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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2001年, 第37卷, 第8期 刊出日期:2001-08-18 上一期    下一期
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论文
Ti-47Al-2W-0.5Si抗蠕变合金的高温力学行为和变形机制
周兰章; 郭建亭; V.Lupinc; M.Maldini
金属学报. 2001, 37 (8): 785-790 .  
摘要   PDF (255KB)
研究了Ti-47Al-2W-0.5Si铸造合金的力学行为和变形机制.结果表明,合金的室温-高温屈服强度和650℃蠕变强度都超过IN713LC镍基高温合金的比屈服强度和比蠕变强度,表现出优异的中温力学性能.在蠕变过程中,随着载荷和温度的增加,合金的最小蠕变速率随之增大,可用蠕变方程εm=A(σ/E)10exp(-420/RT)来描述.位错在界面处繁殖,并在α2/γ层片中缠结和塞积,导致合金的初始蠕变应变速率降低.当位错运动受阻时,可以通过孪生方式使内应力得到缓解,在蠕变第一阶段就可以发生孪生和剪切现象.在高温应力作用下,α2片层发生粗化和相转变.此外,还对合金的实际应用效果进行了考核,并说明了该合金的发展方向.
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马氏体相变的弹性波促发形核
谷臣清; 付萍; 贾建军
金属学报. 2001, 37 (8): 791-794 .  
摘要   PDF (199KB)
使用Gleeble-1500型热模拟机,对30CrMnSiMoV超高强度钢在奥氏体状态下预应变,而后分三种工艺淬火:预应变结束后不卸载立即喷雾冷却;预应变结束后卸载,并于960℃保温5 min后再喷雾冷却;预应变后不卸载,重新加热至1050℃,并保温5 min,发生再结晶后再喷雾冷却.经对其马氏体组织进行分析发现:处于释放状态的弹性应变能会促发马氏体相变均匀形核;而塑性应变对马氏体的生长有限制作用,可间接影响马氏体的相变形核.两者的恰当配合,可显著细化马氏体,使其板条平均宽度接近纳米量级水平(平均宽度为120 nm).在此基础上,提出了一种马氏体相变的软模弹性波动形核机制,可解释所获得的实验结果.
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集团变分法中自然迭代解法收敛性的一般性证明
马钢; 夏源明
金属学报. 2001, 37 (8): 795-800 .  
摘要   PDF (221KB)
以bcc合金为例,选择四面体顶点作为集团变分法的基本原子团,将通过迭代方程联系起来的两组变量区分为"输入"和"输出"变量组,得到前后两步巨势函数差△Φ=Φ-Φ的表达式首先将函数△Φ视为相互独立的"输出"变量的函数,而将"输入"变量以及其它参数均看成是常量,然后采用极值定理和极值的充分条件,证明了函数△Φ的非负性;加上归一性条件的限制之后,通过引入"中间"变量,也证明了函数△Φ的非负性,即证明了迭代过程中的巨势函数的值总是单调减小的.最终依据热力学中稳定结构对应巨势函数极小值的结论证明了自然迭代法的收敛性.对于集团变分法中各种近似计算的自然迭代过程的收敛性问题,这种证明方法不同于Kikuchi提出的直接比较的方法,具有一般性.
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共晶Ga-In合金的液态结构与粘度研究
王焕荣; 叶以富; 闵光辉; 滕新营; 石志强; 秦敬玉
金属学报. 2001, 37 (8): 801-804 .  
摘要   PDF (166KB)
利用液态金属X射线衍射仪测试了室温下Ga-24.6%In共晶合金的强度曲线、结构因子、双体分布函数以及原子间最近邻距离.结果表明,液态共晶Ga-In合金结构因子的第一峰呈明显的不对称,表明熔体中仍保留有部分Ga的共价键.建立了共晶Ga-In合金的结构模型,利用此模型计算所得结果与用Gauss分解所得结果吻合良好;利用回转振动粘度仪进行了粘度测量.结果表明,共晶Ga-In合金的粘度值在100-600℃范围内满足指数关系,表明熔体中没有发生结构转变,并给出了其粘度与温度的关系式.
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Ti-45Al-10Nb合金α2+γ层状结构中的ω相
宋海彬; 孟祥敏; 贺连龙; 叶恒强; 张卫军; 陈国良
金属学报. 2001, 37 (8): 805-809 .  
摘要   PDF (186KB)
利用高分辨电镜(HREM)观察了Ti-45Al-10Nb(原子分数,%)合金α2+γ层状结构中的ω相.发现ω相与α2和γ片层存在着取向关系[0001]ω∥(11 0〉α2∥(1 0〉γ,{1120}ω∥(0002)α2∥{111}γ.同时,观察到在片层中具有B82结构的ω相进-步转变为D88结构的ω*相.片层中可能存在着α2→ω的直接转变.
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Nb合金化γ-TiAl的氧化热力学理论分析
王兴军; 常海威; 雷明凯
金属学报. 2001, 37 (8): 810-814 .  
摘要   PDF (191KB)
利用亚点阵的准亚规则溶体模型计算了Ti-Al-Nb三元系合金热力学活度,根据金属氧化反应用热力学计算了相应的Ti/TiO和Al/Al2O3的氧平衡分压讨论了Nb合金化对γ-TiAl金属间化合物热力学活度和氧化反应的氧平衡分压的影响,计算的热力学活度与Knudsen池隙透法测量的规律相符.由Nb合金化γ-TiAl的热力学活度以及氧化反应的氧平衡分压变化不能判定Ti-Al-Nb三元系合金生成氧化物的种类及其稳定性单纯的热力学因素不足以解释Nb合金化改善γ-TiAl抗高温氧化性能的机理.
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脉冲电沉积块体纳米晶Co-Ni合金微观组织结构的研究
乔桂英; 荆天辅; 肖福仁; 高聿为
金属学报. 2001, 37 (8): 815-819 .  
摘要   PDF (196KB)
利用TEM、XRD、X射线能量散射谱(EDS)、位置敏感原子探针场离子显微镜(PoSAP)等方法研究了脉冲电沉积法制备的块体纳米晶Co-Ni合金的微观组织结果表明:沉积层中Co含量随电解液中Co2+离子浓度增加而显著增加;沉积层合金点阵参数随Co含量的增加按Vegard定律增加,同时晶粒尺寸减小;当晶粒尺寸减小到十几纳米时,出现附加的晶格膨胀效应;脉冲沉积与直流沉积相比,晶粒明显细化;PoSAP操作的在线观测和大量数据的计算机三维重构图表明,Co原子在沉积层中呈均匀分布;FIM观察分析表明纳米晶Co-Ni合金中存在三类晶间结构:正常晶界、非长程有序也非短程有序.的"类气态结构"和少量暗区.
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控制热加工下管线钢中针状铁素体的形成
赵明纯; 单以银; 曲锦波; 肖福仁; 钟勇; 杨柯
金属学报. 2001, 37 (8): 820-824 .  
摘要   PDF (636KB)
通过对一种商业用管线钢连续冷却相变曲线(CCT)的测定和热模拟实验,研究了过冷奥氏体的相变规律.在此基础上,提出了一种能够获得以针状铁素体为主的混合组织的控制热加工工艺制度,并分析了针状铁素体的微观特征.结果表明:在实验条件下,增加冷却速度,可明显提高管线钢最终组织中针状铁素体的含量.
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Al-Cu共晶合金熔体中稀土Ce与氢的相互作用
李卫红; 边秀房; 李海勇; 段佑峰
金属学报. 2001, 37 (8): 825-828 .  
摘要   PDF (134KB)
研究了不同稀土Ce含量对共晶成分Al-33.2Cu(质量分数,%,下同)熔体氢含量的影响.结果表明:在相同的保温时间和保温温度条件下,稀土的加入增加了合金熔体的氢含量.750℃,保温20 min,加入0.6的Ce,Al-Cu共晶合金熔体的氢含量由0.06 mL/100 g增至0.16 mL/100 g.研究了不同Ce含量Al-Cu共晶合金熔体氢含量随温度变化的规律.实验温度分别为720℃,750℃,800℃和850℃,含0.6Ce的Al-Cu共晶合金熔体氢含量的值分别为0.14,0.16,0.23和0.29 mL/100 g.
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Nd60Fe30Al10大块非晶的制备及其热稳定性
邱克强; 王爱民; 张庆生; 张海峰; 丁炳哲; 胡壮麒
金属学报. 2001, 37 (8): 829-832 .  
摘要   PDF (173KB)
采用熔渣包覆水淬法获得了直径为6 mm,长度为50 mm的非晶Nd60Ee30Al10合金,并对其非晶形成能力进行了研究.在三元系非晶合金中,除Pd基合金外,这是目前所报道的采用水淬法所能获得的最大尺寸的非晶合金.对Nd70Fe20Al10,在同样的条件下可获得直径为3 mm,长度为50 mm的部分非晶组织.与普通铜模铸造方法所获得的临界直径相比,前者提高了2 mm,而后者降低了4 mm.利用DTA和DSC对Nd60Fe30Al10合金的熔点和形成能力进行了分析,所计算的临界冷却速率为0.55 K/s,表明该合金具有较大的非晶形成能力.表观晶化能计算结果和DSC曲线分析表明,Nd60Fe30Al10非晶的热稳定性较低.
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表面效应对纳米铜杆拉伸性能影响的原子模拟
梁海弋; 倪向贵; 王秀喜
金属学报. 2001, 37 (8): 833-836 .  
摘要   PDF (166KB)
采用EAM势对纳米铜杆的拉伸力学性能进行零温分子动力学模拟,研究了表面效应对原子能量、截面应力分布的影响.模拟结果表明,表面原子弛豫降低了纳米杆初始阶段的拉伸弹性模量,表面效应明显影响截面应力的发展与分布.
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TiAl基合金高温气体渗氮
赵斌; 吴建生; 孙坚; 王飞
金属学报. 2001, 37 (8): 837-840 .  
摘要   PDF (144KB)
研究了TiAl基合金在氨气中进行的高温渗氮行为,采用XRD和EPMA对渗氮层进行的测试分析显示,渗层由TiN和Ti2AlN组成,其中TiN分布于外层而Ti2AlN分布于内层.通过对渗氮前后的合金表面硬度和耐磨性的对比结果表明:经过不同工艺渗氮的试样其表面硬度及其耐磨性都有不同程度的提高,当渗氮温度提高到940℃,渗氮时间延长到50 h,试样的表面努氏硬度可达1286 kg/mm2.
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Ni-P-金刚石化学复合镀层与钢基的扩散
谢华; 陈文哲; 钱匡武
金属学报. 2001, 37 (8): 841-844 .  
摘要   PDF (138KB)
本文采用金相观察、能谱分析、X射线衍射分析等手段,着重研究了在中碳钢衬底上施镀的Ni-P-金刚石复合镀层经中、低温热处理后,镀层与衬底间的扩散问题.结果表明,镀件经200-800℃,各1 h的热处理后,镀层与衬底间发生Fe、Ni元素的相互扩散,FFe元素在镀态时即有扩散现象,而P的扩散很弱经600℃,1 h热处理后,由于扩散的影响,镀层内Ni元素呈梯度分布;镀件经800℃,1 h热处理后并空冷,扩散层中主要形成了γ(Ni,Fe)相.
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快速凝固Ni-Al合金中的组成相
巴发海; 沈宁福
金属学报. 2001, 37 (8): 845-851 .  
摘要   PDF (270KB)
选取了Ni-Al系六种合金成分(Ni25Al75,Ni31.5Al68.5,Ni39Al6l,Ni70Al30,Ni72 2Al27.8,Ni74Al26),采用熔体旋铸法分别制备出不同厚度(30-120μm)的条带试样.用XRD的K值法对其组成相作了定量测定.结果表明,快速凝固组成相与常规凝固组成相有较大差异.快速凝固析出的相中,具有较低液相线温度的化合物相有较大幅度的增加;冷速不同,组成相中各相的含量也不相同.用当前快速凝固的形核理论和枝晶生长模型对实验结果作了理论分析与计算.结果表明,具有较高液相线温度的化合物相是先析出相,而具有较低液相线温度的化合物相具有生长速度上的优势.分析认为,快速凝固的冷却速率和竞争相之间的生长速度的差异是最终相组成变化的主要原因.
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超纯净化18Ni(350)马氏体时效钢的研究
何毅; 杨柯; 曲文生; 孔凡亚; 苏国跃
金属学报. 2001, 37 (8): 852-856 .  
摘要   PDF (193KB)
采用超纯净化冶炼工艺将18Ni(350)型马氏体时效钢中的主要有害元素降低到10-5的极限低水平,并适当调整了主要强化合金元素含量,达到了有效提高马氏体时效钢强韧性的目的.实验结果表明,超纯净化马氏体时效钢的断裂韧性在同一强度级别下较现有普通马氏体时效钢提高10%一30%,最高达到61 MPam1/2.显微组织结构分析表明,在超纯净化条件下,TiN是钢中的主要夹杂物,其体积和数量都大幅度降低.同时钢中Ti等合金元素的利用率也显著提高,有助于提高马氏体时效钢的强韧化水平.
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NiAl-28Cr-5Mo-1Hf合金的高温氧化行为研究
徐春梅; 郭建亭; 杨福宝
金属学报. 2001, 37 (8): 857-860 .  
摘要   PDF (189KB)
研究了NiAl-28Cr-5Mo--1Hf合金在1000--1200℃空气中的氧化行为X射线结构分析表明,氧化膜主要由α-Al2O3构成,并含有Cr2O3和少量HfO2.采用扫描电镜和能谱分析研究了氧化产物的微观组织及成分,并从合金相组成探讨了NiAl-28Cr-5Mo--1Hf合金的氧化机制.
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Ni-Ti合金在650—850℃空气中的氧化行为研究
曾潮流; 刘国强
金属学报. 2001, 37 (8): 861-864 .  
摘要   PDF (189KB)
研究了Ni,Ni-5Ti,Ni-10Ti及Ni-15Ti(质量分数,%,下同)合金在650-850℃空气中的氧化行为结果表明,在650℃氧化时,Ni-Ti合金的氧化速率明显低于纯Ni,合金表面形成连续的以TiO2为主的氧化膜;随着氧化温度的升高,Ni-Ti合金的氧化速率逐渐增加至接近或大于纯Ni,合金表面形成由NiO,NiTiO3和TiO2组成的外氧化层,同时沿合金基体发生Ti的内氧化.在Ni-10Ti和Ni-15Ti合金(内)氧化前沿,原始合金的二相组织已退化成单相组织.进一步讨论了合金氧化机制.
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2024Al与SiCp/2024Al复合材料的腐蚀与腐蚀控制研究
贺春林; 刘常升; 李凤琴; 史志明; 毕敬; 才庆魁
金属学报. 2001, 37 (8): 865-868 .  
摘要   PDF (178KB)
用电化学方法和腐蚀失重法研究了2024Al和SiCp/2024Al复合材料在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性,用电化学阻抗技术对它们的硫酸阳极氧化膜保护性进行了跟踪评价.结果表明SiCp/2024Al在3.5%NaCl水溶液中比2024Al有较大的腐蚀敏感性.2024Al表面的阳极氧化膜,经热水封闭后,可提供相当好的保护作用.热水封闭的SiCp/2024Al阳极氧化膜,具有良好的耐NaCl溶液腐蚀能力,由于氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性,故其耐蚀性不如2024 Al合金的阳极氧化膜.
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SiCp/2024Al复合材料阳极氧化膜耐蚀性的电化学阻抗研究
贺春林; 李凤琴; 刘常升; 史志明; 赵明久; 毕敬 ; 才庆魁
金属学报. 2001, 37 (8): 869-872 .  
摘要   PDF (166KB)
采用电化学阻抗技术研究了碳化硅颗粒增强2024铝基复合材料(SiCp/2024Al)硫酸阳极氧化膜在3.5%NaCl水溶液中的耐蚀性;作为比较,对2024 Al的阳极氧化膜耐蚀性也进行了研究.结果表明,SiCp/2024Al复合材料的阳极氧化膜具有良好的耐NaCl溶液腐蚀的能力,而且重铬酸盐封闭比热水封闭的阳极氧化膜耐蚀性更好.由于氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性,故复合材料阳极氧化膜的耐蚀性不如2024 Al合金.
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CREM法半连续铸造Al合金非枝晶组织的形成机制
张勤; 路贵民; 崔建忠; 张北江
金属学报. 2001, 37 (8): 873-876 .  
摘要   PDF (195KB)
研究了低频电磁场作用下7075Al合金半连续铸坯的微观组织.结果表明:铸坯由近球形和蔷薇形晶粒构成,且随磁场强度增大,近球形组织增加,蔷薇形组织减少,整体组织变得细小均匀.这种非枝晶组织的形成机制可解释为:电磁场作用下,从结晶器壁游离的晶粒数量增多,使熔体中的结晶核心增加,此外,游离晶粒随对流熔体一同运动以及晶粒自身的旋转运动抑制了其按枝晶方式生长,从而导致最终形成细小均匀的非枝晶组织.
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全幅二段电磁制动连铸复合钢坯的模拟研究
郑红霞; 李宝宽; 昌泽舟
金属学报. 2001, 37 (8): 877-881 .  
摘要   PDF (181KB)
根据电磁连铸生产复合钢板的工艺原理,建立了一个数学模型来分析该工艺过程结晶器内两种异质钢液流动及分布特征.采用低Reynolds数湍流模型计算湍流参数,并以虚拟凝固壳来代替实际的凝固计算.根据对模拟结果的分析,提出了采用全幅二段恒稳磁场控制流动的方法.与文献中的实验结果对比证明了模型的可靠性.
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Ni基耐热合金凝固过程的元胞自动机方法模拟
张林; 王元明; 张彩碚
金属学报. 2001, 37 (8): 882-888 .  
摘要   PDF (253KB)
以温度扩散方程、多组元的溶质扩散方程以及枝晶尖端生长的LGK模型为基础,建立了Ni基耐热合金凝固过程的元胞自动机模型.利用这个模型模拟了凝固过程中不同冷却速率下晶粒微观结构的演化对模基表面与铸件内部的均匀形核、晶粒生长、扩散过程以及固/液界面的曲率等对凝固过程中晶粒微观结构演化的影响分别进行了讨论.
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喷射成形及轧制Cr12MoV钢的微观组织与摩擦学性能研究
徐寒冰; 简小刚; 吴建生; 章靖国
金属学报. 2001, 37 (8): 889-892 .  
摘要   PDF (159KB)
研究了常规铸造工艺、喷射成形工艺以及喷射成形后轧制等工艺制备的Cr12MoV钢的微观组织和摩擦学性能结果表明,喷射成形工艺与常规铸造工艺相比,制备的合金成分更加均匀,晶粒更加细小.而后的轧制工艺进一步改善了材料的微观组织,与常规工艺相比其碳化物颗粒的尺寸大大降低,耐磨性能得到了大幅度地提高,且提高的幅度随着轧制量的增加而增加.
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Ti在bcc Fe晶界中的作用
尚家香; 赵栋梁; 王崇愚
金属学报. 2001, 37 (8): 893-896 .  
摘要   PDF (167KB)
在密度泛函理论框架下,用第一原理DMol团簇方法,基于Rice-Wang热力学模型研究了合金化元素Ti对bcc FeΣ3[1 0](111)晶界结合的影响.结果表明:合金化元素Ti在晶界和自由表面的偏聚能之差为-0.372 eV,Ti增强晶界结合,为韧性掺杂元素.Ti的化学效应起主要作用,贡献为-0.713 eV,表现为较强的增强晶界结合作用.力学效应即掺杂引起的局域畸变贡献为+0.341 eV,表现为减弱晶界结合的作用.同时分析了Ti对晶界键合的影响,当Ti原子占据晶界时,Ti使得距它较近的跨越晶界的键合加强,反映了Ti强化晶界的作用.
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