2018年, 第39卷, 第12期　
刊出日期：2018-12-25

  

• 全选
  |

有色金属合金材料
• Select
  Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的组织与性能

  李志涛, 李全安, 陈晓亚

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 1-7. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0307

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等对Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的微观组织及物相进行了分析，并采用拉伸实验机在不同温度下对其进行了力学性能测试。结果表明：Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的铸态组织主要由α-Mg基体和Mg₂₄Y₅，Mg₄₁Sm₅和Mg₅Gd相组成，经过固溶处理后，稀土元素大部分被固溶进基体形成过饱和固溶体；Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金的最佳热处理工艺为525℃×10 h+225℃×12 h，此时合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为223.6 MPa、146.5 MPa和14.1%，表明合金具有较高的强度和良好的塑性，综合力学性能优异，其强化机制主要是析出强化；时效态Mg-4Y-2Sm-1Gd-0.5Zr合金在150~250℃范围内强度变化不明显，性能稳定，特别适合在150~250℃服役条件下使用。随拉伸温度的升高，合金的断裂方式由脆性解理断裂向微孔聚集型韧性断裂转变。
• Select
  铸态Mg-Y合金的力学性能和强化机制

  张清, 王莹, 李萍

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 8-12. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0369

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用室温拉伸试验，结合显微组织观察、晶粒尺寸测定和晶格常数分析等研究了具有不同稀土元素Y含量的铸态Mg-Y合金的力学性能和强化机制。结果表明，随着Y的质量百分含量从5%增加到12%，铸态Mg-Y合金的抗拉强度先增加后降低且在Y含量为10%时取得最大值，同时合金的伸长率逐渐降低；合金的显微组织由α-Mg基体和Mg₂₄Y₅相组成，随着Y含量的增加，合金的晶粒尺寸减小，高熔点Mg₂₄Y₅相增多；合金的强化机制可主要归结为细晶强化、固溶强化和第二相（Mg₂₄Y₅）强化。
• Select
  预时效对退火态AZ80镁合金板材组织与性能的影响

  贺兵, 胡耀波, 姚青山

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 13-20. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0327

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  轧制前，对AZ80镁合金挤压板材在175℃分别时效75、160、200和240 min，接着在350℃轧制，最后在175℃进行1 h的退火处理。采用背散射电子衍射技术、X射线衍射和拉伸试验研究了预时效处理对退火态AZ80镁合金轧制板材组织与力学性能的影响。结果表明：预时效时间为200 min时，合金晶粒尺寸最小，基面织构强度较低，大角度晶界分数增加，合金力学性能最优，其屈服强度、抗拉强度和断裂总伸长率分别为315 MPa、377 MPa和16.2%。
• Select
  固溶工艺和纳米SiC添加对快冷AZ91镁合金组织及性能的影响

  刘亮, 张丽攀, 杨伟, 蔡长春

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 21-28. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0349

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用铜模喷铸快冷法制备了添加纳米SiC的AZ91镁合金试样，研究不同固溶工艺对其组织及性能的影响。结果表明：铜模激冷与纳米SiC的添加可共同促进快冷镁合金的凝固组织发生细化，形成细小均匀的粒状晶形貌。经320℃等温处理8 h后，快冷AZ91+2 mass%纳米SiC合金发生不完全固溶现象，晶界处存在大量β-Mg₁₇Al₁₂相，同时晶粒内部形成弥散分布的沉淀析出相。随固溶温度提高，原子扩散速率的增加有利于β相向α-Mg基体中溶入，经370℃/4 h等温热处理后固溶效果明显，非平衡凝固组织基本转变为多边形等轴晶形貌。当固溶温度进一步升高到400℃时快冷镁合金中可获得单相固溶体组织，同时纳米SiC的存在有效提高了细晶组织的热稳定性，快冷合金的平均晶粒尺寸仅为9 μm，高温晶粒长大行为得到有效抑制。
• Select
  Al含量对Al_xCoCrFeNi系高熵合金组织和耐蚀性能的影响

  张雪, 崔洪芝, 王明亮, 赵玉桥, 孙康

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 29-36. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0420

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过真空电弧熔炼方法制备Al_xCoCrFeNi系高熵合金（HEAs，x=0.5，1.0，1.5，2.0），分析了不同Al含量对合金物相组成和显微组织的影响，同时研究了合金在模拟海水中的耐蚀性能。结果表明：Al_xCoCrFeNi系高熵合金均由简单的FCC或BCC相组成，无脆性金属间化合物相生成；当x=0.5时，合金主要为FCC相；随着Al含量的增加，合金相结构由FCC相向BCC相转变，显微组织由树枝晶向等轴晶转变，并且逐渐细化；Al_xCoCrFeNi系高熵合金的腐蚀是典型的点蚀机制，随Al含量的增加，HEAs在3.5% NaCl溶液中的耐蚀性变差，主要是由于合金中富Ni、Al的有序BCC相的析出与其余相形成了大量的微观腐蚀电池，使得有序BCC相严重侵蚀。因此，降低Al含量有利于提高Al_xCoCrFeNi系高熵合金的耐蚀性。
• Select
  Nb含量对Zr₅₀Ti₅₀合金显微组织及力学性能影响

  炊鹏飞

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 37-41. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0200

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用电弧熔炼炉制备了（ZrTi）_100-xNb_x（x=0，2，4，6，10 at%）合金，通过光学显微镜（OM），X-射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等研究了合金的显微结构。结果表明：当Nb含量从0%增加到6%时，铸态合金的物相结构均为α'相；Nb含量为10%时，合金的物相结构由α'相转变为β相。铸态Zr₅₀Ti₅₀合金的组织由针状的α'相及原始β晶界组成，α'的长度及原始β晶粒尺寸最小。当Nb元素含量从2%增加到6%时，合金的原始β晶粒由等轴状变为板条状，且（ZrTi）₉₆Nb₄合金的原始β晶粒尺寸及α'的长度最大；继续增加Nb含量到10%时，合金组织为等轴的β晶粒。铸态Zr₅₀Ti₅₀合金的屈服强度和抗压强度最大，随着Nb含量的增加，合金的强度先降低后增加，在Nb含量为4%时，合金的强度最低。断口形貌表明Nb元素的加入使合金的断裂方式由脆性断裂向韧性断裂转变。
黑色金属合金材料
• Select
  温度参数对Ti/Ti-Mo微合金钢力学性能及强化机制的影响

  衣海龙, 毕梦园, 方明阳, 张新, 李鹏伟, 周永康

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 42-48. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0363

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对Ti、Ti-Mo微合金钢进行了热轧及离线回火实验，研究了终轧温度、终冷温度及回火温度对实验钢力学性能的影响，并定量分析了相应的强化机制。结果表明，当终轧温度较高时，Ti、Ti-Mo微合金钢的热轧态力学性能较优，经过回火处理后，对应的屈服强度升高，分别达到了715 MPa和710 MPa。回火工艺处理后，Ti、Ti-Mo微合金钢的最大屈服强度增量分别为29 MPa和161 MPa，最大抗拉强度增量分别为7 MPa和88 MPa。实验钢铁素体基体上均存在相间析出与弥散析出，其中弥散析出所占比例较大，在不同工艺下Ti、Ti-Mo微合金钢中析出强化量占屈服强度的比值分别为20%~51%和26%~48%，对应最大析出强化量分别为364 MPa和342 MPa。
• Select
  淬火温度对高铁车轴用钢组织及性能的影响

  丁灿灿, 赵敏丹, 李昭东, 曹燕光, 隋凤利, 张可, 王瑞珍, 雍岐龙

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 49-56. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0311

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究了淬火温度对高铁车轴用钢显微组织和力学性能的影响。结果表明：随着淬火温度的升高，抗拉强度和规定塑性延伸强度先快速增大后缓慢减小，塑性变化不明显，冲击吸收能量持续下降，同时试验钢原始奥氏体晶粒长大，马氏体板条束（Packet）长大，淬火温度升高到900℃后晶粒迅速粗化，后续回火碳化物有所细化。在淬火温度为850℃时（675℃回火）试验钢具有最佳的综合性能：抗拉强度为796 MPa，规定塑性延伸强度为677 MPa，伸长率为24.5%，25℃和-40℃的冲击吸收能量（A_KU2，5 mm缺口）分别为82 J和72 J。
• Select
  不同初始组织中锰钢逆相变退火后的室温组织与性能

  田亚强, 黎旺, 郑小平, 宋进英, 魏英立, 陈连生

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 57-63. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0309

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究了0.1C-5Mn中锰钢两种初始组织形态（热轧淬火态与冷轧形变态马氏体）经两相区退火处理后的室温组织形貌及力学性能。结果表明：经退火处理后，热轧马氏体复相组织（铁素体+奥氏体）大部分保持板条状，而冷轧马氏体发生回复再结晶，形成多边形或等轴状（粒状）超细晶粒；冷轧退火样中残留奥氏体含量及其中C含量高于热轧退火样，表明冷轧初始组织形态有利于逆相奥氏体稳定及C元素配分；冷轧退火样的强度（屈服、抗拉）均高于热轧退火样，而断后伸长率稍低于热轧退火样，并且冷轧退火样加工硬化速率优于热轧退火样，两者强塑积均超过30 GPa·%，冷轧退火样强塑积偏高。
• Select
  等离子淬火对PCrNi3Mo钢拉伸性能的影响

  罗天放, 陈荣刚, 吴斌

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 64-70. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0328

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为提高PCrNi3Mo钢的抗拉伸性能，采用等离子表面淬火技术对其进行表面处理。使用MTS拉伸试验机对PCrNi3Mo钢等离子淬火前后的拉伸性能进行对比分析，并对其在相同应变速率下得到的应力-应变曲线进行比较；使用X射线衍射仪对PCrNi3Mo炮钢表面的残余应力进行检测，使用光学显微镜观察其淬火后硬化区域的组织与形貌。结果表明：等离子淬火后PCrNi3Mo钢拉伸试样的屈服强度、拉伸强度比原始试样分别提高了27.3%和28.6%，断面收缩率、断后伸长率则下降了76.4%和69.4%；原始PCrNi3Mo钢试样断口处有明显的颈缩现象，为韧性断裂，而淬火试样韧性有明显提高但塑性变形能力下降；试样经过等离子淬火后表面由拉应力（496.9 MPa）转变为压应力（-942.2 MPa）；淬火试样断面形成月牙形硬化带，月牙内部细密的马氏体组织代替了机体粗大的铁素体组织；淬火后形成的硬化层越深，炮钢材料抗拉强度越高。
• Select
  正火温度对高碳钢组织与耐磨性能的影响

  王红星, 王章忠, 钱百能, 薛亚军, 印慧丽, 王昌盛

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 71-77. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0356

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在MFT-3000型摩擦磨损试验机测试了经不同正火温度处理后的高碳钢干滑动磨损性能，观察了其在不同摩擦载荷、滑动速度及滑动时间下的磨损形貌，并分析了磨损机制。结果表明：在正火温度在850~1000℃时，高碳钢的组织主要为马氏体，具有较低的摩擦因数和磨损量。随施加载荷、滑动速度和滑动时间增加，磨损量均增加；实验高碳钢在不同载荷下均有粘着磨损，随载荷增大氧化磨损加剧并伴有磨粒磨损，高速滑动下，以磨粒磨损为主，氧化磨损作用变大，随滑动时间延长，磨损机制由磨粒磨损为主向粘着磨损为主转变，还出现了疲劳磨损。
• Select
  Cr20高铬铸铁的摩擦磨损及高温抗氧化性能

  张志浩, 索忠源, 姜峰, 王鑫, 王毅坚

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 78-83. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0348

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以Cr20高铬铸铁作为垃圾焚烧炉排片材质，结合工况条件考察其摩擦磨损及高温抗氧化性能。利用销盘式摩擦磨损试验机研究了合金在260℃下的磨损特性，采用增重法研究了Cr20高铬铸铁在800~1000℃下的氧化动力学，并利用X射线（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）分析其恒温氧化后的微观形貌、相组成及其抗氧化机理。结果表明：Cr20高铬铸铁在0~30 h处于快速磨损阶段，磨损量大，之后趋于平缓，磨损机制由磨粒磨损逐渐转变为磨粒磨损+轻微氧化磨损，表面形成的氧化膜在一定程度上起到抗磨作用；当在900℃氧化时，合金表面形成完整的保护膜，无剥落，氧化速度低，抗氧化性能好，随温度继续升高，氧化速度加剧且氧化膜层状剥落，不抗氧化。
• Select
  20碳钢在模拟油田水中的流动促进腐蚀行为

  王美玲, 胡莹, 张志浩, 陈迎锋, 陆永浩

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 84-90. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0326

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  依据长庆油田采出水样成分分析结果，模拟了油田管道内壁实际服役水环境，研究了20碳钢在模拟油田水中的流动促进腐蚀行为。结果表明：在流速为0.2 m/s的高矿化度油田水介质中，20碳钢发生了铁素体选择性溶解腐蚀，平均腐蚀速率约为2.6749 mm/a，属极其严重腐蚀；腐蚀早期，在水介质的冲刷下，从溶液中沉积的FeCO₃/Fe₂O₃纳米晶层难以快速在碳钢表面沉积成完整的保护层，铁素体不断纵向溶解，在碳钢表面形成沿原始珠光体条带方向的腐蚀沟；随着腐蚀的不断进行，腐蚀沟底部的纳米晶层不断沉积长大，形成致密的"内层纳米晶层+外层氧化物颗粒/残留渗碳体"混合双层腐蚀膜，腐蚀纵向发展得以抑制，转为沿着横向扩张；腐蚀后期，盐类特别是CaCO₃开始形核长大，在最外层表面生成较厚的粘土状的腐蚀垢层，垢下局部腐蚀腐蚀加剧，造成油田20碳钢管道局部腐蚀穿孔。
材料表面改性
• Select
  钛合金表面激光熔覆复合涂层的显微组织与性能

  姚亚丽, 张有凤, 任江伟, 孔海娟, 陈学锋

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 91-96. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0205

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以Ti和B的混合粉末为原料，采用激光熔覆方法在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备了TiB/Ti复合涂层。采用XRD、扫描电镜、硬度测试和摩擦磨损分析等方法研究了不同激光功率参数下制备的TiB/Ti复合涂层的物相结构、显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明：涂层的物相组成主要为Ti和TiB两相；扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层的组织较均匀；扫描功率为2500 W和3500 W制备的涂层硬度值约为基体硬度的2~3倍；扫描功率为3000 W下的熔覆涂层硬度相对较高，其平均硬度值约为1199.6 HV0.2，约为基体硬度的3~4倍，其摩擦系数大约为0.32，磨损率明显低于基体，约为基体的14.8%。
• Select
  镍包石墨自润滑涂层的制备及性能

  任良帅, 李敏, 迟静, 王淑峰

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 97-102. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0310

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为增强涂层与基体结合强度及减少基体对减摩相的稀释作用，利用激光熔敷技术在Q235钢表面制备了镍包石墨自润滑双层涂层。通过显微硬度计对涂层截面进行硬度测试；利用摩擦磨损试验机检验涂层摩擦性能；运用高分辨扫描电镜、X射线衍射仪等分析手段对涂层表面磨痕形貌、磨损类型进行综合分析。结果表明：镍包石墨自润滑涂层熔敷层显微硬度为600~750 HV；涂层摩擦系数在0.38~0.41之间，且随载荷增大而减小。载荷为10 N时，发生黏着磨损；30 N时，出现氧化磨损；50 N时，氧化物的断裂为主要的磨损方式。镍包石墨减摩相的添加，有效改善涂层减摩性能；而涂层与基体结合良好，无气孔、夹杂现象，减少了熔敷过程中石墨的氧化分解。
材料模拟计算
• Select
  钢板阵列射流冷却过程换热实验研究

  田秀华, 付天亮, 王昭东, 王国栋

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 103-108. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0329

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于组合式超快速冷却测试装置，研究了8.4×10⁵、14.0×10⁵、19.6×10⁵ L·（m²·min）^-1水流密度对50 mm厚AISI304奥氏体不锈钢0.1 m·s^-1辊式淬火过程中厚向截面冷却速度和表面换热的影响，利用导热微分方程及反传热求解方法，计算钢板表面热流密度分布。结果表明，在冷却速度增长区，水流密度通过影响温度梯度的分布进而影响冷却速度变化；在平缓区，温度梯度的改变基本不受水流密度变化的影响，而是由遗传效应主导的；8.4×10⁵ L·（m²·min）^-1水流密度条件下的沸腾曲线能观察到明显的膜沸腾和热流肩现象，随着水流密度增加到14.0×10⁵ L·（m²·min）^-1和19.6×10⁵ L·（m²·min）^-1，实验钢板表面在射流水的冲击下无法形成稳定的沸腾蒸汽膜，较高的表面温度也使得临界热流密度值增加到无法到达的水平，沸腾过程无法出现热流肩。
• Select
  含稀土的Ti₂AlNb基合金高温流动行为及物理本构模型

  周峰, 王克鲁, 鲁世强, 李鑫, 刘建军, 程静

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 109-115,134. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0339

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用Gleeble-3500热模拟试验机对Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金试样进行等温恒应变速率压缩试验，分析了合金的高温流动行为，考虑温度对Young's模量和自扩散系数的影响以及真应变对流动应力的影响，构建了Ti-22Al-24Nb-0.5Y合金的物理本构模型。结果表明：合金的流动应力随变形温度的升高而减小，随应变速率的增加而增大；构建的物理本构模型能较好地预测合金的高温压缩过程中流动应力，其相关系数R达到0.983，预测值偏差在10%以内的数据点占91.17%，平均相对误差E为8.43%，其中平均相对误差小于10%的数据点占90.58%。
• Select
  温度对镁单晶孔洞扩展影响的分子动力学模拟

  黄凯鑫, 尧军平, 胡启耀, 邵乐天, 孙众

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 116-121. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0367

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用分子动力学模拟和嵌入原子方法研究了不同温度下纳米级镁单晶孔洞的扩展和断裂过程。结果表明：温度对体系的势能和屈服强度有明显影响，体系势能和屈服应变随温度升高而增大，屈服强度随温度升高而降低；温度为100 K时，试样塑性变形的方式主要是位错运动；温度为300 K时，塑性变形的方式主要是位错运动以及少量的基面滑移；温度为500 K时，塑性变形的方式主要是非基面滑移；温度为500 K时最终断裂的应变最小，温度为100 K和300 K时最终断裂的应变大致相同。
• Select
  加工硬化率法研究Ti-10V-2Al-3Fe合金β区变形动态再结晶的临界条件

  欧阳德来, 崔霞, 鲁世强, 徐勇

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 122-128. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0385

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用Thermecmaster-Z型热/力模拟试验机在变形温度为825~1125℃，应变速率为0.001~1 s^-1条件下对Ti-10V-2Al-3Fe合金进行热模拟压缩实验，分析了热变形参数对其流变行为的影响，并通过加工硬化率方法研究了该合金的动态再结晶临界条件。结果表明：合金的流变应力随变形温度的降低或应变速率的提高而增大；通过lnθ~ε曲线出现拐点及dlnθ/dε~ε曲线出现最小值判据，确定了该合金的动态再结晶临界应变；动态再结晶临界应变随应变速率的增大及变形温度的降低而增加；Z参数方程能较好地反映合金动态再结晶临界应变与热变形条件间的关系，动态再结晶临界应变与Z参数间的关系可表示为ε_c=2.6735×10^-2Z^0.0817；临界应变与峰值应变之间存在线性关系，即ε_c=0.508ε_p。
其他
• Select
  氢热处理对钛合金激光焊接接头超塑性变形的影响

  曹泽安, 程东海, 胡德安, 陈益平, 江训焱

  材料热处理学报. 2018, 39(12): 129-134. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0270

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用置氢后淬火处理的方式来调节钛合金激光焊接接头的组织结构，旨在改善钛合金激光焊接接头在超塑性变形过程中的不均匀性，通过高温拉伸试验对氢热处理后的钛合金激光焊接接头超塑性变形峰值流变应力、伸长率、变形均匀性展开研究。结果表明：氢热处理能够改善接头超塑性变形均匀性，随着淬火温度的升高，接头变形峰值流变应力增大，伸长率降低；随着变形温度的升高，接头变形峰值流变应力减小，伸长率减小；随着变形速率的下降，接头变形峰值流变应力减小，伸长率增加。采用焊缝与母材截面收缩率的比值来表征接头的变形均匀性，在置氢量为0.05 mass%、淬火温度为980℃和在920℃以10^-4 s^-1应变速率变形时，此时接头变形均匀化系数K为0.793。