最新刊期

    2024 44 2

      本期推荐

    • 在热学、力学、电学等领域,氮化铝(AlN)陶瓷材料的研究进展备受关注。专家综述了AlN增强Al基、Mg基复合材料的制备方法、显微组织及性能,为复合材料应用提供新方向。
      阎峰云,孙晓昊,张燕强
      2024, 44(2): 145-151. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.001
      摘要:氮化铝(AlN)作为一种性能优良的陶瓷材料,在热学、力学、电学等领域有较大的应用价值。将AlN陶瓷加入Al、Mg等金属中形成的金属基复合材料可以获得良好的综合性能。介绍了AlN的结构与性质,并综述了AlN增强Al基、Mg基复合材料的制备方法、显微组织及力学性能和热物理性能方面的研究现状。探讨了该类复合材料存在的问题,并对未来的应用研究方向做了展望。  
      关键词:AlN;复合材料;制备方法;显微组织;性能   
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      发布时间:2024-05-28

      试验研究

    • 在铝合金斜头管挤压铸造成形工艺研究中,通过优化工艺参数,成功生产出外形完好、内部无缺陷的铸件。经T6热处理后,铸件的力学性能达到设计要求,为车身轻量化提供了有效解决方案。
      陈云,薛天琪,余鉴,杨鹏,董其娟,梁乘鹏
      2024, 44(2): 152-157. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.002
      摘要:为了实现车身轻量化,同时使斜头管兼具良好的成形性能和优异的力学性能,研究了铝合金斜头管的挤压铸造成形工艺。结果表明,浇注温度为710 ℃、三阶段压射速度分别为200、90、150 mm/s、模具温度为250 ℃、局部挤压延迟时间为2.5 s、局部挤压保压时间为25 s时,生产的斜头管铸件外形完好,内部无明显缺陷。对斜头管铸件进行T6热处理(固溶处理535 ℃×8 h,时效处理180 ℃×4 h),其抗拉强度为318.4 MPa,屈服强度为269.5 MPa,伸长率为12.95%,满足产品设计需求。  
      关键词:斜头管;挤压铸造;局部挤压;T6热处理   
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      发布时间:2024-05-28

      研究·论述

    • 在金属材料领域,研究者们通过施加物理外场调控液态金属凝固过程,以改善凝固组织,获得高性能铸件。这一发现为金属材料的创新应用和发展趋势提供了新方向。
      王芳,张世杰,周一帆,郭建军,贾怡清
      2024, 44(2): 158-164. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.003
      摘要:施加物理外场可以对液态金属凝固过程进行调控,改善凝固组织进而获得高性能的优质铸件。阐述了不同物理外场(电脉冲、电磁场、重力场、超声波等)对纯金属和合金凝固组织影响及其作用机理,总结了物理外场对合金凝固过程的影响及其在金属材料中的应用,并介绍了各外场的创新应用以及发展趋势。  
      关键词:电脉冲;电磁场;重力场;超声波;凝固组织   
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      发布时间:2024-05-28

      研究·计算机应用

    • 在材料热物性参数求解领域,专家提出了一种基于冷却曲线差异的粒子群优化寻优方法,以25G材料为例进行了验证,结果表明该方法精度高、计算次数少、人工经验依赖度低。
      张琦,沈旭,殷亚军,李文,计效园,周建新
      2024, 44(2): 165-169. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.004
      摘要:针对铸造过程材料热物性参数求解方法适用参数种类少、人工经验依赖度高的问题,根据铸造冷却曲线特征与粒子群优化算法,建立了基于冷却曲线间差异的适应度函数。提出了基于种群搜索状态与粒子适应度排序的惯性权重调整策略,并结合冷却曲线特征适应度的粒子群速度迭代策略,建立了一种铸造过程材料热物性参数寻优方法,并以25G材料为例进行了实际验证。结果表明,试验方法可达到与人工反求法相同的精度,且所需计算次数少、人工经验依赖度低。  
      关键词:冷却曲线特征;粒子群算法;热物性参数   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在精密铸造领域,研究者利用ProCAST软件模拟了DZ409合金大尺寸空心定向叶片的铸造过程,分析了温度场、凝固参数和应力场,并通过G/R值优化工艺,显著改善了叶身晶粒取向。
      李杨,房雨萌,代淑荣,刘蓓蕾,吴保平,吴剑涛,李俊涛
      2024, 44(2): 170-176. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.005
      摘要:采用ProCAST软件研究了DZ409合金大尺寸空心定向叶片精密铸造过程的温度场,分析了固液界面前沿的变化,研究了定向凝固过程中浇注温度、型壳温度、拉晶速率对温度场、凝固参数、应力场的影响,并通过G(温度梯度)/R(凝固速率)分析优选工艺模拟凝固组织。结果显示,当浇注温度和模具温度均为1 560 ℃时,铸件不同位置的温度梯度与G/R值较大,有利于定向凝固柱状晶的生长。低拉晶速率可以获得较大的温度梯度、G/R值,有利于定向柱状晶粒生长。通过选择合适的浇注温度和拉晶速率,可显著改善叶身的晶粒取向。对模拟得到的较优工艺进行试验验证,发现晶粒取向与模拟结果一致。  
      关键词:定向叶片;ProCAST;精密铸造   
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      发布时间:2024-05-28

      研究·合金工艺

    • 最新研究揭示了温度对AZ31镁合金中厚板弯曲行为的影响,发现随着温度升高,弯曲断裂应力显著下降,主要由于非基面滑移和孪生被激活导致变形抗力降低。研究还发现,在100℃弯曲过程中,镁板拉伸区孪晶数量远少于压缩区,拉伸区再结晶晶粒占比为2.10%,变形晶粒占比高,晶界为小角度晶界,位错密度大,晶粒c轴取向向ND方向转动,导致拉伸区变形程度大、协调性差,更易发生断裂。这一发现为镁合金板材的加工和应用提供了重要指导。
      贾伟鑫,乐启炽,宝磊,王彤,廖启宇
      2024, 44(2): 177-181. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.006
      摘要:对AZ31镁合金轧制过后的中厚板进行弯曲行为研究,以探究温度对镁合金板材的弯曲的影响以及弯曲过程中镁合金板材组织变化。结果发现,弯曲断裂应力随温度升高而大幅下降,其主要原因是温度升高导致非基面滑移和孪生被激活使得板材的变形抗力下降。通过模拟弯曲过程得到镁板内侧主要受压应力,外侧主要受拉应力,实际卷取过程中断裂应变大于弯曲断裂应变。在100 ℃弯曲过程中镁板的拉伸区产生孪晶数量远少于压缩区,拉伸区再结晶晶粒占比为2.10%,变形晶粒占比高,大部分晶界为小角度晶界,位错密度大,(0001)极密度点在轧制接触面法向(ND)方向聚集,晶粒c轴取向向ND方向转动,导致拉伸区变形程度大、协调性差,更易发生断裂。  
      关键词:镁合金;中厚板;弯曲行为;温度影响   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在国际热核聚变实验堆偏滤器服役工况下,Cu-0.6Cr-0.1Zr合金的力学性能和电导率研究取得新进展。通过优化轧制时效工艺,实现了合金屈服强度624.5 MPa、伸长率12.1%、电导率45.762 MS/m的优异综合性能。TEM和EBSD分析揭示了晶界强化、位错强化和析出强化是合金强度高的关键因素。
      刘亨,曲建平,李国梁,接金川,李廷举
      2024, 44(2): 182-188. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.007
      摘要:基于ITER偏滤器服役工况制备了Cu-0.6Cr-0.1Zr合金,探究了不同轧制时效工艺对该合金力学性能和电导率的影响机理。结果表明,950 ℃固溶2 h+室温轧制50%+450 ℃时效15 min+室温轧制80%+450 ℃时效2 h工艺条件下合金综合性能最佳,其屈服强度为624.5 MPa、伸长率为12.1%、电导率为45.762 MS/m。采用TEM和EBSD表征了合金的主要强化相和显微组织,发现晶界强化、位错强化和析出强化是Cu-0.6Cr-0.1Zr合金强度高的重要原因。  
      关键词:Cu-Cr-Zr合金;轧制;时效;沉淀物;位错密度   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在铝合金挤压铸造成形领域,研究人员通过数值模拟和金相组织分析,发现半固态挤压铸造具有充形平稳、凝固时间短、孔隙率低等优点。通过固溶、时效热处理,可以显著改善A356铝合金的组织及性能。经540℃×4h固溶+180℃×9h时效处理后,半固态挤压铸造试样展现出优异的抗拉强度、伸长率和热导率,为铝合金挤压铸造成形提供了新的解决方案。
      邱谨,曹杨婧,罗晓梅,周宏伟,曹驰,毕广利,李元东
      2024, 44(2): 189-197. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.008
      摘要:采用数值模拟和金相组织分析研究了A356铝合金挤压铸造成形顺序及凝固过程,发现半固态挤压铸造不仅充形平稳,凝固时间短,且孔隙率低。通过固溶、时效热处理可以改善金属型铸造、液态挤压铸造、半固态挤压铸造试样的组织及性能。结果表明,固溶处理后α-Al基体晶粒形貌与铸态相同,晶粒尺寸稍有长大,共晶Si球化尺寸集中在1.5 μm左右。随着固溶温度升高,力学性能与热导率先增加后减小,而半固态挤压铸造后合金力学性能在560 ℃下固溶时并未降低。进一步时效处理后,过饱和的固溶体中析出弥散分布的Mg2Si强化相,其不仅能够阻碍位错运动,提高A356铝合金的抗拉强度,而且减少了固溶原子与空位对电子的散射作用,提高导热性能。540 ℃×4 h固溶+180 ℃×9 h时效处理后,半固态挤压铸造试样性能最佳,其抗拉强度、伸长率、热导率分别为283.65 MPa、13.2%、191.82 W/(m∙K)。  
      关键词:挤压铸造;半固态;数值模拟;热处理;热导率   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在镁合金领域,研究者通过重力铸造、挤压铸造及流变挤压铸造工艺制备Mg-12Zn-1Y合金,发现流变挤压铸造在超声功率1600W时,合金的力学性能最优,显著提高了屈服强度、抗拉强度和伸长率。
      伍德超,方晓刚,张天阳,刘继广,杨友文,吕书林,吴树森
      2024, 44(2): 198-202. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.009
      摘要:特定Zn、Y含量的Mg-Zn-Y合金能原位形成二十面体准晶增强I相(I-Mg3Zn6Y),但常规铸造凝固条件下形成的准晶组织粗大,难以发挥其性能优势。研究了重力铸造、挤压铸造及流变挤压铸造工艺制备的Mg-12Zn-1Y合金的组织和力学性能。结果表明,在重力铸造的合金组织中,大量粗大的I相和Mg7Zn3相聚集在一起。挤压铸造使I相转变为细小的层片状,且Mg7Zn3含量降低。对于流变挤压铸造的合金,随着制浆过程中超声功率增大,α-Mg晶粒得到较大程度的细化和球化,共晶组织间距明显减小,而随着超声功率持续增加到2 400 W时,共晶组织出现一定程度富集。当超声功率为1 600 W时,合金的力学性能最优,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为185 MPa、276 MPa和6.8%,相较于挤压铸造分别提高了35.0%、24.9%和142.9%。  
      关键词:Mg-Zn-Y合金;准晶;铸造工艺;微观组织;力学性能   
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      发布时间:2024-05-28
    • 最新研究揭示了Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2TiB2合金的高温蠕变变形与断裂行为。通过XRD、SEM、EBSD和TEM等技术手段,发现合金的变形速率主要由位错攀移控制,蠕变断裂模式为韧脆混合型断裂。随着温度升高和应力增大,局部韧断区域增加,萌生裂纹数量增多。晶界处的B2相和γ相的界面存在较大的应力集中,容易萌生裂纹。硼化物在蠕变过程中可阻碍位错运动并促进动态再结晶。
      邵意,徐丽娟,肖树龙,田竟,陈玉勇
      2024, 44(2): 203-211. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.010
      摘要:通过XRD与SEM分析铸态Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr-0.2TiB2合金组织,并进行760~840 ℃、240~300 MPa范围内的蠕变测试,利用SEM、EBSD和TEM方法观察蠕变变形后的显微组织及断口形貌,以探究温度和应力对试验合金高温蠕变变形与断裂行为的影响。结果表明,该铸态合金为近片层组织,硼化物弥散分布在基体中。根据蠕变数据计算可得合金在测试范围内的应力指数n和蠕变激活能Qc分别为6.64和388.37 kJ/mol。结合TEM观察可推知,合金的变形速率主要由位错攀移控制。结合蠕变变形后的显微组织及断口形貌可知,该合金的蠕变断裂模式主要为韧脆混合型断裂。随着温度升高,局部韧断区域增加;随着应力增大,萌生裂纹数量增多。根据EBSD和TEM分析可知,晶界处的B2相和γ相的界面存在较大的应力集中,容易萌生裂纹。此外,在蠕变过程中,硼化物不仅可以阻碍位错运动,还可促进动态再结晶。  
      关键词:高Nb-TiAl合金;显微组织;蠕变;变形行为;硼化物   
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      发布时间:2024-05-28
    • 最新研究发现,对固溶态2055铝锂合金进行预轧制变形,可显著提升其硬度和强度。10%预轧制+155℃×28h峰时效合金的屈服强度和抗拉强度分别比未预轧制合金提高了67%和43%,主要原因是大塑性变形诱导高密度位错促进析出相大量均匀弥散析出。
      于培文,边丽萍,王鹏辉,韩绍杰,梁经韬
      2024, 44(2): 212-215. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.011
      摘要:研究了不同预轧制变形时效对固溶态2055铝锂合金组织和力学性能的影响。结果表明,对固溶2055铝锂合金在时效前进行预轧制变形可显著缩短峰值时效时间、提高合金硬度和强度。当预轧制变形量为0、3%和10%时,2055铝锂合金分别在155 ℃下时效40、30和28 h达到峰值硬度(HV),分别为207.66、215.31和220.07。10%预轧制+155 ℃×28 h峰时效合金的屈服强度、抗拉强度分别达到562.64 MPa和622.04 MPa,比未预轧制、3%预轧制峰时效合金分别提高了67%、21%和43%、8%,大塑性变形诱导高密度位错促进析出相大量均匀弥散析出是其力学性能提高的主要原因。  
      关键词:2055铝锂合金;预轧制变形;时效;力学性能   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在异种铝合金搅拌摩擦焊领域,研究者通过正交试验,发现搅拌头转速对焊接接头强度影响最大,当搅拌头转速为1200r/min、行走速度为200mm/s、下压量为0.1mm时,可获得性能优良的焊接接头,其抗拉强度达到母材的89%以上,伸长率为母材的54%以上。
      田洋,张元好
      2024, 44(2): 216-221. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.012
      摘要:以厚度为5 mm的铸造铝合金ZL114和变形铝合金6061为研究对象进行搅拌摩擦焊对接试验,设计正交试验研究了焊接参数对ZL114/6061异种铝合金搅拌摩擦焊接头形貌和力学性能的影响。结果表明,搅拌头转速对焊接接头强度影响最大,搅拌头行走速度次之,下压量影响最小。当搅拌头转速为1 200 r/min、行走速度为200 mm/s、下压量为0.1 mm时可获得较好焊接接头性能,接头平均抗拉强度为285 MPa,达到母材强度的89%以上,接头伸长率为9.17%,达到母材伸长率的54%以上;焊核区晶粒呈细小分布,热力影响区晶粒呈细长分布,硬度最低。焊接接头拉伸断裂形式呈现韧-脆混合断裂。  
      关键词:异种铝合金;搅拌摩擦焊;抗拉强度;正交试验设计;力学性能   
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      发布时间:2024-05-28

      研究·合金性能

    • 最新研究揭示了Al-xCe和Al-8Ce-yNi合金的微观结构和力学性能。随着Ce和Ni含量的增加,合金的枝晶尺寸减小,共晶团网状结构形成,显著提高了室温和高温下的抗拉强度。
      肖昌焱,林冲,谭纬文,李杰,吴树森
      2024, 44(2): 222-227. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.013
      摘要:采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、能谱仪等手段,研究了Al-xCe (x=6,8,10,12,%,质量分数,下同) 和Al-8Ce-yNi (y=2,3,4,5,6,%) 合金的组织和力学性能。结果表明,随着Ce含量增加,Al-Ce二元合金中α-Al枝晶显著细化,共晶Al11Ce3相体积分数增大;当Ce含量为12%时,生成了粗大的初生Al11Ce3相。随着Ni含量增加,Al-8Ce-yNi合金固液两相区变窄,α-Al晶体固液界面成分过冷程度增加,晶体分枝加快,这导致了α-Al枝晶尺寸明显减小,同时合金中出现了由Al3Ni和Al11Ce3相构成的三元共晶团网状结构。Al-8Ce-yNi合金室温和350 ℃高温抗拉强度均随着Ni含量的增加而增大。当Ni含量为6%时,合金室温和350 ℃高温下抗拉强度均达到最大值,分别为189 MPa和72 MPa。  
      关键词:耐热Al-Ce合金;组织;力学性能   
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      发布时间:2024-05-28
    • 最新研究发现,在Al-5.5Mg-0.3Mn合金中复合添加微量Sc和Zr元素,能有效降低合金晶间腐蚀和应力腐蚀敏感性,为铝合金材料的耐腐蚀性能提升提供了新思路。
      陈晓明,黄宏锋,刘崇宇,韦莉莉,朱家豪,田晔,范俊
      2024, 44(2): 228-234. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.014
      摘要:在Al-5.5Mg-0.3Mn合金基础上,复合添加微量Sc和Zr元素制备Al-5.5Mg-0.3Mn-0.2Sc-0.1Zr合金,通过晶间腐蚀试验、应力腐蚀试验并结合OM,SEM和EBSD显微组织分析,对比研究微量Sc、Zr对Al-Mg-Mn合金敏化腐蚀行为的影响。结果表明,Sc、Zr的添加能细化Al-Mg-Mn合金晶粒尺寸,抑制再结晶,提高合金板材基体中小角度晶界比例和位错密度,优化合金的晶界结构,改善了合金在敏化热处理过程中β相的析出与分布,有效降低合金晶间腐蚀和应力腐蚀敏感性。  
      关键词:Al-Mg合金;微合金化;敏化热处理;β相;耐腐蚀性能   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在材料科学领域,研究者通过高温等通道转角挤压法制备了多类型AZ80变形镁合金。分析表明,A型双峰组织镁合金具有更高的屈服强度、抗拉强度和伸长率,其强化效果优于B型双峰组织。这一发现为镁合金的微观组织优化提供了新思路。
      郑军,骆晓东,肖毅生
      2024, 44(2): 235-239. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.015
      摘要:采用高温等通道转角挤压(ECAP)方法制备了多类型AZ80变形镁合金,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析了镁合金的微观组织特征,研究了晶粒分布特征对镁合金室温力学性能的影响,探究了双峰组织的强化机制。结果表明, A型双峰组织镁合金的平均晶粒尺寸约为80 μm,其室温屈服强度与抗拉强度分别为226.1、454.3 MPa,伸长率为17.5%,均高于平均晶粒尺寸约为4 μm的细晶镁合金的屈服强度(215.4 MPa)、抗拉强度(438.0 MPa)和伸长率(14.0%)。另外, A型双峰组织的强化效果优于B型双峰组织,细晶强化效果介于B型双峰组织与均匀细晶组织; B型双峰组织过度的晶粒细化会破坏双峰组织的强化作用。  
      关键词:镁合金;晶粒分布;双峰组织;强化机制   
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      发布时间:2024-05-28
    • 最新研究发现,MoNbVTax合金的高温抗氧化性能随Ta含量增加而提高,Ta氧化物的化学稳定性和致密度有助于抑制氧化层的扩散开裂。
      余圣,刘家言,李龙丰,郑伟杰,吕书林,吴树森,王锦程,郭威
      2024, 44(2): 240-244. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.016
      摘要:通过将MoNbVTax(x=0、0.3、0.5、0.7和1)试样置于800 ℃的大气环境下进行不同时间的氧化试验,研究了氧化时间和Ta含量对合金氧化性能及机理的影响。结果发现,随着氧化时间延长,氧化产物发生熔化/气化,表面氧化层逐渐变厚开裂。Ta含量增加增强了高熵合金特有的缓慢扩散效应,抑制了O元素在合金内的扩散,降低了富易气化元素(V)/易氧化区域的含量,减少了O的扩散通道,合金的高温抗氧化性能逐渐提高。此外,Ta氧化物化学稳定性更高,开裂倾向更小,提高了氧化层的致密度,抑制了氧化层的扩散开裂。  
      关键词:难熔高熵合金;高温氧化行为;抗氧化机理   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在形状记忆合金领域,研究人员建立了三维相场模型,模拟并预测了Cu-Al-Ni合金在外加载荷下的马氏体逆相变,验证了外加载荷对弹性应变能的作用,为理解外加载荷对马氏体逆相变的影响提供了新见解。
      王丽红,满蛟,周建平
      2024, 44(2): 245-250. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.017
      摘要:通过建立两个马氏体变体的三维相场模型,对Cu-Al-Ni形状记忆合金外加载荷下的马氏体逆相变进行了模拟和预测,验证了外加载荷对弹性应变能的作用,探究了外加载荷对马氏体逆相变的影响。结果显示,在Cu-Al-Ni形状记忆合金中,拉伸和压缩载荷均会阻碍马氏体逆相变的进程,原因是拉伸和压缩载荷会释放储存在马氏体相变中的弹性应变能。通过相场模拟计算,发现压缩载荷对弹性应变能的释放作用优于拉伸载荷。  
      关键词:相场模拟;马氏体逆相变;Cu-Al-Ni合金;弹性应变能   
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      发布时间:2024-05-28
    • 最新研究发现,Al-Al2Cu共晶合金在不同温度和时间的时效处理后,其微观结构和蠕变性能发生显著变化。实验结果表明,共晶合金的高温变形抗力主要由Al2Cu层控制,为合金的高温应用提供了重要指导。
      倪超,吴继礼,王琳,陆韬
      2024, 44(2): 251-256. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.018
      摘要:利用X射线衍射仪和光学显微镜分析了Al-Al2Cu共晶合金经过不同时效处理后α-Al层和Al2Cu层的微观结构以及纳米压痕蠕变性能的演变规律。结果发现,在273 ℃下经过不同时效时间处理后,共晶合金中有块状Al2Cu相形成,并随着时间的延长数量增多。在195 ℃和273 ℃下经过不同时效时间处理后,α-Al层和Al2Cu层的蠕变应力指数和热激活体积的变化均发生改变,证明了共晶合金的高温服役环境下变形抗力由Al2Cu层主导。  
      关键词:共晶合金;时效处理;纳米压痕蠕变;变形   
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      发布时间:2024-05-28

      研究·增材制造

    • 在增材制造领域,研究者采用有限元分析法,成功制造并验证了动力端高温轴流涡轮组件。试验结果证实,增材制造的涡轮在高温和超转速条件下可安全工作,满足工作要求,为增材制造高温合金涡轮技术提供了可行性验证。
      汪洋冰,郭朦
      2024, 44(2): 257-262. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.019
      摘要:基于有限元分析法研究了增材制造轴流涡轮强度,采用增材制造技术成形了动力端高温轴流涡轮组件并进行超转试验验证。结果表明,增材制造的轴流涡轮变形最大值均出现在叶尖处,涡轮表面最大等效应力值接近GH4251材料的极限屈服强度(830~923 MPa),但仍小于极限抗拉强度(1 150~1 400 MPa),满足轴流涡轮工作要求。在650 ℃和涡轮设计转速的115%条件下,涡轮可安全工作5 min,试验后荧光检查及尺寸检查均满足航标要求,证实了增材制造高温合金轴流涡轮技术的可行性。  
      关键词:增材制造;轴流涡轮;有限元分析;超转试验验证   
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      发布时间:2024-05-28

      研究·复合材料

    • 在非晶复合材料领域,通过调控Al含量,研究了[(Zr0.5Cu0.5)99.5-xAlxSn0.5]0.97Ta3合金的微观组织及力学性能变化规律,为合金组织与性能的可调可控提供了解决方案。
      李龙丰,张震,吕书林,王锦程,吴树森,郭威
      2024, 44(2): 263-266. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.020
      摘要:针对具有多相复合结构的[(Zr0.5Cu0.599.5-xAlxSn0.50.97Ta3(摩尔比)非晶复合材料,通过调控Al含量(x=5,6,8),探讨了非晶复合材料微观组织及力学性能的变化规律。研究表明,Al含量会对复合体系中基体的非晶形成能力产生影响。随着Al含量的增大,体系中的非晶形成能力先增大后减小。非晶形成能力的变化会对凝固过程中析出的多相增强结构含量及尺寸产生相应影响,进而影响非晶复合材料的屈服强度和塑性变形能力。因此,可根据不同性能需求进行成分选择,实现合金组织与性能的可调可控。  
      关键词:非晶复合材料;非晶形成能力;多相增强;强韧性   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在非晶复合材料领域,研究人员通过向Cu-Zr-Al-Sn体系中添加Ta元素,成功制备了多相增强CuZr基非晶复合材料。研究发现,富Ta相可作为B2-CuZr相的有效异质形核基底,调控其析出量、尺寸和分布,从而显著提高合金的力学性能。当Ta含量为5%时,复合材料的抗压强度达到2214 MPa,塑性应变达到4.3%。这一研究为非晶复合材料的制备提供了新思路。
      黄润华,张震,郭威,吕书林,王锦程,吴树森
      2024, 44(2): 267-270. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.021
      摘要:针对Cu-Zr-Al-Sn非晶复合材料中B2-CuZr相析出不均匀,尺寸较大的问题,向体系中添加Ta元素,旨在通过高熔点富Ta相的析出,促进B2-CuZr相的异质形核与均匀分散,制备多相增强CuZr基非晶复合材料。研究了不同Ta添加量时复合材料的组织与性能的演化规律,发现引入的富Ta相可成为B2-CuZr相的有效异质形核基底,调控B2-CuZr相的析出量、尺寸和分布,形成的多相增强结构可有效改善合金的力学性能。随着Ta含量增加,试样的屈服强度逐渐降低,塑性变形能力先增加后减小,性能最优异的[(Cu0.5Zr0.50.925Al0.07Sn0.00597Ta5非晶复合材料的抗压强度达到2 214 MPa,塑性应变达到4.3%。  
      关键词:非晶复合材料;多相增强结构;室温塑性   
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      发布时间:2024-05-28

      应用·精密铸造

    • 在铝电解领域,研究人员通过真空熔炼法制备了Cu-Ni-Fe-8Al合金,并添加不同La含量,研究了Al、La的添加对合金微观组织结构及电解腐蚀性能的影响。结果表明,添加Al元素和微量稀土La的Cu-Ni-Fe-8Al-La合金有望成为惰性阳极铝电解用备选阳极材料。
      张鹏元,刘哲,刘子涵,李子豪,曹欣奕,王琛,刘英
      2024, 44(2): 271-276. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.022
      摘要:针对Cu-Ni-Fe合金惰性阳极在铝电解过程中高温氧化和耐腐蚀性能差等问题,采用真空熔炼法制备了Cu-Ni-Fe-8Al合金,同时制备了不同La含量的Cu-Ni-Fe-8Al-xLa(x=0,1,2,质量分数)合金,研究了Al、La的添加对Cu-Ni-Fe合金微观组织结构及电解腐蚀性能的影响。结果表明,添加Al元素后,合金在高温电解过程中形成铝酸盐,抑制了Cu的外扩散;添加稀土La提高了氧化膜层与基体的结合性,进一步降低阳极材料的腐蚀损耗,但过高的La添加在一定程度上加速了合金的腐蚀。因此,添加适量Al和微量稀土La的Cu-Ni-Fe-8Al-La合金有望成为惰性阳极铝电解用备选阳极材料。  
      关键词:稀土La;惰性阳极;铝电解;腐蚀   
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      发布时间:2024-05-28

      应用·压力铸造

    • 在汽车发动机前盖制造领域,专家通过理论设计、模拟分析和试模调整,成功优化了浇注系统和排溢系统,提高了产品品质和模具稳定性。
      董淑婧,侯丽彬
      2024, 44(2): 277-280. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.023
      摘要:对汽车发动机前盖形状、结构特点及技术要求进行分析,设计了该产品浇注系统和排溢系统,并采用计算方法设计出内浇口、横浇道、排溢槽的尺寸。在理论设计的基础上,使用AnyCasting软件对发动机前盖产品的压铸过程进行模拟,经过实际试模后对产品品质进行检查,对排溢槽尺寸进行微调。经过理论计算、模拟分析、试模调整后最终确定了浇注系统和排溢系统,经批量生产验证,产品品质高、模具运行稳定可靠。  
      关键词:前盖;浇注系统;排溢系统;模拟分析   
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      发布时间:2024-05-28
    • 在铝合金材料性能研究领域,专家通过测量差压铸件不同区域的二次枝晶间距并进行疲劳试验,建立了疲劳寿命、应力与二次枝晶间距的定量关系,为提高铝合金材料性能预测准确性提供了解决方案。
      徐佐,乔海波,邱正,夏书乐,刘书基,朱志华
      2024, 44(2): 281-285. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.024
      摘要:差压铸件由于复杂的结构、凝固条件不均匀,其内部的二次枝晶间距分布存在较大差异,进而导致不同区域存在不同的性能。目前,产品设计阶段的有限元分析采用统一的材料疲劳性能模型,导致模拟与试验结果存在偏差。通过对差压铸件不同位置区域进行二次枝晶间距测量和材料疲劳试验,建立了差压铸造A356铝合金的疲劳寿命、应力和二次枝晶间距的定量关系式,得到了不同二次枝晶间距对应的S-N曲线。经过试验验证,该定量关系式的预测结果与试验结果符合较好,预测疲劳寿命的对数相对误差最大绝对值在2%以下。同时,还通过扫描电镜(SEM)对材料疲劳断口进行了观察,阐述了疲劳裂纹的萌生和扩展机制。  
      关键词:差压铸造;A356合金;二次枝晶间距;疲劳性能   
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      发布时间:2024-05-28

      应用·消失模铸造

    • 在铝合金性能研究领域,专家通过消失模铸造ADC12铝合金,发现机械振动条件可显著影响合金性能。随着振动峰值加速度的增加,合金液产生对流,晶粒细化,抗拉强度在特定振动频率和振幅下达到最大,为铝合金性能优化提供新思路。
      席红梅,程精涛
      2024, 44(2): 286-288. DOI: 10.15980/j.tzzz.2024.02.025
      摘要:以消失模铸造铸造ADC12铝合金为对象,研究不同机械振动条件对铝合金性能的影响。结果发现,随机械振动峰值加速度的增加,铝合金液产生对流现象并引发枝晶破碎,形核数量不断增加,晶粒逐渐细化;合金抗拉强度随着振动频率、振幅的增加而增大,在振动频率为100 Hz、振幅为0.08 mm时达到最大值,但随着振动频率、振幅的进一步增加,合金抗拉强度开始逐渐下降。  
      关键词:铝合金;机械振动;消失模铸造;铸件性能   
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      发布时间:2024-05-28
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