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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2003年, 第39卷, 第6期 刊出日期:2003-06-11 上一期    下一期
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论文
高能量密度脉冲等离子体制备高硬耐磨TiN涂层
彭志坚; 苗赫濯; 齐龙浩; 龚江宏; 杨思泽; 刘赤子
金属学报. 2003, 39 (6): 561-564 .  
摘要   PDF (169KB)
用高能量密度脉冲等离子体于室温下在硬质合金刀具上成功淀积了高硬耐磨TiN涂层. 实验结果表明, 涂层与基体有强的结合力, 纳米划痕实验临界载荷达90 mN以上; TiN涂层具有很高的硬度和Young’s模量, 分别达27和450 GPa以上. 涂层刀具切削实验表明, 刀具可用于硬度高达HRC58—62的CrWMn钢切削, 且磨损量较低, 寿命长.
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Cu-Fe-Cr原位复合材料中的纤维相
孙世清; 毛磊; 郭志猛; 殷声
金属学报. 2003, 39 (6): 565-568 .  
摘要   PDF (167KB)
通过感应熔炼、铸造、锻造和冷拔变形制备了Cu-16Fe-2Cr(质量分数, %)原位复合材料, 最终线材(其轧制后的冷拔变形量达到η=ln(A0/A)=5.42, A0和A分别为冷拔起始和冷拔后线材的横截面面积)的抗拉强度为980 MPa. 将Cu基体选择腐蚀后提取出纤维, 采用SEM和TEM观察分析纤维相组织形态. 在较低的应变量时, 一些Fe-Cr纤维保持着与铸态树枝晶相同的bcc单晶结构, 选区电子衍射表明纤维已经形成了<110>织构. 在较高的应变量时, 单根Fe-Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元(宽度约为100 nm), 通过亚单元共同的[110]衍射获得了晶粒之间的相对取向关系, 相邻晶粒的偏差角在11°—82°之间. 根据Hall-Petch关系讲座了原位复合材料的强度问题.
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氢对Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶光谱特性的影响
彭德林; 沈军; 孙剑飞; 陈玉勇
金属学报. 2003, 39 (6): 569-572 .  
摘要   PDF (165KB)
利用电弧熔炼及铜模块速铸造的方法制备Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10Be22.5块状非晶合金, 通过电化学方法向块状非晶中充入氢. 研究了充氢对该非晶态材料反射光谱、吸收光谱、透射光谱特性的影响. 结果表明, 充氢掺杂后, 提高反射率, 降低吸收率, 降低红外光的透射率,并使反射峰向短波边移动.
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Zr-二十面体准晶-十次准晶伪三元系中非晶的形成
雷奕; 黑祖昆; Mohique; Calvo-Dahlborg; Jean-Marie; Dubois; DONG; Chuang
金属学报. 2003, 39 (6): 573-578 .  
摘要   PDF (223KB)
分析了块状非晶与稳定准晶结构上的异同点, 选择两种稳定准晶(二十面体准晶和十次准晶)相互混乱合, 在保持准晶二十面体基本结构单元的基础上, 增加元素组成的混乱度, 再添加有利于形成高配位多面体的元素Zr, 用急冷方法制备出非晶合金. 对此非晶合金的热力学测试表明, 该非晶形成能力和稳定性与Inoue的Zr65Al7.5Cu17.5Ni10非晶相近.
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低碳微合金钢微细板条状组织在单向拉伸中的反常转动
杨善武; 尚成嘉; 王学敏; 贺信莱
金属学报. 2003, 39 (6): 579-584 .  
摘要   PDF (341KB)
采用光学与电子显微术研究了一种低碳微合金钢中充分细化的板条贝氏体组织的室温变形行为, 分析了拉伸变形样品中未变形区、均匀变形区与缩颈区的组织形态差别. 实验表明: 未变形区与均匀变形区中各束板条的空间取向(板条长轴的指向)基本是随机的; 但在缩颈区, 所有板条接近平行于拉伸轴向, 说明某些板条在拉伸过程中发生了大角度的转让动, 这一现象不能单由晶体学得到解释. 通过与另外两组不同组织形态样品的对照比较, 发现板条转动程度与板条长充以及长宽比密切相关. 据此提出板条界面阻碍位错运动导致可动滑移系的自然选择与板条连续转动的机制.
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二次硬化合金钢中多组元强化相M2C碳化物的粗化动力学研究
胡正飞; 吴杏芳; 王春旭
金属学报. 2003, 39 (6): 585-591 .  
摘要   PDF (284KB)
高Co-Ni超高强度合金钢在482℃等温回火处理, 首先析出渗碳体, 回火30 min后, 针状合金碳化物M2C以共格方式从基体α-Fe中析出. 回火时间延长到10 h以上, M2C仍与基体间保持良好的共格关系, 该共格关系会随地时效而失去. 高分辨电镜观察表明, M2C的尺寸r和回火时间t接近r2∝t关系, 明显偏离扩散控制的三次方关系的经典LSW粗化理论, 对相近的合金钢材料有关M2C析出动力学实验数据进行分析得到相似的结论. 这不仅和第二相碳化物的形态有关, 还与多组元扩散的体系相关, 表明经典理论不完全适合多组分的碳化物粗化行为. 从经典扩散理论出发, 考虑针状沉淀相多元扩散问题, 得到的针状相粒子粗化方程与实验结果吻合.
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铁基-铁镍基非晶双金属的磁性及内应力模型
陈文智; 周少雄; 陈金昌
金属学报. 2003, 39 (6): 592-596 .  
摘要   PDF (191KB)
用双喷嘴单辊急冷工艺制备了非晶态合金Fe78Si9B13和(FeNiCr)78(SiB)22的双金属带, 用差示扫描量热计(DSC)测量了双金属的晶化温度, 并测量了经350℃纵向磁场退火的双金属铁芯在紧张状态下的磁滞回线. 双金属的DSC曲线基本上是两种带材DSC曲线的叠加, 但(FeNiCr)78(SiB)22层的晶化放热峰变成两个, 晶化温度稍有降低. 虽然经过纵向磁场退火, 双金属铁芯的磁滞回线仍然表现出难以磁化特点, 这源头于双金属铁芯在退火后的冷却过程中由于两层材料热膨胀系数差别引起的内应力. 在紧张状态下, 双金属铁芯中的内应力可达84 MPa; 在放松状态下, 内应力使双金属铁芯发生收缩, 其平均直径由27.5 mm收缩为18 mm. 但双金属铁芯中的内应力并未因铁芯收缩而消除, 而是发生了复杂的变化, 使得双金属铁芯的第五层均存在拉应力层和压应力层, 这种应力分布对双金属铁芯的磁性特征虽无根本改变, 但更加难以使其磁化.
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Al-Cu-Zn合金溶质分凝的热力学模型
陈福义; 介万奇
金属学报. 2003, 39 (6): 597-600 .  
摘要   PDF (159KB)
提出了计算多元合金溶质分凝行为的热力学模型, 分析了活度法和浓度法两种计算平衡分凝因数方法的异同. 应用提出的模型系统地研究了Al-Cu-Zn合金的平衡分凝因数, 计算表明, 活度法和浓度法的计算结果接近, 溶质Cu和Zn的平衡分凝因数在凝固温度范围内随温度增加下降10%左右, Zn和Cu任何一种溶质元素的浓度增加都会降低中一种元素的平衡分凝因数, 同时研究了杂质元素对三元Al-Cu基合金中Cu的平衡分凝因数的影响.
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利用短程序改进Al-Cu熔体的热力学模型
陈福义; 介万奇
金属学报. 2003, 39 (6): 601-604 .  
摘要   PDF (169KB)
将Al-Cu熔体中的缔合物AlCu3以短程序的形式引入置换溶液模型中,提出了一个Redlich-Kister多项式表示的缔合溶液模型, 可以直接用于Thermo-Calc相图计算软件, 并用这个模型改进了Al-Cu合金体系中液相的热力学描述, 超高频算了Al-Cu熔体混合焓、固相线和平衡分凝因数. 结果表明, 本模型比目前广泛应用的Saunders模型能给出更好的结果, 而且适用于Mg-Sn和In-Sb等二元合金体系液相的热力学描述.
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Fe-Mn-Si系形状记忆合金中热诱发εM的单元结构及生长特性研究
刘庆锁; 温春生; 林成新; 谷南驹
金属学报. 2003, 39 (6): 605-607 .  
摘要   PDF (122KB)
用透射电子显微镜观察了Fe-17Mn-10Cr-5Si-4Ni合金中热诱发ε马氏体 (εM) 的组成结构, 探讨了εM生长特性. 实验表明, 合金中较大尺寸的热诱发εM具有由生长取向大致相同的单元以首尾相接方式组成的结构特点. 层错带平行分布的体系中εM具有促发形核、接续长大的生长特性.
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Mn和Mg对Al-5Fe合金初生Al3Fe相形貌的影响
周振平; 李荣德
金属学报. 2003, 39 (6): 608-612 .  
摘要   PDF (210KB)
Mn和Mg添加到Al-5Fe(质量分数, %, 下同)合金中, 初生Al3Fe相的形貌发生明显变化. 未加入合金元素时, 该合金中的初生Al3Fe相长成粗大的针片状; 加入2.5%Mn.和0.1%Mg(质量分数, 下同)后, 粗大的初生富铁相消失, 取而代之的是细小针状、粗状和花朵状; 加入2.5%Mn和1.5%Mg, 合金中的富铁相大部分转变为粒状和穗状(分叉状)两种. 探讨了粒状和穗状的形成机理. 对合金力学性能的测试表明, 加入Mn和Mg后, 合金的抗拉强度得到了不同程度的提高; Al-5Fe合金为107 MPa, Al-5Fe-2.5Mn-0.1Mg合金为139 MPa, Al-5Fe-2.5Mn-1.5 Mg合金为122 MPa, 增长幅度分别为29.9%和14%.
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环境对AISI 321不锈钢疲劳裂纹扩展过载效应的影响
关辉; 李劲; 魏学军; 韩恩厚; 柯伟
金属学报. 2003, 39 (6): 613-616 .  
摘要   PDF (226KB)
研究了3.5%NaCl溶液对恒应力强度因子范围△K控制下AISI 321不锈钢疲劳裂纹扩展过截行为的影响. 与在空气中的结果比较表明, 两种条件下存在相似的过载延缓效应, 但是环境极大地削弱了过载对疲劳裂纹护展的延缓效应, 削弱程度随过载比不同而变化, 以“损失循环数”表征约为40%—70%, 以“过载影响区尺寸”表征则为30%—40%. 分析表明, 用“损失循环数”表征过载对裂纹护展的延缓效应不够充人, 无法区分环境对裂纹闭合的削弱和增强作用, “过载影响区尺寸”可以区分环境对过载塑性形变增强裂纹闭合的综合影响. 对断口的SEM分析发现, 过载造成的塑性形变在溶液中比在空气中受到更多的磨损, 表明环境对过载延缓效应的削弱除了对裂尖的影响外, 还包括对过载导致的塑性诱发裂纹闭合的影响.
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固溶时效态Ti-Ni合金相变行为与Ni含量的关系
贺志荣; 周敬恩; 宫崎修一
金属学报. 2003, 39 (6): 617-622 .  
摘要   PDF (228KB)
固溶淬火态Ti100-xNix合金中, x=40.0—49.0时, 合金的马氏体相变(MT)温度(TM)、热滞(△TM)不变,相变热(△HM)升高; x=49.0—52.0时,合金的TM和△HM急剧下降, △TM急剧升高; x=52.0—56.0时, 合金的TM和△HM急剧升高, △TM降低; x=56.0—70.0时, 合金的TM和△TM变化不大, △HM下降. 673 K时效态Ti100-xNix合金中, x=40.0—49.0时, 合金发生MT, 不存在时效效应; x=50.5—70.0时, 合金既发生MT又发生R相相变(RT)且具有时效效应. 随时效时间(tA)延长, TM和△HM先下降后上升, △TM下降. TR随x增加保持不变, 随tA延长而升高. △TR对x和tA不敏感. △HR对x和tA都十分敏感.x=40.0—50.0和x=50.5—70.0合金的室温组织分别为M+TiN2和A(母相)+析出物. 随x增加或tA延长, x=50.5—70.0的合金中析出物数量增多.
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采用温度回升法对任意结晶区间的铸件凝固结晶潜热的数值计算
白云峰; 徐达鸣; 郭景杰; 傅恒志
金属学报. 2003, 39 (6): 623-629 .  
摘要   PDF (259KB)
铸件凝固结晶潜热的释放行为与凝固传热、溶质传输及铸造合金种类与成分等诸多因素有关, 合金凝固过程中其温度、固相体积分数与液相成分(T-fs-CL)三者之间一般存在着非线性强耦合关系. 采用合金凝固传输统一模型及温度回升(补偿)法提出的处理任意结晶温度区间(包括零结晶区间)凝固潜热释放问题的数值迭代计算方法, 对不同合金成分与不同固相反扩散疚的二维Al-Cu合金铸件定向凝固传输过程进行了数值计算, 表明该方法对于从纯金属到区晶成分的不同成分合金及从Scheil模型到Lever-Rule模型之间的作意凝固模式均是有效的. 将该方法推广应用于叶片铸件三维凝固传输过程的T-fs-CL耦合数值模拟仍显示出高的计算效率, 通过对计算结果进行的三维图像数据处理, 展示了铸件几何形状对凝固传输行为的重要影响.
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用反向传播人工神经网络预测低碳低合金钢的马氏体转变开始温度
由伟; 方鸿生; 白秉哲
金属学报. 2003, 39 (6): 630-634 .  
摘要   PDF (191KB)
根据收集和整理的实验数据, 建立了低碳低合金钢的成分与马氏体转变开始温度(Ms点)的反向传播(BP)人工神经网络, 用这种方法预测了一些钢的Ms点, 并与用其它经验公式得到的结果进行了比较. 结果表明: 用人工神经网络能更精确地预测钢的Ms点, 预测精度明显高于其它线性经验公式, 另外用正交实验法设计了几种基准成分的钢, 用人工神经网络分析了几种合金元素对Ms点的定量影响, 计算结果表明, 与传统的经验公式表达的信息不同, 合金元素的含量与钢的Ms点间表现为非线性关系. 可以认为, 这种非线性关系是由合金元素间复杂的交互作用引起的.
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两种初始晶粒组织演变及准稳态的仿真研究
王超; 刘国权; 秦湘阁
金属学报. 2003, 39 (6): 635-638 .  
摘要   PDF (175KB)
设计两种可由不同参量的Weibull尺寸分布函数表达的晶粒组织作为初始态, 采用Potts Monte Carlo方法对它们进行晶粒长大过程的仿真. 结果表明, 进入准稳态长大阶段后, 身份种组织的晶粒尺寸分布几乎同趋于另一种Weibull分布, 而不是经典Hillert理论预测的Hillert(尺寸分布因子ν=4)分布. 该准稳态的晶粒尺寸分布也可用ν<4的解析函数近似表示, 从而为ν<4的准稳态晶粒尺寸分布的存在提供了仿真实验证据.
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交变电场结合后处理技术对点蚀破坏电极的修复机理
李运超; 严川伟; 段红平; 张伟
金属学报. 2003, 39 (6): 639-643 .  
摘要   PDF (196KB)
针对开发的点蚀破坏电极的修复技术——交变电场(AEF)结合后处理技术, 应用循环伏安、动电位极化、能谱以及光谱表征技术分别研究了AEF的反应实质与后处理的作用, 并结合形貌与光谱表征技术剖析了蚀孔的修复结果; 在此基础上, 探讨了该技术的修复机理.
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ZnCl2蒸汽对纯Ni高温氧化的影响
马海涛; 王来
金属学报. 2003, 39 (6): 644-648 .  
摘要   PDF (217KB)
利用热重实验研究了纯Ni在600—800℃含少量气态ZnCl2的氧气中的腐蚀. 结果表明, 随着实验温度的提高和氧气中ZnCl2浓度的增加, 材料的腐蚀明显加剧; 700℃以上时, 在动力学上出现减重现象. 所有实验条件下皆形成疏松的层状腐蚀产物膜. 依据热力学探讨了其腐蚀机制, 认为加速腐蚀主要是由氧化、氯化的交替腐蚀所致, 并受到NiCl2的挥发控制.
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不锈钢及镍基合金在亚临界水环境中的腐蚀
张丽; 韩恩厚; 张召恩; 关辉; 柯伟
金属学报. 2003, 39 (6): 649-654 .  
摘要   PDF (237KB)
研究了两种不锈钢和两种镍基合金在模拟超临界水法快速降解废旧塑料制品环境中的耐腐蚀性, 采用SEM观察表面腐蚀形貌. 实验结果表明, 4种材料在320℃去离子纯水和0.1 mol/L的NaCl介质溶液中, 经过96 h暴露实验, 均匀腐蚀增重率由高到底的顺序均分别为: 304L, AL6XN, Inconel 718, Alloy 671. Cl-离子的出现显著加剧304L和AL6XN的均匀腐蚀, 且导致轻微点蚀; 对两种镍基合金的均匀腐蚀影响较轻, 但导致Inconel 718发生明显点蚀, 而Alloy 671材料表现出良好的耐蚀性, 用EDXS和XPS分析, 发现Inconel 718发生严重的Ni选择性溶解腐蚀, Alloy 671表面的Cr2O3对材料起到了良好的保护作用. Alloy 671可用作高压釜反应器的制造材料.
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预置中间层的相变超塑性焊接新工艺及其接头组织
张贵锋; 张建勋; 张华; 裴怡; 王士元
金属学报. 2003, 39 (6): 655-660 .  
摘要   PDF (297KB)
提出了一种新型焊接工艺——预置中间层的相变超塑性焊接工艺(TSBI), 工艺要求在待焊母材预置入中间层材料; 在循环加热时, 峰值温度须同时大于母材的相变温度及中间层的液相线. 实验以低碳钢为母材, 以镍基非晶为中间层. 实验规范为: 峰值温度1050℃, 下限温度400℃, 压力18 MPa, 循环次数15次. 接头的拉伸性能及组织测试表明, 新工艺具有界面无残留空洞、焊合率高、循环次数少、生产率高、接头强度高且稳定、对循环次数不敏感等优点. 同时TSBI工艺的接头组织获得了跨越界面的共同晶粒, 近缝区组织以细小的块状铁素体制主, 但有少量魏氏组织.
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活性化TIG焊熔深增加机理的研究
刘凤尧; 杨春利; 林三宝; 吴林; 张清涛
金属学报. 2003, 39 (6): 661-665 .  
摘要   PDF (269KB)
以不锈钢0Cr18Ni9为实验对象, 涂敷含有Bi的SiO2和TiO2活性剂, 通过1 mm厚高熔点薄钨板挡住熔池流动的方法进行焊接实验. 对钨板两侧Bi颗粒的分布进行了测试, 分析涂敷SiO2和TiO2后溶池流动方向的变化,同时采集了电弧电压. 结果表明: 活性剂SiO2和TiO2改变了熔池的流动方向; SiO2使电压提高约4.2 V, 而TiO2对电弧电压没有影响; 活性剂并未使电弧整体发生收缩, 而使电弧整体发生了膨胀; SiO2使等离子体发生了收缩; 电弧等离子体收缩和电弧导电通道变长是SiO2活性剂提高电弧电压的主要原因。 分析认为,SiO2增加熔深是等离子体收缩、阳极斑点收缩和表面张力温度梯度由负变正共同作用的结果; TiO2增加熔深只是表面张力温度梯度由负变正的作用.
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稀土镁基贮氢电极合金的结构与电化学性能研究
刘永锋; 潘洪革; 高明霞; 朱云峰; 葛红卫; 李寿权; 雷永泉
金属学报. 2003, 39 (6): 666-672 .  
摘要   PDF (304KB)
Rietveld全谱拟合表明, La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)x(x=2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0)型合金主相由(La, Mg)Ni3和LaNi5组成. 随x的增加, (La, Mg)Ni3相的丰度从48.4%(x=2.5)增加到78.2%(x=3.5)然后减小到12.2%(x=5.0); LaNi5相的丰度当x=2.5—3.5时, 保持基本不变(约20%), 当x值增加到4.0时突然增加到71.9%. 随着x增加, 合金的吸氢量首先增加然后减小, 合金放氢平台压力首先保持基本不变然后增加; 合金电极的最大放电容量从228.3 mA•h/g(x=2.5)增加到395.6 mA•h/g(x=3.5), 然后又减小到226.8 mA•h/g (x=5.0). 当放电电流密度Id=1000 mA•h/g时, 合金电极的高倍率性能从x=2.5时的53.5%提高到x=3.5时的85.8%, 然后又减小到x=4.5时的73.9%. 随着x值的增加, 合金电极的电化学反应动力学性能首先增加, 达到一个最大值后, 其动力学性能又有所下降.
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