趙張龍 , 閔曉楠 , 徐文馨 , 曹瀾川 , 張鴿 , 宋旭陽 , 李暉
2020, 49(10):3285-3293. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200101
摘要:為了準確預測AerMet100超高強鋼在熱加工過程中的微觀組織演變,通過系列等溫熱壓縮試驗分析了合金在溫度為800~1040℃、應變速率為0.01~10s-1、變形量為15~60%的熱變形行為,并建立了動態(tài)再結晶(DRX)體積分數(shù)和晶粒尺寸的DRX模型。通過計算獲得了AerMet100鋼本構模型中的Zener-Hollomon參數(shù),用于建立DRX模型。通過建立的DRX模型定量預測了熱變形參數(shù)對合金微觀組織演變的影響,結合微觀組織觀察發(fā)現(xiàn),高溫低應變速率和較大的變形程度有利于DRX充分發(fā)生,使組織細化和均勻化。模型預測結果與實驗結果吻合較好,驗證了所建立的DRX模型的準確性。結果表明,建立的DRX模型可以定量預測AerMet100鋼在不同變形參數(shù)下進行熱加工時的微觀組織演變規(guī)律。
2020, 49(10):3294-3300. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200119
摘要:采用電場輔助微塑性模鍛成形技術,用于成型高強度、大硬度、低塑性的Ti6Al4V鈦合金微齒輪。實驗結果表明,在電場作用下,圓柱形Ti6Al4V坯料在石墨模具中可以成型微齒輪。Ti6Al4V材料在加熱速率為5℃/s時具有最佳的可成型性,較高的加熱速率30℃/s和40℃/s可以有效地縮短材料預變形的時間。經電場輔助成型的樣品均具有魏氏結構,但齒頂比齒心的組織更細小。加熱速率為5℃/s和10℃/s的試樣β相含量略高于原始坯料,但加熱速率為20℃/s、30℃/s和40℃/s的試樣沒有顯示出β相。此外,在電場作用下,所有成形樣品的維氏硬度均有所增加。
代巧 , 王飛 , 張健 , 陳曉陽 , 周金宇 , 周昌玉
2020, 49(10):3301-3308. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190673
摘要:為了分析預應變對含裂紋鈦制結構完整性的影響,本文綜合研究了預應變對工業(yè)純鈦拉伸力學性能、斷裂韌性及失效評定圖的影響。拉伸試驗結果表明:工業(yè)純鈦的屈服應力和屈強比均隨預應變值增大而增大,而塑性變形能力隨預應變值增大而減小,同時斷裂韌性隨預應變增大而降低。對緊湊拉伸CT試樣和含裂紋鈦制壓力容器進行斷裂有限元分析,結果表明:裂紋尖端的塑性區(qū)隨預應變增大而減小,從而導致J積分值隨預應變增大而減小?;贐S7910: 2013的失效評定曲線分析發(fā)現(xiàn):選擇1曲線和選擇3曲線會隨著材料預應變而變化,安全區(qū)域逐漸減小。因此,隨著預應變的增加,失效評定圖中屈服應力的儲備系數(shù)增加,而斷裂韌性的儲備系數(shù)降低。由本文研究可知:預應變會對失效評定產生顯著影響,需要將其考慮到含裂紋鈦壓力容器的完整性評定中。
賈磊 , 楊明芳 , 陳江先 , 呂振林 , 近藤勝義 , 謝輝
2020, 49(10):3309-3313. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190691
摘要:以稻殼熱解產物為SiO2源,通過粉末冶金法制備了Si和O固溶強化的低成本鈦合金,并從磨損率、磨損表面形貌和磨屑成分等角度系統(tǒng)研究了其摩擦學性能和磨損機理。結果表明,隨著SiO2加入量的增加,Ti合金的體積磨損率顯著降低,與硬度的變化規(guī)律吻合良好,同時磨損表面有三處變化,即犁溝的深度變淺、塑性變形程度降低和磨屑的尺寸變小和數(shù)量減少。SiO2的加入使磨損機制從純Ti的粘著和磨料磨損轉變?yōu)槟チ虾脱趸p,而磨屑尺寸的減小可歸因于GCr15球和鈦基體反復摩擦,導致磨屑的脆化。本文提供了一種使用農業(yè)廢稻殼生產具有優(yōu)良綜合性能的鈦合金方法,在降低鈦合金成本的同時也有益于生態(tài)環(huán)境的保護。
樸榮勛 , Shaoli Yang , Yuling Zhu , Lan Ma
2020, 49(10):3314-3324. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20200010
摘要:通過熱壓縮試驗,研究了TiH2基粉末冶金近α鈦合金Ti-1100在973-1173K溫度范圍和0.01-1.0s-1應變速率范圍內的熱變形行為。建立了Arrhenius本構方程,計算出的熱形變活化能為334.76 kJ / mol。通過修改函數(shù)計算了溫度靈敏度(θ),確定了應變率靈敏度(m)。根據(jù)溫度靈敏度、應變率靈敏度和應變率為0.5時的顯微組織分析結果,對熱加工條件進行了分析。結果表明,在應變率為0.01s-1和1s-1,在整個溫度范圍內,出現(xiàn)了失穩(wěn)區(qū),而在1135K&0.29s-1至1173K&0.76s-1、1040&0.33s-1至1096K&0.6s-1的范圍內獲得了最佳的熱加工條件。此外,微觀結構分析表明,在0.01-0.1s-1的應變速率條件下發(fā)生了動態(tài)再結晶(DRX),而應變率為1s-1時微孔的形成為流動軟化的主要機制。
2020, 49(10):3325-3331. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190671
摘要:研究等徑角擠壓(ECAP)對Mg-1Zn-1GD合金組織、織構和動態(tài)再結晶行為的影響,結果表明,在350℃等徑角擠壓后,試樣的顯微組織由細小的再結晶晶粒組成,基體中有大量均勻分布的等軸晶。8道次獲得平均晶粒尺寸為3.6m的均勻超細晶粒結構。不連續(xù)動態(tài)再結晶(DDRX)和連續(xù)動態(tài)再結晶(CDRX)導致晶粒細化。利用電子背散射衍射技術對織構進行了分析。結果表明,經過4次ECAP后,形成了較強的基礎紋理(多重隨機分布~19.76)。隨著擠壓道次的增加,擠壓合金板材基面上的晶粒主要沿擠壓方向拉長,取向分布由集中狀態(tài)向分散狀態(tài)轉變??棙嫓p弱,最大值為15.66。最后表明織構與Mg-1Zn-1GD合金的平面各向異性有關.
王翠萍 , 楊木金 , 王也 , 郭毅慧 , 黃藝雄 , 栗周 , 劉興軍 , 劉國征
2020, 49(10):3332-3337. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190464
摘要:利用CALPHAD方法,選擇和建立合理的熱力學模型,并結合相平衡及熱力學性質的相關實驗信息,對Mo-RE (RE: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)各二元系相圖進行了熱力學優(yōu)化與計算。其中,液相和端際固溶體相的Gibbs自由能采用亞正規(guī)溶體模型描述,氣相的Gibbs自由能采用理想氣體模型描述。計算結果與實驗數(shù)據(jù)取得了良好的一致性,最終得到了一組自洽的合理描述Mo-RE二元系各相自由能的熱力學參數(shù),建立了Mo-RE (RE: Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Tm, Yb, Lu)二元合金相圖的熱力學數(shù)據(jù)庫。該熱力學數(shù)據(jù)庫可以提供相平衡及熱力學性質等多種信息,為外推計算三元以及更多組元體系的相平衡提供理論基礎,并為相關體系的合金設計及制備提供重要的理論指導。
2020, 49(10):3337-3352. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190708
摘要:本文提出了以物理氣相傳輸法自支撐生長氮化鋁單晶的新方法,此方法可以在氮化鋁燒結體表面一次性獲得大量生長的氮化鋁單晶。本研究中,在2373–2523 K的溫度條件下經過100 h生長的氮化鋁單晶,其最大尺寸為7 × 8 × 12 mm3,典型直徑為5–7 mm。這些原生晶體的表面形貌及結晶質量分別通過掃描電子顯微鏡、拉曼光譜和高分辨X射線衍射進行表征分析。其中,拉曼光譜E2峰位的半高全寬為5.7 cm-1,高分辨X射線衍射得到的對稱搖擺曲線的半高全寬為93.6角秒。經過選擇性化學腐蝕后的晶體,其表面的平均腐蝕坑密度為7.5 × 104 cm-2。逸出氣體分析和輝光放電質譜分析結果表明,碳和氧為晶體內部的主要雜質元素,含量分別為28 ppmw和120 ppmw。此方法為高質量氮化鋁單晶的獲取提供了一個新的途徑,這些單晶可以被切成晶片作為后續(xù)氮化鋁同質外延生長的優(yōu)良籽晶。使用這些小的籽晶,我們首次成功制備出了直徑高達60 mm的氮化鋁單晶體/晶圓,并具有良好的深紫外光透過性。
儲林華 , 袁改煥 , 姚美意 , 高博 , 徐詩侗 , 周邦新
2020, 49(10):3338-3346. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190676
摘要:在ASTM范圍內,利用板材試樣研究了不同雜質元素C、Si含量對Zr-4合金微觀結構及耐腐蝕性能的影響。結果顯示:降低C含量、提高Si含量,對于Zr-4合金樣品400℃均勻腐蝕性能有利。微觀檢測表明:雜質C易于在基體表面以Zr-C形式富集,其含量高低主要通過影響第二相粒子的析出能力影響腐蝕性能。含量越低,淬火時坯料越易于形成平行板條組織,含量越高越趨向于形成網籃組織,而第二相粒子更易于沿板條組織晶界析出。淬火溫度低于1200℃時,Si含量高低對于坯料形成平行板條組織無明顯影響。同時,3DAP分析顯示,Si易于在第二相粒子周圍以SiO2形式偏聚,這對于第二相粒子可起到阻礙或延緩其被氧化的作用,從而改善了鋯合金的耐腐蝕性能。
李春燕 , 朱福平 , 丁娟強 , 尹金鋒 , 王錚 , 趙燕春 , 寇生中
2020, 49(10):3353-3360. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190717
摘要:在本工作中,通過納米壓痕實驗研究了加載速率和保載時間對(Zr0.6336Cu0.1452Ni0.1012Al0.12)97.4Er2.6塊體金屬玻璃(BMG)的蠕變變形行為的影響。實驗結果表明,合金試樣的蠕變位移隨著加載速率或保載時間的增加而增大。另一方面,合金樣品的硬度(H)也隨著加載速率或保載時間的增加而降低。合金試樣在納米壓痕過程中具有尺寸效應,合金試樣的硬度隨著壓痕深度的增加而降低。合金試樣在納米壓痕過程中具有鋸齒流動現(xiàn)象,并且該現(xiàn)象具有速率依賴性。具體而言,隨著加載速率的減小,鋸齒流動現(xiàn)象更加明顯。合金試樣的蠕變應力指數(shù)隨著加載速率或保載時間的增加而減小。
信云鵬 , 朱知壽 , 王新南 , 李明兵 , 劉格辰 , 李靜 , 商國強 , 祝力偉
2020, 49(10):3361-3368. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190733
摘要:采用光學顯微鏡(OM),掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)研究了Ti-5Al-3Mo-3Cr-1Zr鈦合金在高速彈丸沖擊后的組織特征和演變行為。在彈坑周圍,絕熱剪切帶(ASB)和剪切應力一直呈半圓狀分布。觀察到絕熱剪切帶中尺寸較大等軸晶粒和細長板條亞晶粒的旋轉細化過程。采用聚焦離子束(FIB)技術準確地從ASB中的裂紋尖端取樣制備TEM樣品,在裂紋尖端區(qū)域周圍發(fā)現(xiàn)非晶區(qū)、非晶-納米晶過渡區(qū)域、細小納米晶區(qū)共存。計算結果表明,絕熱剪切帶內溫度升高可導致微觀組織熔化,快速淬火后形成非晶區(qū)和細小的納米晶。由于絕熱剪切帶中的顯微組織是細小的等軸晶和非晶,具有較高的強度,使形變帶與基體之間成為相對較弱的區(qū)域,絕熱剪切帶中的裂紋也主要在該區(qū)域萌生,裂紋通過微孔洞旋轉聯(lián)結的方式擴展。
2020, 49(10):3369-3376. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190734
摘要:采用有限元方法和彈塑性自洽模型模擬純鈦在單個鋼球以不同尺寸和速度撞擊時的力學響應,計算了宏觀和微觀殘余應力。結果表明隨著鋼球尺寸和撞擊速度的增加,宏觀殘余壓應力增加。宏觀殘余應力和殘余彈性應變具有較好的一致性。微觀殘余應力分布在一個隨深度變化的范圍內。在某一深度處微觀殘余應力的統(tǒng)計分布符合高斯分布,其離散程度由有效塑性應變決定。有效塑性應變隨鋼球尺寸和撞擊速度變化。增加撞擊速度和降低鋼球尺寸,在某一深度處微觀應力分布的標準差增加。
2020, 49(10):3377-3381. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190766
摘要:通過正電子湮沒壽命(PAL)和透射電子顯微鏡(TEM)研究了不同程度冷軋純鋯在等時退火條件下的缺陷和顯微組織演化行為。研究結果表明:純鋯經過冷軋變形產生高密度的位錯和空位,隨著冷軋變形量的增加到10%,正電子的平均湮沒壽命逐漸增加,變形量進一步增大,正電子的平均壽命趨于飽和。在溫度范圍298~898 K的等時退火條件下,冷軋純鋯中的空位型缺陷并沒有聚集形成空位簇。隨著退火溫度增加,冷軋純鋯中的空位和位錯密度逐漸減小,在退火溫度為873 K時回復基本完成。
2020, 49(10):3382-3394. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20190101
摘要:通過制備Al-10Er-5Sr合金,并研究其微觀組織及相組成,來研究Er和Sr共同作用對A356鋁合金微觀組織與力學性能的影響。根據(jù)加入Al-10Er-5Sr合金合金后A356鋁合金微觀組織和力學性能的變化,確定了Al-10Er-5Sr合金在A356鋁合金中最佳含量。實驗結果顯示:Al-10Er-5Sr合金主要由α-Αl相、Al4Sr和Al3Er相組成。另外,A356鋁合金中添加0.6%的Al-10Er-5Sr合金展現(xiàn)出最佳的顯微組織結構和力學性能,合金二次枝晶臂間距減小到20.2um,針狀的共晶硅相轉變成纖維狀。由于加入了0.6%的Al-10Er-5Sr合金,合金顯微組織結構的改善,使得合金抗拉強度達到203.5MPa。與未經處理的A356鋁合金相比,力學性能得到明顯提升。最后,對合金晶粒細化和變質機理進行了分析討論。
吳俊峰 , 鄒世坤 , 鞏水利 , 曹子文 , 車志剛 , 孫汝劍
2020, 49(10):3395-3401. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190806
摘要:本文基于連續(xù)激光沖擊強化7050鋁合金中厚板的表面完整性和內部層裂,提出了一種激光沖擊強化的過噴效應。7050鋁合金中厚板尺寸為50 mm × 50 mm × 5 mm (長×寬×高)。激光工藝參數(shù)為激光能量30J,光斑尺寸4 mm × 4 mm,脈寬15ns和單點連續(xù)多次激光沖擊(LSP-1~LSP-8)。表面形貌,表面殘余應力,深度方向顯微硬度和截面微觀組織分別被超景深三維形貌儀,X射線衍射儀,顯微硬度儀和金相顯微鏡測試分析。研究結果表明:單點連續(xù)5次激光沖擊誘導7050鋁合金中厚板表面微凹坑凸起高度為197.8 μm和山脊高度為130.8 μm。從單點連續(xù)4次激光沖擊到單點連續(xù)5次激光沖擊,試樣表面殘余應力由壓應力轉換為拉應力。單點連續(xù)5次激光沖擊后,試樣背層產生了低顯微硬度的加工軟化現(xiàn)象。單點連續(xù)5次激光沖擊為7050鋁合金中厚板的層裂閾值。研究結果有益于激光沖擊強化工業(yè)應用中避免層裂和改善強化效果。
2020, 49(10):3402-3411. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190818
摘要:為改善力學性能,采用新型Al-5Ti-1B-1RE中間合金細化劑和Al-10Sr中間合金變質劑對鑄態(tài)多元鋁硅A356鋁合金及在鑄態(tài)A356鋁合金中按一定比例添加Cu、Mn、Ti等元素組成的新型鋁合金進行復合細化變質處理。采用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)及能譜、透射電鏡(TEM)和電子式萬能試驗機(CSS-44100)等技術對多元鋁硅合金中的第二相粒子的形態(tài)分布特征及強化機制進行分析。結果表明:經復合細化變質處理的A356鋁合金中的第二相粒子共晶硅相由粗大的片層狀轉變?yōu)榈湫偷睦w維狀,在軟韌相α-Al基體晶界處較均勻的析出,α-Al相晶粒尺寸顯著變小,其強化機制主要是第二相粒子共晶硅Hall-Petch晶界細晶強化;在新型鋁合金中除第二相粒子共晶硅外,還存在其它較彌散分布在晶界或晶內的第二相強化粒子,多種強化機制共同起作用,當分布在晶界上時,主要是Hall-Petch強化機制;當分布在晶內時,主要是Orowan強化機制,成為阻礙位錯運動的有效障礙,起到強化作用。
徐健偉 , 鄭精武 , 陳海波 , 喬梁 , 應耀 , 蔡偉 , 李旺昌 , 余靚 , 林旻 , 車聲雷
2020, 49(10):3412-3418. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190839
摘要:本文研究了完全氮化的(Sm1-yCey)2Fe17Nx(y = 0、0.20、0.33、0.40、0.45、0.50、0.67、0.80、1.00)粉末的磁性能和微觀結構。當用33atomic%Ce代替Sm時,最大磁能積(BH)max從17.8 MGOe變?yōu)?7.6 MGOe,幾乎沒有下降。相應的,性能/稀土價格比率提高了39.2%。 根據(jù)能量色散光譜(EDS)分析,Ce傾向于分布在REFe3 / REFe2晶界相中。XPS證實了(Sm1-yCey)2Fe17Nx中Ce離子的價態(tài)變化。
2020, 49(10):3419-3424. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20200167
摘要:基于EET理論,研究了W相與基體α之間界面的原子結構,計算了a、Mg-Ag偏聚區(qū)、W相空間價電子結構和W/Mg-Ag/a界面、W//a界面的價電子結構,分析了W/Mg-Ag/a界面價電子結構與界面性能的關系。研究表明:Ω/Mg-Ag/α界面外層Mg-Ag/α面電子密度差為16.54%,內層Ω/Mg-Ag面電子密度差為50.73%,外層的連續(xù)性好于內層;Mg-Ag層使W相與基體α間的界面電子密度差減小1.13%,使(111)α面上的最強共價鍵鍵合力增大14.52%、(111)α面的共價電子密度增大146.87%、(001)Ω面最強共價鍵鍵合力增大45.85%、(001)Ω面的共價電子密度增大了45.30%。Mg-Ag層增大了W相對位錯滑移的阻力,減小界面兩側相平面的電子密度差,增加了界面連續(xù)性,減小了界面應力,增大了界面結合力,增大了界面穩(wěn)定性,提高了合金的強韌性。
2020, 49(10):3425-3432. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190865
摘要:近年來,施加電流(電場)作為一種輔助技術在材料加工和制備技術中得到了廣泛的應用。本文采用浸入法實驗,通過施加直流電作用,研究了513-573 K溫度范圍內銅在液態(tài)錫中的溶解動力學。對溶解后銅的溶解厚度以及Sn/Cu界面IMC層的厚度進行測量,對溶解激活能以及有效電荷Z*進行計算,采用Comsol Multiphysics軟件對電流引起的液態(tài)錫中的溫度分布和流場分布進行模擬。實驗結果表明:施加直流電對銅在液態(tài)錫中的速率有顯著的影響,隨著電流密度增加,溶解速率增加,溶解激活能減小。電流的方向對銅的溶解和界面IMC層的生長也有影響,由于電遷移的作用,當電子流動的方向和銅的溶解方向一致時,溶解速率加快,界面IMC層的厚度變薄。在電流密度為240 A/cm2時,銅在液態(tài)錫中的有效電荷Z*隨著溫度的增加逐漸減小。
楊西榮 , 王立元 , 郝鳳鳳 , 雷漫江 , 劉曉燕 , 羅雷
2020, 49(10):3433-3438. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190886
摘要:利用自行設計的微動疲勞實驗夾具裝置研究超細晶純鈦在柱面-平面接觸下的微動疲勞特性,分析循環(huán)應力對其微動疲勞壽命的影響,通過觀察接觸區(qū)磨損和斷口形貌,分析其微動損傷機制。結果表明,當法向載荷不變時,超細晶純鈦的微動疲勞壽命隨著循環(huán)應力的增加而減小,比常規(guī)疲勞壽命更小。微動疲勞裂紋于接觸區(qū)邊緣萌生,磨損區(qū)破裂嚴重且附著有磨粒,在磨粒磨損作用下加速了試樣的疲勞失效。斷口同時呈現(xiàn)出疲勞形貌和微動形貌,形貌從平滑轉向粗糙直至斷裂,裂紋由小變大,裂紋擴展速率也逐漸增加,且在裂紋擴展區(qū)存在二次裂紋;由于受力不均在裂紋擴展區(qū)與斷裂區(qū)之間存在山脊狀形貌。
2020, 49(10):3439-3444. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190927
摘要:準確定量表征航空重要承載結構材料抗疲勞裂紋擴展能力是實施結構件服役壽命評估的基礎。本文針對航空用Ti-2Al-1.5Mn鈦合金,沿著板材不同取向制備CT試樣開展疲勞裂紋擴展速率試驗,分別基于全場法及傳統(tǒng)方法定量表征了裂紋擴展各階段應力強度因子幅DK。結果表明:疲勞裂紋擴展速率da/dN-DK關系及裂紋擴展路徑顯著受到材料取向的影響。相比較于傳統(tǒng)表征應力強度因子幅方法,基于全場法一方面能夠直接考慮裂尖塑性變形引起裂紋閉合的影響,另一方面能夠有效避免因裂紋擴展路徑偏折帶來的有效裂紋長度測量偏差,從而不能準確獲取有效應力強度因子幅的問題,其具有顯著優(yōu)勢?;谌珗龇ǖ钠诹鸭y擴展應力強度因子幅表征具有廣泛應用全景。
彭麗婷 , 李強 , 連奧杰 , 張革 , 彭劍超 , 李毅豐 , 梁雪 , 姚美意
2020, 49(10):3445-3451. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190750
摘要:以高純鋯為母材制備Zr-1.0Fe-0.2Cu合金,并在400 ℃/10.3 MPa過熱蒸汽中進行腐蝕實驗。用SEM和TEM對合金基體及其腐蝕后生成氧化膜的顯微組織進行研究。結果表明:Zr-1.0Fe-0.2Cu合金中只存在底心正交的Zr3Fe第二相,Cu元素易偏聚在Zr3Fe相內,使其不易以Zr2Cu相的形式析出,Cu元素的添加能夠細化合金中Zr3Fe第二相。Zr-1.0Fe-0.2Cu合金在 400 ℃/10.3 MPa過熱蒸汽中腐蝕100 d后,耐腐蝕性能優(yōu)于Zr-1.0Fe以及Zr-4重熔合金,表明添加少量的Cu元素有利于改善合金的耐腐蝕性能。在腐蝕氧化過程中,含Cu的Zr3Fe相會滯后于合金基體α-Zr相氧化而進入氧化膜。隨著氧化進程的加深,第二相中的Zr元素氧化后會以t-ZrO2的形式存在,Fe元素則氧化成m-Fe3O4。伴隨著第二相的氧化進程,合金元素Cu和Fe會在氧化膜中擴散流失,不再呈現(xiàn)聚集狀態(tài)。
2020, 49(10):3452-3459. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190797
摘要:粉末冶金法可實現(xiàn)泡沫鋁三明治結構面板/芯層的冶金結合,并在制備近終型泡沫鋁異型件上優(yōu)勢突出?;趪鴥妊芯楷F(xiàn)狀,本文完善了粉末冶金法制備工藝,并優(yōu)化了泡孔結構。研究發(fā)現(xiàn),芯層采用AlMg4Si8鋁合金成分組成,鋼質面板經邊緣焊接密封處理后,當芯層粉末松裝密度為1.12 g/cm3時,在1500 kN軋制壓力、0.06 m/s軋制速度及55%軋制壓下率下,對灌滿芯層粉末的包覆面板進行450 °C熱軋,獲得了面板/芯層冶金結合、致密度高的發(fā)泡前驅體。另外,當發(fā)泡劑TiH2被低熔點Sn包覆預處理后,在發(fā)泡初期分解出的H2被液態(tài)Sn包裹,避免了在固態(tài)基體空隙間的擴散,減少了裂紋的產生,發(fā)泡前驅體在720 °C發(fā)泡300 s后可獲得泡孔結構相對均勻、72.7%孔隙率的泡沫鋁三明治結構。
2020, 49(10):3460-3464. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190802
摘要:采用熔模鑄造方法制備了名義成分為Ti-20Al-22Nb(at%)的合金,分別對鑄態(tài)、熱等靜壓及退火態(tài)進行了顯微組織及室溫拉伸性能分析。結果顯示,合金由β基體、針狀α2相及少量O相組成的,鑄態(tài)下為粗大的魏氏組織,由于非平衡凝固,原始晶粒內部組織轉變不完全,組織中的疏松缺陷及組織不均勻導致合金低的塑性;經過α2+β/B2兩相區(qū)熱等靜壓消除了疏松缺陷,原始晶粒內部充分析出細小針狀的α2相,組織均勻性提高,合金的拉伸延伸率由2%提高到5%;經過α2+/B2+O三相區(qū)退火熱處理,過飽和β相向平衡態(tài)轉變,通過包析轉變β/B2+α2→O,在針狀α2相周圍形成環(huán)帶狀O相,合金的延伸率提高到11%。
高增 , 巴現(xiàn)禮 , 楊環(huán)宇 , 尹聰鑫 , 牛濟泰
2020, 49(10):3465-3471. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190804
摘要:使用自制的含Sc、Ce、Be的TiB2原位增強與4047焊絲為填充材料對T6態(tài)SiCp/AlMMCs 進行TIG焊,對接頭的力學性能、顯微組織以及斷口形貌和第二相粒子進行分析。結果表明:兩種焊絲焊接該種材料的焊縫成型優(yōu)良,4047焊絲成型更加美觀;TiB2接頭的抗拉強度明顯優(yōu)于ER4047接頭,平均強度達到171.88MPa,相對于4047接頭強度提高40.03%,TiB2粒子起到了原位增強的作用;兩種接頭的硬度值在焊縫中心近似呈對稱分布,焊縫區(qū)硬度最低,平均值分別為:71.65HV、60.02HV,熱影響區(qū)硬度的“過時效”現(xiàn)象明顯;焊縫中SiC顆粒較少,存在嚴重貧瘠區(qū) ,未發(fā)現(xiàn)明顯的Al4C3脆性物;顯微組織都為枝晶組織,但4047接頭焊縫枝晶粗大,TiB2接頭焊縫晶粒細小,稀土元素Sc、Ce、Be起到了細化晶粒的作用,且TiB2粒子在焊縫中分布均勻;TiB2接頭斷口中氣孔較少,為韌-脆性混合性斷裂,韌窩中第二相粒子較多;4047接頭斷口中氣孔較多,為韌性斷裂,韌窩中第二相粒子較少。
胡可 , 楊世松 , 鄒黎明 , 韓勝利 , 崔利群 , 劉辛
2020, 49(10):3472-3478. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190819
摘要:本文采用圖像法定量表征了鎢粉的粒形與粒度,研究了粉末粒形對鎢粉末注射成形喂料流變性能的影響。結果表明:窄粒徑鎢粉(NPW)與球形鎢粉(SW)粒度基本一致;SW比NPW具有更好的球形度、表面光滑度以及分散度。采用相同的有機粘結劑,SW的粉末裝載量為64%,高于NPW的59%。與NPW相比,SW喂料表現(xiàn)出更優(yōu)異的流動性能,具有更低的流動行為指數(shù)和粘流激活能,更適合注射成形。粉末粒形影響鎢MIM喂料的流變性能主要源于粘結劑與粉末顆粒以及顆粒與顆粒之間的相互作用特性。
2020, 49(10):3479-3483. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190821
摘要:通過多道次熱旋鍛,成功制備了AZ61鎂合金絲棒材,經細晶強化及納米級顆粒強化顯著提高了AZ61合金強度,并討論了動態(tài)沉淀析出機理。結果表明:旋鍛AZ61鎂合金平均晶粒直徑約為8μm,YS為302MPa,UTS達376MPa,具有中等延伸率(7%)。納米級沉淀相在旋鍛變形過程中動態(tài)析出,這些沉淀相包括:晶內析出直徑50-140nm的球形β-Mg17Al12相(~6.5vol.%)、平均直徑10nm的球形Al6Mn相。大量細小納米級第二相動態(tài)析出的機理為:旋鍛是塑性變形-靜態(tài)時效-塑性變形-靜態(tài)時效交替進行的高頻(鍛打頻率通常在1500-6000次/分)脈沖式熱力加工過程。塑性變形產生的位錯、空位等缺陷,為第二相析出提供了大量優(yōu)先形核位置。并且每一脈沖周期中靜態(tài)時效的時間很短(約為0.05s數(shù)量級),所以析出的第二相不會長的過大。
汪興漢 , 張金龍 , 陳迪朋 , 姚美意 , 曾奇鋒 , 李聰 , 周邦新
2020, 49(10):3484-3489. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190833
摘要:采用磷酸鹽、硅酸鹽電解液體系對ZIRLO合金進行微弧氧化處理。利用XRD、SEM、TEM等研究陶瓷層的相組成、表面形貌、截面組織。結果表明:在磷酸鹽電解液體系、硅酸鹽電解液體系中制備的陶瓷層主要由m-ZrO2組成,磷酸鹽電解液體系制備的陶瓷層內表面較硅酸鹽電解液體系制備的陶瓷層更致密。在硅酸鹽電解液體系中微弧氧化的樣品靠近陶瓷層/金屬界面基體一側存在少量β-Zr。采用靜態(tài)高壓釜腐蝕實驗研究了ZIRLO合金及D(磷酸鹽電解液體系微弧氧化)樣品和E(硅酸鹽電解液體系微弧氧化)樣品在360 ℃/18.6 MPa去離子水中及360 ℃/18.6 MPa 0.01 M LiOH水溶液中的耐腐蝕性能。在360 ℃/18.6 MPa去離子水中腐蝕至250 d時,D和E樣品耐腐蝕性能相接近,均優(yōu)于未經微弧氧化處理的ZIRLO合金樣品;在360 ℃/18.6 MPa 0.01 M LiOH水溶液中腐蝕至246 d時,D和E樣品的耐腐蝕性能與未經微弧氧化處理的ZIRLO合金樣品耐腐蝕性能接近甚至有有害的影響。隨著腐蝕時間的延長,微弧氧化對ZIRLO合金耐腐蝕性能提升有限。
伍 方 , 孫中剛 , 李邦懌 , 陳 顥 , 郭圣達 , 朱玉斌
2020, 49(10):3490-3497. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190843
摘要:本文通過選區(qū)激光熔化技術激光單道掃描成型了純鎢薄壁件,通過二維影像儀和光學顯微鏡分別測量了成型薄壁壁厚和熔化道寬度,研究了激光功率和掃描速率對成型純鎢薄壁壁厚和熔化道寬度的影響。通過光學顯微鏡觀察了成型薄壁表面2D和3D形貌。通過掃描電鏡觀察了成型薄壁側面粘粉情況,并分析了粘粉的原因。研究結果表明,成型薄壁壁厚要大于熔化道寬度;隨著激光功率的增大,薄壁壁厚和熔化道寬度逐漸增大,薄壁表面逐漸變得平坦;隨著掃描速率的增大,薄壁壁厚和熔化道寬度逐漸減小,熔化道由扭曲變得平直再變得扭曲,熔化道高度方向上的高度差先減小后增大;純鎢薄壁由完全熔化區(qū)、球化區(qū)、半熔化區(qū)和未熔化區(qū)四部分組成。
2020, 49(10):3498-3504. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190844
摘要:利用高能離子注入機和直線等離子體模擬裝置,本文研究了高能氦離子預注入對氘等離子體輻照后鎢中氘滯留行為的影響。采用FIB-SEM、TEM、GD-OES和TDS等分析方法,分析了氦離子預注入對鎢中氘滯留行為的影響。結果表明:氦離子預注入在輻照損傷區(qū)域形成大量氦泡,鎢經過氘等離子體輻照后,表面的氘泡數(shù)量明顯低于未經過氦離子預注入的樣品。GD-OES分析中可以看到在氦捕獲位處氘滯留濃度明顯升高,同時氦離子預注入增加了氘在鎢中的擴散深度,結合TDS分析可知氦離子預注入增加了氘在鎢中的滯留總量,這是由于氦離子預注入后,形成的缺陷又為鎢中氘的俘獲提供大量新的位點,從而導致鎢中的氘滯留量明顯提高。
杜君臣 , 楊海瓊 , 張愛敏 , 郭淼鑫 , 鄭婷婷 , 趙云昆 , 羅永明 , 黃衛(wèi)強
2020, 49(10):3505-3509. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190856
摘要:為推動ZrO2-Al2O3在天然氣汽車尾氣凈化催化劑中的實際應用,并闡明其制備條件對負載催化劑轉化活性的影響機制,文章以ZrO2-Al2O3復合氧化物為載體,采用等體積浸漬法制備了Pd/ZrO2-Al2O3催化劑,并在連續(xù)流動固定床反應器上研究了ZrO2-Al2O3復合氧化物的制備對催化劑低溫CH4氧化活性的影響。結果表明:制備方法中,相比于浸漬法和膠溶法,沉淀法更能提高催化劑活性;鋯源、鋁源優(yōu)選中,以Zr(NO3)4為鋯源、擬薄水鋁石為鋁源時能獲得較高的催化活性;組分配比中,以w (ZrO2): w (Al2O3)=10:90的催化活性最高。XRD、低溫N2吸附、CO脈沖吸附的結構表征表明,ZrO2-Al2O3復合氧化物的大的比表面積、孔容、孔徑是促進貴金屬Pd分散,提升催化劑低溫CH4轉化活性的關鍵因素。
2020, 49(10):3510-3518. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190866
摘要:為了改善焊接接頭的性能,延長其使用壽命,實驗采用噴丸強度為0.15A的超聲噴丸處理(USSP)方式對工業(yè)純鈦TA2焊接接頭進行強化。通過OM、SEM、TEM分別對TA2焊接接頭各區(qū)域組織及腐蝕形貌進行觀測,對不同工藝處理試樣的殘余應力值、表面粗糙度進行了測定,并對超聲噴丸后試樣表面進行熱處理和表面打磨,研究了不同表面殘余應力及表面粗糙度對焊接接頭焊縫區(qū)域在80℃ 的10% HCl溶液中的電化學腐蝕性能。結果表明,USSP強化處理純鈦焊接接頭耐腐蝕性能有所提升。經退火處理后,隨著退火時間的增加,耐腐蝕性能先增加后降低,退火0.5h時,自然腐蝕電位最高,電流密度最低,耐腐蝕性能最優(yōu)。經表面打磨處理,腐蝕速率主要由擴散步驟控制,產生濃差極化,隨著打磨強化層的增加,擴散速率加快,耐腐蝕性能有提高。打磨至強化層2/5處時,耐腐蝕性能提升明顯。
2020, 49(10):3519-3527. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190870
摘要:采用不連續(xù)增重法,對噴丸狀態(tài)與非噴丸狀態(tài)GH3535合金900℃恒溫氧化行為進行了對比研究。結果表明,900℃下,噴丸強度0.45Nmm樣品與未噴丸樣品相比,氧化增重降低了79.7%。未噴丸GH3535合金表面氧化產物為NiCr2O4,MoO2,NiMoO4,噴丸狀態(tài)下氧化膜主要由NiO、NiFe2O4、Cr2O3和NiCr2O4組成。噴丸處理后GH3535合金表面產生塑性變形使晶粒細化,位錯密度增加,在合金表層塑性變形區(qū)域的位錯及晶界充當了Cr原子的快速擴散路徑,增加了Cr原子擴散通量,促進Cr向表面擴散形成富Cr氧化物,使得Cr2O3層的更快形成,減少了瞬態(tài)氧化期。
2020, 49(10):3528-3535. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190874
摘要:利用OM、SEM/EDS、XRD、拉伸及摩損等實驗研究稀有元素Er對Al-Si-Fe-Co合金組織和性能的影響。研究表明,Er元素可有效細化Al-Si-Fe-Co合金的富鐵第二相;當添加量為0.5wt.%時,α-Al晶粒細化,共晶硅細化效果最佳,抗拉強度160.8MPa,延伸率1.89%,相比于未添加Er的合金提高了5.3%和19.6%。但是,當過量添加Er元素時會析出針狀Al3Er相,對塊狀富鐵相變質效果弱化,并使得合金的強度和塑性降低。同時,隨著合金中Er元素含量增加,合金磨損率和摩擦系數(shù)均出現(xiàn)了提升,當Er添加量為0.5wt.%時,其相對耐磨性能達到最佳。
黃兆嶺 , 曾齊 , 李婉瑩 , 黃金獎 , 秦水介 , 吳天準
2020, 49(10):3536-3543. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190882
摘要:為確保神經植入電極安全和長期有效的刺激/記錄,柔性微電極陣列(fMEA)針對特定的植入環(huán)境,其設計和制造工藝應滿足生物相容性、高分辨率、柔性和低阻抗等要求。 本文使用柔性基體聚酰亞胺提出了一種fMEA加工制造工藝方法,并探究了多種3D鉑金屬涂層結構在體外測試過程中性能的表現(xiàn)。與未修飾前的裸鉑金屬涂層表面相比較,3D微結構涂層在1kHz阻抗最大下降了94.77%,達到了0.824 kΩ,突破了1 kΩ的極限。而新穎的壘晶狀結構涂層電極相比于其他形貌涂層電極的電荷存儲容量(CSCc)提高程度最大可達6.67倍,達到13.47 mC cm-2。安全電荷注入能力相比較Pt-gray形貌的涂層電極高達19.6倍,達到了2.53 mC cm-2。因此,這種fMEA的加工制造方法將極大的提高神經刺激/記錄過程中的分辨率和精準度,為生物醫(yī)學植入器件的應用提供廣闊的應用前景。
王盼盼 , 江海濤 , 王玉嬌 , 張韻 , 于博文 , 仲彬彬 , 曹志明
2020, 49(10):3544-3551. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190894
摘要:本文研究了變形溫度、應變速率和變形量對擠壓態(tài)ZA21鎂合金的熱變形行為及組織演變的影響規(guī)律,建立了熱加工圖,并對失穩(wěn)區(qū)、安全區(qū)和最佳加工區(qū)試樣進行浸泡失重和電化學試驗,研究ZA21鎂合金不同區(qū)域內的腐蝕行為。結果表明:在高溫低應變速率時,ZA21鎂合金的動態(tài)軟化機制以動態(tài)回復為主,低溫高應變速率時,以動態(tài)再結晶為主;最佳加工工藝溫度為300~350℃、應變速率為0.001~0.01s-1,這主要與完全動態(tài)再結晶的產生有關;在同一加工工藝下,隨變形量增加,ZA21鎂合金自腐蝕電位明顯正移,自腐蝕電流密度明顯下降,當變形量增加至60%時,自腐蝕電流密度可降低3~4個數(shù)量級,這主要是因為晶粒細化導致合金表面形成了更加致密的氧化膜;但加工失穩(wěn)區(qū)的微觀組織存在楔形裂紋和明顯孔洞,所以腐蝕速率相對較大。
2020, 49(10):3552-3561. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190901
摘要:在變形溫度600~950℃,應變速率0.001~10s-1條件下,采用Thermecmaster-Z型熱加工模擬試驗機對Ti60合金進行等溫恒應變速率壓縮實驗。通過分析流動應力行為,計算應變速率敏感指數(shù)m和應變硬化指數(shù)n,并綜合考慮加工圖和變形微觀組織來研究該合金的熱變形行為,得到優(yōu)化的工藝參數(shù)范圍。研究結果表明,Ti60合金的流動應力-應變曲線在不同熱力參數(shù)條件下分別呈現(xiàn)流動穩(wěn)態(tài)型和流動軟化型。應變速率敏感指數(shù)m隨著變形溫度升高和應變速率降低而增大。應變硬化指數(shù)n隨著變形溫度升高而減??;隨著應變速率的增加在低應變速率(0.001~0.1s-1)區(qū)間增大,在高應變速率(1~10s-1)區(qū)間減??;隨著應變的增加在高溫段(800~950℃)的低應變速率(0.001~0.1s-1)區(qū)間較緩慢地減小,在高溫段(800~950℃)的高應變速率(1~10s-1)區(qū)間以及低溫段(600~750℃)的所有應變速率(0.001~10s-1)區(qū)間較明顯地減小。Ti60合金存在兩個功率耗散效率峰值區(qū)域,其對應的熱力參數(shù)窗口分別為溫度725~875℃,應變速率≤0.003s-1和溫度875~938℃,應變速率≤0.04s-1。從流動應力行為、應變速率敏感指數(shù)m、應變硬化指數(shù)n以及加工圖綜合考慮,Ti60合金的最佳熱加工工藝參數(shù)為:溫度800~875℃,應變速率0.001~0.003s-1,或溫度875~938℃,應變速率0.001~0.04s-1。
項忠楠 , 李戰(zhàn)江 , 常發(fā) , 戴品強
2020, 49(10):3562-3568. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190909
摘要:本文研究了(Ti,W,Mo,Ta,Nb,Zr)(C,N)-(Co,Ni)基金屬陶瓷材料燒結致密化過程、燒結過程中金屬陶瓷的成分、組織結構和性能的變化,初步探討燒結工藝控制對成分、組織結構和性能的影響。研究結果表明:(Ti,W,Mo,Ta,Nb,Zr)(C,N)-(Co,Ni)基金屬陶瓷致密化過程中,合金因燒結而引起的質量損失在液相出現(xiàn)前的固相燒結階段基本結束;而1340℃以后,由于液相的出現(xiàn),合金的體積收縮和密度急劇上升。燒結過程中氮含量的變化趨勢與合金磁性能的變化趨勢一致,金屬陶瓷合金成分中氮含量的變化對合金固溶體的形成有顯著的影響。在1490℃燒結溫度下,(Ti,W,Mo,Ta,Nb,Zr)(C,N)-(Co,Ni)金屬陶瓷的綜合力學性能最佳,而通過合適的N2分壓燒結工藝,可以實現(xiàn)對(Ti,W,Mo,Ta,Nb,Zr)(C,N)-(Co,Ni)基金屬陶瓷強韌性的進一步提升。
王永飛 , 趙升噸 , 樊曉光 , 李雙江 , 蔣紅 , 王軍
2020, 49(10):3569-3575. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190913
摘要:分別研究了攪拌電流及攪拌頻率對2A50鋁合金半固態(tài)坯料中心及邊緣位置微觀組織的影響規(guī)律。結果表明:無攪拌電流及攪拌頻率時,坯料的微觀組織主要由粗大的樹枝晶組成,部分枝晶臂長度甚至超過200 μm,不能用于半固態(tài)成形。隨著攪拌電流或攪拌頻率的增加,中心與邊緣位置的平均晶粒尺寸均不斷減小并在攪拌電流超過30A或攪拌頻率超過30Hz時略有增加;中心與邊緣位置的形狀因子都不斷增加并逐漸趨于平緩,但當攪拌電流為40A或攪拌頻率為40Hz時略有下降;同時,中心與邊緣位置微觀組織的均勻性越來越好。在攪拌電流30A、攪拌頻率30Hz條件下,能夠制備出平均晶粒尺寸和形狀因子分別為75.6 μm及0.73的具有理想微觀組織的半固態(tài)坯料。
付軍健 , 杜文博 , 杜憲 , 劉軻 , 李淑波 , 付金龍 , 王朝輝
2020, 49(10):3576-3581. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190924
摘要:鎂合金作為新型可降解醫(yī)用金屬材料,在血管支架領域具有廣闊的應用前景。由于鎂合金晶體結構為密排六方結構,塑性變形能力差,導致鎂合金微細管制備困難。本文針對作者開發(fā)的新型可降解Mg-4Zn-0.2Mn-0.2Ca鎂合金,采用熱擠壓-拉拔復合工藝成功制備出外徑3.1~3.6 mm、壁厚0.25~0.4 mm的微細管。針對外徑3.6 mm,壁厚0.4 mm微細管組織演變及機械性能開展的研究結果表明:微細管材的塑性變形經過了滑移、孿生及再結晶等過程,并產生了顯著的加工硬化現(xiàn)象;管材的抗拉強度為427.3 MPa,屈服強度為383.4 MPa,伸長率為5.2%;經300 ℃,30 min的退火處理,管材組織變得相對均勻,強度有所降低,但伸長率增加到18.0%,有利于后期支架的精密加工。
2020, 49(10):3582-3589. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190930
摘要:采用鑄造法制備6種Al-Mg-Ga-Sn合金。研究該類合金在模擬海水(3.5%NaCl)溶液中,30℃、50℃、70℃和90℃下的產氫行為,定量分析產氫速率、產氫量、能量密度和轉化率。從組織結構和電化學角度進行了定性分析。采用XRD結合SEM分析發(fā)現(xiàn):Al-Mg-Ga-Sn合金主要組成相與Al/Ga比值有關,Al/Ga=17/1合金有Alss、Mg2Sn;Al/Ga≤14/1合金有Alss、Mg2Sn和Ga5Mg2;Al-Mg-Ga-Sn合金/海水反應產物除NaCl外,30℃~70℃時產物為Alss、Mg2Sn和Al(OH)3;90℃時產物為Alss和AlO(OH)。室溫下,Al-Mg-Ga-Sn合金在3.5%NaCl溶液中的極化電阻隨Al/Ga比值增大逐漸增大;且腐蝕電流與組織結構相關。在90℃,Al/Ga=8/1時,產氫速率19.36mL/(min?g),產氫量1.156×103mL/g,能量密度3.515×1010J/m3,轉換率達97.6%。
2020, 49(10):3590-3596. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190941
摘要:為詮釋柱狀晶貴金屬兼具優(yōu)良超細絲加工性能及高電阻率的原因,采用水平連鑄、水冷銅模鑄造及石墨模鑄造,分別獲得了具有20 μm×60 μm的柱狀晶、10 μm的等軸晶、以及5 μm的表面細晶+長徑比約為3的柱狀晶+30 μm的芯部等軸晶三晶區(qū)的三種Ag-28Cu-0.75Ni合金棒材,研究了晶粒形態(tài)、尺寸對Ag-28Cu-0.75Ni合金棒材超細絲加工性能及電阻率的影響。結果表明:與等軸晶和三晶區(qū)Ag-28Cu-0.75Ni合金棒材相比,柱狀晶棒材由于其較低的位錯密度(1.78×1015 m-2)及顯微硬度變化率(33.3%)、鑄態(tài)斷口無解理臺階,表現(xiàn)了出最低的加工硬化率,且鑄態(tài)軸向抗拉強度高達384.6 MPa,可實現(xiàn)100 m以上、直徑0.05 mm超細絲高效不斷絲加工;加工態(tài)及退火態(tài)的柱狀晶Ag-28Cu-0.75Ni合金超細絲均表現(xiàn)出了較高的電阻率,經兩次連續(xù)退火后電阻率高達3.68 μΩ.cm,與其較低的位錯密度及加工硬化率有關。
2020, 49(10):3597-3603. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190943
摘要:采用非自耗電弧熔煉方法經多次重熔制備了Ti45Al-6Nb-xCo合金(x=0, 0.5, 1, 2和4 at.%),研究了不同Co含量合金的組織結構和高溫抗氧化性能。結果表明,增加合金中的Co含量能夠細化α2+γ片層組織,促進合金中形成γ和B2相,并抑制α2相形成;合金中Co含量超過2 at.%會導致富Co相析出和組織粗化。1000℃空氣中的恒溫氧化結果表明,適量的Co合金化能夠顯著改善TiAl-Nb合金的高溫抗氧化性能;Ti45Al-6Nb-1Co合金的氧化的拋物線速率常數(shù)約為1.36×10-2mg2/cm4h,較Ti45Al-Nb合金低約1個數(shù)量級;但Co含量超過2 at.%后,隨Co含量增加,合金的氧化速率呈增加趨勢。
2020, 49(10):3604-3611. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190944
摘要:為了研究WC含量對Ni60合金涂層耐腐蝕性能的影響規(guī)律及相關機制,向Ni60合金粉體中添加不同質量分數(shù)的WC,通過高頻感應重熔和強制冷卻技術,在45#鋼表面制備WC添加的Ni60/WC復合定向結構涂層,采用SEM、EDS、XRD、電化學性能測試和浸泡實驗等檢測手段分析研究了WC顆粒增強Ni60合金的定向結構復合涂層的耐腐蝕性能及其機制。結果表明:隨著WC添加量的增加,極化電阻先增大后減小,WC添加量10%時達到最大值9710.8 Ω;腐蝕電流密度先減小后增大,WC添加量10%時最小為1.34×10-6 A/cm2。WC添加量對涂層顯微形貌、元素分布、物相均有影響,進而影響涂層耐蝕性能。
陳則勝 , 劉崢 , 艾慧婷 , 呂奕菊 , 王浩 , 何坤歡 , 張淑芬
2020, 49(10):3612-3619. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190946
摘要:利用炭原位合成制備了Bi2O3、In2O3兩種不同的析氫抑制劑/劍麻纖維基碳復合材料,利用XRD, SEM,EDS、N2吸附-脫附曲線等方法對碳復合材料進行表征。SEM和XRD結果表明復合材料均結晶程度較好,劍麻纖維基碳材料表面可以觀測到大量嵌入到纖維內部的析氫抑制劑微粒,且分布均勻。將制備的碳復合材料與電池輔劑進行混合,制備出鉛碳電池負極材料,電化學測試結果表明In2O3/劍麻纖維基碳復合材料的負極材料具有更長的循環(huán)壽命以及更好的電化學性能,其最終容量可達到102.25 mAh/g,循環(huán)150圈后比容量占最初比容量的79.8%。
2020, 49(10):3620-3626. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190947
摘要:Ir-13W-6Al(at.%)合金是一種由γ'-Ir3(Al,W)相強化型銥基超高溫合金,在航空航天極端環(huán)境下展現(xiàn)出良好的應用前景。本文在Ir-13W-6Al三元合金基礎上,分別添加2,5和8 at.%的Ta元素,研究其對γ+γ'雙相銥基合金顯微組織結構、γ'強化相數(shù)量、析出相形貌、高低溫力學性能以及壓縮斷裂特征的影響。結果表明:γ'相的體積分數(shù)隨著Ta含量增加而增大;添加Ta元素后合金的維氏硬度以及納米硬度均高于三元Ir-13W-6Al合金;1300 ℃下合金抗壓強度隨Ta含量的增多而提高,強度的提高可歸因于γ'-Ir3(Al,W)強化相的析出和Ta元素的固溶強化作用。Ta元素的添加有效地改善了Ir-13W-6Al三元合金體系的室溫、高溫力學性能,為發(fā)展超耐溫高性能γ+γ'雙相銥基合金的成分設計和結構優(yōu)化提供了實驗基礎和理論依據(jù)。
2020, 49(10):3627-3632. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190951
摘要:鉬合金的制備過程廣泛采用原料粉末混勻、坯料壓制、燒結成型的粉末冶金方法,因此原料粉末混合的均勻程度、純度、粉末粒徑和形貌對鉬合金制品的性能有重要影響。本文采用溶液噴霧干燥法制備前驅體粉末,再將前驅體粉末在氫氣氣氛下進行高溫還原制備鉬鎢合金粉和鉬釕鎳復合粉,研究了噴霧干燥工藝參數(shù)(溶液濃度、進料速度、干燥溫度等)和還原熱處理工藝參數(shù)(還原氣氛、溫度、時間等)對鉬合金微粉粒徑、成分和形貌的影響,此外還分析了鉬鎢合金化和鉬釕鎳復合粉釬焊性能。結果表明,采用溶液噴霧干燥結合還原熱處理工藝,可獲得粒徑0.5~3μm的球形鉬鎢固溶體合金粉和0.5~2μm的球形鉬釕鎳復合粉,且鉬釕鎳復合粉在鉬板上釬焊時具有優(yōu)異的潤濕性。
暢海濤 , 霍曉峰 , 李萬鵬 , 楊濤 , 黃志青 , 武保林 , 段國升 , 杜興蒿
2020, 49(10):3633-3645. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190857
摘要:高熵合金是一種多主元合金, 相比于傳統(tǒng)單一主元合金具有不同的變形機制和強韌化機制?,F(xiàn)有的研究結果表明,高熵合金的強韌化潛力明顯優(yōu)于傳統(tǒng)合金,是一種極具應用前景的新型結構材料。本文綜述了近年來高熵合金在強化機制領域的研究進展,對高熵合金的多種強化機制進行了討論分析,并指出了影響高熵合金強化的因素,最后給出了高熵合金強韌化研究的方向。
2020, 49(10):3646-3652. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20190881
摘要:熱障涂層是先進航空發(fā)動機核心熱端部件高壓渦輪葉片的關鍵技術,隨著發(fā)動機服役溫度的不斷提高,一種主要化學成分為CaO-MgO-Al2O3-SiO2(簡稱CMAS)的環(huán)境沉積物對葉片的危害日益嚴重,不僅堵塞葉片表面氣膜冷卻孔,影響葉片冷效,而且導致熱障涂層早期剝落失效,服役壽命大幅度降低。高溫熔融CMAS在涂層表面的附著過程及防護方法是目前熱障涂層研究領域的熱點和難點。本文針對新型的等離子蒸發(fā)沉積技術,梳理了近年來國內外學者在熱障涂層抗CMAS附著、滲入和腐蝕方面的最新研究成果,指出了涂層抗CMAS侵蝕研究的發(fā)展方向。
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