2019年, 第40卷, 第1期　
刊出日期：2019-01-25

  

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综述
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  多主元高熵合金组织性能及塑性变形的研究进展

  李美艳, 张琪, 韩彬, 王稼林

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 1-8. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0338

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  多主元高熵合金因其高的混合熵倾向于形成具有简单结构固溶体，具备优异的耐磨性能、耐腐蚀性能及力学性能的同时，还具备良好的塑韧性，其塑性变形行为及变形机制受到广泛关注。本文论述了高熵合金组织结构、力学性能、摩擦磨损性能及耐腐蚀性能，对比阐述了高熵合金在准静态及动态变形条件下的塑性变形性能、变形机制及晶粒细化机制方面的研究现状，最后指出了高熵合金塑性变形行为研究中尚存在的问题并展望了塑性变形理论的研究方向，为扩展高熵合金的应用领域提供参考。
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  激光热应力控制断裂切割技术的研究进展

  孙传松, 程相孟, 代祥俊, 王延遐, 周继磊

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 9-22. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0330

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  总结和分析了激光热应力控制断裂切割技术（激光热裂切割技术）的基本原理、技术特点以及优缺点。针对激光热裂切割技术存在的问题，详细阐述了近20年来发展起来的以热应力控制断裂为基本原理的激光切割改进技术，包括辅助激光热裂切割技术（水冷、预弯曲辅助等）、双激光束热裂切割技术、激光隐形切割技术、激光多焦点热裂切割技术、超短脉冲激光热裂切割技术、基于热应力法微波切割技术和适用于非对称切割材料（包括非对称直线切割、折线切割、曲线切割等）的激光切割路线偏离矫正技术。通过对比和分析各类切割技术的优缺点，希望为激光热裂控制切割脆性材料技术的进一步探索和研究提出可行性思路。最后，在此基础上对激光热裂切割脆性材料存在的问题和发展前景进行总结并提出相关建议。
复合材料
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  真空烧结制备Ti-Al₃Ti叠层复合材料的组织和性能

  姜波, 韩玉杰, 原梅妮

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 23-30. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0317

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  采用真空热压烧结制备了Ti-Al₃Ti叠层复合材料，利用扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射（XRD）等研究了其在不同烧结温度和烧结时间下的显微组织及性能。结果表明：665℃烧结制备的Ti-Al₃Ti叠层复合材料组织致密，反应产物仅为Al₃Ti，其界面中存在隧道裂纹和剥层裂纹；710℃烧结制备的Ti-Al₃Ti叠层复合材料中出现了大量孔洞，且孔洞随烧结时间增加难以消除，其界面反应产物初生相为Al₃Ti，随后依次生成Al₂Ti、AlTi、AlTi₃；665℃烧结制备的Ti-Al₃Ti叠层复合材料的压缩力学性能高于710℃烧结制备的，其原因是710℃烧结制备的Ti-Al₃Ti叠层复合材料呈伪软化效应。
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  磷变质对Al-50Si复合材料微观组织和性能的影响

  秦晓雄, 程和法, 卢楠方, 程峰

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 31-37. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0051

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  用熔铸法制备Al-50Si复合材料，加入Al-3P中间合金对熔体进行变质处理，研究P元素对Al-50Si复合材料微观组织和性能的影响，并且采用晶粒统计、X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪等仪器和方法研究P元素对Al-50Si复合材料中初晶硅的变质机理。结果表明：一定的P含量对Al-50Si复合材料中的初晶硅和共晶硅的凝固形态均有显著的变质作用，P的加入量为0.5%时，变质效果最佳，初晶硅的平均尺寸减小到40 μm，形貌由粗大的板条状转变为细小均匀的多角块状，共晶硅由粗大的针状变为短杆状；P对初晶硅的作用机理是在熔体中形成了大量的AlP粒子，作为初晶硅的异质晶核极大地提高了初晶硅的形核率，使其细化并均匀分布；P变质使Al-50Si复合材料的抗弯强度得到显著提高，达到206.27 MPa，同时，Al-50Si复合材料的导热性能也大幅上升，热导率达到131.25 W/（m·K），热膨胀系数没有发生明显改变。
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  烧结温度对粉末冶金制备(Mg₃Sb₂+AlSb)/Mg复合材料性能的影响

  池园园, 龙威, 周小平

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 38-43. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0351

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  使用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等研究了不同烧结温度对原位合成（Mg₃Sb₂+AlSb）/Mg复合材料的物相和形貌的影响；利用显微硬度计、CTM万能试验机和CS350电化学工作站等测试了复合材料的硬度、拉伸力学性能和耐腐蚀性能。结果表明：在不同烧结温度下，均可制备出（Mg₃Sb₂+AlSb）/Mg复合材料；复合材料的显微硬度和抗拉强度随着烧结温度的升高先增大后减小，烧结温度为750℃时，其显微硬度71 HV、抗拉强度108 MPa均达到最大值；烧结温度为700℃时，（Mg₃Sb₂+AlSb）/Mg复合材料的自腐蚀电位为-1.38 V，耐腐蚀性能最佳。
有色金属合金材料
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  超声处理对Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca镁合金组织及耐蚀性的影响

  王武孝, 刘雪雍, 王娜, 刘健, 秦少勇

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 44-49. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0373

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  采用光学显微镜（OM）、X射线衍射分析（XRD）、极化曲线测试等研究了超声处理功率（0、600、650、700、750 W）对Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca合金组织与耐蚀性能的影响。结果表明：随超声处理功率逐渐增大，Mg-9Al-Zn-0.6Ce-1.2Ca合金中α-Mg相平均晶粒尺寸先增大后减小，β-Mg₁₇Al₁₂相体积分数减少，并从连续网状变为半网状、散点状，合金耐蚀性随超声处理功率增大先增大后减小；经650 W超声处理后，合金中α-Mg相平均晶粒尺寸降至最低，相比于未进行超声处理的合金，降低了52.7%，β-Mg₁₇Al₁₂相呈半网状、散点状，此时合金的耐腐蚀性能最佳。
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  固溶处理对NbTiZr合金微观组织与力学性能的影响

  阮建明, 张桃梅, 张祁, 王葆奇, 杨海林

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 50-55. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0380

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  采用粉末冶金方法制备了50Nb-20Ti-Zr（mass%）合金，并研究了固溶处理对其组织和性能的影响。结果表明：当固溶时间为6 h时，该合金的典型组织是以条幅分解为基础的片层状组织，并且随固溶温度的升高，晶界无析出带现象越明显，合金的弹性模量没有明显的变化，但其断裂强度有所下降；当固溶时间为18 h时，随固溶温度的升高，合金的组织呈现出“片层状-球化-针片状-等轴化”的演化过程，合金的弹性模量与断裂强度均逐渐增加。合金的断口形貌是由塑性韧窝、河流花样和平行分布的准解理小刻面组成，属于韧性断裂和脆性断裂组合的混合型断裂。
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  Nb含量对Ti-48Al合金组织及力学性能的影响

  董多, 王琪斌, 张树志, 朱冬冬

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 56-61. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0359

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  采用真空电弧熔炼炉制备了不同Nb含量的Ti-48Al合金，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等分析了不同Nb含量对Ti-48Al合金组织及力学性能的影响规律。结果表明：当Nb含量为2%和4%时，合金晶界处无B2相析出；当Nb含量为6%时，有明显的B2相析出。压缩实验结果表明，随着Nb含量的增加，合金的强度和塑性均呈现先增加后降低的趋势，当Nb含量为4%时，合金的抗压强度和压缩率最佳，分别为2187.77 MPa和38.33%。当不添加Nb时，合金以穿片层断裂为主，添加Nb使得合金局部发生塑性断裂。
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  晶粒尺寸效应对纯铜微冲压杯形件变形行为的影响

  边迪, 彭兴东, 张红梅, 姜正义

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 62-67. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0355

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  采用DT-C539微冲压机、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸实验机等研究了晶粒尺寸效应对纯铜微冲压杯形件变形行为的影响。结果表明：随着晶粒尺寸的增大，杯形件褶皱和凹坑数量增加；从厚度分布来看，随着晶粒尺寸增大，最薄区的厚度与平均厚度的差值从10 μm增加到14 μm，越容易出现危险区；通过冲压力和位移的曲线可以得出：当晶粒尺寸从10 μm增加到35 μm时，最大冲压力从37.7 N降低到32.6 N；当晶粒尺寸从35 μm增加到68 μm时，最大冲压力从32.6 N增加到了33.4 N。
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  Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为

  赵转, 张毅, 田保红, 张晓辉, 刘勇, 王冰洁

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 68-75. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0319

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  研究了时效处理后不同程度冷变形的Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为，利用光学显微镜和透射电镜分析了合金时效过程和显微组织，并对其孪晶及析出相进行了标定；同时研究了时效处理和冷轧变形量对合金导电率和显微硬度的影响，建立了导电率方程和时效析出动力学方程，探讨了合金的时效强化机制和时效析出动力学。结果表明：经过时效处理，Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的硬度和导电率均得到提升；Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金经40%冷轧变形后，在500℃时效1 h后，其导电率为44%·IACS，显微硬度为255 HV0.1。Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金在500℃时效时，合金析出相析出完成所用时间最短。
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  不同加载方式对Cu₄₅Zr₄₅Ag₇Al₃非晶疲劳性能的影响

  张黎科, 范骁

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 76-82. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0336

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  用铜模吸铸法制备了Cu₄₅Zr₄₅Ag₇Al₃非晶合金，通过不同疲劳加载方式，研究了合金疲劳性能。采用X射线衍射仪（XRD）和高分辨透射电镜（HRTEM）分析了合金组织及结构特征，并通过扫描电镜（SEM）分析了两种不同加载方式下其疲劳断口形貌。结果表明，两种不同加载方式下，其疲劳断裂表面形貌均包含疲劳裂纹萌生、裂纹扩展、快速断裂和熔融四个区域，但单轴压-压加载下的疲劳极限（1014 MPa）要比三点弯曲加载下的疲劳极限（402 MPa）要高。
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  热处理工艺对6061铝合金硬度和导电率的影响

  菅晓君, 张明山, 王俊升

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 83-90. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0283

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  研究了热处理工艺对6061铝合金硬度和电导率的影响。结果表明：固溶处理过程中，随着固溶时间的增加，合金硬度先降低后升高，后又逐渐降低，随着固溶温度的增加，显微硬度值逐渐增大；时效过程中，硬度值随时效时间增加先升高后降低，电导率随时效时间增加逐渐升高并趋于稳定；6061铝合金最佳的热处理制度为540℃固溶4 h+173℃时效11 h，此时合金的硬度值为119.74 HV6，电导率为56%·IACS；对合金电导率影响最大的参数是固溶温度和时效时间，对硬度值影响最大的参数是时效时间。
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  熔速对IN718合金真空自耗铸锭组织的影响

  王资兴, 王磊, 孙文儒

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 91-97. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0393

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  以IN718合金φ508 mm真空自耗铸锭为研究对象，采用光学显微镜和扫描电镜等研究了低、中和高3种熔速下其低倍、高倍的组织特征。结果表明：不同熔速铸锭两侧枝晶生长方式基本相同，边缘均是细密的柱状枝晶；随着熔速升高熔池明显加深，铸锭两侧对称性变差，柱状晶生长方向与轴向的角度增大，铸锭中心部位组织由柱状晶向等轴晶转化；随熔速升高铸锭中心和R/2部位的二次枝晶间距略有增大，中心部位二次枝晶间距稍大于R/2部位；高熔速的中心和R/2部位二次枝晶干变得粗大，甚至出现互相熔合的现象；不同熔速对铸锭中Laves相析出数量影响不大；而在同一熔速下铸锭Laves相析出数量中心部位多于R/2部位，明显高于边缘部位。
黑色金属合金材料
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  交流干扰下不同组织X80钢在碱性土壤环境中的腐蚀行为

  朱敏, 王亚铭, 袁永锋, 尹思敏, 郭绍义

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 98-106. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0357

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  采用极化曲线、Mott-Schottky曲线和浸泡腐蚀实验研究了交流干扰下不同组织X80钢在CO₃^2-/HCO₃^-溶液中的腐蚀行为，并探讨了交流电和温度的协同作用。结果表明：随交流电流密度的增加，不同组织钢的钝性下降，维钝电流密度增加，临界点蚀电位负移，钝化膜内的点缺陷数量增加；交流干扰可阻碍钝化膜的形成，降低膜的稳定性，增加膜破裂的可能性，减薄膜的厚度；交流电的作用对不同组织钢的钝化膜的破坏是不同的，正火组织钢钝化膜的稳定性最好；交流干扰下不同组织钢的腐蚀形态均为局部腐蚀，正火组织钢的耐蚀性最好，其次为热轧组织，退火组织的耐蚀性最差。X80钢的交流腐蚀行为与其组织结构密切相关，交流干扰和温度的升高可产生协同作用，明显降低钝化膜的稳定性，加剧腐蚀的发生。
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  15Cr-ODS钢的微观组织及力学性能

  徐海健, 沙孝春, 孟劲松, 李凡, 王文仲, 康超, 吕铮

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 107-111. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0350

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  采用机械合金化和热等静压方法，制备出名义成分为Fe-15Cr-2W-0.3Zr-0.3Y₂O₃（质量分数，%）的氧化物弥散强化铁素体钢（15Cr-ODS钢），采用电子背散射衍射技术（EBSD）和透射电镜（TEM）研究了其组织结构和性能。结果表明：15Cr-ODS钢不存在明显的各向异性；TEM分析表明15Cr-ODS钢中存在两种析出相，分别为高密度（尺寸在1~10 nm）三方结构Y₄Zr₃O₁₂纳米析出相和块状的Cr₂O₃析出相；随着退火温度增加，15Cr-ODS钢的抗拉强度降低，总伸长率增加；15Cr-ODS钢的室温和700℃拉抗拉强度分别为（1198±17）和（417±11）MPa、总伸长率分别为（3.7±0.1）%和（13.3±0.5）%；拉伸断口形貌观察结果表明，15Cr-ODS钢在室温主要呈现脆性断裂特征。
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  淬火温度对620 MPa级海洋工程用钢组织及性能的影响

  周成, 赵坦, 朱隆浩, 金耀辉, 李家安, 严玲, 张鹏, 王晓航

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 112-117. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0368

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  研究了不同淬火温度对620 MPa超高强海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响。结果表明：实验钢经两相区淬火+回火处理后的组织为板条状铁素体和回火索氏体，其强度较低，低温韧性较高，当使前驱体调整为马氏体时，导致铁素体板条束尺寸缩短和增宽，最终实验钢强度下降，低温冲击韧性变化不明显；实验钢经完全奥氏体相区淬火+回火处理后的组织为回火索氏体，其强度较高，低温冲击韧性较低，当调整前驱体为马氏体后，最终形成了更加细小均匀的回火索氏体组织，此时其强度变化不明显，但低温冲击韧性得到较大提升。
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  增强颗粒形状、体积分数及分布对原位自生TiC/AZ91复合材料失效行为的影响

  邵乐天, 尧军平, 胡启耀, 黄凯鑫, 孙众

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 118-124,148. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0366

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  采用图像处理、识别技术和边缘提取技术，获取TiC/AZ91复合材料真实的颗粒形貌和分布，构建了含有不同颗粒形状、不同颗粒体积分数及分布的有限元数值计算模型。借助ABAQUS有限元软件研究拉伸过程中增强颗粒不同形状、体积分数和分布对TiC/AZ91复合材料应力分布影响，探讨材料失效行为的影响规律及机制。结果表明：与圆形颗粒相比，增强颗粒为正方形时，复合材料失效面积最大，失效最为严重；增强颗粒体积分数越大，复合材料更容易产生失效；颗粒团聚比颗粒均布增强效果差，颗粒团聚与颗粒均布的失效面积比值（y）和拉伸载荷（x）之间呈线性关系：y=-0.041x+6.54。
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  夹杂物对30Cr13和StavaxESR马氏体不锈钢耐蚀性能的影响

  魏高洋, 鲁思渊, 李积回, 祁晔思, 李有维, 李松得

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 125-132. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0469

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  采用X射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM），光电子能谱显微镜（PSEM）并结合电化学阻抗谱（EIS），动电位极化曲线测试等研究了30Cr13钢和StavaxESR钢在不同热处理状态下的微观组织、夹杂物分布及电化学腐蚀性能，并研究了碳化物及夹杂物对其耐蚀性能的影响。结果表明：经过1130℃奥氏体化处理40 min后，分布于退火态30Cr13钢和StavaxESR钢基体中的富Cr型M₂₃C₆碳化物全部固溶且在淬火时未析出，导致其耐点蚀性能提高；30Cr13钢中的夹杂物含量显著高于StavaxESR钢，且主要为（Ti，Al，Ca）N复相夹杂，与基体形成微电池，加速30Cr13钢基体溶解，导致其耐蚀性低于StavaxESR钢。
材料模拟计算
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  钢化炉内玻璃温度不均匀特征的数值模拟

  岳高伟, 刘慧, 吴恒博, 李彦兵, 葛茂辉

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 133-140. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0383

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  玻璃的钢化品质是其质量要求的重要标准，其中玻璃加热是重要的影响因素之一，为了优化玻璃加热过程的生产工艺，需对加热炉内玻璃的温变规律开展研究。本文基于玻璃加热后表面温度不均匀性测试，建立了玻璃-热气流相互作用的换热-传热物理模型，数值模拟了全对流加热炉内玻璃的温度变化规律。结果表明：在加热过程中，玻璃内外温度均升高，但升温速率逐渐减小；玻璃任意位置的温度与平均温度的差值先是迅速增大，而后逐渐减小，但不同位置的温度差值变化规律差异明显，即玻璃加热温度不均匀，这主要是受风孔位置及辊道等影响，特别是辊道影响尤为显著，因此，如何消除加热炉内辊道对玻璃受热的影响是提高玻璃加热均匀性的关键。
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  GH4720Li合金流变力学Arrhenius本构方程的建立和再结晶形核机制分析

  黄可, 刘江, 陶永德, 丁仁华, 田伟荣

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 141-148. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0288

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  在MTS热模拟试验机上对GH4720Li合金进行了热模拟试验研究，根据所得结果绘制了其应力-应变曲线，构建了表征其流变力学的Arrhenius本构模型。结果表明：在应变为0.1条件下，GH4720Li合金的材料常数为：Q为638.82 kJ/mol、lnA为53.36、n为3.35、α为0.0081，并揭示了GH4720Li合金的动态再结晶形核机制。组织分析结果表明：在应变0.35、应变速率0.001 s^-1、变形温度1140℃条件下，γ'相有效地阻碍了GH4720Li合金晶界的转动和滑动，大大降低了其动态再结晶晶粒长大速率和晶界迁移速率，对晶界起到一定的钉扎作用；在应变0.5、变形温度1140℃时，应变速率为0.001、0.01、0.1、1 s^-1时，应变速率越低，晶粒具有充足的长大时间，越能够促进动态再结晶过程，动态再结晶过程越完全，应变速率越高，材料的变形畸变能稳定，为形核提供了足够的驱动力。在应变0.5、变形温度1140℃条件下，应变速率为0.01 s^-1时，GH4720Li合金的晶粒形貌最好。
其他
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  Al-Mg焊丝的Ti6Al4V/5A05Al熔钎焊接接头的组织性能

  魏守征, 王志英, 饶文姬, 李志勇, 张英乔

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 149-154. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0378

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  为实现Ti/Al熔钎焊接头组织性能的优化，采用Al-Mg焊丝进行Ti6Al4V/5A05Al异种金属的熔化极氩弧熔钎焊。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等对Ti/Al界面组织结构和接头断口形貌进行了分析，采用万能力学试验机对接头的抗拉强度进行了测试。结果表明，采用Al-Mg焊丝配合合适的焊接工艺可实现钛与铝的可靠焊接，钛与焊缝之间通过形成一层厚度1~5 μm的芽状TiAl₃反应层实现良好的钎焊结合；Ti/Al界面附近未发现未焊透、裂纹等微观缺陷。拉伸测试中大多数接头断裂于铝侧焊接热影响区中，接头最高抗拉强度达243 MPa。与Al-Si焊丝相比，采用Al-Mg焊丝时Ti/Al熔钎焊接头的抗拉强度获得了显著提高。
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  基于中间层的铝合金/钢电阻点焊

  王楠楠, 邱然锋, 石红信

  材料热处理学报. 2019, 40(1): 155-160. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2018-0325

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  以AlSi12为中间层对A6061铝合金与Q235低碳钢进行了电阻点焊，分析了界面区金属间化合物层形貌及分布等微观组织结构特征，探讨了焊接电流、焊接时间与电极压力对接头熔核尺寸和抗剪力的影响。结果表明：接头熔核直径、抗剪力随焊接电流、焊接时间的增加而增加，随电极压力的增大而降低，所得接头抗剪力达到4.87 kN，中间过渡层的使用起到了抑制界面金属间化合物生长的效果。