ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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1. 高温时效对S31042钢线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响
李彦默, 刘晨曦, 余黎明, 李会军, 王祖敏, 刘永长, 李文亚
金属学报    2018, 54 (7): 981-990.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00483
摘要   HTML PDF (19737KB)  

以使用线性摩擦焊工艺连接的S31042钢接头为研究对象,在700 ℃下对其进行长期时效和力学性能测试。通过OM、SEM、TEM和拉伸实验研究高温时效对S31042钢线性摩擦焊接头组织和力学性能的影响。结果表明,在700 ℃长期时效过程中,线性摩擦焊中形成的再结晶晶粒和纳米级NbCrN相的稳定性较好,细晶强化和析出强化的综合作用使接头保持优异的高温性能。而焊缝区、热力影响区及热影响区中不同类型的M23C6相在时效过程中均发生粗化。在时效500 h样品的热力影响区中初次观察到σ相,随着时效时间的延长,σ相的析出数量增加且尺寸增大,导致摩擦焊接头的高温力学性能急剧降低。

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2. 冶金型气孔对熔化焊接7020铝合金疲劳行为的影响
宋哲, 吴圣川, 胡雅楠, 康国政, 付亚楠, 肖体乔
金属学报    2018, 54 (8): 1131-1140.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00448
摘要   HTML PDF (6832KB)  

基于同步辐射X射线三维高精度原位成像技术,识别和统计出工艺稳定的激光复合焊接7020铝合金接头中的气孔数量、形貌、尺寸和空间分布特征,结合气孔统计数据结果和焊缝晶粒大小,定义了7020铝合金激光复合焊接头中影响接头疲劳性能的气孔临界尺寸。利用同步辐射X射线三维原位疲劳实验数据和疲劳断口形貌,探讨了疲劳试样裂纹源处气孔尺寸、应力和疲劳寿命之间的定量关系。同时,基于有限元仿真分析,研究了不同位置下气孔处的应力场状态。最后,通过疲劳裂纹扩展速率实验,揭示了气孔对疲劳裂纹萌生、扩展和试样瞬断的影响。研究结果表明,激光复合焊接头临界气孔尺寸可定为30 μm;同步辐射X射线成像和疲劳断口显示,较大的表面气孔和近表面的气孔较容易萌生疲劳裂纹。仿真研究也表明,气孔周围的应力集中程度随着气孔位置由表面向内部移动呈现出先增大后减小最后趋于稳定的趋势;疲劳裂纹扩展速率数据分布趋势表明,气孔对长裂纹扩展过程的影响较小,可忽略不计,但一般认为对裂纹前缘形貌有较大影响。

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3. 加热过程中H2O(g)对55SiCr弹簧钢脱碳的影响
张凯, 陈银莉, 孙彦辉, 徐志军
金属学报    2018, 54 (10): 1350-1358.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00558
摘要   HTML PDF (8719KB)  

设计了气氛混合装置,控制炉气成分以及H2O(g)含量,利用真空管式加热炉对弹簧钢铸坯试样进行加热保温。采用激光多点共聚焦显微镜研究了混合气氛下H2O(g)对弹簧钢表面脱碳的影响。结果表明,试样总脱碳层厚度随温度升高而增加;混合气氛下,650 ℃出现轻微铁素体脱碳,700~950 ℃有明显铁素体脱碳层,850 ℃为铁素体脱碳峰值温度,与空气条件相比,表面铁素体脱碳更加严重,脱碳开始温度有所降低。低温区表面脱碳的发生与C浓度梯度驱动下珠光体片层中渗碳体的溶解有关,铁素体脱碳层晶粒形态呈现为尺寸细小、无明显取向。H2O(g)破坏防止脱碳的保护机制,对试样脱碳程度的加深有重要作用。

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4. 电磁复合场对Ni60合金凝固过程中显微组织和裂纹的影响
林英华, 袁莹, 王梁, 胡勇, 张群莉, 姚建华
金属学报    2018, 54 (10): 1442-1450.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00134
摘要   HTML PDF (5527KB)  

利用电磁复合场协同激光熔覆制备多道Ni60合金熔覆层,运用着色探伤剂、OM、SEM、EDS、XRD与硬度测试等实验手段,对制备的Ni60合金熔覆层进行测试分析。结果表明,施加电磁复合场之前,制备的Ni60合金熔覆层表面出现明显开裂,内部存在大尺寸气孔,表面成形质量差;施加电磁复合场之后,Ni60合金熔覆层表面裂纹得到了抑制,内部气孔消失,且熔覆层表面成形质量也得到了改善。同时,施加电磁复合场后,制备的Ni60合金熔覆层的脆性相(CrB和(Cr, Fe)23C6 )颗粒尺寸从4~6 μm降低至2~4 μm,且颗粒偏聚得到降低,并有效地消除了内部裂纹。施加电磁复合场之后,熔覆层内部的脆性相含量、颗粒偏聚、晶格畸变和硬度均减少,降低了裂纹萌生的几率,从而有效地抑制了内部裂纹的形成。

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5. 冷旋锻变形对TB9钛合金显微组织和拉伸性能的影响
任德春, 苏虎虎, 张慧博, 王健, 金伟, 杨锐
金属学报    2019, 55 (4): 480-488.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00241
摘要   HTML PDF (19419KB)  

采用冷旋锻对TB9钛合金棒材进行多道次冷变形,利用OM、EBSD、XRD、TEM以及拉伸等实验研究了不同冷变形量TB9钛合金棒材的显微组织、织构和拉伸性能及其规律。结果表明,TB9钛合金棒材的晶粒尺寸随冷旋锻变形量的增大而减小,部分晶粒尺寸达到纳米级。同时,晶粒随变形量的增加沿旋锻轴向转动,形成择优取向,由初始{001}<110>和{001}<100>织构转变为<110>取向的α-fiber和γ-fiber {001}<110>、{112}<110>和{111}<110>织构。在亚结构、小尺寸晶粒以及织构的共同作用下,TB9钛合金的强度随变形量的增大而增加,延伸率和面缩率在70%冷变形后仍保持在一个较高的水平,具有优异的冷变形能力。

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6. Mn含量对Fe-Mn-C孪生诱发塑性钢拉伸变形行为的影响
李冬冬, 钱立和, 刘帅, 孟江英, 张福成
金属学报    2018, 54 (12): 1777-1784.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00129
摘要   HTML PDF (6127KB)  

利用室温单向拉伸实验,结合OM、TEM、SEM-EBSD等观察手段,对比研究了2种Mn含量(13Mn和22Mn,质量分数,%) Fe-Mn-C系高锰奥氏体孪生诱发塑性(TWIP)钢的拉伸性能、孪生演化规律及应变硬化行为。结果表明,随Mn含量的增加,钢的屈服强度与抗拉强度降低而断裂延伸率增加。在低应变时,Mn含量的增加延缓了钢中形变孪晶的形成;但在高应变时,Mn含量的增加加快了孪晶的形成速率,进而使高锰钢中的孪晶体积分数反而比低锰钢中的高。同时,形变孪晶的厚度随Mn含量的增加而增加。最后,对2种Mn含量的Fe-Mn-C系TWIP钢的孪生及拉伸变形行为进行了讨论。

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7. 面外拘束效应对单边缺口拉伸试样断裂韧性的影响
李一哲, 龚宝明, 刘秀国, 王东坡, 邓彩艳
金属学报    2018, 54 (12): 1785-1791.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00122
摘要   HTML PDF (6674KB)  

采用API X90管线钢,对不同厚度的单边缺口拉伸(SENT)试样进行断裂韧性实验,并结合全场应变测量技术和断口分析,研究SENT试样面外拘束(试样厚度)对裂纹尖端张开位移(CTOD)的影响。结果表明,在相同的载荷水平下,随着试样厚度的增加,最大纵向应变峰值急速下降,高纵向应变区域由裂纹尖端迁移至距裂纹面一定距离的未开裂侧,裂纹尖端的塑性变形能力降低。CTOD值对厚度变化很敏感,随着试样厚度的增加而降低。当试样厚度宽度比≥4时,临界CTOD值达到下平台并保持基本不变。因此,在管线工程设计中,可将试样厚度宽度比等于4作为SENT试样断裂韧性与试样厚度无关的一个参考试样尺寸。

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8. 模拟燃气热冲击条件下搪瓷基复合涂层的防护机理研究
郭策安, 陈明辉, 廖依敏, 苏北, 谢冬柏, 朱圣龙, 王福会
金属学报    2018, 54 (12): 1825-1832.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00230
摘要   HTML PDF (4520KB)  

在K38G高温合金基体上分别设计涂覆了75%搪瓷釉+25%Al2O3 (E25A)和70%搪瓷釉+20%Al2O3+10%NiCrAlY (E20A10M) 2种搪瓷基复合涂层,对比研究了2种搪瓷基复合涂层在900 ℃下模拟燃气热冲击条件下的防护机制。热冲击的火焰采用C3H8+O2混合气体产生,喷射到试样涂层表面的压力为0.4 MPa,火焰喷射到试样涂层达到900 ℃后保持15 s,而后空气中冷却120 s为一个热冲击循环周期。结果表明,经燃气冲击150 cyc后,2种涂层与合金基体界面结合牢固,表现出优异的抗界面剥落能力。其中,E25A涂层热冲击前后的涂层组织结构无明显变化,表面完好,Al2O3第二相的加入提高了搪瓷的高温稳定性;而E20A10M涂层热冲击后表面产生了孔洞、开裂,发生了轻微的表层剥离。金属粉与搪瓷的界面反应Cr(NiCrAlY)+ZnO(enamel)→CrO(interface)+Zn↑,致使涂层表面鼓包,在燃气切应力和界面热应力作用下,表层金属颗粒以及搪瓷发生剥离。

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9. 高熔点金属Ir和Mo电子束区熔中不同取向晶体的竞争生长
李双明, 王斌强, 刘振鹏, 钟宏, 胡锐, 刘毅, 罗锡明
金属学报    2018, 54 (10): 1435-1441.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00013
摘要   HTML PDF (2856KB)  

通过分析bcc结构金属Mo和fcc结构金属Ir电子束区熔中3种不同取向[100]、[110]和[111]晶体生长,发现金属Mo在平界面凝固下会以[110] 取向择优生长,而在凸界面下可能存在[100]和[110] 2种择优生长方向,取决于界面能各向异性参数a1a2的相对大小,说明电子束区熔中金属Mo单晶通常呈现[110]择优取向,而不是通常认为的[100]择优取向。无论是在平界面还是凸界面下,fcc结构高熔点金属Ir始终以[100]择优取向生长,并通过Ir单晶生长实验得到验证。电子束区熔下需综合考虑晶体生长曲率过冷度和动力学过冷度的影响,小尺寸试样(晶粒尺寸在毫米量级及以下)中晶向选择和淘汰取决于曲率过冷度;大尺寸试样(晶粒尺寸在厘米量级及以上)的晶向选择和淘汰主要依靠动力学过冷度。

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10. 金属玻璃中隐藏在长时间尺度下的动力学行为及其对性能的影响
汪卫华, 罗鹏
金属学报    2018, 54 (11): 1479-1489.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00247
摘要   HTML PDF (2652KB)  

金属玻璃微观结构无序,没有类似晶体材料中的缺陷,表现出一系列优异的力学和功能特性,具有广泛的应用前景。由于非晶结构上长程无序,难以建立结构和性能的关系。而弛豫动力学研究为认识金属玻璃提供了非常重要的窗口,对于理解其稳定性和形变行为极为关键,也一直是凝聚态物理和材料科学领域的核心问题。近年来,随着更多先进研究手段的使用和研究的不断深入,人们发现在玻璃态极长的时间跨度和不同空间尺度下蕴含着丰富的动力学行为,这些动力学模式之间彼此关联,同时也具有独特性。本文介绍了近期关于金属玻璃弛豫动力学研究的重要进展,及其对于认识和调控材料性能、优化材料制备等方面的影响。

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11. 脉冲磁场对TC4钛合金微观结构的影响及其机理探究
许擎栋, 李克俭, 蔡志鹏, 吴瑶
金属学报    2019, 55 (4): 489-495.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00257
摘要   HTML PDF (5361KB)  

研究了脉冲磁场对TC4钛合金微观结构的影响规律,发现经磁感应强度为2 T、脉冲频率为5 Hz、脉冲次数为 100次的脉冲磁场处理后,TC4钛合金的位错密度及晶界角度会发生显著变化。XRD测试结果显示,经脉冲磁场处理后TC4钛合金的位错密度提高约10.9%。采用EBSD测试得到TC4钛合金微区的KAM分布,发现经脉冲磁场作用后,TC4钛合金的位错密度发生显著变化,具体表现为:晶内位错分布更加均匀,局部高位错密度区消失;晶界附近的位错分布发生变化,同时晶界角度发生改变,小角度晶界减少而重位点阵(CSL)晶界(Σ11)增多。讨论了脉冲磁场对TC4钛合金微观组织影响的可能原因:脉冲磁场引起位错钉扎处的电子能态发生转变,使钉扎处空位或杂质原子易于移动。位错在材料内应力场提供的弹性能作用下更易脱钉扎,从而使得位错分布发生变化,材料微观组织发生改变。

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12. 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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13. 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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14. 双脉冲HiPIMS放电特性及CrN薄膜高速率沉积
吴厚朴,田修波,张新宇,巩春志
金属学报    2019, 55 (3): 299-307.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00109
摘要   HTML PDF (10389KB)  

提出了一种新型的高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术,即放电由脉宽短、电压高的引燃脉冲和脉宽长、电压低的工作脉冲2部分组成的双脉冲高功率脉冲磁控溅射技术,目的是解决传统高功率脉冲磁控溅射沉积速率低的问题。研究了引燃脉冲电压及传统高功率脉冲磁控溅射条件对Cr靶在Ar气气氛下的放电特性的影响,并制备CrN薄膜。结果表明:随着引燃脉冲电压的施加,双脉冲高功率脉冲磁控溅射Cr靶放电瞬间建立,并获得较高的峰值电流,而传统HiPIMS模式的输出是渐渐爬升的三角波电流;与传统高功率脉冲磁控溅射相比,单位功率下双脉冲高功率脉冲磁控溅射具有更高的基体电流积分以及更多的Ar+和Cr0数量;引燃脉冲电压为590 V时,双脉冲高功率脉冲磁控溅射单位功率下CrN薄膜沉积速率为2.52 μm/(h·kW),比传统高功率脉冲磁控溅射提高近3倍。

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15. Ru对NiAl[100](010)刃型位错电子结构的影响
陈丽群, 邱正琛, 于涛
金属学报    2019, 55 (2): 223-228.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00386
摘要   HTML PDF (978KB)  

利用DMol和离散变分法,研究了Ru在NiAl [100](010)刃型位错中择优占位和合金化效应。杂质偏聚能的计算结果表明,Ru会优先占据Al心位错芯中的Al格位。原子间相互作用能、电荷密度和态密度的分析表明,杂质原子和相邻基体原子之间形成了较强的化学键,使Ru原子与位错芯区近邻基体原子间因强相互作用形成一个整体。此外,在掺杂体系中,穿过滑移面的基体原子间相互作用减弱,而沿滑移方向基体原子间的相互作用加强。这样的成键特性有利于位错线沿滑移面的移动形成扭折,扭折的成核及迁移促使位错运动,从而改善NiAl合金的韧性。

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16. 金属基复合材料高通量制备及表征技术研究进展
张学习, 郑忠, 高莹, 耿林
金属学报    2019, 55 (1): 109-125.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00307
摘要   HTML PDF (7658KB)  

“材料基因工程”计划是以大数据作为支撑,采用高通量设计、制备和表征技术,促使材料研究从传统的试错模式转向低成本、快速响应的新模式,从而加快新材料的研发速度,实现研发成本和周期“双减半”的目标。金属基复合材料由于组分复杂、制备过程为热力学非平衡状态,带来一些新的问题需要解决,包括:(1) 高通量制备方法方面,针对合金块体样品开发的喷印合成法、多元结扩散法等基于热力学平衡理论的高通量制备技术无法直接用于金属基复合材料构件块体坯料的制造;(2) 高通量表征技术方面,缺乏针对金属基复合材料单一样品成分、形貌、组织、结构和性能的多维、多场、多尺度同步采集技术,以及针对阵列样品成分、形貌、组织与结构的快速表征技术。鉴于上述问题,本文综述了金属基复合材料高通量制备及表征技术发展现状及已取得的进展,特别是在增强体呈梯度分布的金属基复合材料制备技术与高通量组合表征方法上取得的突破,推动了高通量制备及表征技术在金属基复合材料领域的应用。最后指出了金属基复合材料高通量计算、制备方法和表征技术方面存在的瓶颈问题,并对高通量制备与表征技术的发展进行了展望。

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17. 核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂研究
邓平,孙晨,彭群家,韩恩厚,柯伟,焦治杰
金属学报    2019, 55 (3): 349-361.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00359
摘要   HTML PDF (24156KB)  

采用2 MeV质子束在360 ℃对国产核用304不锈钢试样进行了辐照实验,利用高温高压水环境的慢应变速率拉伸实验(SSRT)和SEM、EBSD、TEM等研究了核用304不锈钢辐照促进应力腐蚀开裂(IASCC)机理。结果表明,慢应变速率拉伸过程中辐照促进材料晶界和表面滑移台阶处形成应变集中,且其程度随辐照剂量增加而增加。滑移台阶穿过或终止于晶界,终止于晶界的台阶造成晶界处产生不连续滑移,易将位错传输到晶界,在晶界区域形成位错塞积和残余应变集中。而台阶不连续滑移的形成则受毗邻晶粒的Schmidt因子对的类型影响。另一方面,辐照促进晶界发生贫Cr富Ni元素偏析,其偏析程度随辐照剂量增加而增加。SSRT实验后辐照试样表面发生明显的沿晶应力腐蚀开裂,且裂纹数量随辐照剂量和外加应变增加而增加。同时,裂纹尖端区域发生明显晶界腐蚀,且氧化物宽度和长度随辐照剂量增加而增加。分析认为,辐照致晶界应变集中和元素偏析的协同作用造成材料变形行为和晶界腐蚀行为变化是IASCC发生的关键因素。

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18. 师昌绪:材料科学大师、科技战略家——师昌绪先生百年华诞纪念
李依依
金属学报    2018, 54 (11): 1471-1473.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00444
摘要   HTML PDF (2703KB)  
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19. 师昌绪先生是我国科学基金事业的开拓者——纪念师老百年华诞
高瑞平
金属学报    2018, 54 (11): 1474-1475.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00463
摘要   HTML PDF (1153KB)  
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20. 难忘师老——纪念先生百年诞辰
车成卫
金属学报    2018, 54 (11): 1476-1478.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00445
摘要   HTML PDF (1443KB)  
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21. 综述:SiC/Al界面反应与界面结构演变规律及机制
邱丰, 佟昊天, 沈平, 丛晓霜, 王轶, 姜启川
金属学报    2019, 55 (1): 87-100.   DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00292
摘要   HTML PDF (2627KB)  

高温制备过程中熔融Al与SiC直接接触,二者间界面反应发生的可能性与多向性直接影响复合材料的界面结合状态。全面了解Al和SiC之间的界面结合、界面反应、界面结构等对于提高材料性能有着极其重要的作用。尽管人们对Al及其合金与SiC之间的润湿性和界面反应的研究很多,但很多结论仍存在分歧,且对Al与SiC真实润湿性的认识不够全面。Al与SiC之间界面反应发生的反应程度与反应时间、温度有很大关系,但是对于反应参数与反应程度之间的具体对应关系还没有系统的综述。合金元素的添加可以减弱界面反应的发生,然而在不同反应条件下,所添加合金元素的量与界面反应程度的关系,以及合金元素对于界面反应的影响机制还没有明确报道。本文系统地综述在确定的反应时间与反应温度条件下的界面反应、界面产物以及反应产物演变规律及机制等,Al以及添加不同合金元素的合金与SiC界面情况及界面润湿行为影响机制。从界面润湿、界面反应以及界面产物角度,为制备复合材料过程中所选择的工艺参数提供实验依据。

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22. Zn添加对预时效态Al-Mg-Si-Cu合金自然时效和烘烤硬化性的影响
朱上 李志辉 闫丽珍 李锡武 张永安 熊柏青
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00555
23. 成分梯度对激光沉积制造TC4/TC11连接界面组织和性能的影响
何波 邢盟 杨光 邢飞 刘祥宇
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00496
24. 含水条件下单晶铜的应力松弛及弹性恢复
史俊勤 孙琨 方亮 许少锋
金属学报    DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00041
25. 尺寸因素对采用2D轴对称模型预测SUS316不锈钢管对接接头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    DOI: 10.11900/0412.1961.2018.00567
26. 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    DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00050
27. TA1/Cu/X65复合板焊接接头微观组织及力学性能
张敏, 慕二龙, 王晓伟, 韩挺, 罗海龙
金属学报    2018, 54 (7): 1068-1076.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00423
摘要   HTML PDF (7225KB)  

对TA1/Cu/X65三层复合板(复层TA1厚2 mm,中间层Cu厚1 mm,基层X65管线钢厚12 mm)进行了钨极氩弧焊(TIG)对接焊,设计并制备了过渡层焊接材料Cu-Ag-Mo-Nb药芯焊丝,从而对焊接接头性能进行有效冶金调控。通过SEM、EDS、XRD、TEM对接头组织特征、界面元素分布进行了分析鉴定,通过拉伸和显微硬度实验测试了接头的力学性能。结果表明,焊缝各层填充金属之间冶金结合良好,且有明显的熔合线和过渡带,其中,在Ti焊缝和过渡层焊缝之间存在宽度大约为150 μm的Ti-Cu冶金反应区,过渡层焊缝和钢焊缝之间的组织主要是铁基固溶体和铜基固溶体。中间Cu夹层和Cu-Ag-Mo-Nb药芯焊丝的使用,抑制了Ti-Fe硬脆金属间化合物的产生,形成了塑性相对较好的铜基固溶体和Ti-Cu、Ti-Ag等金属间化合物。接头的平均抗拉强度为507 MPa,主要由X65层贡献。焊缝硬度在各过渡界面处均发生突变,其中在Cu-Ag-Mo-Nb、ERTi-1焊缝处硬度可高达447和507 HV100,对接头塑韧性有很大影响。

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28. 2205钢在模拟深海热液区中的腐蚀行为
屈少鹏, 程柏璋, 董丽华, 尹衍升, 杨丽景
金属学报    2018, 54 (8): 1094-1104.   DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00472
摘要   HTML PDF (7107KB)  

利用交流阻抗法、线性极化法、动电位极化法及Mott-Schottky分析法,研究了2205钢在不同温度、20 MPa静水压的3.5%NaCl溶液中的电化学性质,通过SEM、EDS及白光干涉仪分析了电化学测试后2205钢的腐蚀形貌及腐蚀产物。结果表明,在模拟深海热液区环境中,2205钢在25 ℃下具有良好的耐点蚀能力;溶液温度达到65 ℃时,2205钢表面会出现明显的点蚀现象;溶液温度达到150和200 ℃时,2205钢表面会产生裂纹状点蚀坑;65 ℃时,点蚀坑主要发生在奥氏体相内,100~200 ℃时,点蚀坑主要发生在铁素体相内。随着模拟深海热液区温度的升高,2205钢的电化学阻抗及线性极化电阻先减小后增大,且在150 ℃的电化学阻抗及线性极化电阻最小;2205钢的点蚀电位随着温度的升高先负移后正移,其在模拟深海热液区中生成的钝化膜载流子密度随着温度的升高而增大。

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29. 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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30. 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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