2018年, 第39卷, 第4期　
刊出日期：2018-04-25

  

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综述
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  热作模具钢热疲劳行为的研究现状

  王要利, 宋克兴, 张彦敏

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 1-13. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0485

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  热作模具工作过程中在承受上、下限温度循环的同时受到循环的机械应力，致使模具表层金属产生塑性变形，进而导致热裂纹萌生、扩展，形成热疲劳，热疲劳失效作为热作模具最主要的失效形式之一受到广泛关注。为此，本文叙述了热作模具钢热疲劳裂纹的测试方法、研究进展、失效机理及其评定标准，总结了热作模具钢热疲劳寿命的预测模型，展望了热作模具钢热疲劳行为的研究方向，预期对准确预测热作模具钢热疲劳寿命起推动作用。
复合材料
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  石墨烯/铝复合材料热挤压过程组织演变

  吴海峰, 李建超, 张学习, 耿林

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 14-19. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0503

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  采用冷等静压后热挤压变形工艺制备高含量石墨烯增强6061Al复合材料，研究热挤压变形过程中复合材料显微组织的演化特征。结果表明：冷等静压后坯锭的致密度达到92.5%，在挤压温度480℃、挤压比25：1的条件下，复合材料棒材的致密度达到99.7%。随着塑性变形量的增大，石墨烯团聚体逐渐被打散，并沿挤压方向呈不连续状分布；由于热挤压保温温度远低于热压烧结温度，热挤压态复合材料中石墨烯与铝合金未发生界面反应；冷等静压后进行高温塑性变形可获得高致密度的复合材料，同时避免了石墨烯与铝合金之间生成Al₄C₃的界面反应。
有色金属合金材料
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  Zr-Si合金的显微组织与力学性能

  炊鹏飞

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 20-24. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0509

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  选用真空钨极纽扣熔炼炉制备Zr-xSi （x=0，2，3.3，4，7 mass%）合金。采用光学显微镜（OM），X-射线衍射仪（XRD），扫描电镜（SEM）对合金退火态的显微结构进行研究。结果表明：铸态纯Zr的物相为α相，添加Si元素后，合金中出现了Zr₅Si₃和Zr₂Si相的衍射峰，当Si含量为7%时，可明显看到Zr₂Si相的衍射峰强度增加；四边形块状、长条状为初生的硅化物Zr₅Si₃，颗粒状化合物为Zr₂Si，随着Si含量增多，硅化物的数量也明显增多；当Si含量为4%时，四边形块状的Zr₅Si₃相及颗粒状的Zr₂Si分布均匀。力学性能及断口研究表明：铸态Zr-4Si合金的抗压强度最高，约1154 MPa，屈服强度为845 MPa，伸长率为10.3%，展示了良好的综合性能；合金断口中的裂纹被清楚的观察到，且为脆性断裂，表明塑性较低。
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  NS163合金内氮化过程

  鞠泉, 胡曼, 张勇路, 陈璐珂, 马惠萍

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 25-30. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0496

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  在1050~1200℃温度范围内对NS163合金进行了内生氮化处理，通过氮化层深度随时间和温度的变化来表征氮化速率，并进行了NS163合金内生氮化过程的动力学分析。结果表明：氮化处理后获得了平行于表面的（Ti，Nb） N氮化物层，该氮化物有高温稳定、量大、细小和晶内弥散分布的特点；氮化层厚度与氮化时间之间满足抛物线关系；采用抛物线速率常K_p表征了不同温度的氮化速率，K_p随温度升高逐渐增大，二者满足Arrhenius型关系，表明内氮化过程受热激活过程控制；由此提出定量关系式来表达氮化层厚度与氮化时间和温度的关系。
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  显微组织对TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

  郭萍, 赵永庆, 洪权

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 31-36. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0528

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  对TC4-DT钛合金进行不同热处理，获得不同的显微组织，研究不同显微组织的TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展速率。结果表明：两相区处理，较高的初生α相含量提供了较高的裂纹扩展阻力，不同的β晶粒尺寸使不同裂纹扩展阶段的扩展机理不同；在近门槛区，疲劳裂纹扩展速率主要受晶粒尺寸的影响；随着裂纹扩展，在裂纹扩展的低速阶段，β晶粒内片层α对裂纹扩展起主要作用；在中速扩展区，裂纹以条带机制扩展，并且粗糙的断口具有较低的裂纹扩展速率。
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  高温形变热处理对Ti5321合金组织和拉伸性能的影响

  赵英杰, 辛社伟, 周伟, 李倩, 赵永庆, 毛小南, 周廉

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 37-43. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0520

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  对新型高强高韧钛合金Ti-5321在两相区锻造后分别进行空冷和水淬，随后分别进行固溶时效、直接时效和二级时效处理，测试其室温拉伸性能，并采用X射线衍射、扫描电镜及透射电镜分析其相组成及显微组织。结果表明：经过固溶时效处理后，合金消除了锻后空冷及水淬组织的差异；水淬态直接时效的拉伸性能与水淬固溶时效态处于同一水平，其抗拉强度达到1239 MPa，伸长率达到13%；水淬态预时效后试样塑性急剧降低，发生脆断，二级时效后，塑性显著提升；空冷态试样不论在直接时效还是二级时效后性能都没有明显提高。
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  退火温度对SP-700钛合金板材显微组织和力学性能的影响

  王新, 李蒙, 张永强, 王俭, 徐哲, 张平辉

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 44-50. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0378

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  采用光学显微镜和室温拉伸实验机研究退火温度对SP-700钛合金板材显微组织和力学性能的影响。结果表明：退火温度低于760℃时，显微组织没有显著变化；退火温度为780℃时，显微组织由等轴状以及条状α相和β转变组织组成；退火温度为800~840℃时，显微组织由等轴α相和β转变组织构成；当退火温度升高至900℃时，显微组织由粗大的β相转变组织组成。室温拉伸实验表明：退火温度低于800℃时，抗拉强度变化不大，屈服强度和伸长率逐渐升高；当退火温度为800~840℃时，抗拉强度和屈服强度逐渐升高，伸长率逐渐下降；在740~820℃退火，纵横向抗拉强度和屈服强度的差异随着退火温度的升高而减小，纵横向伸长率差异先减小后增大。
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  热处理对Mg-2Nd-0.5Zn-0.4Zr-1Y合金组织与力学性能的影响

  贺俊光, 徐大召, 文九巴, 郑丽鸽

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 51-55. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0539

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  采用扫描电镜、X射线衍射、透射电镜、显微硬度测试和拉伸试验等研究了热处理方式（固溶、退火和时效）对Mg-2Nd-0.5Zn-0.4Zr-1Y （mass%）合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：热处理工艺能够降低Mg-2Nd-0.5Zn-0.4Zr-1Y合金中元素的偏析程度，改善合金的组织均匀性；合金显微组织均主要由α-Mg基体、Mg₁₂Nd和Mg₂₄Y₅组成；铸态合金抗拉强度和伸长率分别为153.4 MPa、15.63%；固溶处理和退火处理后，合金抗拉强度和伸长率均得到提高，固溶态合金为168.5 MPa和16.7%，退火态合金为162.3 MPa和17.7%；时效处理后合金的抗拉强度大幅度提高到207.7 MPa，但伸长率略降低到13.49%；综合考虑合金的组织和力学性能，时效处理合金的性能最优。
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  激冷处理对Al-10Si-5Cu-0.75Mg-0.55Mn合金组织和力学性能的影响

  张令瑜, 刘光磊, 李清龙, 王欢, 管云鹏, 杨善鑫, 司乃潮, 于浩

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 56-62. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0526

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  采用扫描电镜、透射电镜、差热扫描量热仪、室温拉伸测试等手段，研究了激冷处理对Al-10Si-5Cu-0.75Mg-0.55Mn合金显微组织与力学性能的影响。结果表明：与495℃×6 h固溶+185℃×6 h时效处理工艺相比，495℃×6 h固溶+-196℃×12 h激冷+185℃×6 h时效复合处理对合金的性能提高作用显著，极限抗拉强度与硬度分别增加了30%与38%，而伸长率基本保持不变；合金固溶后进行激冷处理，温度剧烈变化带来的应力冲击细化了合金中未溶第二相，同时激冷处理还降低了合金基体的固溶度促进原子析出形成更多GP区，为时效强化相孕育了更多的形核，增强了沉淀强化效果，具有预时效作用。
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  压下量及时效对搅拌摩擦加工6061铝合金组织和力学性能的影响

  李亨, 司媛, 罗志勇, 周士昂, 张真, 吴玉程

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 63-69. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0527

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  对6061-T6铝合金板材进行搅拌摩擦加工，研究搅拌摩擦加工压下量和时效热处理对合金的宏观形貌、显微组织、显微硬度和拉伸强度的影响。结果表明：当搅拌头转速为1200 r/min，进给速度为90 mm/min，压下量为1 mm时，搅拌区由细小等轴晶组成，硬度约74 HV，抗拉强度达346 MPa，伸长率为24.7%；经过180℃时效处理后，搅拌区硬度达到107 HV，抗拉强度为397 MPa，伸长率为13.2%。断口形貌分析表明搅拌区拉伸断裂为韧性断裂。
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  时效处理对GH3625合金管材组织及性能的影响

  丁雨田, 孟斌, 高钰璧, 马元俊, 许佳玉, 陈建军

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 70-77. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0459

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  采用OM、SEM、EDS能谱分析、万能拉伸试验机等手段，研究不同温度的时效处理对退火态GH3625合金管材组织及力学性能的影响。结果表明：随着时效温度的升高，晶界逐渐发生宽化，晶界碳化物的长大较为明显；800℃时效时，随时效时间的延长，晶界处析出的碳化物颗粒越来越密集，但是碳化物颗粒的尺寸并未发生明显变化，同时晶界和孪晶界还析出了少量由晶界向晶内延伸的针状δ相；时效处理后GH3625合金管材的晶粒组织仍为等轴晶粒，而时效过程中晶界析出相（碳化物、针状δ相）将会显著影响晶粒生长速率；800℃时效初期碳化物的形成减弱了固溶强化效应，时效后期δ相的析出起到一定的弥散强化作用，从而使合金的强度先降低后升高。
黑色金属合金材料
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  Nb对FeNiCoAlNb多晶形状记忆合金超弹性的影响

  郭永江, 彭文屹, 陈朝霞, 谌磊, 邓晓华

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 78-84. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0482

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  通过微观组织观察，物相分析，超弹性分析，硬度实验研究Nb含量对固溶时效处理后的Fe_41.5-xNi₃₀Co₁₈Al_10.5Nb_x（x=0，1，2，3，at%）多晶形状记忆合金超弹性的影响。结果表明：该合金具有较高的压缩超弹性，当Nb含量为2%，在873 K下时效60 h时达到最高压缩超弹性14.01%，最大硬度505.34 HV；合金中析出相β相、γ'相以及基体内的未溶解σ相三者的大小、数量和分布共同影响着合金的形状记忆性能；其中细小均匀分布的γ'相和σ相增强了基体的强度，有利于合金超弹性性能的提高，β相分布于晶界处不利于合金的性能。
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  超级奥氏体不锈钢904L在高温高浓度硫酸中腐蚀行为

  于明飞, 向嵩, 马国强, 石维, 余稳, 冀宣名

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 85-92. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0499

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  采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）研究了超级奥氏体不锈钢904L在不同的高温高浓度硫酸中的腐蚀行为。结果表明：随着温度的升高，904L在浓度89 mass% H₂SO₄中耐蚀性逐渐降低，120℃时出现了负阻抗，由活化转为钝化；随着硫酸浓度的升高，904L在温度为60℃硫酸溶液中腐蚀速率先减小后增大，最后又减小，在浓度为60 mass%的硫酸溶液中出现极小值，在浓度为80 mass%硫酸溶液中出现极大值，在高浓度的硫酸溶液中904L更容易发生自钝化。
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  铁路车辆用高Cr耐蚀钢的组织和性能

  吴红艳, 翁镭, 魏子荐, 高秀华, 杜林秀

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 93-99. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0500

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  利用热轧实验研究了高Cr耐蚀钢的显微组织和力学性能，并利用周期浸润腐蚀实验研究了其在模拟工业大气环境下的腐蚀演化及电化学腐蚀行为。结果表明：高耐蚀钢的显微组织主要为铁素体+贝氏体，屈服强度为460 MPa，抗拉强度为678 MPa，伸长率为24%；高耐蚀钢具有优异的抗腐蚀性能，相对腐蚀速率为27%；实验钢的腐蚀产物均为α-FeOOH、γ-FeOOH和Fe₃O₄的混合物，但相对含量不同；Cr元素富集于锈层裂纹、孔洞中，有利于致密均匀锈层的形成，阻挡腐蚀介质；高耐蚀钢的自腐蚀电位随腐蚀时间增加而提高，自腐蚀电流密度下降，而Q345B钢由于锈层疏松，自腐蚀电位及电流均呈相反的趋势。
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  铸造ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢的显微组织和力学性能

  逯红果, 王壮壮, 殷凤仕, 冯柳, 薛冰, 马中钢

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 100-106. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0547

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  采用扫描电镜、透射电镜和X-射线衍射仪研究了ZG1Cr11Ni2WMoV马氏体耐热钢在不同热处理后的显微组织和力学性能。结果表明：铸态经580℃×2 h空冷回火后，显微组织由板条状回火马氏体和沿原奥氏体晶界分布的δ-铁素体组成，在δ-铁素体周围分布着连续网状的M₂₃C₆型碳化物，碳复型透射电镜分析发现在马氏体板条内分布有纳米尺寸M₆C-型碳化物；与铸态直接回火相比，经1050℃×1 h空冷淬火再经580℃×2 h空冷回火后，δ-铁素体含量减少且主要呈球状分布在回火马氏体基体上；1050℃×1 h空冷淬火处理对室温拉伸性能提高不大，但能显著提高室温冲击性能。
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  固溶-高温回火对D2钢组织性能的影响

  刘健波, 张学宾, 宋克兴, 杨留栓, 葛学元

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 107-112. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0510

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  对D2钢进行不同处理后，利用OM、SEM和XRD进行了微观组织分析，并测试了硬度与冲击韧性，研究固溶-高温回火球化预处理对D2钢微观组织与性能的影响。结果表明：D2钢经固溶-高温回火处理后碳化物偏析程度明显降低，高温回火时碳和合金元素从过饱和的马氏体基体中析出，均匀聚集长大形成合金碳化物颗粒，改善了基体中碳化物的形态和分布；最佳的预处理工艺参数为780℃回火6 h，经最佳预处理-淬回火后，材料冲击韧性提高了23.8%。
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  低合金耐磨钢回火过程中的碳化物析出

  曹艺, 王昭东, 邓想涛, 朱万军, 陈韧

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 113-120. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0512

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  将低合金耐磨钢淬火样品在200~600℃进行不同温度回火，采用透射电镜（TEM）和电子探针分析仪（EPMA）研究淬火与回火样品中碳的偏聚与碳化物析出特征。结果表明：碳的偏聚位置和碳化物形态、大小、类型及分布情况在不同样品中存在差异；淬火马氏体板条间存在宽为20~60 nm的残留奥氏体薄膜，250℃回火时开始在原位置分解成连续分布的碳化物；淬火样品中碳在非晶界位置发生轻微偏聚，回火温度升高后易向晶界及其它界面附近偏聚；200℃回火样品中发现细片状或条状ε碳化物，宽10~20 nm，长80~150 nm，在300℃回火后被θ渗碳体代替；350℃以上，碳化物逐渐粗化成为棒状或球状，500~600℃回火后球状碳化物逐步占主导地位。此外，马氏体板条局部存在少量相变孪晶。
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  轧制预变形对超细贝氏体钢组织与性能的影响

  张月, 李青春, 张瑞祥, 常国威

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 121-126. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0530

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  采用场发射扫描电镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）和力学性能测试等分析手段，研究轧制预变形对超细贝氏体钢组织和力学性能的影响。结果表明：在相同奥氏体化温度下，冷轧样的奥氏体晶粒尺寸小于热轧样，冷轧样获得的超细贝氏体钢的力学性能高于热轧样；在相同奥氏体晶粒尺寸下，冷轧样力学性能高于热轧样；冷轧样在950℃保温30 min后，再经300℃等温1 h后空冷，实验钢综合性能最佳，抗拉强度在保持较高水平（2310 MPa）的同时，伸长率（12.5%）较高。
材料表面性
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  热处理温度对爆炸喷涂Al₂O₃/NiCoCrAlYTa涂层组织性能的影响

  卫旭峰, 徐涛, 李德元, 张广伟

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 127-132. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0457

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  采用爆炸喷涂技术在316L基体上制备Al₂O₃/NiCoCrAlYTa涂层，并在700、800、900、1000和1100℃对涂层进行热处理，分析涂层的组织结构和相组成，并对元素扩散情况进行研究。结果表明：涂层组织致密，界面结合良好，有少量孔隙存在；随着热处理温度的升高，涂层的孔隙率增大，硬度降低；涂层中带状Al₂O₃相扁平化现象更加明显，呈连续层状结构，形成了连续氧化膜；在1000℃时，涂层中出现了断续的网状结构，Al₂O₃相和Ni-Cr固溶体互相交错出现，生成尖晶石结构的Ni（Cr，A1）₂O₄，涂层内部出现了连续的扩散形孔洞，形成裂纹源；在1100℃时，部分涂层沿着裂纹源开裂并剥离失效，涂层与基体的界面上出现了连续形的内Al₂O₃膜，并出现了针片状的Al-N化合物；基体中的Fe元素扩散到涂层中，形成（α-Co，γ-Fe）固溶体。XRD分析表明，涂层发生退化并形成了TaC相。
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  阵列状金红石型TiO₂的制备及晶体生长机理

  王亚明, 闫焉服, Osaka Akiyoshi, 逯峙, 王广欣, 邓舜岚, 宋艳春

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 133-138. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0521

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  采用催化氧化的方法以特殊的陶瓷粉体在α-Ti表面制备具有生物活性的阵列状二氧化钛薄膜。借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）等手段对材料的相组成和微观形貌进行表征，探究四硼酸钠对薄膜制备工艺的影响以及阵列二氧化钛的晶体生长机理。结果表明：经四硼酸钠催化氧化后，纯钛表层的二氧化钛呈阵列状生长；该二氧化钛为沿（110）晶面生长的金红石相，同（002）晶面α-Ti均为拓扑生长结构；根据晶格匹配原理，（110）晶面金红石在（002）晶面ɑ-Ti上选择性生长；经此方法制备的二氧化钛薄膜粗糙度和表面积均有所增大，钛合金的生物相容性得到改善。
材料模拟计算
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  QP980钢CCT曲线的测定

  吕红英, 周旭东, 陈学文

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 139-144. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0524

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  采用膨胀法并结合金相法和硬度法，利用Gleeble-1500D热模拟试验机测定QP980钢在不同冷却速度下过冷奥氏体连续冷却时的膨胀曲线，利用Origin软件绘制QP980钢过冷奥氏体连续冷却相转变（CCT）曲线，分析冷却速度对QP980钢组织和硬度的影响。结果表明：QP980钢过冷奥氏体的冷却速度小于1.5℃/s时，主要发生铁素体、珠光体和贝氏体的转变；随着冷却速度的增加，铁素体软相组织不断减少，贝氏体等硬相组织不断增加，硬度值增加显著；冷却速度在2℃/s~10℃/s范围内主要发生贝氏体和马氏体的转变，硬度值变化较显著；冷却速度大于10℃/s时只发生马氏体转变，硬度值变化趋于缓慢。
其他
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  SnAgCu/Cu钎焊接头热循环时效组织与性能

  杨晓华, 杨思佳, 兑卫真, 李晓延

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 145-150. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0518

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  对热循环条件下Sn3.0Ag0.5Cu/Cu焊接接头界面金属间化合物（IMC）进行观察及力学性能实验，研究界面金属间化合物生长及接头抗拉强度的演变规律。改变保温时间、最低极限温度等热循环参量来做对比试验，同时在热循环上限温度下做等温时效试验与热循环试验对比。结果表明：随着循环周次的增加，界面金属间化合物的等效厚度不断增加，且下限温度越低界面金属间化合物生长越快，接头抗拉强度先稍有增加后不断下降；当在上限温度保温相同时间时，等温时效条件下界面金属间化合物的生长速率比热循环条件下快，未经历低温过程，界面原子扩散一直保持相对较快的速度。
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  直流条件下Cu-10Cr电接触材料燃弧侵蚀特性

  王智勇, 安俊超, 贾玉鑫, 张毅, 张亚辉

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 151-157. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0483

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  采用放电等离子烧结方法制备Cu-10Cr电接触材料，利用JF04C触点材料测试系统对Cu-10Cr电接触材料进行恒流条件下的电接触燃弧试验。分析在直流阻性负载条件下Cu-10Cr电接触材料的转移损耗情况，观察其燃弧侵蚀微观形貌，探讨材料的燃弧机制。结果表明：直流电弧会引起材料表面的熔化和转移，电流高于35 A时触点材料发生从阴极向阳极的转移；电接触表面呈现有熔池、浆糊状、气孔、裂缝、菜花状等多种微观形貌特征；燃弧能量随燃弧时间的增加而增大，并且在该试验条件下燃弧能量E和燃弧时间t存在线性关系。
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  连续镀锌锌池状态

  胡胜利, 刘亚, 唐成龙, 吴长军, 王建华, 苏旭平

  材料热处理学报. 2018, 39(4): 158-164. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2017-0491

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  利用光谱技术（GalvaLIBS仪器）采集连续镀锌锌池内的温度和成分，结合热力学分析，研究了锌池内温度、有效铝含量、溶解铁含量和锌渣的变化规律。结果表明：当锌池添加锌铝锭时，温度波动幅度在-4~2℃之间，锌池有效铝和溶解铁含量均是先降低后升高；未添加锌铝锭时温度波动幅度在-2~1℃之间。温度每波动1℃，锌池有效铝含量波动0.00035%，与热力学计算所得结果0.00012%存在差异，锌池补锌铝锭和锌池液面氧化层等因素对锌池内有效铝的消耗不可忽视。锌池温度降低，溶解铁含量减少，渣铁和渣铝含量升高，锌渣含量增加，溶解铁波动对渣铁和渣铝的影响呈现出滞后现象。