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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2006年, 第42卷, 第4期 刊出日期:2006-04-11 上一期    下一期
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论文
材料参数对拉伸失稳影响的力学解析
宋玉泉; 索忠林; 管志平; 刘颖
金属学报. 2006, 42 (4): 337-340 .  
摘要   PDF (542KB)
超塑性变形的失稳比塑性变形失稳复杂得多,国内外学者在失稳的力学研究方面已发表了许多有价值的论文,对超塑性研究的进展贡献很大.由于不同学者的研究思路和研究方法不同,所得的结论也各异,因此有必要进行理论规范.本文从变形的状态方程出发,对无几何缺陷试样在恒温条件下仅由材料本身所产生的拉伸失稳,进行力学理论解析,旨在研究材料力学参数对失稳的影响.所得结果不仅与一些典型论文的失稳判据完全一致,而且从理论上论证了超塑性拉伸变形,在载荷失稳时同时不发生几何失稳,而是要经历一段均匀变形后才出现几何失稳.
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沉淀相变晶体学模型的研究进展
邱冬; 张文征
金属学报. 2006, 42 (4): 341-349 .  
摘要   PDF (982KB)
相变晶体学是对工程材料进行组织设计的重要理论基础。本文综述了国内外沉淀相变晶体学模型的最新研究进展,对各个模型的使用前提、适用条件、求解思路以及自身的局限性分别进行了评述;通过比较不同模型的在求解能力方面的差异,指出将O线模型和近重位位置模型相结合的方法将为理解相变晶体学特征提供更有力的理论工具。
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SiC颗粒增强体对铝基复合材料微弧氧化膜生长的影响
薛文斌
金属学报. 2006, 42 (4): 350-354 .  
摘要   PDF (894KB)
通过微弧氧化方法在SiC/2024铝基复合材料表面沉积出较厚的陶瓷膜。测定陶瓷膜的生长曲线,用扫描电镜、X射线衍射分析了膜层的形貌和相组成。着重分析了颗粒增强体在膜层内的形态变化,提出一个金属基复合材料微弧氧化膜生长模型。结果表明,微弧放电烧结作用下,膜层内SiC增强体大部分已被熔化并氧化,只有少数残余的SiC颗粒仍然保留在靠近界面的膜层内。SiC增强体阻碍了微弧氧化膜的生长,但它并没有破坏微弧氧化膜的完整性,这同复合材料阳极氧化膜结构完全不同。
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扩散铝涂层的制备及其gamma--TiAl基体的防护
张轲
金属学报. 2006, 42 (4): 355-360 .  
摘要   PDF (937KB)
采用电弧离子镀在g-TiAl基体上镀铝后进行扩散处理制备出了扩散铝涂层,涂层与基体结合良好。EDX和XRD分析表明涂层由很厚的TiAl3外层和较薄的TiAl2内层构成。900oC空气中的恒温氧化试验结果显示,g-TiAl氧化后生成了疏松多层的Ti和Al氧化物的混合物,其抗高温氧化性能很差,施加扩散铝涂层后,高温下生成了一层连续致密的Al2O3膜,抗氧化性能显著提高。讨论了涂层的氧化和退化机制。
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激光快速成形过程中316L不锈钢显微组织的演变
林鑫; 杨海欧; 陈静; 黄卫东
金属学报. 2006, 42 (4): 361-368 .  
摘要   PDF (1067KB)
对316L不锈钢在激光快速成形过程中的凝固行为和组织形成进行了系统考察,发现,成形件呈现全奥氏体结构,其组织主要由从基体连续外延生长的细长列状枝晶组成,并显示较强的晶体取向性,其(100)晶向基本平行沉积方向,仅在顶部出现了一薄层转向枝晶层,而在成形件中出现的层带结构并未影响不同熔覆沉积层之间组织生长和取向的连续性,并采用最高界面生长温度判据对激光快速成形中的相形成规律进行了分析,并结合平界面稳定性分析,枝晶生长理论和我们所发展的列状晶/等轴晶转变模型对成形件中的层带形成,外延列状晶生长特性进行了较为系统的研究,并与实验结果得到了合理的吻合。
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湿空气中恒磁场导致(Tb, Dy)Fe 2合金的滞后开裂
钮萼
金属学报. 2006, 42 (4): 369-373 .  
摘要   PDF (867KB)
对(Tb,Dy)Fe2超磁致伸缩合金,用微分相衬显微镜原位研究了应力和磁场引起的畴变,卸载压痕裂纹在湿空气中的滞后扩展以及在湿空气中恒磁场引起的滞后畴变及滞后开裂。结果表明,残余应力能使压痕裂纹在湿空气中发生滞后扩展;当磁场大于门槛值Hth后就能使压痕裂纹发生瞬时扩展;在湿空气中恒磁场(H References | Related Articles | Metrics
退火与淬火态钛合金中beta相体积分数的近似计算
屈华; 刘伟东; 刘志林
金属学报. 2006, 42 (4): 374-378 .  
摘要   PDF (597KB)
基于α+β和β钛合金相基本组成结构单元—晶胞及其原子配位, 定义并计算了钛合金中β稳定元素的退火临界晶胞系数和淬火临界晶胞系数, 尝试着提出了一种计算α+β、β钛合金退火和淬火态组织中α与β相体积分数的模型和方法. 用这种方法计算了几种常见α+β、β钛合金退火和淬火态组织中α与β相的体积分数, 计算值与实验值基本一致.
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Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5多孔块体非晶合金的制备
任英磊; 索忠源; 邱克强
金属学报. 2006, 42 (4): 379-382 .  
摘要   PDF (758KB)
利用NaCl颗粒作为预制型,U形石英管作为坩埚,在双室加热炉中通过快速渗流、水淬和盐型滤除方法制备出直径为8.1mm,高70mm的Zr基泡沫块体非晶合金,这是目前所报道的尺寸最大的Zr基泡沫非晶合金。X射线衍射(XRD)分析表明,所制备的样品由单一的非晶相组成。扫描电镜观察表明,孔隙之间具有良好的连通性,孔隙直径和孔棱均小于1mm,泡沫非晶合金密度为3.63g/cm3, 孔隙率为40.5%。 泡沫非晶合金是一种具有潜在应用前景的生物移植材料。
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修饰剂对液相还原法制备的纳米镍粒子形貌与尺寸的影响
张锡凤; 殷恒波; 程晓农; 赵歆; 蒋忠桂; 王爱丽
金属学报. 2006, 42 (4): 383-388 .  
摘要   PDF (947KB)
180℃下,醋酸镍为前驱体,在1,2-丙二醇溶液中,以溶剂自身为还原剂,加入适量的修饰剂,如聚乙二醇系列(PEG-200、PEG-600、PEG-2000和PEG-6000)和十二烷基硫酸钠(SDS),进行了粒径、形貌可控的纳米镍的合成。通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)和傅立叶红外(FTIR)对纳米镍进行了表征。修饰剂的结构对纳米镍的粒径大小、粒径分布、形貌的影响很大。各修饰剂对纳米Ni形貌的影响为:PEG-200与PEG-600易于形成雪花状晶体,PEG-2000易于形成十二面体晶体,PEG-6000易于形成三角形薄片,SDS易于形成粒径较小的雪花状晶体和十二面晶体,PEG–600、PEG-6000与SDS复配后易于形成粒径较大的雪花状晶体。并初步解释了修饰剂的作用机理,其原因可归纳为静电效应和位阻效应。
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调制结构对TiN/TaN多层膜的生长行为及力学性能的影响
赵阳; 王娟; 徐晓明; 张庆瑜
金属学报. 2006, 42 (4): 389-393 .  
摘要   PDF (830KB)
利用反应磁控溅射方法,设计并制备了调制周期相同而调制比的TiN/TaN多层膜。利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对多层膜的结构、微观状态和力学性能进行乐系统表征。结果表明:调制结构不仅改变多层膜的生长速率,而且能导致多层膜择优生长取向的变化;界面应力的存在使得薄膜生长速率随沉积层厚度的增加而下降;结构分析发现:在TiN/TaN多层膜中存在着独立外延生长的(111)和(100)两种取向的调制结构,这两种调制结构的调制周期存在着一定的差异;在我们的实验条件下,调制周期为6 nm左右的TiN/TaN多层膜,其硬度提高约50%;在调制比为3:1时,硬度最大值为34.2GPa,弹性模量为344.9GPa;此外,我们根据结构和力学性能的分析结果,讨论了TiN/TaN多层膜的超硬机制。
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纯镁旋锻变形过程的有限元模拟
荣莉; 聂祚仁; 左铁镛
金属学报. 2006, 42 (4): 394-398 .  
摘要   PDF (805KB)
摘要:利用非线性有限元分析软件MSC/Marc, 通过热—机耦合弹塑性模型,模拟了纯镁旋锻变形过程,得到了应力和应变分布及变化情况,并且导出了防止两种旋锻缺陷产生的条件。结果表明,变形区可以分为三个部分:Ⅰ是工件头部,端面向外凸起;Ⅱ是已成形区;Ⅲ是压缩区。已成形区中应变沿径向分布不均匀,中心部位变形量还不及边缘部位的1/2。为防止发生锻不透和边缘裂纹两种缺陷的条件分别是:εc≥ε0,εe<εb。由变形不均引起的残余应力在18Mpa~30Mpa间。变形温升效应不显著。
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活性剂对镁合金TIG焊接熔深的影响
刘黎明; 张兆栋; 沈勇; 王来
金属学报. 2006, 42 (4): 399-404 .  
摘要   PDF (925KB)
研究了四种单一成分活性剂TiO2、Cr2O3、CdCl2、ZnCl2在不同的涂敷量条件下对镁合金交流TIG焊接熔深的影响,通过对最大熔深时活性剂元素在焊缝中的分布状态分析了熔池的流动情况,在此基础上对不同种类活性剂对镁合金焊接熔深的影响进行了研究。结果表明,在进行镁合金交流TIG焊时,活性剂TiO2、Cr2O3、CdCl2、ZnCl2均可以增加焊缝熔深。从总的趋势看,所选的四种活性剂的涂敷量增加熔深的效果均有一个饱和值。涂敷活性剂后不同程度的改变了熔池中Mg、Al元素的分布情况。涂敷活性剂CdCl2、ZnCl2后在焊缝中没有观察到活性剂元素的存在,而涂敷活性剂TiO2、Cr2O3后在焊缝中观察到了Ti、Cr、O元素的存在,分析认为氯化物活性剂增加熔深的机理主要是活性剂与电弧的相互作用,氧化物活性剂增加熔深的机理主要是活性剂与熔池金属的相互作用。
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结构钢端淬曲线预测新方法
金满; 连建设; 江中浩
金属学报. 2006, 42 (4): 405-410 .  
摘要   PDF (705KB)
本文提出了端淬曲线预测新方法。端淬试样硬度分布模型采用了含有待定参数的解析函数。此待定参数是钢的淬透性系数,而不是已有文献中讨论的合金元素的淬透性系数。淬透性系数的大小直接决定端淬曲线的递减速率。因此,端淬曲线的计算预测问题转化成淬透性系数的求解。在端淬试验标准状态下,淬透性系数取决于钢的化学成分。用分部逼近法建立了结构钢淬透性系数与化学成分之间的关系式。将计算获得的淬透性系数代入到硬度分布模型对端淬曲线进行了预测,结果表明预测曲线与试验值吻合很好。
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高频电磁场作用下矩形软接触结晶器内金属液面行为的实验研究
王恩刚; 邓安元; 赫冀成
金属学报. 2006, 42 (4): 411-414 .  
摘要   PDF (665KB)
利用Sn-Pb-Bi合金,研究了高频磁场作用下262mm×84mm矩形软接触结晶器内的金属液面变形行为。实验结果表明,金属液面的变形在软接触结晶器的切缝、分瓣体、角部以及宽面和窄面等处存在明显的不均匀性;在角部和切缝处金属液面的变形较大。可通过角部少布置切缝,在周向上采用不均匀布置切缝可以改善弯月面变形的均匀性。当金属初始液位处于线圈高度的中心偏上位置时,高频磁场作用下的金属液面起伏较高,三相点下移较深,且弯月面变形越平直。将液面控制在位于线圈中心偏上位置附近,可达到节约电能和提高铸坯表面质量的目的。实验结果还表明,增加电源功率可显著提高金属液面的高度,弯月面变形增强,但功率过高时,使金属液面波动加剧,对于不同材质和结构的结晶器,其对应有不同的最佳功率范围。
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基于延性耗竭理论的疲劳蠕变寿命预测方法
范志超; 陈学东; 陈凌; 蒋家羚
金属学报. 2006, 42 (4): 415-420 .  
摘要   PDF (808KB)
延性耗散理论认为,高温疲劳和蠕变产生的材料流动可以用粘性流进行描述,失效判据为Σ动粘性=材料韧性。本文在此基础上提出一种新的疲劳蠕变寿命预测方法,认为只有拉伸应力引起的塑性变形或蠕变变形才构成延性耗散,并提出以拉伸应力达到σmax-(σmaxσa)^1/2 作为开始塑性变形的条件。该方法适用于应力控制模式,且能综合反映应力比、加载速率、拉伸保载时间和平均应变速率的影响。用该方法对1.25Cr0.5Mo钢540℃应力控制下的疲劳区、蠕变区及疲劳蠕变交互作用区的寿命进行预测,预测结果与实测结果吻合较好。
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O2在NiTi合金(100)表面吸附的理论研究
刘新; 孟长功; 刘长厚
金属学报. 2006, 42 (4): 421-425 .  
摘要   PDF (781KB)
NiTi形状记忆合金是一种广泛使用的生物医学材料,表面形成的氧化膜是其具有良好生物相容性的基础。大量实验表明氧分子在NiTi合金表面的吸附是其形成氧化膜的关键。本文采用密度泛函方法应用赝势基组对NiTi合金(100)表面的电子结构以及氧分子的吸附和解离过程进行了系统研究。结果表明,Ti原子裸露表面比Ni原子裸露表面反应活性高,O2吸附为活化解离吸附,顶位吸附结构最不稳定,易向桥位或洞位吸附转化,桥位吸附对应的吸附结构最为稳定。态密度分析和结构分析表明,O原子与表面的相互作用主要是由O原子价轨道和NiTi合金杂化表面轨道贡献。
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LC4CS铝合金模拟加速腐蚀试样的图像分析
宋诗哲; 陶蕾; 王守琰; 张晓云; 刘明; 陆峰
金属学报. 2006, 42 (4): 426-430 .  
摘要   PDF (882KB)
采用图像识别技术对LC4CS铝合金周期降雨模式加速腐蚀试验试样的腐蚀形貌进行了研究,提出了图像特征值δ的概念。以特征值δ作为考察周期降雨试验总体加速性的指标,分析了正交试验各试验因子对试验加速性的影响,并得到加速腐蚀试验的最佳水平组合,其结论与根据腐蚀失重数据分析所得结论一致。
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真空烧结法制备ZrO2(Y2O3)/Al2O3复合材料
马伟民; 孙旭东; 杨化仁; 闻雷; 管仁国; 李喜坤
金属学报. 2006, 42 (4): 431-436 .  
摘要   PDF (1049KB)
本文研究真空烧结工艺制备Al2O3/ZrO2(Y2O3)复合材料,详细分析ZrO2(3Y)和ZrO2(2Y)含量对Al2O3基陶瓷烧结致密化、显微结构及相变行为的影响。分析ZrO2(Y2O3)的含量对复合材料显微组织的影响以及相变量存在着临界含量值。结果表明:制备Al2O3/ZrO2(3Y)和Al2O3/ZrO2(2Y)复合材料,含量为15vol%和20vol%时,烧结试样相对密度分别为99.6.%和98.5%,ZrO2的晶粒平均尺寸为1.1μm和1.8μm,样品断裂前后的最大相变量分别是 =43.8vol%, =18.4vol%。
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考虑包晶反应的Ti--(45---48)Al合金锭凝固组织模拟
刘东戎; 吴士平; 郭景杰; 苏彦庆; 傅恒志
金属学报. 2006, 42 (4): 437-442 .  
摘要   PDF (1026KB)
提出一种新的模拟Ti-(45~48)at%Al合金锭凝固组织形成的随机性方法。将元胞分为两类:先析出相元胞和包晶相元胞。不同的元胞凝固路径不同。借助于这种方法,在最终的模拟结果中可以显示包晶相的随机分布。计算中考虑了一次缩孔的形成。对于大尺寸铸锭的模拟,提出了特殊移动内存分配方法,以节约计算时间和计算量。对比模拟结果和实验结果验证模型的可行性。分析了凝固参数对凝固组织的影响。模拟结果表明流动强度的增大以及合金成分的增加均有助于等轴晶区的形成。随着合金成分的增加,包晶相的数量增加。
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Ce对AZ91镁合金铸态组织细化的影响
刘生发; 黄尚宇; 徐萍
金属学报. 2006, 42 (4): 443-448 .  
摘要   PDF (856KB)
借助电子探针(EPMA)和X射线衍射仪(XRD)研究了Ce对AZ91镁合金铸态显微组织的影响。结果表明,少量的Ce 对α-Mg基体有明显地细化作用,β-Mg17Al12相变得弥散细小,而且组织中形成了针状或杆状的Al4Ce化合物。随Ce量的增加,β-Mg17Al12相数量逐渐减少,Al4Ce化合物变得粗大。利用能谱分析和液淬技术研究了铸态组织的细化机制。
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