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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3期 刊出日期:2006-03-11 上一期    下一期
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论文
固体中的扩散应力研究
陈永翀
金属学报. 2006, 42 (3): 225-233 .  
摘要   PDF (418KB)
固体中原子的互扩散行为导致的应力应变现象越来越受到人们的重视。这种扩散应力不仅可以引起材料的宏观变形,而且可能使材料内部形成特殊的微观组织。本论文系统地阐述了固体中原子扩散与应力之间的相互作用问题,区别了应力扩散与扩散应力的概念,并通过流点体积生长率的推导,建立了互扩散区域内流点应力应变与原子扩散流之间的变量关系,提出描述固态互扩散区域内扩散应力与应变的一般理论。在此基础上,作者分析了固态反应周期层片型结构的形成机理和薄片扩散偶的扩散弯曲问题,并提供相应的理论解释。
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Fe-Cr-Mn钢时效析出碳化物辐照损伤行为
胡本芙; 木下博嗣; 坂口纪史; 高桥平七郎
金属学报. 2006, 42 (3): 234-238 .  
摘要   PDF (418KB)
采用电子束(e-)-氦离子束(He+)同时复合辐照方式,研究低活性Fe-Cr-Mn奥氏体合金时效析出碳化物辐照组织损伤行为,结果表明:时效碳化物边界是空洞优先形成场所,碳化物中出现高密度空洞,同时首次发现碳化物/γ相界面可以发生移动或迁移。论文对这些相不稳定现象从点缺陷与溶质元素相互作用和氦(He)的协同相互效应讨论了时效碳化物辐照损伤的原因,提出了辐照损伤相是相不稳定的一种表现形式。
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Ni75AlxV25-x合金沉淀相粗化行为的微观相场模拟
李永胜; 陈铮; 卢艳丽; 王永欣
金属学报. 2006, 42 (3): 239-244 .  
摘要   PDF (355KB)
基于共格应变的微观弹性理论和微观相场动力学模型,模拟了Ni75AlxV25-x合金沉淀过程的组织演化和粗化行为。结果表明:两种沉淀相颗粒在粗化阶段均表现出明显的取向性。 相在其两个不同取向上分布不同,在沿[100]方向的生长趋势明显超过[001]方向, 相沿<001>方向排列。先析出相的长大和粗化两个阶段比较分明,后析出相的长大和粗化过程同时进行。两种有序相发生粗化以相邻颗粒碰撞并融合为较大颗粒的方式进行。不同浓度的合金两相析出先后顺序及体积分数不同,但最终形貌基本一致,两相均呈长方块状分布,并且具有(001) //{100} 的取向关系。
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不同取向疲劳态铜单晶高速冲击下的绝热剪切带
杨瑞青; 李守新; 李广义; 张哲峰
金属学报. 2006, 42 (3): 245-250 .  
摘要   PDF (397KB)
采用分离式Hopkinson压杆装置(SHPB)和扫描电镜电子通道衬度(SEM-ECC)技术研究了不同取向疲劳态铜单晶高应变率压缩下形成的绝热剪切带(ASB)。实验发现ASB形成的临界应变与晶体取向有关,接近压缩临界双滑移取向晶体需要的临界应变最小,单滑移和压缩共轭双滑移取向的次之,共面双滑移取向的最大。本实验条件下形成的ASB内部典型的位错组态为位错胞结构,没有观察到再结晶现象。根据空间位向ASB可以分为三类,第一类非常接近铜晶体疲劳时形成的第二类形变带(DBII)平面, 其临界应变最小。第二类ASB位向或者比较接近DBII平面或者比较接近第一类形变带(DBI)平面,其临界应变居中。第三类ASB位向与DBI和DBII平面都不接近,其临界应变最大。
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非比例加载下冷变形Zr-4合金的宏观应力响应及其位错亚结构
王航; 丁向东; 肖林
金属学报. 2006, 42 (3): 251-258 .  
摘要   PDF (522KB)
研究了相位角30o 、 60o 、90o和等效应变幅0.8%、0.6%、0.4%时双轴非比例加载下, 冷变形去应力状态Zr-4合金宏观响应和微观位错亚结构。结果表明: 应力矢量和应变增量矢量之间的滞迟角 在循环变形初期表现为较大的变化幅度,随着塑性变形的进行,变化幅度逐渐减小,并趋于稳定。滞迟角的变化幅度与加载路径曲率的变化有关。90°相位角时,变化幅度最小,30°时变化幅度最大。在椭圆和圆形加载路径下,随着应变路径弧长 的增大,等效应力的平均值升高,而变化幅度减小,并逐渐趋于稳定。随着相位角提高,等效应力响应的平均值升高。Zr-4合金在非比例加载过程中表现出初始硬化,随后持续软化的特征。随着相位角提高,循环软化程度加剧。非比例循环过程中Zr-4合金的等效应力高于相同等效应变幅下的比例加载, 表现出潜在强化特征。TEM观察表明:随着相位角的增加,Zr-4合金双轴疲劳位错亚结构由单个位错线向位错缠结及成熟的位错胞转化。材料内部各向同性强化机理加强是Zr-4合金非比例潜在强化的主要原因。
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汽车用高强度弹簧钢54SiCrV6和54SiCr6的超高周疲劳行为
张继明; 杨振国; 李守新; 李广义; 惠卫军; 翁宇庆
金属学报. 2006, 42 (3): 259-264 .  
摘要   PDF (555KB)
研究了54SiCrV6和54SiCr6两种洁净高强弹簧钢的超高周疲劳行为,并利用FESEM和EPMA对疲劳断口进行了观察。实验结果表明,在高应力幅区,两种钢的疲劳破坏均起源于表面基体,而在低应力幅区,疲劳开裂均发生在试样内部。54SiCrV6钢的S-N曲线为典型的台阶式曲线,在109循环周次内,其疲劳极限消失,而54SiCr6钢存在疲劳极限。疲劳断口分析表明,54SiCrV6钢内部破坏是由钢中小夹杂物的聚集引起的,而54SiCr6钢则起源于碳化物的偏聚。临界夹杂物尺寸的估算表明,当高强钢中的夹杂物尺寸大于临界夹杂物尺寸时,其疲劳极限消失;反之,则疲劳极限存在。
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描述钢淬透性的一个新数学模型
金满; 连建设; 江中浩
金属学报. 2006, 42 (3): 265-272 .  
摘要   PDF (198KB)
本文提出了新的淬透性数学模型及钢的淬透性表征参数。根据端淬试验数据和试验曲线导数变化规律,用线性试探法建立了端淬曲线微分方程,然后解得硬度分布函数。硬度分布函数将端淬曲线描述为直线段和曲线段构成的分段函数。直线段描述试样端部获得全部马氏体区域的硬度,在此区域硬度保持恒定最高值。在曲线段硬度递减,最后趋近恒定最低值。钢的淬透性值用数学参数来表示, 它数值上等于曲线拐点总距离,其中包括全部获得马氏体的直线段长度,但它与端淬距离无关。用非线性模拟程序代入试验值获得了淬透性值。模拟结果表明,所获得模型与试验值吻合非常好。
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车轮钢中白点及其断口研究
任学冲; 褚武扬; 李金许; 乔利杰
金属学报. 2006, 42 (3): 273-279 .  
摘要   PDF (760KB)
研究了车轮钢中白点的形成过程,制备了白点裂纹的真实断口,并和含白点试样的各种断口进行了对比。结果表明,先形成氢鼓泡,然后从鼓泡壁产生微裂纹,它们连接形成白点。白点断口和含白点试样的断口概念不同,前者为准解理,和氢致滞后开裂断口相同,但后者则依赖断裂方式和试样厚度。钢中白点除了产生二次裂纹外,对各种断口形貌均没有影响。车轮钢的滞后断裂由原子氢引起和白点无关。
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钢铁生产流程铁资源效率与工序铁资源效率关系的分析
戴铁军; 陆钟武
金属学报. 2006, 42 (3): 280-284 .  
摘要   PDF (177KB)
本文以钢铁生产流程铁流图为基础,推导了实际钢铁生产流程铁资源效率与工序铁资源效率的关系式。以某钢厂年均生产数据为例,分析了流程铁资源效率与工序铁资源效率的关系,并讨论了工序铁资源效率对流程铁资源效率的影响。
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熔盐电脱氧法制备金属钽的研究
胡小锋; 许茜
金属学报. 2006, 42 (3): 285-289 .  
摘要   PDF (302KB)
采用熔盐电脱氧法制备金属钽,在800 ℃下的CaCl2-NaCl混合熔盐体系内,用烧结后的Ta2O5片体做阴极,高密度石墨碳棒做阳极,在工作电压为3.1 V的条件下进行电解脱氧反应。研究了1000 ℃烧结4小时前后的Ta2O5片体的孔隙率和微观形貌,及阴极片结构对电解还原反应过程的影响,利用XRD分析了电解产物的相组成,采用称重法测量了电解产物的氧含量。结果显示:采用熔盐电脱氧法可以制备出金属单质钽,阴极片的大孔隙率有利于电解脱氧反应的进行,扩散过程是影响熔盐电脱氧反应速度的重要环节。
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Cu-30Ni-20Cr纳米复合镀层的高温氧化行为
黄忠平; 彭晓; 王福会
金属学报. 2006, 42 (3): 290-294 .  
摘要   PDF (311KB)
用复合电沉积的方法制备出新型的Cu-30Ni-20Cr纳米复合镀层,该镀层的组织结构与Cu-Ni-Cr三元合金不同,是由Cu-Ni基固溶体(晶粒尺寸为~60nm)和纳米Cr颗粒(平均尺寸~28nm)组成。与相同的工艺条件下制备的Cu-40Ni合金镀层相比,Cu-30Ni-20Cr纳米复合镀层在800℃空气中氧化速率显著降低,这是由于它能迅速形成一层连续、致密的Cr2O3膜。本文对Cr颗粒在Cu-30Ni-20Cr纳米复合镀层高温氧化过程中所起的作用进行了讨论。
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硅烷膜的电化学辅助沉积及其防护性能
张卫明; 胡吉明
金属学报. 2006, 42 (3): 295-298 .  
摘要   PDF (206KB)
采用电化学辅助技术在LY12铝合金表面沉积了两种防护性硅烷膜(1,2-二-(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)、十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS))。电化学阻抗谱测试结果显示,经硅烷化处理后铝合金的耐蚀性能得到大幅度提高,并且发现在阴极电位下沉积所得硅烷膜的耐蚀性能较常规“浸涂法”有明显提高;同时发现对两种硅烷膜而言,均存在一个最佳的“临界阴极电位”(-0.8V),在此电位下制得膜的耐蚀性最佳。扫描电镜观察显示该“临界电位”下所得硅烷膜最为完整致密,电位较正不利于成膜,而电位继续变负膜表面呈现多孔形貌,可能与氢气的生成并溢出破坏表面有关。由于在硅烷分子中含有疏水性较强的十二烷基长链,DTMS膜具有更高的耐蚀性。
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316L不锈钢在含高温Cl-醋酸溶液中的电化学行为
程学群; 李晓刚; 杜翠微
金属学报. 2006, 42 (3): 299-304 .  
摘要   PDF (327KB)
研究了316L不锈钢在85℃含0.2%KCl,浓度为60%的醋酸水溶液中的腐蚀电化学行为,特别是研究了自腐蚀电位初期变化趋势。测试了空气中钝化24小时后、阴极极化后和阳极极化后,试样在醋酸溶液中自腐蚀电位随时间变化的曲线,结合阴极极化曲线、阳极极化曲线、试样的SEM微观观察和EDS成分分析,初步探讨了316L不锈钢在含Cl-醋酸溶液中的腐蚀电化学行为和点腐蚀发生的机理。研究还发现:在空气中放置24小时后的试样在Cl-醋酸溶液中能自钝化,自腐蚀电位为100mv;经阴极极化后的试样在Cl-醋酸溶液中不能自钝化,其自腐蚀电位为-242±3mv;经阳极极化形成的钝化膜比在空气中自然形成的钝化膜更致密。
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X70管线钢楔型缝隙的阴极极化特性
宋义全; 杜翠薇; 张新; 李晓刚
金属学报. 2006, 42 (3): 305-310 .  
摘要   PDF (312KB)
应用了楔型缝隙模型模拟了具有剥离涂层缺陷的X70管线钢在阴极极化条件下于新疆库尔勒土壤模拟溶液中的缝隙腐蚀。研究了极化时间(1~30h)、缝口控电位 (-850mV、-1000mV和-1150mV vs CSE)和缝口尺寸(0.15mm、0.30mm和0.45mm)等因素对缝内的极化电位、极化电流以及对应介质pH值的影响。实验结果表明,随着极化时间的延长,从缝口到缝底的极化电位梯度和极化电流梯度逐渐减小;随着缝口控电位的降低和缝口尺寸的增大,缝内试样的极化电位逐渐降低,而极化电流却逐渐增大,缝内试样对应介质的pH值也逐渐提高,进一步降低缝口控电位与增加缝口尺寸将使pH值的增加速度减小。
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小孔等离子弧焊接热场瞬时演变过程的数值分析
武传松; 王怀刚; 张明贤
金属学报. 2006, 42 (3): 311-316 .  
摘要   PDF (400KB)
根据小孔等离子弧焊接的工艺特点,考虑等离子弧对熔池的“挖掘”作用,提出了一种新的焊接热源模型(TPAW),以描述和反映等离子弧作用下“倒喇叭”状焊缝横断面的特点以及等离子弧热流沿工件厚度方向的分布。在此基础上,对小孔等离子弧焊接热场进行了有限元计算,分析了引弧后熔池及周围温度场的瞬时演变过程。计算出的小孔等离子弧焊缝形状与试验结果基本吻合,达到准稳态的时间与试验测试值一致。
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异相位电磁连铸的电磁场分析
王哲峰; 崔建忠; 杨院生; 郑辉
金属学报. 2006, 42 (3): 317-320 .  
摘要   PDF (265KB)
采用ANSYS有限元软件对空心管异相位电磁连铸中电磁场、力场的分布进行了模拟。结果表明:异相位磁场作用下,铸管中磁感强度高而且分布均匀;壁厚中部的金属溶体受到沿径向的电磁推力,向外结晶器方向流动;石墨环附近的金属溶体和初凝壳受到电磁斥力的作用,可以避免“抱芯”、减少摩擦、抑制偏析瘤形成进而提高铸管表面质量。
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纳米晶Fe85Si1Al6Cr8扁平状颗粒材料微波吸收特性
邓联文; 冯则坤; 江建军; 何华辉; 付祺伟; 熊惟皓
金属学报. 2006, 42 (3): 321-324 .  
摘要   PDF (211KB)
采用水雾化工艺和高能球磨处理技术制备纳米晶FeSiAlCr扁平状合金粉。重点研究了高能球磨处理工艺对材料微结构、形貌和微波电磁性能的影响,结果发现高能球磨处理可使球形雾化粉外形扁平化并可细化其晶粒,促使其纳米晶化;从而使FeSiAlCr微粉的微波磁导率得以显著提高,介电常数得以控制。还研究了后续热处理工艺的作用,发现热处理后可以进一步改善其微波电磁性能。采用该材料制作的涂层吸波性能测量结果表明,在4 GHz附近的微波段具有良好吸波性能,有望在抗电磁干扰和微波吸收领域获得广泛应用。
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挤压铸造SiC/ZL109铝合金双连续相复合材料的凝固组织
赵龙志; 曹小明; 田冲; 胡宛平; 张劲松
金属学报. 2006, 42 (3): 325-330 .  
摘要   PDF (723KB)
用挤压铸造法制备了SiC/Al双连续相复合材料,研究了工艺参数和SiC泡沫增强体对基体凝固组织的影响,以及复合材料的凝固机制。结果表明,工艺参数对复合参数材料凝固组织有重要的影响。正压加压制备的复合材料组织比反压加压均匀,提高复合压力可以细化基体的组织,但效果不明显。随着SiC泡沫增强体预热温度的降低,基体中α-Al柱状枝晶晶粒逐渐减小。SiC泡沫增强体对基体的晶粒尺寸没有明显的影响,但是改变了晶粒的形态。泡沫孔内的α-Al初晶表现为粗大的柱状晶,其方向垂直于泡沫增强体的筋。泡沫孔的尺寸越小,越容易形成枝晶组织,枝晶的方向性越强。SiC/Al双连续相复合材料基体凝固时,α-Al首先在泡沫筋的附近形核,然后逐渐向泡沫孔的中心长大。α-Al枝晶形成轮廓以后,中心富硅区发生共晶反应,形成筋表面的共晶硅。
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内生枝晶增塑锆基块体块金属玻璃复合材料
孙国元; 陈光; 陈国良
金属学报. 2006, 42 (3): 331-336 .  
摘要   PDF (438KB)
利用熔体水淬法制备铸态内生bcc β-Zr固溶体增韧的Zr56.2Ti13.8Nb5.0Cu6.9Ni5.6Be12.5大块金属玻璃基体复合材料。β相呈发达的树枝状,体积分数约为30%。室温单轴压缩时,复合材料失效前的纯塑性应变达到了10.2%,并具有2.0%的弹性应变极限和1788MPa的极限断裂强度。显微观察表明,压缩变形后的试样表面均匀分布着大量波浪形剪切带
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