2025年第6期

>钛合金

• 激光粉末床熔融人工膝关节植入物在不同构建方案下残余应力和变形的固有应变建模

  李晨晨, 任雪彭, 潘来涛, 申发磊, 方晓英

  2025,54(6):1417-1425   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240247

  摘要(17) HTML(78) PDF(5.99 M)( 55)

  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。

• 多级深度还原法制备Ti6Al4V合金粉体过程中Al和V的浸出动力学

  闫基森, 靳奉铱, 豆志河, 张廷安, 解芳

  2025,54(6):1426-1434   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240356

  摘要(13) HTML(26) PDF(5.03 M)( 31)

  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。

• 摩擦条件对大型钛合金支柱锻造型腔充填的影响

  胡阳虎, 张大伟, 田冲, 柴星, 赵升吨

  2025,54(6):1462-1466   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240277

  摘要(12) HTML(27) PDF(996.18 K)( 41)

  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。

• 商用纯钛激光焊接接头及旋压成形材料在H₂SO₄/CuSO₄电解溶液中的耐腐蚀及铜箔生成行为

  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(11) HTML(19) PDF(4.02 M)( 39)

  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。

• 电子束熔化成形Ti48Al2Cr2Nb合金热处理后等温转变曲线及力学性能的研究

  刘凯, 李忠文, 高宇翔, 杨东野, 杨琪

  2025,54(6):1521-1526   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240070

  摘要(13) HTML(16) PDF(4.47 M)( 39)

  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方程预测，其中k值在–1.94×10^-3~ –21×10^-3变化，n在0.38~0.53间变化。对1280 ℃保温不同时间合金的显微硬度进行测试，保温5 min的合金试样显微硬度高达506 HV_0.1，随着保温时间增加，硬度也随之降低。

• 基于人骨受力特点的多孔钛合金拓扑优化设计与力学性能研究

  张永弟, 赵立松, 戴璐钰, 杨光

  2025,54(6):1581-1587   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240055

  摘要(12) HTML(36) PDF(3.23 M)( 43)

  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。

• TA18钛合金的高温变形行为及本构模型

  陈蓬, 李金山, 李冲冲, 鱼祎雯, 蔡军

  2025,54(6):1613-1619   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240358

  摘要(18) HTML(33) PDF(3.62 M)( 50)

  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。

>镁合金

• 高压扭转对Mg-3Zn-1Ca-0.5Sr合金组织和第二相分布的影响

  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(13) HTML(16) PDF(4.03 M)( 33)

  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。

• 挤压温度对Mg-Sn合金显微组织和力学性能的影响

  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(13) HTML(26) PDF(14.37 M)( 37)

  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（σ_b=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。

• Mg-6Gd-3Y-1.5Zn-0.6Zr镁合金热变形行为及动态再结晶模型

  沈佳宝, 臧千昊, 陈子涵, 朱治愿

  2025,54(6):1543-1549   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240087

  摘要(16) HTML(29) PDF(4.67 M)( 32)

  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。

• Mg-2.0Zn-0.3Mn-2.0Al-xY（0≤x≤5.0wt%）合金组织与性能

  王玉辉, 姚怀, 赵彦淳, 熊毅

  2025,54(6):1565-1573   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240050

  摘要(7) HTML(25) PDF(8.71 M)( 61)

  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。

• 晶粒结构对变形Mg-0.8Bi-0.35Al-0.35Ge合金力学性能及腐蚀行为的影响

  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(15) HTML(32) PDF(8.61 M)( 44)

  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。

>材料科学

• 纯Zr表面激光熔覆Co基涂层的高温氧化及耐蚀耐磨性能

  夏超群, 杨博, 刘曙光, 张博, 钟华, 李强

  2025,54(6):1397-1409   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240270

  摘要(13) HTML(21) PDF(10.20 M)( 58)

  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。

• 第三代单晶高温合金室温原位拉伸变形及断裂机理

  王锐, 李嘉荣, 岳晓岱, 赵金乾, 杨万鹏

  2025,54(6):1410-1416   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240291

  摘要(18) HTML(25) PDF(4.88 M)( 36)

  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。

• Zr基非晶合金微齿轮铸造成型工艺的数值模拟与制备

  李春玲, 李绍冰, 李晓诚, 李春燕, 寇生中

  2025,54(6):1435-1444   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240262

  摘要(11) HTML(19) PDF(1.42 M)( 29)

  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。

• 直流电对液态Sn钎料在Cu基体上润湿性的影响

  孙学敏, 朱薇薇, 俞伟元, 吴保磊

  2025,54(6):1445-1450   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240290

  摘要(12) HTML(16) PDF(1.49 M)( 32)

  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。

• 磁控溅射气体对ZrCoRE薄膜微观结构和吸氢性能的影响

  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(10) HTML(18) PDF(2.96 M)( 33)

  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。

• Mg元素含量对Al-Cu-Mn合金时效析出相组成及力学性能的影响

  张晗, 郝启堂, 薛彦庆, 余文涛

  2025,54(6):1489-1499   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240065

  摘要(9) HTML(16) PDF(9.72 M)( 41)

  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。

• 大塑性变形-等温制备半固态铜合金浆料的组织演变与元素偏析行为研究

  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(13) HTML(20) PDF(5.33 M)( 39)

  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。

• 预应变处理对新型镍基高温合金高温拉伸性能的影响

  单宣铭, 高钰璧, 王兴茂, 丁雨田

  2025,54(6):1527-1534   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240076

  摘要(11) HTML(29) PDF(10.09 M)( 28)

  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。

• Nb/Cu功能梯度阴极激光增材制备及电弧烧蚀行为研究

  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(17) HTML(24) PDF(6.02 M)( 34)

  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。

• 放电等离子烧结制备Y₂O₃颗粒增强Ni基合金

  朱镇岑, 李小强, 潘存良, 屈盛官

  2025,54(6):1550-1557   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240089

  摘要(6) HTML(18) PDF(9.19 M)( 46)

  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%。

• 水热法合成YSZ粉体及其SPS块体材料的制备研究

  解静, 谢王楠, 孙国栋, 李辉, 贾研, 赵鹏

  2025,54(6):1558-1564   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20230794

  摘要(12) HTML(17) PDF(5.33 M)( 33)

  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·m^1/2。

• W含量对Ti-W复合材料的微观结构及力学性能的影响

  朱可, 黄金, 肖勇, 张建, 罗国强, 沈强

  2025,54(6):1574-1580   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240051

  摘要(8) HTML(27) PDF(4.30 M)( 34)

  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HV_0.5 315提升至HV_0.5 740。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。

• 网状结构5vol%TiBw/TA15复合材料抗腐蚀性能研究

  冯养巨, 王威, 陆云彬, 雷玉成

  2025,54(6):1588-1595   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240056

  摘要(9) HTML(16) PDF(3.08 M)( 31)

  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。

• Be对Al-Si-Mg合金热处理过程中含铁相转变的影响

  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(14) HTML(15) PDF(7.17 M)( 38)

  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。

• PVD-TiN/AlTiN纳米复合涂层板状晶硬质合金刀具铣削行为及失效机制

  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(9) HTML(21) PDF(9.79 M)( 54)

  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。

>评述

• 增材制造制备FGMs的特性及力学性能研究进展

  Sainath Krishna

  2025,54(6):1478-1488   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250002

  摘要(20) HTML(27) PDF(1.05 M)( 42)

  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。

• 镁合金激光焊接气孔形成机制及调控措施研究进展

  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(56) HTML(52) PDF(1.85 M)( 52)

  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。

• 形状记忆合金研究现状及其在航空领域的应用

  梁新增，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(33) HTML(28) PDF(4.85 M)( 63)

  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。

优先出版

• Inconel 718高温合金服役涡轮盘一次碳化物的稳定性及影响

  优先出版日期:2025-06-19  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250173

  摘要(14) 全文(3)

  摘要：以某型号客机累积服役时间约60000 h的Inconel 718（GH4169）涡轮盘为研究对象，系统的研究了长时间服役后涡轮盘内不同位置下微观组织的演变情况。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、萃取相分析、夹杂物扫描仪和纳米压痕等方法对其组织演变行为进行了详细表征。结果表明，在长期服役后，涡轮盘内主要强化相γ"和γ"未发生显著变化。但是，基体内弥散分布的一次MC碳化物沉淀相，自涡轮盘心部至边缘位置其数量、大小和形貌均明显失稳。合金内部一次MC碳化物含量由0.166 wt.%降低至0.106 wt.%，其形貌由规整的块状逐渐向不规则的近圆形状转变。同时涡轮盘内发生元素重新分布行为，碳化物的回溶使Nb、Ti、C元素扩散进入基体，导致碳化物的纳米硬度降低而碳化物附近基体内纳米硬度略微上升。因此，在Inconel 718 合金涡轮盘实际服役过程中，不同于传统认知中的一次碳化物具有极高的稳定性这一观点，合金内一次MC碳化物会发生缓慢的回溶现象。而碳化物的失稳以及回溶后部分碳化物形成元素扩散进入基体中的行为，会对合金长期服役的综合力学性能产生“扰动”。

• 热处理对TC4-0.55Fe钛合金管材力学性能的影响

  优先出版日期:2025-06-19  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250219

  摘要(17) 全文(3)

  摘要：面对苛刻复杂的油气资源开采环境，亟需探索出具有高强韧服役性能的钛合金油井管材。本文以斜轧穿孔(RP)TC4-0.55Fe钛合金无缝管为研究对象，通过固溶时效工艺调控微观组织，对其进行室温拉伸和-20 ℃冲击性能测试，结合SEM、XRD、TEM等分析组织演变对力学性能的影响。结果表明，RP试样的变形魏氏组织在两相区固溶时效(STA910)后，αC尺寸和αL平均晶粒厚度显著增大，组织取向性和均匀性也显著增强。RP试样的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为904 MPa、793 MPa和14.2%，在-20 ℃冲击功与冲击韧性值分别达到66.2 J和82.7 J/cm2。两相区固溶时效后，STA910试样的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别升高到984 MPa、904 MPa和16.2%，-20 ℃冲击功和冲击韧性略有下降，但仍然保持在52.8 J和66.2 J/cm2。STA910试样通过固溶时效析出αS和ω相增加了α/β界面，增大位错滑移和运动阻力的同时改善了合金元素的偏析现象，达到了晶界强化和固溶强化的双重效果，从而同时提高了合金的强度和塑性。另一方面，所有状态的TC4-0.55Fe合金均表现出优异的冲击韧性，合金的断裂方式以韧性断裂和穿晶断裂为主， α相晶粒尺寸的粗化和β相稳定性的下降及βt中αS和ω相析出的综合影响导致了合金冲击性能的下降。

• 多孔CoCrNi中熵合金的动态力学行为及其低温力学性能研究

  优先出版日期:2025-06-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250166

  摘要(23) 全文(22)

  摘要：通过粉末烧结-溶解法制备了孔隙率60.6% -78.1%、孔径1.8 -2.4mm的多孔CoCrNi中熵合金,其孔隙分布均匀且冶金结合良好。动态压缩试验结果表明,该材料具有显著应变率强化效应,且500 s_-1^{应变率下抗冲击性能最优}；屈服强度随应变率从200 s_-1^增加到800 s_-1^而提升了52.8%(22.9 MPa到35.0 MPa),动态屈服强度较准静态屈服强度提高25%,能量吸收值达35.4 ~14.5 MJ/m₃⁽较准静态提升6.6% ~14.0%),最大理想吸能效率接近0.9。同时,在低温(-100℃)条件下,弹性模量和平台应力较室温分别提升2.4% ~10.5%和2.5% ~9.8%,能量吸收值达41.3 ~15.2 MJ/m₃^,为泡沫镁合金2倍,最大理想吸能效率保持0.8。综上,多孔CoCrNi中熵合金兼具动态强化与低温强化特性,具有良好的能量吸收能力与高理想吸能效率,在实际工况与极端环境领域展现出显著的应用潜力。

• 气体调控对EIGA制备镍基和钛合金粉末特性的影响

  优先出版日期:2025-06-13  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250198

  摘要(17) 全文(16)

  摘要：电极感应熔炼气雾化（Electrode induction melting gas atomization, EIGA）作为无坩埚制粉技术，是超纯净金属粉末制备的关键方法。本文以镍基高温合金FGH96和钛合金TC4为对象，通过雾化试验与粉末特性表征，研究了雾化压力与气体温度对粉末粒度、粒形及空心粉含量的影响。结果表明，在气体温度25 ℃条件下，随着雾化压力从2.5 MPa升至4.0 MPa，粉末中值粒径D50由96.3 μm减小至75.5 μm，球形度在3.5 MPa时达到最大值0.9805，粉末体积孔隙率也呈现先升后降变化规律。雾化压力4.0 MPa下，气体温度升至100 ℃后，粉末进一步细化，FGH96和TC4粉末的D50分别降至63.8 μm和86.0 μm，且高温合金粉末细化更为显著。高温合金粉末球形度基本保持稳定，钛合金粉末球形度小幅升高，粉末体积孔隙率小幅增加。由于不同合金熔体的粘度、表面张力和密度差异，导致粒度、粒形等粉末特性呈现不同的变化规律。本研究为不同类型合金粉末制备工艺的定制化提供了理论依据。

• Hf微合金化对K4800合金氧化行为的影响

  优先出版日期:2025-06-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240125

  摘要(101) 全文(238)

  摘要：研究了Hf微合金化对K4800镍基合金高温氧化行为的影响。结果表明，K4800和K4800+0.25Hf两种实验合金在800℃、850℃空气环境下恒温静态氧化过程中，氧化动力学曲线均符合抛物线规律，但是K4800+0.25Hf合金氧化初期的速率（800℃/20h为0.0265g/m2·h，850℃/20h为0.0617g/m2·h）低于K4800合金（800℃/20h为0.041g/m2·h，850℃/20h为0.0669g/m2·h）。两种实验合金的氧化层均由外氧化层与内氧化层构成，外氧化层以致密的Cr2O3为主，并会在Cr2O3外氧化层表面形成少量块状TiO2，内氧化层主要包含树根状分布的Al2O3。但随着合金中Hf含量从0wt.%增加到0.25wt.%，800℃静态氧化1000h后Cr2O3外氧化层平均厚度从2.71μm减小到2.17μm，850℃静态氧化1000h后从5.83μm减小到4.09μm。EPMA分析结果表明，Hf使K4800合金内氧化层晶界形成HfO2，促使Al2O3在HfO2周围形成并加速Al2O3的生长，晶界的Al2O3和HfO2有利于降低Cr3+向外扩散速率，延缓了Cr2O3氧化层厚度增加。因此，微量Hf添加有助于提高K4800合金的抗氧化性能。

• 冷轧变形对Al-Cu-Li合金晶粒形态和耐损伤性能的影响

  优先出版日期:2025-05-09  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240846

  摘要(82) 全文(138)

  摘要：采用金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和室温拉伸、撕裂和疲劳裂纹扩展实验方法，探究了中间退火后13%、23%、46%和68%四种最终冷轧变形量对Al-3.9Cu-0.74Li-0.68Mg合金薄板晶粒形态与耐损伤性能的影响规律。研究结果表明，随着中间退火后冷轧变形量增大，经固溶处理后薄板均发生了完全再结晶，对应的平均晶粒尺寸和长径比明显减小，晶粒更趋向于等轴状；时效态合金中的析出相主要为T1相，四种变形量合金中T1相尺寸、数量密度和体积分数差异不大，定量计算了不同强化机制对屈服强度的贡献，发现四种变形量合金的强化主要来自于T1相的析出强化，其对屈服强度的贡献为336~367 MPa；随冷轧变形量增大，薄板的疲劳扩展速率增大，对应的疲劳性能恶化，而断裂韧性呈上升的趋势，细小的晶粒有利于断裂韧性的改善而不利于疲劳性能。

• TiC含量对Mo基复合材料显微组织和力学性能的影响

  优先出版日期:2025-05-09  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240848

  摘要(38) 全文(128)

  摘要：本研究旨在探究碳化钛（TiC）含量对钼（Mo）基复合材料显微组织及力学性能的影响，为航空发动机领域开发高性能耐热钼材提供科学依据。通过放电等离子烧结（SPS）技术，制备了TiC含量分别为10%、20%和30%的TiC/Mo复合材料。研究发现，TiC/Mo复合材料的强化机制主要归因于晶内颗粒强化和晶界强化。TiC在高温下会与Mo基体之间存在扩散效应，在二者界面之间存在一定宽度的过渡区，通过XRD分析可知过渡区为(Ti,Mo)C。TiC和Mo两相晶格结合紧密，这在原子尺度范围内进一步证明两相实现了牢固结合。通过拉伸与硬度试验，发现添加10和20 % TiC的TiC/Mo复合材料展现出优异的力学性能。TiC/Mo复合材料的断裂行为主要受晶间微裂纹扩展的控制，而微裂纹的扩展取决于晶间和晶内发展的竞争。本研究深入揭示了晶间和晶粒内部TiC颗粒的耦合作用对TiC/Mo复合材料力学性能的影响。

• 微观组织调控提高GH3625合金管材在高温KCl-MgCl₂熔盐环境下的耐腐蚀性能

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240588

  摘要(52) 全文(211)

  摘要：采用EBSD、XRD、SEM和EDS等手段研究了含不同比例孪晶的微观组织对GH3625合金管材在高温(600 ℃~800 ℃)KCl-MgCl₂熔盐中的腐蚀行为的影响。结果表明,随着退火温度的升高,GH3625合金管材等轴晶组织中退火孪晶界的比例增加,且在相同腐蚀温度下合金中孪晶界比例越高,其耐高温KCl-MgCl₂熔盐腐蚀性能越好；同时,随着腐蚀温度的增加,同一组试样的耐高温KCl-MgCl₂熔盐腐蚀性越差。此外,在晶粒尺寸相同的条件下,GH3625合金管材中退火孪晶界比例越高,其耐高温KCl-MgCl₂熔盐腐蚀性能也越好,这主要归因于高密度稳定的退火孪晶界本身具有优异的抗腐蚀能力以及包含孪晶界的三叉晶界打断了原有大角度晶界网络的连通性,抑制了晶界的腐蚀。

• 基于修正Gibson-Ashby模型的钛合金多孔材料各向异性调控

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240596

  摘要(88) 全文(229)

  摘要：根据不同方向的承载需求,开展多孔材料力学性能的各向异性调控,可以有效提高材料承载效率,更好的满足轻量化需求。本文以G7、BCCZ型TC4钛合金多孔材料为例,提出了考虑孔结构几何参数的杆系多孔材料修正G-A模型,可为多孔材料的各向异性精细化调控提供指导；基于该计算模型,通过对传统胞元几何参数调整,获得一系列具有相似构型、不同性能的各向异性多孔材料,并通过正向及侧向压缩试验,研究了胞元几何参数对多孔材料各向抗压强度及破坏模式的影响,验证了修正模型的有效性。研究表明,杆系多孔材料的抗压强度由其胞元内部微杆件的长径比及倾斜角度决定,通过调整杆件倾斜角度可有效进行多孔材料各向力学性能的调控。相同密度下,将斜杆倾斜角度从35°提高至55°,可使G7、BCCZ型钛合金多孔材料的正向抗压强度大幅提升105%和45%,而侧向抗压强度仅损失16%和13%。

• 基于单因素结合Box-Behnken法的钨酸铵蒸发结晶提纯

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240615

  摘要(125) 全文(218)

  摘要：本文采用单因素+Box-Behnken响应曲面法对钨酸铵溶液蒸发结晶法除杂工艺进行优化，以制备更高纯度的仲钨酸铵(APT)。首先，以降低APT中四种杂质（Na、K、S、Mo元素）总含量为出发点，利用单因素法初步确定结晶温度、搅拌线速度、钨酸铵溶液初始浓度的优选范围。其次，通过Box-Behnken响应曲面法对APT的蒸发结晶除杂工艺进一步优化，研究三种因素对APT中四种杂质总量的相互影响。结果表明，三种因素对四种杂质总量的影响顺序为：钨酸铵溶液初始浓度>蒸发温度>搅拌线速度；较佳工艺条件为蒸发温度94℃，搅拌线速度1.25m/s，钨酸铵溶液初始浓度73g/L。该实验条件下，制备所得APT四种杂质总含量降低至39.351ppm，与响应曲面法模型的最优预测值的相对误差仅为4.11%，APT纯度达到4N；生成的APT晶体为伴生有少量碎晶的柱状长方体形貌，层状结构明显，粒径分布均匀，晶粒细化明显。

• 增材制造难熔铌合金的新机遇：综述

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240617

  摘要(107) 全文(245)

  摘要：难熔铌合金具有其较低的密度、良好的室温塑性以及优异的高温强韧综合性能,已被应用于航天领域热端部件。然而,通过传统铸造方法制备铌合金,存在难以加工复杂几何形状零部件、以及周期长、成本高与材料利用率低等问题。近年来增材制造技术的迅速发展,不仅可以降低生产周期和成本,而且可以获得较高力学性能,为铌合金的进一步应用带来了新的机遇。为此,本文综述了增材制造铌合金的研究现状,重点介绍了C-103和Nb521两代典型铌合金的激光与电子束增材制造研究现状,尤其是关于力学性能与微结构的调控。此外,还简单介绍了常见的铌合金种类以及增材制造方式。最后,提出了增材制造铌合金发展方向和仍需解决的问题。本文通过对增材制造铌合金领域的综述,为铌合金在航天领域复杂结构热端部件的应用提供了参考。

• 机械合金化制备AlTiCrNiCu低密度高熵合金的BJ3DP及其烧结致密化研究

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240636

  摘要(104) 全文(203)

  摘要：粘结剂喷射3D打印(BJ3DP)工艺是当前的研究热点。通常,粉末床打印工艺需要球形粉末,这限制了一些熔点差较大的高熵合金粉末的制备以及打印成形。本研究主要针对非球形颗粒的BJ3DP打印-烧结行为开展研究。结果表明,采用机械合金化法制备了BCC结构的近球形AlTiCrNiCu低密度高熵合金粉末,其粒径分布为6.72~67.52μm,平均粒径为21.17μm,满足BJ3DP打印工艺要求。正交实验结果表明,当粘结剂饱和度60%、层厚120μm和铺粉速度15pps时,BJ3DP打印的生坯致密度最高(约44.7%)。生坯经过1190℃/4h烧结后,其块体的致密度达到91.6%。AlTiCrNiCu低密度高熵合金为多相结构,基体为B2相,还包括BCC、FCC和少量L2₁相。AlTiCrNiCu低密度高熵合金具有高的压缩性能,其屈服强度和抗压强度分别为约840MPa和约960MPa。该研究结果为非球形金属粉末的BJ3DP打印成形-烧结提供了思路及参考依据,进一步拓展了金属粉末BJ3DP打印成形的应用范围。

• 2A97/5A06异种铝合金搅拌摩擦对焊板不均匀组织及高温协调变形行为

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240637

  摘要(95) 全文(214)

  摘要：本文围绕2A97/5A06异种铝合金搅拌摩擦对焊板不均匀组织及高温协调变形行为开展研究。对焊后接头各区域进行微观组织观察,并对接头各区域及整体高温性能开展研究。发现焊后2A97与5A06的焊核区晶粒细小,2A97侧各区域晶粒尺寸较小且基本接近,5A06侧各区域晶粒尺寸略大且差别较明显。2A97与5A06母材在430℃、10_-3 s_-1^{条件下高温性能较好},延伸率分别达到278.8%和118.6%。接头焊核区强度和延伸率分别为18.4MPa和176.1%,均介于2A97与5A06之间,强度约为2A97母材的2倍,延伸率约为5A06母材的1.5倍,整体性能呈现出明显的叠加原理。各区域变形抗力不同,垂直焊缝拉伸时在2A97热力影响区集中变形后发生断裂,修正后流动应力略高于母材而延伸率基本接近母材。焊后各区域晶粒尺寸与流动应力符合蠕变方程规律,晶粒尺寸越细小,流动应力也会相应降低。

• 金属阴极电弧烧损机理及耐烧蚀阴极研究进展

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240643

  摘要(288) 全文(202)

  摘要：电弧等离子体设备的稳定工作时长受限于金属阴极的快速烧损失效。研制长寿命、服役稳定的阴极对提升现有设备运行能力至关重要，明确阴极的电弧放电过程的烧蚀行为和烧损机理，是研制高性能阴极的基础。本文在分析金属阴极复杂极端燃弧服役过程的基础上，介绍了蒸发喷溅烧蚀机理、氧化物剥离烧蚀机理和阴极斑点致非均匀烧蚀机理。进一步地，综述几种改性阴极耐电弧烧蚀性能的研究进展，包括阴极组织细化、外加低逸出功相和阴极功能梯度化。围绕阴极斑点放电及烧蚀坑结构演化的原位观测、阴极多场耦合烧蚀损伤模型构建，和阴极设计-试制-考核的全流程研发制度建立等方面，展望长寿命金属阴极研制未来的发展方向。

• K4750合金离心和重力铸造凝固组织及室温力学性能研究

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240648

  摘要(92) 全文(161)

  摘要：研究了K4750高温合金重力铸造和离心铸造的凝固组织及室温力学性能,对比分析了两种工艺条件下实验合金的第二相分布、晶粒度、元素偏析、缩松缺陷分布、室温力学性能及其断口形貌。发现两种铸造工艺条件下铸态K4750合金均由γ基体相、晶内MC碳化物、细小弥散分布的晶内γ"相以及晶界MC和M23C6碳化物组成,离心铸造工艺下析出相的尺寸减小。离心铸造铸态K4750合金的平均晶粒尺寸从重力铸造下的4.52 mm减小到2.22 mm,缩松缺陷面积分数由重力铸造的1.75%减少至0.27%；重力铸造铸态K4750合金组织枝晶排列整齐,离心铸造铸态K4750合金组织枝晶发生破碎,元素微观偏析程度减轻；离心铸造制备的铸态K4750合金展现出优异的室温力学性能,其屈服强度、抗拉强度和断裂延伸率分别为632 MPa、938 MPa和11.2%。相比于重力铸造试样,其抗拉强度提高了20.6%,这主要归因于晶粒细化、析出相尺寸减小以及铸造缺陷减少的共同作用。

• 牙科植入物Zr-30Ti-xCu合金显微组织及性能研究

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240651

  摘要(95) 全文(121)

  摘要：锆（Zr）及其合金具有较低的弹性模量、良好的耐腐蚀性能和优异的生物相容性，近年来在牙科植入物候选材料中得到了广泛关注。本工作以Zr为基体，结合价电子浓度理论设计了成分为Zr-30Ti-xCu（x = 0、3、7，质量分数，%）的新型合金。使用SEM/EDS和TEM/EDS等表征了该合金的显微组织，通过显微硬度测试、室温拉伸实验、电化学测试、接触角测试和抗菌性能实验表征了该合金的力学性能、腐蚀行为、生物相容性与抗菌性能。结果表明：通过650 ℃/15 min淬火工艺处理后3种合金基体主要为β相，添加Cu后合金基体中析出了Zr2Cu第二相，且随着Cu含量的增加，Zr2Cu第二相数量增多。随着Cu含量的增加，维氏显微硬度提高了37%，接触角从98.49°减小至74.21°，表面润湿性提高，对于大肠埃希氏菌和金黄色葡萄球菌表现出明显的抑制作用，且增强了合金在生理盐水中的耐腐蚀性能；3种合金均具有较低的弹性模量（67.8~78.9 GPa）和细胞毒性，但与Cu含量的关系不大。可见，Zr-30Ti-xCu合金表现出了较优异的综合性能，可为新型牙科金属植入物的选材提供理论依据和指导。

• 激光熔覆AlCoCrFeNi/WC高熵合金梯度复合涂层的组织与摩擦学性能研究

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240652

  摘要(85) 全文(208)

  摘要：为提高金属部件表面耐磨性，本文通过定量分析陶瓷颗粒含量对高熵合金梯度涂层微观结构演变及其力学性能增强机制的影响，利用激光熔覆技术在45# 钢基板上制备了致密且均匀的不同WC含量的AlCoCrFeNi高熵合金梯度复合涂层。实验结果表明，随着WC含量的增加，涂层的晶粒尺寸显著细化，从20.16 μm降低至7.71 μm，晶粒形状从胞状晶转变为树枝晶和等轴晶。梯度复合涂层的显微硬度提高为基材的 3倍，相较于未添加WC的高熵涂层提升了1.4倍。涂层结构主要包括体心立方相和金属碳化物，且随着WC含量的提升，相应的衍射峰强度逐渐增大。磨损性能测试结果显示，在WC含量为20%时涂层表现出最优的耐磨性能，其摩擦系数和磨损量分别是0.4680和0.16 mg，均低于平均硬度最高的WC40涂层，表明在提高涂层硬度的同时保持适当的韧性是实现涂层性能优化的关键。本研究为激光熔覆制备高熵合金涂层性能优化和推广应用提供了新思路。

• 高性能Cu-Ta复合材料研究进展与展望

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240661

  摘要(51) 全文(264)

  摘要：Cu-Ta复合材料因其高强度、高导电导热性和优异热稳定性等特性,在电子器件、国防、轨道交通、高场脉冲磁体和生物医学领域展现出巨大应用潜力。国内外学者围绕其服役性能需求进行了广泛而深入的研究,并取得了显著成果。本文系统综述了Cu-Ta复合材料在制备工艺、组织性能及应用方面的最新进展,并对现有研究中的不足和未来发展方向进行了展望。

• Mo含量对激光增材制造TC4钛合金组织与性能影响研究

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240669

  摘要(127) 全文(54)

  摘要：TC4钛合金因其出色的力学性能和优异的生物相容性，在航空航天及医疗器械领域具有广泛的应用。激光增材制造(LAM)是钛合金成形制造的重要手段，增材制造TC4钛合金内部存在大量的柱状晶和针状的马氏体，会导致材料性能存在各向异性、塑性降低。本研究采用添加钼(Mo)对增材制造TC4钛合金进行组织性能调控，旨在探究Mo含量对激光增材制造TC4钛合金的组织结构和性能的影响。结果表明:适量的Mo含量能有效细化晶粒，随Mo元素的添加，合金基体中逐渐析出TiAl3相，其含量随Mo含量的增加而增多，当Mo含量达到8wt.%，合金中分布着细小弥散的片层状组织，β相的含量急剧增加，晶粒细化程度和位错密度均达到最大值。随Mo含量从0增加到10wt.%，合金的抗拉强度、硬度呈先增加后降低趋势，伸长率先下降后增加，杨氏模量逐渐降低，而耐腐蚀性能呈先增加后降低趋势。当Mo含量为8wt.%，合金获得最佳的强度与塑性匹配，抗拉强度、伸长率和杨氏模量值分别为1065.6MPa、11.5%和55.4GPa，合金耐腐蚀性能有所提升。综合考虑，TC4-8Mo试样有着优良的力学性能和良好的耐腐蚀性能，具有做人体医学植入物材料的潜力。

• TC18钛合金锻造过程细晶亮带缺陷的形成机理研究

  优先出版日期:2025-04-10  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20240804

  摘要(94) 全文(252)

  摘要：针对TC18钛合金锻坯中的细晶亮带缺陷,本文采用OM、SEM和EBSD等多种表征方法对其宏微观组织形貌、成分和取向特征等进行了系统分析,并结合Gleeble热压缩研究了细晶亮带缺陷的形成机理。研究表明：TC18钛合金锻坯心部的亮带缺陷对应晶粒尺寸在100mm左右的单个β立方晶粒；锻造过程中由于变形升温导致锻坯心部和边部区域的温度、变形量等存在显著差异,是造成组织不均匀性的重要原因；大尺寸β立方晶粒是由于沿正交方向反复压缩变形,导致锻坯心部<100>织构不断强化,相近取向的<100>晶粒合并形成的；通过退火处理和对角拔长、倒八方等工艺,可以有效减小和避免细晶亮带缺陷。

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