ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
摘要点击排行
一年内发表的文章 |  两年内 |  三年内 |  全部
Please wait a minute...
选择: 合并摘要 显示/隐藏图片
1. 球墨铸铁表面激光熔覆TiC/钴基合金组织和性能研究
童文辉,赵子龙,张新元,王杰,国旭明,段新华,刘豫
金属学报    2017, 53 (4): 472-478.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00288
摘要   HTML PDF (5514KB)  

采用激光熔覆方法在球墨铸铁表面制备30%TiC/钴基合金熔覆层,通过OM、SEM、EDS、XRD、TEM、MHV2000数显显微硬度计,分析了熔覆层的显微组织、成分、物相、熔覆层的硬度变化规律。结果表明,球墨铸铁基体与熔覆层能形成良好的冶金结合,熔覆层由表层的树枝晶和内部的胞状晶组成,从熔体中原位析出初晶TiC,且初晶TiC的量从熔覆层内部到表层逐渐增加,而未熔的TiC颗粒在晶间均匀分布,熔覆层主要由γ-Co、TiC、CoCx和少量的Cr7C3相组成,熔覆层的最高硬度是1278.8 HV0.2,提高到球墨铸铁基体的5倍以上。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
2. Cr对Fe-Cr合金耐蚀性能影响的电子理论研究
王垚,李春福,林元华
金属学报    2017, 53 (5): 622-630.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00269
摘要   HTML PDF (1268KB)  

基于固体与分子经验电子理论(EET),对Fe-Cr合金(Cr含量为0~30%,原子分数)的价电子结构进行了半定量分析,利用界面电子密度差Δρ的计算方法,计算了Fe-Cr合金与Cr2O3、Fe2O3钝化膜低指数晶面间的电子密度。结果表明,Fe-Cr合金固溶体的杂化原子轨道数σn、最强键共价电子数nA和最强键键能EA均大于纯Fe,Cr能提高Fe基体的稳定性。当Cr含量达到12.52%和24.3%时,Cr原子从低阶迁移到共价电子数少的高阶状态,不稳定性增加,此时Cr易偏离平衡位置与腐蚀介质作用形成钝化膜,造成Fe-12.52%Cr和Fe-24.3%Cr合金的耐腐蚀性能发生突变。Fe-Cr合金与Cr2O3、Fe2O3钝化膜的24个低指数界面中,只有Fe-Cr(112)/Cr2O3(0001)、Fe-Cr(112)/Cr2O3(101?0)Cr、Fe-Cr(112)/Fe2O3(112?0)界面的Δρ <10%,对于同等Cr含量的基体,Fe-Cr(112)/Cr2O3(101?0)Cr界面Δρ最小,满足Δρ<10%的杂化原子轨道数σ最大。随着基体中Cr含量升高,Fe-Cr(112)/Cr2O3(0001)和Fe-Cr(112)/Fe2O3(112?0)界面Δρ降低,σ增加,Cr2O3、Fe2O3与基体的界面更加稳定牢固,因此Fe-24.3%Cr合金的耐腐蚀性可跃迁至更高水平。价电子结构对Fe-Cr合金耐蚀性能变化的分析结果基本符合Tammann定律的描述。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
3. 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。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
4. 直流电流对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织和性能的影响
陈占兴,丁宏升,刘石球,陈瑞润,郭景杰,傅恒志
金属学报    2017, 53 (5): 583-591.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00502
摘要   HTML PDF (8560KB)  

将直流电流作用于定向凝固过程中的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金,利用OM、XRD、SEM和TEM分析了合金的凝固组织、相组成和片层组织,测试了合金的显微硬度及800 ℃压缩力学性能。结果表明,电流在一定程度上促进了合金凝固组织的细化及成分的均匀性,减少或消除了片层间偏析。随着电流密度的增大,平均晶粒尺寸和片层厚度呈现先减小后增大的趋势,α2相相对含量先增大而后减小,合金的显微硬度、压缩断裂与屈服强度也呈现先增大后减小的趋势。平均晶粒尺寸最小约0.46 mm,片层间距最小为0.19 μm,分别比未加载电流时降低70%和29%,α2相相对含量从18.5%增至39.4%。片层间距或晶粒尺寸越小,合金的强度越高,变形能力越均匀,塑性也越好。合金的最大显微硬度达542 HV,合金的压缩屈服强度与断裂强度分别达到1200和1365 MPa,与未施加电流时相比均有所提高。加载直流电流引起固-液界面相前沿过冷度减小,可认为是TiAl二元相图中的L→β+L→α+β的包晶反应成分向富Al侧微小偏移,此时初生β相增多,从而造成了TiAl合金室温相组织α2相的相对含量增加。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
5. 变极性等离子弧焊电弧物理特性的数值模拟
陈树君,徐斌,蒋凡
金属学报    2017, 53 (5): 631-640.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00263
摘要   HTML PDF (3720KB)  

基于磁流体动力学及Maxwell方程组,建立了变极性等离子电弧的三维瞬态计算模型,依据变极性等离子弧焊对铝合金板材穿孔焊接过程的物理特性,提出了随电弧极性变化的分时导电模型,通过计算得到了变极性等离子电弧的温度场、流场、电流密度和电弧压力的分布情况,以及电弧压力随时间的变化过程。通过实验测量了工件表面电弧中心压力,得到了不同极性时的电弧形态。结果表明:相同电流条件下,正极性时电弧温度场分布比反极性时更加分散,但正极性时电弧最高温度范围小于反极性时;反极性电弧压力和电流密度在电弧中心处均大于正极性,在径向距电弧中心一定距离处,2种极性时的电弧压力和电流密度的大小出现反转;电弧压力对焊接电流响应迅速,正极性电弧压力小于反极性电弧压力,焊接电流过零时,电弧压力会降低到较低的值,电流增加时电弧压力变化存在“过冲”现象;对实验与计算得到的变极性等离子电弧正反极性时电弧图像和工件表面电弧中心压力进行了对比,结果吻合良好。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
6. 中国低活化马氏体钢在液态Pb-Bi中的脆化现象
杨旭, 廖波, 刘坚, 严伟, 单以银, 肖福仁, 杨柯
金属学报    2017, 53 (5): 513-523.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00576
摘要   HTML PDF (16832KB)  

为了评价反应堆候选结构材料与液态金属的相容性,针对低活化马氏体钢在液态Pb-Bi共晶中的拉伸脆化现象,采用2种拉伸速率的拉伸实验,研究了中国低活化马氏体钢(CLAM)在200~500 ℃范围内的Ar气和液态Pb-Bi共晶环境中的拉伸断裂行为。结果表明,在Ar气环境中拉伸时,CLAM钢均为韧性断裂;而在液态Pb-Bi共晶环境中拉伸时,在300~450 ℃下会出现脆性断裂现象。在300~450 ℃脆化温度区间内试样强度变化不大,但总延伸率显著降低,出现“韧谷”现象。然而拉伸温度在低于或高于脆化温度区间时,脆断现象消失,总延伸率回复到与对比试样相同水平。在更低的拉伸速率下,CLAM钢发生“韧谷”现象的温度区间明显扩大,表明拉伸速率对CLAM钢在液态Pb-Bi共晶中的脆化也有影响。经低温回火硬化后,CLAM钢在液态Pb-Bi共晶中出现拉伸脆化现象是由于液态Pb-Bi接触裂纹尖端后造成表面能降低,进而降低临界解理应力而发生脆性断裂。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
7. Co含量对熔体快淬Fe55-xCoxPt15B30合金的组织结构与磁性能的影响
马殿国,王英敏,李艳辉,张伟
金属学报    2017, 53 (5): 609-614.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00485
摘要   HTML PDF (2786KB)  

研究了Co含量对熔体快淬Fe55-xCoxPt15B30 (x=0~45,原子分数,%)合金热处理前后的组织结构和磁性能的影响。结果表明,添加Co可提高Fe55-xCoxPt15B30合金的非晶形成能力,使x=15~45的快淬合金形成非晶态。经适当热处理后,合金中形成了由有序面心四方结构的永磁(Fe, Co)-Pt (L10)相和软磁(Fe, Co)2B相及(Fe, Co)B相组成的纳米复相组织,显示出永磁性;添加Co的合金组织得到明显细化,x=15~45合金平均晶粒尺寸均约为18 nm;其中x=15合金具有最佳的永磁性能,磁能积达到94.4 kJ/m3。合金的矫顽力随Co含量的增加而增大,在x=30时达到最大值413.7 kA/m后,随Co含量的进一步增加而减小;这是由于不同Co含量使L10相的c/a值发生变化而导致其磁晶各向异性变化的结果。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
8. 取向硅钢低温加热工艺中渗氮工序的实验与数值模拟研究
曾贵民,罗海文,李军,龚坚,黎先浩,王现辉
金属学报    2017, 53 (6): 743-750.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00463
摘要   HTML PDF (1318KB)  

通过在实验室模拟取向硅钢的渗氮生产工序,实测了不同渗氮时间下的渗氮量,并通过EPMA、FESEM等观察了渗氮后氧化层的变化、N在硅钢带厚度方向的浓度梯度。根据实测的组织形貌和渗氮动力学特点,首次建立了针对取向硅钢的渗氮动力学模型,并成功地进行了数值模拟计算。研究结果表明:(1) 取向硅钢带的平均N含量在渗氮初期增加缓慢,之后逐渐加快,直至90 s时渗氮速率达到最大值之后保持恒定;在750 ℃渗氮2 min时间内,在近表面0.04 mm范围内存在显著的N浓度梯度;(2) 脱碳退火后,取向硅钢的氧化层主要为层状氧化物,渗氮时氧化层被H2还原,层状氧化物转变为球状,氧化层的变化对渗氮动力学影响显著;(3) 分析了N由气相穿过表面氧化层至Fe基体的传质系数所遵循的可能模型,发现只有当传质系数遵循氧化层还原动力学模型时,即Avrami函数模型f=A(1-exp(-ktn)),计算结果才能与实测的渗氮动力学特征高度吻合。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
9. 低偏析技术的发展
张玉妥,陈波,刘奎,李殿中,李依依
金属学报    2017, 53 (5): 559-566.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00312
摘要   HTML PDF (6319KB)  

师昌绪先生领导的铸造高温合金团队80年代初开始了低偏析技术的研究。将低偏析技术扩展应用到火电大轴用30Cr2Ni4MoV钢、核电蒸发器传热管用690合金以及核燃料用铀合金。通过解剖3支百吨常压电弧炉熔炼的30Cr2Ni4MoV钢锭,发现控制微量元素O、Al含量可以显著减少偏析。研究了690合金、U-6Nb合金与高碳铀的凝固行为,S、N扩大了690合金的凝固温度区间,并且S的影响大于N的影响;通过控制微量元素S、N含量可使690合金组织中成分均匀。在具有放射性元素的U-6Nb合金和高碳铀中,计算了U-6Nb的凝固温度区间为183 ℃;在高碳铀中,当C含量由0.01%增加到0.03%时,其凝固温度区间由40 ℃增加到了75 ℃;C扩大了高碳铀的凝固温度区间。U-6Nb合金和高碳铀的凝固偏析严重,采用低偏析技术控制U-6Nb合金中的C、N、O含量及高碳铀中C、O含量,达到了减轻凝固偏析的效果,表明低偏析技术具有普适性。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
10. 冷却速率对急冷Fe-Al-Nb三元合金凝固组织形成的影响
谷倩倩, 阮莹, 朱海哲, 闫娜
金属学报    2017, 53 (6): 641-647.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00415
摘要   HTML PDF (4838KB)  

采用单辊急冷技术研究了Fe67.5Al22.8Nb9.7三元合金的快速凝固和组织形成规律。

当辊速从10 m/s增大到40 m/s时,合金条带厚度减少1个数量级,冷速增加了7倍;辊速为40 m/s时样品形状除规则条带外还出现了鱼骨状条带和球状液滴。合金显微组织由Nb(Fe, Al)2α-Fe组成,随着辊速增大,凝固组织特征发生变化并且显著细化。随着辊速的增大,合金条带近自由面凝固组织则由初生α-Fe相和层片共晶向碎断层片共晶转变,近辊面凝固组织始终由不规则共晶组成。辊速达到40 m/s时,规则条带完全由不规则共晶组成;合金液滴由于获得的冷速相对较低,其凝固组织主要由初生α-Fe相和层片共晶组成,且随着液滴直径的减小初生相由树枝晶向等轴晶转变。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
11. 重熔工艺对K452合金高温拉伸性能的影响
杨金侠,徐福涛,周动林,孙元,侯星宇,崔传勇
金属学报    2017, 53 (6): 703-708.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00286
摘要   HTML PDF (3849KB)  

采用不同重熔工艺制备K452合金试样, 测试试样在900 ℃下的拉伸性能。结果表明:当浇注温度为1430 ℃时, 试样的抗拉强度从410 MPa变化到 510 MPa,延伸率从 3.5% 变化到 22.0%,实验数据较分散;试样中O和N平均含量较高,尤其N含量达0.0028%之多;断口上存在大量疏松。当浇注温度提高到1500 ℃时,拉伸性能得到提高,试样中O和N的平均含量有所降低,断口上疏松减少。当合金经过1590 ℃保温5 min的高温净化处理,浇注温度仍为1500 ℃时,试样的拉伸性能大幅度提高,O和N的平均含量明显降低,断口上没有观察到疏松,实验数据具有较好的一致性。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
12. MgO改性HA对Mg-Zn-Zr/m-HA复合材料组织及性能的影响
郑浩然, 陈民芳, 李祯, 由臣, 刘德宝
金属学报    2017, 53 (10): 1364-1376.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00249
摘要   HTML PDF (19180KB)  

为改善复合材料中纳米增强体易团聚的问题,将陶瓷纳米棒HA进行表面包覆MgO改性处理(m-HA),并采用高熔体剪切搅拌技术制备Mg-3Zn-0.8Zr合金(MZZ)、Mg-3Zn-0.8Zr/1HA复合材料(MZZH)和Mg-3Zn-0.8Zr/1m-HA复合材料(MZZMH)。研究了m-HA对Mg-Zn-Zr/HA复合材料微观组织、力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明,陶瓷纳米棒HA的加入细化了MZZ合金的组织,提高了MZZ合金的力学性能和电化学耐蚀性能。与MZZH相比,MZZMH的晶粒更加细小均匀,陶瓷纳米棒在基体中的分布更均匀。挤压态MZZMH的力学性能较MZZH显著提高,其硬度、屈服强度、抗拉强度和延伸率分别达到92 HV、291 MPa、325 MPa和8.62%。MZZMH的自腐蚀电位比MZZH高59 mV,MZZMH的腐蚀速率较MZZH降低,在SBF中浸泡7 d后稳定在5 mm/a。腐蚀机理的不同使MZZMH复合材料的耐蚀性能优于MZZH。因此,MgO改性可有效促进HA纳米棒的均匀分布,进而显著提高MZZMH的力学性能和耐蚀性。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
13. 医用纯Mg表面多种复合处理膜层的组织结构和体内外性能
李慕勤, 姚海涛, 魏方红, 刘明达, 王赞, 彭书浩
金属学报    2017, 53 (10): 1337-1346.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00243
摘要   HTML PDF (4417KB)  

为了提高医用纯Mg的耐蚀性和生物活性,采用超声微弧氧化(UMAO)、碱处理(OH)、硅烷转化膜处理(SCA)和自组装丝素蛋白(SF)多种处理方法,在Mg表面形成多元膜层(UMAO-OH-SCA-SF),通过SEM、红外光谱、电化学测试、细胞实验和动物植入实验,研究膜层表面形貌、组织结构、耐腐蚀性能、细胞活性和体内骨生长。结果表明,超声微弧氧化膜层以MgO为主相,碱羟基利于与硅烷偶联形成Si-O-Mg膜,再自组装丝素,随着浸泡丝素蛋白时间增加,丝素蛋白的结构由无规卷曲向β-折叠转变,多元复合膜层提高了自腐蚀电位,自腐蚀电流密度降低了2个数量级。多元复合膜层更能促进成骨细胞的增殖、黏附与分化,具有良好的早期骨整合能力和在纯Mg降解过程中控制Mg2+溶出能力,其中UMAO-OH-SCA-SF/1.5h最佳。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
14. 22MnB5热成形钢奥氏体化时热镀Al-10%Si镀层组织的演化
袁训华, 张启富
金属学报    2017, 53 (11): 1495-1503.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00077
摘要   HTML PDF (3984KB)  

利用SEM观察了22MnB5钢在900 ℃不同奥氏体化时间下,热镀Al-10%Si (质量分数)镀层的微观组织变化情况,利用EDS和GD-OES分析了奥氏体化后热镀Al-10%Si镀层的元素分布。结果表明,22MnB5钢奥氏体化前,热镀Al-10%Si镀层主要由纯Al、纯Si和二者共晶反应形成的金属间化合物Fe2SiAl7组成,在Fe2SiAl7和钢基体之间存在一层薄薄的由Fe2Al5和FeAl3组成的化合物层。900 ℃奥氏体化后,热镀Al-10%Si镀层中的三元共晶相Al+Si+τ6逐渐转变为三元Al-Fe-Si或二元Fe-Al金属间化合物。奥氏体化时间为2 min时,镀层由Fe2SiAl7、Fe2Al5和FeAl2组成;奥氏体化时间为5 min时,镀层由FeAl2、Fe2SiAl2和Fe5SiAl4组成;奥氏体化时间为8 min时,镀层由FeAl2和Fe5SiAl4组成。由于Fe2SiAl2和镀层/钢基体界面扩散层中Al原子的扩散系数远大于Fe原子,导致从镀层向钢基体晶界及晶粒内扩散并与之反应所消耗Al原子的量远大于从钢基体扩散到镀层中的Fe原子量,从钢基体中流入到镀层中的空位数量远大于从镀层中流入到钢基体中的空位数量。原子的不平衡扩散及镀层/钢基体界面空位数量的富余使得扩散反应层与镀层的交界区域形成了Kirkendall空洞。22MnB5钢奥氏体化时,热镀Al-10%Si镀层表面形成一层稳定的Al2O3氧化膜,镀层的高温氧化现象非常有限,热镀Al-10%Si镀层可以作为22MnB5钢热成形时的保护层。但热镀Al-10%Si镀层扩散过程中产生的脆性金属间化合物因高温塑性不足而导致镀层中产生大量垂直于镀层/钢基体界面并贯穿整个镀层的微裂纹,从而影响镀层的防护性能。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
15. Al薄膜对玻璃纤维增强树脂基复合材料电磁性能的影响
陈育秋, 祖亚培, 宫骏, 孙超, 王晨
金属学报    2017, 53 (11): 1511-1520.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00178
摘要   HTML PDF (2167KB)  

利用高频电磁场计算软件FEKO对Al薄膜与玻璃纤维增强树脂基复合材料的电磁波反射率进行了仿真计算。研究了复合材料介电常数实部εr、电损耗角正切tanδε、磁导率μr及磁损耗角正切tanδμ对反射率的影响,并通过仿真计算与实际测试结果对比,确定了仿真模型中玻璃纤维增强树脂基复合材料的等效电磁参数。研究了Al薄膜与玻璃纤维增强树脂基复合材料结构中Al薄膜厚度对反射率的影响,仿真计算与测试结果表明,Al薄膜厚度对复合材料的反射率影响较大,Al薄膜与玻璃纤维增强树脂基复合材料结构中存在一个最佳电阻值,使该结构谐振反射最小。根据传输线理论,利用MATLAB对谐振最强时对应电阻的大小进行了求解。通过计算不同结构的Al薄膜与玻璃纤维增强树脂基复合材料,得到了仿真模型中Al薄膜与磁控溅射制备Al薄膜的厚度关系。确定了仿真模型中各材料的等效电磁参数,仿真计算结果与测试结果吻合较好。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
16. 高氮无镍不锈钢接骨板的轻量化设计及生物力学研究:厚度减薄的影响
任伊宾, 赵浩川, 杨柯
金属学报    2017, 53 (10): 1331-1336.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00233
摘要   HTML PDF (1738KB)  

采用有限元方法模拟研究了高氮无镍不锈钢接骨板厚度减薄对其力学行为的影响规律。结果表明,接骨板厚度减薄18%以内,其抗弯能力、抗拉能力和抗压能力均优于传统尺寸的316L不锈钢接骨板。通过12周动物骨折模型研究了轻量化高氮无镍不锈钢骨板对骨折愈合后的生物力学的影响。结果表明,厚度减薄约14%的高氮无镍不锈钢接骨板固定兔子骨折股骨更有利于骨折的愈合和恢复。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
17. 血管支架用可降解金属研究进展
郑玉峰, 杨宏韬
金属学报    2017, 53 (10): 1227-1237.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00270
摘要   HTML PDF (4431KB)  

在过去的20年间,随着对可降解金属研究的不断深入,从合金成分设计到熔炼制造加工,从毛细管到支架激光加工和药物涂覆等相关技术不断成熟。可降解金属支架也从一个概念发展为实际产品,并形成3个材料体系分支:可降解镁合金支架已经开展了大量的动物实验和临床实验,结果显示其良好的表现和临床安全性,Biotronik公司生产的可降解镁合金产品Magmaris在2016年获得CE认证;可降解铁合金支架目前处在动物实验阶段,注氮铁合金支架具有优异的力学性能,动物实验结果显示注氮铁支架具有良好的生物相容性;可降解锌合金支架近几年才得到人们的关注,目前的体内动物实验研究结果显示,纯Zn丝在小鼠体内具有良好的降解性能和生物相容性,暂未见体内支架研究报道。本文在综合评述可降解金属支架材料的研究现状基础上,展望了可降解金属支架在性能优化、药物洗脱和智能化方面的未来发展趋势。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
18. MRI磁兼容合金研究
任伊宾, 李俊, 王青川, 杨柯
金属学报    2017, 53 (10): 1323-1330.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00265
摘要   HTML PDF (3707KB)  

磁共振成像(MRI)是医学领域中不可或缺的影像诊断技术。目前常规使用的金属医疗器械包括植入物在MRI下均会产生较大程度的伪影,影响病理诊断分析。尽管临床上通过技术操作可以减小金属伪影,但伪影仍然无法完全消除。本文综述了目前MRI磁兼容合金的研究进展,包括锆合金、铌合金、铜合金等。与临床应用的医用金属材料相比,本文所述磁兼容合金均能有效降低或消除MRI下的金属伪影。随着MRI诊断技术的普及,可在MRI下精确诊断的生物材料与器械会越来越受到重视,因此开发综合性能优异的磁兼容合金是医用金属材料的发展趋势之一。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
19. 流场环境中AZ31镁合金的腐蚀行为研究
韩林原, 李旋, 储成林, 白晶, 薛烽
金属学报    2017, 53 (10): 1347-1356.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00248
摘要   HTML PDF (4519KB)  

采用自主构建的体外模拟流场环境实验平台,通过电化学阻抗谱(EIS)测量、拉伸实验、模拟体液pH值变化测试、SEM观察等方法,对AZ31镁合金在流场环境中的腐蚀行为进行了研究。从腐蚀电化学角度探究了流场中镁合金腐蚀速率与流速的定量关系,并采用ANSYS有限元分析研究了流态与剪切力作用对镁合金不同部位腐蚀差异的影响。结果表明,流场会加速AZ31镁合金的腐蚀,在腐蚀初期,腐蚀电流密度icorr与流场平均流速ν之间存在icorr-1=ic-1+Aν-1/2的关系,其中,ic为不考虑扩散影响时的腐蚀电流密度,A为常数。腐蚀速率随流速增加而增大,且随着腐蚀时间延长,由于腐蚀产物的影响而逐渐偏离icorr-1~ν-1/2的线性关系。有限元分析表明,样品不同部位表面流体流态及剪切应力分布不同,局部传质系数K存在显著差异,不同流速下试样边缘部位的传质系数是中间的4~5倍,试样局部腐蚀形貌与剪切应力分布及流态差异相对应。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
20. 冷轧高强钢板淬火过程板形瓢曲缺陷演变规律研究
张清东,林潇,曹强,卢兴福,张勃洋,胡树山
金属学报    2017, 53 (4): 385-396.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00261
摘要   HTML PDF (2658KB)  

针对已有板形瓢曲浪形缺陷冷轧高强钢板的淬火过程,应用ABAQUS有限元分析平台及其UMAT二次开发功能,建立淬火过程温度-组织-应力应变多场耦合的有限元仿真模型,研究淬火过程高强钢板的弹塑性变形行为及其对初始板形瓢曲缺陷的改变。通过热模拟实验结果对该有限元仿真模型进行了验证,模拟再现了已瓢曲高强钢板的淬火过程及弹塑性变形,获得了板形瓢曲浪形在淬火过程中的演变规律,指出钢板宽度方向上的温度梯度以及依先后顺序相变所引起的钢板纵向延伸变形沿宽度方向上分布不均匀,导致原有板形瓢曲浪形发生改变,甚至可以生成新的瓢曲浪形。定义了描述板形瓢曲浪形改变程度的指标,如浪高变化率、浪宽变化率、浪距变化率,定量揭示横向温差、张力等工艺参数对冷轧高强钢板淬火过程板形变化的影响规律。搭建实验室冷轧钢板淬火实验研究系统,开展具有单边浪板形瓢曲缺陷钢板的淬火实验,实验结果与仿真计算结果取得定性一致。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
21. 形变诱导GH3625合金热挤压管材δ相的析出行为
丁雨田,高钰璧,豆正义,高鑫,刘德学,贾智
金属学报    2017, 53 (6): 695-702.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00508
摘要   HTML PDF (6704KB)  

采用XRD、SEM、EDS和Image-Pro Plus金相分析等方法测定了GH3625合金热挤压管材在不同冷变形量ε下经过800 ℃时效后δ相的析出含量,研究了冷变形对δ相的析出规律及析出动力学的影响。结果表明,δ相首先在形变孪晶界、晶界以及变形带上形核并析出,随后在晶内形核长大,并且随冷变形量的增加,δ相在变形带上析出量增加;随冷变形量的增加,δ相的形貌从针状向棒状或颗粒状转变;随着时效时间的延长,δ相的平均尺寸不断增大,长大规律符合LSW理论。当时效温度为800 ℃时,δ相的析出含量与时效时间的关系满足Avrami方程,且随冷变形量的增加,δ相的含量增加,时间指数n减小,δ相析出速率α增加,冷变形促进δ相的析出。Nb的溶质拖曳与δ相的钉扎共同作用抑制晶粒长大。ε=35%时,合金的硬度随保温时间的延长而增加,ε≥50%时硬度未发生明显变化。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
22. 焊接温度对碳钢/奥氏体不锈钢扩散焊接头界面组织及性能的影响
王大伟,修世超
金属学报    2017, 53 (5): 567-574.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00307
摘要   HTML PDF (6361KB)  

采用真空扩散焊接方法对Q235A低碳钢与AISI304奥氏体不锈钢进行固相扩散连接实验,研究了焊接温度对接头界面组织、力学性能和反应产物的影响。结果表明:Q235A低碳钢/AISI304奥氏体不锈钢复合界面附近形成了合金铁素体层(II区)和增C层(III区),界面两侧异相组织通过扩散结成共用晶界。在焊接温度850 ℃,焊接压力10 MPa,焊接时间60 min条件下,接头强度和韧性达到最大值,高于Q235A低碳钢母材。焊接温度过低(≤800 ℃),接头中析出碳化物Cr23C6,焊接温度过高(≥900 ℃),接头中会产生二次碳化物和金属间化合物,脆性的化合物偏析相使接头强韧性显著下降。严格控制焊接温度在850 ℃区间,并在焊后迅速淬火越过低温区,可有效避免脆性化合物偏析,从而保证扩散焊接头的性能。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
23. 热加工对Z3CN20-09M双相不锈钢组织及热老化冲击断裂行为的影响
张海,李时磊,刘刚,王艳丽
金属学报    2017, 53 (5): 531-538.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00321
摘要   HTML PDF (7260KB)  

铸态Z3CN20-09M双相不锈钢经1200 ℃热锻后,采用400 ℃热老化100、1000、3000 h处理。利用SEM和EBSD分析了铸态及锻态Z3CN20-09M双相不锈钢的显微组织和热老化1000、3000 h的冲击断口,采用纳米力学探针和冲击试验机测试了铸态及锻态Z3CN20-09M双相不锈钢热老化0、100、1000、3000 h微区力学性能和冲击性能。研究表明,经热加工后铁素体晶粒的取向呈现无序态,奥氏体晶粒由粗大的柱状晶经再结晶后变成细小的等轴晶。随热老化时间延长,铸态和锻态材料的冲击功都呈现下降趋势。热老化1000 h,铸态和锻态材料均呈现微孔聚集型断裂,断口出现大量韧窝花样。热老化3000 h,铸态和锻态材料均呈现韧窝/解理混合型断裂特征,铁素体发生脆性解理断裂, 奥氏体以撕裂或呈微孔聚集型断裂。铁素体区域内取向不同导致锻态材料冲击断口解理特征明显少于铸态材料。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
24. Sn-Ag-Cu钎料焊接显微组织演化和性能研究
孙磊,陈明和,张亮,杨帆
金属学报    2017, 53 (5): 615-621.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00332
摘要   HTML PDF (5124KB)  

利用DSC、微焊点强度测试仪、SEM、EDS及XRD,研究了Sn0.3Ag0.7Cu、Sn1.0Ag0.5Cu和Sn3.0Ag0.5Cu钎料的熔化特性、润湿性、力学性能、显微组织及相种类。通过TL-1000型高低温循环试验箱测试了-55~125 ℃循环条件下Sn-Ag-Cu焊点的界面层变化。结果表明,随着Ag含量的增加,钎料的熔点变化不大,钎料的润湿角显著降低,N2氛围条件下,3种钎料的润湿性均出现明显的提高。此外,3种焊点的力学性能也随着Ag含量的增加显著提高。Sn0.3Ag0.7Cu、Sn1.0Ag0.5Cu焊点的基体组织存在着少量的Ag3Sn和大颗粒Cu6Sn5化合物,且分布杂乱,Sn3.0Ag0.5Cu焊点的基体组织则相对较为均匀,这也是Sn0.3Ag0.7Cu、Sn1.0Ag0.5Cu焊点的力学性能低于Sn3.0Ag0.5Cu的主要原因。对焊点进行热循环处理,发现3种焊点界面金属间化合物的厚度明显增加,界面层的形貌也由原来扇贝状向层状转化。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
25. N掺杂对V-Al-C涂层微观结构、力学及摩擦性能的影响
王鑫,王振玉,冯再新,柯培玲,汪爱英
金属学报    2017, 53 (6): 709-718.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00523
摘要   HTML PDF (8662KB)  

采用磁控溅射技术在Si片(100)和高速钢上制备V-Al-C和V-Al-C-N涂层,利用XRD、XPS、SEM、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机对比分析了涂层的相结构、化学组成、表面形貌、断面结构、力学性能以及不同介质中(大气、去离子水和海水)涂层的摩擦学性能。结果表明,V-Al-C涂层呈柱状晶结构生长,晶粒粗大;N的引入阻碍V-Al-C涂层的柱状晶结构生长,结构致密化,晶粒尺寸减小,形成非晶碳包裹纳米晶的纳米复合结构,使硬度从(14±0.48) GPa增加到(24.5±0.8) GPa,韧性得到大幅提高(H/E>0.1)。大气干摩擦条件下,V-Al-C涂层摩擦系数为0.70,引入N后摩擦系数降为0.42,这主要是由于在摩擦过程中V-Al-C-N涂层生成了具有润滑效果的V2O5,在非晶碳与V2O5耦合润滑作用下,涂层摩擦系数降低了40%;对于同一涂层,在去离子水和海水环境下的摩擦系数较大气干摩擦条件下降低,主要原因为:前者吸附的水分子可形成边界润滑作用。海水环境摩擦时,海水中Mg2+、Ca2+生成Mg(OH)2、CaCO3,均可提供进一步润滑效果,摩擦系数最低。3种环境摩擦过程中,30 min后V-Al-C涂层均因严重的磨粒磨损致磨穿而失效,且在腐蚀和磨损的协同作用下,海水环境中的磨损率最高。使用N掺杂制备的V-Al-C-N涂层均显示出良好的抗磨损性能,在干摩擦时磨损率为3.0×10-16 m3/(Nm),在海水中为1.4×10-15 m3/(Nm)。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
26. 室温累积叠轧Mg/Al多层复合板材的界面表征
常海,郑明毅,甘为民
金属学报    2017, 53 (2): 220-226.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00168
摘要   HTML PDF (6984KB)  

通过室温累积叠轧技术制备了Mg/Al多层复合板材,借助SEM、EDS、TEM和同步辐射CT形貌观察等先进表征手段对累积叠轧Mg/Al金属复合板材界面结合进行表征,揭示累积叠轧Mg/Al金属复合板材界面宏观结合状态以及微观界面结构。结果表明,Mg/Al复合板材界面总体上结合良好,没有明显孔洞和开裂,但板材内部仍然存在一些孔洞和局部微小裂纹。3次循环后Mg/Al界面处形成了厚度为150 nm的Mg17Al12层。Mg和Mg17Al12之间存在一种确定的晶体学位相关系[11?1?]Mg17Al12//[12?10]Mg110Mg17Al12//(1?011?)Mg,而Mg17Al12和Al之间是否有位相关系并不明显。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
27. Al-Si-Ge钎料钎焊Cu/Al接头组织与性能研究
牛志伟,叶政,刘凯凯,黄继华,陈树海,赵兴科
金属学报    2017, 53 (6): 719-725.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00342
摘要   HTML PDF (5395KB)  

首次采用Al-5.6Si-25.2Ge钎料对Cu/Al异种金属进行了炉中钎焊,分别从钎料的熔化特性、铺展润湿性、Cu侧界面组织以及钎焊接头强度等方面进行了系统研究,并与Zn-22Al钎料钎焊结果进行对比。结果表明,Al-5.6Si-25.2Ge钎料具有较低的熔化温度(约541 ℃),同时在Cu、Al母材上均具有良好的铺展润湿性。Al-5.6Si-25.2Ge/Cu界面由CuAl2/CuAl/Cu3Al2三层化合物组成,其中CuAl和Cu3Al2呈层状,厚度较薄,仅为1~2 μm;CuAl2呈胞状,平均厚度约为3 μm。Zn-22Al/Cu界面结构为CuAl2/CuAl/Cu9Al4,其中CuAl2层平均厚度高达15 μm。接头抗剪切强度测试结果表明,Zn-22Al钎料钎焊Cu/Al接头抗剪切强度仅为42.7 MPa,而Al-5.6Si-25.2Ge钎料钎焊Cu/Al接头具有更高的抗剪切强度,为53.4 MPa。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
28. Fe对SmCo基高温永磁体微观结构及矫顽力的影响
巩劭廷, 蒋成保, 张天丽
金属学报    2017, 53 (6): 726-732.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00402
摘要   HTML PDF (1989KB)  

制备了在500 ℃下矫顽力为603.99 kA/m,最大磁能积为87.30 kJ/m3的高温磁体。研究发现,在室温下,Fe含量较高的SmCo基磁体矫顽力较大,而高温下Fe含量高的磁体矫顽力较小。对磁体的微观形貌、相组成及磁体胞壁胞内成分进行分析,结果表明,随Fe含量升高,胞尺寸变大,1:5H相含量减少,胞壁相中Cu含量及胞内相中Fe含量升高。Fe和Cu元素在胞壁和胞内两相中含量的改变,导致了室温及高温两相畴壁能差的改变,从而引起了矫顽力的变化。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
29. 中厚板表层超细晶对止裂性能的影响
马江南,王瑞珍,杨才福,查小琴,张利娟
金属学报    2017, 53 (5): 549-558.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00316
摘要   HTML PDF (10594KB)  

研究了返温轧制(TRRP)中厚钢板表层的组织特征及其对止裂性能的影响。力学性能测试结果表明,与传统的控轧控冷(TMCP)钢相比,TRRP钢表层的韧、塑性较好,韧脆转变温度低至-100 ℃,而在1/4厚度处,两者性能差异不大。显微组织分析表明,TRRP钢表层组织为等轴状铁素体晶粒+弥散分布的马氏体-奥氏体(M-A)组元,晶粒等效直径约2 μm。通过数值模拟分析了TRRP工艺中间坯温度场的变化,发现中间坯冷却时,表层被冷却到相变温度以下,形成以贝氏体为主的组织,返温后轧制,表层组织发生动态再结晶形成超细晶。示波冲击测试表明,TRRP钢表层试样启裂后,载荷-位移曲线斜率绝对值(|k|)由0.66降低到0.27,与止裂相关的冲击吸收功达到44.3 J,断口表层组织有明显的塑性变形,吸收了裂纹扩展的能量,有效地抑制了裂纹扩展。晶粒取向分析表明,TRRP钢表层超细晶粒取向呈随机分布,晶界角度平均值和大角度晶界(>15°)比例分别达到32.8°和69.8%,能够有效阻碍裂纹扩展。使用纳米压痕分析了实验钢的硬度,TRRP钢表层的纳米压痕硬度统计分布集中在2.0 GPa以下,组织特征为少量的硬质相弥散分布在较软的铁素体基体上,相界面处萌生的裂纹在基体中不易扩展。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
30. 全淬透圆柱件淬火应力的有限元模拟及实验验证
刘玉, 秦盛伟, 左训伟, 陈乃录, 戎咏华
金属学报    2017, 53 (6): 733-742.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00509
摘要   HTML PDF (1871KB)  

利用温度场、组织场和应力场相互耦合的数学模型对直径60 mm的40CrNiMo水淬圆棒的淬火应力进行研究。结果表明,有限元模拟的淬火应力及其分布与XRD测量结果相符,论证了所运用的温度场、组织场和应力场相互耦合的数学模型(包括建立的相变塑性函数)的正确性。通过计算机模拟分离了淬火马氏体钢中的热应力和组织应力,揭示了不同直径淬透圆棒试样的应力分布规律及其起因以及不同淬火介质对淬火应力的影响规律。

图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价