ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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1. 节Ni型2101双相不锈钢的高温热加工行为研究
苏煜森, 杨银辉, 曹建春, 白于良
金属学报    2018, 54 (4): 485-493.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00151
摘要   HTML PDF (7433KB)  

采用Gleeble-3800热力模拟试验机在温度为1123~1423 K、应变速率为0.001~10 s-1的条件下对2101双相不锈钢进行了热压缩实验,以研究热变形参数对其热加工行为的影响规律。结果表明,相同应变速率下,随温度升高,流变曲线由动态再结晶向动态回复转变。变形速率由0.001 s-1增至0.01和0.1 s-1提高了动态再结晶温度范围,而1和10 s-1的较高应变速率不利于动态再结晶。在应变速率为0.001~0.1s-1、变形温度为1253~1323 K时,峰值应力所对应的应变越小,奥氏体动态再结晶越容易发生,有利于等轴状再结晶组织形成。低应变速率下,变形温度升高使奥氏体再结晶晶粒长大,且Zener-Hollomon参数较大时,动态再结晶效果变差与Mn稳定奥氏体能力较Ni弱有关。基于热变形方程计算得到该不锈钢热变形激活能Q=464.49 kJ/mol,略高于2205双相不锈钢,并建立了峰值流变应力本构方程。结合不同变形条件下的应变曲线和显微组织,根据热加工图确定了最佳热加工区域为应变速率在0.001~0.1 s-1、变形温度为1220~1350 K,该区域功率耗散系数处于0.40~0.47的较高值,发生了明显奥氏体动态再结晶。

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2. 液态金属深过冷快速凝固过程中初生固相的重熔
李金富, 周尧和
金属学报    2018, 54 (5): 627-636.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00537
摘要   HTML PDF (972KB)  

深过冷液态金属(合金)凝固时伴随有显著的温度再辉,初生固相因此不可避免地部分被重熔,从而影响到最终凝固组织形态。近年来,过冷熔体中晶体生长理论模型不断完善,使得定量分析初生固相重熔程度随过冷度的变化规律成为可能,本文即对这方面的研究工作进展进行综述,并结合某些合金在不同过冷度下晶体生长行为及其凝固组织的实验结果,对典型非平衡凝固组织的形成机制进行阐述。

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3. 大型铸锭均质化问题及其新解
李军, 夏明许, 胡侨丹, 李建国
金属学报    2018, 54 (5): 773-788.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00525
摘要   HTML PDF (7005KB)  

铸锭存在严重非均质问题,直接影响最终产品的性能和材料利用率,并制约后续热加工方法和工艺窗口选择。提高铸锭的均质化水平对节能降耗、提高材料利用率、保障构件服役性能和重大装备建设具有重要意义。本文介绍了大型铸锭非均质化因素如成分偏析、夹杂、缩孔/疏松和晶粒不均匀问题及其在后续热加工中的演变,提出了铸锭均质化窗口的概念;介绍分析了大型铸锭凝固过程宏观偏析数值计算和模拟研究的新进展以及提高铸锭均质化水平的新方法;针对冷却速率不均、不可控多相流动和非平衡溶质分凝3个造成铸锭非均质的根本原因,提出了可以根据目标均质化窗口进行铸造过程预设计的层状铸造(layer casting)新方法,建立了层状单元分配和变成分浇注成分控制模型。数值计算模拟和实验验证表明,层状铸造在降低多相流速、均化冷却速率、改变溶质分凝方面效果显著,提高了铸锭的均质化水平,并可大幅度降低设备投资、节能降耗,有望应用于高品质大型铸锭制造。

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4. 倒装芯片无铅凸点β-Sn晶粒取向与电迁移交互作用
黄明亮, 孙洪羽
金属学报    2018, 54 (7): 1077-1086.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00426
摘要   HTML PDF (8515KB)  

采用原位电迁移实验研究了在150 ℃、1.0×104 A/cm2条件下倒装芯片Ni/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Ni-P无铅凸点中β-Sn晶粒取向对金属间化合物(IMC)的聚集析出机制、阴极Ni芯片侧(UBM)溶解行为、电迁移失效机制以及电迁移驱动下β-Sn晶粒的旋转滑移机制的影响。原位观察发现,电迁移过程中(Ni, Cu)3Sn4类型IMC在凸点中仅沿着β-Sn晶粒的c轴方向析出,且倾向于在θ角(β-Sn晶粒的c轴与电子流动方向之间的夹角)较小的晶粒内析出;同时,阳极附近观察到β-Sn挤出现象,即凸点出现应力松弛。建立了阴极Ni UBM溶解量与β-Sn晶粒取向的关系模型:β-Sn晶粒取向决定阴极Ni UBM的溶解量,即当θ角很小时,Ni UBM会出现明显溶解;当θ角增大时,Ni UBM的溶解受到抑制,该模型与实验值基本吻合。电迁移导致β-Sn晶粒发生旋转滑移,认为是由于不同取向的相邻β-Sn晶粒中电迁移导致的空位通量不同,从而导致阳极晶界处于空位的过饱和,阴极晶界处于空位的未饱和状态,并促使空位沿着晶界出入于自由表面,最终在垂直方向上会产生空位梯度,由沿晶界的空位梯度对应的应力梯度产生的力矩使β-Sn晶粒发生旋转滑移。

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5. 定向凝固多孔金属研究进展
李言祥, 刘效邦
金属学报    2018, 54 (5): 727-741.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00027
摘要   HTML PDF (4454KB)  

本文从凝固理论、凝固方法与装置、凝固体系、性能及应用等方面,综述了定向凝固多孔金属的研究进展。圆柱形气孔规则排列的多孔金属是通过定向凝固方法在加压气氛中利用金属/气体共晶反应制备的。通过控制凝固方向,不仅可以制备一维藕状多孔结构,还可以制备二维放射状多孔结构。参考经典的Jackson-Hunt共晶模型,建立了稳态凝固条件下金属-气体共晶定向凝固的理论模型,并且给出了考虑H2逸出和定向凝固多孔结构形成的工艺参数窗口。介绍了模铸法、连续铸造法和Bridgman型定向凝固法3种制备技术。重点介绍了定向凝固多孔结构制备过程中的2个重要进展:孔结构均匀的定向凝固多孔合金的制备以及高孔隙率定向凝固多孔Al的制备。圆柱形气孔规则排列使得定向凝固多孔金属在力、热、声以及渗透等方面具有特殊的性能优势,因此在轻质结构材料、热沉、过滤器和人工骨等领域具有广阔的应用前景。

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6. 缝隙腐蚀对Fe-30Mn-1C合金降解速率的影响
马政, 陆喜, 高明, 谭丽丽, 杨柯
金属学报    2018, 54 (7): 1010-1018.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00451
摘要   HTML PDF (10067KB)  

为了提高Fe-30Mn-1C合金的降解速率,采用激光技术,在样品上分别加工不同孔径的孔隙,将支架的设计与缝隙腐蚀结合起来,通过体外浸泡失重实验和电化学测试,研究了合金的降解行为,结果表明缝隙腐蚀可显著提高Fe-30Mn-1C合金的降解速率。

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7. 非平衡凝固与固态相变的一体化研究
刘峰, 张旭, 张玉兵
金属学报    2018, 54 (5): 701-716.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00112
摘要   HTML PDF (12757KB)  

无论从相变,还是从材料热加工或材料设计而言,非平衡凝固与固态相变的一体化研究均具有深远的科学意义和极大的工程应用前景。本综述系统阐述了单相固溶体合金、共晶合金、包晶合金、多组元高温合金和铝合金的非平衡凝固及其包晶反应、块体转变、亚稳-稳定相转变、沉淀析出、再结晶和晶粒长大等固态转变行为。进而从非平衡凝固影响后续固态相变、非平衡凝固导致固态相变新机制、非平衡凝固与固态相变的一体化组织调控3个层次,探讨了非平衡凝固与随后固态相变的物理关联,实现了非平衡凝固和固态相变共同作用下的微观组织控制。本综述旨在为非平衡凝固效应的定量表征以及非平衡凝固与固态相变共同作用下的组织预测提供理论支撑。

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8. 定向凝固Al-Mn-Be合金初生金属间化合物相生长行为及力学性能
康慧君, 李金玲, 王同敏, 郭景杰
金属学报    2018, 54 (5): 809-823.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00559
摘要   HTML PDF (18000KB)  

对Al-3Mn-7Be合金(原子分数,%)在1~1500 μm/s的抽拉速率下进行定向凝固实验,研究了抽拉速率对合金组织演化、金属间化合物形貌演变和合金力学性能等的影响规律。结果表明,Be元素的加入使二元相图向高Mn区移动,引入了金属间化合物λ相、T相、Be4AlMn和准晶I相,而且Be的加入明显细化了合金的组织。随着抽拉速率的增加,固/液界面过冷度和溶质过饱和度增加,引起初生金属间化合物相的竞争生长,初生相先由λ相转变为T相,后转变为准晶I相,伴随着形成初生Be4AlMn相。同时,初生相的形貌、尺寸和生长方式也随抽拉速率的增加而发生改变。随着抽拉速率的增加,定向凝固合金的强度先下降后提高,在抽拉速率较低和较高时,定向凝固合金均呈现了较大延伸率,这主要由其定向凝固组织、强化相的种类、形貌以及与基体构成的界面结构决定。

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9. 超塑性轻合金组织稳定性的研究进展及展望
王慧远, 张行, 徐新宇, 查敏, 王珵, 马品奎, 管志平
金属学报    2018, 54 (11): 1618-1624.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00391
摘要   HTML PDF (3092KB)  

金属材料超塑性一般要求具有均匀细小的等轴晶粒,并且在高温超塑变形过程中能够保持晶粒尺寸稳定性,避免晶粒快速长大。轻合金的超塑性不仅要具备等轴细晶组织,还需要通过引入第二相或合金元素等来保证材料的高温组织稳定性,这也是当前金属材料超塑性的研究热点之一。目前提高超塑性材料细晶组织稳定性的策略主要包括:析出第二相粒子钉扎晶界,双相合金的相结构之间抑制彼此生长,复合材料的增强体抑制晶粒长大以及单相合金的溶质原子偏聚等。本文概述了含析出第二相合金、双相合金、金属基复合材料和单相合金等轻合金超塑性组织稳定性的研究现状,并从工业应用需求及降低生产成本的角度,提出了超塑性材料的发展趋势。

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10. 高熵合金的变形行为及强韧化
吕昭平, 雷智锋, 黄海龙, 刘少飞, 张凡, 段大波, 曹培培, 吴渊, 刘雄军, 王辉
金属学报    2018, 54 (11): 1553-1566.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00372
摘要   HTML PDF (3574KB)  

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兴趣,已经成为新的研究热点。本文从高熵合金变形机理研究存在的挑战出发,主要综述了高熵合金的力学性能和变形行为特点,已经提出的强韧化方案及相关机理,并对未来高熵合金变形行为的研究进行了简单展望。

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11. 金属催化剂控制生长单壁碳纳米管研究进展
吉忠海, 张莉莉, 汤代明, 刘畅, 成会明
金属学报    2018, 54 (11): 1665-1682.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00423
摘要   HTML PDF (6670KB)  

单壁碳纳米管具有独特的一维管状结构和优异的电学、热学和力学性质。但其在微纳电子、传感器件等领域的应用,仍受限于高品质单壁碳纳米管的可控制备。大规模、高纯度、有序排列、特定手性和导电属性的单壁碳纳米管可控生长仍然是该研究领域的巨大挑战。取得突破的关键在于对单壁碳纳米管生长机理的深刻理解,核心在于对单壁碳纳米管在催化剂上形核与生长过程的有效调控。本文从金属催化剂的电子结构与催化活性、熔点与结构稳定性、碳溶解度和扩散率等角度阐述其对单壁碳纳米管产率、纯度、有序度和精细结构的影响,总结金属催化剂控制生长单壁碳纳米管的研究进展、现状和挑战,展望可控生长的研究策略、设计准则与发展趋势。

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12. 高锰TRIP钢冷轧以及α'-M逆转变过程的相变和织构演变
王丽娜, 杨平, 李凯, 崔凤娥, 毛卫民
金属学报    2018, 54 (12): 1756-1766.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00222
摘要   HTML PDF (11916KB)  

对高锰相变诱发塑性(TRIP)钢冷轧过程的组织转变特征以及奥氏体(γ )和bcc结构马氏体(α'-M)的织构演变规律进行了研究,对形变诱发α'-M在高温时的逆转变行为进行了分析。结果表明,中等变形量下γ 已经大部分转变为α'-M,此时残余的γ 和hcp结构马氏体(ε -M)接近机械稳定化。变形量进一步增加时,主要发生α'-M的形变并形成平行于轧向(RD)的长条状组织。中等变形量下,α'-M主要具有{113}<110>、{554}<225>和旋转立方({001}<110>)等典型的相变织构。随变形量增加,α'-M的{113}<110>取向明显转向稳定取向{223}<110>,形成典型的冷轧织构(<110>∥RD)。在650~850 ℃退火时发生了α'-M的逆转变(α'-M→γ )及γ 的再结晶。α'-M的逆转变以扩散方式进行,存在Mn、Al元素在γα'-M中的再分配。α'-M的逆转变是通过γ 直接吞并临近的形变α'-M完成的,形成的γ 晶粒为长条状且存在较多的亚晶。逆转变形成的γ 与形变γ 的织构类型相同,这种织构遗传是由于残余γ 直接长大产生的。随退火时间延长,长条状γ 晶粒又通过亚晶合并的方式发生再结晶而被等轴γ 晶粒取代。

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13. Ni-Mn-Ga-Ti铁磁形状记忆合金的相稳定性和磁性能的第一性原理计算
白静 石少锋 王锦龙 王帅 赵骧
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00102
14. 电弧复合磁控溅射结合热退火制备Ti2AlC涂层
李文涛 王振玉 张栋 潘建国 柯培玲 汪爱英
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00285
15. E690高强低合金钢焊接热影响区典型组织在含SO2海洋环境中的应力腐蚀行为对比研究
马宏驰 杜翠薇 刘智勇 李永 李晓刚
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00140
16. 前言
马宗义
金属学报    2019, 55 (1): 0-00.   DOI:
摘要   HTML PDF (538KB)  
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17. 六角结构金属中基面/柱面取向转变的孪晶路径及合金化效应的第一性原理研究
周刚, 叶荔华, 王皞, 徐东生, 孟长功, 杨锐
金属学报    2018, 54 (4): 603-612.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00252
摘要   HTML PDF (8534KB)  

采用第一性原理方法系统研究了不同六角结构金属中基面到柱面的取向转变过程及合金化影响。结果表明,在不同六角结构金属中,取向转变需要不同的激发能,其中Mg的激发能最低,而Os最高;取向转变过程由剪切变形和原子重排2部分构成。在Mg中,原子重排贡献了激发能的主要部分,而在Ti中,当剪切变形足够大时,随后的原子重排为能量下降过程。合金元素主要影响镁合金中的纯剪切变形部分,而在钛合金中,主要影响原子重排部分;在具有一定的剪切变形量或原子重排量的条件下,合金元素对后续激发能的影响较复杂。

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18. 过热温度和冷却速率对过冷Ti熔体凝固过程的影响
樊丹丹, 许军锋, 钟亚男, 坚增运
金属学报    2018, 54 (6): 844-850.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00402
摘要   HTML PDF (4930KB)  

采用分子动力学方法研究了金属Ti熔体的凝固过程,通过径向分布函数、H-A键型结构以及最大原子团簇方法分析了Ti的凝固组织。结果表明,金属Ti熔体的凝固过冷度随过热温度的升高而增大,且过冷度与过热温度的变化曲线上出现2次转折:T1=2100 K和T2=2490 K,分别对应于形核团簇的原子键破坏起始温度和破坏终了温度。在此温度区间,过热熔体中微观晶核团簇随温度升高而减少。当过热温度增大到一定程度(大于T2),其过冷度将维持定值;同时,金属Ti熔体的过冷度也随冷速的增大而增大,直到非晶结构形成;金属Ti形成非晶的临界冷速为1.0×1013 K/s。

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19. 高性能镁合金凝固组织控制研究现状与展望
吴国华, 陈玉狮, 丁文江
金属学报    2018, 54 (5): 637-646.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00503
摘要   HTML PDF (8022KB)  

高性能镁合金的开发应用与凝固组织控制是当前的研究热点。采用定向凝固技术、快速凝固技术以及在镁合金凝固过程中施加外场能够有效地控制镁合金的凝固组织,从而改善材料的综合力学性能。本文主要综述了定向凝固技术、快速凝固技术以及电磁搅拌3种方式对高性能镁合金的凝固组织进行控制的研究现状。最后,展望了凝固组织控制的发展趋势。

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20. 受控凝固及其应用研究进展
陈光, 郑功, 祁志祥, 张锦鹏, 李沛, 成家林, 张中武
金属学报    2018, 54 (5): 669-681.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00541
摘要   HTML PDF (14927KB)  

本文对作者所在课题组近20年来开展的受控凝固研究与应用工作进行了综述,主要包括凝固前母相的熔体热处理、液/固两相区的半固态处理、非平衡材料的快冷顺序凝固、半固态快冷顺序凝固等,以及将受控凝固扩展到固态相变阶段的定向热处理、定向凝固与定向固态相变相结合的“双控”材料制备新技术等。同时,展望了受控凝固技术及其应用今后的发展方向。

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21. 定向凝固晶粒竞争生长的研究进展
王锦程, 郭春文, 李俊杰, 王志军
金属学报    2018, 54 (5): 657-668.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00543
摘要   HTML PDF (7349KB)  

竞争生长是材料微观组织演化过程中普遍存在的现象,不同组织间(包括相、枝晶、晶粒等)均可能存在竞争生长,这些竞争作用对最终微观组织的形成及力学性能具有重要影响。不同取向晶粒间的竞争生长控制是材料微观组织调控的重要环节,尤其是对定向单晶叶片的制备,不同取向晶粒间的竞争生长是决定能否成功获得完整单晶结构的关键因素。近年来,一方面单晶材料制备要求的不断提高,迫切需要有关晶粒竞争生长机制及规律方面的理论性指导,另一方面经典晶粒竞争生长理论预测结果与实验观测并不相符,有时甚至可能完全相反,这使得定向凝固过程中不同取向晶粒间的竞争生长问题日益成为一个热门的研究课题。本文首先回顾了Walton-Chalmers模型的晶粒竞争生长机制及其所受到的严重挑战,然后分别对定向凝固二维条件下汇聚生长和发散生长及三维条件下晶粒竞争生长的研究现状进行了述评,并介绍了本课题组近年来基于相场法数值模拟在定向凝固晶粒竞争生长研究方面的工作进展,最后对定向凝固过程中不同取向晶粒之间的竞争生长研究进行了总结与展望。

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22. V-N微合金钢在线快速感应回火工艺中V(C, N)析出强化机制
李晓林, 崔阳, 肖宝亮, 张大伟, 金钊, 程政
金属学报    2018, 54 (10): 1368-1376.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00119
摘要   HTML PDF (6976KB)  

利用SEM、TEM以及三维原子探针(3DAP)等分析方法,研究了V-N微合金钢在线快速感应回火过程中,不同保温时间对力学性能以及析出强化机理的影响。结果表明,未经回火组织为粒状贝氏体;经过600 ℃回火后,组织为粒状贝氏体+铁素体。试样在600 ℃回火,保温300 s,硬度和屈服强度出现峰值,分别为330.45 HV和815 MPa,与未回火试样相比,屈服强度增加了173 MPa。屈服强度的增加主要依靠V或者VN原子团簇,团簇中V、N原子的分布近似单原子层,类似析出相的GP区,其内部总的原子数量在20~100个之间,这些细小的纳米团簇与位错有较强的相互作用,与V(C, N)析出相相比,V或VN团簇具有更佳的强化效果。

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23. 高强韧Ti-Ni基块体金属玻璃复合材料高温变形行为
赵燕春, 孙浩, 李春玲, 蒋建龙, 毛瑞鹏, 寇生中, 李春燕
金属学报    2018, 54 (12): 1818-1824.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00256
摘要   HTML PDF (3456KB)  

采用水冷Cu坩埚悬浮熔炼-Cu模吸铸法制备了 Ti-Ni基块体金属玻璃复合材料(BMGCs)试棒,研究了合金的微观组织、热力学行为以及室温和高温力学性能。结果表明,该铸态合金组织由非晶基体和过冷奥氏体及热致马氏体组成,且晶体相尺寸由表及里增大。在室温压应力加载时,合金表现出优异的综合力学性能,其屈服强度为1286 MPa,断裂强度为2256 MPa,且塑性应变为12.2%。在过冷液相区压应力加载时,合金在高的变形温度和低应变速率下,表现出近Newtonian流变特征,其最佳变形温度为T>480 ℃且与过冷液相区(SLR)的交集部分。温度为560 ℃、应变速率为5×10-4 s-1时,合金应力敏感指数m和能量耗散率ψ分别为0.81和0.895。

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24. 基于箔材反应退火合成的TiAl基复合材料板材研究进展
耿林, 吴昊, 崔喜平, 范国华
金属学报    2018, 54 (11): 1625-1636.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00308
摘要   HTML PDF (6585KB)  

本文综述了利用纯Ti箔和铝基复合材料(Al-MMC)箔反应退火合成TiAl基复合材料板材的研究进展。该方法包括对多层Ti/Al-MMC复合板的变形和反应退火热处理,在避免对脆性TiAl金属间化合物直接变形的同时,制备出具有较高强度和延伸率的TiAl基复合材料板材。对合成过程中TiAl基复合材料板材的组织演化和形成机理进行了总结,重点阐明了铝基复合材料与Ti的两步热处理的反应机理,提出了消除Kirkendall孔洞的工艺方法,为大尺寸TiAl基复合材料板材的制备提供了可行的工艺方案。

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25. 573 K高温时效处理的Al-10Mg合金中粗大β(Al3Mg2)相对热压缩组织演化的影响及机理
毛轶哲, 李建国, 封蕾
金属学报    2018, 54 (10): 1451-1460.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00072
摘要   HTML PDF (8084KB)  

对高镁Al-10Mg合金分别做了固溶与时效处理,固溶工艺为673 K、24 h,固溶后的高温时效工艺为573 K、24 h,并对固溶及时效态试样分别进行了两道次压缩实验。通过OM、XRD、EPMA、EBSD等分析表征手段,研究了时效析出的β相对高镁Al-10Mg合金热变形过程中的力学性能及微观组织演变的影响。结果表明,时效处理后晶粒内部析出了均匀分布的β相,两道次压缩实验后时效态试样的应力-应变曲线始终处于固溶态试样曲线的下方。第一道次压缩实验中时效态试样的硬化率低于固溶态试样的硬化率,在回复过程中固溶Mg原子对形变强化起主要作用;第二道次压缩实验中时效态试样的硬化率高于固溶态试样的硬化率,时效态试样内部的位错累积更显著并且更早地出现了再结晶软化。时效态试样压缩组织内残余了更多的形变储能,使β相激发出更多的小角度晶界,进而将变形晶粒基体切割成若干区块,促进了再结晶形核,从而细化了再结晶晶粒。时效态压缩组织各区块的Schmid因子分布更均匀,在后续变形过程中能承受更多的塑性变形。再结晶形核不再局限于晶界凸出(bulging)形核,再结晶晶粒不再具备典型的再结晶织构特性,各向异性被弱化。β相阻碍了位错的滑移,将部分变形储能累积在沉淀相周围的小角度晶界处,减少了滑移到变形晶粒晶界处的位错数量,从而减缓了变形晶粒晶格的旋转,使变形晶粒含有{001}和{101} 2种面织构组分。

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26. NiTi合金B2-B19′马氏体相变晶体学的拓扑模拟研究
韦昭召, 马骁, 张新平
金属学报    2018, 54 (10): 1461-1470.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00078
摘要   HTML PDF (2265KB)  

运用拓扑模型研究了等原子比NiTi合金B2-B19'马氏体相变晶体学,根据最优扭转角(ωo)准则计算得到ωo=-0.969°,并获得了马氏体惯习面指数及母相-马氏体相界面位错结构特征,计算结果与实验测量值非常接近。NiTi合金马氏体相变所产生的相变应变包含一个平行于惯习面的剪切应变和一个垂直于惯习面的轴向应变,轴向应变量表示B2-B19'相变所引起的宏观体积变化为$ε_{33}^{HP}$=6.6879×10-3,表明NiTi合金的负热膨胀现象来源于合金中马氏体相变所产生的相变应变。

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27. 纳米晶金属材料中相变与晶粒长大的共生现象
刘峰, 黄林科, 陈豫增
金属学报    2018, 54 (11): 1525-1536.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00318
摘要   HTML PDF (9273KB)  

固态相变和晶粒长大的共生现象在金属材料的热加工过程中普遍存在;认识共生现象对微观组织调控和高强高韧结构材料设计至关重要。针对纳米晶金属材料,结合近年来相变长大共生的研究进展,本文对共生起源、典型共生现象、共生机理及共生调控微观组织进行了简要综述。在此基础上,对本领域面临的关键科学问题进行了展望。

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28. 基于应变匹配的高性能金属纳米复合材料研究进展
崔立山, 姜大强
金属学报    2019, 55 (1): 45-58.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00457
摘要   HTML PDF (6414KB)  

纳米线具有超高强度及超大弹性应变,以其增强的复合材料被预期具有超常力学性能,然而,已有研究结果一直“令人失望”。其原因是纳米线的超常力学性能未能在复合材料中体现。基于对位错滑移型金属基体中的位错与纳米线界面交互作用是“失望”之源的猜想,提出采用点阵切变型金属的切应变与纳米线的弹性应变相匹配的设计概念,选择纳米线Nb/NiTi 记忆合金等体系,证实了纳米线(带、粒子)的超常力学性能得以在复合材料中体现,使复合材料具备超常力学性能成为现实。此外,还发现上述突破可引发复合材料呈现超常力学性能的新机制(大应力耦合效应等)。据此设计的Nb纳米线/NiTi 记忆合金复合材料兼具:弹性应变极限大于6%,弹性模量低于28 GPa,屈服强度高达1.65 GPa。

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29. 退火温度对冷轧7Mn钢拉伸行为的影响及模拟研究
阳锋, 罗海文, 董瀚
金属学报    2018, 54 (6): 859-867.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00315
摘要   HTML PDF (3259KB)  

利用EBSD、TEM和XRD等手段研究了退火温度对冷轧中锰钢7%Mn-0.3%C-2%Al (质量分数)组织和力学性能的影响,并借助具物理冶金意义的本构模型探讨了冷轧中锰钢退火后的拉伸和加工硬化行为。实验结果表明,随着退火温度的上升,逆转变奥氏体的机械稳定性逐渐降低,使得应变诱导马氏体的转变速率快速上升。在700 ℃退火时,逆转变奥氏体的稳定性适中,此时材料的综合力学性能最优。模拟结果表明,奥氏体稳定性对材料的拉伸行为有决定性的影响。退火温度偏低则奥氏体稳定性过高,材料的加工硬化率和均匀延伸率都较低;若退火温度适中则奥氏体稳定性也适中,变形时能持续地产生TRIP效应硬化基体,使材料的加工硬化率和均匀延伸率均较高;退火温度偏高会导致奥氏体稳定性过低,应变诱导马氏体会在短期内大量形成,致使材料的抗拉强度较高但均匀延伸率降低。

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30. 冷拉拔珠光体钢丝的力学性能各向异性研究
季培蓓, 周立初, 周雪峰, 方峰, 蒋建清
金属学报    2018, 54 (4): 494-500.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00274
摘要   HTML PDF (7898KB)  

利用拉伸试验机、SEM和TEM研究了冷拉拔珠光体钢丝力学性能的各向异性。结果表明,原始盘条(应变ε=0)中,各向抗拉强度相近;随着钢丝应变的增加,钢丝各向抗拉强度的差异逐渐明显。其中,平行于拉伸轴方向(P样品)和与拉伸轴呈45°方向(I样品)符合应变强化规律;垂直于拉伸轴方向(V样品)抗拉强度稳定在1320 MPa左右。形变钢丝中,平行方向抗拉强度最高,45°方向次之,垂直方向抗拉强度最低。原始盘条中,各向均发生穿晶断裂;形变钢丝中,平行方向的断裂机制为微孔聚集型,45°方向和垂直方向发生穿晶断裂或沿晶断裂。拉伸断口纵截面TEM像表明,平行方向上,位错均匀分布在铁素体片层中,各片层协调形变;垂直方向上,位错在铁素体/渗碳体界面处塞积缠结,产生应力集中直至断裂。表现出明显的各向异性。

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