ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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高熵合金的变形行为及强韧化
高熵合金是近年来涌现出的一种新型金属材料。不同于传统合金设计以1种或2种元素为主添加其它合金元素为辅的方案,高熵合金由多种元素以等原子比或近等原子比的成分组成,具有独特的原子结构特征,因而呈现出诸多不同于传统合金的独特性能。自高熵合金被首次报道以来,目前已经研发出了一系列的高熵合金体系,在物理、化学、热力学性能方面显示出独有的优势,尤其在力学行为方面显示出高强、高硬、耐磨、耐蚀、抗高温软化等优异的性能,在国际学术界引起了广泛的关注和研究. . .
金属学报, 2018 Vol. 54 (11): 1553-1566    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00372
 
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镁合金拉伸扭折带结构的产生及交互作用机制的研究 PDF (946KB)
周博 隋曼龄
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Sn对锆合金在280 ℃ LiOH水溶液中初期腐蚀行为的影响 PDF (3441KB)
姚美意 林雨晨 侯可可 梁雪 胡鹏飞 张金龙 周邦新
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高Fe、Cr含量多相Ni3Al基高温合金组织与性能研究进展 PDF (6316KB)
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大尺寸单晶叶片中小角度晶界的形成与演化 PDF (1110KB)
谢光 张少华 郑伟 张功 申健 卢玉章 郝红全 楼琅洪 张健
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粉末高温合金中SiO2夹杂物与基体的界面反应机理及对变形行为的影响 PDF (1880KB)
冯业飞 周晓明 冯业飞 王超渊 田高峰 宋晓俊 曾维虎
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  2019年, 第55卷, 第8期 刊出日期:2019-08-11 上一期   
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核聚变堆用W及其合金辐照损伤行为研究进展
吴玉程
金属学报. 2019, 55 (8): 939-950.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00405
摘要   HTML   PDF (10703KB)

受控热核聚变能作为一种清洁且原材料丰富的终极理想能源,被认为是未来能够有效解决能源问题的主要途径。而在实际聚变反应过程中,面向等离子体材料(plasma facing materials,PFMs)需要面临极其苛刻和恶劣的环境。W及其合金是目前最具有应用前途的PFMs的候选材料,但由于其低温脆性、再结晶脆性和辐照脆化等性能方面的不足,还不能达到PFMs的使用要求。本文对W及其合金在不同辐照粒子下的损伤行为的机制进行了详细阐述,并对相关领域近年来的研究进展进行了综合评述和展望,旨在为后期钨基材料辐照方面的研究提供参考。

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C含量对Fe-Mn-Al-C低密度钢组织和性能的影响
陈兴品,李文佳,任平,曹文全,刘庆
金属学报. 2019, 55 (8): 951-957.   DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00014
摘要   HTML   PDF (12111KB)

采用EBSD、TEM、XRD和万能试验机等对比研究了4种Fe-30Mn-10Al-xC (x=0.53、0.72、1.21、1.68,质量分数,%)低密度钢固溶处理后的微观组织与力学性能。结果表明,随着C含量的增加,奥氏体的体积分数逐渐增多,显微结构由铁素体/奥氏体双相组织逐渐演变为单相奥氏体组织,钢的强度不断增加,而延伸率则先增加后减小。统计分析表明,奥氏体的应变协调能力高于铁素体,双相钢随着奥氏体含量的增加,延展性明显增加,强度略微增加;而对于单相奥氏体钢,随着C含量的增加,屈服强度明显增加,延展性变差,加工硬化能力显著降低,这是由于钢中κ′碳化物的析出造成的。

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2A97 Al-Li合金薄板时效析出与电位及晶间腐蚀的相关性研究
蔡超,李煬,李劲风,张昭,张鉴清
金属学报. 2019, 55 (8): 958-966.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00519
摘要   HTML   PDF (21625KB)

研究了2A97 Al-Li合金薄板不同时效后微观组织、电位及在晶间腐蚀(IGC)介质中的腐蚀特征。结果表明,随着时效时间延长,2A97 Al-Li合金中时效析出T1相等,导致合金电位下降,与之对应的合金腐蚀类型呈如下规律变化:孔蚀、晶间腐蚀(包括局部和全面晶间腐蚀)程度随时效时间延长呈先增加后降低的趋势。同时,相较T6态时效,T8态时效更加促进T1相的生成,而合金电位下降速度也更快。电位越低,晶间腐蚀程度越小,代之以大面积孔蚀程度越高。以上述研究为基础,建立了合金腐蚀类型与电位之间的相关性,对于不同时效处理时快速评价Al-Li合金的晶间腐蚀敏感性具有可行性。

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等通道角挤压制备超细晶纯Ti的腐蚀性能研究
李鑫,董月成,淡振华,常辉,方志刚,郭艳华
金属学报. 2019, 55 (8): 967-975.   DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00010
摘要   HTML   PDF (11271KB)

通过等通道角挤压(ECAP)的方法制备了超细晶纯Ti,利用EBSD技术研究了2~4道次样品晶粒尺寸、基面织构强度和大小角度晶界的变化规律。同时,采用动电位极化和EIS的方法研究不同晶粒尺寸样品的耐模拟海水腐蚀性能。结果表明:经过2道次ECAP,原始粗晶纯Ti的晶粒尺寸和基面织构强度减小,小角度晶界分数急剧增加。随着挤压道次的增加,纯Ti的晶粒尺寸继续减小,基面织构强度先增大后减少,小角度晶界分数逐渐降低。相比于原始粗晶纯Ti,所有ECAP制备的超细晶纯Ti的腐蚀电流密度和腐蚀速率明显降低,极化电阻增大,表现出更加优异的耐海水腐蚀性能。另一方面,随着ECAP道次的增加,纯Ti的耐海水腐蚀性能并不是呈单调增加的关系,3道次试样的耐腐蚀性能最优,这主要归因于晶粒尺寸、基面织构和晶界特征分布的耦合影响,其中基面织构强度的影响占据主导地位。

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AZ31镁合金室温多道次压缩过程微观组织和织构演变的研究
邓丽萍,崔凯旋,汪炳叔,向红亮,李强
金属学报. 2019, 55 (8): 976-986.   DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00050
摘要   HTML   PDF (15871KB)

对AZ31镁合金在室温进行多道次压缩变形,利用EBSD技术研究其微观组织和织构演变,分析孪晶在细化晶粒和调控织构方面发挥的作用。结果表明:多道次压缩过程中的组织和织构演变主要受{101ˉ2}拉伸孪生影响,道次应变量越大,织构变化越明显,每道次压缩后,利于拉伸孪生的晶粒取向发生孪生转到压缩轴附近,从而弱化初始基面织构,而退孪晶的发生则不利于细化晶粒和弱化织构。在多道次压缩过程中,孪生Schmid准则支配着变形中的{101ˉ2}孪晶变体的选择,从而控制织构的演变。残留的基体、预变形产生的孪晶与后续变形中产生的孪晶片层相互交叉,分割细化晶粒;道次变形量会影响多向变形过程每道次孪晶的激活量和孪晶片层的形貌,从而影响晶粒的细化程度。

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一种第二代镍基单晶高温合金1150 ℃原位拉伸断裂机制研究
马晋遥,王晋,赵云松,张剑,张跃飞,李吉学,张泽
金属学报. 2019, 55 (8): 987-996.   DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00013
摘要   HTML   PDF (26817KB)

通过自主研发的原位加热拉伸测试平台,在SEM中对[001]取向的第二代镍基单晶高温合金进行了1150 ℃高温拉伸测试,并得到了可靠的力学性能实验数据与高质量的实时序列SEM像。对力-位移曲线的分析表明,该单晶高温合金在1150 ℃的屈服强度与断裂强度分别为580与620 MPa。通过分析拉伸过程中的实时序列SEM像,发现该单晶合金在弹性变形阶段γγ′相并未发生明显变化;当进入塑性变形阶段,单晶合金中γ相在平行于应力轴方向变形被拉长,同时裂纹在样品原始显微孔洞垂直于应力轴方向最先产生,随着应力的增大绕过γ'相在γ相中扩展,最终裂纹连接相邻孔洞导致单晶合金断裂。

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GH4169合金圆盘时效过程残余应力的演化规律研究
秦海龙,张瑞尧,毕中南,杜洪标,张金辉
金属学报. 2019, 55 (8): 997-1007.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00428
摘要   HTML   PDF (13805KB)

以固溶水淬后的GH4169合金圆盘为研究对象,采用原位中子衍射法研究了时效热处理中的升温、保温和空冷3个阶段残余应力的演化行为,分析了残余应力的演化规律和松弛机制。考虑到工件内部残余应力对γ″相析出行为的影响,采用了2种无应力标样作为分析应力的基准。结果表明,淬火后圆盘中心的旋向和径向存在340.62 MPa的拉应力,轴向存在-33.34 MPa的压应力。升温阶段,材料屈服强度随温度的升高而降低,部分残余应力通过塑性变形进行释放,圆盘中心旋向/径向残余应力从340.62 MPa降至227.67 MPa。保温阶段,残余应力通过蠕变变形进行释放,随着γ″相逐渐析出,蠕变抗力增大,保温阶段的残余应力松弛主要集中在保温的早期。空冷阶段残余应力基本保持不变。

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阳极氧化法制备Zr-17Nb合金表面氧化物纳米管阵列及其性能研究
李玲,姚生莲,赵晓丽,杨佳佳,王野熹,王鲁宁
金属学报. 2019, 55 (8): 1008-1018.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00469
摘要   HTML   PDF (18154KB)

利用电化学阳极氧化技术,在含有丙三醇、0.35 mol/L NH4F和5%H2O (体积分数)的溶液中,在Zr-17Nb合金表面制备了高度有序的氧化物纳米管阵列。使用XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS对纳米管阵列的结构、形貌和成分进行了详细研究。结果表明,在恒定外加电压70 V的条件下,阳极氧化过程中Zr和Nb的氧化溶解速率保持一致。450 ℃退火处理后,纳米管膜层由无定型态转化为晶态,由正交相ZrO2和正交相锆铌氧化物(Nb2Zr6O17)组成。退火处理后,纳米管膜层弹性模量降低,硬度提高。同时,纳米管阵列表面水接触角减小,呈现更好的亲水性。

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交叉轧制周期对高纯Ta板变形及再结晶梯度的影响
祝佳林,刘施峰,曹宇,柳亚辉,邓超,刘庆
金属学报. 2019, 55 (8): 1019-1033.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00470
摘要   HTML   PDF (28078KB)

采用新的轧制工艺即135°交叉轧制,获得1周期和2周期Ta板。结合XRD、EBSD、显微硬度及TEM等技术,系统研究了1和2周期Ta板不同厚度层晶粒的变形及再结晶行为。结果表明,2周期Ta板沿厚度方向形成了均匀的θ-fiber和γ-fiber混合型织构。此外,2周期Ta板不同厚度层中{111}与{100}晶粒内的储存能分布也更为均匀。通过EBSD和TEM对变形Ta板的微结构进行表征发现,1周期中心层{111}晶粒内出现了许多相互平行的微带及微剪切带,而2周期表面与中心层晶粒发生相对均匀的变形且亚组织呈胞块状。这主要是因为交叉轧制周期的增加显著地提高了位错交互、湮灭和重排的几率,有利于改善晶粒内部组织的均匀性。因此,2周期Ta板退火时表面和中心层再结晶动力学基本保持一致。

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含水条件下单晶Cu的应力松弛及弹性恢复
史俊勤,孙琨,方亮,许少锋
金属学报. 2019, 55 (8): 1034-1040.   DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00041
摘要   HTML   PDF (8286KB)

采用分子动力学方法研究了不同含水条件下单晶Cu纳米压入过程中的应力松弛和弹性恢复行为。结果表明,恒定变形量下单晶Cu承受的应力减小,发生应力松弛现象,水膜存在时单晶Cu的应力松弛量大于无水情况。纳米压入过程中Cu原子间距随压入深度增加而快速减小,应力松弛阶段Cu原子间的最邻近距离未有明显变化,卸载初期Cu原子间距因变形区域弹性能及位错能的释放而迅速增大。含水条件下单晶Cu内部形成的位错明显多于无水情况,说明不可恢复性变形量因水膜的出现而加剧;卸载结束时部分变形得以释放,促进了部分位错消失,水膜的存在阻碍了弹性恢复和塑性变形的释放。

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基于中间过渡层的 5A06/0Cr18Ni10Ti 气化冲击焊接工艺研究
陈树君
金属学报. 2019, 55 (8): 1041-1048.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00432
摘要   HTML   PDF (8480KB)

利用气化冲击焊接技术,制备了力学性能良好基于中间层的5A06铝合金与0Cr18Ni10Ti不锈钢气化冲击焊接接头,中间层3003铝合金与飞板5A06铝合金和靶板0Cr18Ni10Ti界面焊接良好,接头结合区域呈圆环状。通过信号采集系统分析了铝箔气化时间和电流随能量输入的变化,采用OM和SEM分析了接头界面的微观形貌和元素分布。研究了能量输入对铝箔气化的时刻和接头力学性能的影响。结果表明,随着能量输入的增加,铝箔气化所需时间减小,最终碰撞速率增大,从而使焊接区域直径增大;接头的抗拉力和抗剪力随能量输入的增大而增大。当能量输入为9 kJ时,接头的最大抗拉力为44.0 kN,抗剪力为2.1 kN;5A06/3003界面呈中间对称波状结合,3003/0Cr18Ni10Ti界面以金属间化合物连接,结合区域错位分布。

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TiC含量对铁基复合材料力学性能及耐磨性能的影响
董虎林,包海萍,彭建洪
金属学报. 2019, 55 (8): 1049-1057.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00373
摘要   HTML   PDF (12255KB)

利用机械合金化(MA)和真空热压烧结(HP)的方法,以Ti粉、石墨粉和灰铸铁粉为初始原料,原位合成了TiC颗粒增强的铁基复合材料。利用XRD和FESEM (附带EDS)研究了复合材料的物相成分、微观结构和增强体的分布情况。利用密度测试仪、洛氏硬度计、电子万能试验机和销-盘式两体磨料磨损试验机分别测试了复合材料的密度、硬度、压缩应力-应变和抗两体磨料磨损性能。结果表明:在70 MPa压力下于1200 ℃烧结60 min制备的原位TiC颗粒增强的铁基复合材料只含TiC和α-Fe,并且TiC颗粒弥散均匀分布于Fe基体中。当原位TiC的含量为40% (质量分数)时,该复合材料的综合性能最佳,其相对密度和硬度分别达到96.54%和34 HRC (未热处理);同时压缩性能也最佳,其压缩弹性模量、屈服强度、最大压缩强度和断裂应变分别为19.6 GPa、420 MPa、605 MPa和6.1%;其具有最好的耐磨性能,当载荷为1.5 kg时,其相对耐磨性是纯灰铸铁的2.67倍。

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尺寸因素对2D轴对称模型计算不锈钢管焊接残余应力精度的影响
戴培元,胡兴,逯世杰,王义峰,邓德安
金属学报. 2019, 55 (8): 1058-1066.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00567
摘要   HTML   PDF (7704KB)

采用数值模拟和实验相结合的方法研究了尺寸因素对2D轴对称模型计算SUS316不锈钢管焊接残余应力精度的影响。基于通用有限元软件MSC. Marc,分别采用2D轴对称模型和3D模型计算了不同尺寸圆管对接接头的温度场和焊接残余应力分布,并将小尺寸管残余应力计算结果与实验测量结果进行了比较。结果表明,2D轴对称模型与3D模型计算结果整体吻合较好,但在靠近内表面的焊缝及近焊缝区域,焊接残余应力的幅值和拉压应力区域的大小存在一定差别,且差别随圆管尺寸的增加而增大。对于实际的工程应用,在不考虑始终端应力问题时,可以用2D轴对称模型代替3D模型计算环焊缝稳定区残余应力,从而节省大量计算时间。

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