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ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
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  2002年, 第38卷, 第8期 刊出日期:2002-08-18 上一期    下一期
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论文
O点阵模型及其在界面位错计算中的应用
张文征
金属学报. 2002, 38 (8): 785-794 .  
摘要   PDF (476KB)
介绍了描述O点阵特征的基本参量:主O点阵基矢、主O点阵面和O胞壁的定义和计算公式.提供了一般界面上周期位错结构的矩阵方法和计算特殊界面位错结构的简易矢量方法.还分析了O点阵描述界面位错的条件和局限,讨论了一般界面和大错配界面上位错结构的计算.
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内应力对金属薄膜生长织构的影响
周浪; 周耐根; 朱圣龙
金属学报. 2002, 38 (8): 795-798 .  
摘要   PDF (212KB)
基于FS型原子镶嵌势(EAM势)用分子动力学模拟了金属多晶薄膜的原子沉积生长过程,通过预设恒定应变在薄膜生长过程中引入了单轴压应力,模拟研究了应力对呈丝织构的多晶薄膜中晶粒沿丝轴旋转取向择优的影响.模拟结果表明,在固定压应变条件下,最密排方向偏离压应力轴的晶粒较为优先生长发展;在生长过程中,取向择优的晶粒从沉积表面开始逐渐扩张吞并相邻晶粒.模拟结果还显示,这种生长织构的发展随沉积膜厚增加有显著的临界特征;在织构发展过程中被吞并的晶粒局部出现孪晶,继而转换为择优生长晶粒的结构;在被吞并的晶粒最终消失处将会留下失配位错.
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铝合金枝晶生长的数值模拟
许庆彦; 冯伟明; 柳百成; 熊守美
金属学报. 2002, 38 (8): 799-803 .  
摘要   PDF (209KB)
提出一种新的模拟铝合金枝晶生长的随机性方法,建立了简化的枝晶形状的物理与数学模型,并提出了一种形状函数来描述晶粒的外部轮廓.基于简化的晶粒形状,采用坐标变换技术来描述过冷液相中晶粒的生长过程及其对周围节点的捕获过程.根据上述思想,开发了等轴晶生长的模拟程序,并进行了二维计算.为了验证模拟结果,浇注了金属型和砂型试样.模拟结果表明,金属型铸造晶粒尺寸较小,砂型铸造的较大.模拟结果与金相观察结果相符.
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镍基单晶合金枝晶典型区域相成分最优化测算法
骆宇时; 刘攀; 彭志方
金属学报. 2002, 38 (8): 804-808 .  
摘要   PDF (167KB)
建立了用于测算镍基单晶高温合金枝晶典型区域相成分的最优化数学模型.根据电子探针对枝晶典型区域成分的测定结果,运用BFGS拟Newton法及CONSTR约束优化算法,可以计算枝晶各典型区域中γ和γ'相成分.以镍基单晶合金CMSX 2和CMSX 4为对象,对优化测算结果进行了分析,证实了该方法的可行性.
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双剪切试样在镍基单晶合金蠕变变形损伤和寿命研究中的应用
岳珠峰; 吕震宙
金属学报. 2002, 38 (8): 809-813 .  
摘要   PDF (190KB)
在对不同滑移系的双剪切试样进行蠕变实验的基础上,结合单向应力拉伸蠕变实验,并利用晶体滑移各向异性蠕变损伤本构模型和有限元程序,对双剪切蠕变试样进行了研究.结果表明,双剪切试样受剪区域的应力状态基本为均匀分布且随蠕变时间变化很小.大部分受剪区域为单滑移系开动.提出的基于蠕变γ'相筏化规律的蠕变损伤本构模型,结合有限元(FEM)分析可以很好地描述双剪切试样的蠕变损伤规律,并可以和单向应力状态的实验结果联系起来双剪切试样可以用来研究镍基单晶合金蠕变性能的晶体取向相关性.实验表明这种晶体取向相关性与开动滑移系类型及γ'相筏化规律相关.
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机械合金化制备的Al-Pb-Cu合金结构与摩擦性能
曾美琴; 张耀; 欧阳柳章; 罗堪昌; 朱敏
金属学报. 2002, 38 (8): 814-818 .  
摘要   PDF (200KB)
用机械合金化方法制备了Al-Pb-Cu合金.X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明,随机械合金化的进行,Al-Pb-Cu合金中相继有Cu9Al4和CuAl2相形成,在随后的烧结过程中,CuAl2相逐渐增加,而Cu9Al4相逐渐消失,最终获得了在Al基体上弥散分布有Pb相和CuAl2相的组织结构,与Al-Pb二元合金相比,Cu的加入在一定程度上抑制了Pb相的长大.摩擦磨损性能测定表明,Al-Pb-Cu合金的摩擦磨损性能比相同方法制备的Al-Pb二元合金有了较大提高,当Cu含量(质量分数)为4.5%时,合金的耐磨性最佳.
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晶粒组元沿晶界旋转的铜双晶在循环变形中的滑移形貌与位错组态
李勇; 李守新; 李广义
金属学报. 2002, 38 (8): 819-824 .  
摘要   PDF (299KB)
对晶粒组元因晶体生长时沿晶界发生旋转的铜双晶体进行了恒定塑性应变幅下的循环形变研究,塑性应变幅为1.5×10-3.通过扫描电子显微镜-电子通道衬度技术(SEM-ECC)对滑移形貌和位错组态的演化进行了观察,发现由于晶粒内部的几何效应使沿晶界的位错组态随着晶粒的旋转方向的变化也相应发生变化,逐渐表现为由滑移带与晶界的相互作用过渡到形变带与晶界的相互作用.形变带Ⅱ(DBⅡ)对于主滑移有着明显的阻碍作用.晶界无位错区(DFZ)伴随着形变带Ⅱ在晶界的出现而产生.胞状结构的形成是由于次滑移系的开动使形变带Ⅱ中的位错墙结构先破坏而后形成.
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Fe-Mn-Si形状记忆合金低温松弛机理
林成新; 谷南驹; 刘庆锁; 温春生; 赵连城
金属学报. 2002, 38 (8): 825-828 .  
摘要   PDF (165KB)
采用X射线衍射、透射电镜以及恢复力测量,研究了Fe-17Mn 5Si-10Cr-5Ni合金的低温松弛性能.结果表明,实验合金的低温松弛十分严重,恢复力在-60℃时较室温下松弛了57.17%.低温松弛后实验合金组织中存在较多的ε和α'马氏体,这些ε和α'马氏体主要是由应力诱发产生的.温度降低相变驱动力增大,在恢复力的作用下发生应力诱发ε和α'马氏体相变是导致Fe Mn-Si合金低温松弛的根本原因,诱发的ε和α'马氏体量越多,松弛程度就越高.
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Ni3Al中B和Mg的非平衡晶界共偏聚
胡静; 张云; 林栋梁
金属学报. 2002, 38 (8): 829-834 .  
摘要   PDF (220KB)
在1023-1373 K的初始温度和0.05-268.91K/s的冷速范围内,用Auger剖层分析确定含B和Mg的Ni3Al合金中B和Mg的非平衡晶界共偏聚行为.按照溶质-空位复合体迁移机制所导出的描述非平衡晶界偏聚的扩散速率方程解析表达式,很好地模拟了本实验结果;并确定了Ni3Al-B-Mg合金中B及B-空位复合体、Mg及Mg-空位复合体的扩散系数及复合体激活能.
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Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金的高温压缩断裂
张庆生; 张海峰; 王爱民; 丁炳哲; 胡壮麒
金属学报. 2002, 38 (8): 835-838 .  
摘要   PDF (218KB)
利用Gleeble 1500热模拟试验机研究了Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金的高温压缩断裂.在室温情况下,在块状非晶合金断面的脉纹壁上出现了带有锯齿形边缘的裂口.在高温情况下,Zr55Al10Ni5Cu30块状非晶合金的宏观断面变得粗糙不平并出现了台阶.随着实验温度的不断上升,断面粘性流动特性变得更加明显,断面出现了大面积类似流动熔体凝固后的特征结构.塑性形变产生的最大剪切面的绝热温升或熔化是块状非晶合金局部粘性流动的原因.
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聚变应用钒合金抗氢脆性能的合金化设计
谌继明; 室贺健夫; 许增裕; 邱绍宇; 徐颖
金属学报. 2002, 38 (8): 839-843 .  
摘要   PDF (194KB)
利用渗氢后的拉伸实验,研究了氢对几种钒合金拉伸性能的影响及其氢脆断裂特性,结果表明,合金元素和氧含量均严重影响钒合金的抗氢脆能力.低氧含量V4Cr4Ti合金发生氢脆断裂的临界氢含量大于200 μg/g,而当氧含量达到700-1100 μg/g时,对所有合金,该临界值低于90μg/g.合金中的置换式合金元素Ti,Si等总是加大钒晶体中的四面体间隙,使氢原子易于偏聚到置换原子周围,增大形成气团的可能性,加重了合金的氢致硬化程度.为改善钒合金的抗氢脆性能,应选用原子尺寸与V接近的合金元素,如W和Re等.
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管线钢氢致附加应力与氢致门槛应力的相关性
张涛; 姚远; 褚武扬; 乔利杰
金属学报. 2002, 38 (8): 844-848 .  
摘要   PDF (203KB)
X80钢在空气中拉伸至塑性变形大于1%后卸载,充氢至饱和再空拉,其屈服应力小于卸载前的流变应力,其差值即氢引起的附加应力.它协助外应力促进塑性变形,引起应力集中,进而导致低应力下的脆断(即氢脆),或在低的恒定外应力下就发生氢致滞后断裂.实验表明,氢致附加应力σad随氢浓度C0升高而线性升高,即σad=-14.1+3.89C0;动态充氢慢应变速率拉伸时断裂应力随氢浓度升高而线性下降,即σF(H)=675-6.1C0;恒载荷下氢致滞后断裂门槛应力随氢浓度对数升高而线性下降,即σHIC=669-124 lnC0.
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高强钢中氢致附加拉应力的定量研究
李会录; 褚武扬; 高克玮; 乔利杰
金属学报. 2002, 38 (8): 849-852 .  
摘要   PDF (162KB)
将40CrMoTi钢拉伸试样空拉至塑性变形大于1%后卸载,充氢至饱和后再空拉,其屈服应力小于卸载前的流变应力,其差值就是固溶氢引起的附加拉应力,它协助外应力促进塑性变形.将不同强度级别(σys=900-1400 MPa)的40CrMoTi钢在pH值为4的NaCl溶液中浸泡或电解充氢,以研究氢致附加拉应力与氢浓度及材料强度的依赖关系.结果表明,浸泡后,氢致附加拉应力随强度升高而线性升高,即σad=0.14σys-106.6.氢致附加拉应力随氢浓度的对数而线性升高,即σad=-55.5+63.6.ln C0(σys=900 MPa),σad=-23.5+64.2 ln C0(σys=1050 MPa).综合为:σad=-260+0.226σys+63.9 ln C0.
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氢促进黄铜应力腐蚀及升高脱锌层应力的一致性
李会录; 褚武扬; 高克玮; 刘亚萍; 乔利杰
金属学报. 2002, 38 (8): 853-856 .  
摘要   PDF (165KB)
黄铜在氨水中腐蚀或应力腐蚀时表面形成脱锌层,它会产生一个附加拉应力.用挠度法和流变应力差值法测量了不同氢浓度试样的脱锌层所引起的附加应力.也研究了不同氢浓度试样在氨水中的应力腐蚀敏感性.慢应变速率拉伸表明,黄铜不显示氢脆,但在氨水中显示极高的应力腐蚀敏感性(ISCC),它随试样中氢浓度(C0)升高而升高.脱锌层拉应力σp也随试样中氢浓度的升高而升高.实验表明,应力腐蚀敏感性随氢浓度的变化和脱锌层拉应力随氢浓度的变化相一致.
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304不锈钢应力腐蚀促进马氏体相变
陈浩; 高克玮; 褚武扬; 王燕斌; 乔利杰
金属学报. 2002, 38 (8): 857-860 .  
摘要   PDF (163KB)
304不锈钢在143℃硅油中恒载荷预蠕变足够长时间后,再在143℃MgCl2溶液中相同恒载荷下进行应力腐蚀.结果表明,在开路条件下应力腐蚀能使表层和体内α'马氏体分别升高14%和1.5%.但如放在不发生应力腐蚀(VSCE=600 mV阴极极化)的沸腾MgCl2溶液中,则马氏体含量基本不变.测量了在不同恒电位的143℃MgCl2溶液中形成钝化膜后产生的膜致内应力.结果表明,当阴极电位VSCE≤-550 mV后,钝化膜应力为零或是压应力,同时亦未发生应力腐蚀;如VSCE>-550 mV,则随电位升高,钝化膜引起的拉应力也升高,与此同时,应力腐蚀敏感性也升高.因此,304不锈钢应力腐蚀促进马氏体相变和腐蚀钝化膜引起的附加拉应力有关.
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钝化膜应力导致不锈钢应力腐蚀
李金许; 王燕斌; 乔利杰; 褚武扬
金属学报. 2002, 38 (8): 861-865 .  
摘要   PDF (209KB)
用恒位移加载台,在透射电镜(TEM)中原位观察应力腐蚀前后裂尖前方位错组态的变化以及微裂纹的形核和扩展.结果表明,310不锈钢在沸腾的25%MgCl2水溶液中应力腐蚀时腐蚀过程能促进位错发射、增殖和运动;当腐蚀促进的位错发射和运动达到临界状态时,应力腐蚀裂纹形核和扩展.测量表明,304不锈钢在沸腾MgCl2中自然腐蚀时表面钝化膜会产生一个附加拉应力,它可能是腐蚀促进位错发射和运动的原因.
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Sm(CobalFexCu0.088Zr0.025)7.5(x=0-0.30)烧结永磁体的磁性及其高温特性
郭朝晖; 李卫
金属学报. 2002, 38 (8): 866-870 .  
摘要   PDF (217KB)
用粉末冶金工艺制备了Sm(CobalFexCu0.088Zr0.025)7.5(x=0-0.30)烧结磁体,对Fe含量x对磁体的磁性及其高温特性的影响进行了系统研究.随Fe含量的增加,最大磁能积(BH)max和剩磁Br逐渐增加,分别在x为0.21和0.27时达到了最大值205 kJ/m3和1.055 T,然后迅速下降.当x≥0.24时,磁体中开始有FeCo软磁性相析出,破坏了磁体的永磁特性.Fe含量对磁体高温稳定性有巨大的影响,在Fe含量x=0.21时,磁体内禀矫顽力温度系数β为0.23%/K;当x=0.07时,β降至-0.14%/K(293-723K).制备出有很好的高温稳定性的永磁材料Sm(CobalFe0.07Cu0.088Zr0.025)7.5,在723 K时其磁性能为:Br=0.725 T,bHc=517 kA/m,iHc=764 kA/m,(BH)max=95kJ/m3,B-H退磁曲线保持为直线.
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K38G合金及其纳米晶涂层在900℃熔融硫酸盐中的热腐蚀行为
耿树江; 王福会; 朱圣龙
金属学报. 2002, 38 (8): 871-876 .  
摘要   PDF (236KB)
用磁控溅射法在K38G合金上溅射了一层与其成分相同的纳米晶涂层,研究了铸态合金及其溅射纳米晶涂层在900℃的75%Na2SO4+25%K2SO4中的热腐蚀行为,结果表明,K38G合金经溅射形成纳米晶涂层后,腐蚀过程中能生成一层连续的Al2O3外氧化膜,延长了失稳氧化的孕育期,提高了合金的抗热腐蚀能力.并讨论了铸态合金及纳米晶涂层的热腐蚀机理.
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连铸结晶器振动下弯月面处温度波动的模拟实验
雷作胜; 任忠鸣; 张邦文; 邓康
金属学报. 2002, 38 (8): 877-880 .  
摘要   PDF (200KB)
设计了连铸结晶器弯月面处传热模拟实验,测量了在结晶器振动情况下弯月面处的温度,发现该处的温度随着结晶器的振动而产生周期性的变化.实验结果表明,结晶器振动频率越大,振动幅值、结晶器冷却强度以及结晶器与铸坯间的接触压力越小,因结晶器振动而产生的弯月面温度波动亦越小.据此认为,连铸弯月面温度波动是导致铸坯表面缺陷产生的一个重要原因.基于此"温度波动"现象,分析了包括高频小振幅振动、软接触结晶器电磁连铸、热顶结晶器等诸多技术改善铸坯表面质量的机理.
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铍环激光束钎焊过程的数值模拟
董平; 陈裕泽; 邹觉生; 李盛和
金属学报. 2002, 38 (8): 881-884 .  
摘要   PDF (180KB)
采用MARC软件对铍环激光束钎焊过程的温度场和应力场进行了有限元分析.温度场分析得到与铍环实际激光束钎焊基本一致的焊缝形状.应力场分析表明,焊接后轴向应力和环向应力在焊缝中心的钎料上为压应力,在铍环外表面热影响区和内表面均为拉应力,径向应力为压应力,焊接残余应力主要分布在离焊缝2 mm的范围内,焊接后铍环内外表面发生径向收缩.将有限元分析得到的铍环外表面的轴向残余应力结果与实测结果进行了比较,二者所反映的应力变化趋势基本一致.
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液态机械搅拌法制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料
秦孝华; 范存淦; 韩维新; 戎利建; 李依依
金属学报. 2002, 38 (8): 885-887 .  
摘要   PDF (138KB)
对陶瓷颗粒进行预处理之后,在非真空感应炉中,利用预制件法、无旋涡机械搅拌法和半固态机械搅拌法制备了颗粒增强铝基复合材料.结果表明:3种方法都能成功地解决颗粒与基体金属之间润湿性差的难题.但是预制件法制备的复合材料的颗粒体积分数有限,无旋涡机械搅拌法的制备温度高,故这两种方法均不适合制备体积分数高(大于20%)、颗粒尺寸小的复合材料.而利用半固态机械搅拌法,能够将颗粒尺寸为3.5 μm,体积分数为40%的SiC颗粒加入到金属Al中,但是当颗粒体积分数大于30%时,机械搅拌方式不能将颗粒均匀地分散在基体金属中.
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新型超声雾化技术制备球形金属粉末
张曙光; 杨必成; 杨博; 徐骏; 石力开; 朱学新
金属学报. 2002, 38 (8): 888-892 .  
摘要   PDF (220KB)
介绍了新型超声雾化制备金属粉末技术原理及工艺特点,研究了采用新型超声雾化技术制备的合金粉末形貌、粒度分布、氧含量和微观组织,并与气雾化粉末进行了比较.新型超声雾化技术直接利用超声振动雾化金属,雾化基本以静态模式进行而没有高速运动,制备的粉末光洁圆整、球形度好、粒度分布窄,具有设备和工艺简单、可控性高、成本低等显著技术优势.
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图像识别技术研究有色金属大气腐蚀早期行为
宋诗哲; 王守琰; 高志明; 张晓云; 马颐军; 李家柱
金属学报. 2002, 38 (8): 893-896 .  
摘要   PDF (205KB)
提出了基于图像识别技术研究有色金属大气腐蚀早期行为的方法,用扫描仪获取试样的大气腐蚀形貌图像,采用连续小波变换对图像进行分解并提取能量值作为特征信息,研究了图像特征值和试样腐蚀失重数据之间的相关性.运用该方法分析了北京郊区纯锌的大气腐蚀试样.结果表明,该方法可以对纯锌的大气腐蚀早期行为进行判断和预测.
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