2021年, 第42卷, 第4期　
刊出日期：2021-04-25

  

• 全选
  |

综述
• Select
  载流摩擦用铜基复合材料的研究现状及展望

  李韶林, 国秀花, 宋克兴, 冯孟奇, 王旭

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 1-16. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0430

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  随着航空航天、轨道交通、武器装备等领域的发展，载流摩擦副服役环境日益苛刻，损伤失效行为愈发复杂，对载流摩擦副材料的服役性能需求不断提高，要求材料兼具高强、高导、高耐磨、抗电蚀和抗高温软化等综合性能。铜基复合材料通过在铜基体中引入不同种类、形貌、尺寸的增强相，调控增强相含量、配比等物理特征参量和空间配置模式，各组分之间取长补短、协同作用，在保持铜基体优异传导性能的同时，实现高温性能和耐磨性能的突破，是载流摩擦副的理想材料。本文综述了载流摩擦损伤行为特征及对材料性能的要求，在此基础上，按增强相分类，阐述了铜基复合材料在载流摩擦学性能研究方面的研究进展，分析了不同增强相对其载流摩擦学性能的影响机理，最后对载流摩擦用铜基复合材料未来的研究进行了展望。
复合材料
• Select
  热挤压对15%Mg₂Si/Al-Si-Cu复合材料组织及性能的影响

  刘丹丹, 郭学锋, 杨文朋

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 17-24. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0408

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用熔炼法制备了15%Mg₂Si/Al-3%Cu-3%Si复合材料，并研究了热挤压对复合材料的组织及性能的影响。结果表明，铸态15%Mg₂Si/Al-Cu-Si复合材料中初生Mg₂Si相（记为Mg₂Si_p）呈多边形状，且大都具有尖锐的棱角，其尺寸（D_Mg2Sip）约为31.24 μm，菊花状的共晶Mg₂Si相（记为Mg₂Si_e）偏聚在Mg₂Si_p周围，Al₂Cu相呈不规则的网状。经过460 ℃固溶处理6 h后，Al₂Cu相明显减少，Mg₂Si_e部分固溶到基体中，部分与Al、Cu元素结合，形成Al₄Cu₂Mg₈Si₇四元Q相。经过往复挤压1道次后，Mg₂Si_p明显破碎，沿挤压流线方向分布，且边缘区域的破碎效果比中心区域更为显著。经过往复挤压1道次和正挤压后，Mg₂Si_p分布均匀，尺寸最小，约为12.89 μm，与铸态相比减小了58.7%。随着挤压道次的增加，复合材料组织中的Al₃Cu₂Mg₉Si₇相（Q₁相）逐渐被破碎细化，同时在挤压过程中沿挤压流线析出细小弥散的Al₄CuMg₅Si₄相（Q₂相）。对热挤压后的复合材料进行三点抗弯测试，结果表明，复合材料的强度和塑性大幅度提高。其中，经过往复挤压3道次和正挤压后复合材料的强度和应变分别为306 MPa和6.72%，与铸态相比分别提高了23.9%和482.3%，塑性得到了很大的提高。
• Select
  三维互穿网络结构石墨/莫来石陶瓷复合材料的制备工艺

  吴海华, 方灿, 李亚峰, 刘文斌, 黄才华, 叶喜葱, 钟强

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 25-34. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0421

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  首先利用选择性激光烧结技术快速制备三维多孔石墨骨架，随后对其进行二次固化、碳化、真空压力浸渍硅溶胶等后处理，再将低粘度高固相水基陶瓷浆料注入其中，经冷冻干燥、高温烧结后获得三维互穿网络结构石墨/莫来石陶瓷复合材料。结果表明，对多孔石墨骨架进行浸渍增强改性处理以及控制陶瓷坯体的干燥收缩率和烧成收缩率有利于保证三维复合材料的结构完整性，最终成功地制备出了抗压强度为28.28 MPa、导热系数为2.06 W·m^-1·K^-1、密度仅为1.23 g/cm³的互穿网络结构石墨/莫来石陶瓷复合材料，其兼具有石墨相和陶瓷相的各自优点。
有色金属合金材料
• Select
  Al对Mg-12Gd-3Y-1Sm合金显微组织和耐蚀性的影响

  陈籽佚, 李全安, 陈晓亚, 朱宏喜

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 35-42. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0435

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用静态质量损失法和电化学测试实验等研究了Al元素添加对时效态Mg-12Gd-3Y-1Sm合金耐蚀性的影响。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对合金的微观组织及腐蚀产物的物相和形貌进行了观察分析。结果表明：Mg-12Gd-3Y-1Sm时效态合金组织由α-Mg基体和Mg₅Gd、 Mg₂₄Y₅和 Mg₄₁Sm₅相组成，添加Al 元素后，合金中出现了Al₂RE相。随着Al元素添加量的增加，时效态合金的晶粒先减小后增大，当Al添加量为0.8%时，合金晶粒最细小，第二相最均匀。Al的添加能显著提高合金的耐蚀性，但当Al添加量超过0.8%时合金耐蚀性又开始略有降低，添加0.8%Al的合金具有最佳的耐蚀性，这与电化学测试分析结果相一致，合金腐蚀产物主要为Mg（OH）₂和少量的Al₂RE。
• Select
  Ti含量对铸态Mg₉₃Zn₆Y₁合金组织和力学性能的影响

  欧阳康昕, 周益环, 张帅杰, 张磊

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 43-47. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0399

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了Ti含量对铸态Mg₉₃Zn₆Y₁合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明，添加Ti能够显著细化铸态合金的凝固组织。随着Ti含量的增加，合金中初生α-Mg相的晶粒尺寸先减小后增加，准晶相的形貌由连续网状转变为不连续网状，合金的抗拉强度和伸长率均先增加后降低。当添加0.4 at%Ti时，合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值，分别199 MPa和3.4%，与未添加Ti的合金相比分别提高了25.2%和88.9%。
• Select
  挤压温度对纯镁组织演变、力学性能和断裂行为的影响

  徐文良, 李成杰, 李学问

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 48-53. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0427

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用光学显微镜、万能力学试验机和扫描电镜等研究了不同温度下挤压变形对铸态商业纯镁显微组织、力学性能和断裂行为的影响。结果表明，挤压变形显著地细化纯镁的晶粒尺寸，极大地提高了纯镁的力学性能。经过挤压以后，纯镁的平均晶粒尺寸被细化到18.6 μm以下，最小达7.9 μm；挤压态纯镁的拉伸屈服强度提高到140 MPa以上，抗拉强度提高到210~220 MPa，室温伸长率达到12%~14.7%。晶粒细化不仅提高了纯镁的综合力学性能，也改变了纯镁的拉伸断裂行为，其断裂方式由铸态的脆性断裂变成了挤压态的微孔聚集型断裂。
• Select
  碳纳米管含量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金组织及力学性能的影响

  刘莉, 朱冬冬, 刘洋, 董多, 王晓红, 王晔

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 54-59. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0444

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用真空电弧熔炼炉制备了碳纳米管（CNTs）增强Ti-48Al-2Cr-2Nb合金，研究不同CNTs添加量对Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：向Ti-48Al-2Cr-2Nb合金中添加CNTs后有Ti₂AlC相析出，Ti₂AlC相的含量随着CNTs含量的增加而增加。添加0.3 at% CNTs后，合金中析出少量的Ti₂AlC相；当CNTs含量为0.6 at% 时，合金中Ti₂AlC相呈颗粒状沿晶界分布；CNTs含量增加至0.9 at%后，片层组织中出现沿片层分布的Ti₂AlC颗粒，同时片层组织中还出现了长条状Ti₂AlC相呈穿片层分布。合金的硬度、抗压强度和压缩率均随CNTs含量的增加呈现上升趋势。当CNTs含量为0.9 at%时，合金的抗压强度，压缩率和硬度最佳，分别为1693.0 MPa，1.31%和429.4 HV，相较于未添加CNTs的Ti-48Al-2Cr-2Nb合金分别提高了213.3%，211.9%和12.7%，细晶强化和固溶强化是合金强化的主导作用。
• Select
  退火态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的超弹性、形状记忆效应和拉伸性能

  贺志荣, 叶俊杰

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 60-67. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0443

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  用拉伸试验、光学显微镜和扫描电镜等研究了退火温度对Ti-50.8Ni-0.1Zr合金超弹性、形状记忆效应、拉伸性能、显微组织和断口形貌的影响。结果表明：350 ℃和600~700 ℃退火态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金呈现超弹性（SE），350 ℃退火态合金SE的稳定性最好；400~550 ℃退火态合金呈现形状记忆效应（SME），450 ℃退火态合金SME的稳定性最好。随退火温度升高，合金的平台应力先降后升，分别在500 ℃和650 ℃达到最小值156 MPa和最大值486 MPa，残余应变先升高后降低，分别在700 ℃和450 ℃达到最小值0.0078%和最大值5.6148%。350~550 ℃退火态合金的强度高于600~700 ℃退火态，但塑性低于后者；450 ℃退火后合金的抗拉强度达到最大值，为1493 MPa，700 ℃退火后合金的伸长率达到最大值，为39.1%。退火态Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的断口形貌呈韧窝状，属微孔聚集型韧性断裂。随退火温度升高，韧窝尺寸增加，合金塑性提高。
• Select
  扫描电镜下一种镍基单晶高温合金在长期时效过程中的界面位错演化

  王旭东, 杨忠, 吕培森, 刘丽荣

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 68-73. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0437

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用场发射扫描电镜观察分析了一种镍基单晶高温合金在长期时效处理过程中的位错网演化过程。结果表明：在1100 ℃时效过程中合金γ/γ'界面形成了大量界面位错，界面位错反应形成位错网。随着长期时效时间的增加，界面位错网的间距逐渐减小。随着位错反应的进行，部分初始为四边形的界面位错网逐渐转化为八边形，最后形成方形位错网。界面位错处γ'相溶解形成凹槽，与空冷相比，炉冷获得的界面凹槽更深。
黑色金属合金材料
• Select
  退火温度对无取向3.2%Si钢组织、织构及磁性能的影响

  辛亚会, 高振宇, 黄永哲, 徐海洁, 许云波

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 74-80. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0434

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了不同退火温度对高牌号无取向3.2%Si钢成品板组织、织构及磁性能的影响规律。结果表明：随着退火温度的升高，无取向3.2%Si钢的平均晶粒尺寸逐渐增加，但尺寸均匀度有所下降，退火板织构的整体强度呈先减后增的趋势，其中850 ℃退火板中出现了较强的Goss织构，1000 ℃退火板中α'纤维和Cube织构最强。在800~1000 ℃的范围内，随着退火温度的升高，无取向3.2%Si钢的铁损值逐渐降低，磁感值未出现显著差异。1000 ℃退火后，无取向3.2%Si钢的磁性能最佳，其铁损P_15/50为2.50 W/kg，磁感B₅₀为1.69 T。
• Select
  合金元素对热轧中锰钢组织及力学性能的影响

  王文芳, 潘红波, 赵淮北, 崔江涛, 韩爱侠, 汪杨

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 81-86. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0438

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究碳、硅、锰等合金元素对热轧态中锰钢组织及力学性能的影响，设计了4种不同合金成分的热轧态中锰钢，并对其进行620 ℃退火10 h的热处理。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和拉伸试验等研究了实验钢的显微组织、残留奥氏体体积分数和单轴拉伸性能。结果表明：4种热轧态实验钢在退火过程中都发生奥氏体逆相变，获得了一定量的残留奥氏体组织，0.11C-7.05Mn-0.27Si钢的残留奥氏体的体积分数最高，达到49.64%。0.22C-4.87Mn-0.25Si钢的综合力学性能最优，其抗拉强度（R_m）为1024.48 MPa，断后伸长率（A₅₀）为30.74%，强塑积（R_m×A）为31.49 GPa·%。分析认为，随着合金元素C、Mn含量的增加，退火后中锰钢中的残留奥氏体的体积分数增加，但伸长率与奥氏体的体积分数不一定成正比，主要还受残留奥氏体的稳定性的影响。另外，硅元素主要用于中锰钢的合金化。热轧态中锰钢获得超高强度、高塑性及高强塑积的主要原因还是残留奥氏体的 TRIP 效应以及超细晶铁素体或马氏体的细晶强化效应。
• Select
  热处理对双真空冶炼AISI 4340钢显微组织和拉伸性能的影响

  潘权文, 颜莹, 李小武, 王斌, 张鹏, 张哲峰

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 87-95. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0497

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用光学显微镜、透射电镜和拉伸实验等研究了不同热处理状态的双真空冶炼AISI 4340钢的显微组织与拉伸性能，并与普通冶炼AISI 4340钢的强度-塑性进行对比。结果表明：淬火态双真空冶炼AISI 4340钢的微观组织主要由板条和片层孪晶马氏体组成，板条内位错密度较高；经350 ℃回火后有大量碳化物析出，且仍观察到片层孪晶马氏体；随着回火温度继续升高，逐渐形成回火索氏体。随着回火温度升高，双真空冶炼AISI 4340钢中片层孪晶马氏体逐渐分解消失以及板条内位错密度下降导致其强度降低，而析出碳化物的球化则是塑性提高的主要原因。与普通冶炼工艺相比，双真空冶炼显著降低了AISI 4340钢中夹杂物含量，从而提高其塑性；淬火态和350 ℃回火态双真空冶炼AISI 4340钢强度-塑性同步提高的一个原因是纳米级片层孪晶马氏体的存在。
• Select
  耐海洋大气腐蚀螺栓钢热处理工艺优化

  鲍玉坤, 马金锁, 吴萌, 谢家成, 赵秀明

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 96-101. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0411

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用电子万能试验机和冲击试验机测试了耐海洋大气腐蚀螺栓钢经不同工艺淬火、回火后的拉伸、冲击等力学性能，利用扫描电镜（SEM）分析试验钢在不同工艺下的冲击断口形貌，并采用J-MatPro软件计算试验钢奥氏体临界转变温度点。结果表明：试验钢经940 ℃油淬及570 ℃回火后的力学性能最佳。与580 ℃回火试样相比，试验钢在570 ℃回火时具有更高的韧性。结合冲击断口以及软件计算结果分析可知，试验钢中Ni含量较高且存在偏析，会导致局部区域A₁点降到600 ℃以下，使得试验钢在580 ℃回火时局部奥氏体化，冷却时形成硬脆的马氏体，造成冲击性能下降。
• Select
  微合金元素Nb对B5钢力学性能和微观组织的影响

  吉光, 高秀华, 龙金花

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 102-108. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0424

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用扫描电镜（SEM）、光学显微镜（OM）和电子万能试验机等研究了微合金元素Nb对高碳耐磨钢球用B5钢微观组织和力学性能的影响。结果表明：添加质量分数为0.040%的铌元素后，高碳耐磨钢球用B5钢的晶粒尺寸从27.60 μm降低到21.25 μm，珠光体团尺寸从12.1 μm减小至7.7 μm，珠光体片层间距降低了约15%，渗碳体片展弦比减小；第二相粒子（Nb，Ti）C的析出起到沉淀强化的同时，也促使渗碳体片层出现碎化、断开现象。添加质量分数为0.040%的铌元素后，提高了高碳耐磨钢球用B5钢的强度和塑性，其抗拉强度为1026 MPa；断后伸长率为11.8%。
• Select
  残留元素Sn对压力容器钢力学性能的影响

  刘孟珂, 马国军, 张翔, 姚旺龙, 李治桥

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 109-116. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0403

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究了Sn含量对压力容器钢显微组织的影响及其在钢基体中的存在形式，并采用维氏硬度仪、室温拉伸试验和0 ℃夏比冲击实验等分析了不同Sn含量对压力容器钢力学性能的影响。结果表明：钢中所含的Sn在晶粒内部和晶界处均存在偏聚现象，另有部分存在于夹杂物中；随着Sn含量的增加，钢中铁素体的平均尺寸先逐渐增大后减小，珠光体的平均尺寸先逐渐减小后增大，钢的维氏硬度、冲击韧性、伸长率和断面收缩率逐渐降低，抗拉强度和屈服强度先降低后趋于不变。
• Select
  温变形对700L高强钢碳化物析出行为及残余应力的影响

  祁聪, 王新东, 丁文红, 吴挺, 孙力, 刘天武, 潘进, 张志强

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 117-124. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0366

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用裂纹柔度法（CCM）、X射线衍射分析、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、显微维氏硬度计等研究了700L高强钢不同温度回火和温变形后内部组织和残余应力的变化。结果表明：相较于回火，温变形能促进700L高强钢中碳化物的析出；随温变形温度的升高，700L高强钢的整体残余应力持续下降，在100~300 ℃温变形时，残余应力快速下降，300 ℃温变形后残余应力下降至34.77%，在300~600 ℃温变形时，残余应力下降平缓，600 ℃温变形后，残余应力降低到20.83%，温变形对残余应力的调控作用显著。高温区间温变形还可以降低700L高强钢表面的拉应力水平，提高其疲劳性能。
• Select
  晶粒异常长大对服役Super304H管力学性能的影响

  刘俊建, 刘润, 王万里, 吴跃, 王严, 汤文明

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 125-131. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0426

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用显微组织观察及力学性能测试研究了服役态Super304钢管外壁组织异常区结构特征及其对服役态Super304H钢管力学性能的影响，探讨了奥氏体晶粒异常长大的原因。结果表明，服役Super304H钢管外壁形成了连续的组织异常区，奥氏体晶粒度为1级。该服役钢管室温拉伸强度虽较供货态高，但外壁组织异常区的强度、塑性显著降低，拉伸断口呈现准解理断裂特征。残余变形、第二相析出长大及内外壁温度与应力分布的差异等可能是造成服役态Super304H钢管外壁区域奥氏体晶粒异常长大的原因。
• Select
  汽车用低合金高强钢HC500LA连续退火工艺

  陈小虎, 李守华, 曹晓恩, 刘自权, 马子洋, 薛仁杰

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 132-137. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0398

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用Gleeble 3500热模拟机研究了退火工艺参数均热温度和时效温度对低合金高强钢HC500LA力学性能及显微组织的影响。结果表明：随着均热温度升高，实验钢的铁素体纤维组织再结晶更充分、碳化物逐渐聚集长大且比例增加；再结晶软化发挥主导作用，同时第二相析出物NbTi（N/C）显著长大导致析出强化作用削弱，实验钢的屈服强度和抗拉强度显著降低，断后伸长率显著提高；随着时效温度升高，在碳化物弥散强化与柯氏气团钉扎的共同作用下实验钢的屈服强度显著提高；时效温度提高至450 ℃时，颗粒状碳化物析出减少、弥散强化作用降低，强度下降。通过工业试制，成功开发低合金高强钢HC500LA。
• Select
  固溶温度对S31254超级奥氏体不锈钢显微组织及冲击韧性的影响

  任永秀

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 138-144. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0417

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  借助扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线能谱仪（EDS）和冲击试验机等研究了固溶温度对9 mm厚的S31254超级奥氏体不锈钢钢板中心位置处显微组织及冲击韧性的影响。结果表明，固溶温度较低时（950~1100 ℃），钢板的中心位置析出大量的χ相和σ相，析出相呈带状分布。随着固溶温度的升高，析出相数量呈先增加后减少的趋势。固溶温度在1000 ℃时，由于析出相的数量最多导致实验钢的冲击吸收能量最低；固溶温度超过1150 ℃，可以有效避免析出相的析出和带状组织的形成，实验钢的冲击韧性明显升高。
材料表面改性
• Select
  不锈钢表面低温气体渗氮层组织结构及合金元素对其的影响

  石宇, 刘瑞良, 杨前程

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 145-152. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0422

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用低温气体渗氮工艺对1Cr17和1Cr17Ni2不锈钢进行表面改性处理。利用光学显微镜、X射线衍射分析（XRD）、X光电子谱分析仪（XPS）、显微硬度计等研究了不同工艺下渗氮层的组织结构和硬度，获得渗层增长动力学曲线，分析合金元素对渗层组织结构和渗层增长的影响。结果表明：采用低温气体渗氮处理可在不锈钢表面形成一定厚度的致密且完整的改性层，不锈钢表面硬度显著提升。渗氮层主要由含氮"膨胀"α相（α_N）和Fe_2~3N相组成。Ni元素有利于含氮"膨胀"α相的形成和渗层厚度的增加以及渗层硬度的提高。
• Select
  热处理温度对Ni-P/Al₂O₃/石墨烯复合刷镀层性能的影响

  张春杰, 应丽霞, 吴云龙, 王桂香

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 153-159. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0433

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用溶胶-凝胶法制备了Al₂O₃溶胶，并用表面活性剂对氧化石墨烯颗粒进行改性，通过透射电镜（TEM）对Al₂O₃溶胶、石墨烯分散液在镀液中的分散情况进行了表征。然后采用电刷镀技术在优质合金钢表面制备了Ni-P/Al₂O₃/石墨烯复合刷镀层，对制备的Ni-P/Al₂O₃/石墨烯涂层进行100~500 ℃的热处理，利用扫描电镜（SEM）、显微硬度计、电化学工作站和摩擦磨损试验机等研究了其微观形貌、力学及摩擦学性能。结果表明：Al₂O₃溶胶和改性后的石墨烯分散液在复合镀液中具有良好的分散性和稳定性。当热处理温度达到400 ℃时，Ni-P/Al₂O₃/石墨烯镀层表面致密、未出现裂纹，显微硬度高达869.8 HV0.2，耐磨性最佳，其平均摩擦系数为0.11，表明热处理有效改善了Ni-P/Al₂O₃/石墨烯复合涂层的磨损性能和摩擦系数。同时，经热处理后复合镀层的耐腐蚀性能比镀态好。
• Select
  固溶时效处理对激光熔覆CoNiAl合金摩擦及腐蚀性能的影响

  张宇慧, 刘昌昊, 郭楠, 徐富家, 崔秀芳

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 160-166,190. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0397

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备了CoNiAl合金，采用扫描电镜、X射线衍射仪、磁学与力学性能测试及摩擦磨损试验等研究了固溶时效处理对CoNiAl合金的显微组织、磁学性能、摩擦性能和耐蚀性能的影响。结果表明：经不同温度固溶时效处理后，CoNiAl合金的组织均由β、γ、M三相组成，且随固溶温度升高，β相析出增多同时γ相析出减少，组织更加均匀。经固溶时效处理后CoNiAl合金的饱和磁感应强度有所下降，合金摩擦性能和耐蚀性能大幅提升，其中经1300 ℃×2 h固溶+500 ℃×2 h时效处理的合金摩擦性能和耐蚀性能最好。
• Select
  基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化

  舒林森, 林冉

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 167-174. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0425

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了在Q235钢基材上制备出性能优良的铁基合金熔覆涂层，开展基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化方法研究。根据熔覆机工艺能力和实践经验选取待优化工艺参数范围，运用均匀化设计方法产生混合水平实验表。采用"光内送粉"在Q235钢基材上制备铁基合金（Fe45）熔覆层，利用超景深显微镜和维式显微硬度计分析了熔覆层的表面形貌、稀释率及硬度。基于实验数据逐步回归分析扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度对熔覆层稀释率和显微硬度的影响。结果表明：不同工艺参数对熔覆层的稀释率及显微硬度具有显著影响；回归分析的三次多元多项式适合于表征工艺参数对熔覆层稀释率和显微硬度的影响规律，回归方程的交互项表明扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度的交互作用影响着稀释率和显微硬度；对稀释率和显微硬度进行数学回归，分析发现该铁基合金粉末的激光熔覆最佳工艺参数为：扫描速度7 mm/s、离焦量2 mm、送粉速度22 g/min、激光功率2.7 kW。验证实验表明，以最优参数制备的熔覆层硬度均匀度高、与基材形成了连续的白亮凝合线，无裂纹及气孔，熔覆层整体质量较好。
材料模拟计算
• Select
  TC4钛合金EB炉扁锭高温压缩变形行为和热加工图

  肖寒, 丁平, 张宏宇, 周荣锋, 黄海广

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 175-182. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0428

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用Gleeble-3500热/力学模拟试验机对电子束冷床炉（EB炉）熔炼的TC4钛合金扁锭进行高温压缩实验，研究了TC4钛合金扁锭在变形量为40%，温度为1023~1173 K，应变速率为0.001~1 s^-1的条件下热压缩变形行为。通过使用双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述TC4钛合金高温压缩变形时最大变形抗力的本构方程，并绘制出TC4钛合金的加工图。结果表明，真应力-应变图可以很好地反映TC4钛合金在不同变形条件下的应力状态，且应力值和实验值有较好相关性。基于Prasad判据得到铸态TC4钛合金的热加工图的最佳变形区间为：变形温度为1023~1173 K，应变速率为0.001~0.002 s^-1的区域及变形温度为1073~1160 K，应变速率为0.316~1 s^-1的区域。
• Select
  等轴组织TC21合金高温变形本构模型和热加工图

  牛勇, 王耀奇, 牛嘉伟, 朱堂葵

  材料热处理学报. 2021, 42(4): 183-190. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0503

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对等轴组织TC21合金在Gleeble-1500热模拟实验机上进行了等温压缩实验，变形温度为760、800、840、880、920和960 ℃（α+β相区），应变速率为0.001、0.01、0.1、1和10.0 s^-1。结果表明：TC21合金的流动应力随应变速率降低和变形温度升高而降低；随应变的增加，变形激活能从570 kJ·mol^-1减少到410 kJ·mol^-1。基于应变补偿的Arrhenius方程建立TC21合金高温变形本构模型，该模型可以精确地预测流动应力随工艺参数的变化。基于动态材料模型建立了TC21合金的热加工图；热加工图中的能量耗散效率和非稳态成形区域随着应变增加而改变。