2025年第1期

>2025青年编委专辑

• 金属密封软金属和基体界面过渡层特征

  张大伟, 张学开, 曹子轩, 葛子逸, 吕世昌, 李智军, 赵升吨, 胡阳虎

  2025,54(1):1-9   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240473

  摘要(6) HTML(9) PDF(3.09 M)( 4)

  摘要：带有软金属镀层的自紧式金属密封广泛应用于高温、低温、高压等复杂工况。研究软金属镀层和高温合金基体界面过渡层特征及结合强度对提升密封性能和金属密封工作全过程建模与简化具有重要意义。采用试验方法研究了不同软金属镀层材料及厚度组合下软金属和基体界面元素分布特征和镀层-基体结合强度。结果表明：软金属镀层厚度对GH4169-Cu、GH4169-Ag和Cu-Ag界面形貌几乎没有影响，但对不同金属之间的过渡层厚度有影响；随着镀层厚度增加，该影响减弱，镀层厚度大于30 μm后，过渡层厚度稳定在2 μm左右。划格试验表明Cu、Ag和Cu-Ag复合镀层与基体GH4169均结合较好。软金属材料对过渡层特征和镀层划格试验后表面特征有显著影响。

• Co含量对高熵高温形状记忆合金的组织及力学性能影响

  赵燕春, 金博, 冯远飞, 马虎文, 于志琦, 冯力, Liaw Peter K

  2025,54(1):10-16   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240507

  摘要(2) HTML(2) PDF(2.58 M)( 0)

  摘要：采用水冷铜坩埚磁悬浮真空熔炼炉制备了(TiZrHf)₅₀Ni₃₀Cu_20-xCo_x(x=2，4，6，at%)高熵高温形状记忆合金，并研究了Co含量对其微观组织和力学性能的影响。结果表明，随着Co含量增加，合金晶粒尺寸减小。合金在铸态下主要由B19′和少量B2相组成，断口组织富含B19′相，而B2相几乎消失。增加Co含量和缩小试样尺寸(d)显著提升了合金的抗压强度和塑性，在d=2 mm时，(TiZrHf)₅₀-Ni₃₀Cu₁₄Co₆合金表现出最佳综合力学性能，抗压强度为2142.39±1.8 MPa，塑性为17.31±0.3%。压缩循环试验显示，随着压缩应变增加，(TiZrHf)₅₀Ni₃₀Cu₁₄Co₆合金的残余应变增大，但回复能力减弱。合金的超弹性回复能力不断增强，超弹性回复率从1.36%增至2.12%，残余应变率从1.79%增至5.52%，弹性回复率从3.86%增至7.36%，总回复率从74.48%降至63.20%。

• 铜/石墨烯复合材料中石墨烯尺寸依赖的硬度及强化机制：分子动力学研究

  张霜, 常国, 李亮, 李响, 彭浩然, 陈凯运, 杨楠, 霍望图

  2025,54(1):17-26   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240513

  摘要(4) HTML(2) PDF(1.86 M)( 2)

  摘要：金属/石墨烯复合材料的卓越强度在很大程度上取决于石墨烯的特征尺寸、分布和形态。然而，石墨烯尺寸/分布对力学性能及相关强化机制的影响尚未完全阐明。在相同的石墨烯体积分数和分布条件下，通过分子动力学模拟研究了石墨烯片尺寸对复杂应力场下铜/石墨烯复合材料硬度和变形行为的影响，并建立单晶铜和石墨烯完全覆盖的铜基复合材料的2种模型作为对照。结果表明，强化效果随着石墨烯片尺寸的变化而变化。除了石墨烯位错阻挡效应和承载效应外，随着石墨烯片尺寸减小，变形机制依次从层错四面体、位错绕过、位错切过向位错形核变形机制转变。石墨烯片未完全覆盖铜基体的铜/石墨烯复合材料的硬度甚至高于完全覆盖的复合材料。经分析，位错挤出机制和汤普森四面体钉扎位错机制提供了额外的强化效应。

• TC4/Al 6063/Al 7075爆炸焊接复合板的微观结构分析:多尺度模拟与实验研究

  周嘉楠, 罗宁, 梁汉良, 陈金华, 刘治兵, 周晓红

  2025,54(1):27-38   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240504

  摘要(5) HTML(1) PDF(3.62 M)( 4)

  摘要：轻质高强钛/铝合金由于材料属性差距悬殊导致复合困难。提出引入Al 6063中间层，通过爆炸焊接成功制备TC4/Al 6063/Al 7075三层复合板。通过场发射扫描电子显微镜和电子背散射衍射揭示了各结合界面微观特性。应用有限元方法-光滑粒子流体动力学（FEM-SPH）方法与分子动力学（MD）方法相结合针对爆炸焊接结合界面多尺度下成形及演化特征进行分析。结果表明，TC4/Al 6063和Al 6063/Al 7075结合界面形貌平坦且存在小波纹，无明显缺陷和裂纹。两个结合界面附近均观察到晶粒细化现象，且TC4与Al 7075塑性变形程度均强于中间层Al 6063。FEM-SPH模拟得到的界面形貌特征与实验结果相近。MD模拟表明，界面元素扩散主要发生在卸载阶段，界面元素扩散厚度模拟结果与测试结果相符。采用引入中间层爆炸焊接工艺可以有效地制备高质量钛/铝合金复合板，并为爆炸焊接结合界面提供了一种多尺度模拟思路。

• 时效对含铌不锈钢性能及焊后组织的影响

  刘天增, 赵燕春, 陈安忠, 于志琦, 冯力, 李具仓, 潘吉祥

  2025,54(1):39-49   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240506

  摘要(1) HTML(0) PDF(4.47 M)( 0)

  摘要：研究了不同时效工艺对347H不锈钢析出相、力学性能、耐熔盐腐蚀性能和焊后组织的影响。结果表明，700 ℃时效400 h后，晶体内部会出现大量析出相；时效3000 h后，析出相数量增多，并大量聚集在晶界处；析出物有2种形态，其中粗大的析出物富含Cr，而较小的析出物以NbC为主。700 ℃时效30 min后，试样在室温和593 ℃时的屈服强度以及抗拉伸强度均升高，但延伸率降低。在565 ℃硝酸盐中的腐蚀结果表明，老化试样与原始试样的腐蚀产物相同，均为Fe₂O₃、Fe₃O₄、MgCr₂O₄、MgFe₂O₄、FeCr₂O₄和NaFeO₂。原始试样中致密均匀、与基体结合较好的Fe₃O₄的比例高于时效试样，因此耐腐蚀性较好。在700 ℃时，时效时间对焊后组织无明显影响。

• 富铈稀土和Al-Ti-B复合添加对Al-Mg-Si合金微观组织与力学性能的影响

  种宇璠, 杜赵新, 巩天浩, 孙保安, 潘哲儒, 亓乐乐, 解程程, 程军

  2025,54(1):50-61   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240427

  摘要(1) HTML(0) PDF(6.08 M)( 0)

  摘要：采用富铈稀土与Al-Ti-B直接复合添加的方式对6061铝合金进行改性。结果表明，适量Al-Ti-B与Ce、La元素按照一定比例添加时能够发挥协同作用促使合金晶粒细化。同时Ce、La元素与Si等元素结合形成稀土相，改善析出相的形态及分布，减弱β-Fe相对合金组织与力学性能的危害。当稀土含量过多时，一方面，本应该形成Mg₂Si相的一部分Si元素会被过多的Ce、La元素抢夺而导致强化相减少，另一方面，较多数量或较大尺寸的稀土相容易成为裂纹源，不利于合金组织的改善和性能的提升。富铈稀土与Al-Ti-B复合添加的形式能够在保证合金强度的同时显著提升6061铸态合金的塑性。采用复合添加比例为Al-Ti-B:RE=2:1时，制备得到的新型6061-RE铝合金在铸态状态下和经过均匀化热处理后，平均延伸率相较原始6061铝合金分别增长了50%与45%，这有利于合金后续的变形加工。采用复合添加比例为Al-Ti-B:RE=2:1时，制备得到的该6061-RE铝合金经540 ℃/1 h固溶与180 ℃/5 h时效热处理后，析出大量针状 Mg-Si相，其平均极限抗拉伸强度与屈服强度分别达313.2与283.1 MPa，相较原始6061铝合金分别提升了12.3%与14.5%，平均延伸率提升了41%。

• 激光金属沉积Ti-6Al-4V钛合金在高周疲劳加载下的早期裂纹扩展行为

  李艳萍, 黄玮, 赫燕, 徐丰, 赵思晗, 郭伟国

  2025,54(1):62-75   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240580

  摘要(1) HTML(0) PDF(4.49 M)( 0)

  摘要：裂纹的萌生和早期扩展对材料的整体疲劳寿命具有重要意义。为了了解激光金属沉积钛合金（LMD Ti64）在断裂早期的各向异性断裂行为，对3个不同方向的试样以及锻造试样进行了4点弯曲疲劳试验。结果表明，LMD Ti64具有各向异性的裂纹萌生和早期扩展行为：在垂直于沉积方向上，表现出比其余两个方向更好的疲劳抗性；裂纹的萌生位置和早期的扩展路径主要由U型缺口附近的微观结构主导；LMD Ti64具有典型的小裂纹效应，3个方向的早期裂纹扩展速度相似；受滑移系统的影响，LMD Ti64的扩展路径上频繁出现二次裂纹，这些二次裂纹通常与主裂纹呈60°角。通过电子背散射衍射分析表明，LMD Ti64具有择优取向，表现为强//Z织构和//Z织构。当β柱状晶粒的方向发生翻转时，其晶体学取向也会随之改变，从而导致LMD Ti64在裂纹萌生和早期裂纹扩展过程中出现疲劳各向异性。

• SiO₂纳米颗粒/硅酸盐对TC4钛合金微弧氧化膜层性能的影响

  孙枫宇, 杨钊, 胡杰, 龚云柏, 王平, 罗启铭, 朱满兰

  2025,54(1):76-83   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240394

  摘要(2) HTML(1) PDF(2.70 M)( 0)

  摘要：通过向偏铝酸钠基础电解液中加入SiO₂纳米颗粒或硅酸钠制备了TC4钛合金微弧氧化膜。使用XRD、SEM、EDS、电化学工作站和摩擦磨损仪检测并分析了添加剂对膜层的影响。结果表明，SiO₂纳米颗粒和硅酸钠的添加能够显著改善膜层的性能，膜层主要物相为金红石型和锐钛矿型TiO₂、α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃、Al₂TiO₅与SiO₂。成膜过程中，SiO₂纳米颗粒和硅酸钠的加入能有效增加膜层的厚度与致密度，同时具有优异物理性能的SiO₂纳米颗粒可以直接沉积在放电通道处，大大提高了膜层的耐磨性和耐腐蚀性。其中，添加SiO₂纳米颗粒的膜层具有最优异的耐蚀性与耐磨性，腐蚀速率与平均摩擦系数最低分别为4.095×10^-5 mm/a和0.30。

• 钨/钼合金先进焊接技术研究现状

  王星星, 楚浩强, 谢旭, 潘昆明, 杜全斌, 李昂, 张黎燕

  2025,54(1):94-108   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240462

  摘要(2) HTML(0) PDF(2.56 M)( 0)

  摘要：钨/钼合金因其高熔点、高强度等特性，在核工业、航空航天等领域中广泛应用。然而，其烧结性、加工性较差，在制造大尺寸或复杂形状零件时极为困难，因此开展钨/钼合金先进焊接技术研究非常必要。从钨/钼合金焊接缺陷和焊接工艺出发，介绍近年钎焊、放电等离子烧结扩散焊、电子束焊、激光焊等特种连接技术及合金掺杂处理应用于钨/钼合金异质连接的最新进展，同时指出钨/钼合金焊接存在的问题。最后对钨/钼合金各种焊接技术的未来发展进行总结和展望，为钨/钼合金焊接技术进一步发展提供理论支撑和工程依据。

• Si对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂性能的影响

  公维佳, 陈帅, 刘禄鹏, 杜东海

  2025,54(1):109-117   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240516

  摘要(1) HTML(1) PDF(8.56 M)( 0)

  摘要：堆芯内奥氏体不锈钢的辐照促进应力腐蚀开裂（IASCC）是影响核反应堆服役安全和寿命的重要影响因素之一。大量的研究表明，奥氏体不锈钢的IASCC与辐照引起的Si在晶界富集有关。为探索晶界Si富集程度对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂速率的影响，测量了Si含量不同的模型合金在320 ℃高温水中的裂纹扩展速率（CGR），深入分析了不同合金的裂纹扩展路径和断口形貌特征。研究发现，在含氧水环境中，含Si合金的CGR较高且对Si含量无明显依赖关系；而在含氢水化学环境中，随着Si含量的增加，CGR增加并达到在含氧水环境中的水平。应力腐蚀裂纹主要沿着大角度晶界扩展，而且Si含量越高，样品的裂纹尖端就越尖锐。晶界富集的Si在高温水中被氧化，生成的氧化膜易溶于水，导致晶界氧化膜的强度降低，在应力的作用下更容易开裂，引起应力腐蚀开裂敏感性上升。

• W替代部分Mo对Ti-Al-Mn-Mo合金耐磨及拉伸性能的影响

  杨心月, 李小兵, 薛鹏, 陈波, 舒磊, 牛红志, 刘奎

  2025,54(1):118-125   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230700

  摘要(4) HTML(2) PDF(4.33 M)( 0)

  摘要：对比测试了2种低成本、易变形的Ti-44Al-3Mn-0.8Mo（TMM）和Ti-44Al-3Mn-0.4Mo-0.4W（TMMW）合金（原子分数，%，下同）的耐磨性能和拉伸性能，分析了用0.4Mo-0.4W替代0.8Mo后对其耐磨性、显微硬度、拉伸性能以及显微组织特征的影响。结果表明，W替代部分Mo使Ti-Al-Mn-Mo系合金的耐磨性能与显微硬度得到明显改善，且合金室温和高温拉伸强度有所提高，室温延伸率由0.75%提高至1.50%，高温延伸率稍有降低。对比发现，合金中W的β稳定作用要稍弱于Mo，W的替代使得合金组织中残存的β_o相和γ相含量降低，α₂相含量明显增加，片层组织含量提高，片层间距减 小。TMMW合金具有更高的显微硬度和更佳的耐磨性与W替代后合金组织、相构成变化有密切关系。W替代部分Mo后合金β_o相含量减少、片层含量的提高及片层厚度的降低是合金具有更高拉伸强度和更优室温延伸率的主要原因。

• 选区激光熔化316L不锈钢bcc点阵结构的支柱尺寸差异对其抗压缩性能的影响

  王建东, 管瑶, 杨金水, 王大鹏, 窦文浩

  2025,54(1):126-133   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240559

  摘要(2) HTML(1) PDF(5.27 M)( 1)

  摘要：为研究支柱尺寸差异对bcc点阵结构抗压缩性能的影响，在相同密度下，设计了5种不同支柱尺寸的bcc-x点阵结 构。采用选区激光熔化技术制备了316L不锈钢bcc-x点阵结构，使用材料塑性本构建立点阵结构准静态压缩的有限元分析模型。实验和模拟的结果表明：随着支柱比例因子x的增加，bcc点阵的抗压缩性能体现出先升后降的趋势，且x大于1后，抗压性能对x更敏感。x为1时可获得最优的抗压性能，bcc-1的比刚度、比强度和比能量吸收分别为986.794 MPa·cm³·g^-1、 25.084 MPa·cm³·g^-1和11.731 J/g。与bcc-1相比，x的降低和增加都会破坏单元的对称性，且x越偏离1时，层间高应力区分布越不规律，结构的变形越易失稳。其中bcc-1.5的抗压性能最差，比刚度、比强度和比能量吸收相对于bcc-1分别降低了20.765%和12.265%和12.309%。

• 多层金属复合材料界面微观结构特征数值计算研究

  梁汉良, 罗宁, 周嘉楠, 陈金华, 贾永胜, 陈翔

  2025,54(1):134-146   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240542

  摘要(3) HTML(1) PDF(7.36 M)( 2)

  摘要：随着航空航天及兵器防护等领域技术与装备的快速进步与发展，加快轻质高强新型金属复合材料的开发和研究具有十分重要的意义。本研究采用多尺度数值计算方法探究了多层金属爆炸焊接复合材料界面特征参数变化规律及界面原子尺度扩散行为及特征。结果表明：随着时间的推移，多层板材间动态碰撞角呈现初始阶段小幅升高，并在中间阶段保持稳定的变化规律。结合界面呈现明显的波纹结构特征，多层复合板结合界面处压力分布明显高于板材其他区域，且结合界面压力呈现从上到下逐渐减小的变化规律，最下侧结合界面处有效塑性应变略高于其他3个结合界面。在不同速度微观尺度碰撞下，3个焊点处均发生了明显的原子扩散现象，随着冲击速度的减小，结合界面处原子扩散层厚度也随之减小，3个扩散层厚度范围分别为1.12~1.58 μm，1.8~2.55 μm和1.22~1.73 μm。

• 新型Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金焊丝激光焊接头组织性能

  方乃文, 冯志强, 武鹏博, 黄瑞生, 罗玖田, 黎泉, 信国松

  2025,54(1):147-155   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240536

  摘要(3) HTML(1) PDF(5.42 M)( 3)

  摘要：通过优化Cr-Mo-Zr的协同作用机制开发了钛合金实心焊丝，选择具有均匀的熔滴受力状态、稳定的熔滴过渡形式的液桥过渡进行激光填丝焊，最终实现了20 mm厚Ti64钛合金板的优质焊接。经过观察和测试发现Ti-Al-Cr-Mo-Zr钛合金实心焊丝具有足够的挺度和松弛度，为后续的激光填丝焊接时光束与焊丝所需的精准对中和稳定送丝提供了保障；焊缝中大于10°的大角度晶界占比为97.8%，几何必要位错密度较低，小尺寸晶粒的占比较大，焊缝表现出总体取向性不强，织构不明显且分布随机，最大基面取向密度仅为12.66；焊接接头的平均抗拉强度为901 MPa，平均断后伸长率为21%，室温冲击韧性分布在29~33 J之间。自主开发设计的Ti-Al-Cr-Mo-Zr系钛合金实心焊丝对于获得强度和塑韧性协同优化的焊接接头具有重要的作用，为钛合金焊接结构长期安全服役提供了基础技术支撑。

• 拨叉轴等离子焊接数值模拟与实验研究

  杨建光, 纪宏超, 裴未迟, 何雷, 黄晓敏, 王珊珊

  2025,54(1):156-170   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240373

  摘要(2) HTML(1) PDF(7.91 M)( 6)

  摘要：拨叉轴是手动变速箱、自动化手动变速箱和双离合变速箱中连接拨叉，调整齿轮啮合的重要零件。为研究拨叉轴等离子焊接过程中焊接变形、残余应力与焊接工艺参数的关系，基于ABAQUS仿真软件，采用温度-位移耦合的有限元计算方法并选取双椭球热源模型，对焊板与叉轴焊接的应力场、变形及温度场进行了数值模拟，完成了拨叉轴焊接工艺方案的优化，通过仿真和实验验证了优化模型的可靠性。结果表明：焊接变形随着焊接速度的增大有所减小，焊接速度在 2.5~3.0 mm/s区间时焊接变形量较小；变形随着焊接电流的增大而增大。焊接残余应力同焊接电流、焊接速度没有表现出明显的变化规律，但峰值均分布在560 MPa左右，小于叉轴650 MPa的抗拉强度，存在局部的应力集中现象。整体看，残余应力主要分布在焊缝两端，变形主要发生在焊板，经过优化的模型两道焊缝热源温度峰值更加均衡，局部焊接残余应力与变形略有下降。因此，模拟与实验结果可以为生产过程焊接质量的控制提供理论指导。

• 复合添加Sn和Mn对AZ21合金微弧氧化涂层组织和 性能的影响

  高付豪, 吕滨江, 郭峰, 崔宁, 徐铁伟

  2025,54(1):171-183   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240304

  摘要(4) HTML(1) PDF(10.55 M)( 2)

  摘要：以挤压态Mg-2Al-Zn（AZ21）合金为研究对象，研究了在基体中少量复合添加低成本Sn（1%，质量分数）和Mn（0.5%，质量分数）元素对AZ21合金微弧氧化涂层组织和性能的影响。在基体中复合添加Sn和Mn元素后，并未改变涂层中相的构成，涂层中主要为MgO、MgAl₂O₄和AlPO₄相；涂层厚度和孔隙率稍有增加，厚度由8.49 μm增加到9.60 μm，孔隙率由5.05%增加到5.75%。通过干摩擦磨损实验、浸泡实验和电化学测试分别评估了基体和涂层的耐磨性和耐蚀性。结果表明，微弧氧化涂层明显改善了基体的耐磨性和耐蚀性。Sn和Mn的复合添加改善了涂层的耐磨性，但其涂层的耐蚀性有所下降，涂层的磨损率由3.53×10^-5 mm³·(N·m)^-1减小到2.993×10^-5 mm³·(N·m)^-1，涂层的腐蚀电流密度由3.14×10^-6 A·cm^-2增加 到4.18×10^-6 A·cm^-2。

• 高塑性纳米准晶Mg-1.92Zn-0.34Y合金的热变形行为

  曾崎, 王少阳, 荣鹏, 朱凯, 张英波, 高川云, 胡云峰

  2025,54(1):184-190   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240443

  摘要(1) HTML(1) PDF(3.76 M)( 0)

  摘要：纳米准晶增强Mg-Zn-Y合金室温具有超高延伸率，具有较广阔的应用前景，需进一步研究其热变形行为，为后续加工提供理论和应用基础。本工作采用半固态+热挤压的复合工艺制备了含有纳米准晶颗粒的Mg-1.92Zn-0.34Y（质量分数，下同）合金，探究本合金在250、300和350 ℃温度和10^-3、10^-2和10^-1 s^-1应变速率条件下的高温变形机制，着重研究微量纳米准晶颗粒对Mg-1.92Zn-0.34Y合金热变形行为的影响。结果表明：半固态+热挤压的复合工艺制备了高塑性纳米准晶Mg-1.92Zn-0.34Y合金，其室温下抗拉延伸率为44%±2.6%，抗拉强度为258±2.0 MPa，屈服强度为176±1.6 MPa。通过本构关系获得平均变形激活能达到271.7812 kJ/mol，其应力指数为6.7838；Mg-1.92Zn-0.34Y合金具有较好的热塑性，在研究条件下无失稳现象，表明纳米准晶颗粒能够强化其变形能力；最佳热加工区域是：330~350 ℃，10^-3~10^-2 s^-1，即高温低应变速率区。

• 带气膜冷却孔热障涂层的氧化机理研究

  高超, 王森源, 刘玲, 马壮, 杨茗佳

  2025,54(1):191-201   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240432

  摘要(2) HTML(2) PDF(9.85 M)( 1)

  摘要：针对目前带气膜冷却孔热障涂层中氧化机理不明确的问题，本工作利用飞秒激光加工热障涂层气膜冷却孔，观察了气膜冷却孔的微观形貌，对带孔热障涂层进行1000和1150 ℃条件下的静态氧化研究。带孔涂层经1000 ℃静态氧化实验后，热生长氧化物（thermally grown oxide，TGO）生长速率常数为0.372 μm²·h^-1，随着氧化时间的延长，TGO厚度先快速增加，后缓慢增加；经1150 ℃静态氧化实验后，带孔涂层TGO生长速率常数为1.26 μm²·h^-1，略大于无孔涂层，氧化100 h后，陶瓷层和粘结层界面处的TGO厚度为11.610 μm，与无孔涂层接近。研究结果表明，随着氧化温度的提高，带孔涂层陶瓷层和粘结层界面处的TGO生长速率显著提升，氧化进程加快。相同氧化温度条件下，气膜孔在短时氧化过程中加快了TGO的生长速率，对于TGO在100 h氧化后的厚度影响不大。

>材料科学

• Cr₂O₃涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金润湿性及界面反应的影响

  何家宝, 王亮, 邹明科, 张朝威, 王新广, 姜肃猛, 吴佳欣, 孟杰, 周亦胄

  2025,54(1):202-208   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230706

  摘要(2) HTML(2) PDF(4.39 M)( 0)

  摘要：通过多弧离子镀法在硅基陶瓷型芯表面制备Cr₂O₃涂层，借助高温原位座滴法实验研究了Cr₂O₃涂层对硅基陶瓷型芯与镍基单晶高温合金在1550 ℃接触后的润湿行为以及界面反应行为的影响，并利用SEM、EDS和XRD对界面反应后的界面形貌、元素分布以及反应产物进行了分析。研究发现，镍基单晶高温合金在涂覆Cr₂O₃涂层的硅基陶瓷型芯上的润湿角为98.29°。高温合金熔体中Hf、Al与Cr₂O₃涂层反应，在高温合金底部生成HfO₂、Al₂O₃以及游离的Cr。生成的Al₂O₃形成保护层阻止高温合金中活泼元素向界面扩散，但仍有少量高温合金熔体与失去涂层保护的硅基陶瓷基体发生反应，在界面处生成Al₂O₃以及游离的Si。生成的Cr、Si在界面处富集并在高温合金表面生成CrSi₂；部分Si自高温合金表面向内部扩散，与W等难熔元素在高温合金近表面处形成（Mo,W,Re）₅Si₃。结果表明，镍基单晶高温合金在涂覆Cr₂O₃涂层的硅基陶瓷型芯上的润湿角相较于在未表面改性的硅基陶瓷型芯上的润湿角小，润湿性好。综合上述分析，在硅基型芯表面涂覆Cr₂O₃涂层有利于改善铸件局部位置的合金充型，但对界面反应控制效果有限。

• α相对亚稳β钛合金Ti-5.5Cr-5Al-4Mo-3Nb-2Zr在3.5% NaCl溶液中应力腐蚀行为的影响

  刘璇, 张浩宇, 王圣元, 周舸, 程军, 陈立佳

  2025,54(1):209-217   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230681

  摘要(1) HTML(1) PDF(7.30 M)( 0)

  摘要：设计了一种亚稳β钛合金Ti-5.5Cr-5Al-4Mo-3Nb-2Zr，利用不同热处理方式获得3种具有不同α相的微观组织，利用SEM、TEM、电化学实验及慢应变速率拉伸实验研究α相对该合金应力腐蚀行为的影响，结果表明：经过650 ℃/6 h时效处理次生α_s相粗化（组织编号：M1），经过两相区的790 ℃/0.5 h固溶处理形成粗大的初生α_p相（组织编号：M2），经过790 ℃/0.5 h固溶处理与650 ℃/6 h时效处理同时存在粗大的初生α_p相、细小的次生α_s相（组织编号：M3）。电化学实验结果表明M3的自腐蚀电流密度相对最低为1.10×10^-8 A/cm²，极化电阻相对最高为2.30×10¹⁰ Ω·cm²，其耐腐蚀性能最好，其次为M2，M1最差。慢应变速率拉伸实验结果表明M3具有相对最低的应力腐蚀敏感性指数为5.0%，其应力腐蚀开裂敏感性相对最低。该合金的应力腐蚀开裂机制为氢吸附促进位错运动和氢促进局部塑性变形的相互作用。

• Ti/Al微叠层复合板单向拉伸与胀形性能

  李渤渤, 樊江昆, 许亚利, 黄正皓, 林鹏, 高福洋, 陶会发, 李金山, 王非, 王哲

  2025,54(1):218-223   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230683

  摘要(1) HTML(1) PDF(3.43 M)( 0)

  摘要：采用真空热压法制备了Ti/Al微叠层复合板，其微观结构为Ti/TiAl₃/Al层交替排列。采用单向拉伸与气压胀形实验对其高温单向拉伸变形行为与胀形性能进行了研究。结果表明，15 min热压复合板由于硬脆相TiAl₃层较薄，表现出较好的塑性变形能力。复合板高温变形时，裂纹出现钝化，阻碍其在TiAl₃层中进一步扩展，使得复合板在600 ℃时表现出135%的伸长率和45%的极限胀形率。胀形球壳顶部区域，Ti层和Al层均发生较大程度形变，出现颈缩现象，Ti/Al界面呈现波浪状，TiAl₃层破碎成岛状，空隙大部分被Al层填充而未形成裂纹。

• Cs₂F₅Li₃对Li₂S吸附的第一性原理计算

  王梦祥, 许家鑫, 覃田鑫, 刘芯佚, 肖承杰, 刘正堂, 刘其军, 蒋城露

  2025,54(1):224-231   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230716

  摘要(1) HTML(2) PDF(3.52 M)( 3)

  摘要：锂硫电池（LSBs）具有超高的理论能量密度和低成本的阴极材料。然而，LSBs的循环使用会产生多硫化物（LiPSs），出现严重的“穿梭效应”，导致电池高度极化，电池性能受损，甚至产生安全问题，使得LSBs的应用仍然极具挑战性。本工作针对“穿梭效应”问题，利用结合能讨论了材料Cs₂F₅Li₃对Li₂S的吸附能力，即抑制其“穿梭”的能力。基于密度泛函理论的第一性原理方法，通过CASTEP软件对Cs₂F₅Li₃与Li₂S进行了模拟计算，得到Cs₂F₅Li₃对Li₂S的结合能为 –2.53 eV。为了探究吸附的机理，计算分析了体相Cs₂F₅Li₃、体相Li₂S、Li₂S(100)、Cs₂F₅Li₃(001)以及Cs₂F₅Li₃(001)-Li₂S(100)的基本性质、电子结构和电荷转移。结果表明，结合能是由两切面结合后，F 2p和Li 1s2s、S 3p和Li 1s2s形成的离子 键，S 3p和F 2p之间形成的共价键，与体系内键的弛豫交换能量提供。切面后，Cs₂F₅Li₃(001)比Cs₂F₅Li₃有更强的化学活性，Li₂S晶体由半导体性向金属性转变，Cs₂F₅Li₃(001)-Li₂S(100)体系金属性增加，导电性能更强，光电效应比Cs₂F₅Li₃(001)更强。吸附能计算结果表明Cs₂F₅Li₃能够抑制因Li₂S的扩散而带来的“穿梭效应”，有利于缓解Li₂S导致的LSBs反应动力学缓慢、活性低、电池容量下降等问题，对提高锂硫电池的性能具有较强的理论参考价值。

>评述

• 钛基植入材料的物理抗菌表面修饰

  张哲, 刘慧, 林漫峰, 蔡宗原, 赵大鹏

  2025,54(1):84-93   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240527

  摘要(2) HTML(0) PDF(2.07 M)( 0)

  摘要：钛基植入体的感染是其临床应用的重要挑战，特别是当植入体表面形成了生物膜之后。抗生素、金属纳米颗粒和抗菌肽等抗菌药物已经广泛用于治疗钛植入体的感染。然而，这些化学手段具有潜在的毒性、抗生素抗药性以及长效抗菌效果不足等缺点。因此，钛基植入体的物理抗菌表面正吸引着越来越多的关注。概述了不同的钛基生物材料表面仅依靠植入体本身的物理性质（如纳米拓扑结构）或外源性物理刺激（如光催化）对各种细菌的抗菌效果。影响物理抗菌过程的因素有很多，包括纳米拓扑结构的尺寸、形貌和密度以及细菌生长周期等。此外，对钛基植入材料不同物理抗菌表面的机理进行了总结。

• 核用钛合金辐照效应的研究现状与展望

  胡爽, 万明攀, 朱特, 曹兴忠

  2025,54(1):232-242   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240529

  摘要(1) HTML(1) PDF(4.91 M)( 0)

  摘要：钛合金因具有高比强度、低密度、耐腐蚀性、抗氧化性、高温稳定性以及低中子截面等特点，逐渐被用作船舶和空间核动力装置的关键部件。为提高钛合金抗辐照性能，推进钛合金在核工程领域广泛应用，不少研究人员在钛合金辐照效应等关键问题研究上做出了很大努力。本文回顾了钛及钛合金在核领域的发展与辐照效应研究，全面综述了不同粒子辐照（中子、离子等）下，多种先进钛合金中辐照缺陷演变及相互作用机制，还总结了服役条件（温度、应力、辐照）对钛合金的硬度、拉伸、疲劳以及蠕变等力学性能的影响规律。最后，基于目前核用钛合金研究现状，展望了未来钛合金辐照效应的研究方向和改善抗辐照性能的发展趋势。

• 非晶合金焊接研究进展

  龚攀, 刘孝淇, 黄虎, 汤新龙, 卓军, 张茂, 唐学峰, 王新云, 刘辉

  2025,54(1):243-253   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240064

  摘要(1) HTML(1) PDF(3.00 M)( 1)

  摘要：非晶合金具有良好的物理和化学性能，但尺寸问题限制了其实际应用，而焊接技术可以突破其应用瓶颈。非晶合金焊接方法可分为液相焊接和固相焊接，两类方法焊接过程中非晶接头形成方式不同，有效避免晶化是获得高质量接头的关键，本文就非晶合金焊接领域的研究进行了系统全面的梳理与归纳，综述了非晶合金/非晶合金焊接、非晶合金/晶态金属焊接的研究现状，重点阐述了不同焊接方法获得完全非晶态焊件的特点与局限，同时本文还综述了非晶合金作为钎料的研究现状，分析了非晶钎料的应用前景，并总结了提高非晶钎料钎焊接头力学性能的方法，继而对非晶合金焊接研究及发展提出了展望。关键词：非晶合金；焊接技术；非晶钎料；晶化

• 常用金属材料的低温摩擦学研究进展

  朱龙辉, 焦智超, 石烨然, 周青, 任越, 王海丰

  2025,54(1):254-262   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240484

  摘要(2) HTML(1) PDF(4.14 M)( 1)

  摘要：近年来，航空工业、低温超导、氢能源动力等领域的迅速发展推动了低温环境下装置运行可靠性需求的增加。低温会引起润滑剂的失效以及金属机械性能的恶化，由此引发的润滑问题日渐凸显，金属材料将面临低温下干摩擦的严峻服役环境。因而，材料卓越的摩擦磨损性能是确保机械设备在低温环境下长期稳定运行的关键因素。本文阐述了低温下润滑方面面临的挑战，包括低温润滑失效以及金属韧脆性改变；介绍了目前金属材料常见的低温摩擦服役环境；重点介绍了低温下性能优异的钢材料、钛合金、铝合金和多主元合金材料，并展望了该领域未来发展趋势。

• 钛及其合金表面固体粉末渗镀研究进展

  唐梓焜, 段永华, 郑善举, 彭明军, 李萌蘖, 李俊

  2025,54(1):263-279   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240517

  摘要(2) HTML(1) PDF(4.84 M)( 1)

  摘要：钛及钛合金由于硬度低、耐磨性差、高温抗氧化性能弱的特点限制了它在复杂环境下的应用。固体粉末渗镀技术可以有效提高钛及其合金的表面硬度、耐磨性以及高温性能。固体粉末渗镀温度、保温时间以及渗剂对渗层的形貌都具有较为明显的影响。碳元素和硼元素的渗入，可以显著提高其表面硬度和耐磨性，而铝元素的渗入可以提高钛合金的高温抗氧化性能，同时增强渗层与基体的结合力。通过调整工艺可以制备多组元的渗层结构，从而获得优异的综合性能。但目前仍存在渗硼层表面疏松、渗层与基体结合力较弱、多元固体粉末渗镀技术有待完善以及渗镀时间长、温度高等问题待解决。

• 激光选区熔化成形高强钛合金研究现状及展望

  马尹凡, 樊江昆, 唐璐瑶, 翟浩宇, 张智鑫, 陈彪, 王军, 唐斌, 寇宏超, 李金山

  2025,54(1):280-292   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230690

  摘要(2) HTML(1) PDF(9.38 M)( 2)

  摘要：以近/亚稳β钛合金为代表的高强钛合金具有高的比强度、良好的塑性加工性能、优异的淬透性以及可通过热处理强化获得强度-塑性-韧性匹配，已广泛应用于航空航天等领域重大装备承力构件。激光选区熔化（SLM）作为钛合金增材制造领域的一项重要技术，具有可以实现近净成形、复杂结构一体化成形等显著优势，成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文围绕SLM成形原理和特点，从SLM成形高强钛合金经历极高加热/冷却速率以及独特的热循环历史出发，重点介绍了高强钛合金微观结构特征、相组成以及力学性能特点。总结了SLM高强钛合金热处理工艺种类及其主要影响规律，旨在为获得优异的力学性能匹配提供参考。最后，根据对现有研究成果的分析，总结了SLM成形高强钛合金研究面临的挑战，并对未来该领域可能的研究方向作了展望。

优先出版

• 不同构型Mg-5Zn镁合金多孔骨修复支架SLM成形质量与性能

  优先出版日期:2024-12-02  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240618

  摘要(54) 全文(53)

  摘要：本文设计并通过SLM技术制备了体心立方(BCC)、菱形十二面体(RD)、面结构Gyroid(G)、Primitive(P)四种Mg-5Zn多孔支架,研究了其成形质量、压缩力学性能和降解行为。结果表明所制备的支架具有较好的还原度,表面化学抛光处理显著改善了支架表面质量和成形误差。面结构(G, P)支架粘附粉末的程度较杆结构(BCC, RD)轻,成形误差较小。相同设计孔隙率下,G构型支架的成形质量最佳。压缩时支架的失效模式以45°剪切断裂为主；孔隙率为75%时,四种构型支架的压缩性能都满足松质骨的压缩性能要求,BCC和G构型支架压缩性能相对较好。Hank’s溶液浸泡168h, B-2-75%构型支架局部腐蚀较为严重、部分支柱连接处发生断裂,G-3-75%构型支架以均匀腐蚀为主,结构保持较为完整,腐蚀速率和压缩性能损失小于B-2-75%结构；经综合对比优选G构型。

• 电流密度和铜离子浓度对电沉积Cu-Ni镀层性能的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240460

  摘要(48) 全文(99)

  摘要：本文研究了一种简单、高效、环保的防腐技术，通过在工件表面沉积铜镍合金涂层来阻止腐蚀介质，从而保护碳钢表面免受腐蚀。使用扫描电子显微镜、X射线能量色散光谱、维氏硬度计、摩擦磨损试验机和电化学测试研究了电流密度和Cu2+浓度对涂层成分、形态和组成的影响。涂层表面出现花椰菜状富镍突起结构。较低的电流密度和Cu2+浓度通过影响晶粒微观结构和Cu/Ni含量来影响涂层的维氏硬度和耐磨性，从而导致硬度和耐磨性能的降低。当电流密度为10 mA/cm2，Cu2+浓度为0.1 mol/L时，沉积样品的腐蚀电流密度达到1.389×10?5 A·cm-2，经过24小时的盐雾试验后，镀层表面腐蚀损伤明显小于未覆盖镀层样品。对沉积机理的研究表明，Cu2+在扩散控制下经历瞬时成核，倾向于垂直生长并形成花椰菜状突起，而Ni2+则受电化学控制，在表面均匀放电。

• 采用参数优化后的Hill 48 屈服准则对镁合金“v”型辊弯成形回弹进行数值模拟研究然后通过辊弯成形实验验证

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240464

  摘要(37) 全文(88)

  摘要：镁合金由于其各向异性特征，在数值模拟计算中难以准确预测镁合金板材弯曲回弹过程。为了更准确地分析镁合金“v”型辊弯成形回弹，本文利用Matlab软件应用误差优化函数优化ABAQUS仿真软件中Hill48屈服准则所需的各向异性势值参数，采用优化后的Hill48屈服准则模型对镁合金“v”型辊弯成形回弹进行数值模拟研究，将其结果与实验结果进行对比，结果表明采用优化后的Hill48屈服准则后回弹变化率与辊弯成形实验成型件的回弹变化率误差在2%以内。采用各项异性势值优化后的Hill48屈服准则可以提高镁合金“v”型辊弯成形的回弹预测精度。

• 空心阴极真空电弧及钛合金焊接特性研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240470

  摘要(23) 全文(83)

  摘要：采用空心阴极真空电弧技术焊接TC4钛合金，研究空心阴极真空电弧的伏安特性、发射光谱等物理特性，分析不同气体流量下焊缝的微观组织特征，测试焊缝的力学性能。结果表明：气体流量影响空心阴极真空电弧的物理特性，当气体流量降低时，电弧伏安特性曲线上升，电弧中心区域出现快电子主导的蓝色形态，电弧离子浓度增强；TC4钛合金母材的显微组织为（α+β）的两相组织；焊接热影响区的显微组织为等轴初生α+针状马氏体α′相组织与等轴初生α相+含针状马氏体α′相的转变β相组织的混合物，焊接热循环影响热影响区两种组织的分布；焊缝为针状马氏体α′组成网蓝组织；随着气体流量的减小，焊接能量密度增加，马氏体晶粒粗化并且分布散乱；焊接接头的抗拉强度高于母材。

• Mg-Bi合金中超-细混晶结构的构筑及其强韧化机理

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240480

  摘要(31) 全文(88)

  摘要：为制备出由超细晶（<1 μm）和细晶（1-10 μm）构成的超-细混晶结构镁合金，基于低温等径角挤压（ECAP）加工在制备超-细混晶结构金属材料方面的巨大潜力以及细晶Mg-Bi基合金优异的低温塑性变形性能，本研究选取细晶Mg-6Bi合金为坯料，提出逆温度场等径角挤压（ITF-ECAP）技术，实现了细晶Mg-6Bi合金的低温（<100 ℃）多道次强塑性变形加工。微观组织与力学性能表征结果表明，细晶Mg-6Bi合金在多道次ITF-ECAP加工过程中，优先在初始晶界处发生动态再结晶，同时有大量亚微米级Mg3Bi2相析出。4道次ITF-ECAP加工后，Mg-6Bi合金中形成了由平均晶粒尺寸（AGS）约为600 nm的超细晶区和AGS约为2 μm的细晶区构成的超-细混晶结构，其超细晶区体积分数约占72.5%。归因于细晶强化、沉淀强化、位错强化与背应力强化共同作用的结果，超-细混晶结构Mg-6Bi合金兼具优异的强度和塑性，其屈服强度和延伸率分别达到315.6±3.6 MPa与22.3±1.0 %。

• 冷喷涂制备钛基复合涂层的研究进展

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240483

  摘要(35) 全文(110)

  摘要：冷喷涂过程的低温特性带来了热输入小与涂层氧含量极低的特性,在制备氧化敏感的钛基涂层上有着极大的优势。结合冷喷涂在制备颗粒增强复合涂层方面的便利性,不仅能够弥补纯钛或钛合金材料耐磨性差的缺点,制备兼具良好力学性能与耐蚀耐磨的高性能涂层,而且在结构涂层与功能涂层的制备上也有很大的潜力。本文根据现有的研究报道,对冷喷涂钛基复合涂层制备过程中的沉积行为和机理进行总结；通过分析孔隙率和沉积效率,阐明强化相对冷喷涂钛基复合涂层的微观组织影响规律；揭示了强化相对钛基复合涂层的力学性能和摩擦磨损性能的作用机理。最后,对冷喷涂钛基复合涂层在未来的应用进行了展望,并列举了几个值得深入研究的方向。

• ZGH451镍基高温合金SLM成形开裂机理分析

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240487

  摘要(50) 全文(102)

  摘要：本文以SLM成形ZGH451镍基高温合金为研究对象，揭示凝固液膜导致裂纹萌生的机理，澄清合金元素、织构对裂纹缺陷产生的作用。实验结果表明：ZGH451镍基高温合金SLM成形过程中产生的裂纹主要分为内部凝固裂纹和边缘冷裂纹两类。在凝固末期枝晶间存在低熔点相液膜，凝固前沿高熔点Cr元素颗粒会阻碍熔体补缩，枝晶间液膜在补缩不足和枝晶热应力的双重作用下发生破裂导致材料心部凝固裂纹的形成。合金轮廓区域冷却速率高、热应力大，累积的残余应力超过材料强度极限或晶界结合强度导致冷裂纹形成。输入激光能量密度低于53.6J/mm3时合金中气孔与未熔合大量产生，超过130.9 J/mm3时沿熔池轨迹锁孔形成概率陡增，这些缺陷会在应力作用下诱发裂纹。枝晶间析出的TiC等颗粒越多、晶粒取向差越大合金裂纹敏感性越高。沉积态ZGH451镍基高温合金以γ、γ′相为主，样品在(100)晶面具有择优取向，晶粒平均纵横比达到11.25，组织织构显著加剧了晶粒边缘与尖端应力集中，促进裂纹的萌生、改变裂纹延伸方向。

• 不同热处理对Al-5.6Mg合金板材表面组织和阳极氧化膜组织的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240492

  摘要(16) 全文(97)

  摘要：本文研究了不同中间退火热处理对Al-5.6Mg合金轧制薄板表面组织和阳极氧化膜组织的影响。结果表明:在中间退火过程中，用连续退火代替箱式退火，试样表面晶粒尺寸可减小约60%，Mg析出相 (Mg2Al3)尺寸可减小约67%;在晶粒尺寸、析出相和织构的共同影响下，经连续中间退火和低温稳定化退火后阳极氧化，获得了最高的光泽度。均匀的微观结构有利于减少氧化膜的不均匀溶解，获得厚度均匀、光泽度高的阳极氧化膜。

• Ni中间层厚度对Zr-4/Nb/Ni/316SS扩散连接接头微观组织和性能的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240495

  摘要(42) 全文(116)

  摘要：本文系统地研究了不同厚度Ni中间层对Zr-4/Nb/Ni/316SS扩散连接接头微观组织、力学性能以及腐蚀性能的影响,结果表明,接头的典型界面组织为Zr-4/β-(Zr, Nb)/Nb/Ni3Nb/Ni/316SS。接头的抗剪强度随着Ni中间层厚度的增加先上升后下降,当Ni中间层为30 μm厚时,接头抗剪强度达到最大值380 MPa。为明确Ni中间层厚度对接头力学性能的作用机制,本文提取了接头界面的微观组织结构特征,并使用Abaqus模拟了接头界面残余应力分布情况。结合模拟结果对不同接头的力学性能和断裂情况进行对比分析,发现Ni中间层越厚,缓解残余应力的效果越好,但过厚的Ni中间层由于其良好的延展性会降低接头抗剪强度。最后,采用全浸腐蚀法研究了接头的耐腐蚀性能,结果发现接头的腐蚀速率随着Ni中间层厚度的减小而降低,当Ni中间层厚度为10 μm时,接头的耐腐蚀性能最佳。综上所述,建议将Ni中间层厚度控制在10 μm-30 μm之间,以兼顾接头的力学性能和耐腐蚀性能。

• 钨铼合金热稳定性与高温抗氧化行为的研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240509

  摘要(51) 全文(90)

  摘要：高温合金在核聚变等领域的发展中有着十分重要的位置,使用要求是在高温服役条件下形成稳定且具有保护性的氧化物,且该氧化物能阻止合金进一步氧化。为研究钨铼(W-3%Re)合金在高温下的稳定性能及抗氧化性能,将钨(W)及W-3%Re合金试样置于(500,700,900 ℃)高温环境下进行6h的热稳定性实验；并在不同温度(700,800,900 ℃)下进行18 h的氧化实验。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、LSM800全自动3D形貌分析仪和Hysitron TI Premier纳米压痕仪等微尺度分析表征方法,分析氧化过程中氧化膜物相组成、氧化动力学规律、氧化产物及表面形貌、硬度等。结果表明,随着氧化时间的延长,合金质量随之增加；W-3%Re合金在氧化过程中晶粒尺寸变细促进了氧化行为的进行,使得合金能更快地形成氧化膜,表面氧化层逐渐变厚,提高了W-3%Re合金的高温抗氧化性能。相比于W,W-3%Re合金中的Re自身氧化物的化学稳定性更高,在700℃下恒温氧化18h,表现出较低的氧化速率常数,此时的W-3%Re合金为弱抗氧化级,在氧化过程中氧化层的致密度得到一定提高。由此表明,Re元素的加入提高了材料W的高温抗氧化性能。

• 真空蒸馏-区域熔炼联合法制备7N超高纯铟

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240439

  摘要(30) 全文(67)

  摘要：高纯度铟广泛应用于航空航天、电子、医疗、能源和国防领域。铟的纯度和杂质含量对这些应用有着重要影响。本研究采用真空蒸馏和区域熔炼相结合的方法制备了超高纯铟。杂质 Sb 的平均去除率接近 95%，杂质 Sn 和 Bi 的去除率超过 95%，Si、Fe、Ni 和 Pb 的去除率超过 85%。最终，Sn 和 Sb 杂质的含量分别降低到 2.0 ppb 和 4.1 ppb，包括 Fe、Ni、Pb 和 Bi 在内的大部分杂质都降低到仪器检测限以下。总体杂质去除率为 90.9%，铟纯度为 7N9。

• Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W-Si系热强钛合金析出相及对强韧性的影响研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240444

  摘要(24) 全文(89)

  摘要：对比分析Ti-Al-Zr-Sn-Mo-W- Si系热强钛合金TC25和TC25G合金拉伸强度和冲击韧性差异,通过SEM断口形貌观察和TEM微观变形机理分析,阐明了两种合金冲击韧性差异的根本原因和合金强化机理。研究结果表明,TC25G合金冲击断口中析出相为ZrSi或TiZrSi化合物,起到了第二相强化作用,有利于提升合金强度；因析出物有利于冲击裂纹的扩展,因而降低了合金的冲击韧性。TC25合金冲击断口显微组织中裂纹一般沿初生α相相界延伸,而TC25G裂纹穿过初生α相；使得TC25合金裂纹延伸路径更长,因而合金具有更高的冲击韧性。TEM观察结果表明TC25G合金中位错滑移痕迹和位错塞积数量明显多于TC25合金,在TC25G合金中析出相附近存在较多的位错塞积,进而产生明显的强化作用,使得合金具有较高的强度。

• 温度和孪晶界对GH3625合金力学性能和锯齿流变效应的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240445

  摘要(14) 全文(119)

  摘要：本文采用EBSD、SEM、TEM和准静态单轴拉伸试验，研究了温度和孪晶界对GH3625合金力学性能和锯齿流变效应的影响。研究表明：随着退火温度（1000 ℃~1160 ℃）的升高，退火态试样的再结晶晶粒发生长大，导致部分退火孪晶界湮灭，从而使得合金的退火孪晶界含量和强度降低；并且发现退火温度越低时，合金出现锯齿流变的临界应变值越大。同时，退火态试样在25 ℃和290 ℃下拉伸变形时主要以位错滑移和变形孪生为主，而在565 ℃时主要以位错滑移为主，并有大量的层错形成；随着变形温度的升高，位错易于穿过晶界和退火孪晶界，导致锯齿流变产生，晶界强化效果减弱，导致合金强度下降。此外，退火温度为1000 ℃的试样在25 ℃~565 ℃温度范围内具有优异的强度和塑性组合，这主要归因于预先存在的细小晶粒和大量的退火孪晶界与位错的交互作用以及拉伸变形过程中形成的变形孪晶和层错的共同作用。除此之外，发现孪晶含量和变形温度对锯齿流变振幅影响显著。

• 单道次热轧制备具有双峰晶粒结构的高性能AZ31镁合金

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240449

  摘要(13) 全文(93)

  摘要：本文以 AZ31 镁合金为研究对象,利用单程热轧制造出具有双峰晶粒结构的镁合金,并探讨这种结构如何提高合金的强度和塑性。实验结果表明,在 350 ℃ 至 450 ℃ 的轧制温度下,尤其是在大变形(≥40%)条件下,双峰晶粒结构的形成更为明显。双峰晶粒结构的优化比例和分布在同时提高合金的强度和延展性方面起着关键作用。在轧制变形量40%、轧制速度 75 m/min 和轧制温度 400 ℃ 的条件下制备出的具有双峰晶粒结构的轧制板材,达到了 258.3MPa 的抗拉强度和 17.1% 的延伸率。研究表明：调整轧制参数,包括温度、变形量和轧制速度,对于优化双峰晶粒结构至关重要,从而实现改善塑性和保持高强度之间的平衡。

• 基于温升修正的挤压态Ti-6554合金本构模型和微观组织演化

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240451

  摘要(22) 全文(125)

  摘要：在700-950°C、0.001~1 s?1的等温压缩条件下，研究了挤压态Ti-6554合金的热变形行为。计算了不同变形条件下的温升，对曲线进行了温升修正，建立了基于升温修正的挤压态Ti-6554合金的应变补偿本构模型。分析了不同条件下的微观组织演化规律，揭示了动态再结晶机制。结果表明流动应力随着应变速率的增加和变形温度的降低逐渐下降。变形温升随着应变速率的增加和变形温度的降低逐渐增加，在700℃/1 s?1时，温升达到100℃。修正后的曲线值高于测量值，应变补偿本构模预测精度较高。在两相区变形时析出了α相，进而促进了β相的DRX过程。低应变速率下，随着变形温度升高到，动态再结晶体积分数增加。DRX机制包含连续动态再结晶和非连续动态再结晶。

• 添加BNi-5中间层的GH5188瞬态液相扩散焊连接接头的微观组织和力学性能研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240452

  摘要(28) 全文(111)

  摘要：本研究重点关注 GH5188 的瞬态液相 (TLP) 扩散连接，采用 BNi-5 中间层。针对GH5188合金及TLP连接机理进行参数选择及优化。全面研究了接头的组织演变和力学性能。相对完整的等温凝固区（ISZ）保证了母材（BM）的可靠连接。在1110℃至1190℃范围内，较高的连接温度使ISZ增宽，促进了接头成分的均匀化，提高了力学性能。然而，析出相的增加对接头的力学性能产生了不利影响。在1130℃时获得了最大的剪切强度，达到482MPa，占BM强度的84.6%。在5MPa至15MPa的压力范围内，ASZ中的析出相和部分熔化产生的空隙均有所增加。相反，它们的尺寸随着连接压力的升高而显著减小，导致合金力学性能呈上升趋势。在15MPa的连接压力下获得了最大的剪切强度，为490MPa。 MPa。接头表现出典型的混合断裂模式，小而脆的 M23C6 相和空隙显著影响机械性能。纳米压痕测试表明 ASZ 是裂纹的潜在来源。

• 通过成分设计和轧程中间退火工艺获得高强度近β型钛合金的研究

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240453

  摘要(20) 全文(80)

  摘要：本文基于临界成分的多元合金化原则,结合电子浓度(VEC)、钼当量([Mo]eq) 和Bo-Md等衡量β相稳定性的参数设计了一种近β型Ti-5.5V-4Mo-2.2Cr-Fe-3.6Al合金。对均匀化处理后的试样进行轧程中间退火处理,最后对合金进行时效处理。光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、背散射电子衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等技术用于分析合金在不同状态下的组织,同时对合金的室温拉伸性能进行测试。结果表明,在轧制过程中合金发生马氏体相变,由于马氏体阻碍晶界的迁移的作用,经过轧程中间退火后的合金获得了极其细小的晶粒组织。中间退火后合金的晶粒度为38μm,晶粒细化使得经过退火处理后的合金具有良好的强塑性匹配,拉伸屈服强度达到1100MPa同时延伸率达到15%。经过时效处理后合金的组织中析出了大量细小而弥散的α相,细小α相的析出进一步提高了合金的性能,使合金的强度突破1500MPa并具有4%以上的延伸率。

• 变质处理和时效处理对Al8Si0.4Mg0.4Fe合金组织-力学性能和电导率的影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240455

  摘要(17) 全文(102)

  摘要：本文对自主设计的Al8Si0.4Mg0.4Fe铝合金进行了Sr变质处理及固溶+时效处理，以调节其组织和性能。结果表明：变质处理后，合金的室温抗拉强度变化不大，断裂伸长率略有提高（1.82%→3.34%），电导率由变质处理前的40.1%IACS显著提高到42.0%IACS。将变质处理后的合金在515℃固溶处理8h，然后在180℃、200℃、220℃和240℃时效处理6h。随着时效温度的升高，材料的电导率由41.4%IACS单调增加到45.5%IACS，室温拉伸强度先升高后降低。在200℃时，合金的电导率与室温抗拉强度表现出良好的协调性，电导率为42.5%IACS，室温抗拉强度为282.9MPa。当时效温度继续升高时，合金产生过时效现象。虽然电导率仍在上升，但室温拉伸强度急剧下降，在时效温度240℃时仅为177.1MPa。

• Y含量对Fe-Cr-C-B-Ti熔覆金属成型性及摩擦磨损性能影响

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240458

  摘要(16) 全文(93)

  摘要：磨损、腐蚀、疲劳构成了机械零件失效的三种形式，其中机械零件的磨损造成的能源消耗和经济损失尤为严重。通过等离子堆焊的方法制备Fe-Cr-C-B-Ti-Y系耐磨熔覆金属。采用MLS-23型橡胶轮式湿砂磨损试验机分析了熔覆金属的磨损性能。采用XRD、SEM、EBSD和TEM分析了熔覆金属的物相组成和显微组织，并对合金的强化机理和磨损机理进行了探讨。结果表明:Fe-Cr-C-B-Ti-Y熔覆金属中显微组织由奥氏体γ-Fe+M23(C,B)6共晶碳化物+TiC硬质相组成。随着Y2O3添加量的增多，熔覆金属的硬度与磨损量呈现先增加后减小的变化趋势。当Y2O3含量为0.4 %时，TiC硬质相与M23(C,B)6共晶碳化物析出量最多，组织晶粒最为细小。熔覆金属成型性最好，润湿角最小，为52.2°。此时，熔覆金属的洛氏硬度值为89.7 HRC，磨损失重为0.27g。熔覆金属的磨损机制主要为磨粒磨损，材料的去除过程为显微切削与犁沟。

• Fe(Se,Te)超导薄膜的研究进展

  优先出版日期:2024-11-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240226

  摘要(123) 全文(56)

  摘要：由于薄膜材料所具有特殊的维度效应、界面效应等使其相比于块体材料具有独特的优势。研究发现在SrTiO₃(STO)衬底上生长的单层FeSe超导薄膜显著提高了超导转变温度(T_c),这使得FeSe超导薄膜的研究成为理解非常规超导体机制的新方向。本文从Fe(Se,Te)超导薄膜的制备和应力效应、界面效应等因素对T_c增强两方面综述了近年来的研究成果。

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