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  • 2023年第52卷第9期文章目次
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    • >鈦合金
    • 不同退火工藝對(duì)TC10鈦合金組織與沖擊性能的研究

      2023, 52(9):3106-3115. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220733

      摘要 (717) HTML (42) PDF 10.38 M (1315) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:對(duì)TC10鈦合金進(jìn)行不同工藝的退火處理,通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)以及沖擊性能測(cè)試,研究經(jīng)不同退火工藝處理后,該合金微觀組織與沖擊性能的關(guān)系。結(jié)果表明:經(jīng)單重退火處理后,組織由初生α相(αp)與次生α相(αs)構(gòu)成,證實(shí)并無(wú)α"相與α"相析出,經(jīng)雙重退火處理后,αp相幾乎不變,αs相轉(zhuǎn)變?yōu)榇制瑢应羢相與細(xì)片層αs相;合金經(jīng)單重退火處理后的沖擊性能總體高于雙重退火,經(jīng)兩相區(qū)溫度加熱后的沖擊性能高于單相區(qū);在兩種退火工藝中,當(dāng)加熱溫度為兩相區(qū)時(shí),斷口微觀形貌主要由等軸狀韌窩構(gòu)成,當(dāng)加熱溫度為單相區(qū)時(shí),斷口微觀形貌以巖石狀形貌為主,并有較淺的小韌窩分布在表面。

    • TC4鈦合金慣性摩擦焊接頭組織及斷裂韌性與裂紋擴(kuò)展特性分析

      2023, 52(9):3132-3138. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220721

      摘要 (522) HTML (29) PDF 9.38 M (1249) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:文章采用了XRD、SEM、EBSD等顯微表征技術(shù)分析了焊態(tài)及焊后熱處理態(tài)下焊接接頭各區(qū)域的微觀組織特征,并研究了焊接接頭的斷裂韌性和疲勞裂紋擴(kuò)展性能。結(jié)果表明,焊縫區(qū)以再結(jié)晶組織為主,熱力影響區(qū)等軸狀初生αp相轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻罱Y(jié)構(gòu),熱影響區(qū)組織與母材基本相同,熱力影響區(qū)與熱影響區(qū)的原始β晶粒內(nèi)部分區(qū)域形成了取向差角度約為60°的針狀馬氏體α′相,熱處理促進(jìn)了殘余亞穩(wěn)態(tài)β相分解,在片狀αs相間形成了大量斷續(xù)分布組織。焊縫區(qū)α晶粒內(nèi)大量的平行或交叉分布的片狀α相和復(fù)雜的相界面結(jié)構(gòu)可有效阻礙裂紋的擴(kuò)展并改變裂紋的擴(kuò)展路徑,提高焊接接頭的斷裂韌性及抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力。

    • TC21鈦合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為的元胞自動(dòng)機(jī)模擬

      2023, 52(9):3139-3146. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230083

      摘要 (658) HTML (30) PDF 1.05 M (1251) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為研究熱加工工藝不同變形參數(shù)對(duì)TC21鈦合金塑性成形過(guò)程中微觀組織的影響,本文利用Gleeble-3500型熱模擬試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行等溫恒應(yīng)變速率熱壓縮實(shí)驗(yàn),研究了TC21鈦合金在不同變形條件下的熱變形行為;并以TC21鈦合金在熱壓縮過(guò)程中微觀組織演變?yōu)榛A(chǔ),通過(guò)對(duì)TC21鈦合金的位錯(cuò)密度模型、再結(jié)晶形核和晶粒長(zhǎng)大模型的推導(dǎo),建立了元胞自動(dòng)機(jī)模型,并基于元胞自動(dòng)機(jī)模型對(duì)TC21鈦合金β單相區(qū)變形過(guò)程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為進(jìn)行了模擬和驗(yàn)證。結(jié)果表明:該合金的流變應(yīng)力隨著溫度的降低和應(yīng)變速率的升高而增大;結(jié)合元胞自動(dòng)機(jī)模擬結(jié)果分析得,在β單相區(qū)內(nèi)該合金動(dòng)態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)與變形溫度成正比,而與應(yīng)變速率成反比。

    • 含氮?dú)夥誇SP表面改性純鈦的微結(jié)構(gòu)和織構(gòu)

      2023, 52(9):3206-3212. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220738

      摘要 (376) HTML (30) PDF 1.30 M (1123) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:本文研究了含氮?dú)夥障翭SP表面改性純鈦的微結(jié)構(gòu)和織構(gòu)。結(jié)果表明:FSP純鈦攪拌區(qū)為等軸晶粒,靠近AS側(cè)和RS側(cè)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒平均晶粒尺寸為2.29μm,近表面和中心區(qū)受溫升和摩擦攪拌的綜合作用,平均晶粒尺寸分別長(zhǎng)大至6.48μm和8.64μm。FSP熱機(jī)影響區(qū)呈梯度分布,靠近攪拌區(qū)部分晶粒細(xì)化破碎嚴(yán)重;遠(yuǎn)離攪拌區(qū)部分,原始晶粒變形小,以形變孿生機(jī)制為主。AS側(cè)、底部和RS側(cè)的熱機(jī)影響區(qū)寬度分別為900μm,700μm和480μm。熱機(jī)影響區(qū)內(nèi)主要形成{10-12}拉伸孿晶。攪拌針形狀是FSP純鈦微區(qū)織構(gòu)演變的重要影響因素,攪拌區(qū)晶粒的c軸接近于PD方向。受攪拌區(qū)晶粒細(xì)化和加工硬化共同作用,攪拌區(qū)硬度整體高于母材,硬度最大值達(dá)到223.7HV0.5

    • 基于各向異性冷軋純鈦薄帶的屈服行為研究

      2023, 52(9):3213-3220. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220739

      摘要 (464) HTML (29) PDF 2.72 M (1174) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:傳統(tǒng)冷軋薄帶理論中常將軋件假設(shè)為理想的各向同性材料,往往以RD-TD面內(nèi)屈服應(yīng)力進(jìn)行軋制計(jì)算,而并未考慮薄帶存在各向異性的問(wèn)題。為此基于單軸拉伸試驗(yàn)和晶體粘塑性自洽模型(VPSC)開(kāi)展了純鈦薄帶的屈服行為研究,利用等塑性功和屈服準(zhǔn)則構(gòu)建了以RD拉伸屈服應(yīng)力為參考的屈服軌跡,并通過(guò)冷軋過(guò)程模擬探究了各向屈服應(yīng)力的差異對(duì)軋制變形區(qū)特征的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:基面雙峰織構(gòu)純鈦薄帶的屈服應(yīng)力依次為ND最大,TD次之,RD最小,而屈服應(yīng)力的各向異性導(dǎo)致傳統(tǒng)薄帶軋制理論的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間存在很大誤差。為方便應(yīng)用以RD拉伸屈服應(yīng)力為參考,基于Hill48各向異性屈服準(zhǔn)則對(duì)傳統(tǒng)冷軋薄帶理論中的Fleck軋制模型進(jìn)行了修正,計(jì)算值與理論值吻合良好。

    • 增材制造鈦合金凝固晶粒調(diào)控研究進(jìn)展

      2023, 52(9):3316-3331. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220682

      摘要 (791) HTML (33) PDF 3.23 M (1725) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:鈦合金由于比強(qiáng)度高、耐腐蝕好、高溫性能好等優(yōu)異的性能而廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、核電等領(lǐng)域。增材制造技術(shù)為大型整體關(guān)鍵鈦合金構(gòu)件的短周期、低成本制造提供了變革性途徑,但增材制造產(chǎn)生的粗大柱狀晶組織導(dǎo)致了構(gòu)件的各向異性,限制了合金性能的充分發(fā)揮。進(jìn)行晶粒調(diào)控以消除各向異性、提高力學(xué)性能成為近些年的研究熱點(diǎn)。本文簡(jiǎn)述了增材制造鈦合金構(gòu)件典型晶粒形貌及形成機(jī)制,闡述了國(guó)內(nèi)外在增材制造鈦合金晶粒調(diào)控方面的研究進(jìn)展,包括工藝參數(shù)優(yōu)化、微合金化改性與新合金成分設(shè)計(jì)、外加能量場(chǎng)、后續(xù)熱處理、新型增材制造工藝和多種方法復(fù)合等,總結(jié)了各類方法的調(diào)控機(jī)理和調(diào)控效果,對(duì)增材制造鈦合金凝固晶粒調(diào)控的未來(lái)發(fā)展提出了思考與展望。

    • TiAl合金渦輪壓縮損傷與拉伸斷裂行為

      2023, 52(9):3332-3337. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230035

      摘要 (474) HTML (28) PDF 1.05 M (1175) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為研究TiAl合金渦輪經(jīng)壓力作用后的組織損傷機(jī)制及性能弱化規(guī)律,設(shè)計(jì)了對(duì)TiAl合金渦輪先壓縮再拉伸的實(shí)驗(yàn)方法。利用掃描電鏡(SEM)對(duì)壓縮后的渦輪軸頸表面及內(nèi)部的滑移和微裂紋進(jìn)行了分析,并觀察了拉伸斷口形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著前期渦輪所受的壓力的增大,壓縮后的TiAl渦輪剩余抗拉強(qiáng)度逐漸降低,當(dāng)壓力為610 MPa時(shí),剩余抗拉強(qiáng)度僅為86 MPa,強(qiáng)度損失率高達(dá)70%。TiAl合金壓縮過(guò)程中形成了以沿層裂紋為主、穿層裂紋為輔的變形損傷特征。與壓縮軸成45°的最大剪應(yīng)力方向上的沿層裂紋是TiAl合金壓縮損傷的主要形式。壓縮損傷后的TiAl合金渦輪拉伸斷裂均發(fā)生在靠近渦輪澆鑄冒口側(cè)的細(xì)軸頸部位。受壓變形后的片層組織中的微小裂紋在隨后拉應(yīng)力作用下繼續(xù)擴(kuò)展直至韌帶橋被貫穿,小裂紋合并成大裂紋,在斷口上表現(xiàn)出沿層和穿層的混合斷裂形貌。

    • >鋁合金
    • 低溫等徑角擠壓制備1050鋁合金在磁退火后的均勻延伸率和屈服下降現(xiàn)象

      2023, 52(9):2993-3002. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230217

      摘要 (534) HTML (119) PDF 1.65 M (1511) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用低溫等徑角擠壓(cryoECAP)制備了超細(xì)晶(UFG)1050鋁合金。采用拉伸試驗(yàn)、透射電子顯微鏡和電子背散射衍射等方法,研究了UFG 1050鋁合金在90~210 ℃、無(wú)磁場(chǎng)和12 T強(qiáng)磁場(chǎng)下退火4 h后的拉伸行為和顯微組織。1050鋁合金經(jīng)cryoECAP退火后,晶粒尺寸為0.70~1.28 μm,極限抗拉伸強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度之比小于1.24,均勻延伸率小于2.3%。隨著退火溫度從90 ℃上升到210 ℃,屈服下降現(xiàn)象變得明顯,這是因?yàn)樵诶熳冃芜^(guò)程中,為了維持所施加的應(yīng)變速率,可動(dòng)位錯(cuò)有所減少。均勻延伸率從1.55%下降到0.55%,位錯(cuò)密度從5.6×1014 m-2下降到4.2×1013 m-2,大角度晶界含量從63.8%增加到70.8%,使得位錯(cuò)湮滅速率提升,從而導(dǎo)致了應(yīng)變硬化能力的降低。在90~210 ℃的強(qiáng)磁場(chǎng)退火條件下,低含量的大角度晶界(61.7%~66.2%)可以提供一個(gè)較慢的位錯(cuò)湮滅速率,從而導(dǎo)致較高的均勻延伸率(0.64%~1.60%)和更慢的屈服點(diǎn)后的流變應(yīng)力下降。

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    • 基于往復(fù)擠壓的7034鋁合金形變熱處理強(qiáng)韌化機(jī)理研究

      2023, 52(9):3089-3096. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220680

      摘要 (540) HTML (25) PDF 2.41 M (1206) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為提高7034鋁合金微觀組織均勻性和綜合力學(xué)性能,本文開(kāi)展了往復(fù)擠壓劇烈塑性變形工藝與固溶時(shí)效制度的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,并表征了不同變形-熱處理方案下材料力學(xué)性能、晶粒與第二相尺寸分布、位錯(cuò)組態(tài)演化的定量規(guī)律,建立了塑性變形和熱處理制度與7034鋁合金的微觀組織和力學(xué)性能的關(guān)聯(lián)關(guān)系。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)三道次往復(fù)擠壓,平均晶粒尺寸由初始態(tài)的59μm細(xì)化到9μm,平均晶粒尺寸標(biāo)準(zhǔn)差從一道次的3.05下降到三道次的0.8;相較于雙級(jí)固溶時(shí)效,單級(jí)固溶時(shí)效處理后的MgZn2相尺寸更細(xì)小,密度更高,且多為半共格的η′相,位錯(cuò)塞積演變?yōu)閬喚?二者交互作用更強(qiáng),起到更好的強(qiáng)化效果。最優(yōu)熱處理制度為單級(jí)固溶+單級(jí)時(shí)效,在此條件下,抗拉強(qiáng)度與延伸率分別達(dá)到747MPa和4.3%,優(yōu)于雙級(jí)固溶+雙級(jí)時(shí)效制度。

    • 芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化7050鋁合金疲勞性能研究

      2023, 52(9):3116-3125. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220695

      摘要 (380) HTML (27) PDF 22.05 M (1432) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了探究實(shí)心芯棒、開(kāi)縫芯棒兩種芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化方法對(duì)7050鋁合金疲勞性能的影響,建立了芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化7050鋁合金三維有限元仿真模型,開(kāi)展了芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化試驗(yàn),對(duì)比分析了未擠壓強(qiáng)化、芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化試樣的孔壁應(yīng)力、疲勞性能。研究結(jié)果表明:芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化試樣鉸削加工前后,孔壁最大殘余壓應(yīng)力差值小于20 MPa;芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化后試樣孔壁形成的殘余壓應(yīng)力能夠抵消部分受載過(guò)程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力;實(shí)心芯棒孔擠壓強(qiáng)化試樣的中值疲勞壽命是未擠壓強(qiáng)化試樣的1.46倍,開(kāi)縫芯棒孔擠壓強(qiáng)化試樣的中值疲勞壽命是未擠壓強(qiáng)化試樣的1.52倍;芯棒直接孔擠壓強(qiáng)化減小了疲勞源數(shù)量,縮小了疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)的疲勞輝紋間距,提高了試樣的疲勞壽命。

    • 熱處理對(duì)Al-Si-Mg-Cr合金微觀組織與力學(xué)性能及耐腐蝕性能的影響

      2023, 52(9):3179-3185. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220724

      摘要 (365) HTML (25) PDF 1.34 M (1074) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:本文采用真空電磁感應(yīng)熔煉爐制備了Al-Si-Mg-Cr合金,利用Thermo-calc軟件進(jìn)行熱力學(xué)模擬,使用SEM、EDS等測(cè)試方法,表征了不同熱處理狀態(tài)下Al-Si-Mg-Cr合金微觀組織,并測(cè)試其力學(xué)性能。采用了失重法和電化學(xué)法測(cè)試其腐蝕性能。結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)合金主要物相包括初晶α-Al、(α-Al+Si)共晶、Al13Cr4Si4、β-Al(Cr, Fe)Si、富Fe相(β-Al5FeSi和π-AlSiMgFe)。熱處理后的實(shí)驗(yàn)合金組織均得到細(xì)化,共晶組織區(qū)域變窄,共晶Si球化,合金中Al13Cr4Si4、β-Al(Cr, Fe)Si相彌散分布。腐蝕測(cè)試結(jié)果顯示:實(shí)驗(yàn)合金主要的腐蝕方式為晶間腐蝕,熱處理后實(shí)驗(yàn)合金共晶區(qū)域減小,導(dǎo)致腐蝕通道變窄;提高了合金的耐腐蝕性能。當(dāng)熱處理工藝為535℃ 6h+160 26h時(shí),實(shí)驗(yàn)合金微觀力學(xué)性能及耐腐蝕性最佳。

    • 晶粒組織對(duì)2195鋁鋰合金應(yīng)力時(shí)效析出行為與性能的影響

      2023, 52(9):3230-3238. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220746

      摘要 (488) HTML (27) PDF 1.30 M (1121) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:本文通過(guò)恒應(yīng)力蠕變拉伸、室溫拉伸及慢應(yīng)變速率拉伸應(yīng)力腐蝕性能測(cè)試等試驗(yàn),結(jié)合OM、SEM、TEM及EBSD等組織觀察,分析探究變形和細(xì)晶兩種不同晶粒組織對(duì)應(yīng)力時(shí)效處理2195鋁鋰合金析出行為與性能的影響。結(jié)果表明:與細(xì)晶組織板材相比,變形組織板材達(dá)到峰值硬度的時(shí)間由18h縮短至4h,峰值硬度由165.3HV升高到228HV,抗拉強(qiáng)度由584.6MPa提升至641.9MPa。通過(guò)計(jì)算細(xì)晶強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化及析出相強(qiáng)化對(duì)合金強(qiáng)度提高的貢獻(xiàn)值,發(fā)現(xiàn)變形組織板材力學(xué)性能提升主要來(lái)源于位錯(cuò)強(qiáng)化的貢獻(xiàn)。同時(shí),與細(xì)晶組織板材相比,變形組織板材的 ISSRT值由7.6%降低到4.8%,應(yīng)力腐蝕敏感性降低。變形組織板材的大角度晶界比例由細(xì)晶組織板材的64.6%降低至41.1%,晶界析出相分布更為離散,幾乎觀察不到無(wú)沉淀析出帶,是獲得較為優(yōu)異抗應(yīng)力腐蝕性能的主要原因。

    • >高溫合金
    • Inconel 718合金電子束熔覆稀釋率的數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)

      2023, 52(9):3047-3055. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220961

      摘要 (258) HTML (88) PDF 1.93 M (941) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:基于Ansys軟件仿真電子束熔覆過(guò)程中的溫度場(chǎng)分布規(guī)律,估測(cè)熔覆層截面熔化深度、熔化寬度值,進(jìn)而通過(guò)仿真估測(cè)熔覆層稀釋率值的大小,隨后進(jìn)行電子束熔覆實(shí)驗(yàn)并計(jì)算稀釋率的實(shí)際值,對(duì)比模擬值與實(shí)際值的情況,確認(rèn)通過(guò)仿真可得出電子束熔覆的稀釋率值。測(cè)試熔覆后試樣的顯微硬度和典型試樣的耐磨性能,結(jié)果表明稀釋率值小的試樣,熔覆層的質(zhì)量更優(yōu)異。

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    • 時(shí)效+再結(jié)晶退火對(duì)鎳基合金鍛造混晶組織的影響

      2023, 52(9):3147-3152. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220676

      摘要 (447) HTML (27) PDF 30.37 M (1384) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了消減鎳基合金鍛件中的混晶組織,本文提出了δ相時(shí)效+再結(jié)晶退火的熱處理工藝路線。δ相在時(shí)效過(guò)程中可以直接析出或者由γ″相發(fā)生相變間接析出。對(duì)含析出δ相的材料進(jìn)行高溫再結(jié)晶退火,然后立即水冷,可以發(fā)現(xiàn)時(shí)效方式和時(shí)效時(shí)間對(duì)退火過(guò)程中的組織演變存在顯著影響。時(shí)效過(guò)程中直接析出的δ相主要分布在晶界,隨著時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)部分晶粒內(nèi)部也會(huì)析出δ相,其形貌以短棒狀為主。間接析出的δ相主要分布在晶粒內(nèi)部以及晶界,其形貌主要為晶內(nèi)長(zhǎng)針狀以及晶界短棒狀。短棒狀δ相在退火過(guò)程中與位錯(cuò)交互作用較弱,主要起到釘扎晶界的作用;而長(zhǎng)針狀δ相能夠促使亞晶的形成。因此,間接時(shí)效方式有利于再結(jié)晶形核的發(fā)生,并能夠有效阻礙晶粒生長(zhǎng)避免異常長(zhǎng)大的再結(jié)晶晶粒。

    • 熱加工過(guò)程中Ni基變形高溫合金析出相的演變規(guī)律

      2023, 52(9):3170-3178. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220723

      摘要 (380) HTML (25) PDF 4.76 M (1218) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:變形高溫合金在熱加工過(guò)程中的相析出行為是影響合金抗拉強(qiáng)度的重要因素之一。本實(shí)驗(yàn)對(duì)GH4738合金在熱加工過(guò)程中不同階段的 MC,M23C6,γ′相三種析出相進(jìn)行跟蹤研究。析出相在熱加工過(guò)程中不同階段的表現(xiàn):(1)合金坯料中的主要析出相為初生MC碳化物和初生γ′相。(2)合金經(jīng)熱變形后,初生MC碳化物發(fā)生部分分解并析出納米級(jí)晶內(nèi)次生MC碳化物和少量晶界次生M23C6碳化物,同時(shí)析出次生γ′相。(3)合金經(jīng)熱處理后,初生MC碳化物進(jìn)一步分解直至完全溶解,進(jìn)而納米級(jí)晶內(nèi)次生MC碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅烤破繝罹?nèi)次級(jí)M23C6碳化物,同時(shí)γ′相接近于完全析出,但γ′相會(huì)有小幅度的長(zhǎng)大。

    • 分子動(dòng)力學(xué)模擬不同層錯(cuò)能單晶Ni及其合金拉伸變形行為

      2023, 52(9):3186-3197. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220731

      摘要 (378) HTML (25) PDF 13.39 M (1121) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用分子動(dòng)力學(xué)模擬了不同尺寸模型的單晶Ni及Ni57Cr19Co19Al5合金[100]晶向拉伸變形過(guò)程,確定了具有穩(wěn)定塑性流變應(yīng)力的模型尺寸,進(jìn)一步研究了在具有穩(wěn)定塑性流變應(yīng)力的相同模型下單晶Ni及其合金拉伸變形行為。結(jié)果表明,層錯(cuò)能較低的單晶Ni57Cr19Co19Al5合金在小尺寸模型拉伸變形時(shí),容易形成多層孿晶結(jié)構(gòu)或變形孿晶;模型的橫截面邊長(zhǎng)大于30倍的晶格常數(shù)時(shí),塑性流變階段流變應(yīng)力、相結(jié)構(gòu)及位錯(cuò)密度隨應(yīng)變起伏趨于平穩(wěn)。具有穩(wěn)定流變應(yīng)力的相同尺寸單晶Ni及其合金拉伸時(shí),層錯(cuò)能越低,塑性變形時(shí)層錯(cuò)面的面積越大。Shockley不全位錯(cuò)在單晶Ni及其合金塑性變形過(guò)程中起主導(dǎo)作用,多層孿晶的形成伴隨著位錯(cuò)耗盡,變形孿晶的形成與湮滅則主要由位錯(cuò)饑餓機(jī)制主導(dǎo)。

    • GH3230合金超溫循環(huán)氧化行為研究

      2023, 52(9):3221-3229. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220876

      摘要 (382) HTML (25) PDF 27.04 M (1300) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:試驗(yàn)測(cè)定了GH3230合金超溫至1200 ℃循環(huán)氧化動(dòng)力學(xué),采用SEM、XRD和EPMA觀察分析氧化行為及其對(duì)近表面層成分、組織的影響。結(jié)果表明,1200 ℃循環(huán)熱暴露使合金持續(xù)產(chǎn)生氧化失重,失重速率由高變低再逐漸增加,但100次超溫產(chǎn)生的減薄量小于板材厚度波動(dòng)的控制限度;熱暴露后表面殘留氧化物主要是Cr2O3和MnCr2O4;碳氧化產(chǎn)生的氣體形成的法向壓力、氧化物生長(zhǎng)應(yīng)力的增大以及大溫差冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力的疊加作用導(dǎo)致外層氧化膜的不斷開(kāi)裂、剝離。同時(shí),沿晶界發(fā)生明顯內(nèi)氧化,但氧化脫碳形成的Ni基固溶體層遠(yuǎn)大于內(nèi)氧化的深度,可抑制內(nèi)氧化物的致脆效應(yīng)。

    • >材料科學(xué)
    • 添加W對(duì)ZrB2-SiC復(fù)合材料的微觀組織、力學(xué)性能和氧化行為的影響

      2023, 52(9):3003-3011. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220953

      摘要 (293) HTML (129) PDF 2.62 M (1079) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:通過(guò)放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備了添加不同W含量(1%,3%和5%,體積分?jǐn)?shù),下同)的ZrB2-SiC復(fù)合材料,研究了燒結(jié)過(guò)程中復(fù)合材料的致密化行為,分析了添加W對(duì)復(fù)合材料微觀組織演化、相組成、力學(xué)性能和氧化行為的影響。結(jié)果表明:W的添加使復(fù)合材料的微觀組織表現(xiàn)出核殼結(jié)構(gòu),以ZrB2晶粒為核,原位形成的(Zr, W)B2固溶體為殼,有效地促進(jìn)了復(fù)合材料的致密化和晶粒細(xì)化。對(duì)比不含W的復(fù)合材料,含W復(fù)合材料的維氏硬度、抗彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性顯著提高,W添加含量在3%時(shí)力學(xué)性能最優(yōu),復(fù)合材料表現(xiàn)出最佳的硬度、強(qiáng)度和韌性。隨著W添加量從0%增加到5%,復(fù)合材料的氧化增重和氧化層厚度逐漸減小。當(dāng)W添加量為5%時(shí),復(fù)合材料的SiC貧化層消失。最后,詳細(xì)說(shuō)明了W的添加對(duì)復(fù)合材料性能的影響機(jī)制。

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    • BN/Al2O3 復(fù)合粉末及其聚合物基復(fù)合材料的制備與導(dǎo)熱性能

      2023, 52(9):3012-3018. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230066

      摘要 (374) HTML (142) PDF 1.06 M (1011) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用固-液相共混法制備了多種BN/Al2O3復(fù)合粉末,通過(guò)凍融法和表面修飾法對(duì)BN進(jìn)行了改性處理,改變表面修飾劑類型和摩爾比得到了前驅(qū)體和燒結(jié)態(tài)BN/Al2O3復(fù)合粉末,并利用機(jī)械混合法制備了聚合物基BN/Al2O3復(fù)合材料,并測(cè)試分析了其導(dǎo)熱性能。結(jié)果表明,經(jīng)凍融處理的BN分散性和界面相容性明顯優(yōu)于未經(jīng)凍融處理的BN。多巴胺對(duì)BN的改性效果優(yōu)于聚乙二醇。采用多巴胺作為表面修飾劑且BN與Al(NO3)3的摩爾比為1:1時(shí),能夠得到納米Al2O3均勻包覆的微米BN粉末,即BN/Al2O3微納復(fù)合粉末,其聚合物基復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)0.62 W·m-1·K-1,是純聚合物導(dǎo)熱系數(shù)的3倍,是采用純微米BN粉末制備的聚合物基復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)的1.5倍。在BN表面附著的Al2O3可以形成層狀熱傳導(dǎo)通道,能夠有效提高聚合物基BN/Al2O3復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。

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    • 電子束選區(qū)熔化成形高強(qiáng)鉭的組織與性能

      2023, 52(9):3019-3025. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20220034

      摘要 (249) HTML (112) PDF 1.97 M (989) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用粉末床電子束選區(qū)熔化技術(shù)制備了高密度(99.93%)且無(wú)明顯缺陷的塊狀鉭樣品,并對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,沉積態(tài)的鉭金屬具有平行于生長(zhǎng)方向的柱狀晶結(jié)構(gòu)。由于成形過(guò)程中的高冷卻速率,在塊狀樣品中觀察到(001)織構(gòu)和大量的小角度晶界。由于間隙元素氧和氮的固溶強(qiáng)化,電子束選區(qū)熔化成形的鉭試樣表現(xiàn)出了優(yōu)異的室溫屈服強(qiáng)度(613.55±2.57 MPa)和延伸率(30.55%±4.23%)。

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    • 激光工藝參數(shù)對(duì)選區(qū)激光熔化鉭微觀組織和力學(xué)性能的影響

      2023, 52(9):3026-3036. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230031

      摘要 (395) HTML (104) PDF 4.37 M (1115) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究了單、雙層掃描策略和能量密度(246~640 J/mm3)對(duì)選區(qū)激光熔化鉭顯微組織及力學(xué)性能的影響。采用掃描電子顯微鏡和電子背散射衍射對(duì)選區(qū)激光熔化鉭的顯微組織進(jìn)行表征,并對(duì)其顯微硬度和拉伸性能進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明,選區(qū)激光熔化鉭顯微組織由明顯向上生長(zhǎng)的柱狀晶構(gòu)成,雙層掃描后的鉭具有更細(xì)的晶粒尺寸。隨著輸入能量密度的提高,選區(qū)激光熔化鉭的強(qiáng)度、顯微硬度和塑性均具有明顯的上升趨勢(shì)。此外,雙層掃描工藝可進(jìn)一步提高材料密度,且在保留強(qiáng)度的基礎(chǔ)上,增強(qiáng)材料塑性。在能量密度為640 J/mm3(雙層掃描)時(shí),金屬鉭性能最優(yōu),顯微硬度、極限抗拉伸強(qiáng)度及延伸率分別為2307 MPa,527 MPa和11.4%。

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    • WC涂層納米劃痕過(guò)程中摩擦學(xué)性能及演化特征的分子動(dòng)力學(xué)研究

      2023, 52(9):3037-3046. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220898

      摘要 (411) HTML (120) PDF 2.24 M (1164) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為研究納米劃擦過(guò)程中WC涂層納米級(jí)摩擦演化特征,利用大型原子/分子大規(guī)模并行模擬器建立了不同條件(載荷、劃痕深度、劃痕速度)下的分子動(dòng)力學(xué)模擬模型。結(jié)果表明:摩擦力和摩擦系數(shù)隨著劃痕深度的增加而增大;當(dāng)壓頭劃擦試樣時(shí),沿劃痕方向在壓頭前方及凹槽兩側(cè)的原子被擠壓、剪切、堆積。瞬時(shí)摩擦曲線在初始階段和穩(wěn)定階段表現(xiàn)出明顯的摩擦學(xué)特征,摩擦過(guò)程中壓頭下方區(qū)域晶體出現(xiàn)錯(cuò)位、滑移、間隙或空位。隨著劃痕速度的增加,體系應(yīng)變能超過(guò)原子間相互約束,原子突破約束,在劃痕溝槽兩側(cè)堆積,堆積的表面形貌和外緣變得粗糙,亞表面晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷。本研究有助于在納米尺度了解WC涂層摩擦過(guò)程的微觀磨損機(jī)理。

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    • >材料工藝
    • 退火溫度對(duì)1060Al/TA2/CCSB爆炸復(fù)合板結(jié)合界面 微觀組織與力學(xué)性能的影響

      2023, 52(9):3097-3105. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220449

      摘要 (312) HTML (24) PDF 1.23 M (959) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:研究了1060Al/TA2/CCSB爆炸復(fù)合板結(jié)合界面在不同退火溫度下的顯微組織、力學(xué)性能。結(jié)果表明,復(fù)合板在其界面處呈現(xiàn)連續(xù)均勻分布的波狀結(jié)合,界面處存在漩渦、熔化塊、表面微裂紋和絕熱剪切帶等缺陷。對(duì)復(fù)合板進(jìn)行拉脫測(cè)試和剪切測(cè)試,拉脫斷裂發(fā)生在1060Al/TA2界面,1060Al/TA2界面的剪切強(qiáng)度低于TA2/CCSB界面。復(fù)合板波狀界面的存在,阻礙了拉伸過(guò)程中的頸縮過(guò)程,使復(fù)合板塑性提高。隨著退火溫度升高到400℃,結(jié)合界面發(fā)生回復(fù),消除了加工硬化效應(yīng),使得界面硬度降低;ASB消失并轉(zhuǎn)變?yōu)榈容Sα晶粒,缺陷減少;界面處的熔化塊發(fā)生溶解,使復(fù)合板結(jié)合界面組織結(jié)構(gòu)更加均勻,獲得良好的綜合性能。

    • U-Rh體系非晶合金的成分設(shè)計(jì)與形成特性

      2023, 52(9):3126-3131. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220697

      摘要 (368) HTML (29) PDF 380.13 K (1161) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:為了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)U合金體系的非晶形成規(guī)律,本文探究了U-Rh體系的非晶形成特性。在富U端共晶區(qū)65~80 at.% U范圍內(nèi)設(shè)計(jì)了系列U-Rh合金,通過(guò)真空電弧熔煉制備母錠樣品與甩帶技術(shù)制備條帶樣品,采用X射線衍射和熱分析手段研究了兩種樣品的相組成與熱行為。發(fā)現(xiàn)U70Rh30合金在急冷凝固條件下形成了部分非晶相,晶化溫度為642K,晶化激活能接近200kJ/mol,與之共生的是g-U高溫固溶體相,這是U基非晶合金通過(guò)急冷凍結(jié)高溫U固溶體的首次證據(jù),反映出U-Rh合金非平衡凝固相變行為的獨(dú)特性。結(jié)果表明,U-Rh是一個(gè)新的鈾基非晶合金體系,其非晶形成能力不強(qiáng),這很可能與g-U高溫固溶體能被急冷直接捕獲有關(guān)。

    • 熱處理工藝對(duì)稀土微合金化1200MPa級(jí)高強(qiáng)鋼性能的影響研究

      2023, 52(9):3153-3162. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220706

      摘要 (279) HTML (24) PDF 10.04 M (1031) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:結(jié)合目前國(guó)內(nèi)以2250mm熱連軋生產(chǎn)機(jī)組為代表的先進(jìn)控軋控冷工藝,開(kāi)發(fā)了軋制結(jié)束利用加密層流冷卻進(jìn)行分段淬火-等溫配分-低溫卷取自回火的在線熱處理工藝(DQ&P&T),與傳統(tǒng)的離線調(diào)質(zhì)熱處理工藝(RQ&T)生產(chǎn)稀土微合金化高強(qiáng)鋼(Rm≥1200MPa)進(jìn)行對(duì)比研究分析。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡及配備的電子背散射衍射儀和拉伸試驗(yàn)機(jī)、沖擊試驗(yàn)機(jī)、維氏硬度計(jì),以及濕砂/橡膠輪磨損試驗(yàn)機(jī)分析檢測(cè)手段,系統(tǒng)的分析了試驗(yàn)鋼在兩種熱處理制度下組織轉(zhuǎn)變形態(tài)和機(jī)械性能。研究表明:試驗(yàn)鋼在兩種熱處理工藝,室溫組織均由板條馬氏體、貝氏體鐵素體以及少量殘余奧氏體組成。相比離線熱處理(RQ&T),采用在線熱處理(DQ&P&T)試驗(yàn)鋼的板條馬氏體含量降低,貝氏體鐵素體含量增加。等溫轉(zhuǎn)變形成的貝氏體鐵素體穿插分割形變過(guò)冷奧氏體,促進(jìn)組織晶粒尺寸細(xì)化和大角度晶界比例增加,提高了材料的強(qiáng)韌性和耐磨性。但在產(chǎn)品厚度方向硬度的均勻性劣于經(jīng)RQ&T工藝處理的。在線熱處理相比離線熱處理生產(chǎn)Rm≥1200MPa高強(qiáng)鋼效率提高,制造成本降低,且產(chǎn)品各項(xiàng)性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,證明在線熱處理工藝是可行的。

    • 熱處理溫度對(duì)Bi-2212噴霧熱分解超導(dǎo)粉末成相和性能的影響

      2023, 52(9):3163-3169. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220715

      摘要 (335) HTML (32) PDF 2.06 M (1181) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用噴霧熱分解法制備了Bi2Sr2CaCu2Ox(Bi-2212)初級(jí)粉末,系統(tǒng)地研究了熱處理溫度對(duì)粉末成相和性能的影響。使用TG-DSC分析初級(jí)粉末的失重和相變情況,采用XRD分析粉末的相組成,通過(guò)SEM觀察粉末的微觀形貌,采用磁化法對(duì)樣品的超導(dǎo)物理性能進(jìn)行判定。結(jié)果發(fā)現(xiàn),535~570℃,噴霧熱分解初級(jí)粉末中的硝酸鹽殘留物逐漸分解;605~640℃,Bi-2201相形成;溫度達(dá)到775℃,Bi-2212相開(kāi)始形成,隨熱處理溫度的提高,粉末結(jié)晶度持續(xù)增加,Bi-2212相含量先增加后減少,860℃是最佳的成相燒結(jié)溫度。另外,通過(guò)對(duì)DSC曲線和M-T曲線的深入分析發(fā)現(xiàn),先進(jìn)行640℃的低溫預(yù)分解,再進(jìn)行860℃的高溫成相燒結(jié),可進(jìn)一步改善最終粉末的質(zhì)量。

    • 噴霧干燥法制備鉑鎳合金三維納米骨架材料及增強(qiáng)甲醇氧化性能研究

      2023, 52(9):3198-3205. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220447

      摘要 (343) HTML (24) PDF 13.29 M (1320) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:本文以氯鉑酸氨和氯化鎳為原料,氯化銨作為造孔劑,通過(guò)霧化干燥法結(jié)合煅燒還原制備鉑鎳合金三維納米骨架材料,該新型材料可增強(qiáng)催化甲醇氧化性能。重點(diǎn)研究了前驅(qū)體中加入氯化銨和不加入對(duì)鉑鎳合金三維納米骨架形成的影響規(guī)律,研究不同結(jié)構(gòu)的鉑鎳合金三維納米骨架材料對(duì)催化氧化甲醇活性和穩(wěn)定性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,通過(guò)加入適量的氯化銨作為造孔劑,制備的鉑鎳合金為單項(xiàng)固溶體結(jié)構(gòu)(面心立方結(jié)構(gòu)),由彎曲納米線交織組成三維納米骨架材料,納米線直徑小于10 nm,納米孔10 nm左右;與商用Pt黑和不加入氯化銨制備的鉑鎳合金納米材料相比,PtNi合金三維納米骨架材料具有更高的甲醇催化氧化活性(611.4 mA.mg-1Pt),分別是商用Pt黑的3.58倍(170.8 mA.mg-1Pt)和PtNi合金納米材料(不加氯化銨)的1.36倍(448.8 mA.mg-1Pt);在催化甲醇氧化性能穩(wěn)定性上,PtNi合金三維納米骨架材料表現(xiàn)出最好的穩(wěn)定性,穩(wěn)定性順序?yàn)椋篜tNi合金三維納米骨架材料 > PtNi合金納米材料(不加氯化銨)> 商用Pt黑。此外,本文對(duì)該方法進(jìn)行了擴(kuò)展,成功的制備了鉑鎳鈷銅釕銥鈀(PtNiCoCuRuIrPd)高熵合金三維納米骨架材料。

    • 激光選區(qū)熔化致密度預(yù)測(cè)模型建立與工藝驗(yàn)證

      2023, 52(9):3239-3249. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220751

      摘要 (369) HTML (25) PDF 1.76 M (1105) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:致密度是評(píng)價(jià)增材制造成型件性能的重要參數(shù)之一,而高致密度成型件對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)需要大量實(shí)驗(yàn)研究獲得。針對(duì)該問(wèn)題,本文建立了基于工藝參數(shù)的熔池致密度預(yù)測(cè)模型,能夠有效地預(yù)測(cè)熔合不良引起的孔隙,進(jìn)而為激光選區(qū)熔化工藝參數(shù)的選擇和優(yōu)化提供更多的參考。模型采用有限元分析和數(shù)值計(jì)算軟件獲得熔池尺寸以及模擬多層多道次的熔池拼接形貌,并預(yù)測(cè)工藝參數(shù)對(duì)應(yīng)的致密度。同時(shí)在熔池預(yù)測(cè)模型中引入了波動(dòng)系數(shù)、偏轉(zhuǎn)角度以及層間掃描轉(zhuǎn)角,以此兼顧熔池尺寸波動(dòng)、熔池傾斜以及層間掃描轉(zhuǎn)角對(duì)熔池模擬結(jié)果的影響。最終通過(guò)HR-2不銹鋼選區(qū)激光熔化實(shí)驗(yàn)對(duì)預(yù)測(cè)模型的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,模型預(yù)測(cè)結(jié)果與成型件熔池實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,致密度預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)測(cè)偏差在2%以內(nèi)。

    • SP2215/T92異種鋼焊接接頭微觀組織與力學(xué)性能研究

      2023, 52(9):3250-3263. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220754

      摘要 (406) HTML (25) PDF 59.55 M (1334) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:采用手工鎢極氬弧焊和ERNiCr-3焊絲制備了SP2215/T92異種鋼鋼管焊接接頭,研究了熱處理前后接頭的微觀組織,力學(xué)性能及拉伸斷裂機(jī)理。結(jié)果表明:焊縫金屬以完全奧氏體組織凝固成柱狀枝晶,Nb元素在枝晶間偏析并形成富Nb第二相粒子,焊后熱處理對(duì)焊縫組織無(wú)顯著影響;T92與焊縫金屬界面以及SP2215與焊縫金屬界面均形成島狀或半島狀宏觀偏析,跨T92與焊縫金屬界面存在一定程度的碳遷移,而跨SP2215與焊縫金屬界面碳遷移現(xiàn)象不明顯,焊后熱處理對(duì)宏觀偏析和碳遷移無(wú)顯著影響;T92側(cè)粗晶熱影響區(qū)硬度最高,細(xì)晶熱影響區(qū)硬度次之,臨界熱影響區(qū)硬度最低,焊后熱處理顯著降低了粗晶熱影響區(qū)和細(xì)晶熱影響區(qū)的硬度,改善了T92 熱影響區(qū)的微觀組織和力學(xué)性能;T92側(cè)熔合線附近形成了δ鐵素體,是整個(gè)接頭硬度最低區(qū)域,焊后熱處理對(duì)δ鐵素體的硬度無(wú)明顯影響;焊態(tài)和熱處理態(tài)接頭室溫拉伸均在焊縫處以韌性方式斷裂,而650℃高溫拉伸時(shí)均在T92側(cè)以韌性方式斷裂。

    • 波-平軋制鈦/鋁復(fù)合板界面組織特性及性能研究

      2023, 52(9):3264-3272. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220705

      摘要 (283) HTML (24) PDF 1.19 M (1033) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:建立Ti/Al復(fù)合板波-平軋與平軋有限元模擬并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分析不同軋制方式對(duì)復(fù)合板微觀組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,復(fù)合板壓下率為40%時(shí)翹曲程度較35%更低,波-平軋復(fù)合板的等效應(yīng)力及應(yīng)變均大于平軋復(fù)合板,其結(jié)合界面未發(fā)現(xiàn)孔洞與裂縫,波峰處界面擴(kuò)散層厚度為1.8μm,波谷處為2.4μm,而平軋復(fù)合板的界面擴(kuò)散層厚度為1.6μm,并且波-平軋復(fù)合板Al板的再結(jié)晶程度高于平軋,其抗拉強(qiáng)度,抗彎性能,硬度也高于平軋復(fù)合板,但由于加工硬化作用延伸率較低。

    • >評(píng)述
    • 增材制造難熔高熵合金綜述

      2023, 52(9):3056-3064. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20230008

      摘要 (474) HTML (152) PDF 2.24 M (1558) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:尋求可打印金屬材料的研究至關(guān)重要。近年來(lái),多種可打印性良好的材料已被發(fā)掘出來(lái),如Ti-6Al-4V、FeMnCoCrNi、不銹鋼及一些難熔高熵合金。盡管已經(jīng)獲得了諸多可喜結(jié)果,增材制造難熔高熵合金依然發(fā)展緩慢。由于難熔高熵合金的優(yōu)越高溫性能,復(fù)雜成形的需求也日漸高漲。本文主要介紹了增材制造難熔高熵合金的一些研究進(jìn)展,綜述了有關(guān)難熔高熵合金激光增材制造、電子束增材制造和絲材增材制造技術(shù),并為后續(xù)研究工作提供參考。此外,本文也系統(tǒng)地討論了有關(guān)增材制造難熔高熵合金面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

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    • 醫(yī)用稀土鎂合金微觀組織特征及力學(xué)行為研究進(jìn)展

      2023, 52(9):3065-3075. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.E20230003

      摘要 (526) HTML (180) PDF 3.83 M (1142) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:近年來(lái),鎂合金作為生物醫(yī)用金屬材料受到了廣泛關(guān)注,但其較差的力學(xué)強(qiáng)度極易導(dǎo)致植入物在服役周期內(nèi)崩塌斷裂,嚴(yán)重危及患者生命安全。稀土微復(fù)合金化作為當(dāng)下提高可降解鎂合金力學(xué)性能的有效措施,在消除鎂合金雜質(zhì)元素、凈化熔體的同時(shí),還可以起到促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、形成長(zhǎng)周期堆垛有序相等作用。因此,本文從稀土鎂合金微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及其與力學(xué)性能的基本關(guān)聯(lián)出發(fā),綜述了近年來(lái)醫(yī)用稀土鎂合金組織特征及力學(xué)性能的研究進(jìn)展,深入發(fā)掘了稀土元素、第二相及鎂合金力學(xué)性能之間的本質(zhì)關(guān)聯(lián),詳細(xì)闡述了連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶對(duì)稀土鎂合金的強(qiáng)韌化機(jī)理,全面敘述了稀土元素誘導(dǎo)長(zhǎng)周期堆垛有序結(jié)構(gòu)對(duì)鎂合金力學(xué)性能的影響規(guī)律。最后,本文對(duì)醫(yī)用稀土鎂合金未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

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    • 電弧源自身大顆粒抑制技術(shù)研究進(jìn)展

      2023, 52(9):3076-3088. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230096

      摘要 (348) HTML (132) PDF 3.13 M (959) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:電弧離子鍍技術(shù)已經(jīng)成為鍍膜技術(shù)中不可或缺的技術(shù)之一,并在金屬、裝飾、硬質(zhì)耐磨等領(lǐng)域被廣泛研究和應(yīng)用。膜層技術(shù)的研究應(yīng)用促使對(duì)電弧源技術(shù)的研究主要集中在長(zhǎng)壽命、高可靠性和大顆粒抑制這幾方面,且后者的開(kāi)展必須建立在前者的基礎(chǔ)上。大顆粒抑制的關(guān)鍵在于減少弧斑在靶面的駐留時(shí)間,可通過(guò)巧妙的永磁或電磁設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)具有較強(qiáng)橫向磁場(chǎng)分量的靶面,但當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增大時(shí),必須綜合考慮縱向磁場(chǎng)和橫向磁場(chǎng)的比例關(guān)系,考慮靶材本身的特點(diǎn)。另一種抑制大顆粒的方法是脈沖電弧技術(shù),脈沖電弧源引弧頻繁,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上和恒流電弧源有很大的區(qū)別,瞬時(shí)電流能達(dá)到數(shù)千、甚至一萬(wàn)安培以上,能夠獲得很高的沉積速率,同時(shí)陽(yáng)極的設(shè)計(jì)使等離子體形成定向噴射,過(guò)濾掉大部分大顆粒。

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    • 固體氧化物燃料電池陰極材料第一性原理研究進(jìn)展

      2023, 52(9):3273-3282. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220700

      摘要 (514) HTML (26) PDF 5.87 M (1486) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:固體氧化物燃料電池(SOFC)具有能量轉(zhuǎn)換效率高和燃料適應(yīng)性廣等突出優(yōu)勢(shì),被認(rèn)為是未來(lái)最有前景的清潔能源技術(shù)之一。目前SOFC研究熱點(diǎn)是降低工作溫度到500~800℃中低溫區(qū),以降低運(yùn)行成本、增加可靠性,進(jìn)而加速SOFC的商業(yè)化進(jìn)程。陰極作為SOFC的重要組元,合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化中低溫下對(duì)氧還原反應(yīng)具有較高催化活性的陰極材料至關(guān)重要。具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)或由鈣鈦礦結(jié)構(gòu)衍生出的層狀結(jié)構(gòu)的電子-離子混合導(dǎo)電型(MIECs)氧化物是目前研究最多的SOFC陰極材料。第一性原理可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)方面信息的缺失,能夠提供電子結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)、吸附能及過(guò)渡態(tài)等相關(guān)信息,可以為合理設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)高性能的新型SOFC陰極材料提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。本文通過(guò)對(duì)鈣鈦礦陰極氧空位的形成及遷移,氧分子在陰極(包括貴金屬引入)表面上的吸附、解離、擴(kuò)散過(guò)程及其規(guī)律進(jìn)行了綜述并總結(jié)了我們前期的研究成果,最后針對(duì)當(dāng)前研究存在的問(wèn)題及今后鈣鈦礦陰極的計(jì)算模擬研究方向進(jìn)行了總結(jié)與展望。

    • 單晶UBM在電子封裝微互連中的研究進(jìn)展

      2023, 52(9):3283-3294. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220701

      摘要 (353) HTML (23) PDF 1.15 M (1099) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:3D封裝是未來(lái)電子封裝制造技術(shù)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向,3D封裝中微凸點(diǎn)的尺寸將急劇降低,此時(shí),芯片凸點(diǎn)下金屬層(UBM)可能僅包含幾個(gè)甚至單個(gè)晶粒。因此,UBM的晶體取向?qū)缑娼饘匍g化合物(IMC)的形核和生長(zhǎng)過(guò)程將具有顯著影響,而界面IMC的特性會(huì)直接影響到凸點(diǎn)微/納尺度互連的可靠性。因此,以單晶作為UBM研究界面物質(zhì)的傳輸與IMC的生長(zhǎng)規(guī)律,具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)近年來(lái)以單晶Cu、Ni和Ag作為UBM焊點(diǎn)的界面反應(yīng)進(jìn)行綜合分析,總結(jié)了單晶UBM上特殊形貌IMC晶粒的形成條件、界面IMC與單晶基體的位向關(guān)系、IMC的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程、柯肯達(dá)爾空洞的形成規(guī)律、單晶UBM上IMC的晶體取向調(diào)控方法及晶體取向?qū)o(wú)鉛焊點(diǎn)力學(xué)性能和可靠性的影響,為評(píng)價(jià)單晶UBM凸點(diǎn)的力學(xué)性能和可靠性及提供指導(dǎo)。

    • 鋰離子占位情況對(duì)鈦酸鋰結(jié)構(gòu)及性能的影響

      2023, 52(9):3295-3301. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220707

      摘要 (409) HTML (24) PDF 677.14 K (1074) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:Li4Ti5O12在快速充放電條件下具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高安全性,使其受到新能源汽車(chē)和儲(chǔ)能領(lǐng)域的青睞。大量的研究人員已經(jīng)對(duì)鈦酸鋰的鋰離子插層過(guò)程進(jìn)行了研究,研究表明放電過(guò)程中外界和位于8a位的鋰離子全部轉(zhuǎn)移到16c位,鈦酸鋰的容量受限于參與其中晶格位點(diǎn)和可逆鋰離子的數(shù)量。然而,鈦酸鋰晶胞結(jié)構(gòu)表明可容納鋰離子的晶格位點(diǎn)不止于此。鋰離子可能取代Ti原子占據(jù)八面體16d位點(diǎn),位于四面體48f位點(diǎn),重新占據(jù)相變后空出的四面體的8a位點(diǎn)。本文主要綜述了在Li4Ti5O12的制備過(guò)程或成品中,通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)方法處理后,LTO中鋰離子占位情況與傳統(tǒng)認(rèn)知發(fā)生的改變及其這種變化帶來(lái)的影響。同時(shí),本文對(duì)這種變化和影響之間的內(nèi)在機(jī)理展開(kāi)了討論和分析。

    • Sn基無(wú)鉛焊料的研究進(jìn)展

      2023, 52(9):3302-3315. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220685

      摘要 (467) HTML (26) PDF 11.56 M (1272) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:隨著世界各國(guó)“限鉛令”的頒布,Sn基無(wú)鉛焊料被廣泛研究以代替?zhèn)鹘y(tǒng)Sn-Pb焊料。然而,近年來(lái)大規(guī)模集成電路及先進(jìn)電子封裝架構(gòu)的發(fā)展對(duì)無(wú)鉛焊料的性能提出了更高要求。本文介紹了Sn-Sb、Sn-Cu、Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Bi和Sn-In系等主要無(wú)鉛焊料體系的最新研究進(jìn)展,綜述了添加合金元素、稀土元素以及納米顆粒對(duì)焊料顯微組織、潤(rùn)濕性能、力學(xué)性能、耐蝕性能和接頭服役性能的影響。文章最后討論了高性能無(wú)鉛焊料的研發(fā)方向,提出了創(chuàng)新的研究理念及研究方法,為下一代釬焊材料的研發(fā)提供了參考。

    • >研究快報(bào)
    • V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5氫分離合金組織與性能研究

      2023, 52(9):3338-3344. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20220998

      摘要 (354) HTML (25) PDF 911.98 K (997) 評(píng)論 (0) 收藏

      摘要:利用高真空非自耗電弧熔煉爐制備了V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5氫分離合金。通過(guò)SEM、TEM、XRD、氫滲透實(shí)驗(yàn)、PCT吸氫實(shí)驗(yàn)、恒壓緩冷實(shí)驗(yàn),研究了Y、Cu元素的加入對(duì)合金氫滲透性能、氫溶解性能及抗氫脆性能的影響。結(jié)果表明:鑄態(tài)V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5合金組織均由V-基體和第二相組成,但前者第二相是彌散分布的富Y顆粒,而后者為既在晶內(nèi)析出又沿晶界連續(xù)分布的銅鈦金屬間化合物。V85Ti10Y5合金中Y2O3的生成及V85Ti10Cu5合金中部分固溶Cu的斥氫作用和Cu2Ti形成使V中Ti的固溶量減少,進(jìn)而降低合金中的氫濃度,減小氫固溶產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,提高抗氫脆性能。V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5合金在緩冷過(guò)程中均未發(fā)生氫脆現(xiàn)象,表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氫脆性能,而且在673 K時(shí)的氫滲透率分別為0.139×10-6 mol H2 m-1 s-1 Pa0.5和0.174×10-6 mol H2 m-1 s-1 Pa0.5,是Pd77Ag23氫滲透率的5.5和6.9倍,與商用鈀合金相比均展現(xiàn)出較高的滲透率。

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