ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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1. Cu/Ti纳米层状复合体塑性变形机制的分子动力学模拟研究
张海峰, 闫海乐, 贾楠, 金剑锋, 赵骧
金属学报    2018, 54 (9): 1333-1342.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00009
摘要   HTML PDF (9396KB)  

利用分子动力学方法对具有特征晶体取向的Cu/Ti层状复合体在单轴拉伸和平面应变压缩2种变形过程中的微观力学行为进行了研究。模拟结果显示,拉伸载荷作用下,位错优先在Cu/Ti异质界面处形核并沿着{111}晶面向Cu层内部运动,变形机制为层内约束滑移。随着位错的增殖,位错之间发生交互作用并在Cu层内形成插入型层错和形变孪晶。而在此形变过程中Ti层内未发现塑性变形系统的启动。随着载荷继续增大,Cu/Ti界面处的应力集中导致复合体发生断裂。在平面应变压缩变形的模拟中,发现Cu/Ti界面处的应力集中促使Ti层中形成剪切带,剪切带内部及其近邻区域仅存在少量位错。随着外加应变增大,多种变形机制的共同作用引起晶粒旋转,同时复合体内的原子无序度增加。此外,不同初始取向和不同应变速率下的Cu/Ti复合体的微观塑性变形机制和力学性能存在显著差异。研究结果揭示了包含有密排六方金属层状复合材料的微观形变机制。

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2. 井下含硫环空液中P110油管钢应力腐蚀开裂的电化学噪声特征
余军, 张德平, 潘若生, 董泽华
金属学报    2018, 54 (10): 1399-1407.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00033
摘要   HTML PDF (5217KB)  

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验,并结合电化学噪声(ECN)、SEM与EIS等方法,研究了P110低合金油管钢在模拟井下环空液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为,并探讨了S2-浓度对裂纹萌生和扩展过程的影响。结果表明,在P110钢的弹性形变阶段,环空液中低浓度S2-的加入加速了P110钢拉伸试样表面钝化膜的破坏,导致ECN曲线上出现许多由亚稳态点蚀引起的短时电流噪声峰。S2-的加入还显著缩短了亚稳态点蚀向稳定点蚀转变的时间,促使拉伸试样表面出现较大尺寸的蚀坑,这些蚀坑在拉应力作用下可以转变为裂纹萌生源。相比亚稳态点蚀,裂纹生长产生的噪声峰平均寿命更长(约400 s),且噪声幅值(约40 μA)和积分电量(约4000 μC)也更大。P110钢的SCC以阳极溶解为主,且裂纹生长速率随S2-浓度的增加而增大,但裂纹生长是断续而非连续进行的。

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3. 多维度碳纳米相增强铝基复合材料研究进展
赵乃勤, 刘兴海, 蒲博闻
金属学报    2019, 55 (1): 1-15.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00456
摘要   HTML PDF (9859KB)  

以铝基复合材料为代表的金属基复合材料,具有高的比强度、比模量及优异的导热、导电性能,在航空航天、汽车制造、机械电子及其它民用领域具有广泛的应用前景。近年来,碳纳米相作为复合材料的增强体凭借其优异的力学性能和物理性能以及自身结构特点,引起人们极大关注而成为铝基复合材料研究领域的新热点。本文从不同维度结构的碳纳米相(零维碳纳米洋葱、一维碳纳米管、二维石墨烯等)为增强相的角度,概述了这些碳纳米相增强铝基复合材料的制备方法及其在力学性能方面的研究进展,阐述了从单一相增强到多元多维度混杂增强的铝基复合材料在力学性能方面的优势,旨在阐明通过碳纳米相的结构设计和空间构筑实现高强韧性铝基复合材料的设计思路,并展望了高强韧轻金属基复合材料未来的研究趋势。

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4. 非连续增强铝基复合材料的热变形行为研究进展
肖伯律, 黄治冶, 马凯, 张星星, 马宗义
金属学报    2019, 55 (1): 59-72.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00461
摘要   HTML PDF (4377KB)  

本文综述了非连续增强铝基复合材料的热变形行为理论研究方法,并描述了典型铝基复合材料的热变形机制和可加工性特征。对本构方程、加工图理论方法对流变行为和变形机制研究的可靠性进行了讨论,同时介绍了引入应变速率敏感指数和温度敏感指数作为基体合金变形机制演化辅助判据的方法。根据铝合金常见变形机制,讨论了不同类型增强体的铝基复合材料热加工变形行为特征。最后,对该领域未来的研究方向进行了展望。

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5. Al及其复合材料尺寸稳定性原理与稳定化设计研究进展
武高辉, 乔菁, 姜龙涛
金属学报    2019, 55 (1): 33-44.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00482
摘要   HTML PDF (3835KB)  

尺寸稳定性是指材料在长期贮存或者服役环境下保持原始尺寸不变的能力。陀螺仪、星敏感器、光学观瞄设备等角度、速度、位置传感器的关键零部件对材料的微变形十分敏感,材料的尺寸不稳定性问题已经成为制约装备精度的“卡脖子”问题。国外自20世纪70年代从金属的热处理、预拉伸变形等组织调控方法入手做了较深入的研究,我国关于材料尺寸稳定性的研究十分薄弱,主要集中于残余应力的影响上,工程效果不明显。本文介绍作者及其团队长期从事材料尺寸稳定性研究的体会与成果,包括长期贮存(无应力)条件下尺寸稳定性的表征新方法,基于该方法发现了铝合金相稳定、组织稳定及其各向异性的基本规律;总结了铝基复合材料尺寸稳定性设计的基本原理和基于增强体弥散度的设计思路;高尺寸稳定性的光学级、仪表级SiC/2024Al复合材料的微观构型特征及其在实际工程中应用的效果。理论和实践表明,仪表精度及其精度稳定性取决于材料的尺寸稳定性,而材料的稳定性首要因素是其内禀变形特性,而残余应力是次要的。本工作也表明,尺寸稳定性原理的应用对于精密轴承一类高精度零件的技术提升也将有启发性。

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6. 面向等离子体W材料改善韧性的方法与机制
吴玉程
金属学报    2019, 55 (2): 171-180.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00404
摘要   HTML PDF (3521KB)  

作为面向等离子体候选材料,金属W多晶材料具有低韧性的特点,表现出室温脆性行为和高的韧脆转变温度,极大地限制了其在工程上的应用。针对当前常用的改善W韧性的方法:细化晶粒,添加合金化元素、第二相颗粒和W纤维以及加工变形技术,本文从内韧化和外韧化2种韧化机制来阐述各种韧化方法,以加深对改善W韧性的理解。结合目前国内外研究现状,对改善钨基材料的方法进行讨论并对改善钨基材料发展方向进行简单展望。

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7. 再热恢复处理对蠕变损伤定向凝固高温合金γ′相的影响
唐文书,肖俊峰,李永君,张炯,高斯峰,南晴
金属学报    2019, 55 (5): 601-610.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00364
摘要   HTML PDF (29463KB)  

以定向凝固GTD111合金为研究对象,采用蠕变中断实验获得蠕变损伤合金,之后对损伤合金进行简单再热恢复处理,研究了恢复参数对合金组织的影响以及γ′相的恢复演化过程。结果表明,1180~1220 ℃下固溶处理可有效溶解粗化形变γ′相并析出二次γ′相,且二次γ′相尺寸随固溶温度和冷却速率的增加而减小,但当固溶温度增至1240 ℃,合金发生初熔;高温时效是二次γ′相长大和三次γ′相析出的过程,且二次γ′相尺寸和立方度随时效温度和保温时间的增加而增大;低温时效中三次γ′相继续析出和长大。GTD111损伤合金的合适恢复参数为:1220 ℃、2 h、AC+1121 ℃、2 h、AC+843 ℃、24 h、AC。由于恢复态合金具有更大体积分数的双尺寸形态γ′相,其在750 ℃、843 MPa下的持久寿命达到65 h,是原始合金持久寿命的1.3倍。

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8. 碳/金属复合材料界面结构优化及界面作用机制的研究进展
范同祥, 刘悦, 杨昆明, 宋健, 张荻
金属学报    2019, 55 (1): 16-32.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00509
摘要   HTML PDF (8335KB)  

依赖于增强相的界面效应和尺寸效应,金属基复合材料不断向综合性能优异的方向发展。由于界面结构对金属基复合材料最终的综合性能起决定性作用,故通过工艺设计实现界面结构的优化成为金属基复合材料的重要研究方向。碳材料(金刚石、碳纳米管和石墨烯等)由于具有优异的本征力学与功能特性,作为金属基复合材料的增强相近年来受到研究者的广泛关注。本文总结了近年来碳/金属复合材料界面结构的不同优化手段,讨论了不同界面结构对碳/金属复合材料结构和功能性能的作用机制,并对未来碳/金属复合材料的界面研究方向进行了展望。

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9. 先共析渗碳体上形核的珠光体晶体学研究
徐文胜, 张文征
金属学报    2019, 55 (4): 496-510.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00191
摘要   HTML PDF (17397KB)  

利用SEM和EBSD技术表征了Fe-1.29C-13.9Mn (质量分数,%)钢中先共析渗碳体上形核珠光体的形貌和晶体学。大多数珠光体内铁素体与奥氏体之间接近K-S位向关系,与渗碳体之间则可出现多种择优位向关系。分析表明,魏氏渗碳体旁珠光体的形核领先相是铁素体,未观察到珠光体中渗碳体从魏氏渗碳体分支生长,或它们之间存在择优取向。晶界渗碳体旁珠光体存在2种可能:晶界渗碳体可延续为珠光体的渗碳体,同时铁素体往往与背靠奥氏体接近K-S位向关系,渗碳体可视为领先相,不排除铁素体为领先相的可能;同时也观察到晶界渗碳体与珠光体内渗碳体呈现不同取向,此时领先相是铁素体。珠光体团初期形貌不规则,生长后期两相基本保持平行片层结构,同一铁素体片层会存在取向变化甚至分层。

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10. 一种新型高强度高塑性冷轧中锰钢的组织和力学性能
邵成伟, 惠卫军, 张永健, 赵晓丽, 翁宇庆
金属学报    2019, 55 (2): 191-201.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00081
摘要   HTML PDF (7409KB)  

研究了两相区退火温度对一种新型冷轧中锰钢(0.2C-5Mn-0.6Si-3Al,质量分数,%)显微组织及拉伸性能的影响。结果表明,在退火温度为730 ℃时,冷轧中锰钢可获得优异的强度与塑性配合,即抗拉强度为1062 MPa,总伸长率为58.2%,强塑积为61.8 GPa%。随着退火温度升高,逆转变奥氏体逐渐粗化,且由片层状组织形态逐渐向等轴状组织形态转变,在一定退火温度下可获得奥氏体晶粒尺寸分布较为宽泛的多尺度的组织形态。这种多尺度组织形态的残余奥氏体具有适当的机械稳定性,能够产生连续不断的相变诱发塑性(TRIP)效应。连续不断的TRIP效应与铁素体在变形过程中的良好配合,是冷轧中锰钢获得高强度、高塑性的主要原因。冷轧中锰钢拉伸断裂的裂纹主要萌生于软相的铁素体(δ-铁素体)及超细晶铁素体与形变诱导马氏体(残余奥氏体)的界面处。

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11. SO42-对模拟孔隙液中Q235B钢筋腐蚀行为的影响
李恺强, 杨璐嘉, 徐云泽, 王晓娜, 黄一
金属学报    2019, 55 (4): 457-468.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00475
摘要   HTML PDF (12674KB)  

通过阳极极化曲线、EIS、Mott-Schottky (M-S)以及恒电位极化测量研究了不同pH值模拟混凝土孔隙溶液中SO42-对Q235B钢筋钝化和腐蚀行为的影响。极化曲线测量结果表明,在pH值高于11的模拟孔隙液中,SO42-对Q235B钢的钝化膜没有破坏作用,而在pH值为10的模拟孔隙液中,少量SO42-的存在就会造成Q235B钢表面钝化膜的破裂,从而导致点蚀的萌发。EIS和M-S测量结果表明,碳钢表面的钝化膜在低pH值的模拟孔隙液中稳定性较差并具有更高的缺陷浓度,从而促进了SO42-对碳钢的侵蚀性。结合恒电位极化测试和SEM观测进一步研究了SO42-对碳钢钝化膜的破坏作用。在高pH值的模拟孔隙液中,SO42-在钝化膜的形成阶段能够抑制钝化膜的生长,造成亚稳态点蚀的出现,而在低pH值的模拟孔隙液中,SO42-可以聚集在钝化膜的缺陷处,造成钝化膜的破损和稳态点蚀的发展。

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12. γ-APS接枝环氧树脂分子对环氧涂层/金属界面化学键合的研究
操发春, 吴航, 杨延格, 曹京宜, 张涛, 王福会
金属学报    2019, 55 (2): 238-248.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00121
摘要   HTML PDF (7978KB)  

利用γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(γ-APS)对环氧树脂分子进行改性合成了具有键合特性的活性树脂(γ-APS/EP),将活性树脂作为液态添加剂加入到环氧涂层中,利用活性树脂与金属表面羟基反应生成耐水解的噁烷键的特点,实现了环氧涂层/金属界面的化学键合。研究表明,活性树脂添加量为3% (质量分数)时,环氧涂层与金属基体的界面结合力和对腐蚀介质的抗渗透性能达到最佳。根据活性树脂含量的影响,提出了活性树脂在环氧涂层/金属界面的键合机理。

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13. 退火对热老化308L不锈钢焊材显微结构的影响
林晓冬,彭群家,韩恩厚,柯伟
金属学报    2019, 55 (5): 555-565.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00365
摘要   HTML PDF (22244KB)  

对410 ℃下热老化7000 h的308L不锈钢焊材进行了550 ℃、1 h的退火处理,利用TEM和三维原子探针研究了退火对热老化焊材显微结构的影响,并与未热老化试样进行比较,评价退火回复效果。结果表明,退火后奥氏体无明显变化,而δ铁素体内由热老化导致的调幅分解完全消失,且G相显著减少。此外,热老化导致Ni、Mn、C在δ铁素体/奥氏体相界处发生偏聚,而对相界处Cr、Si、P元素的含量无明显影响。退火后相界处所有元素均无偏聚,但会导致Ni、Mn在靠近相界的奥氏体一侧发生富集。退火后308L不锈钢焊材的显微结构接近于未热老化状态,表明退火回复效果显著。

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14. Er对Mg-5Zn-xEr镁合金热裂敏感性的影响
刘耀鸿,王朝辉,刘轲,李淑波,杜文博
金属学报    2019, 55 (3): 389-398.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00399
摘要   HTML PDF (11584KB)  

采用优化的RDG (Rappaz-Drezet-Gremaud)热裂模型预测了Mg-5Zn-xEr (x=0.83、1.25、2.5、5,质量分数,%)三元多相合金的铸造热裂敏感性,并利用“约束杆”钢模铸造(CRC)实验评价了该合金的热裂敏感性。结果表明,优化的RDG热裂模型可准确地预测Mg-5Zn-xEr镁合金的热裂敏感性:随着Er含量的增加,合金的热裂敏感性呈先增加后降低的趋势,当Er含量为2.5%时合金的热裂敏感性最高,当Er含量为5.0%时合金的热裂敏感性最低,与实验结果相一致。对铸件凝固曲线、相组成、微观组织等进一步分析表明,当Er含量提高至2.5%时,合金凝固过程发生包晶反应生成I相的同时消耗了液相,并且扩大了合金的凝固温度区间,使合金的热裂敏感性上升;Er含量继续提高至5.0%时,合金在凝固过程中发生L→α-Mg+W的共晶反应,凝固温度区间减小,有利于凝固后期枝晶间裂纹的补缩,显著降低了合金的热裂敏感性。

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15. 23Cr-2.2Ni-6.3Mn-0.26NNi型双相不锈钢动态再结晶行为研究
邓亚辉, 杨银辉, 曹建春, 钱昊
金属学报    2019, 55 (4): 445-456.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00449
摘要   HTML PDF (13286KB)  

利用热模拟试验机在变形温度为1073~1423 K,应变速率为0.01~10 s-1的条件下对23Cr-2.2Ni-6.3Mn-0.26N节Ni型双相不锈钢动态再结晶行为进行研究。结果表明,试样在低温高应变速率变形时以两相动态回复(DRV)为主,而在高温低应变速率变形时以奥氏体动态再结晶(DRX)为主,且在0.01和0.1 s-1较低应变速率下,奥氏体相再结晶晶粒尺寸随变形温度升高而增大。试样的软化机制与Z参数有关,在低Z值条件下,热变形软化以奥氏体相DRX为主。基于热变形方程得到试样的表观应力指数为5.18,热变形表观激活能为391.16 kJ/mol,并利用Sellars 双曲正弦模型建立了峰值流变应力与Z参数关系本构方程。DRX临界应力随应变速率增加和变形温度减小而增大,DRX临界应变随变形温度减小而增加,且随应变速率增加(0.1~10 s-1)在较低变形温度下先增大后减小。确定了DRX临界应力(应变)和峰值应力(应变)的关系,DRX特征参数和Z参数相关模型,以及奥氏体相DRX体积分数模型。利用所建模型对DRX行为进行预测,表明应变速率增加和变形温度下降会推迟DRX发生。

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16. 淬火配分贝氏体钢不同位置残余奥氏体C、Mn元素表征及其稳定性
田亚强,田耕,郑小平,陈连生,徐勇,张士宏
金属学报    2019, 55 (3): 332-340.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00270
摘要   HTML PDF (18645KB)  

采用部分奥氏体化-两相区保温-淬火-配分(IQ&PB)热处理工艺,借助SEM、TEM、XRD研究了淬火配分贝氏体钢组织形貌及残余奥氏体特征,利用EPMA、EBSD、纳米压痕等表征了不同位置残余奥氏体中合金元素的分布情况,结合室温拉伸应力-应变曲线,研究了C、Mn元素对不同位置残余奥氏体稳定性的影响及其相变规律。结果表明,淬火贝氏体钢室温组织中残余奥氏体以块状和薄膜状形态存在。在拉伸形变过程中,发生TRIP效应,残余奥氏体体积减小,相变优先发生在铁素体晶界,最后发生在贝氏体板条之间,C、Mn元素对残余奥氏体有稳定作用,使残余奥氏体不易发生相变。拉伸断口处应力集中,残余奥氏体完全转变为马氏体,距离断口2和4 mm处,残余奥氏体体积分数分别为3.12%和5.03%。薄膜状残余奥氏体比块状残余奥氏体稳定性更强,并且<111>γ晶向的残余奥氏体不稳定,容易向马氏体转变。

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17. 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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18. 预循环应力对高速列车结构材料疲劳裂纹扩展行为的影响研究
张啸尘 孟维迎
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00497
19. 第二取向对第三代单晶高温合金热疲劳过程中冷却孔孔周氧化行为的影响研究
王莉 何禹锋 申健 郑伟 楼琅洪 张健
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00109
20. 服役条件下镍基高温合金应力松弛微观机制
江河 董建新 张麦仓 姚志浩 杨静
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00121
21. 多场耦合作用下GH4169合金变形行为与强韧化机制
王磊 安金岚 刘杨 宋秀
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00085
22. 镍基铸造高温合金等轴晶凝固成形技术的研究和进展
张军 介子奇 黄太文 杨文超 刘林 傅恒志
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00088
23. 调质态含Cu高强钢的强化机理及钢中Cu的析出行为
张正延,柴锋,罗小兵,陈刚,杨才福,苏航
金属学报    2019, 55 (6): 783-791.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00485
摘要   HTML PDF (18289KB)  

对含Cu低合金高强度钢板淬火并经高温时效后,采用SEM、EBSD、HRTEM和APT等手段对其微观组织和纳米尺度Cu的析出相进行了表征,对其厚度截面的室温拉伸性能进行了测定,并对钢板厚度方向近表面和心部的强化机理进行了分析。结果表明,高温时效后钢中Cu的析出相尺寸在6~50 nm范围内,30 nm以内的为9R结构的短棒状或球状粒子,30 nm以上的为fcc结构的长棒状粒子,棒状粒子中微量的Mn、Ni在Cu粒子与基体界面上的偏聚更明显。在较高温度范围内进行时效后,钢的屈服强度随着时效温度的升高而呈大致线性下降趋势,钢的主要强化机制为细晶强化,其次为位错强化和析出强化,经计算,钢中每1% (质量分数)的Cu在过时效状态下能够产生约90 MPa的析出强化增量。钢板厚度截面存在强度差异,表面与心部强度相差约40 MPa,这主要是由于晶粒尺寸及位错密度差异所导致。

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24. 共沉淀法制备镁基六铝酸镧粉体的性能研究
李㼆,孙超,宫骏
金属学报    2019, 55 (5): 657-663.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00448
摘要   HTML PDF (21357KB)  

用共沉淀法,选取沉淀温度60 ℃,沉淀pH值11.5制备的镁基六铝酸镧前驱粉体,在1500 ℃煅烧5 h后制备出热障涂层陶瓷层材料LaMgAl11O19。采用XRD、TEM、SAED和XPS分析了反应产物的相结构、形貌、半峰全宽和谱强。结果表明,提高沉淀温度制备的前驱粉体磁铅石相生成效率提高;LaMgAl11O19晶体发育良好,晶粒呈六角片方状;前驱粉体煅烧温度在1500 ℃左右,La、Mg、Al、O 4种原子的电子结合能增大,动能减小,反应物趋于稳定;LaMgAl11O19晶胞结晶过程中先生成尖晶石层,后形成镜面层。生成纯磁铅石相粉体的过程中,LaAlO3、MgAl2O4键的半峰宽度有增大,晶体结构无序度增加,有利于提高陶瓷层的抗烧结能力及热稳定性。关键词 磁铅石相,六铝酸镧,晶体结构,原子成键

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25. 冷轧态Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金的异常热膨胀行为
蓝春波,梁家能,劳远侠,谭登峰,黄春艳,莫羡忠,庞锦英
金属学报    2019, 55 (6): 701-708.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00347
摘要   HTML PDF (10109KB)  

采用高真空非自耗电弧熔炼炉对Ti-35Nb-2Zr-0.3O (质量分数,%)合金进行熔炼。运用OM、XRD、SEM、TEM和静态热机械分析仪对Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金进行表征,研究冷轧形变对合金显微组织及热膨胀行为的影响。结果表明:Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金在冷轧过程中产生应力诱发马氏体α" (stress-induced martensitic α",SIM α")相,并形成平行于轧制方向的强<110>织构。等轴晶组织的Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金表现出正常的热膨胀行为。形变后,合金的热膨胀行为出现异常现象,轧制方向表现为负膨胀,负膨胀程度随着形变量的增加而增大,截面方向表现为大于固溶态的正膨胀。30%形变合金的轧制方向在室温到250 ℃具有Invar效应,这一现象归因于SIM α"相变、晶格畸变和<110>织构的形成。冷轧态Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金在室温到110 ℃的异常膨胀归因于SIM α"相到β相的晶格转变,而在高于110 ℃的异常膨胀行为归因于ω相和α相的析出。

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26. 纳米增强体强化轻合金复合材料制备及构型设计研究进展与展望
王慧远,李超,李志刚,徐进,韩洪江,管志平,宋家旺,王珵,马品奎
金属学报    2019, 55 (6): 683-691.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00517
摘要   HTML PDF (5830KB)  

纳米增强体强化轻合金复合材料以其室温强度高、塑性好,耐磨损和优异的高温性能等特点,并兼有结构和功能一体化特性,成为近年来金属基复合材料(MMCs)领域的研究热点之一。实现纳米增强体的弥散分布或构型设计、改善界面结合是纳米增强体强化轻合金复合材料可控制备的重要挑战。本文重点概述了纳米增强体强化轻合金复合材料在制备策略、多尺度混杂增强、增强体构型设计以及新型加工制备技术等方面的研究进展,展望了轻合金复合材料在高强塑性能、构型优化以及结构功能一体化等方面的发展方向。

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27. 高强耐蚀管钢点状偏析及带状缺陷的特征与演变
李博,张忠铧,刘华松,罗明,兰鹏,唐海燕,张家泉
金属学报    2019, 55 (6): 762-772.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00557
摘要   HTML PDF (35222KB)  

基于钢坯源头对高强耐蚀管钢热轧材与调质材中发现的带状偏析缺陷进行了实验研究。利用OM、SEM、EDS、EPMA等手段,揭示了高强石油套管钢圆坯中存在的各种点状偏析特征及其与热轧管带状组织缺陷的联系,并分析了热轧管和调质管带状缺陷的成因及差异。结果指出,铸坯中存在斑块型和疏松型2类点状偏析,其中均存在较为严重的C、Cr、Mo、Mn等合金元素正偏析,前者偏析区域内还往往存在细小的枝晶亚结构。统计计算表明,铸坯中不同偏析类型在轧材中造成的带状缺陷宽度也明显不同,点状偏析是管材中难以消除的大尺度带状缺陷的源头。热轧管和调质管中带状缺陷组织中均存在明显的合金元素偏析,但前者为珠光体加贝氏体(P+B)组织带状,后者为颗粒型碳化物带状,两者对管材硬度均匀性有不同程度影响。

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28. 电子束快速成形制备TC4合金的组织和拉伸性能分析
刘征,刘建荣,赵子博,王磊,王清江,杨锐
金属学报    2019, 55 (6): 692-700.   DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00007
摘要   HTML PDF (10313KB)  

针对电子束快速成形(EBRM)钛合金的组织特点,采用OM、SEM、XRD和TEM等实验手段,分析了EBRM制备TC4合金的微观组织和织构对其拉伸性能的影响规律。结果表明:TC4合金存在着平行于沉积方向的β柱状晶,且柱状晶的宽度随着沉积高度的增加,初始时迅速增加,之后增加的趋势变缓。由于沉积过程中循环的热作用,柱状晶内α片尺寸随着沉积高度的增加而减小。合金存在典型的转变α相织构。微观结构的梯度变化也导致了合金在不同位置的拉伸性能差异。随着X方向拉伸试样位置的升高,合金的屈服强度没有明显的变化,但抗拉强度有所提升;合金的塑性呈现上升的趋势。在合金底部,距离基板10和20 mm处的拉伸试样具有相近的加工硬化指数,低于合金中间的拉伸试样,而合金顶端拉伸试样的加工硬化指数较高。此外,合金还具有拉伸性能的各向异性,45°方向拉伸试样的强度高于X方向和Z方向的拉伸试样,同时Z方向拉伸试样的强度最低,这种强度各向异性主要归因于合金的转变α相织构。

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29. 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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30. 退火温度对TWIP钢组织性能和氢致脆性的影响
董福涛,薛飞,田亚强,陈连生,杜林秀,刘相华
金属学报    2019, 55 (6): 792-800.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00566
摘要   HTML PDF (12174KB)  

采用电化学结合低应变速率拉伸实验(SSRT)的方法和OM、SEM等手段研究了退火温度对Fe-18Mn-0.6C TWIP钢充氢条件下力学性能和变形行为的影响,并探讨了各类微观组织结构对氢致脆性的作用。结果表明,TWIP钢晶粒尺寸随退火温度的升高逐渐增大,700 ℃退火板晶界处容易观察到(Fe, Mn)3C渗碳体。900 ℃退火获得的中等尺寸均匀晶粒的TWIP钢具有最高的强塑积。在电化学充氢和SSRT同时进行下,TWIP钢的强度和塑性大幅下降,随退火温度的升高,强塑积损失率(R)呈增大趋势。高温退火得到的大尺寸晶粒在变形中更容易产生形变孪晶,孪晶/孪晶交叉位置和孪晶/晶界交叉位置是氢致裂纹的主要来源。尽管相对低温退火得到大尺寸晶粒和界面处层错能(SFE)变化使TWIP钢在变形中不容易产生形变孪晶,但其局部粗大的碳化物与形变孪晶间产生的应力集中处极易形成空位,演化成裂纹源,使相对低温退火的TWIP钢本身塑性不高。低于800 ℃退火对TWIP钢提高氢脆抵抗力没有明显作用。

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