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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2005年, 第41卷, 第4期 刊出日期:2005-04-11 上一期    下一期
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论文
微米尺寸不锈钢的形变与疲劳行为的尺寸效应
张广平; 高岛和希; 肥後矢吉
金属学报. 2005, 41 (4): 337-341 .  
摘要   PDF (324KB)
采用聚焦离子束溅射蚀刻加工了微米尺寸304不锈钢悬臂梁试样。利用静态及动态弯曲加载研究了微米尺寸材料的形变与疲劳开裂行为。结果表明:随薄膜厚度的减小,材料的屈服强度升高,塑性下降。屈服强度随悬壁梁厚度的变化关系与Hall-Petch晶粒强化关系相似。微小悬壁梁屈服强度的升高来源于小尺度材料在非均匀变形下引起的应变梯度贡献的增加;而塑性下降则归因于较薄薄膜的晶粒内较少的可动位错。疲劳裂纹从尖缺口处萌生的门槛值接近块体材料。
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氢对不锈钢纳米压痕蠕变的影响
郜欣; 乔利杰; 宿彦京; 褚武扬
金属学报. 2005, 41 (4): 342-346 .  
摘要   PDF (212KB)
用纳米力学探针研究了氢对316不锈钢单晶纳米压痕蠕变的影响。结果表明,当可扩散氢浓度C09.710-6后, 原子氢能使室温饱和蠕变位移升高近一倍。室温除气后, 其蠕变曲线和充氢前的曲线基本一致。这种可逆性表明, 氢促进蠕变是由扩散氢引起的。当C050.410-6后, 在室温时效过程中会形成'马氏体和微裂纹, '马氏体的饱和蠕变量比奥氏体要小。当C0=174.410-6时, 充氢过程中就出现'马氏体,+'复相组织的氢致蠕变位移升高明显比单相要小。
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晶粒尺寸分布对纳米硬磁材料有效各向异性和矫顽力的影响
冯维存; 高汝伟; 李卫
金属学报. 2005, 41 (4): 347-350 .  
摘要   PDF (134KB)
以Nd2Fe14B为例, 研究了单相纳米晶硬磁材料中有效各向异性和矫顽力随晶粒尺寸及其分布的变化关系。计算结果表明:材料的有效各向异性和矫顽力随晶粒尺寸减小而降低, 当平均晶粒尺寸小于20 nm时, 其减小更为迅速;晶粒尺寸的非理想分布没有改变有效各向异性和矫顽力随晶粒尺寸的总体变化规律, 但使材料有效各向异性和矫顽力进一步下降. 当微结构因子pc取值为0.7时, 计算结果与Manaf等人关于矫顽力的实验结果非常接近。纳米晶硬磁材料的矫顽力随晶粒尺寸下降主要是有效各向异性常数或各向异性场的减小引起的。
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热加工工艺对GH4586合金微观组织的影响
张北江; 赵光普; 焦兰英; 胥国华; 秦鹤勇; 冯涤
金属学报. 2005, 41 (4): 351-356 .  
摘要   PDF (556KB)
在MTS热模拟实验机上采用热压缩实验的方法研究了在温度为950—1150℃、应变速率为0.001—1 s-1的实验条件范围内,GH4586合金高温塑性变形过程中变形温度、应变速率及变形量等工艺参数对流变应力和微观组织的影响。结果表明, 流变应力随着变形温度的降低和应变速率的提高而迅速增大。提高变形温度能够有效的促进动态再结晶过程, 在1100℃以上变形时, 在30%的工程应变量下即能够获得完全再结晶的锻态组织;当变形温度低于1050℃时, 工程应变超过60%仍未观察到动态再结晶。在变形量与热处理制度一定的条件下, 材料热处理后的晶粒度随变形温度的升高而增大。有效控制材料的变形温度是获得良好热加工塑性、降低变形抗力和获得均匀微观组织的关键措施。
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铸造镍基高温合金K52的低周疲劳行为
姚俊; 郭建亭; 袁超; 李志军
金属学报. 2005, 41 (4): 357-362 .  
摘要   PDF (466KB)
研究了抗热腐蚀铸造镍基高温合金K52在室温和900℃的低周疲劳行为。对循环应力—应变数据和应变—疲劳寿命数据进行了分析, 给出了K52合金在此温度下的疲劳参数。合金的循环应力响应行为在室温下呈现循环硬化, 而在900℃时则呈现循环软化, 原因在于循环形变过程中位错之间以及位错与析出相之间的相互作用。疲劳断口宏观和微观分析表明:裂纹主要萌生于试样表面或靠近表面的缺陷处;裂纹形成后垂直于加载轴方向扩展, 试样呈穿晶断裂。
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两相镍基合金中相成分和含量的最优化测算法
阎光宗; 彭志方
金属学报. 2005, 41 (4): 363-368 .  
摘要   PDF (177KB)
根据已知镍基合金成分和'相成分,运用分层宽容多目标优化法,分别计算了相成分及'相含量。优化测算过程的实现是通过建立使杠杆定律等式两端数值差最小和两相共格错配度最小的目标函数,并通过设置'相含量和基体相成分取值范围的约束条件而实现的。验证了该方法的可行性和准确性。
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Ag对β-NiAl 的高温氧化膜Al2O3形貌的影响
张学军; 吴维弢; 牛焱
金属学报. 2005, 41 (4): 369-374 .  
摘要   PDF (627KB)
利用TGA, SEM/EDS研究Ag含量对β-NiAl合金高温氧化时生成Al2O3膜表面形貌的影响及添加1%Ag(原子分数)对1000 oC氧化动力学的影响。研究结果表明, β-NiAl合金的氧化动力学由两段抛物线组成,分别受亚稳Al2O3和稳态α-Al2O3的生长控制。NiAl-1Ag合金的氧化动力学由三段抛物线组成,分别受γ-Al2O3,θ-Al2O3和α-Al2O3的生长控制。1000 oC时,向β-NiAl中添加少量的Ag(<1%)可以促进亚稳Al2O3向稳态α-Al2O3的转变。当添加量超过5%时,促进作用不明显。1100 oC时, 添加0.5%Ag对β-NiAl氧化时表面Al2O3的相变无明显的促进作用。
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AZ31镁合金蠕变初期的变形特征
田素贵; 杨景红; 于兴福; 孙根荣; 金敬铉; 徐永波; 胡壮麒
金属学报. 2005, 41 (4): 375-379 .  
摘要   PDF (415KB)
通过蠕变曲线的测定和TEM的形貌观察, 研究了AZ31镁合金在蠕变初期的变形特征及组织演化规律. 结果表明, 蠕变初期的变形特征是:大量形变产生的 a 位错在合金的基面和非基面滑移,  a +c位错在锥面滑移。其中 a 位错通过位错分解反应可由一非基面交滑移至另一非基面。随蠕变进行, 高密度的形变位错发生动态回复,可进一步束集形成位错胞和位错墙。蠕变初始阶段, 在应力的作用下,适当取向的晶体发生孪生,并作为一种附加的变形机制而改善合金的韧性。
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等通道转角挤压Al--Cu合金的应力和应变疲劳行为比较
李英杰; 刘世民; 吴世丁; 张哲峰; 王中光
金属学报. 2005, 41 (4): 380-384 .  
摘要   PDF (420KB)
通过恒应力和恒塑性应变控制疲劳实验, 比较了等通道转角挤压四道次的Al-0.7%Cu(质量分数)合金的疲劳寿命、表面变形形貌、疲劳开裂和疲劳断口。结果表明:样品发生明显的循环软化, 致使应变和应力疲劳寿命在高、低应力范围存在差别。在应变控制疲劳样品中, 塑性变形既可由剪切带来承担, 也可以由剪切带和形变带共同承担, 进而疲劳裂纹分别沿剪切带或形变带萌生。而应力控制疲劳的塑性变形只集中在剪切带中, 并导致剪切疲劳开裂。疲劳断口上存在典型的疲劳裂纹萌生区、缓慢扩展区、快速扩展区和最后瞬断区。
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等温弛豫对微合金钢中非平衡组织热稳定性的影响
武会宾; 杨善武; 苑少强; 尚成嘉; 王学敏; 贺信莱
金属学报. 2005, 41 (4): 385-391 .  
摘要   PDF (618KB)
含Nb微合金钢在奥氏体区变形后等温弛豫可得到以贝氏铁素体为主的组织。弛豫时间适中, 析出颗粒基本分布在位错线上并钉扎位错。在随后的650和700℃再加热过程中, 非平衡组织向平衡组织演化. 弛豫60 s的样品热稳定性最高;弛豫1000 s的样品, 组织演化进行得最快, 再加热前的预应变可加速演化过程. 发生的组织演化是以板条内位错多边形化、板条间小角晶界逐渐消失和发生再结晶形成多边形铁素体的次序进行的。再加热等温过程伴随有硬度的起伏, 弛豫样品出现两个硬化峰。显微组织的热稳定性在很大程 度上取决于它的形成过程。
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800 MPa级低合金钢焊接热影响区韧性的研究
赵琳; 张旭东; 陈武柱
金属学报. 2005, 41 (4): 392-396 .  
摘要   PDF (269KB)
利用Gleeble--1500热模拟机对弛豫--析出--控制相变(RPC)得到的低合金钢进行不同焊接工艺下的热模拟实验, 研究了激光焊接条件下热影响区粗晶区(CGHAZ)组织、韧性及其变化规律。结果表明, CGHAZ 组织为粒状贝氏体;CGHAZ韧性随800—500℃冷却时间t8/5的增大先增大然后减小, 当t8/5为3—8 s时, -40℃CGHAZ冲击吸收功远高于母材的冲击吸收功, 表明在合适的激光焊接条件下, 激光焊接CGHAZ可获得很好低温韧性。考虑马氏体--奥氏体(M--A)组元平均宽度、总量、分布、形态对粒状贝氏体韧性的综合影响, 提出了M--A组元韧性参数的概念, 并利用M--A组元韧性参数阐述了CGHAZ韧性随t8/5的变化规律。
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孕育剂Ti, Zr对2219 Al--Cu合金焊缝组织及性能的影响
国旭明; 杨成刚; 钱百年; 徐强; 张洪延
金属学报. 2005, 41 (4): 397-400 .  
摘要   PDF (445KB)
研究了焊丝中添加孕育剂Ti, Zr对2219 Al--Cu合金MIG焊缝组织和性能的影响。实验结果表明, 当焊丝中Ti, Zr添加量分别为0.26%和0.33%时, 整个焊缝形成了全部等轴晶组织, 并且沿晶界分布的共晶相的数量减少, 显著提高了焊缝金属的抗拉强度和延伸率。在焊缝金属中, Ti, Zr以金属间铝化物质点的形式提供非均质形核的核心, 促进了均匀、细小的等轴晶粒的形成。
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加速冷却对X70钢热影响区组织与韧性的影响
于少飞; 钱百年; 国旭明
金属学报. 2005, 41 (4): 401-406 .  
摘要   PDF (671KB)
根据加速冷却对TMCP钢组织与性能的影响, 提出在X70管线钢焊接过程中以加速冷却方式改善热影响区韧性的方法。热模拟及实际焊接接头实验结果表明:适当提高冷速后, 热影响区贝氏体基体中高碳高硬度的M--A组元明显减少, 并被韧性的残余奥氏体薄膜所取代;而在喷水冷却的高冷速下得到了粗大贝氏体束组织, 韧性反而没有改善。选择适当的冷却速度, 使热影响区获得韧性良好的中温转变组织, 是提高管线钢热影响区韧性的简单而有效的途径。
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快速凝固Cu--Fe难混溶合金的显微组织
何杰; 赵九洲
金属学报. 2005, 41 (4): 407-410 .  
摘要   PDF (289KB)
采用高压气体雾化技术制备了Cu--Fe合金粉末, 并对粉末的组织进行了观察分析。结果表明, 雾化液滴的尺寸与合金成分影响凝固组织的演变过程。雾化液滴尺寸越小, 其内部富Fe相越弥散;Fe含量越接近亚稳液态组元不混溶区域的临界成分, 越容易发生液--液相变。分析表明, 富Fe液滴的Marangoni迁移和富Fe粒子与固--液界面之间的相互作用是导致粉末外部形成贫Fe层的主要原因。
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Cu--70%Sn包晶合金高温度梯度定向凝固的组织及其尺度
李双明; 马伯乐; 吕海燕; 刘林; 傅恒志
金属学报. 2005, 41 (4): 411-416 .  
摘要   PDF (321KB)
在凝固速率1-500 m/s的范围内, Cu--70%Sn包晶合金定向凝固组织由相、包晶相和共晶体组成, 相为领先相与最高界面生长温度假设的分析一致。理论计算结果显示, 当凝固速率大于22.35 mm/s时, 相可直接从液相中析出, 无需通过包晶反应进行。凝固速率越低, 向相固相转变系数越大, 造成相尺寸在1-5m/s范围内变化很小, 而包晶相的体积分数随凝固速率的增加呈现先减后增的变化趋势。
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Al离子高温注入Fe靶的表面合金化研究
陈涛; 常海威; 雷明凯
金属学报. 2005, 41 (4): 417-420 .  
摘要   PDF (148KB)
利用能量120 keV的Al离子注入250和500℃的Fe靶, 研究了高温注入条件下Fe靶表层合金化过程. Fe靶表层Al的浓度-深度分布和相结构分别采用Rutherford背散射谱(RBS)和X射线衍射谱(XRD)分析. 实验结果表明: 注入剂量为11017cm-2时, Al离子注入250 和500℃Fe靶的注入深度分别为180和200 nm, 峰值浓度均为10%(原子分数)。离子注入层中形成了金属间化合物Al13Fe4相, 同时记录到少量残留氧造成的氧化物AlFeO3相。利用有效形成热模型合理解释了Al离子高温注入Fe靶的合金相形成规律, 利用相应金属离子高温注入金属靶传质模型可获得与实验相符的结果。
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Cr5Mo异种钢焊接熔合区H2S腐蚀过程的原位观察
邹杨; 潘春旭; 傅强; 陈超
金属学报. 2005, 41 (4): 421-426 .  
摘要   PDF (764KB)
将经不同条件处理后的Cr5Mo+A302异种焊接接头放入NACE(TM--01--77)+H2S标准溶液中进行不同时间的腐蚀性研究,在扫描电镜(SEM)下逐次原位跟踪观察熔合区同一部位经不同腐蚀时间后的变化过程。研究结果表明:(1) 与其它特征区相比, 熔合区的耐腐蚀性能最差, 产生“氢致剥离开裂”;(2) 经过焊后热处理的熔合区的抗腐蚀性进一步降低。(3) 宽熔合区具有较强的抗“剥离开裂”腐蚀能力。上述现象与熔合区组织不均匀、碳迁移、氢富集和应力集中等因素有关。
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LaNi5-xMx(M=Al, Mn)合金的稳定性及储氢性能研究
张瑞静; 吕曼祺; 陈德敏; 杨柯
金属学报. 2005, 41 (4): 427-432 .  
摘要   PDF (203KB)
通过对LaNi5-xMx和LaNi5-xMnx两个合金系的晶胞参数、热力学性能、吸氢量、平衡氢压等储氢性能进行对比和分析, 建立了LaNi5-xMx(M=Al, Mn)合金系中的x与平台压力以及温度间的对应关系, 探讨了晶格常数和晶胞体积及合金稳定性的变化对合金系储氢性能的影响。结果表明, 与LaNi5-xAlx相比较,LaNi5-xMx合金的晶胞体积较大,使其平衡氢压降得更低;随x的增加, LaNi5-xMx合金晶胞体积膨胀的各向异性程度(即晶轴比变化)较小,且合金稳定性的变化较小, 随x增加吸氢量衰减不明显。
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高炉铁水含硅量的混沌局部线性预测
郜传厚; 周志敏; 邵之江
金属学报. 2005, 41 (4): 433-436 .  
摘要   PDF (160KB)
对莱钢1号高炉(750 m3)、临钢6号高炉(380 m3}铁水含硅量([Si])进行了混沌局部线性预测。结果表明, 两座高炉[Si]的一步预测的命中率在[Si]0.1%的范围内均达到80.0%以上, 对莱钢1号高炉(b)类样本甚至达89.1%,且预测精度在10-2数量级, 对实际生产具有很好的指导作用。
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热丝化学气相沉积金刚石薄膜空间场的数值分析
李建国; 刘实; 李依依; 胡东平; 季锡林; 梅军 ; 周德惠
金属学报. 2005, 41 (4): 437-443 .  
摘要   PDF (272KB)
根据热丝化学气相沉积(HFCVD)金刚石薄膜的几何特点和工艺参数, 建立了该系统的二维温度场、速度场和密度场的耦合模型。利用该模型对沉积大面积金刚石薄膜的空间场进行了模拟计算, 研究了沉积参数对空间场的影响。结果表明, 衬底处的温度分布和质量流密度的计算值与实测值相吻合。只有气体进口速度对质量流密度的均匀性影响最大, 其它沉积参数对衬底温度的均匀性、质量流密度的均匀性影响不大。 从热丝阵列的最低温度出发, 优选出沉积100 mm×100 mm、高质量金刚石薄膜比较适宜的热丝几何参数。
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人造金刚石单晶铁基金属包膜的精细结构
许斌; 崔建军; 王淑华; 李木森; 李成美; 冯立明
金属学报. 2005, 41 (4): 444-448 .  
摘要   PDF (303KB)
利用扫描Auger微探针和X射线光电子能谱等手段, 研究了包覆着高温高压金刚石单晶的铁基金属包膜(Fe--Ni--C合金)的精细结构。结果表明, 仅在临近金刚石单晶的包膜内层, C和Fe原子的精细结构有一明显变化; 在接触金刚石单晶的包膜表面上, Fe, Ni最外层电子的结合能比包膜其它区域明显增高。据此认为, 邻近金刚石的包膜内层和接触金刚石的包膜表面在金刚石生长中起重要作用, Fe, Ni原子对C原子的催化很可能是在包膜内层或在金刚石/包膜界面上完成的。
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