2018年, 第39卷, 第11期　
刊出日期：2018-11-25
  

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    文献综述
  • 剧烈塑性变形工艺加工镁合金的研究进展
    兖利鹏, 李全安, 陈晓亚
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 1-9. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0308
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    镁合金结构件主要是采用传统的铸造工艺生产，变形加工后的镁合金性能比铸造镁合金更优异，镁合金的变形工艺方法成为目前研究的重点。为此，本文分析了剧烈塑性变形工艺成形镁合金的技术原理，介绍了剧烈塑性变形工艺对镁合金显微组织、力学性能、晶界取向和织构取向的影响，总结了镁合金在剧烈塑性变形下晶粒细化的机理，并展望了剧烈塑性变形制备镁合金的未来发展方向和需要解决的问题。
    • 复合材料
  • 半固态制备Ti3SiC2/Al-4Si复合材料的界面反应对组织及性能影响
    胡涛涛, 靳一鸣, 尤振平, 张炜, 李学帅, 郭丽丽, 张建波
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 10-16. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0263
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    以Ti3SiC2粉末为增强体，Al-4Si合金作为基体，通过半固态工艺制备了5%（质量分数）Ti3SiC2/Al-4Si复合材料。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等研究了半固态制备5%（质量分数）Ti3SiC2/Al-4Si复合材料的界面反应对其组织及性能的影响。结果表明，在半固态制备过程中Ti3SiC2与Al-4Si基体发生界面反应生成了Al3Ti、TiC、Al4C3物相，Al3Ti及TiC颗粒分布在晶界处；复合材料硬度约为46.8 HV0.3，相比Al-4Si基体合金硬度略微提高；与Al-4Si基体合金相比，界面反应产生的第二相颗粒显著改善复合材料的摩擦学性能，摩擦系数为0.263，磨损量为0.0069 g。
    • 有色金属合金材料
  • Sn对Mg-6Al合金腐蚀行为的影响
    张清, 朱利敏, 李全安
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 17-21. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0271
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    采用常温浸泡方法和质量损失法研究了加入不同含量（0.5~2.0 mass%）的Sn对Mg-6 mass% Al合金在0.5 mass% NaCl溶液中腐蚀行为的影响，采用扫描电镜观察了合金的腐蚀形貌，采用光学显微镜对合金的显微组织进行了观察。结果表明：合金的腐蚀形貌与腐蚀速率测试结果具有较强的一致性；不含Sn时，Mg-6Al合金的腐蚀速率为0.985 mm/a，随着Sn含量从0.5%增加到2.0%，Mg-6Al合金的腐蚀速率先降低后升高；当Sn含量为1.0%时，Mg-6Al合金的腐蚀速率达到最低，为0.568 mm/a，此时合金的耐腐蚀性能最好，这主要是由于向Mg-6Al合金中加入适量的Sn后，可细化合金的显微组织，同时降低腐蚀速率，并且改善腐蚀形貌，进而显著提高合金的耐腐蚀性能。
  • 铸态Mg-13Gd-xNd-0.5Zr合金的组织和性能
    陈晓亚, 李全安, 李志涛, 王颂博, 张帅, 关海昆
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 22-27. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0280
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    采用电磁感应炉制备了Mg-13Gd-xNd-0.5Zr合金（x=0，1，2，3 mass%），并结合X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子拉伸实验机等对合金的相组成、微观组织、元素分布、力学性能等进行分析测试。结果表明：Mg-13Gd-xNd-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体和Mg5Gd、Mg41Nd5相组成，Mg5Gd和Mg41Nd5相主要分布在晶界处；稀土元素Nd的加入能够细化合金组织，并引起α-Mg基体晶格畸变；当添加2%的Nd时，合金抗拉强度达到最高245 MPa，与不含Nd合金相比提高了16.33%。
  • Zr含量对大应变轧制2524铝合金板材微观组织及力学性能的影响
    王松辉, 孙有平, 陶德福, 何江美, 李旺珍
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 28-37. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0298
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    采用光学显微镜（OM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和拉伸试验机等研究了Zr含量对2524铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明：添加Zr元素能够明显细化铸态2524铝合金的晶粒。铸态合金存在明显的枝晶偏析，经过均匀化退火处理后，非平衡低熔点相基本溶入基体，晶间组织分布趋于均匀。大应变轧制变形后，2524铝合金中均得到了典型的纤维状组织，合金中的第二相主要为S（Al2CuMg）相，θ（Al2Cu）相、T（Al20Cu2Mn3）相和Al3Zr相，并沿晶界呈连续分布。经时效处理后，形成大量弥散的Al3Zr粒子，对位错和亚晶界具有强烈的钉扎作用，能明显提高合金的抗再结晶能力和室温力学性能。随着Zr含量的增加合金力学性能呈现递增趋势，当Zr含量为0.5 mass%时，2524铝合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为645 MPa、548 MPa和11%。
  • 不同时效制度对7075铝合金组织及抗应力腐蚀性能的影响
    齐跃, 郗建豪, 林忠亮, 贾晓娇, 张晓斌, 余传魁
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 38-45. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0305
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    结合回归再时效（RRA）以及分级时效两种方法，利用二者的优点，探究不同热处理制度对7075铝合金组织结构及其抗应力腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、显微硬度仪以及扫描电镜等分析方法研究了不同时效热处理后7075铝合金组织的变化。按照ASTM G44-99应力腐蚀实验标准，对相同方法加工制造的7075铝合金螺母进行应力腐蚀实验。结果表明，经过"RRA+分级时效"的7075铝合金会获得更加均匀、细密的显微组织；而经过"回归+分级时效"处理的铝合金，在保持一定高强度的情况下，获得了更好的抗应力腐蚀性能。
  • Mo含量对烧结WC-CoCrCuFeNiMox硬质合金性能的影响
    羊求民, 唐彦渊, 赖星任, 张龙辉, 邓登飞, 李倩
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 46-51. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0228
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    以CoCrCuFeNiMox高熵合金粉末为粘结相，通过粉末冶金压制、烧结工艺制备WC-6 mass% CoCrCuFeNiMox硬质合金，并研究了高熵合金粘结相中Mo含量的不同对合金性能的影响。结果表明，WC-6 mass% CoCrCuFeNiMox硬质合金在1380℃烧结后所获得的合金物相主要由WC相和FCC面心立方相组成。随着烧结温度的提高，粘结剂的FCC相消失，其主要原因可能是温度升高，高熵合金粘结相中各元素的扩散得到加强，且Mo的加入使元素间的扩散混乱，致使其出现无序相，导致XRD探测不到具体的FCC面心相。此外，随着Mo含量的增加，粘结相中的混乱度增加，致使其溶解的W和C原子数量降低，减缓WC溶解-析出速率，有效抑制了WC晶粒的长大，使WC-6 mass% CoCrCuFeNiMox硬质合金的WC晶粒尺寸随Mo含量的增加呈变小的趋势。同时，Mo含量的增加会强化粘结相，使合金的硬度及抗弯强度提高。
    • 黑色金属合金材料
  • 卷取温度对高强热轧DP钢组织性能的影响
    吴腾, 吴润, 熊维亮, 刘娅琴, 滕胜, 杨双峰
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 52-57. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0292
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    基于合金减量化原则，采用以超快冷技术为核心的新一代TMCP技术制备了600 MPa级热轧DP钢，研究了卷取温度对试验钢组织性能的影响。结果表明：随着卷取温度增加，试验钢铁素体晶粒尺寸增加，体积分数减小，屈服强度增加，伸长率增加；组织中马氏体均以长条马氏体为主，并由小岛状向块状转变，其体积分数减少，抗拉强度降低；屈强比增加，n值减小。卷取温度对铁素体和马氏体的体积分数、形貌、分布及析出行为有影响。100℃卷取的试验钢，组织中大量的细长条马氏体和较少的析出物提高了材料的位错密度和抗延迟断裂能力，其抗拉强度最高为625 MPa，伸长率为26.0%，屈强比最低为0.52，n值最高为0.21，具有最优的综合性能。考虑到低的卷取温度对工艺控制能力和卷取设备的要求高，试验钢在该工艺条件下合适的卷取温度可选为150~200℃。
  • 45钢激光相变硬化和感应加热表面淬火硬化后的组织和性能
    刘杰, 王程, 钟洁, 伍燕, 莫绍媛, 顾彩香
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 58-66. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0274
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    采用光学显微镜、电化学工作站和力学性能测试等对45钢在激光相变硬化和感应加热表面淬火两种不同淬火方法下的淬硬层组织、导电性能、耐腐蚀性能进行了对比分析。结果表明：经过激光相变硬化处理过的45钢试样导热性要低于感应加热表面淬火试样，而经过表面淬火处理的试样导热性明显低于未经过处理的试样；在相同扫描速度4 mm/s下，感应加热表面淬火试样的淬硬层深度远大于激光相变硬化试样的淬硬层深度，淬硬层组织分布相对弥散，马氏体转化率较低，激光相变硬化试样淬硬层组织晶粒相对细小，淬硬层较薄，转化马氏体组织较为均匀；同时激光相变硬化试样的腐蚀程度小于感应加热表面淬火试样，而感应加热表面淬火试样腐蚀后的硬度值及强度不如前者，总体而言，激光相变硬化试样的淬火效果要优于感应加热表面淬火试样的淬火效果。
  • Cr-W-Mo-V中合金高碳钢的显微组织及硬度
    马永庆, 高洪涛, 梁玉芬, 章晓静
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 67-73. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0277
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    研究了4种不同成分的Cr-W-Mo-V中合金高碳钢的显微组织及硬度，并以相平衡热力学理论分析讨论了合金元素含量变化对其显微组织及硬度的影响。结果表明，该类钢在α?γ相变的加热和冷却过程，发生了M23C6↔M6C相互转变，碳化物的溶解和析出过程使碳化物的分布更加均匀细化，在合适的成分比率时，淬火未溶碳化物尺寸小于0.35 μm，达到了超细化的程度。该类钢的淬火硬度为64.5~65.5 HRC，在200~250℃之间的回火硬度都有很好的抗回火性，多为61~63 HRC，与合金设计预测结果相符。分析认为，超细碳化物中合金高碳钢须Cr、W、Mo及微量V同时合金化，才能有效地发挥合金元素的作用，促进碳化物细化。
  • 回火温度对15Cr12MoVN钢拉伸性能及断裂行为的影响
    赵卓
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 74-79. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0296
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    研究了15Cr12MoVN钢室温和高温拉伸性能与回火处理温度的关系，采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等方法对其拉伸断口形貌和显微组织进行分析。结果表明：随回火温度由700℃增至780℃，15Cr12MoVN钢室温和高温拉伸强度逐渐降低，塑性改善；800℃回火处理引起二次硬化现象，730~780℃回火处理后钢的拉伸性能基本保持稳定，优于700℃和800℃回火处理；各回火温度下的拉伸断口均呈现韧窝型韧性断裂特征。综合考虑拉伸性能和冲击韧性的匹配，适宜于15Cr12MoVN钢的回火温度区间为730~765℃。
    • 材料表面改性
  • 温度对20CrMnTi钢渗氮层组织及耐磨性的影响
    李坤茂, 颜志斌, 刘静, 李振鹏, 吴旋
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 80-86. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0234
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    采用光学显微镜、端面磨损实验机、显微硬度仪和X射线衍射仪（XRD）等分析测试了20CrMnTi钢经离子渗氮与感应渗氮后渗氮层的组织、耐磨性、硬度及相组成，同时利用光学显微镜对渗氮层的截面形貌进行分析，以及用SEM对渗氮层磨损后的磨痕形貌进行分析。结果表明：通过两种渗氮处理后，20CrMnTi钢表面均可获得Fe2N、Fe3N等氮化物；随着渗氮温度的升高渗层深度增加，且在相同温度下感应渗氮后的白亮层厚度高于离子渗氮后的白亮层厚度；感应渗氮和离子渗氮后20CrMnTi钢表面最高硬度分别为960 HV0.25和800 HV0.25。感应渗氮后20CrMnTi钢的磨损率从5.95×10-6 cm3·min-1·N-1降至4.85×10-7 cm3·min-1·N-1；离子渗氮后的磨损率从5.95×10-6 cm3·min-1·N-1降至6.13×10-7 cm3·min-1·N-1。20CrMnTi钢渗氮前磨损面有大量剥离区，磨损机制为典型的粘着磨损；渗氮处理后磨损面比较平滑，有少量犁沟，磨损机制主要为磨粒磨损。
  • 电解液中MoS2和SiC浓度与配比对铝合金微弧氧化膜层摩擦学性能的影响
    邵书豪, 程东, 谢延楠, 朱新河, 严志军, 马春生
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 87-93. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0267
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    采用微弧氧化技术，在ZL109铝合金表面原位生成陶瓷层。选择MoS2和SiC两种微纳米颗粒分别作为复合微弧氧化层的减摩添加剂和耐磨添加剂，采用扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）及X射线衍射（XRD）等研究了电解液中MoS2和SiC的浓度与配比对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明：当纳米颗粒的总浓度为6 g/L时，复合微弧氧化层中两种纳米颗粒的含量最多，在摩擦磨损试验中的摩擦系数和磨损量最低；在纳米颗粒的总浓度为6 g/L同时MoS2和SiC的配比为1：2的情况下，复合微弧氧化层的摩擦系数较低、磨损量最低，复合微弧氧化层的减摩效果明显、耐磨效果最优。
  • 晶界扩散处理对磁控溅射法沉积DyMn复合薄膜的Nd-Fe-B磁体性能的影响
    陈望, 黄有林, 罗军明, 关耀威, 葛现金
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 94-100. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0272
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    采用磁控溅射技术在烧结Nd-Fe-B磁体表面沉积DyMn复合薄膜，研究了不同晶界扩散工艺对磁体微观结构和磁性能的影响。研究结果表明：当采用晶界扩散条件为750℃/5 h、500℃/1 h时，磁体获得的综合磁性能最佳，其矫顽力、剩磁和最大磁能积分别为Hci=1310 kA·m-1、Jr=1.208 T和（BH）max=259 kJ·m-3，相较于原始磁体，磁性能获得全面提升，其中矫顽力增幅高达34.8%。微观组织结构研究发现，晶界扩散后富稀土相分布变化所导致的退磁场减小和Dy、Mn元素在主相晶粒外延层分布所引起的反磁化畴形核场的增加是磁体综合磁性能提高的主要原因。
  • 激光功率对Zr基复合涂层微观组织与性能的影响
    胡立威, 李晋锋, 乐国敏, 曲凤盛, 戚力, 刘学
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 101-106. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0284
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    选取Zr、Cu、Ni和Al的混合粉末为原料，在纯Ti基板上利用激光熔化沉积技术制备了Zr-Cu-Ni-Al单道熔覆涂层试样。采用X射线衍射分析仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪等研究了激光功率对熔覆层显微组织与性能的影响。研究结果表明：熔覆涂层组织由非晶和金属间化合物组成，基体Ti对熔覆层的稀释作用是涂层发生晶化的主要原因；熔覆涂层中树枝晶尺寸随着激光功率的增加而变大，熔覆试样的硬度也随着树枝晶尺寸的增大而降低，最高可达（631±4）HV0.3，约为基体硬度的5倍，对基体具有显著强化效果。
  • 焊后热处理时间对等离子熔敷钴基合金涂层的显微组织和耐腐蚀性能的影响
    初雅杰, 夏浩, 李晓泉, 朱宇, 许欣童, 何秀男
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 107-114. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0295
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    研究了焊后热处理时间对Q235钢表面等离子堆焊的钴基合金熔敷层的显微组织和耐腐蚀性能的影响。采用光学显微镜和扫描电镜对熔敷层组织形貌进行观察和分析，采用电化学工作站对熔敷层在3.5% NaCl溶液中的耐腐蚀性进行了研究。结果表明：随着热处理时间的延长，熔敷层与基体界面处元素扩散充分，浓度梯度减小，熔覆层内枝晶不断长大，点蚀击破电位随着时间的延长先升高后降低，5 h击破电位Eb最低，（Eb-Epr）值最小。虽然热处理时间的延长没有提高熔覆层的点蚀击破电位，但是保护电位的升高使其综合耐腐蚀性能最好。
  • 铝硅涂层在1050℃下含氯硫酸盐中的热腐蚀行为
    张祥, 王宏宇, 汪涵, 朱长顺
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 115-120. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0290
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    采用涂盐法研究了铝硅涂层在1050℃下含氯硫酸盐（75% Na2SO4+25% NaCl）中的热腐蚀行为，并与其在相同温度下混合硫酸盐中的热腐蚀行为进行对比，同时讨论了其热腐蚀机理。结果表明：铝硅涂层在1050℃下含氯硫酸盐中的热腐蚀较其在混合硫酸盐中更加严重；其在整个热腐蚀的过程中，不仅没能形成致密的保护性氧化膜，而且还发生了熔盐对涂层表面直接的化学腐蚀；此外，在热腐蚀前60 h涂层的质量一直在减小。分析认为，含氯硫酸盐中氯离子的存在，不仅加速了氧化铝膜的溶解进而诱发了化学腐蚀，而且所生成的氯气与Al反应生成挥发性的AlClx，造成了涂层在含氯硫酸盐中热腐蚀行为既不符合一般的氧化腐蚀规律，也不同于其在混合硫酸盐中的热腐蚀行为。
    • 材料模拟计算
  • 锻造用钢锭超高温热送及加热过程数值模拟
    郭逸丰, 刘威峰, 谢海练, 徐斌, 孙明月, 李殿中
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 121-128. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0103
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    根据某公司钢锭生产实际情况，建立了13.8 t 18CrNiMo7-6钢锭超高温热送及加热过程的有限元模型。采用THERCAST软件模拟钢锭的凝固过程，对凝固过程的温度场进行了分析，确定了钢锭脱模的最佳时间节点。采用FORGE软件模拟了钢锭的加热过程，以脱模时的温度场作为加热过程的初始温度场，对加热过程的温度场进行了分析，制订了钢锭的加热规范。工业试验结果表明，该工艺方案具有显著的经济效益。本文的研究结果可为模铸钢锭的生产和后续锻造加工提供重要参考。
    • 其他
  • 1Cr12Ni2W1MoV不锈钢匹配气保护药芯焊丝的研制及焊接接头的性能
    张敏, 王裕, 张文辉, 程康康, 李乐, 李继红
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 129-136. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0215
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    设计和制备了马氏体不锈钢1Cr12Ni2W1Mo1V气保护药芯焊丝。结果表明：本次选用低碳钢钢带取代不锈钢作为焊丝外皮，能够避免加工硬化并解决焊接时不锈钢焊丝送丝卡丝、断丝的情况，其设计成分与母材组织匹配，具有良好的工艺性能和力学性能。同时自主研发药芯焊丝具有飞溅小及成形性美观等特点，并且其抗拉强度达到900 MPa左右、屈服强度达到772 MPa、冲击吸收能量达到65.7 J。焊缝接头组织由板条马氏体、回火索氏体、少量析出碳化物和残留奥氏体组成，焊缝比母材有更强耐腐蚀性能。
  • NbC和V对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和性能的影响
    肖逸锋, 龚伟伟, 许艳飞, 吴靓, 钱锦文, 张乾坤, 贺跃辉
    材料热处理学报. 2018, 39(11): 137-142. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0264
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    采用硼铁、钼铁等作为反应源，通过真空烧结方法制备Mo2FeB2基金属陶瓷，采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）及硬度测试等手段研究了复合晶粒长大抑制剂NbC-V对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和性能的影响。结果表明：NbC主要分布在Mo2FeB2硬质相的边界，阻碍了边界扩展和迁移；V元素主要分布于硬质相中，改变了Mo2FeB2相的晶体结构并使之从柱状晶转化为等轴晶。当NbC、V质量分数分别为2%、4%时金属陶瓷力学性能最好，抗弯强度为1503 MPa、硬度为70.1 HRC。
材料热处理学报
Transactions of Materials and Heat Treatment
ISSN 1009-6264
CN 11-4545/TG

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