ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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Al对M2高速钢凝固组织的影响*
采用OM, TEM, SEM, EBSD, XRD等手段, 分析了不同Al加入量(0%, 0.6%, 1.2%)的M2高速钢的铸态组织,研究了Al对高速钢凝固组织转变特别是共晶碳化物形貌和微观结构的影响规律. 结果表明, M2高速钢铸态组织主要由位错型马氏体和M2C共晶莱氏体组成. 过量Al (1.2%)促进大量铁素体和针状碳化物形成. Al提高了共晶碳化物的分布均匀性, 促进M2C形貌由纤维状转变为片状, 并使碳化物微观结构发生. . .
金属学报, 2014 Vol. 50 (7): 769-776    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2013.00621
 
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  2017年, 第53卷, 第8期 刊出日期:2017-08-20 上一期   
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AA 7055铝合金时效析出过程的小角度X射线散射定量表征
陈军洲, 吕良星, 甄良, 戴圣龙
金属学报. 2017, 53 (8): 897-906.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00559
摘要   HTML   PDF (1518KB)

利用小角度X射线散射(SAXS)技术系统、定量地研究了AA 7055铝合金在120和160 ℃时效过程中析出相的演变规律。结果表明,在120 ℃时效时,随时效时间延长析出相半径不断增加,时效5 h后半径基本稳定,约为3.3 nm,且尺寸分布基本不变;析出相的体积分数随着时效时间的延长不断增加,由时效5 h时的2.4%增加到时效60 h时的5.2%。在160 ℃时效时,随时效时间延长析出相半径不断增加,由时效0.5 h时的3.1 nm增加到时效72 h时的11.7 nm,尺寸分布范围也随着时效时间的延长而逐渐增加;析出相的体积分数随着时效时间的延长先不断增加,由时效0.5 h时的1.4%增加到时效16 h时的5.4%,时效16 h后趋于平衡。在120和160 ℃时效时,析出相均属于轴比介于0.2~0.3之间的扁椭球状,即为盘状。

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新型Al-Mg-Si-Cu-Zn合金板材组织、织构和性能的优化调控
陈懿, 郭明星, 易龙, 袁波, 李高洁, 庄林忠, 张济山
金属学报. 2017, 53 (8): 907-917.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00480
摘要   HTML   PDF (2082KB)

通过OM、SEM、TEM观察以及EBSD和力学性能测试等手段研究了不同热加工工艺对Al-Mg-Si-Cu-Zn合金板材组织、织构和成形性能,以及固溶淬火后等温时效对其析出行为的影响规律。结果表明,2种热加工工艺对T4P预时效态合金的强度和应变硬化指数n基本无影响,但是对平均塑性应变比r?、Δr以及不同方向延伸率影响显著;不同热加工过程对合金组织和织构演化均有影响,成形性能较好的固溶淬火态合金板材平均晶粒尺寸略大且呈双模型晶粒尺寸分布特征,其织构组分较多,但是强度较低。对该淬火态合金进行185 ℃人工时效20 min,其硬度即可升高65 HV,进一步时效到5 h达到峰值硬度132 HV,对应的拉伸性能可达Rp=318 MPa,Rm=364 MPa,A=13%,拉伸断口为典型的塑性断裂。该合金在185 ℃时效时仍以Mg-Si相析出为主,如β"β' 和Q'相等,峰时效后β"相主要沿b轴方向生长,最后转化为β' 和Q'相,合金表现出较好的时效稳定性。

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AlSi10Mg的激光选区熔化成形研究
张文奇, 朱海红, 胡志恒, 曾晓雁
金属学报. 2017, 53 (8): 918-926.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00472
摘要   HTML   PDF (1488KB)

利用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形技术对AlSi10Mg铸造铝合金的成形进行了工艺研究,获得了致密的成形,并对其沉积态和热处理态试样进行了静态拉伸性能测试和显微组织分析。结果表明:对于AlSi10Mg, 其SLM沉积态的常温拉伸强度远高于铸件标准,延伸率与铸态相当;退火工艺对SLM试样的组织及力学性能有着重要的影响,随着退火温度的提高,试样微观组织发生改变,在300 ℃、2 h退火工艺下,原本均匀分布的颗粒状Si聚集长大为针状,使得试样的强度下降,延伸率升高。抗拉强度由沉积态的507~518 MPa下降到378~406 MPa,延伸率由沉积态的3.0%~3.5%增加到6.5%~9.0%。

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不同Ce含量Fe-6.5%Si合金的组织、有序结构和中温拉伸塑性
于宣, 张志豪, 谢建新
金属学报. 2017, 53 (8): 927-936.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00055
摘要   HTML   PDF (2013KB)

研究了Ce含量对铸造态Fe-6.5%Si (质量分数)合金显微组织、有序结构和中温拉伸性能的影响,分析了Ce微合金化改善合金塑性的机理。结果表明,Ce含量在150×10-6以下时,合金铸造组织无明显变化;Ce含量在210×10-6以上时,铸造组织明显细化。Ce的添加可大幅度降低合金的有序程度,显著改善中温拉伸塑性;当Ce含量为62×10-6、150×10-6和210×10-6时,400 ℃拉伸试样的平均断后伸长率由无Ce试样的7.4%分别升高至10.1%、19.3%和23.0%;而Ce含量增加至260×10-6和790×10-6时,Ce在晶界明显富集导致试样拉伸断口呈现沿晶脆断特征,平均断后伸长率下降至15.5%和14.2%。有效改善Fe-6.5%Si合金塑性的合适Ce含量范围为(150~210)×10-6

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600 MPa级Nb-Ti微合金化高成形性元宝梁用钢的强化机制
惠亚军, 潘辉, 刘锟, 李文远, 于洋, 陈斌, 崔阳
金属学报. 2017, 53 (8): 937-946.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00038
摘要   HTML   PDF (1476KB)

采用OM、SEM和TEM等方法,对600 MPa级Nb-Ti微合金化高成形性元宝梁用钢的组织与力学性能进行了测试表征,并分析了强化机制。结果表明,终轧温度对实验用钢的组织与力学性能有显著影响,随着终轧温度的降低,钢中铁素体晶粒尺寸逐渐减小,位错密度逐渐增加,析出物尺寸逐渐减小、数量逐渐增多、Nb/Ti原子比逐渐增大,屈服强度与抗拉强度均呈现出单调上升的规律,而延伸率存在一个最佳温度,终轧温度为840 ℃时具有最优的力学性能,其屈服强度与抗拉强分别达到了541与615 MPa,延伸率为31.0%,-60 ℃冲击功为117 J。(Nb, Ti)C在奥氏体中析出的NrT与PTT曲线表明,在实验温度范围内,均匀形核与位错线形核的形核率随温度的降低而提高,形核孕育时间随温度的降低而缩短,这与观察到的析出物尺寸随着终轧温度的降低而减小、析出物的数量随着终轧温度的降低而增多的规律相符。细晶强化与位错强化是实验用钢主要强化方式,细晶强化占总屈服强度的46%~48%,位错强化占总屈服强度的18%~25%,析出强化对屈服强度的贡献较小,约2%左右。

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轧后超快冷及亚温淬火对5%Ni钢微观组织与低温韧性的影响机理
王猛, 刘振宇, 李成刚
金属学报. 2017, 53 (8): 947-956.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00474
摘要   HTML   PDF (1977KB)

采用“控制轧制、轧后超快冷、亚温淬火+回火(UFC-LT)”工艺制备了5%Ni钢,系统研究了这一工艺条件下5%Ni钢的微观组织与力学性能,并与常规调质工艺(QT)和离线淬火、亚温淬火加回火工艺(QLT)进行了对比。结果表明,经UFC-LT工艺处理后,5%Ni钢的显微组织由回火马氏体、临界铁素体和5.83%的逆转奥氏体组成,并可以获得优于QT和QLT工艺的强韧性匹配(抗拉强度为608 MPa,屈服强度为491 MPa,-196 ℃时Charpy冲击功为185 J),韧脆转变温度由QT工艺的-152 ℃下降到-196 ℃以下。与QT工艺相比,UFC-LT工艺改善韧性的因素主要有渗碳体的溶解、高密度的大角度晶界及5.83%的逆转奥氏体。

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大热输入焊接用钢的焊接粗晶热影响区韧性提升方法研究
邹宗园, 许小奎, 李银潇, 王超
金属学报. 2017, 53 (8): 957-967.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00551
摘要   HTML   PDF (2131KB)

通过研究焊接热影响区(HAZ)冲击功分布图,提出大热输入焊接用钢焊接粗晶热影响区(CGHAZ)韧性提升的新方法,即在峰值温度不变的条件下,将焊接CGHAZ中晶界铁素体(GBF)和大量针状铁素体(AF)组织改变成细晶热影响区(FGHAZ)多边形铁素体(PF)组织,并消除CGHAZ中破坏韧性的侧板条铁素体(FSP)组织。以对比Ti-V-N与Al-Ti-V-N微合金焊接用钢焊接CGHAZ组织和韧性为基础,探讨了Al-Ti-V-N钢焊接CGHAZ中PF转变条件、形核机制,认为微米级氧化夹杂物是诱导焊接CGHAZ中大量PF形核的关键,纳米级碳氮化物是拖曳、钉扎奥氏体与铁素体晶界的关键,两者的有效配合保证了焊接CGHAZ中大量PF组织生成,从而大幅提升焊接CGHAZ的低温冲击韧性。

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温度与应变速率对Invar 36合金变形行为的影响
李细锋, 陈楠楠, 李佼佼, 何雪婷, 刘红兵, 郑兴伟, 陈军
金属学报. 2017, 53 (8): 968-974.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00043
摘要   HTML   PDF (1553KB)

在室温至900 ℃温度范围内、不同初始应变速率(8×10-5、8×10-4和8×10-3 s-1)下,利用单向拉伸实验研究了温度与应变速率对Invar 36合金拉伸力学性能的影响,并选择室温、600和800 ℃进行三点弯曲实验,分析温度对Invar 36合金厚板回弹规律的影响。结果表明,Invar 36合金的屈服强度、抗拉强度随温度的升高而大幅降低;延伸率则先升高后降低,在600 ℃时出现峰值,达到69.2%,比室温提高了55%,这主要由于动态再结晶使塑性提高所致。当温度较低时(室温和500 ℃),应变速率对Invar 36合金力学性能影响不大;但当温度升高至800 ℃时,Invar 36合金的强度和塑性均随初始应变速率的减小而大幅减小,初始应变速率由8×10-3 s-1降至8×10-5 s-1,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别降低了38%、47%和50%;由室温升高至800 ℃时,三点弯曲回弹量减小87.0%。

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不同环境介质中X70钢的交流腐蚀行为及腐蚀产物膜层分析
张慧, 杜艳霞, 李伟, 路民旭
金属学报. 2017, 53 (8): 975-982.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00566
摘要   HTML   PDF (1551KB)

通过交流腐蚀模拟实验考察了X70钢在4种环境介质中的交流腐蚀行为,获得了X70钢在4种介质中的腐蚀速率Kd。结果表明,腐蚀速率Kd (NaCl)>Kd Na2SO4)>Kd (CaCl2)>Kd (MgCl2)。采用SEM、EDS和XRD对腐蚀产物膜的表面/截面微观形貌、元素和物相成分进行了表征与分析,探讨了X70钢在相同交流电流密度下,不同介质中腐蚀速率差异的原因:在Na2SO4和NaCl介质中,腐蚀产物膜比较疏松,侵蚀性离子SO42-和Cl-的存在会加速X70钢的腐蚀,Na+不会影响腐蚀产物膜的形成;在MgCl2和CaCl2介质中,Ca2+和Mg2+的存在有利于形成保护性好的致密腐蚀产物膜。

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添加N对Inconel 690合金显微组织和晶界微区成分的影响
陈波, 郝宪朝, 马颖澈, 查向东, 刘奎
金属学报. 2017, 53 (8): 983-990.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00545
摘要   HTML   PDF (938KB)

采用SEM和TEM研究了4种不同N含量的Inconel 690合金经1080 ℃、10 min固溶及715 ℃热处理后的显微组织演变和晶界微区元素分布,同时测量了合金的层错几率和晶间腐蚀速率。结果表明,相同热处理后,不同N含量Inconel 690合金的晶界M23C6碳化物析出形貌和晶界Cr贫化存在明显差异。随N含量增加,碳化物数量减少,晶界碳化物由连续分布转变为半连续分布,继而转变为离散分布。随N含量增加,Inconel 690合金层错几率先增加,在N含量为100×10-6时达到最大值,随后层错几率降低。此外,N的加入缓解了晶界Cr贫化,提高了合金抗晶间腐蚀能力;但过高N含量导致较多氮化物夹杂。综合考虑,N含量在100×10-6较为适宜。

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单晶Cu等通道转角挤压A路径形变特征及力学性能
郭廷彪, 李琦, 王晨, 张锋, 贾智
金属学报. 2017, 53 (8): 991-1000.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00582
摘要   HTML   PDF (1572KB)

采用XRD、EBSD和TEM技术对单晶高纯Cu (99.999%)经等通道转角挤压(ECAP) A路径过程中的形变织构进行了研究,测试了ECAP后单晶Cu的力学性能和导电性能,并分析了变形过程中织构演变机理及其对力学性能和导电性能的影响。结果表明:原始单晶Cu经2道次变形后,晶内出现了微小的等轴状形变结构;4道次变形后,形成了(110)取向一致的形变带结构;8道次变形后,单晶组织开始破碎,晶粒取向又逐渐趋于(111)面,形成了{111}<110>和{111}<112>织构及较弱的{001}<100>再结晶织构。中、低应变下,形成稳定取向的{hkl}<110>织构,可有效降低晶界对电子的散射作用,使电导率略有增加,同时有利于大幅度提高材料的加工硬化率。单晶Cu变形初始阶段形成了大量小角度晶界,随着应变的增加,小角度晶界逐渐向大角度晶界转变。由于变形过程中位错积聚及晶界密度增加对位错运动起到阻碍作用,3道次变形后,抗拉强度从168 MPa增加至400 MPa,延伸率从63%减小至27.3%,在随后的变形中抗拉强度增加缓慢,延伸率略有回升。前8道次变形中硬度不断增加,8道次变形后出现了再结晶,导致随后的挤压过程中硬度不稳定。

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退火温度对ARB-Cu室温拉伸断裂行为的影响
李敏, 刘静, 姜庆伟
金属学报. 2017, 53 (8): 1001-1010.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00475
摘要   HTML   PDF (1504KB)

利用TEM观察累积叠轧法(ARB)制备的超细晶Cu的微观结构,在IBTC-5000单轴疲劳试验机上对制备态及不同温度退火态的ARB-Cu进行单向静态拉伸实验,通过SEM观察力学测试后试样的断口形貌。结果表明:在实验温度范围内,退火处理均使ARB-Cu的屈服强度和抗拉强度下降,当退火温度低于再结晶温度时,ARB-Cu的屈服强度和抗拉强度均随退火温度的升高而升高;当退火温度高于再结晶温度时,其强度迅速下降。当退火温度为200 ℃时,ARB-Cu的屈服强度和抗拉强度达到退火态最大值。随退火温度的升高,ARB-Cu的晶粒尺寸略微增大,晶粒分布逐渐由制备态的单峰分布转变为双峰分布,断口形貌显示出塑性逐渐增加的趋势。退火处理有助于ARB材料焊合界面结合强度的提高,退火温度越高,焊合界面结合性能越好。焊合界面经历的叠轧道次越多,其结合效率越高,其理论计算公式为E=(1-0.5n)×100%。

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界面能调控熔体中纳米颗粒分布铝热合成铁基ODS合金
刘建学, 席文君, 李能, 李树杰
金属学报. 2017, 53 (8): 1011-1017.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00438
摘要   HTML   PDF (1109KB)

利用铝热合成工艺结合快速凝固技术制备了铁基氧化物弥散强化(ODS)合金。经过优化铝热剂成分,合金熔体中不仅原位生成了α-Al2O3纳米颗粒,还发生了液相调幅分解,形成了富Fe、Cr与富Ni、Al的两相结构。因为α-Al2O3与富Ni、Al相之间的界面能较低,Al2O3纳米颗粒与富Ni、Al相结合,从而在基体中均匀分布。分析了反应熔体发生液相调幅分解的热力学可能性以及纳米颗粒在界面能和Brownian运动影响下的移动速率。实验结果表明,液相调幅分解得到的NiAl相呈球形,直径约50 nm,体积分数约50%;反应合成的α-Al2O3颗粒直径约5 nm,受界面能作用全部与NiAl相结合。计算表明,受界面能和Brownian运动影响,α-Al2O3颗粒移动速率极快,快速冷却过程中完全有时间在两相液体间完成移动和分布。测试表明,铁基ODS合金平均拉伸强度为602 MPa,延伸率为21%,大气环境中1000 ℃下氧化100 h后增重0.4 mg/cm2

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深过冷液态金属Cu的热物理性质和原子分布
朱姜蕾, 王庆, 王海鹏
金属学报. 2017, 53 (8): 1018-1024.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00053
摘要   HTML   PDF (863KB)

针对液态金属Cu在深过冷亚稳条件下的热物理性质和液态结构数据缺乏的问题,采用分子动力学方法结合修正嵌入原子势,研究了常规液态和亚稳液态金属Cu的热物理性质(熔点、密度、比热容和自扩散系数)和原子分布规律,体系温度范围为800~2400 K,最大过冷度达到556 K。通过构建晶体-液体-晶体结构,探索了金属Cu的熔化过程,获得最优的熔点计算温度为1341 K,与实验值误差1.11%。获得了宽广温度范围内液态金属Cu的密度随温度的变化规律,采用Mishin势函数计算的熔点处密度模拟值为7.86 g/cm3,与文献报道的实验结果的误差小于2%。液态金属Cu的焓在800~2400 K范围内随温度呈线性关系变化,即比热容几乎不随过冷度变化而变化,而自扩散系数则随温度呈指数关系变化。根据不同温度原子的位置变化,获得了相应的双体分布函数,发现液态体系始终处于短程有序、长程无序的状态,且原子短程有序度随温度升高而降低,短程有序结构仅保持在3~4个原子间距范围内,且随间距增大而展现出典型的无序特征。

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