Please wait a minute...
ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
当期目录 More>>
  2015年, 第51卷, 第6期 刊出日期:2015-06-10 上一期    下一期
选择: 合并摘要 显示图片
论文
Y2O3颗粒弥散强化低活化钢的组织稳定性研究*
胡雪, 黄礼新, 严伟, 王威, 单以银, 杨柯
金属学报. 2015, 51 (6): 641-650.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00547
摘要   HTML   PDF (9996KB)

采用机械合金化方法制备添加0.3%Y2O3的CLAM钢混合粉末, 利用热等静压技术固化成型, 制备出致密度高达98.7%的ODS-CLAM钢. 利用二次电子成像、电子探针、XRD技术研究球磨后CLAM钢合金粉末形貌、合金元素分布、晶格畸变, 确定ODS-CLAM钢混合粉末的最佳球磨工艺为: 球磨时间50 h, 球料比10∶1, 球磨介质直径6 mm的硬质钢球, 球磨气氛Ar. 依据此工艺制备出的ODS-CLAM钢的高温组织稳定性较好, 在1200 ℃固溶60 min后, 其晶粒尺寸并未明显长大, 板条细小, 且Y2O3颗粒仍稳定存在于基体中.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
一种高锰奥氏体TWIP钢的高温热变形与再结晶行为*
袁晓云, 陈礼清
金属学报. 2015, 51 (6): 651-658.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00680
摘要   HTML   PDF (9930KB)

在变形温度为1223~1423 K及应变速率为0.01~10 s-1的条件下, 利用MMS-300热模拟试验机开展单道次压缩变形实验, 结合SEM-EBSD和TEM等观察分析技术, 研究了一种高锰奥氏体孪晶诱发塑性(TWIP)钢的高温热变形及再结晶行为, 对其动态再结晶过程中的组织演变规律及其与应力-应变曲线的相关性进行了分析和表征. 结果表明, 该高锰奥氏体TWIP钢的热变形行为对应变速率较敏感; 当应变速率低于0.1 s-1时, 热变形过程中发生动态再结晶; 当应变速率高于1 s-1时, 发生动态回复. 通过回归计算建立了该高锰奥氏体TWIP钢的热变形本构方程, 分析认为动态再结晶过程中的组织演变规律与其应力-应变曲线密切相关. 随着应变量的增加, 晶界迁移诱导再结晶形核; 形变量进一步增加, 产生大量亚晶界; 相邻亚晶界上的位错攀移和滑移等运动使晶界合并, 导致再结晶晶粒形成.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
锻造和热处理对316LN不锈钢在高温碱性溶液中应力腐蚀行为的影响*
郭跃岭, 韩恩厚, 王俭秋
金属学报. 2015, 51 (6): 659-667.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00466
摘要   HTML   PDF (13182KB)

利用电子背散射衍射 (EBSD) 和显微硬度 (HV) 测量技术, 表征了原始态、锻造固溶处理态和锻造去应力处理态316LN不锈钢 (316LNSS) 的显微组织和残余应变. 利用U型弯曲应力腐蚀评价方法, 研究了3种材料在325 ℃, 3.5%NaOH溶液中的应力腐蚀开裂 (SCC) 行为的差异. 结果表明, 原始态316LNSS的SCC数量最多, 裂纹扩展速率最大, 而锻造固溶处理态316LNSS的SCC敏感性最低; 原始态和锻造固溶处理态的316LNSS在高温碱性溶液中发生明显的沿晶应力腐蚀开裂 (IGSCC), 而锻造去应力态的316LNSS发生混合型SCC; 去应力处理不能有效消除锻造过程中可能产生的条带组织, 不利于316LNSS整体抗SCC性能的提高.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
强制对流搅拌流变压铸AZ91D镁合金的组织与性能*
祁明凡, 康永林, 周冰, 朱国明, 张欢欢
金属学报. 2015, 51 (6): 668-676.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00523
摘要   HTML   PDF (8320KB)

依据强制对流搅拌原理, 成功自主研制出强制对流搅拌(FCM)制浆设备, 并与压铸机相结合, 以AZ91D镁合金力学拉伸件为例, 实现了浆料制备、输送到成形的一体化流变压铸过程; 研究了不同FCM工艺参数下流变压铸件组织特征的演变; 对比了不同工艺下压铸件力学性能的差异; 并分析了FCM流变压铸工艺组织形成机理及凝固行为. 结果表明: FCM工艺参数对铸件的显微组织有较大影响, 适当提高螺杆转速或降低筒体温度, 均有利于成形件组织形貌的改善; FCM流变压铸工艺不仅可以获得内部组织细小、圆整且分布均匀的成形件, 而且可以显著提高成形件的力学性能; 与传统压铸件相比, FCM流变压铸件的屈服强度变化不大, 抗拉强度和延伸率分别提高了12.5%和80.0%; 与经T4和T6热处理的铸件相比, 铸态拉伸件的抗拉强度最低, 屈服强度和伸长率介于T4和T6之间.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
铝合金凝固过程枝晶破碎现象的定量化研究*
毕成, 郭志鹏, LIOTTI E, 熊守美, GRANT P S
金属学报. 2015, 51 (6): 677-684.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00501
摘要   HTML   PDF (4038KB)

利用X射线同步辐射影像技术对Al-15%Cu (质量分数)合金凝固过程的枝晶生长和破碎现象进行了实时观察. 通过加入脉冲电磁场和改变枝晶生长方向获得了大量不同实验条件下的动态影像. 利用Matlab软件对实验结果进行定量化分析, 开发了统计测量程序, 统计了枝晶破碎数量随不同实验条件的变化, 测量了枝晶破碎数量沿糊状区深度、糊状区固相率的分布关系. 结果表明, 加入电磁场、逆重力方向生长和生长速度快的枝晶会产生更多的枝晶破碎; 枝晶破碎数量沿着糊状区深度、糊状区固相率呈一定的Gauss分布, 且在固相率为0.45左右达到峰值. 最后分析了速度场造成的缩颈断裂、重力场造成的溶质富积以及电磁场造成的晶间对流对上述定量化结果的影响程度.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
通过添加POSS颗粒抑制锡基无Pb焊层的晶须生长*
左勇, 马立民, 刘思涵, 舒雨田, 郭福
金属学报. 2015, 51 (6): 685-692.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00495
摘要   HTML   PDF (13942KB)

在Sn, Sn-3.0Ag-0.5Cu和Sn42-Bi58钎料中添加具有纳米结构的笼形硅氧烷齐聚物(POSS)作为增强相, 研究了增强相在恒温恒湿(85 ℃, 相对湿度85%)条件下对锡基无Pb焊层晶须生长行为的影响. 结果表明, 在恒温恒湿条件下, 锡基无Pb焊层晶须生长的驱动力是Sn的氧化物生成引起体积膨胀从而对周围焊层产生的压应力; 添加POSS可以有效缓解金属Sn的氧化进程, 抑制Sn的氧化物生成, 从而减缓晶须生长; 在Sn, Sn3.0Ag0.5Cu和Sn58Bi焊层中, Sn焊层晶须生长能力最强, Sn58Bi焊层晶须生长能力最弱.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面ZrSi2-NbSi2复合渗层的组织及其抗高温氧化性能*
李轩, 郭喜平, 乔彦强
金属学报. 2015, 51 (6): 693-700.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00498
摘要   HTML   PDF (3529KB)

采用先磁控溅射Zr膜, 再Si-Y扩散共渗的方法, 在新型Nb-Ti-Si-Cr基超高温合金表面制备了ZrSi2-NbSi2复合渗层, 分析了渗层的显微组织及形成机制, 并研究了其在1250 ℃的恒温氧化行为. 结果表明, 1150, 1250和1350 ℃下Si-Y共渗4 h所制备的渗层具有相似的显微组织, 均主要由ZrSi2外层, (Nb, X)Si2 (X=Ti, Cr, Zr和Hf)中间层和(Ti, Nb)5Si4内层组成. 恒温氧化实验结果表明, 所制备的渗层具有优异的抗高温氧化性能. 氧化时渗层表面形成了由SiO2, TiO2, ZrSiO4和Cr2O3混合组成的致密氧化膜, 能够在1250 ℃空气中保护基体合金至少100 h不被氧化.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
X65钢在含超临界CO2的NaCl溶液中腐蚀机制的讨论*
魏亮, 庞晓露, 高克玮
金属学报. 2015, 51 (6): 701-712.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00491
摘要   HTML   PDF (14106KB)

利用高温高压反应釜研究了X65管线钢在含有超临界CO2 (supercritical CO2, SC CO2)的3.5%NaCl溶液、去离子水以及溶解有NaCl溶液的超临界CO2相中的腐蚀行为. 结果表明, Cl-的存在导致X65钢在含有饱和SC CO2的NaCl溶液中的腐蚀速率显著升高, 腐蚀产物膜的晶粒形貌发生改变. X65钢在超临界CO2相中的腐蚀速率远远低于在NaCl溶液中的腐蚀速率, 但出现局部腐蚀. X65钢在含有SC CO2的NaCl溶液中的腐蚀分为3个阶段: 第一个阶段为基体快速溶解阶段, 表面没有FeCO3生成; 第二阶段为FeCO3开始沉积阶段, 形成的FeCO3腐蚀产物膜不完整, 增大了阴极还原反应面积, 导致腐蚀加速; 第三阶段为腐蚀产物膜保护阶段, 形成的腐蚀产物膜致密性逐渐提高, 保护性好, 但Cl-仍然可以穿过腐蚀产物膜到达膜基界面, 从而加速钢的腐蚀. 建立了普通管线钢在含Cl-溶液中的超临界CO2腐蚀模型.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
激光+GMAW复合热源焊熔池流体流动的数值分析*
胥国祥, 张卫卫, 刘朋, 杜宝帅
金属学报. 2015, 51 (6): 713-723.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00464
摘要   HTML   PDF (6362KB)

考虑熔滴和小孔对熔池的影响, 建立了基于FLUENT软件的激光+熔化极电弧(GMAW)复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型. 利用双椭球体热源描述电弧热输入, 将激光热输入视为热流峰值可调节的双曲线旋转体热源, 其热源分布参数通过简化的小孔形状尺寸模型确定; 将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域流入熔池高温液态金属的过程, 并通过建立液态金属流速对时间的周期函数表征熔滴过渡频率; 将小孔视为由激光致蒸汽反作用力引起的熔池表面变形, 以简化计算过程, 重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的主要影响. 利用所建模型对不同焊接条件下的激光+GMAW复合热源焊小孔形态、熔池流体流动和温度场进行模拟计算, 分析了激光+GMAW复合热源焊流场特征, 探讨了激光功率对复合焊熔池动态行为的影响规律. 结果表明, 在1 m/min 焊速条件下, GMAW焊(激光功率为0 W)出现驼峰缺陷; 当激光功率为500 W时, 驼峰缺陷消失, 但熔池中无小孔产生, 且流体流动模式与GMAW焊相近; 而当激光功率增至2000 W, 熔池中出现小孔, 使得流体流动模式更为复杂. 将焊缝横断面形状尺寸的计算结果与实验结果进行比较, 2者吻合较好, 从而证明了模型的准确性和适用性.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
W辐照损伤初期的分子动力学研究*
姚曼, 崔薇, 王旭东, 徐海譞, PHILLPOT S R
金属学报. 2015, 51 (6): 724-732.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00492
摘要   HTML   PDF (1847KB)

运用分子动力学方法, 探究bcc-W在中子辐照初期, 由辐照诱发的缺陷形成和演化的微观过程的原子机制. 选取初始碰撞原子(PKA)能量1.0~25.0 keV, 模拟温度范围100~900 K, 研究W中位移级联产生的缺陷数量及分布, PKA方向和温度对稳定Frenkel pairs数的影响, 缺陷团簇以及W的离位阈能. 结果表明, 若级联诱发的缺陷在峰值阶段呈近球形密集分布, 稳定阶段Frenkel pairs数相对较少, 若缺陷呈非球形相对分散分布, 稳定阶段Frenkel pairs数相对较多; 稳定Frenkel pairs数受PKA方向的影响不大, 且随温度升高有下降趋势; 比较而言, 间隙原子团簇分数比空位团簇分数高, 而空位团簇倾向于形成较大的团簇; W的平均离位阈能受温度影响较小, 并具有一定的各向异性.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
Al-7Si-Mg合金凝固过程形核模型建立及枝晶生长过程数值模拟*
陈瑞, 许庆彦, 吴勤芳, 郭会廷, 柳百成
金属学报. 2015, 51 (6): 733-744.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00560
摘要   HTML   PDF (14502KB)

针对铝合金砂型铸造较低冷速特点, 通过实测和分析不同凝固条件下的冷却曲线, 建立了适用于铝合金形核密度随最大形核过冷度呈指数性变化的形核函数. 通过与Pandat软件热力学、动力学、平衡相图数据库相耦合, 并利用空间坐标变化等算法, 建立了适用于三元铝合金二维、三维枝晶生长的CA模型. 在该模型中, 同时考虑了溶质扩散、成分过冷、曲率过冷、晶体择优取向以及不同组元之间相互作用等重要因素的影响. 利用建立的形核和生长模型, 模拟了Al-7Si-0.36Mg合金在不同凝固条件下的二维枝晶演化及形貌特征, 描述了溶质组元的分布特征以及定量地预测了二次枝晶臂间距的变化, 并与实验结果进行了对比. 三维枝晶的模拟结果有效反映了枝晶空间结构复杂性和多样性, 并与实验结果吻合良好.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
压铸压室内部界面传热反算模型的建立和应用*
曹永友, 熊守美, 郭志鹏
金属学报. 2015, 51 (6): 745-752.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00604
摘要   HTML   PDF (3914KB)

基于热传导反算法, 建立了液态金属与压室之间传热的二维反算数学模型, 设计了压室内部测温模块并进行了针对Al-9%Si-3%Cu合金的静态无压射和常规压铸实验. 基于实验中测得的压室内部不同位置的温度, 求解得到了液态金属在压室中的温度场及其不同位置的界面换热系数, 为预测压室预结晶提供可靠依据. 结果表明, 静态无压射条件与常规压铸条件下液态金属与压室界面换热情况差异很大, 同时压室中间界面换热系数均随液态金属流动方向依次降低, 压室壁温度也存在两端高中间低的分布. 在常规压铸条件下, 由于冲头运动的影响, 压室末端换热系数存在双峰现象.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
激光立体成形零件竖直外侧壁向内倾斜的形成及模型*
宋梦华, 林鑫, 刘丰刚, 杨海欧, 黄卫东
金属学报. 2015, 51 (6): 753-761.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00631
摘要   HTML   PDF (5571KB)

采用激光立体成形制备了层数逐渐增加的块状试样, 分析了零件竖直外侧壁向内倾斜的原因. 基于利用粉末累积高度重构单道熔覆层横截面轮廓的方法, 构建了描述竖直外侧壁轮廓逐层演化的分析模型. 利用该模型重构了不同单道熔覆层宽高比和激光束有效作用范围下的竖直外侧壁轮廓, 并分析了2者的影响. 结果表明, 逐层叠加过程中, 已沉积的熔覆层将影响之后熔覆层的形成; 由于单道熔覆层的横截面为弧形, 其与激光束相交形成的边界熔池将向零件内部收缩, 从而引起边界单道熔覆层向内收缩及竖直外侧壁向内侧倾斜; 随沉积高度增加, 倾斜程度减小并趋于消失. 初始单道熔覆层宽度一定时, 减小激光束有效作用范围有利于外侧壁趋于竖直但却增大其偏离量; 单道熔覆层宽高比对外侧壁的影响几乎可以忽略.

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics
La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy合金及其粉末粘结块体的磁热效应*
慕利娟, 黄焦宏, 刘翠兰, 程娟, 孙乃坤, 赵增祺
金属学报. 2015, 51 (6): 762-768.   DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00473
摘要   HTML   PDF (844KB)

对La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56合金进行饱和吸氢, 之后在不同放氢温度(Td=200~250 ℃)下进行3 h放氢处理, 得到H含量不同即具有不同Curie温度(TC)的氢化物, 对其相结构和磁热效应进行测试分析. 结果表明, 合金在吸氢前后有相同的相结构, 主相为NaZn13型立方结构, 同时含有少量a-Fe杂相; 随着放氢温度的提高, TC近似线性的降低; 由于H原子的引入消弱了一级巡游电子变磁(IEM)转变, 等温磁熵变较母合金有所降低, 当Td>230 ℃时, 磁熵变随着放氢温度的升高明显降低, 磁滞减小, 当Td=250 ℃时, 磁熵变曲线宽化, 一级相变特性弱化. 饱和吸氢后的La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy粉末经固化后得到的粘结样品在0~1.5 T的磁场下, 绝热温变和等温磁熵变的最大值分别达到2.7 K和7.5 J/(kgK).

Figures and Tables | References | Related Articles | Metrics