2025, 54(6):1417-1425. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240247
摘要:采用基于最小残余应力和变形的修正固有应变模型,对具有不同打印建造姿态和支撑结构的3种打印建造方案进行了有限元分析。结果表明,以降低打印建造整体高度和减少与打印建造方向倾斜角较大的支撑结构为准则,在进行激光粉末床熔融前进行适当的打印建造姿态和支撑设计,可以有效地减小残余应力和变形。此外,在不知道Ti-6Al-4V人工膝关节热物性随温度变化的情况下,利用固有应变模型预测其残余应力和变形,可以获得较好的精度并节约时间成本。
2025, 54(6):1426-1434. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240356
摘要:对多级深度还原法中镁热自蔓延产物的浸出过程进行了研究,探究了镁热自蔓延产物的粒度、浸出过程中盐酸溶液的浓度和浸出溶液温度对Al和V元素浸出行为的影响规律。结果表明,随着浸出溶液温度的升高、盐酸溶液浓度的增加和原料粒度的减小,相同时间内Al和V元素的浸出率增加。Al和V元素的浸出过程均符合化学反应控制模型。使用D50为59.4 μm的镁热自蔓延产物作为原料,浸出温度40 ℃和1 mol/L的盐酸溶液作为浸出条件时,经过180 min的浸出,Al和V元素的浸出率分别为24.8%和12.6%。酸洗后的产物为多孔结构,比表面积为3.5633 m2/g。
2025, 54(6):1462-1466. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240277
摘要:钛合金支柱锻件是飞机起落架关键承载零件,常用模锻工艺制造支柱零件。摩擦条件对锻造过程的材料流动和型腔充填有重要影响。针对前期优化的坯料形状和初始放置位置,采用数值模拟方法研究了剪切摩擦因子m=0.1~0.3范围内摩擦条件对大型支柱锻造过程材料流动和型腔充填的影响。提出了一个可反映材料流入左右飞边状态,并放大摩擦影响结果的新充填指标。结果表明:锻造初期工件向右刚性移动的距离随摩擦因子m的增加而减小;当m<0.18时,支柱锻件左侧出现未充满缺陷,但右侧出现型腔溢流现象。应用提出的充填指标结合材料流动和充填状态分析,确定合理的摩擦条件范围为m=0.21~0.24;在该摩擦条件范围内,摩擦条件波动影响较小,型腔充填行为稳定。
任利娜 , 宋燕飞 , 齐亮 , 杨健 , 雷晓维 , 杨家典 , 张建勋
2025, 54(6):1467-1477. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240793
摘要:在接头组织调控基础上,采用电化学阻抗谱、动电位极化及浸泡腐蚀等方法对比分析了两组样品的电化学腐蚀形貌及成膜后表面形貌差异,比较了激光接头样品和旋压成形样品在H2SO4/NaCl溶液和CuSO4还原电解质中的耐蚀性和成箔能力。结果表明,在H2SO4和NaCl溶液中,激光接头样品和旋压成形样品表现出优异的钝化能力和耐腐蚀性。两种样品在含Cl-的强酸性溶液中腐蚀形貌均匀,耐蚀性相似。同时,激光接头的铜箔形成能力与旋压成形材料相似,两种样品上均生成了表面质量较高,性能差异较小的完整铜箔。
2025, 54(6):1521-1526. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240070
摘要:本实验以电子束熔化成形技术制备的Ti48Al2Cr2Nb(Ti4822)合金为研究对象,研究了合金在不同热处理工艺下微观结构及力学性能的变化,并开展组织转变的动力学分析。结果表明EBM成形的Ti4822合金加热至1360 ℃后在1220?1280 ℃保温的过程中发生α→γ转变,随着保温温度的降低,转变速度逐渐升高,平衡态γ组织的转变量从20.01%增加至53.32%;随着保温时间由5 min增加至180 min,转变速度先增加后降低。在α→γ转变过程动力学关系可用Avrami方程
2025, 54(6):1581-1587. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240055
摘要:人体骨在日常活动中受力情况复杂,为了获得适用于骨植入物的最佳多孔钛合金结构,需要对多孔结构的力学性能进行综合分析。根据人骨受压缩、扭转以及弯曲3种载荷的情况,使用拓扑优化的方法设计并重构了3种多孔结构(TO-C、TO-T、TO-B);通过压缩、扭转和弯曲有限元仿真,研究了不同多孔结构的力学性能;最后对利用选区激光熔化技术制备的多孔试件进行了压缩试验。仿真结果表明:TO-B结构的抗压强度、抗弯强度最优,TO-T结构的抗扭强度最优。压缩试验表明:3种结构在孔隙率为60%时,抗压强度在188.35~258.88 MPa之间,弹性模量在2.51~4.16 GPa之间,均满足人体骨骼需求。结合仿真和压缩试验对多孔结构的力学性能进行综合分析,发现TO-B结构的综合性能最优,是用于骨科植入物的最佳多孔结构类型。
2025, 54(6):1613-1619. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240358
摘要:采用Gleeble-3500热模拟试验机对TA18钛合金进行热压缩试验,研究其在变形温度1073~1323 K,应变速率 0.001~10 s-1条件下的高温变形行为,根据获得的真应力-真应变曲线,建立了TA18钛合金的修正非线性回归本构模型。结果表明:TA18钛合金流动应力对应变速率和变形温度敏感;应力-应变曲线在双相区呈现连续动态软化特征,软化机制以动态再结晶为主,在单相区呈现稳态流动的特征,软化机制以动态回复为主;TA18钛合金在双相区和单相区的热变形激活能分别为643.2和148.1 kJ/mol。所建立的修正非线性回归本构模型相关系数R和平均绝对相对误差AARE分别为0.986和7.66%,表明所构建的模型能较为精确地预测出TA18钛合金流动应力的变化。此外,随着应变速率的增加,TA18钛合金动态再结晶程度先减小后增大,动态再结晶晶粒尺寸逐渐减小;随着温度的升高,合金发生同素异构转变,合金组织由等轴组织转变为网篮组织。
张家振 , 马鸣龙 , 张奎 , 李永军 , 李兴刚 , 石国梁 , 袁家伟 , 孙昭乾 , 史文鹏
2025, 54(6):1457-1461. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240272
摘要:近年来,以镁及镁合金为代表的可降解金属,因具有良好的生物相容性、适宜的弹性模量及可降解的特性,逐渐成为了骨折内固定及骨缺损修复材料的研究热点。生物可降解骨植入用Mg-3Zn-1Ca-0.5Sr(wt%)合金,因其具有全营养元素组成的特点及良好的力学性能,是非常具有应用潜力的医用金属材料。但由于该合金中存在粗大的第二相,合金的降解速率过快,植入时存在产气严重的现象,限制了其临床推广和应用。为了进一步优化该合金的性能,采用挤压复合高压扭转对其进行变形加工。结果表明,通过优化材料加工手段,可以细化和破碎晶粒并改善第二相分布,从而改善合金的组织,进而提升合金的力学和耐腐蚀性能。经过15周次高压扭转处理,合金晶粒细化到纳米级别,达到98 nm左右,流线组织消失,第二相破碎后呈弥散分布。显微组织的这种变化导致合金的组织均匀性提高,同时显著强化合金,硬度从挤压态的60.3 HV增加到98.5 HV。
仝琳 , 姜静 , 毕广利 , 赵李斌 , 蒋春宏 , 陈体军 , 李元东
2025, 54(6):1507-1520. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240069
摘要:本实验采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机研究了不同挤压温度(160、220和230 ℃)对晶粒异质结构Mg-7Sn合金显微组织和力学性能的影响。3种挤压合金均含有细小的动态再结晶晶粒和粗大的热加工晶粒。粗大晶粒和细小晶粒之间变形能力的差异导致了异质变形诱导应力(hetero-deformation induced stress, HDI)的形成。挤压合金形成了典型的(0001)α//ED基面织构,随着挤压温度的升高合金基面织构强度减弱,织构弱化主要归因于挤压温度的升高促进了合金动态再结晶以及非基面滑移的激活。挤压9E160合金在室温下表现出较高的抗拉强度(σb=341.83 MPa),这是由于HDI强化,细晶强化和高体积分数的纳米级Mg2Sn相沉淀强度导致。伴随挤压温度的升高促进了动态再结晶,合金的晶粒得到细化,合金的塑性也得到了进一步改善,合金塑性的改善归因于晶粒细化和非基面滑移系的激活。
2025, 54(6):1543-1549. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240087
摘要:为了研究Mg-6Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金的热变形行为及其动态再结晶相关模型,通过Gleeble-3500热模拟试验机在350~500 ℃、0.001~1 s-1变形条件下对合金进行热压缩试验,并借助金相显微镜和透射电子显微镜研究其动态再结晶行为。基于真应力应变曲线,构建了动态再结晶临界应变模型与动力学模型。结果表明:Mg-6Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr合金的动态再结晶行为受变形温度和应变速率的共同影响,随着变形温度升高和应变速率降低,合金的动态再结晶更加充分。合金在变形后,组织呈现典型的双峰结构。块状长周期堆叠有序(LPSO)相可通过粒子激发形核(PSN)机制促进再结晶形核,而片层状LPSO相则发生了扭折现象。结合变形后的显微组织分析结果,证明所建立的动态再结晶模型与试验结果高度一致,表明该模型可有效预测合金的动态再结晶情况。
2025, 54(6):1565-1573. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240050
摘要:利用ZGJL0.01-40-4型中频感应炉在800±5 ℃下熔炼Mg-2.0Zn-0.3Mn-2.0Al-xY(0≤x≤5.0wt%)合金,研究了Y含量的变化对铸态Mg-2.0Zn-0.3Mn-2.0Al-xY合金显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:含Y合金中的第二相主要由Al2Y和(Al, Zn)11Y3相组成。随着Y含量的增加,合金晶粒尺寸逐渐减小,第二相的含量和尺寸逐渐增加,其力学性能和耐腐蚀性能呈现出先升高后下降的趋势。当Y含量为3.0wt%时,在晶粒大小和第二相的种类、尺寸及分布等因素耦合的作用下,合金具有较好的力学性能和耐腐蚀性能,其抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为210.47±2.26 MPa、132.71±2.28 MPa和(16.56±1.11)%,平均失重腐蚀速率、析氢腐蚀速率分别为4.87±0.30和4.69±0.31 mm/a。
巩珊珊 , 程伟丽 , 张全福 , 宋蕾 , 曹继栓 , 余晖
2025, 54(6):1603-1612. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240673
摘要:通过轧制和挤压工艺制备了具有不同晶粒结构的Mg-0.8Bi-0.35Al-0.35Ge合金,包括均质结构的E-T2合金和异质结构的R-T2合金,探讨了晶粒结构对变形合金力学性能及腐蚀行为的影响。结果表明,E-T2合金展现出均质等轴晶组织,而R-T2合金则表现出项链状的双峰晶粒结构。E-T2合金具有较好的力学性能和耐腐蚀性能协同效果,其屈服强度为208.0 MPa,抗拉伸强度为274.0 MPa,延伸率为25.4%,腐蚀速率为0.12 mm/a。相比之下,R-T2合金虽然屈服强度更高(285.0 MPa),但其耐腐蚀性能较差(腐蚀速率为0.35 mm/a),这主要和晶界处存在的阴极相Mg3Bi2和高密度位错导致的严重晶间腐蚀有关。
2025, 54(6):1397-1409. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240270
摘要:采用激光熔覆技术制备Co基合金涂层锆合金,研究了纯金属Co涂层与Co-T800合金涂层高温氧化行为的差异以及涂层的耐磨性,并探讨改变激光熔覆工艺对涂层的影响。研究了2种涂层Zr合金样品在800~1200 ℃下的氧化增重和高温1 h的高温氧化行为。结果表明,Co涂层和Co-T800涂层具有更好的抗高温氧化性能。在1000 ℃下氧化1 h后,未涂层样品的氧化层厚度为241.0 μm,而Co基涂层样品的氧化层厚度仅为11.8~35.5 μm。经过摩擦磨损测试表明,涂层试样的磨痕深度仅为基体的1/2,Zr基体的硬度和耐磨性得到了很大提高。Co基涂层的缺点是在3.5%(质量分数)的NaCl溶液中耐腐蚀性能较差。
2025, 54(6):1410-1416. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240291
摘要:采用扫描电子显微镜、电子背散射衍射和透射电子显微镜对一种第三代单晶高温合金在室温原位拉伸过程中的变形和断裂进行了多尺度研究,揭示了拉伸过程中的变形和断裂机制。在拉伸过程中,角度为2.5°~5.5°的小角度晶界(LAB)的比例增加,并且LAB的增加在伸长率超过7%之后尤其明显。微裂纹的萌生是由{111}<110>滑移系引起的,微裂纹萌生后,沿应力方向的尺寸增加,而沿滑移系方向的尺寸扩展受到抑制。合金为类解理断裂,断口附近的滑移线并不明显。
2025, 54(6):1435-1444. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240262
摘要:对Zr55Cu30Al10Ni5(at%)非晶合金进行了吸铸实验。基于ProCAST软件,对合金的填充和凝固过程进行了数值模拟分析,得到了不同工艺参数下合金熔体填充过程中的速度场和凝固过程中的温度场分布规律。基于仿真结果,开展了Zr基非晶合金微齿轮铸造实验。结果表明,提高吸铸温度会导致合金熔体流速的增加。合金熔体在被齿轮腔顶部堵塞后,冲击引起的回流过程中速度变化显著,不利于其完全填充。通过吸铸实验制备了模数为0.6 mm、齿顶直径为8 mm、齿数为10齿的Zr基非晶微型齿轮。X射线衍射和差示扫描量热数据证实,所制备的Zr微型齿轮具有典型的非晶结构,轮廓清晰,成型形状完整。
2025, 54(6):1445-1450. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240290
摘要:采用润湿平衡测试方法,通过施加直流电,研究了温度为250 ℃时,液态Sn钎料在Cu基体上的润湿行为,并分析了平衡润湿曲线和界面析出金属间化合物(IMC)形貌。结果表明,施加直流电作用对润湿性和IMC有显著的影响。随着电流的增大,平衡润湿力和IMC层的厚度增加。电流的极性对平衡润湿力和IMC层的厚度也有一定的影响,当电流为负时,最终的平衡润湿力和IMC层的厚度明显高于电流为正。液态Sn钎料在Cu基体上铺展过程中,界面反应析出的IMC为三相线的移动提供了化学驱动力,而施加直电流作用,增加了界面原子的相互作用,加速了化学反应,促进了润湿性;同时,电流作用引起液态Sn钎料内部产生Marangoni对流,从而改变了三相线的结构,为液态Sn钎料在Cu基体上的铺展提供了物理驱动力。
周超 , 李得天 , 马占吉 , 李刚 , 何延春 , 杨拉毛草
2025, 54(6):1451-1456. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240265
摘要:ZrCoRE(RE为稀土元素)吸气剂薄膜具有气体吸附性能好、活化温度低和无污染等优点,在微机电系统MEMS器件真空封装中具有重要应用。研究了直流磁控溅射气体的种类和压强对薄膜微观结构和吸氢性能的影响。结果表明,采用氩气(Ar)进行磁控溅射,沉积的薄膜较致密,晶界结构较少,随着Ar气压增大,薄膜中晶界和间隙结构增多。采用氪气(Kr)进行磁控溅射,沉积的薄膜中含有较多的晶界和团簇结构,薄膜具有明显的柱状晶结构,柱状结构之间分布着大量的界面和间隙,能为气体扩散提供更多路径。随着Kr气压增大,薄膜的连续柱状结构生长更明显,晶界扩展的更深、更宽,该结构具有更大的比表面积,可提高氢气在薄膜中的吸附速率和吸附量。因此,Ar和Kr气压增大有利于提高薄膜的气体吸附性能。
2025, 54(6):1489-1499. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240065
摘要:采用重力铸造技术制备了Al-5Cu-0.7Mn-xMg(x=0,0.15,0.35,0.55,0.75,wt%)合金,通过显微硬度测试、拉伸试验、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)等实验手段,研究了Mg元素的添加对Al-Cu-Mn合金力学性能及微观组织的影响,并讨论了时效强化相析出行为的演变规律,揭示了屈服强度与时效析出相之间的联系。结果表明,Mg元素加入后,A1-Cu-Mn-Mg合金的时效析出相由θ′′相(Al3Cu)逐渐转变为θ′相(Al2Cu),同时还出现了S相(Al2CuMg)和σ相(Al5Cu6Mg2)。相较于只存在θ′′相的0% Mg合金,含Mg合金中的析出相种类增多,显著提高了合金的强度。当Mg含量为0.55%时,合金取得优异的力学性能,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到348 MPa、496 MPa和14.1%。基于对析出相强化贡献的定量统计,0.55% Mg合金所含析出相对屈服强度的强化贡献为251.7 MPa,远高于0% Mg合金 (147.5 MPa),表明添加适量的Mg元素对Al-Cu-Mn合金综合力学性能的提高具有积极作用。
张庆彪 , 陈 磊 , 孙 震 , 陶 阳 , 陈 昊 , 肖 寒
2025, 54(6):1500-1506. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240068
摘要:对大塑性变形应变诱导熔化激活法制备的半固态ZCuSn10P1铜合金浆料进行了组织演变与元素偏析研究,重点分析等温处理时间对浆料特征的影响。结果表明:大塑性变形铜合金在900 ℃进行不同时间的半固态等温处理,随着等温处理时间延长,平均晶粒尺寸逐渐增加,由1 min时的21.1 μm增加至10 min时的68.8 μm;形状因子先增加后降低,先由1 min的0.31升高至5 min的0.76,再降低至10 min时的0.56;液相率由1 min的3.1%升高至5 min时的9.3%后处于稳定;锡元素在晶粒上的扩散层厚度由1 min时的0.422 μm增加至10 min时的1.704 μm,并且锡元素在液膜与晶粒心部的含量与等温时间呈指数关系。最佳等温处理条件为900 ℃等温5 min,此时半固态铜合金平均晶粒尺寸为29.6 μm,形状因子为0.76,液岛尺寸为3.1 μm,比常规应变诱导熔化激活法制备的半固态铜合金的平均晶粒尺寸减小了58.9%,形状因子提高了28.8%,液岛尺寸减小了31.1%,并且弱化锡元素的偏析。
2025, 54(6):1527-1534. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240076
摘要:采用EBSD、SEM和TEM研究了预应变处理(10%~50%)对新型镍基高温合金微观组织和高温(600 ℃)拉伸性能的影响。结果表明,预变形在合金中预制了大量的位错和层错亚结构,并且合金在600 ℃的强度随预变形量的增加呈单调增加趋势,而合金的延伸率随预变形量的增加呈现先降低后增加的趋势。同时,当预变形量为50%时,合金试样的屈服强度增加至1516 MPa,极限抗拉强度为1677 MPa,断后伸长率为2.47%。此外,强度的提升主要归因于位错与γ′相、层错以及不同(111)面上的层错相交形成的L-C锁交互作用,这为高性能镍基高温合金调控提供了一种新的强化方法。
关慰勉 , 刘玲玲 , 赵梁 , 梁新增 , 关峰 , 金银玲 , 贾大炜 , 刘嘉斌
2025, 54(6):1535-1542. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240081
摘要:功能梯度阴极基于表面强化层实现耐烧蚀性能和传导性能的解耦,能够有效延长阴极服役寿命。本研究围绕Nb/Cu功能梯度阴极,采取激光增材于Cu基体表面制备出Nb覆层,表征了Nb/Cu梯度阴极的微观组织、成分和物相结构,分析了硬度和热导率自覆层表面向内的变化规律。进一步地,对Nb/Cu功能梯度阴极的氩气氛围电弧放电和烧蚀行为进行了研究,高速滤光捕捉下,阴极放电表面出现多个阴极斑点团簇,烧损面形成密集烧蚀坑和溅射颗粒。Nb/Cu阴极氩气电弧烧蚀速率(1.61 μg/C)相比无氧Cu阴极(2.18 μg/C)降低26.1%,更耐电弧烧蚀。功能梯度阴极具备的优异耐电弧烧蚀性能,与Nb表层耐烧蚀性和Cu基体高传导性密切相关。Nb/Cu功能梯度阴极具备作为新型阴极应用的潜能。
2025, 54(6):1550-1557. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240089
摘要:本研究参考 MA754 合金成分,利用高能球磨的方法分别制备了含 Ti、Nb 的高熔点骨架的 Ni 基合金粉末和含B、Zr 起润湿作用的低熔点 Ni 基合金粉末,将两种粉末按最佳比例混合后进行放电等离子烧结,制备了一种性能优异的新型Ni基氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthened, ODS)合金。研究了烧结温度和复合粉末中低熔点粉末含量对合金显微组织和力学性能的影响规律,结果表明,该方法制备的合金组织中能够观察到弥散分布的氧化物,且室温强度相较于 MA754 合金有所提升,但塑性有所降低。随着复合粉末中低熔点合金含量的增加,合金组织先变得细小均匀,后出现聚集的针状相和粗大的块状相,合金抗拉强度呈现出先增大后减小的趋势。当烧结温度为 1025 ℃,复合粉末中低熔点合金粉末含量为3wt%时的合金具有最高的抗拉强度 951.87 MPa,以及最大的延伸率 11.18%。
2025, 54(6):1558-1564. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230794
摘要:分别以六水硝酸钇和氧氯化锆为钇源和锆源,采用水热法合成出了钇稳定氧化锆(YSZ)粉体,再以自制的YSZ粉末为原料,通过放电等离子烧结法(SPS)制备出YSZ块体材料,研究了烧结温度和压力对材料微观形貌、维氏硬度、断裂韧性等力学性能的影响规律。结果表明:钇掺量为10%时,通过水热法可获得纯YSZ粉体。随着SPS温度和压力的升高,YSZ块体材料的密度逐渐增加,在1400 ℃/50 MPa条件下制备出孔隙率仅有2.6%的YSZ块体。随着烧结温度的升高,材料的维氏硬度、纳米硬度和弹性模量先增大后减小。烧结压力的增大,有利于材料力学性能的提升,1400 ℃/50 MPa时达到最大值,其维氏硬度、纳米硬度和弹性模量分别为13.11±0.2 GPa、15.67±0.21 GPa和350.43±6.19 GPa。而断裂韧性随烧结温度的升高先减小后增大,随烧结压力的增大而减小,在1400 ℃/20 MPa时达到最大,为5.4±0.27 MPa·m1/2。
2025, 54(6):1574-1580. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240051
摘要:采用放电等离子烧结技术制备不同W添加量的Ti-W复合材料,并对其物相组成、显微形貌、力学性能以及断口形貌进行了研究。结果表明:W元素可以细化复合粉体颗粒尺寸,促进界面结合。添加5at% W的Ti-W复合材料的致密度由纯Ti的92.33%提升至98.49%,硬度由HV0.5 315提升至HV0.5 740。Ti-W复合材料的抗压强度也得到显著提升,其中添加25at%W的Ti-25W的抗压屈服强度高达2267 MPa。当W含量小于20at%时,片层状α/β-Ti相与沉淀析出的纳米马氏体起主要强化作用;当W含量为25at%时,未固溶的W颗粒与富W相固溶体起到了颗粒强化与固溶强化作用。
2025, 54(6):1588-1595. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240056
摘要:为了研究网状结构5vol%TiBw/TA15复合材料耐腐蚀性能,采用低能球磨加真空热压烧结技术制备5vol%TiBw/TA15复合材料。将纯TA15与5vol%TiBw/TA15复合材料进行电化学腐蚀试验,测量和比较2种材料在3.5wt% NaCl腐蚀 液环境中的开路电位、极化曲线和电化学阻抗谱。结果表明,相较纯TA15,5vol%网状结构增强TiBw/TA15复合材料具有低的自腐蚀电流密度(0.033 μA·cm-2)、更高极化电阻值(42 993 kΩ·cm2)和较少的腐蚀坑,显现出更优异的耐腐蚀性。这是由于TiBw增强体的存在,在电化学腐蚀过程中,相较于纯TA15,5vol%TiBw/TA15复合材料表面较快形成稳定的TiO2钝化膜。
孙业涛 , 冯杰涛 , 尹家新 , 王蓉 , 王德清 , 李澄俊 , 王英敏 , 房灿峰
2025, 54(6):1596-1602. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240098
摘要:为探究Be在固溶处理过程中对含铁相转变的影响,设计了Be与不同固溶处理工艺结合的系列实验,并深入研究了其对共晶硅、含铁相形貌的影响与力学性能间的内在联系,以期全面提升亚共晶Al-Si-Mg合金整体性能。结果表明,Be延缓了Mg2Si相的分解,促进了π-AlSiMgFe相向β-AlFeSi相的转变。π-AlSiMgFe相结构形貌的加速转变在提升强化效果的同时,也减弱了π-AlSiMgFe相对基体的割裂作用,进而同步提升合金的强塑性。
钟志强 , 陈宜 , 薛彦 , 李声燕 , 殷磊 , 苏国江
2025, 54(6):1620-1629. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240044
摘要:选取传统硬质合金WC-10Co-0.6Cr3C2(wt%)基体作为参照对象,采用钛诱导法制备了WC-10Co-0.4TiC-0.6Cr3C2(wt%)板状晶硬质合金刀具,并在2组刀具表面沉积PVD-TiN/AlTiN纳米多层复合涂层。系统研究了2种涂层刀具在316L不锈钢加工过程中的铣削行为。结果表明:干式铣削条件下,刀具的主要失效形式为磨损和崩刃,PT刀具(以板状晶硬质合金为基体)铣削寿命较CT刀具(以传统硬质合金为基体)寿命提高了48%;湿式铣削条件下,刀具的主要失效形式为涂层剥落和崩刃,PT刀具铣削寿命较CT寿命提高了42%。干、湿式铣削条件下,PT刀具表面出现第一条宏观热裂纹的时间均晚于CT刀具。PT刀具在铣削加工过程中具有更长的磨损稳定期,优异的抗裂纹萌生和扩展能力是以板状晶硬质合金作为基体的涂层刀具(PT)铣削寿命提高的重要原因。
2025, 54(6):1478-1488. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250002
摘要:功能梯度材料(FGM)可通过多种工艺制备。虽然自然界中少数物质(如牡蛎、珍珠和竹子等)具有天然梯度结构,但增材制造(AM),即3D打印,作为一种近净成形技术,无需工具、模具,无需装配连接即可直接制造复杂三维物体。当前商业化的增材制造技术主要采用均质成分与简化几何描述,通过单一材料实现功能梯度增材制造(FGAM),这与具有异质结构的多材料FGAM形成鲜明对比。FGM凭借其力学性能优势,已在多领域获得广泛应用。鉴于FGM在工业生产中的重要作用,系统综述了AM制备FGM的材料特性与力学行为。通过梳理过去30年FGM与AM相关研究,建议未来重点关注人工智能与机器学习技术在工业领域的应用,以优化不同梯度体系的工艺参数。
王帅 , 刘泽宇 , 叶建林 , 汪舸 , 郭阳阳 , 蒲炫羽 , 曾荣昌 , 任凌宝 , 单智伟
2025, 54(6):1630-1640. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250028
摘要:激光焊接具有变形量小、热影响区窄和焊接效率高等特点,已成为镁合金轻量化装备最具潜力的连接技术之一。然而,激光焊接接头组织中普遍存在多种气孔类缺陷。激光焊接气孔成因复杂,其数量、大小及分布特征都会影响镁合金焊接接头的力学性能,进而影响镁合金轻量化装备的安全应用。本文综述了镁合金激光焊接组织中的气孔形成机理,探讨了气孔对力学性能的影响规律,提出了气孔调控措施及对策,展望了镁合金激光焊接基础研究和应用重点方向,可为汽车和航空航天等领域的镁合金轻量化部件的连接制造技术开发提供参考。
关慰勉 , 王 星 , 赵建国 , 李世键 , 刘艳梅 , 刘 标 , 白 静 , 关子奇
2025, 54(6):1641-1652. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240046
摘要:形状记忆合金(shape memory alloys,SMA)兼具形状记忆效应和超弹性两大特性,为了在航空领域更好地利用且发挥该材料的突出作用,综述了SMA的种类及机制、制备与加工工艺、航空应用方面的研究进展。基于SMA材料特性特点,围绕SMA在管接头、可变形机翼、进气整流罩、智能降噪喷口等航空领域的应用研究特点,展开详细讨论并分析当前存在的差距。该研究结果表明,随着航空制造技术的发展,SMA的应用将朝着耐高温、轻量化、智能化的方向发展。
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