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  • 2025年第54卷第3期文章目次
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    • >2025青年編委專輯
    • 納米花狀CuS作為鎂離子電池正極材料

      2025, 54(3):545-553. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240361

      摘要 (106) HTML (118) PDF 2.70 M (123) 評論 (0) 收藏

      摘要:在水熱合成過程中加入表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB),調(diào)節(jié)乙二醇的用量為50vol%,合成了鎂離子電池正極材料CuS-C50。結(jié)果表明:CuS-C50具有完整的納米花狀結(jié)構(gòu),在氯化鋁-季戊四醇四甲醚/四氫呋喃(APC/THF)電解液中,當(dāng)電流密度為50 mA/g時,其比容量高達331.19 mAh/g;當(dāng)電流密度為200 mA/g時,其比容量在50次循環(huán)后仍保持136.92 mAh/g。形貌表征結(jié)果表明,完整的納米花狀結(jié)構(gòu)可以提供更多的活性位點,減少Mg2+的移動障礙,最終提高鎂離子電池CuS正極材料的充放電性能。

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    • 電子束定向能量沉積Fe-Mo功能梯度材料的微觀組織及性能

      2025, 54(3):554-568. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240549

      摘要 (26) HTML (67) PDF 9.60 M (106) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用電子束定向能量沉積(EB-DED)技術(shù),制備了沿成分梯度方向從100% 304不銹鋼到100% Mo的不同成分變化率的Fe-Mo功能梯度材料(FGMs),包括成分突變100%、成分變化率10%和成分變化率30% 3種試樣。結(jié)果表明,成分變化率顯著影響試樣的顯微組織和力學(xué)性能。在成分突變的試樣中,304不銹鋼和Mo之間成分急劇變化導(dǎo)致了兩種材料界面附近的組織形態(tài)和硬度有很大的差異。而隨梯度層數(shù)的增加,成分沿沉積高度方向連續(xù)變化,顯微組織形貌呈現(xiàn)出從304不銹鋼到Mo的平滑過渡,由柱狀晶逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲?。Fe、Mo等主要元素沿梯度方向呈線性轉(zhuǎn)變,沉積層間擴散充分,冶金結(jié)合良好。成分梯度變化越小,沿沉積方向的顯微硬度值越大。當(dāng)成分梯度為10%時,梯度層顯示出更高的硬度(最高達940 HV)和優(yōu)異的抗表面磨損性能,且試樣整體壓縮性能較好,頂部區(qū)域的壓縮斷裂應(yīng)力達到750.05±14 MPa。

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    • 晶粒尺寸對多晶γ-TiAl合金表面納米劃痕行為影響的分子動力學(xué)模擬

      2025, 54(3):569-580. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240420

      摘要 (28) HTML (48) PDF 4.38 M (87) 評論 (0) 收藏

      摘要:基于分子動力學(xué)的方法,從原子尺度研究了不同晶粒尺寸影響下的多晶γ-TiAl合金表面劃痕機理,分析了劃痕過程中的力學(xué)特性、劃痕形貌、微觀缺陷分布以及溫度和應(yīng)力狀態(tài)。結(jié)果表明,由于逆霍爾佩奇效應(yīng)的影響,劃痕力、原子回彈數(shù)量和堆積高度在臨界尺寸為9.41 nm時出現(xiàn)突變。晶界數(shù)量的差異以及晶粒的晶向取向隨機性導(dǎo)致劃痕表面堆積不同,其中單晶材料和晶粒尺寸為3.73 nm情況下的表面形貌更加規(guī)則。此外,晶粒尺寸越小,平均摩擦系數(shù),原子去除數(shù)量以及特殊磨損率隨之增加,溫度的數(shù)值和分布范圍更大。由于晶界的阻礙作用,小尺寸的晶粒有更少的微觀缺陷。并且壓頭尖端處的平均馮·米塞斯應(yīng)力和靜水壓應(yīng)力隨著晶粒尺寸的減小而減小。這項工作有助于更好地理解多晶γ-TiAl合金在納米劃痕過程中的變形機理。

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    • 加載應(yīng)變率為104?105/sAl-Cu梯度飛片材料的設(shè)計與動態(tài)實驗

      2025, 54(3):581-586. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240293

      摘要 (21) HTML (34) PDF 1.23 M (78) 評論 (0) 收藏

      摘要:基于梯度材料一維波系作用的簡化算法設(shè)計了Al-Cu梯度飛片材料的加載壓力曲線。通過熱壓法制備相應(yīng)的Al-Cu梯度材料,其表征后的阻抗性能與設(shè)計路徑相匹配。采用三維表面輪廓儀檢測Al-Cu梯度材料的平行度,并利用一級氣炮以400 m/s的速度發(fā)射Al-Cu梯度材料沖擊Al-LiF靶材。該實驗應(yīng)變率的結(jié)果證明了Al-Cu梯度材料能夠?qū)崿F(xiàn)高速沖擊實驗中應(yīng)變速率在104–105/s范圍的精確控制。

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    • 熱等靜壓處理提升激光粉末床熔融成形鉬合金的力學(xué)性能

      2025, 54(3):587-592. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240583

      摘要 (19) HTML (46) PDF 2.09 M (91) 評論 (0) 收藏

      摘要:為了提升激光粉末床熔融(LPBF)技術(shù)所制備的鉬(Mo)合金的力學(xué)性能,采用了熱等靜壓技術(shù)對其處理。熱等靜壓處理后,LPBF Mo合金的孔隙率從0.27%降低至0.22%,Mo和Ti元素得到充分?jǐn)U散并且分布地更加均勻,同時形成了大量低角度晶界,抗拉伸強度從286±32 MPa升高至598±22 MPa,伸長率由0.08%±0.02%提高至0.18%±0.02%,在拉伸過程中晶粒沒有明顯變化。熱等靜壓處理消除了LPBF Mo合金的熔池邊界,而熔池邊界是LPBF Mo合金提前失效的主要原因。因此,熱等靜壓處理成為了一種有效的強化LPBF Mo合金力學(xué)性能的方法,為制造高性能鉬基合金提供了新思路。

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    • 陶瓷/金屬連接界面殘余應(yīng)力緩解策略研究進展

      2025, 54(3):618-627. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240477

      摘要 (21) HTML (46) PDF 2.00 M (94) 評論 (0) 收藏

      摘要:隨著苛刻環(huán)境惡劣化和加工制造復(fù)雜難度增加,對陶瓷/金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)綜合性能提出更高要求。目前釬焊技術(shù)被廣泛應(yīng)用于陶瓷與金屬異質(zhì)連接,而二者焊接接頭殘余應(yīng)力緩解非常棘手。由于陶瓷與金屬的性能差異,特別是熱膨脹系數(shù)的差異,釬焊接頭在冷卻過程中會產(chǎn)生過多的殘余應(yīng)力。較高殘余應(yīng)力會嚴(yán)重破壞接頭性能。為緩解殘余應(yīng)力,從工藝參數(shù)優(yōu)化、施加中間層、顆粒增強復(fù)合釬料和表面結(jié)構(gòu)調(diào)控4種緩解途徑進行評述。概述陶瓷與金屬釬焊接頭殘余應(yīng)力狀態(tài)與分布規(guī)律,介紹殘余應(yīng)力的產(chǎn)生與檢測,最后展望未來陶瓷/金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力研究面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

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    • 環(huán)糊精吸附材料強化分離重金屬離子的研究進展

      2025, 54(3):628-639. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240307

      摘要 (17) HTML (29) PDF 1.71 M (87) 評論 (0) 收藏

      摘要:重金屬污染廢水治理的傳統(tǒng)方法主要有化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法、電化學(xué)法和膜分離法等。傳統(tǒng)方法存在的問題在于選擇性差,經(jīng)濟效益低且環(huán)境不友好。環(huán)糊精是一種人工合成的籠狀分子,具有穩(wěn)定的內(nèi)疏水腔和外親水表面,可以通過主客體作用將污染物封裝在其內(nèi)部,具有選擇性強、綠色環(huán)保且成本較低的優(yōu)勢。主要綜述了環(huán)糊精吸附材料強化分離重金屬離子的反應(yīng)原理、材料的合成與應(yīng)用及其主要影響因素,并對未來發(fā)展趨勢進行了展望。

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    • 單級和多級異質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控中/高熵合金的微觀組織及性能優(yōu)化研究進展

      2025, 54(3):640-664. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240564

      摘要 (28) HTML (31) PDF 11.66 M (104) 評論 (0) 收藏

      摘要:開發(fā)高性能結(jié)構(gòu)/功能材料對于大多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域具有重要的意義。中/高熵合金因其特定的微觀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能,是極具潛力的結(jié)構(gòu)材料。更重要的是,通過調(diào)控合金的微觀組織并優(yōu)化其性能已經(jīng)成為拓展合金工業(yè)應(yīng)用的重要措施。已有的研究表明,構(gòu)建多種異質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于顯著提升中/高熵合金的綜合性能。本文詳細(xì)討論了具有單級和多級異質(zhì)性的多異質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外,還系統(tǒng)地綜述了中/高熵合金中成分不均勻性、雙峰結(jié)構(gòu)、雙相結(jié)構(gòu)、片狀/層狀結(jié)構(gòu)、諧波結(jié)構(gòu)(核殼)、多尺度沉淀物及特定微觀結(jié)構(gòu)耦合異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法。深入討論了不同異質(zhì)結(jié)構(gòu)誘發(fā)的變形機制,以探索異質(zhì)結(jié)構(gòu)與中/高熵合金性能優(yōu)化之間的關(guān)系。全面闡釋了異質(zhì)結(jié)構(gòu)和先進的微觀結(jié)構(gòu)優(yōu)化中/高熵合金性能的貢獻,以進一步改善合金的性能。最后,討論了高性能中/高熵合金未來在工業(yè)應(yīng)用中的挑戰(zhàn),并嘗試為優(yōu)化異質(zhì)結(jié)構(gòu)提高中/高熵合金綜合性能提供可行的方法。

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    • 固溶冷速對超高強鈦合金TB17組織及力學(xué)性能的影響

      2025, 54(3):665-670. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240531

      摘要 (27) HTML (61) PDF 5.89 M (108) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究了不同冷卻速度對TB17鈦合金合金組織演變和拉伸性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:冷卻速度對組織形貌有顯著影響,當(dāng)冷速較慢時,合金元素擴散充分,粗片層含量較高、尺寸較大,基體中有少量的次生α相析出;當(dāng)冷速較快時,高溫下的組織被大量保留,粗片層含量較少、尺寸較小,幾乎觀察不到次生α相。由于未受外力作用,片狀α相與β相保持嚴(yán)格的Burgers取向?qū)?yīng)關(guān)系。固溶冷速極大地影響拉伸性能,固溶空冷析出大量次生α相,使得強度最高;固溶水冷由于冷速較快,僅保留粗片層,強度最低;固溶爐冷由于冷速過慢,粗片層長大明顯,抑制了次生α相的析出,強度居中。時效處理后,拉伸性能發(fā)生不同的變化,水冷強度最高,而爐冷強度最低。

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    • 氮化鈾壓力輔助燒結(jié)過程的相場模擬

      2025, 54(3):671-678. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240497

      摘要 (24) HTML (37) PDF 2.18 M (80) 評論 (0) 收藏

      摘要:通過引入彈性應(yīng)變能和顆粒剛體運動過程,建立了UN壓力輔助燒結(jié)過程的相場模型,分析了應(yīng)力對燒結(jié)頸增長過程、顆粒剛體運動對孔隙收縮過程的影響,并模擬了物質(zhì)擴散、剛體運動與應(yīng)力共同作用下的多顆粒燒結(jié)過程。模擬結(jié)果表明,燒結(jié)頸長度及其增長速率隨施加應(yīng)變的增大而增大,在燒結(jié)頸兩端出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象,且隨著時間的延長,應(yīng)力分布逐漸均勻化;隨著平移遷移率的增加,孔隙收縮速率增大,其致密化完成時間提前,而轉(zhuǎn)動遷移率的取值對孔隙收縮過程幾乎無影響。本模型能夠捕捉到燒結(jié)頸的形成和增長、孔隙的球化和閉合過程,大體積孔隙表面配位的晶粒數(shù)更高,存在時間更長。

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    • 激光熔化沉積TiAl合金的組織與力學(xué)性能

      2025, 54(3):679-687. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240587

      摘要 (24) HTML (40) PDF 12.17 M (93) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用激光增材技術(shù)能夠制造形狀復(fù)雜的TiAl合金零部件,從而進一步拓展這一輕質(zhì)高溫合金在航空航天領(lǐng)域的工程應(yīng)用。但目前對激光熔化沉積TiAl合金工藝、組織及性能之間內(nèi)在關(guān)系的研究較少。以Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉末為實驗材料,采用激光熔化沉積技術(shù)制備了宏觀質(zhì)量良好的TiAl合金試樣,系統(tǒng)研究了優(yōu)化工藝參數(shù)條件下沉積層的顯微組 織、相組成、硬度分布以及沉積試樣的室溫力學(xué)性能。結(jié)果表明,沉積層的顯微組織結(jié)構(gòu)主要由大量γ-TiAl相和少量的 α2-Ti3Al相構(gòu)成;沉積層組織表現(xiàn)出由柱狀晶、等軸晶、胞狀晶及板條狀組織形成的層帶組織特征,沉積層組織內(nèi)的晶粒細(xì)化較明顯。沉積層的硬度分布范圍為537~598 HV0.3,底部的維氏硬度比中部及頂部高。TiAl合金試樣在室溫下的極限 抗壓強度為(1545±64) MPa,壓縮應(yīng)變?yōu)?17.68±0.07)%;室溫下沿激光掃描方向的極限抗拉強度為(514±92) MPa,斷后伸長率為(0.2±0.04)%;沿構(gòu)建方向的極限抗拉強度為(424±114) MPa,斷后伸長率為(0.15±0.07)%,TiAl合金試樣的室溫拉 伸斷口形貌特征屬于準(zhǔn)解理斷裂。通過優(yōu)化掃描策略并輔以后續(xù)熱處理,有望改善合金組織均勻性及力學(xué)性能的各向 異性。

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    • 中厚鈦合金雙脈沖TIG深熔焊接機制研究

      2025, 54(3):688-696. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240680

      摘要 (20) HTML (55) PDF 10.05 M (77) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對中厚度鈦合金電弧焊存在的TIG電弧熔深淺和焊接效率低等問題,以6 mm厚TC4鈦合金為焊接材料開展TIG焊接試驗,研究了不同電弧模式(直流、低頻脈沖、低頻+超音頻雙脈沖)對熔池和焊縫成形的影響?;谟邢拊抡嫜芯苛穗p脈沖焊接熔池的溫度場和流場動態(tài)行為,探究了雙脈沖TIG焊接深熔機制。結(jié)果表明,與恒流和低頻脈沖模式相比,雙脈沖電流模式增加了熔池熔體流動速度,能有效激發(fā)熔池中心深熔匙孔,促進熱源下移,進而增大熔深。雙脈沖TIG接頭抗拉強度達到964 MPa,接頭強度系數(shù)為98%,斷后延伸率3.7%,可實現(xiàn)近等強接頭強度匹配。

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    • 脈沖磁場處理對硬質(zhì)合金/鈦合金摩擦性能的影響

      2025, 54(3):697-705. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240525

      摘要 (24) HTML (33) PDF 13.28 M (68) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用脈沖磁場對不同鈷(Co)含量的YG系列硬質(zhì)合金球進行改性處理,通過往復(fù)式摩擦機及SEM研究脈沖磁場處理對YG6/YG8/YG12-鈦合金(TC4)摩擦性能的影響。結(jié)果表明,脈沖磁場處理可以有效地降低YG系列硬質(zhì)合金-TC4鈦合金摩擦副的摩擦系數(shù),場強弱改變了外源磁場輸入的能量強度,以YG8為例,與未經(jīng)磁場處理時相比,本研究梯度設(shè)計的0.5、1、1.5 T磁處理后平均摩擦系數(shù)分別減小20.5%、29.7%、25.9%;在磁場強度1 T時,YG6、YG8、YG12的平均摩擦系數(shù)分別下降了19.5%、29.7%、20.1%,隨Co含量的增加,磁場的效果呈先上升后下降的趨勢,Co含量為8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時的磁場效應(yīng)最為顯著。磁處理硬質(zhì)合金時,脈沖磁場作為外源能量,引發(fā)Co相發(fā)生從fcc的α-Co向hcp的ε-Co的馬氏體轉(zhuǎn)變,從而引發(fā)位錯增殖,提高硬質(zhì)合金抵抗塑性變形的能力,宏觀表現(xiàn)為硬質(zhì)合金強度及耐磨性的提升,從而改善了摩擦性能。

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    • 電弧增材制造Mg-4Y-3Nd-0.5Zr合金微觀組織與力學(xué)性能

      2025, 54(3):706-713. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240675

      摘要 (19) HTML (35) PDF 10.53 M (66) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用電弧增材制造技術(shù)制備了WE43(Mg-4Y-3Nd-0.5Zr,質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)鎂稀土合金單壁墻構(gòu)件,并通過多尺度組織表征、顯微硬度和拉伸測試等手段系統(tǒng)研究了沉積態(tài)WE43合金的微觀組織及其力學(xué)性能。此外,對比研究了直接時效處理(T5)和固溶+時效處理(T6)對微觀組織演化行為和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,沉積態(tài)WE43合金為均勻全等軸晶組織,平均晶粒尺寸為25.3 μm,晶界處存在網(wǎng)狀共晶組織(α-Mg+Mg41Nd5/Mg24Y5),沉積態(tài)合金的抗拉強度可達到190 MPa。經(jīng)T5處理后,峰值時效硬度由沉積態(tài)的74 HV0.2提升至91 HV0.2,基體中存在大量殘留共晶組織。T6熱處理可獲得更高的峰值時效硬度(108 HV0.2),共晶組織充分回溶,基體中殘留少量的Mg24Y5相。T6處理使得合金抗拉強度提升至283 MPa,但也容易引發(fā)明顯的晶粒異常長大現(xiàn)象,且沿豎直方向的延伸率顯著低于水平方向。

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    • Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的Johnson-Cook本構(gòu)模型及失效參數(shù)研究

      2025, 54(3):714-721. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240505

      摘要 (34) HTML (33) PDF 3.83 M (62) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金在不同應(yīng)變率下的力學(xué)行為和斷裂失效行為,開展了基于Johnson-Cook(J-C) 本構(gòu)模型和失效模型的參數(shù)標(biāo)定及驗證。利用萬能試驗機對該鎂合金進行不同溫度下的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸試驗,并且利用Hopkinson桿開展高應(yīng)變率(1000~3000 s-1)下的動態(tài)拉伸試驗;根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對J-C本構(gòu)模型中的應(yīng)變率強化項和熱軟化項進行了修正,并標(biāo)定相關(guān)模型參數(shù)。進一步開展數(shù)據(jù)仿真分析,并對比試驗與仿真的斷裂位置和真應(yīng)力-應(yīng)變曲線,驗證失效模型參數(shù)的可靠性。使用SEM對鎂合金斷口微觀形貌進行觀察,探究溫度、應(yīng)變率對鎂合金失效影響的微觀行為特征,鎂合金在準(zhǔn)靜態(tài)拉伸與動態(tài)拉伸過程中斷口形貌中均發(fā)現(xiàn)了韌窩與解理臺階,為混合斷裂機制,且高應(yīng)變速率下解理臺階稍多,這與鎂合金高應(yīng)變速率下的應(yīng)變敏感性有關(guān);而在高溫拉伸過程中表現(xiàn)為韌性斷裂。

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    • 稀有金屬對鋼海洋大氣腐蝕行為影響的研究進展

      2025, 54(3):791-802. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240533

      摘要 (38) HTML (53) PDF 5.77 M (76) 評論 (0) 收藏

      摘要:鋼作為海洋工程裝備的結(jié)構(gòu)材料在海洋大氣環(huán)境中會受海鹽氣溶膠、氯離子等因素的影響而發(fā)生嚴(yán)重的海洋大氣腐蝕。向鋼中添加稀有金屬能夠調(diào)控鋼的組織、促進銹層致密化從而改善耐海洋大氣腐蝕性能。本文綜述了近年來世界各地學(xué)者關(guān)于稀有金屬添加對鋼耐海洋大氣腐蝕性能影響的相關(guān)研究,總結(jié)了碳鋼、不銹鋼、耐候鋼等典型海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼在海洋大氣環(huán)境中腐蝕的原因,歸納了添加Nb、Mo、Sb、Sn、Ce、La、Y等稀有金屬影響鋼的組織和腐蝕過程中銹層結(jié)構(gòu)的作用機制。對于耐候鋼和碳鋼,主要討論了稀有金屬元素對銹層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響;針對不銹鋼,主要討論了稀有金屬元素對夾雜物改性及對不銹鋼點蝕行為的作用機制。對未來的相關(guān)研究方向進行了展望,以期對結(jié)構(gòu)鋼耐海洋大氣腐蝕性能的提升及其在海洋工程中的應(yīng)用提供參考。

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    • 鈦鋁合金高溫腐蝕防護研究進展

      2025, 54(3):803-817. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240508

      摘要 (15) HTML (35) PDF 5.45 M (67) 評論 (0) 收藏

      摘要:鈦鋁合金因其低密度、高強度以及優(yōu)異的抗蠕變性能等特點,被視為航空航天及其他高溫應(yīng)用領(lǐng)域極具潛力的材料。然而,在750 ℃以上環(huán)境中抗氧化性能不足限制了其廣泛應(yīng)用。本文綜述了鈦鋁合金的分類、發(fā)展歷程以及高溫氧化行為,包括氧化膜的形成機制和結(jié)構(gòu)演變,重點討論了21世紀(jì)以來鈦鋁合金的制備技術(shù)、整體合金化、增強相技術(shù)和表面改性技術(shù)在提高合金抗高溫氧化性能方面的研究進展,以及理論計算在研究合金氧化機制過程中的應(yīng)用,并對該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢進行展望。

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    • 銅與異種材料釬焊的研究進展

      2025, 54(3):818-836. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240629

      摘要 (22) HTML (49) PDF 5.14 M (72) 評論 (0) 收藏

      摘要:綜述了銅的基本屬性、結(jié)構(gòu)性和功能性應(yīng)用,分析了銅釬焊的工藝特點和接頭特性。通過評述銅與鋼、鋁、鈦、陶瓷、碳基材料等異種材料的釬焊研究現(xiàn)狀,列舉了銅與異質(zhì)結(jié)構(gòu)釬焊的研究實例,剖析了具體釬焊過程中釬料選用、工藝制定、中間層設(shè)計、釬焊裝備使用及檢測檢驗的注意事項,指出連接結(jié)構(gòu)和接頭界面設(shè)計的重要性。提出綠色、智能、可靠、低成本是銅釬焊的發(fā)展方向,為銅的工程應(yīng)用和含銅的異種材料連接結(jié)構(gòu)的釬焊制造提供技術(shù)參考。

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    • >材料科學(xué)
    • 固溶熱處理對低氧TZM合金組織和力學(xué)性能的影響

      2025, 54(3):593-603. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240560

      摘要 (16) HTML (41) PDF 4.08 M (66) 評論 (0) 收藏

      摘要:研究了低氧(氧含量為0.03vol%)TZM合金,在不同溫度下對其進行固溶熱處理,然后淬火。結(jié)果表明,合金的抗拉伸強度隨著固溶溫度的升高而逐漸降低,伸長率先增加后降低。隨著固溶溫度的升高,低氧TZM合金中析出的納米級富鈦相的含量逐漸增加。在1200和1300 ℃下凝固的樣品中出現(xiàn)了特殊的條形富鈦區(qū)域。納米級富鈦相確保了位錯在整個TZM合金中的均勻分布,同時顯著提高了低氧TZM合金樣品的塑性。

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    • 基于相對密度力學(xué)預(yù)測模型的大載荷金屬橡膠構(gòu)件試制

      2025, 54(3):604-611. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240116

      摘要 (21) HTML (18) PDF 2.00 M (75) 評論 (0) 收藏

      摘要:針對大載荷礦用車動力總成懸置系統(tǒng),研究了大載荷金屬橡膠減振器的設(shè)計與預(yù)測模型。通過基于分形圖學(xué)描述金屬橡膠的微觀結(jié)構(gòu)特征,并利用虛擬制備技術(shù)建立數(shù)值模型,提出了金屬橡膠構(gòu)件的設(shè)計方案。試制了4組不同相對密度的金屬橡膠減振器,并通過力學(xué)試驗建立了基于相對密度的預(yù)測模型。為進一步提高預(yù)測精度,提出了一種變量轉(zhuǎn)置擬合法對預(yù)測模型進行改進。通過與對照組試驗結(jié)果對比,用殘差分析定量驗證。結(jié)果顯示,改進后的模型具有較高的預(yù)測精度,決定系數(shù)R2達到0.9624。這項研究為金屬橡膠減振器設(shè)計提供了理論支持,可減少試驗次數(shù)并提高設(shè)計效率。

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    • 含二十面體準(zhǔn)晶相Mg-Zn-Y合金的定量強化評價

      2025, 54(3):612-617. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240183

      摘要 (19) HTML (25) PDF 1.72 M (61) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用普通凝固法制備了含二十面體準(zhǔn)晶相的Mg-4.8Zn-0.8Y、Mg-18Zn-3Y、Mg-15Zn-5Y、Mg-30Zn-5Y和Mg-42Zn-7Y (wt%)合金,研究了Mg基體孔隙率對合金抗拉伸強度和硬度的影響,并利用掃描電鏡和Image-Pro Plus 6.0軟件定量分析了鎂基體孔隙率。室溫拉伸試驗表明,合金的最大抗拉伸強度為175.56 MPa,鎂基體孔隙率為76.74%。通過擬合分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)鎂基體孔隙率為64.87%時,合金抗拉伸強度最大。硬度測試表明,隨著鎂基體孔隙率的增加,合金硬度逐漸減小。本研究為提高鎂合金的力學(xué)性能提供了有效的定量分析方法。

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    • 低鈧含量Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的組織性能研究

      2025, 54(3):722-729. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240552

      摘要 (17) HTML (31) PDF 7.09 M (69) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用OM、SEM、TEM和萬能材料試驗機研究了低鈧含量(0.02%、0.07%、0.12%,質(zhì)量分?jǐn)?shù))Al-Zn-Mg-Cu-Zr鋁合金的析出行為與力學(xué)性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明:隨著鈧含量的增加,合金中鑄態(tài)組織逐漸細(xì)化,晶界處粗大第二相增加,削弱了細(xì)晶強化效果;軋制+T6態(tài)下的Al3(Sc,Zr)相抑制主強化相η'相的析出,隨著合金中鈧含量的增加抑制效果更為明顯,從而弱化析出強化效果;合金晶粒的細(xì)化有利于拉伸過程形成更多更細(xì)小的韌窩,提升板材延伸率;鈧含量為0.02%Sc的合金在經(jīng)過軋制+T6熱處理后綜合力學(xué)性能優(yōu)良,其抗拉強度為683 MPa、延伸率為21%。

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    • Fe3O4@SiO2@CM-β-CD磁性納米材料制備及對Er()吸附性能的影響

      2025, 54(3):730-740. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230715

      摘要 (18) HTML (23) PDF 4.70 M (63) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用共沉淀法制備Fe3O4磁性納米顆粒,利用SiO2、羧甲基-β-環(huán)糊精(CM-β-CD)對磁性顆粒的表面進行修飾,制備了具有高吸附性能的Fe3O4基磁性納米材料(Fe3O4@SiO2@CM-β-CD),開展了單因素優(yōu)化實驗,通過TEM、Mapping、EDS、BET等手段對磁性納米復(fù)合材料的物化特性進行表征,探討了Fe3O4@SiO2@CM-β-CD對稀土Er(Ⅲ)的吸附行為。結(jié)果表明:十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)的投加量為1 g,正硅酸四乙酯(TEOS)的投加量6 mL,氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的投加量為1 mL,CM-β-CD投加量為0.5 g時,Er(Ⅲ)去除率最高,可達到95%以上。進一步探究了吸附劑投加量、溫度及轉(zhuǎn)速對Er(Ⅲ)去除率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)接觸時間為30 min,初始Er(Ⅲ)濃度為10 mg/L,初始pH為4.5,吸附劑用量為 30 mg,溫度為298 K,轉(zhuǎn)速為150 r/min時,Er(Ⅲ)的去除率約為98%。將吸附Er(Ⅲ)后的納米材料用0.1 mol/L HNO3進行解吸,解吸20 min,Er(Ⅲ)的解吸率可達87%以上。采用XPS分析手段對Fe3O4@SiO2@CM-β-CD吸附機制進行了初步探究。結(jié)果表明,F(xiàn)e3O4@SiO2@CM-β-CD對Er(Ⅲ)的吸附以環(huán)糊精空腔的包和作用為主,靜電吸附、化學(xué)吸附為輔。本研究可為水溶液中低濃度稀土元素的高效回收提供新方法。

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    • 自鈍化W-Si-Zr合金的組織結(jié)構(gòu)和抗氧化性能

      2025, 54(3):741-746. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230722

      摘要 (16) HTML (24) PDF 4.70 M (55) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用機械合金化和放電等離子體燒結(jié)技術(shù)制備了W-Si-Zr自鈍化合金。利用XRD、XPS、SEM及EPMA等測試方法,表征了合金的微觀組織結(jié)構(gòu),并測試其抗氧化性能。結(jié)果表明:合金包括富W、W5Si3、SiOxx=1,1.5,2)以及 ZrOxx=1,1.5,2)相。W5Si3為連續(xù)分布相,SiOx和ZrOx顆粒均勻分布在基體中,尺寸分別為1.0~2.5 μm和0.7~2.7 μm,且ZrOx顆粒常與SiOx顆粒共生。W5Si3對合金的抗氧化性能起到關(guān)鍵作用,添加Zr有助于W5Si3相的形成,其相面積達到了70.2%。在1000 ℃大氣環(huán)境中W-Si-Zr合金的氧化速率約為W-Si合金的1/2,純W的1/36。

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    • MgS44660超級鐵素體不銹鋼鑄造組織及力學(xué)性能的影響

      2025, 54(3):747-754. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230724

      摘要 (17) HTML (28) PDF 7.03 M (50) 評論 (0) 收藏

      摘要:為研究Mg對超級鐵素體不銹鋼的作用,調(diào)整S44660鋼Mg含量,制備未添加Mg及Mg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0002%、0.0004%、0.0010%的4種成分試驗鋼,探究Mg對S44660超級鐵素體不銹鋼鑄造組織與力學(xué)性能影響。結(jié)果表明,0.0002% Mg S44660超級鐵素體不銹鋼平均晶粒尺寸由1.14 mm減小至約0.83 mm,隨著Mg含量進一步提高至0.0004%和0.0010%,平均晶粒尺寸減小至0.62、0.59 mm左右,Mg對S44660鋼晶粒有細(xì)化作用;S44660超級鐵素體不銹鋼典型夾雜物類型為 Ti-O-N復(fù)合包裹型夾雜物,加入Mg后轉(zhuǎn)變?yōu)門i-O-Al-Mg-N復(fù)合包裹型夾雜物,夾雜物含量降低,同時尺寸減小;添加Mg后S44660超級鐵素體不銹鋼屈服強度和抗拉強度提高;Mg可以提高S44660超級鐵素體不銹鋼沖擊吸收功及硬度。

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    • 稀土La-Yb摻雜對海水電池陽極鎂合金微觀組織及電化學(xué)性能影響

      2025, 54(3):755-764. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230730

      摘要 (15) HTML (28) PDF 8.33 M (50) 評論 (0) 收藏

      摘要:利用機械合金化與放電等離子燒結(jié)工藝相結(jié)合制備了AZ91-La-Yb海水電池用陽極鎂合金,并系統(tǒng)研究了稀土 La-Yb摻雜對陽極材料微觀組織及電化學(xué)行為的影響。結(jié)果表明:通過機械合金化-放電等離子燒結(jié)工藝制備的AZ91-La-Yb合金由等軸晶構(gòu)成,一方面,摻雜La-Yb后,形成了在晶界處均勻分布的微米級(0.5~2 μm)富RE相,該相主要由稀土單質(zhì)(RE=La,Yb)及Mg(RE)固溶體共同組成;另一方面,通過放電等離子燒結(jié)引起的塑性變形作用以及稀土La-Yb的摻雜效應(yīng),顯著改善了β-Mg17Al12相的形貌,使其由粗大的網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變?yōu)槔w細(xì)的長條狀。均勻分布的微米級富RE相及更加細(xì)小的β相聯(lián)合作用,共同促進了鎂合金的均勻溶解放電,同時有效緩解了鎂合金的局部腐蝕。與AZ91陽極用鎂合金相比,摻雜了稀土La-Yb的AZ91-La-Yb表現(xiàn)出更加平穩(wěn)的放電電壓及良好的放電性能,在20 mA/cm2的電流密度下,其比容量可達 1068 mAh/g,陽極利用率為50.4%。

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    • Mn NiMnGa合金γ相的微觀結(jié)構(gòu)與熱力學(xué)性能研究

      2025, 54(3):765-773. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230736

      摘要 (27) HTML (21) PDF 6.38 M (37) 評論 (0) 收藏

      摘要:傳統(tǒng)Ni-Mn-Ga合金脆性大,雖然富Ni的Ni-Mn-Ga合金顯著提升了合金的韌性,形狀記憶效應(yīng)卻大幅度下降,而富Mn的Ni-Mn-Ga合金具有較高的馬氏體相變溫度、良好的熱穩(wěn)定性和適中的形狀記憶性能。研究了 Ni54Mn28+xGa18-xx=0,4,7,9,13)γ相的微觀結(jié)構(gòu)及合金的熱力學(xué)性能。隨著Mn含量的增加,γ相開始出現(xiàn),晶粒內(nèi)存在“微米片層包含納米片層”微觀結(jié)構(gòu)。微米片層由兩變體組成,變體包含一對呈{011}孿晶關(guān)系的納米片層,該片層是面心四方結(jié)構(gòu)。隨著Mn含量的增加,壓縮應(yīng)力從914 MPa增加到2175 MPa,壓縮應(yīng)變從14%增加到26%,但其形狀記憶效應(yīng)逐漸降低,馬氏體相變溫度從352 ℃提高至585 ℃。富Mn Ni-Mn-Ga合金層片γ相的引入對合金韌性增強雖不如富Ni合金,但合金馬氏體相變溫度更高。

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    • CrZrCuW/CuCr整體材料界面組織與性能的影響

      2025, 54(3):774-780. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230737

      摘要 (24) HTML (26) PDF 3.44 M (43) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用整體燒結(jié)熔滲法制備了含Cu-Cr-Zr粉末夾層的CuW/CuCr整體材料,研究了Cr和Zr含量、固溶時效熱處理對界面及兩側(cè)材料組織與性能的影響。結(jié)果表明,隨著Cu-15%Cr-x%Zr(質(zhì)量分?jǐn)?shù))夾層中Zr含量的增加,整體材料CuCr側(cè)共晶相增多,CuCr端導(dǎo)電率有所下降;硬度呈先升高后降低的變化趨勢。同時Zr元素的添加促進了Cr元素向W中擴散。制備了含不同成分夾層的整體材料拉伸試棒,測試其界面抗拉強度并分析了斷口形貌。發(fā)現(xiàn)夾層中Zr含量在0.5%時,整體材料界面抗拉強度達到最大值517 MPa,與未添加Zr的含Cu-15%Cr夾層的CuW/CuCr整體材料相比提高了18%,拉伸斷口中Cu相撕裂棱變淺變短,W顆粒發(fā)生解理斷裂的數(shù)量增多,表明Cu/W相界面和CuCr端強度均得到了提高。

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    • /鈦雙金屬液固復(fù)合界面元素擴散行為研究

      2025, 54(3):781-790. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230745

      摘要 (41) HTML (33) PDF 6.69 M (46) 評論 (0) 收藏

      摘要:采用液固復(fù)合工藝制備銅鈦復(fù)合材料,借助OM、SEM、EPMA等測試方法研究了復(fù)合界面Cu、Ti元素的擴散行為。結(jié)果表明:在銅/鈦復(fù)合的過程中,晶界是擴散的主要通道。除了部分Cu4Ti相在Cu基體上形成外,擴散溶解層其余的化合物相都在Ti基體上生成。銅鈦復(fù)合界面上形成的化合物相有Cu4Ti、Cu3Ti2、CuTi、CuTi2。其中,Cu3Ti2相以“鋸齒狀”方式生長,CuTi相以“竹筍狀”方式生長,CuTi2相以“平面狀”方式生長。擴散溶解層的硬度值明顯高于2種純組元的硬度值。經(jīng)Miedema模型計算,界面相析出先后順序為CuTi、Cu3Ti2、CuTi2、Cu4Ti。銅與鈦的液固復(fù)合是銅在鈦基體中的擴散和鈦在銅液中的溶解共同作用的結(jié)果。

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