶体结构及形成机理。结果表明：在气流温度为200~400 ℃，气流速度为0~100 m/s范围内，高温高速气流能够促进TC25G钛合金持续燃烧，燃烧路径朝气流方向推进；TC25G钛合金的燃烧主要依靠氧的扩散与熔体移动所导致的燃烧区域扩展。基于合金燃烧产物组织与成分特点可以将其划分为燃烧区、熔凝区、热影响区等不同区域，燃烧过程组织特征的形成与合金元素行为及其与氧的选择性结合密切相关。燃烧区Ti的主要氧化产物为TiO和TiO₂，燃烧过程中形成的Mo、W元素的氧化混合物阻碍了熔体的移动，Al和Zr倾向于发生内氧化，Al₂O₃在ZrO₂表面析出并形成了氧化层组织，构成了保护性屏障，抑制了O向内扩散。熔凝区与热影响区界面处的元素富集能够提高固相侧的熔点，阻碍固-液界面的迁移。

• 通道偏析对Ti45Nb合金丝材组织及力学性能的影响

  尚金金, 杨辉, 白惠文, 吴与伦, 赵小花, 雷强, 何涛, 刘向宏, 曾卫东

  2026,55(4):869-876   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250443

  摘要(0) HTML(3) PDF(2.60 M)( 1)

  摘要：研究了通道偏析对Ti45Nb合金丝材宏观/微观化学成分、显微组织、硬度及拉伸变形行为的影响。结果表明，存在大量通道偏析的丝材，其宏观化学成分与无偏析丝材一致，三维X射线成像也未发现异常。退火后，2类丝材均呈现等轴单相组织，晶粒尺寸相近，表明通道偏析对宏观成分及晶粒尺寸无明显影响。金相组织显示通道偏析在丝材横截面呈现为斑点状组织；纵截面呈现为条带状结构。能谱分析显示通道偏析为富Ti偏析，其Ti含量较基体高出约4.42wt%。与无偏析丝材相比，存在大量通道偏析的丝材抗拉伸强度和屈服强度分别高了15.5%和12.3%，但延伸率和断面收缩率分别低了19.8%和18.9%，且存在通道偏析的丝材性能波动大。断口分析显示，存在通道偏析丝材断口截面面积大，位错在偏析区界面处严重塞积，诱发了微裂纹形核，促使裂纹源快速扩展，导致材料塑性及断面收缩率显著下降。

• TC4钛合金高精度热塑性唯象本构模型研究

  亓昌, 牛亚哲, 陈晓岚, 王楠, 杨姝, 裴连政

  2026,55(4):941-949   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240787

  摘要(0) HTML(0) PDF(1.83 M)( 0)

  摘要：为了准确预测TC4钛合金的热塑性成形效果，研究了TC4钛合金的高温流变行为，并构建了高精度的热塑性唯象本构模型。首先，在温度范围973~1123 K和应变率范围0.01~1 s^-1的条件下进行了TC4钛合金高温拉伸试验。基于试验数据，建立了六阶多项式应变补偿的Arrhenius本构模型和修正的Johnson-Cook本构模型，并利用麻雀搜寻算法（sparrow search algorithm，SSA）对2种本构模型的参数进行了优化。最后，通过统计分析，评估了上述4种TC4钛合金热塑性唯象本构模型的预测能力。研究结果表明，Arrhenius本构模型在有限的试验数据情况下能够实现较高的预测精度，但其参数优化的空间有限。与之相比，修正的Johnson-Cook本构模型虽然初始预测精度较低，但具有更大的参数优化空间。基于SSA优化的Johnson-Cook修正本构模型的预测结果与试验结果吻合良好，能够作为TC4钛合金的高精度热成形数值仿真的基础。

• TC18钛合金锻造过程细晶亮带缺陷的形成机制

  刘向宏, 王涛, 任晓龙, 付杰, 朱彬, 程亮, 王凯旋

  2026,55(4):950-958   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240804

  摘要(0) HTML(1) PDF(4.23 M)( 0)

  摘要：针对TC18钛合金锻坯中的细晶亮带缺陷，采用OM、SEM和EBSD等多种表征方法对其宏微观组织形貌、成分和取向特征等进行了系统分析，并结合Gleeble热压缩研究了细晶亮带缺陷的形成机制。研究表明：TC18钛合金锻坯心部的亮带缺陷对应晶粒尺寸约在100 mm的单个β立方晶粒；锻造过程中由于变形升温导致锻坯心部和边部区域的温度、变形量等存在显著差异，是造成组织不均匀性的重要原因；大尺寸β立方晶粒是由于沿正交方向反复压缩变形，导致锻坯心部<100>织构不断强化，相近取向的<100>晶粒合并形成的；通过退火处理和对角拔长、倒八方等工艺，可以有效地减小和避免细晶亮带缺陷。

• TC4合金热变形过程中多形态α相的动态再结晶行为

  张雪华, 张雷, 李育洛, 杨一鸣, 赵永庆

  2026,55(4):959-970   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250330

  摘要(0) HTML(0) PDF(13.74 M)( 0)

  摘要：以宽幅热轧开坯态TC4合金为研究对象，采用Gleeble热模拟试验系统，在变形温度1173 K、应变速率10、0.01 s?¹条件下，系统研究了2种典型初始组织（全层片组织和等轴–层片双态组织）的热变形响应及其动态再结晶行为。同时，构建了相场-晶体塑性耦合模型，对不同初始组织条件下α/β两相的应力–应变分配及位错密度演化进行了多尺度模拟，探讨了初始组织构型对α相动态再结晶行为的影响。结果表明，在高应变速率（10 s?1）条件下变形60%，全层片组织中α相发生了显著的动态再结晶，获得了平均尺寸为0.58 μm的均匀细晶组织；而双态组织中，仅部分层片α相呈现局部再结晶特征，等轴α相则主要经历了动态回复过程。相比之下，双态组织需更大的变形量才能同时激活等轴α相与层片α相的动态再结晶。这种不连续再结晶行为归因于等轴α相与层片α相在协同变形过程中应力–应变分配的差异，从而影响了两者的位错积累与亚晶结构的形成，最终改变了动态再结晶的驱动力条件。

• 显微组织对TC4钛合金氢化物转变的影响

  张童, 王倩, 翁涵博, 颜诗妤, 黄森森, 齐敏, 闫峰, 马英杰, 雷家峰, 杨锐

  2026,55(4):971-979   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250308

  摘要(0) HTML(1) PDF(7.32 M)( 0)

  摘要：采用电化学充氢结合多尺度表征技术，研究了片层组织与双态组织TC4合金中氢的扩散行为。结果表明，电化学充氢后，2种组织样品扩散表面均呈现氢浓度的梯度分布，且氢化层厚度相近。片层组织样品扩散层表面氢化物体积分数更大，氢化物变体优先在α/β界面形核并以孪晶对形式向α晶内生长。而双态组织由于等轴α晶粒尺寸较大，氢化物无法充满整个α晶粒，不同氢化物变体在α/β界面附近交替形核长大。TEM分析结果表明，2种组织样品中氢化物形核皆呈现层错调控的多级结构转变机制。

• 热处理对含锰β型γ-TiAl合金组织和力学性能的影响

  陈传毅, 郝俊杰, 舒磊, 陈波, 牛红志, 李小兵, 刘奎

  2026,55(4):980-993   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240784

  摘要(0) HTML(0) PDF(18.55 M)( 0)

  摘要：以一种低成本、易变形的Ti-44Al-3Mn-0.4Mo-0.4W-0.1B-0.1C合金（at%）为研究对象，利用真空感应熔炼及常规热轧工艺制备了直径为12 mm的棒材，采用EPMA、TEM、EBSD等检测手段，研究了1270、1220、1170 ℃高温处理对合金棒材的组织与力学性能的影响规律。结果表明，热处理后合金的显微组织均由γ、α₂、β_o三相组成。在相同时效制度条件下，随着高温处理温度的降低，合金中α₂/γ片层含量明显减少，且片层晶团尺寸和片层间距显著降低。拉伸性能测试表明，随着高温处理温度的下降，3种组织的室温和800 ℃抗拉强度均降低。室温下，3种热处理后的合金延伸率呈现先增加后降低的趋势，数值均处于0.5%~1.0%范围；800 ℃下，3种热处理后的合金延伸率存在明显差异，随着等轴γ相含量的增加，合金延伸率随之增加。对比1270 ℃高温处理，1220 ℃热处理试样的延伸率提高了280%，1170 ℃热处理后提高了480%。这是由于相较室温拉伸，在高温拉伸时，等轴γ相的变形能力大大增强，β_o相内位错开动较多，并且γ/γ和α₂/γ界面会阻碍孪晶和位错的运动。同时还对不同热处理组织演变行为与规律、组织与力学性能关系进行了深入讨论。

• 电辅助成形工艺对TC4钛合金微观组织及拉伸性能的影响

  彭赫力, 祖清明, 刘乐, 刘海建, 刘柏松, 李萍, 严思梁, 薛克敏

  2026,55(4):994-1002   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240785

  摘要(0) HTML(0) PDF(6.02 M)( 0)

  摘要：通过对航空材料TC4钛合金在拉伸过程中通入不同频率的电流，以此来增加材料的流动应力并降低拉伸过程中的最大屈服强度。采用SEM观察通电后材料组织的演变及断口形貌。结合拉伸实验结果来分析电辅助成形工艺在拉伸过程中的影响。结果表明，随着脉冲电流密度的增加，α相的含量大大降低，β相含量大大增加，其晶粒尺寸开始增大，在冷却过程中存在少量的马氏体相变生成的细小的针状α′相；随着电流密度的进一步增加，初生α相完全消失，β相进一步的长大，转变生成的α′相尺寸有所增大。在拉伸过程中，施加电流的瞬间试样的温度急剧上升，随着拉伸过程的进行，温度持续上升，且上升的速度不断加快，在断裂的瞬间达到峰值；峰值温度随着电流密度和脉冲频率的增加而增加，随着电流密度的升高，TC4钛合金的流动应力逐渐下降，塑性有所提升。SEM及TEM结果表明，随着电流密度的增加，TC4钛合金板材拉伸断口中的韧窝显著加深，微观断口表面呈现出蜂窝状，韧窝周围出现撕裂棱，呈现出明显的韧性断裂的特征。与高温和常温拉伸对比，电辅助拉伸后材料内部的位错密度显著下降，位错较为平直且部分位错沿某一方向有序排列，这表明了脉冲电流对位错运动的促进作用。

• 包覆轧制TC4细晶板材组织性能演化规律

  朱文光, 茹汇鑫, 王勤波, 张聪惠, 王俭, 王新, 蒲超博, 马强, 张平辉

  2026,55(4):1003-1012   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250099

  摘要(0) HTML(0) PDF(12.52 M)( 0)

  摘要：研究了初始组织为α′马氏体的TC4合金板材在两相区降温包覆轧制及热处理过程中的组织/织构演化规律，分析了晶粒尺寸、位错密度及织构对合金强度及强度各向异性的影响。结果表明：合金β淬火后可获得多尺度、多变体细针状α′马氏体组织。两相区包覆轧制可显著细化晶粒，形成平均尺寸约0.89 μm的超细晶组织与＜ 0001 ＞//ND的B型织构。然而轧态组织呈现细小等轴再结晶晶粒与尺寸较大的变形晶粒组成的混晶组织。板材退火过程中发生静态再结晶（SRX），组织均匀性提高。同时，退火处理不改变板材的织构类型，且Basal型织构强度略有增强。强Basal型织构使得合金的柱面＜a＞滑移的施密特因子在TD和RD 2个方向趋于接近，导致横纵向力学性能差异降低。随着退火温度的升高，板材强度降低，其源于晶粒尺寸增加与位错密度降低的协同作用。研究表明，利用两相区包覆轧制/退火工艺可成功制备出横纵向强度差异小的细晶TC4合金板材，板材平均晶粒尺寸约2 μm。为航空航天高性能钛合金制备提供理论基础与技术支撑。

• TB18超高强韧钛合金显微组织中白斑研究

  辛社伟, 刘向宏, 冯军, 周伟, 张新全, 李波, 李少强, 王涛

  2026,55(4):1013-1018   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250181

  摘要(0) HTML(0) PDF(5.26 M)( 0)

  摘要：针对一种高Mo当量亚稳β超高强韧钛合金TB18，在两相区锻造、β区固溶时效后显微组织中的白斑进行了系统研究。通过力学性能测试、显微组织观察和进一步热处理试验，分析白斑的形成机制和消除白斑可采取的措施。结果表明，TB18钛合金中的白斑是没有任何α相析出的β基体，其硬度低、塑性高、冲击韧性高。白斑形成的原因与合金中β稳定元素的分布无关，主要是锻造工艺引起的。可以通过优化锻造工艺或增加固溶度、预时效、延长时效时间等热处理手段从宏观组织上弱化或消除白斑，但是如果从更精细的组织考虑，TB18钛合金中白斑无法完全消除，只能从尺寸上减小，这是由合金性质决定。本研究结果对TB18合金制备工艺改进和组织优化具有基础指导，对同类合金的显微组织和性能分析也有重要的借鉴意义。

• 非连续增强钛基复合材料多尺度组织设计与强韧化机制研究进展

  丛光辉, 陈志斌, 崔喜平, 黄陆军, 王之祺, 张圆圆, 安琦, 陈昕, 王帅, 耿林

  2026,55(4):1078-1089   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250305

  摘要(0) HTML(0) PDF(10.57 M)( 0)

  摘要：非连续增强钛基复合材料（DRTMCs）具有轻质高强耐热等优点，在航空航天和3C消费电子等领域具有广阔的应用前景。受自然界材料多级多尺度构型启发，非连续增强钛基复合材料从单一增强相均匀分布，到增强相构型化设计，进而发展为多尺度增强相构型化与钛合金基体跨尺度分级结构的协同设计调控，其组织形式逐渐丰富进而演化为多尺度异质结构，可以充分发挥多种协同强化机制，强化效率不断提高；同时能够合理分配应力应变，并有效阻碍裂纹萌生扩展，保证了良好的塑性和抗损伤能力。本文梳理了非连续增强钛基复合材料中典型构型设计及其发展思路，介绍其强韧化机制，并结合当前研究对未来材料发展方向提出展望，推动高性能钛基复合材料在关键领域的应用。

• 钛合金中马氏体相变的变体选择和组织特征研究进展

  传凯洋, 张崇乐, 张金钰, 刘刚, 孙军

  2026,55(4):1090-1101   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250135

  摘要(1) HTML(1) PDF(10.76 M)( 1)

  摘要：在钛合金实际生产和加工中，由于各种因素的存在，马氏体相变过程中往往会发生变体选择。变体择优取向行为使得组织中α′/α″晶体取向偏离了理论上的等概率分布，进而影响材料的各向异性和力学性能。研究表明，淬火β→α′相变有弱变体选择特征，应力诱发β→α″相变常常出现强变体选择效应且总是倾向于适应最大外应力的方向发生。与此同时，α′/α″马氏体微观组织中经常观察到多个变体聚集在一起形成三角形、V形、Z型、梯形和平行簇等特殊的特征形貌，这种自调节结构的出现是引起变体选择效应的重要原因之一。本文系统阐述了马氏体相变的特点和形成机制，揭示和归纳了变体选择的本质以及影响变体选择的因素；结合马氏体现象学理论、变体间界面统计等方法，解析和总结了伴随变体选择效应发生的马氏体自调节组织形成机制以及界面分布规律，最后指出了目前存在的问题和挑战以及今后的研究重点。

• 增材制造Ti-6Al-4V合金微观组织等轴化调控研究进展

  王楠, 戴国庆, 常辉

  2026,55(4):1102-1114   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250345

  摘要(0) HTML(0) PDF(11.67 M)( 0)

  摘要：Ti-6Al-4V合金因其优异的比强度、耐腐蚀性和生物相容性，在航空航天、生物医疗等领域广泛应用。然而，增材制造过程中快速凝固和复杂热循环常导致钛合金形成粗大的柱状β晶粒，带来力学性能的各向异性和疲劳性能下降。实现微观组织的等轴化调控是提升增材制造钛合金综合性能的关键。本文系统总结了通过微合金化、外场辅助和热处理等手段实现TC4合金微观组织等轴化研究进展。重点探讨了α稳定元素、β稳定元素、外场辅助技术以及热处理工艺对Ti-6Al-4V合金微观组织和力学性能影响机制，并展望了未来在精确调控微观组织、优化工艺参数和开发高性能钛合金方面的研究方向。本文旨在为增材制造钛合金的微观组织优化和性能提升提供理论指导和技术支持。

• 异质结构钛基复合材料综述

  李树丰, 刘慧颖, 李少龙, 刘磊, 赵永庆

  2026,55(4):1115-1128   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250217

  摘要(0) HTML(0) PDF(16.13 M)( 0)

  摘要：钛基复合材料（titanium matrix composites, TMCs）因其高的比强度和比模量，而被广泛应用于航空航天等关键承载部件，但其室温强度-塑韧性倒置瓶颈问题限制了其广泛应用。近年来随着异质结构材料的异变诱导（HDI）强化和硬化效应理论的提出，为突破TMCs强韧性倒置难题带来希望。本综述在概述异质结构钛合金研究进展的基础上，综述了TMCs的复合化策略和研究现状，讨论了均质TMCs的失效机制，总结了近年来TMCs利用增强相的钉扎效应进行构型化设计的最新进展。以“硬包软”的网状结构和“软包硬”的球团结构为例，从异质结构TMCs的分类、设计、制备方法、强化机制等方面进行讨论分析，为开发高强高韧TMCs提供研究参考和依据。

>材料科学

• FeCr_xMnAlCu高熵合金在3.5wt% NaCl溶液中的耐腐蚀性能

  冯力, 张娴, 马凯, 赵燕春, 苓亚军, 刘瑞龙, 付轩

  2026,55(4):877-889   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250060

  摘要(0) HTML(1) PDF(8.17 M)( 0)

  摘要：采用真空电弧熔炼制备FeCr?MnAlCu （x=0，0.5，1.0，1.5，2.0） 高熵合金，通过电化学动电位极化曲线和浸泡实验的方法研究了该高熵合金在室温下3.5wt% NaCl溶液中的腐蚀行为。微观组织结果表明，x=0的高熵合金具有体心立方相结构，而x=0.5~2.0时该高熵合金具有面心立方+体心立方双相混合结构。腐蚀结果表明，随着Cr含量的增加，高熵合金的耐腐蚀性能增加。其中，x=2.0时的高熵合金表现出最佳的耐腐蚀性能，具有最高的自腐蚀电位（E_corr=-0.354 V vs. Ag/AgCl）、最小的自腐蚀电流密度（I_corr=1.991×10^-6 A·cm^-2）和最小的腐蚀速率（0.0292 mm/a）。在腐蚀后的高熵合金表面形成了氧化物和氢氧化物的复合钝化膜，且Cr₂O₃含量随着Cr含量的增加而增加，从而有效地提高了钝化膜的稳定性和保护性能。

• SiC含量对两步发泡法制备的SiC/Al基复合泡沫的发泡稳定性、孔结构和压缩性能的影响

  黄闻战, 刘涛, 陈尧, 王录才, 武建国, 游晓红

  2026,55(4):890-898   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250062

  摘要(0) HTML(0) PDF(4.28 M)( 0)

  摘要：采用两步发泡法制备了SiC/Al基复合泡沫。研究了SiC含量及其分布均匀性对泡沫铝的发泡稳定性、孔结构和力学性能的影响，对泡沫铝的宏观/微观特征进行了表征和分析。结果表明，适当增加SiC的含量并使SiC分布均匀，可以提高泡沫铝的发泡稳定性，优化孔径和孔壁厚度的大小以及孔的分布，增强泡沫铝的硬度和抗压缩强度。然而，SiC含量不足或过多都会导致SiC颗粒分布不均，不利于发泡稳定性和良好孔结构的形成。当SiC含量为6wt%时，泡沫铝的发泡稳定性和孔结构都达到了最佳状态，从而获得了最高的压缩强度和最佳能量吸收能力。

• 晶体取向和晶界对γ-TiAl合金纳米压痕行为的影响

  牛文帅, 李海燕, 曾令皓, 曹卉, 陈文科, 韩晨阳, 冯瑞成, 陈涛

  2026,55(4):899-913   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250129

  摘要(0) HTML(1) PDF(4.91 M)( 1)

  摘要：为了阐述γ-TiAl的变形机理，采用纳米压痕实验和晶体塑性有限元模拟研究晶体取向和晶界对γ-TiAl合金机械性能的影响。建立了晶体塑性本构模型，得到了γ-TiAl合金单晶及晶界处的载荷-位移曲线、硬度和杨氏模量。模拟数据与实验数据的误差较小，证实了纳米压痕可以很好地验证晶体塑性本构参数。基于上述模型，讨论了各晶粒和晶界压痕周围的堆积形貌，分析了不同晶体取向下累积剪切应变的分布、滑移系的启动情况、晶界与位错滑移的相互作用。结果表明，由于压头的几何形状、材料滑移系统和累积剪切应变分布之间的耦合作用，γ-TiAl合金的力学响应和堆积行为表现出显著的各向异性。此外，晶界与位错滑移的相互作用显著改变了位错的分布，进而影响了材料的流动，对材料力学响应和塑性变形起着至关重要的作用。晶界吸收了部分位错，改变了压痕下塑性变形的分布特征，导致其硬度降低，材料堆积形貌发生改变，堆积减少。

• C-ECAP冷轧和时效热处理制备微纳高强高导电性Cu0.9Cr0.1Zr合金

  郭廷彪, 李颖颖, 钱丹晨, 邓阳, 张国庆, 王艳风, 李文兵, 凌得魁

  2026,55(4):914-925   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250223

  摘要(0) HTML(0) PDF(5.76 M)( 0)

  摘要：Cu0.9Cr0.1Zr合金通过A路径的连续等通道转角挤压（C-ECAP）变形，随后进行液氮低温轧制（CR），并进行450 ℃的时效处理。利用电子背散射衍射仪、能量色散光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对合金的微观结构、力学性能和导电性能进行了检测，分析了变形过程中织构演变机制及其对性能的影响。结果表明，在C-ECAP过程中，CuCrZr合金的微观结构中形成了定向剪切带，且微观结构的择优取向与轧制方向一致。变形后，随着变形量的增加，合金中析出相（主要是Cr）的含量增加，并伴随着微纳结构纤维状组织的出现。经过3次C-ECAP挤压、75%冷轧变形以及在450 ℃下时效2 h后，合金的抗拉伸强度、硬度和电导率分别达到538 MPa、168 HV和80%IACS。低温轧制、时效热处理以及再结晶织构的形成均有利于提高合金的电导率。

• 新型耐热合金SP2215的热变形行为

  梁凯, 姚志浩, 付莹莹, 王洪瑛, 张砻耀, 程健, 代卫星, 董建新

  2026,55(4):1019-1036   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240768

  摘要(0) HTML(1) PDF(7.87 M)( 0)

  摘要：针对火力发电超超临界锅炉过热器/再热器管道用新型耐热合金SP2215，利用Gleeble 3500热模拟试验机对合金在1100~1250 ℃、0.01~10 s^–1、变形量为50%，变形条件下进行了一系列热压缩试验，研究了不同变形温度和变形速率对合金流变曲线、变形组织等的影响，并通过对流变曲线进行摩擦与温度双修正，建立了SP2215合金的热变形Arrhenius本构模型、Avrami动态再结晶模型与Yada动态再结晶平均晶粒尺寸模型，同时基于不同的流变失稳准则分别构建了合金的Prasad热加工图、Murty热加工图和Malas热加工图。结果表明，随着变形温度的升高，SP2215合金的加工硬化程度有所减小，更容易发生动态再结晶；随着应变速率的增加，合金的流变应力更高，加工硬化率更大，当变形速率为1 s^–1时合金的再结晶程度最低，当变形条件选择不佳时合金极易出现混晶现象，在实验条件下合金的最佳热变形窗口为1200~1250 ℃、5~10 s^–1。

• 不同催化剂负载量柴油机颗粒捕集器的性能研究

  张允华, 徐垚鑫, 楼狄明, 房亮

  2026,55(4):1037-1044   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240778

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.94 M)( 0)

  摘要：柴油机颗粒捕集器（diesel particulate filter，DPF）是减少柴油机颗粒排放的高效技术手段，其性能与催化剂负载量密切相关。基于重型柴油机台架试验系统研究催化剂负载量对催化型柴油机颗粒捕集器（catalyzed diesel particulate filter，CDPF）压降、气态物及颗粒物减排性能的影响并结合CDPF再生探究其对NO的氧化特性的影响。结果表明：CDPF排气背压随催化剂负载量的增大呈线性增大趋势，当催化剂负载量从0 g/ft³分别增至5、10、20 g/ft³（1 ft³=0.0283 m³）时，平均排气背压从2.94 kPa依次增大至3.44、3.96和4.51 kPa。催化剂负载量越高，CDPF对CO和总碳氢化合物（total hydrocarbon，THC）的减排效果越好。当催化剂负载量从0 g/ft³分别增至5、10、20 g/ft³时，CO排放浓度从78.94×10^-6依次降至71.39×10^-6、68.12×10^-6和63.30×10^–6，THC排放浓度则从57.34×10^–6依次降至48.31×10^–6、46.93×10^–6和44.51×10^–6。催化剂负载量会显著影响NO氧化特性，但对NO_x排放浓度的影响较小。CDPF可以实现95%以上的颗粒物（particulate matter，PM）和颗粒物数量（particulate number，PN）减排率，增大催化剂负载量，CDPF颗粒减排效果有所提高，核态颗粒减排效果提升更为显著。研究结果对设计高性能CDPF具有重要参考价值。

• 挤压态镍基粉末高温合金FGH4113A热变形行为及组织演变规律

  杨金龙, 尹超, 熊江英, 郭建政, 冯干江

  2026,55(4):1045-1057   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240790

  摘要(0) HTML(1) PDF(18.98 M)( 0)

  摘要：为探明挤压态新型镍基粉末高温合金FGH4113A热加工性能和调控变形组织，利用Gleeble热模拟试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜、背散射电子衍射仪等研究了合金在温度1050~1150 ℃和应变速率0.001~0.1 s^-1范围内热变形行为和显微组织特征。结果表明：挤压态合金热变形前保温，1150 ℃时晶粒尺寸明显粗化。变形温度和应变速率对合金的变形流变应力和再结晶组织明显影响。推荐挤压态合金在γ+γ′双相区热变形，温度和应变速率区间为：1080~1100 ℃和0.001~0.01 s^-1。此区间内变形后，合金再结晶充分，晶粒内残余变形位错密度低，取向差接近，尺寸分布均匀，平均尺寸控制在5 μm以内。可通过局部平均取向差、晶粒扩展取向差和反极图等多个维度分析再结晶晶粒和变形原始晶粒特征。

• 高磁光性能Ce_xY_3-xFe₅O₁₂多晶体的制备及磁学性能

  栾丽君, 徐长艳, 张子荞, 谢海晨

  2026,55(4):1058-1067   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240113

  摘要(0) HTML(0) PDF(3.48 M)( 0)

  摘要：采用优化的溶胶-凝胶法制备了Ce³⁺掺杂的石榴石型Ce_xY_3-xFe₅O₁₂(x=0，0.1，0.2，0.3；Ce:YIG)多晶体，通过预烧处理和900~1400 ℃宽温度范围烧结获得无衍生杂质和高磁光性能的晶体。首先用热重分析确定了该晶体的合成温度为890 ℃。XRD结果表明该晶体的晶格常数在1.237 241~1.241 210 nm之间变化，当x>0.2时出现杂质相CeO₂。SEM分析表明，Ce:YIG的晶粒尺寸随着烧结温度和Ce³⁺ 含量的增加而增加，其尺寸分布范围为0.257~6.52 μm，该粒度值是目前获得的YIG晶体粒度的最大值。所有Ce:YIG样品在室温下呈现亚铁磁性，饱和磁化强度（M_s）在23.47~28.10 (A·m²)·kg^–1范围内变化。经过1200~1300 ℃烧结的Ce_0.1Y_2.9Fe₅O₁₂晶体的磁导率高达3.68~3.90。根据法拉第旋转角与磁导率的关系可知，该温度范围烧结的多晶体有可能获得最佳的法拉第旋转性能。

• Zr-xSn-0.35Fe-0.15Cr合金在模拟失水事故下的高温蒸汽氧化行为

  马磬朝, 姚美意, 王金鑫, 胡丽娟, 徐诗彤, 谢耀平, 周邦新

  2026,55(4):1068-1077   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240792

  摘要(0) HTML(0) PDF(7.44 M)( 0)

  摘要：锆合金包壳在失水事故中会经历高温蒸汽氧化，因吸氧使锆合金包壳脆化而发生破裂，影响核反应堆的安全运行。通过配备蒸汽发生器的同步热分析仪研究了Zr-xSn-0.35Fe-0.15Cr（x=0.5、0.75、1.0、1.2和1.5，wt%）5种锆合金在800~1200 ℃的高温蒸汽氧化行为，采用金相显微镜对高温蒸汽氧化后的样品横截面进行观察，使用电子探针显微分析仪进行O含量测试。结果表明：不同温度下，锆合金的抗高温蒸汽氧化性能和氧化动力学与Sn含量呈现一定规律，主要与锆合金的 α-Zr?β-Zr和m-ZrO₂?t-ZrO₂相转变行为作用机制有关。随着氧化温度的升高，合金氧化样品横截面呈现ZrO₂、α-Zr(O)双层结构，中间伴随着β-Zr+α-Zr(O)混合层结构的出现与消失，这是O对α?β相转变的影响造成的。从Sn含量增加影响α-Zr? β-Zr相变和抑制了O从α-Zr→β-Zr中扩散的角度，探讨了Sn含量对锆合金不同温度下高温蒸汽氧化行为的影响机制。

>评述

• Ta-Nb-Hf-Zr-Ti高熵合金超导材料研究进展

  曹立坤, 杨芳, 郝清滨, 张胜楠, 闫果, 张平祥

  2026,55(4):926-940   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250130

  摘要(0) HTML(0) PDF(4.48 M)( 0)

  摘要：高熵合金作为一类由多个主元素统计排列在简单晶格上构成的新型材料，因其出众的机械性能和独特的高熵特性，已成为材料科学和凝聚态物理领域的研究热点。自2014年第一个高熵超导体被发现以来，探索其在超导领域的性能与优势逐渐成为科研前沿。Ta-Nb-Hf-Zr-Ti体系高熵超导体在极端应用环境中展示了优秀的力学性能、卓越的抗辐射性能以及接近NbTi二元合金的超导性能，有望在高场超导磁体、超导电机和下一代核聚变反应堆等技术中应用。本文综述了Ta-Nb-Hf-Zr-Ti体系在超导体上的研究进展，旨在为该领域的发展提供参考。

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(103) 全文(70)

  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(58) 全文(86)

  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(64) 全文(90)

  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(48) 全文(99)

  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(51) 全文(88)

  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(46) 全文(86)

  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。

• 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(126) 全文(289)

  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(90) 全文(291)

  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.

• 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(105) 全文(180)

  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(115) 全文(170)

  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(198) 全文(414)

  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(449) 全文(651)

  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%。

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