Please wait a minute...
ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
当期目录 More>>
  2016年, 第52卷, 第10期 刊出日期:2016-11-25 上一期    下一期
选择: 合并摘要 显示图片
论文
连续SiC纤维增强钛基复合材料研究进展*
王玉敏, 张国兴, 张旭, 杨青, 杨丽娜, 杨锐
金属学报. 2016, 52 (10): 1153-1170.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00347
摘要   HTML   PDF (0KB)

简述了近年来国内外SiC纤维增强钛基复合材料的发展进程和应用进展情况, 从纤维批量化生产、复合材料界面、主要力学性能、无损检测和结构件研制与考核5个方面对该类材料的研究进展进行了回顾. 在纤维批量化生产和复合材料结构件研制方面, 重点介绍了中国科学院金属研究所的研究工作, 并对该类复合材料未来的发展趋势进行了展望.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
金属玻璃的断裂行为与强度理论研究进展*
张哲峰, 屈瑞涛, 刘增乾
金属学报. 2016, 52 (10): 1171-1182.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00348
摘要   HTML   PDF (1517KB)

由于特殊的非晶态结构, 金属玻璃表现出与传统晶体材料十分不同的变形与断裂行为. 金属玻璃具有高强、脆性和宏观均匀、各向同性的特点, 使其成为研究高强度材料强度理论的理想模型材料, 因而关于金属玻璃的断裂行为与强度理论研究至今仍然吸引着材料、力学和物理等学科研究人员的广泛兴趣. 本文基于作者十多年来关于金属玻璃断裂与强度方面的研究工作, 着重阐述对韧性和脆性金属玻璃的断裂行为和强度理论方面的最新认识和研究进展, 最后提出金属玻璃断裂与强度方面尚待解决的科学问题.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
先进金属材料的第二相强化*
吕昭平, 蒋虽合, 何骏阳, 周捷, 宋温丽, 吴渊, 王辉, 刘雄军
金属学报. 2016, 52 (10): 1183-1198.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00383
摘要   HTML   PDF (13896KB)

归纳总结了本课题组近几年来在几种典型的先进金属材料(高性能钢铁材料、高熵合金及块体非晶合金)中应用第二相强化机制的研究工作. 研究发现, 通过调控第二相与基体组织的界面特性和性能匹配, 可以有效调控第二相的尺寸、体积比及形貌等特征, 从而大幅度提高这些材料的综合力学性能.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
高效愈合钢锭内部缺陷的锻造工艺设计*
李殿中, 马璇, 徐斌, 孙明月
金属学报. 2016, 52 (10): 1199-1206.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00393
摘要   HTML   PDF (6552KB)

总结了宽砧径向压实工艺(WRF法), 该工艺可使应变集中于钢锭中心区域, 并满足孔洞闭合所需的最佳高径比条件, 因此可高效愈合钢锭的中心缩孔、疏松. 基于该方法, 针对压机压力较小的情况, 提出了单向大变形压实法. 该方法通过两个道次的单方向变形将坯料锻造成扁方状, 可以使用小压力实现较大钢锭内缺陷的有效愈合. 基于界面焊合原理, 针对管板类锻件探伤合格率较低的问题, 提出了管板类锻件的锻间保温锻造法. 利用该方法成功进行了含缺陷管板的修复实验. 以上各锻造工艺均经过工业实验验证, 证明其可以顺利愈合锻件内的孔洞型缺陷, 提高锻件合格率.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
核用新型耐高温、抗辐照、耐液态金属腐蚀结构材料——SIMP钢的研究进展*
杨柯, 严伟, 王志光, 单以银, 石全强, 史显波, 王威
金属学报. 2016, 52 (10): 1207-1221.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00320
摘要   HTML   PDF (8593KB)

加速器驱动次临界(accelerator driven subcritical system, ADS)系统由加速器、散裂靶、反应堆3部分组成, 被认为是安全处理核废料最具前景的技术方案. 其中, 散裂靶用结构材料需要同时具有耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀等性能. 针对这一挑战研发了新型核用(9%~12%)Cr马氏体耐热钢——SIMP钢. 通过制衡(9%~12%)Cr马氏体耐热钢中C, Cr, Si等元素含量对耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀性能的影响, 获得了SIMP钢优化的化学成分, 极好地平衡了SIMP钢耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀3方面性能. 对1 t和5 t SIMP钢各项性能进行测试, 结果表明, SIMP钢是ADS系统中散裂靶的首选结构材料.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
搅拌摩擦焊接与加工研究进展*
薛鹏, 张星星, 吴利辉, 马宗义
金属学报. 2016, 52 (10): 1222-1238.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00346
摘要   HTML   PDF (10599KB)

本文结合本研究组的研究结果, 简述了异种材料、高熔点材料、铝基复合材料的焊接, 以及温度场模拟、复合材料/超细晶材料制备等搅拌摩擦焊接与加工领域几个热点问题的研究进展. 分别对影响异种金属材料焊接的关键因素与界面结合机理, 高熔点材料(钢、钛合金)焊接过程中的组织演变及焊接工具的发展, 铝基复合材料接头组织性能与工具磨损, 温度场热源模型及温度场的影响因素与变化规律, 搅拌摩擦加工复合材料及超细晶材料的组织特点及性能等内容进行了总结与评述. 同时, 对未来相关领域的研究方向进行了展望.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
介质阻挡放电等离子体辅助球磨及其在材料制备中的应用*
朱敏, 鲁忠臣, 胡仁宗, 欧阳柳章
金属学报. 2016, 52 (10): 1239-1248.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00360
摘要   HTML   PDF (4738KB)

简述了外场辅助球磨技术的发展及其在材料制备中的应用. 介绍了近年来发展的介质阻挡放电等离子体(DBDP)辅助球磨新技术的基本原理和方法, 阐述了DBDP辅助球磨利用等离子体的热效应、高能电子轰击效应和球磨机械力效应的协同作用, 增强粉体在球磨过程中的组织细化、活性激活、化学反应等效果和机理. 在此基础上, 简要介绍了该方法在硬质合金、锂离子电池负极材料、储氢材料等制备中的应用. 研究结果表明, 采用DBDP辅助球磨制备上述材料, 不仅极大提高了球磨方法制备材料的效率, 而且通过形成独特的结构显著提高了材料的性能; 此外, 还有可能建立新的材料生产制备工艺. 已取得的研究结果表明, DBDP辅助球磨技术在粉末材料细化、材料表面改性、机械合金化、复合材料制备和气固反应等方面具有巨大的潜力.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
Cu系纳米金属多层膜微柱体的形变与损伤及其尺寸效应*
孙军, 张金钰, 吴凯, 刘刚
金属学报. 2016, 52 (10): 1249-1258.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00315
摘要   HTML   PDF (1051KB)

纳米金属多层膜材料已成为目前高性能微元器件以及互连结构的核心材料体系, 其服役过程中的变形损伤与断裂是导致系统失效的关键因素. 以本课题组近年来的研究结果为基础, 结合当前国内外有关金属多层膜微柱体塑性变形行为研究的最新进展, 阐述了金属多层膜微柱体微观结构-尺寸约束-服役性能三者之间的关联性, 揭示了金属多层膜微柱体变形模式与损伤的内在规律, 归纳了晶体/晶体与晶体/非晶两类层状结构材料加工硬化/软化行为的微观机理, 并对纳米金属多层膜研究的发展趋势进行了展望.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
Inconel 718高温合金中析出相演变研究进展*
刘永长, 郭倩颖, 李冲, 梅云鹏, 周晓胜, 黄远, 李会军
金属学报. 2016, 52 (10): 1259-1266.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00290
摘要   HTML   PDF (1049KB)

Inconel 718高温合金广泛应用于航空、航天、电力和国防等领域中复杂金属结构构件的制造, 其高温抗疲劳性能和蠕变持久强度与成形加工过程中微观组织的演变密切相关. 以往的研究侧重于镍基合金热加工(如定向凝固、热处理、锻造和焊接等)工艺参数的优化, 较少从析出相控制的角度来阐明冷轧、热变形、焊接等工艺与高温服役性能之间的内在联系. 本文介绍了该合金中不同类型的析出相, 包括: 主要强化相(γ'' 相)、辅助强化相(γ' 相)、γ'' 相的平衡相(δ相), 以及MX型碳氮化物和Laves相; 论述了镍基合金制备过程中不同类型析出相的析出机制及其对合金高温性能的影响; 指出了镍基合金高能电子束焊接过程中, 焊接热影响区微裂纹形成的影响因素.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
Mg的{101̅2}形变孪晶机制*
单智伟, 刘博宇
金属学报. 2016, 52 (10): 1267-1278.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00369
摘要   HTML   PDF (12044KB)

Mg在室温下的强度和塑性较差, 其根源之一在于Mg的{101?2}形变孪晶在极低的应力下即可形核和扩展, 而且研究表明目前应用于镁合金的时效强化法通常无法显著抑制{101?2}形变孪晶. 尽管对Mg及其合金的力学性能至关重要, 迄今为止, 对{101?2}形变孪晶的形核和扩展的机制仍存在很大争议. 本文首先回顾了有关形变孪晶的定义以及{101?2}孪晶机制的研究历史, 然后着重介绍了最新的基于原位TEM的研究结果: 即Mg的{101?2}形变孪晶迥异于孪晶的经典定义, 它事实上是一种新的室温变形机制, 即塑性的产生可以通过局部的晶胞重构来完成, 而不需要孪晶位错的参与; 由晶胞重构机制所产生的界面为{0002}/{101?0}界面(BP界面), 而且该界面在三维空间呈现梯田状的不规则形貌. 晶胞重构机制迥异于基于位错的孪晶变形机制, 因此基于对该机制进行抑制的设计思路可能是开发未来高强韧镁合金的关键.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
镁合金凝固过程三维枝晶形貌和生长取向研究进展:三维实验表征和相场模拟*
荆涛, 帅三三, 汪明月, 郑启威
金属学报. 2016, 52 (10): 1279-1296.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00323
摘要   HTML   PDF (14657KB)

Mg作为一种典型的hcp结构金属, 其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响, 目前针对镁合金中α-Mg 枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏, 基于此, 本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成果. 借助同步辐射X射线微观断层扫描技术以及相场数值模型, 研究了镁合金凝固过程中α-Mg (X)枝晶生长选择多样性的形成机理以及固溶合金元素(Al, Ca, Zn 和Sn 等)、固溶元素含量(溶质浓度)等因素对α-Mg 枝晶生长选择和演化的影响. 研究结果表明, 固溶元素、固溶元素含量等因素都会对镁合金中α-Mg三维枝晶形貌和择优取向产生重要影响. 在Mg-Ca和Mg-Al (hcp-fcc)合金中, 枝晶倾向于以<112?0>或<224?5>为择优方向生长. 在Mg-Sn (hcp-bct)合金中, 等轴生长的枝晶沿着基面上<112?0>和偏离基面的<112?X> (X2)方向形成一种18次分支的结构, 在Mg-Zn (hcp-hcp)合金中, α-Mg枝晶的择优取向会随着Zn含量的增加, 从<112?0>方向朝偏离基面的<112?1>方向发生连续转变, 并在转变的过渡区, 发现了超支化的藻状枝晶结构, 其原因可能是高各向异性Zn元素的引入带来的固/液界面自由能各向异性的变化. 研究结果从一定程度上揭示了镁合金凝固过程中α-Mg枝晶生长形貌和分支结构选择多样性的规律. 同时基于快速X射线成像技术率先开展了镁合金凝固过程三维微观结构演化原位表征研究, 获得了镁合金凝固过程三维枝晶的生长演化过程.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
合金凝固过程中显微组织演化的元胞自动机模拟*
朱鸣芳, 汤倩玉, 张庆宇, 潘诗琰, 孙东科
金属学报. 2016, 52 (10): 1297-1310.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00361
摘要   HTML   PDF (7078KB)

元胞自动机(cellular automaton, CA)方法能够有效地描述凝固过程中显微组织形貌的复杂演化过程, 且计算效率较高, 展现出良好的实际应用潜力. 近20年来, CA模型取得了很大的进展. 本文简要综述几种模拟凝固组织的CA模型, 包括纯扩散和对流作用下的枝晶生长、共晶凝固、多元合金中的热力学和动力学耦合、枝晶耦合凝固气孔的生长、以及多尺度的耦合模拟. 最后, 对今后CA模型的发展提出作者的几点思考.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
三维Ising模型的数学结构与精确解探索*
张志东
金属学报. 2016, 52 (10): 1311-1325.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00336
摘要   HTML   PDF (1059KB)

本文首先回顾Ising模型的研究历史, 包括Ising模型简介、二维和三维Ising模型的研究进展, 特别是二维Ising模型的精确解. 然后介绍作者提出的有关三维Ising模型的2个猜想以及推定的精确解. 从拓扑、代数和几何的角度对三维Ising模型的数学结构进行了评述. 分析三维Ising模型的转移矩阵、拓扑理论中的纽结变换、Yang-Baxter方程和四面体方程之间的关系, 还介绍了三维Ising模型中存在的非局域效应、与量子场论和规范理论的关系、权重因子的物理意义、无限大温度及附近的奇异性和拓扑相变. 指出一些近似计算方法(例如, 低温展开、高温展开、重整化群和Monte Carlo模拟等)在研究三维Ising模型时的局限性.

References | Related Articles | Metrics
低合金钢TMCP中相变热力学/动力学相关性探讨*
刘峰, 王慷
金属学报. 2016, 52 (10): 1326-1332.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00341
摘要   HTML   PDF (1513KB)

基于经典相变理论, 分析相变中关键热力学/动力学参量, 提出相变热力学/动力学相关性概念; 结合低合金钢控制轧制与控制冷却工艺(TMCP)涉及相变的实验研究, 总结热力学驱动力、动力学能垒与相变条件间关联; 进而探讨相变中热力学/动力学相关性; 最后对热力学/动力学相关性的潜在应用进行了展望.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
Inconel 690TT和Incoloy 800MA蒸汽发生器管材在高温高压水中的腐蚀行为研究*
王俭秋, 黄发, 柯伟
金属学报. 2016, 52 (10): 1333-1344.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00276
摘要   HTML   PDF (11260KB)

利用多种分析手段深入分析了Inconel 690TT和Incoloy 800MA合金蒸汽发生器管材及其在高温高压水环境中的腐蚀行为. 结果表明, 沿管材厚度方向从内壁至外壁, Inconel 690TT合金管材Σ3晶界偏离理想晶界的程度逐渐增大, Kernel平均取向差(KAM)也逐渐增大, 管材外壁为最薄弱区; Incoloy 800MA合金管材Σ3晶界偏离理想晶界的程度均匀, 且主要集中于0~1°的小偏差范围内, KAM应变的变化也趋于平缓. 溶氧的高温纯H2O中, Inconel 690TT合金表面腐蚀产物为双层膜结构, 外层为富Fe尖晶石与NiO小颗粒, 内层膜为NiO相且疏松多孔, 不能对基体起到良好的保护作用, 局部区域腐蚀深度可达716 nm; Incoloy 800MA合金表面腐蚀产物为双层膜结构, 外层为大颗粒状尖晶石相, 内层膜为小颗粒尖晶石相, Cr在内层膜与基体的界面富集, 平均腐蚀深度仅约为150 nm. 相同条件下, 溶氧的高温纯H2O中Incoloy 800MA合金的内层膜厚度显著小于Inconel 690TT合金. 因此, 在溶氧高温高压纯H2O环境中, Cr发生溶解, Incoloy 800MA合金比Inconel 690TT合金耐蚀性更优.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
晶粒及晶界特征对高锰奥氏体TWIP钢抗腐蚀能力的影响*
袁晓云, 陈礼清
金属学报. 2016, 52 (10): 1345-1352.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00333
摘要   HTML   PDF (7145KB)

以一种高锰奥氏体孪晶诱发塑性(TWIP)钢为实验材料, 采用700~1000 ℃保温20 min及800 ℃保温10~30 min的退火工艺获得了不同晶粒尺寸分布及晶界特征分布的再结晶组织, 结合EBSD技术及动电位极化曲线测试, 研究了晶粒度、晶粒均匀性及晶界特征分布对该钢抗腐蚀能力的影响. 结果表明, 该高锰奥氏体TWIP钢的抗腐蚀能力受组织中的晶粒度及重位点阵(CSL)晶界分布比例的影响, 二者的作用在再结晶的组织中因组织的均匀性不同而表现出明显差异. 当再结晶过程刚刚结束, 晶粒组织尚不均匀且未进入晶粒长大阶段时, 平均晶粒尺寸对抗腐蚀能力的影响占主导地位. 随着平均晶粒尺寸的增大, 该TWIP钢的抗腐蚀能力下降. 而当再结晶晶粒充分长大且晶粒尺寸分布均匀, CSL晶界所占的比例对其抗腐蚀能力的影响尤为显著. 随着CSL晶界所占晶界比例的提高, 该TWIP钢的抗腐蚀能力增加.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
准晶磨料的“碾抹”特性对软金属表面的平整性、硬度及耐蚀性的影响*
陈永君, 胡小刚, 羌建兵, 董闯
金属学报. 2016, 52 (10): 1353-1362.   DOI: 10.11900/0412.1961.2016.00392
摘要   HTML   PDF (7256KB)

考察了Al62Cu25.5Fe12.5准晶磨料对紫铜、2024铝合金和304不锈钢3种软金属表面的研磨行为, 从表面形貌、纳米硬度、碾抹系数、磨损量和电化学阻抗等方面与传统硬磨料(金刚石、Al2O3和SiO2)进行对比. 结果表明: 经准晶磨料抛光的工件表面形貌与碾抹程度相关, 碾抹系数越大, 表面越平整, 且碾抹系数与表面磨损率成反比. 尤其需要指出的是, 准晶磨料的这种“碾抹”特性可导致不锈钢表面产生硬化效应, 硬度可提高约0.3 GPa. 准晶磨料的碾抹特性还有利于2024铝合金表面生成高耐蚀能力的钝化膜.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics