蔡海潮 , 薛玉君 , 葉軍 , 王景華 , 龐碧濤 , 李航
2023, 52(4):1201-1209. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220595
摘要:高溫條件下WS2易于氧化生成WO3,導(dǎo)致WS2固體潤滑薄膜的摩擦學(xué)性能受到較大影響。為改善WS2固體潤滑薄膜在高溫條件下的摩擦學(xué)性能,采用非平衡磁控濺射技術(shù)制備了共摻雜La-Ti/WS2復(fù)合薄膜,研究了靶功率對磁控濺射La-Ti/WS2復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)和高溫摩擦學(xué)性能的影響。利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、納米壓痕儀和X射線光電子能譜儀(XPS)分析了薄膜微觀形貌、成分、力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)。利用高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了復(fù)合薄膜的高溫摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明,高溫環(huán)境下,靶功率為20 W時(shí)La-Ti/WS2復(fù)合薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學(xué)性能。此時(shí),復(fù)合薄膜H/E值最大,摩擦系數(shù)最小,平均為0.012,磨損率最低為1.56×10-8 mm3/N·m,這主要?dú)w因于高溫下摩擦界面產(chǎn)生的稀土氧化物,促使La-Ti/WS2復(fù)合薄膜的摩擦磨損機(jī)制發(fā)生了改變,使得WS2在高溫受破壞的情況下仍然具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能,從而進(jìn)一步拓展了WS2復(fù)合薄膜的工程應(yīng)用范圍。
劉泉兵 , 劉宗德 , 王永田 , 孔耀 , 馬何蓉 , 李悅
2023, 52(4):1210-1218. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220029
摘要:通過微觀結(jié)構(gòu)觀察和電化學(xué)測量,在硫代硫酸鹽氯化物溶液中評估了Cr的添加對Ni-Cr-Mo激光熔覆涂層耐腐蝕性的影響。通過掃描電子顯微鏡和X射線衍射觀察到了非常相似的微觀結(jié)構(gòu)和相組成。涂層主要有共晶和枝晶,并由包含Cr、Mo、W、Fe的γ-Ni固溶體和Cr0.19Fe0.7Ni0.11固溶體組成。電化學(xué)結(jié)果表明,添加一定Cr含量的激光熔覆層表現(xiàn)出更好的耐腐蝕性。C28涂層表現(xiàn)出較高的開路電位值和較低的鈍化電流密度,并且具有更大的阻抗模量和電荷轉(zhuǎn)移電阻。隨著Cr含量的增加,在含氯的硫代硫酸鹽溶液中鈍化膜的厚度變厚,膜的缺陷變少。Mott-Schottky分析表明,溶液中激光熔覆層上表面形成的鈍化膜表現(xiàn)為n型和p型半導(dǎo)體。
安東陽 , 劉晨飛 , 趙爽 , 張海鵬 , 鄒永純 , 唐增武 , 蕭鵬 , 戴景民 , 王亞明
2023, 52(4):1219-1226. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220020
摘要:為了提高Nb-Hf 合金的高溫抗氧化性能,采用漿料燒結(jié)和高溫滲透制備了Si-Ti-Cr硅化物涂層。分析了Si-Ti-Cr 硅化物包覆的Nb-Hf 合金樣品在恒溫氧化和高溫?zé)嵴饤l件下的抗氧化性能,揭示了Si-Ti-Cr 涂層高溫恒溫氧化和高溫?zé)嵴饤l件下的失效機(jī)理。結(jié)果表明,在1800 ℃恒溫氧化5 h條件下,涂層的增重為7 mg/cm2;在1700 ℃熱震循環(huán)50周次和恒溫氧化5 h條件下,涂層的最大增重為1.8 mg/cm2。硅化物涂層在1800 ℃恒溫氧化環(huán)境下和1700 ℃熱震/恒溫氧化環(huán)境下具有優(yōu)異的抗氧化性能。
楊效田 , 曾榮 , 王新華 , 余倫 , 曹天翔 , 安國升
2023, 52(4):1311-1320. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220218
摘要:為了研究Cu元素對Ni基合金定向結(jié)構(gòu)涂層耐腐蝕性能的影響,向Ni60合金粉末中添加了5wt.%Cu的元素,制備了定向結(jié)構(gòu)Ni60/Cu復(fù)合涂層。采用電化學(xué)試驗(yàn)和浸泡試驗(yàn),評估了涂層在不同濃度H2SO4溶液中的電化學(xué)腐蝕特性和浸泡腐蝕性能,探討了涂層在不同濃度H2SO4 溶液中的腐蝕行為。結(jié)果表明,涂層在不同濃度H2SO4 溶液中的腐蝕均表現(xiàn)為活化-鈍化-過鈍化的過程,電化學(xué)阻抗譜在整個(gè)時(shí)間常數(shù)內(nèi)具有典型的容抗特征,H2SO4 溶液濃度從5% 增至80%時(shí),電荷轉(zhuǎn)移電阻先減小后增大,涂層的耐腐蝕性呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。隨著H2SO4溶液濃度的增加,涂層表面的腐蝕程度先加劇后逐漸減緩,且在H2SO4 溶液濃度為40%時(shí),腐蝕電位移至最負(fù),腐蝕電流密度增至最大。但在H2SO4 溶液濃度達(dá)到80%時(shí),涂層表面伴有致密均勻的主要由NiO、Cr2O3以及Cu2O等組成的腐蝕反應(yīng)鈍化膜生成,這些反應(yīng)鈍化膜在涂層表面有效地阻止了H2SO4溶液的進(jìn)一步滲透,使得涂層在高濃度硫酸中表現(xiàn)出良好的耐蝕性能。
王強(qiáng) , 李楠 , 周留成 , 牛文娟 , 胡寧
2023, 52(4):1403-1409. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220283
摘要:超音速激光沉積是將超音速冷噴涂和激光輻照加熱有機(jī)結(jié)合的一種新型復(fù)合材料表面處理技術(shù),具有可制備硬質(zhì)金屬復(fù)合涂層、沉積效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文利用超音速激光沉積技術(shù)在7B04鋁合金基體上制備硬質(zhì)鋁合金7075與陶瓷顆粒Al2O3的復(fù)合涂層,系統(tǒng)研究激光功率對涂層的沉積特性和力學(xué)性能的影響規(guī)律。采用場發(fā)射電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)和顯微硬度計(jì)等儀器,對涂層的顯微組織、相成分和顯微硬度進(jìn)行表征分析,結(jié)果表明:隨著激光功率的增加,涂層的厚度、致密度、沉積效率、硬度以及涂層中Al2O3顆粒的分散性和相對沉積效率逐漸增加。當(dāng)激光功率為600W時(shí),涂層的沉積厚度達(dá)1543μm,孔隙率為0.05%,涂層中Al2O3粉末顆粒的相對沉積效率達(dá)到峰值65%,硬度達(dá)到195HV。當(dāng)激光功率提升至900W時(shí),涂層的厚度、沉積效率增速放緩,孔隙率顯著增加,涂層發(fā)生氧化相變,Al2O3粉末的相對沉積效率和涂層的硬度下降明顯。因而,適當(dāng)激光輻照的引入有利于提高鋁合金顆粒在沉積過程中的塑性變形能力,顯著改善涂層的質(zhì)量。然而,當(dāng)激光功率過高時(shí),鋁合金顆粒的軟化現(xiàn)象加劇,且易發(fā)生氧化相變,導(dǎo)致涂層的質(zhì)量下降。
張琦 , 馬壯 , 王森源 , 劉玲 , 柳彥博 , 高祥 , 王冬
2023, 52(4):1432-1438. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220226
摘要:針對目前熱障涂層光子導(dǎo)熱較高的問題,設(shè)計(jì)了Gd摻雜YSZ-NiCr2O4復(fù)相陶瓷材料(GYSZ-NCO),并對其燒結(jié)參數(shù)、熱穩(wěn)定性及熱導(dǎo)率進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,在燒結(jié)溫度為1600℃時(shí)可獲得四方相GYSZ材料,且GYSZ-NCO系列材料在1500℃下具有較高的熱穩(wěn)定性,保溫300h無相變發(fā)生,加入NiCr2O4后,GYSZ材料熱導(dǎo)率在高溫下無明顯回升,表現(xiàn)出了優(yōu)良的抗光子導(dǎo)熱能力,GYSZ-5%NCO材料熱導(dǎo)率最低,在1200℃時(shí)僅為2.23 W/(m.K)。
曹琛婕 , 王彥芳 , 張存修 , 牛德文 , 司玉冬 , 斯佳佳 , 石志強(qiáng) , 何艷玲
2023, 52(4):1439-1446. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220227
摘要:利用激光熔覆技術(shù)在316L不銹鋼表面制備了FeCrNiCoMoCuBSi高熵合金涂層,分析了其組織結(jié)構(gòu)、硬度、摩擦磨損、電化學(xué)腐蝕和腐蝕磨損性能。結(jié)果表明,熔覆層成型良好,表面無裂紋、氣孔等缺陷。熔覆層主要由FCC固溶體相組成,微觀組織以“柳條狀”樹枝晶為主,結(jié)合區(qū)為平面晶,與基體呈良好的冶金結(jié)合。熔覆層的平均硬度為700 HV0.2,約為基材的3.5倍。熔覆層在不同載荷下的摩擦系數(shù)均低于基材,磨損量小于基材,表現(xiàn)出明顯優(yōu)于基材的耐磨性。在3.5wt% NaCl溶液中,熔覆層自腐蝕電流密度為4.74×10-8A.cm-2,低于基材兩個(gè)數(shù)量級,耐蝕性優(yōu)異。在摩擦載荷與腐蝕耦合作用下,熔覆層開路電位發(fā)生負(fù)偏移,腐蝕傾向增大。隨摩擦載荷增大,自腐蝕電位負(fù)移,自腐蝕電流密度增大,摩擦促進(jìn)腐蝕作用增大。
2023, 52(4):1483-1489. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220892
摘要:采用激光熔覆技術(shù)在304不銹鋼表面制備了FeCrCoNi、FeCrCoNiNb等摩爾比高熵合金熔覆層,研究了Nb元素對熔覆層組織及性能的影響。采用XRD、SEM、EDS、納米壓痕測試和王府干滑動摩擦磨損實(shí)驗(yàn)等方法,纖細(xì)分析了兩種高熵合金熔覆層線組成、組織演變、納米硬度及磨損行為及磨損機(jī)理。結(jié)果表明:FeCrCoNiNb高熵合金熔覆層相組成為FCC固溶體及富Nb-Laves相。FeCrCoNiNb熔覆層的納米硬度(H)、彈性模量(H)、H/E和H3/E2分別為6.066GPa、231.54GPa、0.0262和0.0042,遠(yuǎn)高于FeCrCoNi熔覆層的3.456GPa、209.48GPa、0.0165和0.00094。隨著納米硬度的增加,FeCrCoNiNb熔覆層的摩擦系數(shù)和比磨損率也隨之降低,分別為0.519和2.54×10-6mm3/N.m。綜上所述,FeCrCoNiNb高熵合金熔覆層具有良好的納米硬度和磨損性能。
曾強(qiáng)強(qiáng) , 渠佳慧 , 淡振華 , 常輝 , 周廉
2023, 52(4):1321-1327. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220194
摘要:以新型1200 MPa級Ti-35421合金(Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe)為研究對象,采用慢應(yīng)變速率拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)合原位電化學(xué)監(jiān)測研究了不同應(yīng)變速率和陰極保護(hù)電位對其應(yīng)力腐蝕開裂行為的影響。結(jié)果表明:當(dāng)應(yīng)變速率為1.67×10-5 mm s-1時(shí)Ti-35421合金在3.5% NaCl溶液中應(yīng)力腐蝕敏感性最高,其塑性損失和應(yīng)力腐蝕指數(shù)分別為27.27%和0.273;裂紋尖端鈍化膜層在應(yīng)力和腐蝕的共同作用下鈍化保護(hù)弱于溶解,導(dǎo)致了應(yīng)力腐蝕加?。划?dāng)外加陰極保護(hù)電位為-600 mV時(shí)Ti-35421合金在3.5% NaCl溶液中的應(yīng)力腐蝕敏感性最低,其最佳陰極保護(hù)電位范圍為-450~-600 mV,降低了陽極共軛反應(yīng),從而使其塑性損失和應(yīng)力腐蝕指數(shù)分別降低到1.01%和0.113。
2023, 52(4):1338-1344. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220228
摘要:材料的導(dǎo)熱和膨脹性能是影響其應(yīng)用的重要因素,本文以低成本、易變形的Ti-42Al-5Mn合金(原子分?jǐn)?shù),下同)為研究對象,研究了鎢、硼微合金化對合金的熱擴(kuò)散速率、熱導(dǎo)率、熱膨脹性等熱物性參數(shù)的影響。結(jié)果表明,隨著W含量提高至1.0 at.%,合金的熱擴(kuò)散率稍有降低,反之B含量提高至0.3 at.%,合金的熱擴(kuò)散率略有增加。W添加降低合金導(dǎo)熱性能與其增加組織中βo相含量有關(guān)。對于β凝固γ-TiAl合金,γ、α2、βo三相導(dǎo)熱能力大小順序應(yīng)為γ>α2>βo。而B提高合金的導(dǎo)熱性能與B在合金中形成的含B第二相粒子有關(guān)。W對合金線熱膨脹性影響較小,在100~300℃范圍內(nèi),隨著W含量提高至1.0 at.%,合金的平均線膨脹系數(shù)稍有降低,相反在更高溫度時(shí)的影響逐漸減小。TiAl合金的熱膨脹系數(shù)數(shù)值與鑄鐵相當(dāng),低于鋼鐵、鎳基高溫合金等材料,在制造諸如活塞這類要求熱膨脹系數(shù)很低的部件時(shí)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
張榕峻 , 張津 , 計(jì)鵬飛 , 連勇 , 王通 , 付恒 , 劉桐 , 顧新福
2023, 52(4):1352-1360. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220192
摘要:采用電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)研究了雙相TB6鈦合金在超高應(yīng)變速率的爆轟載荷下絕熱剪切帶(ASB)中心、過渡區(qū)及基體的組織、織構(gòu)演變。結(jié)果表明,爆轟后α、β相晶粒尺寸均減小,α相產(chǎn)生{10"1" ?2}孿晶;ASB中心區(qū)β相晶粒發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,晶粒尺寸400 nm,絕大部分為大角度晶界,位錯(cuò)密度最低,ASB中心發(fā)生α→β相變;{10"1" ?0}⊥AD、<0001>//RD or ND、{100}<110>旋轉(zhuǎn)立方存在于除了爆轟基體的所有α或β相中;{10"1" ?0}<0001>、{10"1" ?0}<11"2" ?0>織構(gòu)存在于原始組織的α相中,過渡區(qū)存在{10"1" ?0}<0001>、{10"1" ?0}<11"2" ?0>、{11"2" ?0}<0001>三種織構(gòu),{100}<001>偽立方織構(gòu)只存在于爆轟基體的β相中;{100}//SD是ASB組織的共同特點(diǎn),<0001>//AD織構(gòu)存在于爆轟基體、{11"2" ?0}//SD、<0001>//SD織構(gòu)存在于ASB中心;α相的{11"2" ?0}面、<0001>取向和β相的{110}面平行于ASB,這均不是密排面和密排方向,不利于合金的機(jī)械性能。
2023, 52(4):1419-1425. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220286
摘要:以Ti-35421(Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe)合金為研究對象,采用自制的鈍化膜損傷修復(fù)原位電化學(xué)測試裝置研究了模擬深海靜水壓力對Ti-35421合金鈍化膜破裂損傷和自修復(fù)的原位電化學(xué)行為。Ti-35421合金在3.5% NaCl溶液中的鈍化平臺為-0.27~0.01 V。在-0.13 V鈍化電壓條件下極化并進(jìn)行劃痕實(shí)驗(yàn),無壓應(yīng)力作用時(shí)破損鈍化膜發(fā)生快速修復(fù)。壓應(yīng)力增大導(dǎo)致原子間結(jié)合力降低,金屬溶解速度增加,再鈍化減緩,在原位電化學(xué)上表現(xiàn)為電壓下降、電流上升,電壓、電流回復(fù)時(shí)間增長,自修復(fù)能力減弱。再鈍化過程中的暫態(tài)階段鈍化膜生長符合線性高場模型。觀察劃痕形貌發(fā)現(xiàn)壓應(yīng)力下劃痕槽中出現(xiàn)微裂紋,說明較高壓應(yīng)力損傷作用下在劃痕槽近表面產(chǎn)生應(yīng)力集中,對合金產(chǎn)生的傷害部分不可修復(fù)。鈍化膜破損加劇和自修復(fù)能力減弱是殘余應(yīng)力與環(huán)境腐蝕共同作用的結(jié)果。
王偉 , 程鵬 , 辛社偉 , 高原 , 鄒德寧 , 王快社
2023, 52(4):1464-1475. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220171
摘要:采用高能球磨和放電等離子燒結(jié)法(SPS)在1000℃制備NiTi合金,研究鎳含量和燒結(jié)壓力對NiTi合金致密度、顯微組織、顯微硬度和摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:通過高能球磨后,粉末顆粒尺寸減?。浑S著鎳含量增加,Ni相衍射峰向高角度偏移。NiTi合金致密度隨著燒結(jié)壓力增大而增大,在5 MPa燒結(jié)壓力下,合金致密度隨著鎳含量增加從94.7%降低到84.6%;在燒結(jié)壓力高于5 MPa下,合金致密度隨著鎳含量增加表現(xiàn)出先增加后減小的趨勢,在鎳含量為45 wt. %時(shí),合金致密度最低。NiTi合金主要由NiTi相、NiTi2相和Ni3Ti相組成,Ni3Ti相含量隨著鎳含量和燒結(jié)壓力增大而增大,并且鎳含量和燒結(jié)壓力增大會引起Ni3Ti相晶格畸變。隨著鎳含量從0 wt. %增加到65 wt. %時(shí),合金顯微硬度先增大后減小,在鎳含量為50 wt. %時(shí),顯微硬度最大。在相同化學(xué)成分下,合金顯微硬度隨著燒結(jié)壓力增大而增大。增大鎳含量和燒結(jié)壓力會降低NiTi合金磨損率,顯著提高合金耐磨性。室溫下NiTi合金的磨損機(jī)制是以磨粒磨損和黏著磨損為主。
孫俊 , 錢明芳 , 張學(xué)習(xí) , 耿林
2023, 52(4):1543-1548. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220583
摘要:形狀記憶合金(SMAs)彈簧具有大應(yīng)變可逆變形能力,在吸能緩沖和振動控制等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛力。本文研究彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對鎳鈦SMAs性能的影響規(guī)律。采用冷拉拔和退火相結(jié)合的方法制備直徑1.2mm的Ti-52.5at.%Ni合金絲,并通過室溫下芯軸繞制成型和高溫退火相結(jié)合的方式制備彈簧指數(shù)C分別為6.0、7.7和9.3的彈簧,通過測試合金絲和彈簧的超彈性曲線研究彈簧結(jié)構(gòu)的吸能性能。研究表明,基于彈簧的超彈性變形過程,室溫(298K)下三類彈簧在120mm的最大位移幅值下單位體積吸能分別為4618、2225和1143kJ/m3,彈簧指數(shù)C為6.0的彈簧吸能能力最優(yōu)。318K下,彈簧處于完全奧氏體態(tài),彈簧指數(shù)C為6.0的彈簧單位體積吸能(6662kJ/m3)是同等載荷(47N)條件下合金絲(34.7kJ/m3)的192倍。同等條件下,彈簧結(jié)構(gòu)具有比合金絲優(yōu)異的吸能能力。因此,超彈性SMAs彈簧在緩沖減振結(jié)構(gòu)上具有良好的應(yīng)用前景。
2023, 52(4):1169-1175. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220378
摘要:采用真空感應(yīng)熔煉法制備xTiC/FeMnCu(x=2.5,5,7.5,10,vol%)復(fù)合材料,并對其進(jìn)行退火熱處理。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、萬能試驗(yàn)機(jī)等對所制備合金試樣的晶體結(jié)構(gòu)、成分、形貌、力學(xué)性能等進(jìn)行分析。結(jié)果表明,xTiC/FeMnCu復(fù)合材料呈現(xiàn)出雙相面心立方(fcc)結(jié)構(gòu)。隨著TiC含量的增加,復(fù)合材料的基體組織得到明顯細(xì)化,抗拉強(qiáng)度逐漸增大,這可能是細(xì)晶強(qiáng)化、熱錯(cuò)配強(qiáng)化、Orowan強(qiáng)化共同作用的結(jié)果。10TiC/FeMnCu經(jīng)600 ℃/4 h、800 ℃/4 h退火后,結(jié)構(gòu)沒有明顯變化,基體中有碳化物析出,試樣的抗拉強(qiáng)度小幅提升但延伸率略有降低。
2023, 52(4):1176-1183. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220028
摘要:在850,950,1050和1100 ℃下,填充Co中間層對CoCrCuFeNi高熵合金(HEA)進(jìn)行了擴(kuò)散焊接,并對接頭微觀組織和擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,在各溫度下接頭均形成了牢固的結(jié)合,接頭無金屬間化合物生成,高熵合金側(cè)界面周圍殘留部分柯肯達(dá)爾孔。對Cr、Fe、Cu和Ni在Co填充層中的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算,排序如下:Cu>Cr>Fe>Ni。所有元素的擴(kuò)散速度均在相同水平,CoCrCuFeNi高熵合金和Co填充層之間的擴(kuò)散是在空位機(jī)制和晶界擴(kuò)散機(jī)制的共同作用下發(fā)生的。
李健博 , 萬剛 , 吳波 , 徐再東 , 滿佳樂 , 張璐 , 武保林
2023, 52(4):1184-1191. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20211025
摘要:采用真空電弧熔煉法制備了具有體心立方結(jié)構(gòu)的Ti2ZrNbV(at%)高熵合金。研究了固溶體相的穩(wěn)定性,以及金屬間化合物V2Zr析出對拉伸性能的改善。結(jié)果表明:合金在900 ℃以上是穩(wěn)定單一均質(zhì)固溶體相,低于此溫度時(shí),Laves相V2Zr 容易在基體中析出。單一固溶相的不穩(wěn)定性可用于強(qiáng)化Ti2ZrNbV高熵合金。經(jīng)過固溶和時(shí)效處理后,合金的拉伸屈服強(qiáng)度可達(dá)1145 MPa,塑性伸長率為8.3%。
趙鳳媛 , 葉益聰 , 張周然 , 李亞豪 , 王潔 , 唐宇 , 李順 , 白書欣
2023, 52(4):1192-1200. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220750
摘要:采用k近鄰 (KNN)、支持向量機(jī)(SVM)、決策樹(DT)、隨機(jī)森林(RF)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)5種機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)方法對RHEAs中固溶體(SS)、混合固溶體和金屬間化合物(SS+IM)進(jìn)行了分類和預(yù)測。選擇了5個(gè)輸入相預(yù)測參數(shù)作為特征以及139組RHEAs數(shù)據(jù)以訓(xùn)練ML模型。結(jié)果表明,ANN模型的預(yù)測準(zhǔn)確率最高,達(dá)到90.72%。9組新的四元和(TiVTa)xCr1–x體系RHEAs的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,RF和ANN的預(yù)測精度更高,精準(zhǔn)預(yù)測了11個(gè)SS和3個(gè)SS+IM合金的相組成。采用了SHAP(SHapley Additive exPlanations)模型來解釋精度最高的 ANN 模型,并研究每個(gè)特征對相形成的貢獻(xiàn)。5個(gè)特征的重要性順序是混合焓(ΔHmix)、原子尺寸差(δ)、價(jià)電子濃度(VEC)、混合熵(ΔSmix)和電負(fù)性差(Δχ),其中ΔHmix的平均SHAP值大約是Δχ的5倍,是ΔSmix的4倍。較大的ΔHmix、較小的δ和VEC可能有助于RHEA中固溶體的形成。
馮英豪 , 孫朝陽 , 徐斯諾 , 朱南洋 , 王青磊 , 王春暉
2023, 52(4):1227-1237. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220026
摘要:在溫度為250?400 ℃、應(yīng)變速率為0.1?10 s-1條件下進(jìn)行了熱壓縮試驗(yàn),研究了雙相Mg-Li合金的熱加工性能、顯微組織演變和相組成。建立了整合加工和α-Mg相含量的最佳熱加工窗口。結(jié)果表明,所建立的Arrhenius本構(gòu)模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測軟化過程中的應(yīng)力流動行為。通過對合金顯微組織的觀察,發(fā)現(xiàn)動態(tài)回復(fù)(DRV)、動態(tài)再結(jié)晶(DRX)和α-Mg相變是主要的軟化機(jī)制。α-Mg相以球化和α-Mg相內(nèi)析出的形式轉(zhuǎn)變?yōu)?i>β-Li相,尤其是在300 ℃以上相變現(xiàn)象顯著。同時(shí),DRX行為容易在β-Li相中發(fā)生,而在α-Mg相中會被抑制。基于動態(tài)材料模型和微觀結(jié)構(gòu)分析,獲得最佳加工窗口:溫度300?350 ℃/0.1?1 s-1和溫度250 ℃/0.1 s-1。
2023, 52(4):1238-1243. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220777
摘要:以室溫單軸拉伸實(shí)驗(yàn)與晶體塑性有限元相結(jié)合的方法,通過拉伸取向控制,研究了AZ31鎂合金拉伸變形過程中孿生行為、織構(gòu)演化規(guī)律、塑性各向異性之間的關(guān)系。基于率相關(guān)晶體塑性本構(gòu)理論,建立了滑移和孿生機(jī)制耦合的具有不同取向的晶體塑性本構(gòu)模型,引入孿晶體積分?jǐn)?shù)研究孿生對AZ31鎂合金塑性變形過程中織構(gòu)演變和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,2種不同取向的樣品在塑性變形過程中呈現(xiàn)出明顯不同的織構(gòu)演變規(guī)律,表現(xiàn)出明顯的各向異性。軸向拉伸時(shí)孿生被抑制,孿晶激活體積分?jǐn)?shù)低,徑向拉伸時(shí)孿晶極易產(chǎn)生,孿晶激活體積分?jǐn)?shù)高。軸向試樣在整個(gè)塑性變形過程中{0001}極圖偏移較小,徑向試樣因大量拉伸孿晶的開啟,使得{0001}棱柱面織構(gòu)的極密度逐漸向RD的正反方向發(fā)生明顯偏移。
2023, 52(4):1244-1250. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220036
摘要:研究了Inconel 617合金在不同深冷處理時(shí)間和次數(shù)條件下微觀組織的演變規(guī)律。結(jié)果表明,深冷處理對Inconel 617合金的微觀組織結(jié)構(gòu)有很大的影響,隨著深冷處理時(shí)間的延長,晶粒尺寸減小,但是隨著深冷處理次數(shù)的增加,晶粒尺寸又增大,并且細(xì)化晶粒的晶界處具有高的應(yīng)力。晶格常數(shù)與晶粒尺寸的變化相反。深冷處理試樣析出了MC、M6C、M23C6的簡單和復(fù)雜碳化物,導(dǎo)致了位錯(cuò)的塞積。深冷處理24 h后試樣的幾何必須位錯(cuò)(GND)密度增大,當(dāng)24 h循環(huán)處理2次后,GND密度顯著降低。此外,深冷處理導(dǎo)致Inconel 617合金的旋轉(zhuǎn)立方織構(gòu)和旋轉(zhuǎn)銅織構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)辄S銅織構(gòu)、P織構(gòu)、高斯織構(gòu)。
畢廣利 , 齊珈晨 , 姜靜 , 林巧力 , 李元東 , 陳體軍 , 馬穎 , 管仁國
2023, 52(4):1251-1258. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220526
摘要:采用改良座滴法對Al-8Si/不銹鋼、Al-8Si/MgO和Al-8Si/TiO2體系的潤濕性和界面組織進(jìn)行了研究。從熱力學(xué)角度討論了3個(gè)體系界面反應(yīng)產(chǎn)物的形成。結(jié)果表明,Al-8Si/不銹鋼的界面組織由Fe(Al,Si)3、Al7.2Fe1.8Si和Fe2Al5相組成,而Al-8Si/MgO和Al-8Si/TiO2體系的界面組織主要由不同形貌Al2O3相組成。3種體系的潤濕性測試結(jié)果表明,Al-8Si熔體在MgO上具有較好的非潤濕性能,其平衡潤濕角為124°。3種體系潤濕性的差異主要與界面產(chǎn)物的性質(zhì)和粗糙度有關(guān)。界面粗糙度測試結(jié)果表明,Al-8Si/MgO體系界面粗糙度最大,為1.46 μm,主要原因是界面反應(yīng)過程中Mg的蒸發(fā)破壞了界面反應(yīng)層的形貌,此外Ti的存在促進(jìn)了Al-8Si/TiO2體系的界面反應(yīng),增加了界面反應(yīng)層的厚度,降低了平衡潤濕角。
王鵬舉 , 趙淑杰 , 鐘寧 , 楊倩 , 吳波 , 張鵬 , 杜兵 , 唐倩
2023, 52(4):1259-1266. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220027
摘要:通過室溫冷軋制備出了1060Al/AlSn20Cu/1060Al/鋼多層復(fù)合板材,并探索了軋制壓下量對復(fù)合板微觀組織和力學(xué)性能的影響。利用掃描電子顯微鏡和電子背散射衍射(EBSD)對復(fù)合板微觀組織進(jìn)行表征,通過拉伸試驗(yàn)測量了復(fù)合板力學(xué)性能。復(fù)合板的初始軋制壓下量為17%,最小穩(wěn)定壓下量為40%。結(jié)果表明,隨著軋制壓下量的增加,鋁合金層中錫相和鋼中組織沿軋制方向被拉長,但是純鋁層呈現(xiàn)出等軸晶。隨著軋制壓下量的增大,復(fù)合板抗拉伸強(qiáng)度和界面結(jié)合強(qiáng)度增加,而延伸率下降。AlSn20Cu合金層的斷裂主要跟其中的錫相有關(guān)。
2023, 52(4):1267-1271. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220256
摘要:利用拉曼光譜儀、納米壓痕儀、電子背散射衍射電鏡以及透射電鏡分析低溫時(shí)效后等靜壓鈹材的殘余應(yīng)力、晶粒取向差、位錯(cuò)密度及位錯(cuò)分布形態(tài),分析低溫時(shí)效處理對鈹材尺寸穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,低溫時(shí)效處理后,熱等靜壓鈹材、退火鈹材和熱冷循環(huán)鈹材在熱循環(huán)過程中的尺寸收縮均明顯減小。低溫時(shí)效處理過程中鈹材尺寸穩(wěn)定化機(jī)制主要是晶粒內(nèi)位錯(cuò)均勻化及微塑性變形導(dǎo)致取向差均勻化。
2023, 52(4):1272-1282. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20210689
摘要:使用SPH-FEM耦合算法對鈦-鋼、鋼-不銹鋼、銅-鋼、鈦-鋁4種常見爆炸復(fù)合組合進(jìn)行了數(shù)值模擬,理論分析了材料JC強(qiáng)度方程和SG強(qiáng)度方程的適用應(yīng)變率范圍。探討了爆炸焊接靜態(tài)參數(shù)基復(fù)板厚度和動態(tài)參數(shù)碰撞速度、動態(tài)彎折角對界面溫度和壓力的影響,借助數(shù)值模擬手段研究了界面波形形貌,漩渦和少量飛濺熔化塊的生長機(jī)理。結(jié)果表明,隨著復(fù)板厚度和碰撞速度的增加,界面溫度、壓力和波形尺寸明顯增加,動態(tài)彎折角和基板厚度的改變并不能影響界面溫度,界面波形生長遵循著“主逆次順”運(yùn)動規(guī)律。
郭春霞 , 陳偉東 , 閆淑芳 , 趙學(xué)平 , 張澤華 , 馬文
2023, 52(4):1283-1286. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220874
摘要:以ZrOCl2?8H2O為鋯源,通過水熱法合成了納米二氧化鋯(ZrO2)粉體。結(jié)果表明,ZrO2顆粒為橢球形,粒徑主要在40~100 nm范圍內(nèi),粒徑分布窄。通過測量ZrO2的Zeta電位和粒徑,研究了不同pH條件下水懸浮液中此ZrO2粉體的表面電荷和分散性能。發(fā)現(xiàn)ZrO2粉體的等電點(diǎn)(IEP)為pH=9.0,在遠(yuǎn)離IEP處ZrO2顆粒分散性好,而在IEP處則團(tuán)聚嚴(yán)重。
2023, 52(4):1287-1295. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220199
摘要:采用涂覆熱分解法制備Ti/IrO2+MnO2復(fù)合電極,利用慢速線性電位掃描伏安法測試Ti/IrO2+MnO2電極的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)極化曲線并深入地研究析氧反應(yīng)動力學(xué),得到了相關(guān)動力學(xué)參數(shù)、反應(yīng)歷程及速度控制步驟。通過分析經(jīng)歐姆電壓降修正的Tafel曲線,較好地解釋了Tafel直線區(qū)域的雙斜率現(xiàn)象,基于此提出析氧反應(yīng)動力學(xué)方程并進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo),較好地符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)所得氫離子反應(yīng)級數(shù)約為零,低電位區(qū)與高電位區(qū)的表觀活化能分別為30.31kJ/mol和13.64kJ/mol,進(jìn)一步證明該數(shù)學(xué)模型的正確性。
2023, 52(4):1296-1302. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220215
摘要:基于Johnson-Cook模型和Gruneisen狀態(tài)方程建立有限元分析模型,使用LS-DYNA軟件對鎢絲增強(qiáng)銅鋅復(fù)合材料和鎢鎳鐵合金侵徹鋼靶過程開展數(shù)值模擬研究,分析兩種材料在侵徹過程中各個(gè)階段的變形,探討鎢絲本身的各向異性對侵徹性能的影響。結(jié)果表明,鎢絲增強(qiáng)銅鋅復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的自銳化現(xiàn)象,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。復(fù)合材料在侵徹過程中應(yīng)力主要集中在軸向的鎢絲上,應(yīng)力值達(dá)到2.5GPa,銅鋅合金受力不足0.47GPa。該彈芯材料侵徹時(shí)的變形方式為:與靶板接觸的鎢絲發(fā)生彎曲,彎曲后的鎢絲受力方向與軸向呈一定角度,強(qiáng)度和塑性明顯降低。在剪切應(yīng)力作用下,使材料變形區(qū)域發(fā)生破壞脫落,形成了尖銳的頭部,從而表現(xiàn)出自銳化特征。
沈忠偉 , 張健力 , 唐誼平 , 曹華珍 , 鄭國渠 , 侯廣亞
2023, 52(4):1303-1310. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220168
摘要:本研究使用細(xì)菌纖維素為前驅(qū)體制備碳?xì)饽z(CA),以其作為載體,通過浸漬和高溫處理制得了柔性W-O-C/CA和WC/CA復(fù)合電極材料,研究了制備工藝對材料形貌、物相和對甲醇電催化氧化性能的影響。隨著高溫處理溫度的上升和保溫時(shí)間的延長,物相變化為:鎢前驅(qū)體→鎢氧化物(WO3、WO3-x、WO2)→W→WCx→WC。在700 ℃保溫2 h制得的柔性電極,負(fù)載顆粒主要物相為缺氧鎢氧化物(WO3-x)、WO2和少量碳化鎢(WC),具有良好的甲醇電催化性能和長循環(huán)穩(wěn)定性,0.8 V下電流密度為76.5 mA·cm-2,1000次循環(huán)后峰電流密度保持初始值的88%,有望用于便攜式或微型甲醇燃料電池陽極。
易麗莎 , 張興旺 , 林曉冬 , 姚美意 , 胡麗娟 , 李健健 , 梁雪 , 彭劍超 , 謝耀平 , 周邦新
2023, 52(4):1328-1337. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220207
摘要:本工作采用2 MeV He+在300 ℃下對Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-xNb (x=0、1.0,wt%)合金進(jìn)行輻照,然后在360 ℃/18.6 MPa/0.01 M LiOH水溶液中進(jìn)行高壓釜腐蝕實(shí)驗(yàn),利用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡研究輻照對合金顯微組織及腐蝕行為的影響。結(jié)果表明,添加Nb改變了Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金中第二相的數(shù)量、尺寸和晶體結(jié)構(gòu)。He+輻照1 dpa后,合金的輻照損傷峰區(qū)域分布有大量的He泡和型位錯(cuò)環(huán),添加Nb對He泡和位錯(cuò)環(huán)的數(shù)量及第二相的元素?cái)U(kuò)散等均產(chǎn)生了一定的影響。腐蝕結(jié)果表明,He+輻照或添加1.0 wt%的Nb均可促進(jìn)Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金的腐蝕,但當(dāng)二者同時(shí)存在時(shí),輻照能減弱Nb促進(jìn)腐蝕的作用。
2023, 52(4):1345-1351. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220278
摘要:以乙酰丙酮鉑(Pt(acac)2)、乙酰丙酮鎳(Ni(acac)2)為前驅(qū)體,三正辛基氧膦(TOPO)為表面修飾劑,油胺(OAm)為還原劑,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)為助劑,超導(dǎo)碳科琴黑ECP為載體,采用液相合成法制備了碳載PtNi合金納米催化劑(Pt2.7Ni/C)。通過TEM對其形貌進(jìn)行表征,ICP-AES進(jìn)行定性和定量分析,XRD對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,并進(jìn)行電化學(xué)陰極氧還原催化性能研究。研究表明:所制備的Pt2.7Ni/C納米催化劑粒徑分布在3~11 nm之間,平均粒徑為6.25 nm;在酸性條件下,當(dāng)電位在0.9 V(vs. RHE)時(shí),Pt2.7Ni/C納米催化劑的質(zhì)量比活性為796.08 mA mg-1Pt,為商業(yè)Pt/C(JM)催化劑的4.0倍,面積比活性為3.60 mA cm-2,為商業(yè)Pt/C(JM)催化劑的11.3倍。同時(shí)在經(jīng)過5000和10000圈的加速耐久性實(shí)驗(yàn)后,Pt2.7Ni/C納米催化劑催化活性依舊高于商用Pt/C(JM)催化劑,表現(xiàn)出優(yōu)異的氧還原催化性能。
2023, 52(4):1361-1368. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220196
摘要:激光制造高性能GH4169鎳基合金通常在密閉環(huán)境下進(jìn)行,導(dǎo)致部件加工尺寸受限和成本增加。為了拓寬激光增材制造和再制造GH4169合金的應(yīng)用,本文嘗試在大氣環(huán)境不同氣氛(Ar、N2)下進(jìn)行激光修復(fù)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,在大氣環(huán)境Ar氣氛下,修復(fù)層主要由γ相和長鏈狀Laves相組成,呈典型的柱狀晶組織,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為874 MPa、621 MPa和23.1 %。在大氣環(huán)境N2氣氛下,由于其熱導(dǎo)率更高,熔池冷卻速率更快,修復(fù)層主要由γ相、尺寸與體積分?jǐn)?shù)更小的顆粒狀Laves相以及(Ti,Nb)N顆粒相組成,呈細(xì)化的枝晶組織,其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為935 MPa、649 MPa和24.9 %。由于細(xì)晶強(qiáng)化和第二相析出強(qiáng)化的共同作用,在大氣環(huán)境N2氣氛下可成功實(shí)現(xiàn)對GH4169合金低成本、高效率的激光修復(fù)。
沈鷺宇 , 陳超越 , 黎興剛 , 帥三三 , 徐松哲 , 胡濤 , 金小禮 , 李山青 , 王江 , 任忠鳴
2023, 52(4):1369-1379. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220198
摘要:基于Laval噴嘴的層流氣霧化技術(shù)可以高效制備高性能金屬粉末,但目前對這種技術(shù)的各項(xiàng)工藝參數(shù)及粉末性能尚未有系統(tǒng)性研究。本文使用基于Laval噴嘴的層流氣霧化制粉設(shè)備制備了AlSi10Mg合金粉末,同時(shí)使用傳統(tǒng)分析方法和X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)分別研究了霧化氣體壓力以及導(dǎo)流管內(nèi)徑對粉末整體形貌、三維形貌、球形度、粒度分布、物理性能及內(nèi)部缺陷的影響,并結(jié)合數(shù)值模擬進(jìn)行機(jī)理性解釋。結(jié)果表明,基于Laval噴嘴的層流氣霧化技術(shù)制備的AlSi10Mg粉末性能較好,由于在較高的霧化氣體壓力和較窄的導(dǎo)流管內(nèi)徑條件下氣液流量比更高,金屬熔體更易發(fā)生破碎,故制備的粉末球形度更好,粒度分布較窄,細(xì)粉收得率可接近50%,不規(guī)則粉末及空心粉較少。
李承德 , 王帥 , 任玲玲 , 王偉 , 明珠 , 王振飆 , 翟玉春
2023, 52(4):1380-1389. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220202
摘要:通過金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、室溫及高溫拉伸試驗(yàn)研究了Er、Sc微合金化對電弧增材制造Al-7Si-0.6Mg成形合金組織及性能的影響。結(jié)果表明,Er的添加導(dǎo)致直接沉積態(tài)成形合金枝晶干變短、枝晶變細(xì);Sc的添加導(dǎo)致直接沉積態(tài)成形合金α-Al枝晶尺寸變短,趨于等軸,經(jīng)過T6熱處理后,微觀組織差異消除。Er、Sc的添加提高了200℃、250℃電弧增材制造Al-7Si-0.6Mg成形合金的高溫性能穩(wěn)定性,且Sc的效果優(yōu)于Er。
2023, 52(4):1390-1395. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220230
摘要:Al-Sm合金作為一種新型中子吸收材料,具有低成本、高塑性和高中子吸收率等優(yōu)點(diǎn),加工成箔材后可用于中子準(zhǔn)直器、費(fèi)米斬波器等中子關(guān)鍵器件。通過蒙特卡洛模擬(MCNP)對Al-Sm合金的中子透射率進(jìn)行模擬計(jì)算,結(jié)果表明,當(dāng)Sm含量增加到20 wt.%以上時(shí),材料在1~6 mm范圍內(nèi)的中子透射率均低于20%,Al-20Sm合金滿足中子吸收率的同時(shí)具有一定的塑性。通過真空感應(yīng)熔煉制備Al-20Sm合金,并采用XRD、EDS和SEM對該合金的微觀結(jié)構(gòu)和熱處理前后的相轉(zhuǎn)變展開研究。結(jié)果表明,鑄態(tài)組織為α-Al和β-Al4Sm,經(jīng)過550 ℃、2 h熱處理后,發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變,合金內(nèi)的β-Al4Sm全部轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Al4Sm,550 ℃熱處理300 h以后,部分γ-Al4Sm發(fā)生熔晶轉(zhuǎn)變,形成Al3Sm。采用納米壓痕技術(shù)測試Al-Sm中間化合物的微觀力學(xué)性能,其中β-Al4Sm、γ-Al4Sm和Al3Sm硬度分別為8.97 GPa、8.91 GPa和9.89 GPa。
2023, 52(4):1396-1402. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220267
摘要:以石英玻璃粉為原料,石蠟為增塑劑,添加0%~30%的電熔剛玉為礦化劑,通過熱壓注法成功制備了硅基陶瓷型芯,研究了電熔剛玉含量對方石英析晶和硅基陶瓷型芯綜合性能的影響。結(jié)果表明:隨著電熔剛玉含量的增加,樣品的收縮率逐漸增加,氣孔率先減小后增大,致密化程度增加;而抗彎強(qiáng)度和高溫抗蠕變性能呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢。當(dāng)添加10%電熔剛玉時(shí),樣品表現(xiàn)出優(yōu)良的綜合性能,收縮率為1.02%,氣孔率為20.91%,體積密度為1.7083g·cm3,室溫和高溫抗彎強(qiáng)度分別為14.83MPa和20.96 MPa,高溫?fù)隙葹?.39mm。
韓小磊 , 杜志偉 , 車聰 , 彭永剛 , 賈榮光 , 李婷 , 李聰
2023, 52(4):1410-1418. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220166
摘要:GH720Li合金是航空發(fā)動機(jī)渦輪盤首選材料。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能譜儀(EDS)對GH720Li雙時(shí)效態(tài)合金中三種γ′相的微觀形貌、結(jié)構(gòu)和微區(qū)成分進(jìn)行了研究?;诰劢闺x子束-電子束雙束系統(tǒng)并應(yīng)用EBSD-EDS聯(lián)用技術(shù)對合金γ相和一次γ′相進(jìn)行了分析,并應(yīng)用Avizo軟件對一次γ′相進(jìn)行了三維重構(gòu)。獲得了合金一次γ′相的三維形態(tài)以及形態(tài)參數(shù),給出了一次γ′相的體積分?jǐn)?shù),并與二維切片的分析結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,合金基體相和一次γ′相都存在大量的Σ3孿晶界。一次γ′相在三維尺度上存在多種形態(tài),一些較大尺寸γ′相在二維截面上呈現(xiàn)不連續(xù)分布。三維EBSD可更全面反映一次γ′相的真實(shí)形態(tài)。一次γ′相三維信息的獲得為改進(jìn)合金的熱處理工藝提供了依據(jù)。
李艷 , 陳文帥 , 周增林 , 何學(xué)良 , 惠志林
2023, 52(4):1426-1431. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220257
摘要:以粉末冶金燒結(jié)坯為原料,通過多道次軋制和中間退火制備了抗拉強(qiáng)度>795 MPa、延伸率>1%的0.02 mm厚鉬箔。采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡、電子背散射衍射以及室溫拉伸等手段分析了該箔材的組織、織構(gòu)及力學(xué)性能特征,并與相同工藝下的0.06 mm鉬箔進(jìn)行對比。結(jié)果表明:較之于0.06 mm鉬箔,0.02 mm鉬箔顯微組織特征在于晶粒形狀皆為顆粒狀或細(xì)長纖維狀,更為均勻細(xì)小且長徑比更大;其小角度晶界占比降低,尤其是亞晶界的減少更為明顯。0.02 mm鉬箔中織構(gòu)組成具有更加向α線織構(gòu)集中的特點(diǎn),其晶粒占比達(dá)99.7%;雖然兩種鉬箔的主織構(gòu)皆為{001}<110>,但變形量更大的0.02 mm的{001}<110>組分占比遠(yuǎn)低于0.06 mm鉬箔,而{112}<110>占比則明顯更高。0.02 mm鉬箔不同方向的力學(xué)性能差距更為突出,用以表征各向異性程度的IPA值在三項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)上都有不同程度的提升;隨著厚度減薄,鉬箔不同方向的抗拉強(qiáng)度`Rm、屈服強(qiáng)度`Rp和延伸率`A15、屈強(qiáng)比`Rp/`Rm呈現(xiàn)不同的變化趨勢,揭示出RD、TD方向加工硬化,45°-RD方向則形變韌化。
高翔宇 , 黃志權(quán) , 江連運(yùn) , 王濤 , 馬立峰
2023, 52(4):1447-1454. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220319
摘要:本文通過剪切強(qiáng)度測試、剪切斷面顯微觀察和有限元仿真等手段對不同Cu/Al層厚比下波紋輥軋制(CRB)Cu/Al復(fù)合板的金屬的變形行為和界面結(jié)合性能進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),CRB過程中界面處形成了局部強(qiáng)正應(yīng)力和多個(gè)“搓軋區(qū)”,促進(jìn)了復(fù)合板的塑性變形和界面結(jié)合。增大Cu/Al層厚比可提升Cu層的變形率和波谷界面處的正應(yīng)力,有利于降低Cu/Al復(fù)合板的翹曲程度,并增強(qiáng)界面的整體結(jié)合性能。當(dāng)層厚比從2:10增加到2:4時(shí),界面剪切強(qiáng)度從40.39 MPa上升到47.24 MPa,但界面剪切強(qiáng)度的波動逐漸增大。
姜沐池 , 任德春 , 趙曉彧 , 蔡雨升 , 吉海賓 , 雷家峰 , 楊銳
2023, 52(4):1455-1463. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220291
摘要:采用激光選區(qū)熔化(Selective Laser Melting, SLM) 成形技術(shù)制備Ti-Ni形狀記憶合金,利用OM、SEM、XRD和室溫壓縮等研究SLM增材制造參數(shù)改變對成形合金內(nèi)部缺陷、熔池形貌、相變行為及力學(xué)性能等影響規(guī)律。結(jié)果表明,在SLM其它打印參數(shù)保持不變的情況下,隨激光掃描速度增加成形合金內(nèi)部缺陷形貌由近規(guī)則球形轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則形狀;逐行掃描熔池形貌寬度降低且連續(xù)性下降;隨激光掃描速度增加富Ni基Ti-Ni形狀記憶合金相組成含量發(fā)生改變,B2奧氏體相含量增加B19’馬氏體相含量減少;成形富Ni基Ti-Ni形狀記憶合金相變溫度隨激光掃描速度增加先降低后升高,但升降溫相變過程中均為單一相變峰;當(dāng)掃描速度為900 mm/s時(shí)成形富Ni基Ti-Ni形狀記憶合金相對密度達(dá)到98.5%,內(nèi)部缺陷含量較少且處于缺陷類型轉(zhuǎn)變范圍內(nèi),同時(shí)試樣的最大抗壓強(qiáng)度為3120 MPa,對應(yīng)壓縮應(yīng)變?yōu)?1%,具有較好的綜合性能,為最佳打印參數(shù)。
2023, 52(4):1476-1482. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220173
摘要:針對鋁鋰合金塑韌性、成形性差的問題,本文通過OM/SEM微觀組織分析、拉伸及硬度/電導(dǎo)率測試,研究了在總壓下量75%條件下、軋制道次壓下量對2197鋁鋰合金組織與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:道次壓下量顯著影響鋁鋰合金的晶粒結(jié)構(gòu)、析出相的數(shù)量及分布。軋制態(tài)合金的強(qiáng)度隨單道次軋制壓下量的增加而顯著增加、而塑韌性則明顯下降。T8時(shí)效處理使析出相大量析出,軋制合金中的PLC效應(yīng)得到消除,小、大道次壓下量軋制合金的力學(xué)性能得到顯著提升。大壓下量軋制合金經(jīng)時(shí)效處理后強(qiáng)塑性綜合力學(xué)性能最高,抗拉強(qiáng)度為384.94MPa、斷后伸長率為12.45%,較小、中道次壓下量軋制時(shí)效合金分別提高2%、21%和29%、31%。
2023, 52(4):1490-1498. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220201
摘要:制備名義成分分別含0.4% Mo-6.4% Re、2.8% Mo-6.4% Re和0.4% Mo-6.7% Re的三種新型鎳基單晶高溫合金。分析合金經(jīng)過熱處理后的元素分配配比,經(jīng)過1100 ℃,0~1000 h的熱暴露后的γ′相演化、拓?fù)涿芘畔啵═CP)析出規(guī)律。結(jié)果表明,Re含量的微量增加和Mo含量的大幅增加會明顯增加各元素在枝晶干和枝晶間、γ/γ′兩相間的偏聚,低擴(kuò)散元素Re等在枝晶干和γ相的偏析降低了熱暴露過程中γ′相的粗化速率。Re的微量增加,促進(jìn)P相析出數(shù)量增多,但P相的長大受到一定限制,原因是Re促進(jìn)P相形成元素Re、W和Ru在枝晶干的偏聚,促進(jìn)P相形核,使P相數(shù)量增多,但大量析出的P相互相接觸交叉,反而降低了長大速率。Mo含量的大幅增加,使得在1100 ℃長時(shí)熱暴露過程中同時(shí)存在μ相和P相,且μ相優(yōu)先析出,數(shù)量多,尺寸大,而P相析出時(shí)間延遲,數(shù)量少,尺寸小,原因是Mo促進(jìn)μ相的主要組成元素Re、W、Mo在枝晶干的偏聚,尤其是Mo含量的提高,促進(jìn)μ相優(yōu)先析出,隨著μ相形成元素的消耗,以及P相在1100 ℃下更穩(wěn)定,促使P相在μ相之后析出。
2023, 52(4):1499-1506. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220220
摘要:本文通過研究不同熱處理制度對低膨脹高溫合金析出相的行為以及晶粒長大的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在Laves相析出峰溫度范圍(980℃~990℃)保溫不同時(shí)間,Laves相尺寸逐漸增大,晶粒不長大。在1000℃~1040℃保溫1h后Laves相開始溶解,晶粒逐漸長大至4級、3.5級、3級、2級,因此在熱加工過程中為避免晶粒度長大,熱變形加熱溫度不應(yīng)超過1010℃,或在1000℃變形且保溫時(shí)間不應(yīng)超過1h。晶界Laves相的含量對合金性能影響較小,而合金的晶粒度對其影響較大。
丁佳琪 , 左家棟 , 王亞強(qiáng) , 張金鈺 , 吳凱 , 劉剛 , 孫軍
2023, 52(4):1507-1519. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220269
摘要:多主元合金因其獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的綜合性能而展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景,也是近年來金屬結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。作為一類新型復(fù)雜合金,多主元合金與傳統(tǒng)合金在原子尺度上存在本質(zhì)的區(qū)別,其中局部化學(xué)短程有序作為多主元合金中一種特殊的原子級微觀組織,其與位錯(cuò)的交互作用將對合金的變形行為及力學(xué)性能產(chǎn)生重要的影響。本文綜述了多主元復(fù)雜合金中局部化學(xué)短程有序的相關(guān)研究進(jìn)展,主要包括化學(xué)短程有序的形成因素、表征方法以及對位錯(cuò)行為和力學(xué)性能的影響,并針對目前關(guān)于化學(xué)短程有序的定量表征、調(diào)控技術(shù)、理論模型建立及對服役性能的影響等方面存在的問題與不足進(jìn)行了分析和展望。
2023, 52(4):1520-1529. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220285
摘要:熱處理工藝是改善納米晶合金軟磁性能極為有效的方式,本文對納米晶帶材的熱處理工藝研究狀況進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié),并對不同熱處理方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。常規(guī)退火和焦耳退火作為加熱方式?jīng)Q定了合金退火后的晶粒尺寸和晶化相比例,是獲得最佳性能的前提;磁場退火和應(yīng)力退火作為外場施加方式,可以改變合金在退火后的磁滯回線形狀,獲得更高的感生各向異性,降低材料在一定磁場強(qiáng)度下的恒定磁導(dǎo)率。常規(guī)加熱和磁場退火的發(fā)展應(yīng)用已比較成熟,而焦耳加熱方式和應(yīng)力退火分別受工藝裝備和生產(chǎn)效率的影響,在應(yīng)用方面存在滯后。然而,焦耳退火的高效率和應(yīng)力場退火后的高感生各向異性值也表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢,具備未來產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的潛力。
史植廣 , 李軒 , 謝興鋮 , 楊劍 , 林中坤 , 曹瑞軍 , 張濤
2023, 52(4):1530-1535. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220570
摘要:采用熔體旋淬的方法制備了FeCo含量達(dá)到87 at.% Fe-Co-P-B系非晶合金薄帶,研究了金屬元素Co對Fe-Co-P-B系非晶合金的形成能力、軟磁性能和彎曲韌性的影響規(guī)律。該合金系具有高的飽和磁化強(qiáng)度1.75-1.84 T,且熱處理后薄帶仍具有良好的彎曲韌性。添加Co元素后,提高了合金的居里溫度,惡化了矯頑力。對薄帶樣品施加12 MPa的拉應(yīng)力,合金的矯頑力由12.8 A/m降低到6.5 A/m。因此,通過成分和應(yīng)力的調(diào)控可以避免Fe基非晶合金熱處理引起的弛豫脆性問題,為獲得具有優(yōu)異軟磁性能和良好彎曲韌性的Fe基非晶合金提供重要途徑。
2023, 52(4):1536-1542. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220577
摘要:本文以FB2轉(zhuǎn)子鋼為研究對象,利用沖擊實(shí)驗(yàn)、硬度測試、掃描電鏡、透射電鏡及X射線衍射儀等測試方法研究了630℃長期時(shí)效中FB2轉(zhuǎn)子鋼組織和性能的變化,結(jié)果表明:隨著時(shí)效時(shí)間延長,沖擊功和硬度都呈下降趨勢,沖擊韌性在2000 h后下降較為明顯,后逐漸趨于穩(wěn)定。而硬度總體處在較高水平(253 HBW)。M23C6碳化物尺寸及含量有所增長,但未見明顯粗化;Laves相尺寸增長更明顯并在晶界處聚集,但未形成鏈狀。Laves相的析出長大與聚集是導(dǎo)致沖擊韌性下降的主要原因。研究結(jié)果認(rèn)為630℃時(shí)效至5000 h FB2鋼能夠保持較高的高溫穩(wěn)定性。
總訪問量
地址:西安市未央?yún)^(qū)未央路96號 郵政編碼:710016 聯(lián)系電話:029-86231117
E-mail:rmme@c-nin.com; rmme0626@aliyun.com
版權(quán)所有:稀有金屬材料與工程 ® 2025 版權(quán)所有 技術(shù)支持:北京勤云科技發(fā)展有限公司 ICP:陜ICP備05006818號-3