2021年, 第42卷, 第7期　
刊出日期：2021-07-25

  

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综述
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  微纳米混杂颗粒增强铝基复合材料的设计与研究进展

  宋亚虎, 王爱琴, 马窦琴, 谢敬佩, 王震

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 1-12. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0049

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  传统颗粒增强铝基复合材料主要是通过添加单一的微米或纳米颗粒作为增强相来改善铝基复合材料的性能。微米颗粒能显著提高铝基复合材料强度、硬度和耐磨性，但塑韧性却大幅下降；而纳米颗粒在提高强度的同时能够保持较好的塑韧性，但由于纳米颗粒的比表面能大，易团聚，制备高体积分数的颗粒增强铝基复合材料比较困难，因此传统铝基复合材料在高科技领域的应用受到一定的限制。为了解决复合材料发展的瓶颈，采用微纳米混杂颗粒增强的设计思路，充分发挥各自增强相的优势和耦合效应，制备出了高性能的混杂颗粒增强铝基复合材料。本文综述了微纳米混杂颗粒增强铝基复合材料设计思路、强化机制及制备技术等方面的研究现状，指出微纳米混杂颗粒增强铝基复合材料存在的问题，并展望了未来的发展方向及需要解决的问题。
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  事故容错燃料包壳Fe-Cr-Al合金α-α'相分离的研究进展

  戴学峰, 林晓冬, 张杰, 姚美意, 胡丽娟, 谢耀平

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 13-19. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0032

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  2011年日本福岛核事故后，国内外研究者迫切希望开发出能够代替传统Zr合金的包壳材料，以提升核反应堆的事故容错能力。Fe-Cr-Al合金因具有良好的加工性能、较好的抗辐照性能、优良的抗高温氧化性能和耐常规腐蚀性能等优点，成为事故容错燃料（ATF）包壳的候选材料之一。然而，现有的Fe-Cr-Al合金仍难以满足核反应堆包壳材料的性能要求，其中Fe-Cr-Al合金的α-α'相分离始终是制约其发展的关键因素。本文综述了近年来国内外有关Fe-Cr-Al合金在热时效或辐照条件下发生α-α'相分离的研究现状，分析了引起α-α'相分离的主要原因，提出了目前α-α'相分离研究存在的问题以及未来主要的研究方向。
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  高钢级油气管道ECA评价技术研究现状与展望

  李立英, 牛先伟, 刘雪光, 戴国文, 陈佳铭, 韩彬

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 20-28. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0025

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  近年来，高钢级油气管道环焊缝引发的事故频发，给正常生产秩序和施工进展带来困难。因此，对高钢级油气管道环焊缝进行准确的适用性评价是保障管道安全运行的必要手段。本文通过对比分析基于"合于使用"原则发展来的5种缺陷评定方法，以及以BS 7910为基础的分析缺陷评定方法在管线钢中的相关应用实例，总结了工程临界评估（Engineering critical assessment，ECA）对高钢级管道环焊缝安全使用的作用，并对ECA技术在高钢级油气管道环焊缝评估方面的发展方向做出预测：1）建立高钢级管道的力学性能数据库，编制缺陷评估软件，以简化ECA评估方法；2）克服过渡区域影响、强度不匹配、复杂服役环境韧性变化等问题，得到更合理、更精确的评估结果；3）为管道焊接缺陷AUT检测和RT检测提供验收标准和判断依据，给出不同管材适用于双百双评还是双百单评指导意见和依据，向实际工程应用靠拢。
有色金属合金材料
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  Zn对Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金热压缩行为的影响

  史浩鹏, 李全安, 陈晓亚, 戚尧

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 29-38. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0052

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  采用熔炼铸造法制备了添加0%~2% Zn（质量分数）的Mg-10Gd-3Sm-0.5Zr合金，对其固溶处理后进行热压缩试验，研究合金在温度350~500℃，应变速率0.002~1 s^-1，最大变形量70%条件下的热变形行为，计算了其热变形激活能，建立了合金的热压缩变形本构方程和热加工图并进行了分析。结果表明：加入Zn元素后，合金的峰值应力先升高后减小，加入1% Zn元素的峰值应力最高；未添加Zn的合金的热激活能为256.87 kJ/mol，加入1% Zn后合金的热激活能为290.45 kJ/mol；添加Zn元素后，合金的热加工图失稳区减小，可加工面积增大，高温时热压缩的组织更加细小均匀。
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  固溶处理时间对7050铝合金挤压材料力学性能及耐腐蚀性能的影响

  李芳, 牛天昊, 王雨, 徐戊矫

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 39-48. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0060

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  采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、室温拉伸实验和晶间腐蚀实验等研究了固溶处理时间对7050铝合金挤压棒材力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：挤压后未热处理的7050铝合金的强度和耐腐蚀性能都比较差，其抗拉强度为564.2 MPa，腐蚀最大深度达到50.83 μm。经过固溶+T6时效后，7050铝合金在再结晶软化与沉淀强化的共同作用下，其抗拉强度先增加后降低；经470℃固溶处理30 min+T6时效后，7050铝合金抗拉强度达到最高值674 MPa，耐腐蚀性能最好。随着固溶时间从30 min增加至2 h，峰值时效后的合金的晶界类型由弯曲小角度晶界变为平直大角度晶界，晶界处从无第二相析出状态转变为有间断分布的棒状η相状态，η相附近形成无沉淀析出带。在晶界类型转变、η相和无沉淀析出带共同作用下，7050铝合金的耐腐蚀性能变差。
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  一种新型β钛合金Ti-34521高温变形过程中微观组织演变机制

  王柯, 黎东荣, 辛仁龙, 郭艳华, 常辉, 刘庆

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 49-56. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0053

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  采用Gleeble-3500热模拟压缩试验机对一种新型的β钛合金Ti-34521进行热模拟压缩实验，其应变速率为0.1~30 s^-1，变形温度为750~1000℃，压下量为50%，并采用光学显微镜和电子背散射衍射（EBSD）技术对变形后的微观组织进行表征，研究了该合金高温变形过程中的微观组织演变机制。结果表明：变形后合金的β晶粒沿着垂直于压缩方向被压扁，并形成了<001>和<111>变形丝织构。随着变形温度的升高和应变速率的降低，β晶粒的动态回复（DRV）和动态再结晶（DRX）逐渐增强，且晶界弓出行为和生成的DRX晶粒使得β晶界呈现出锯齿状和项链状形貌。最后，讨论了合金的微观组织演变和力学行为之间的关系，发现当应变增大到0.4以后，合金的表观变形激活能为221.533~201.207 kJ/mol，该值与β-Ti自扩散激活能相近，这是由于动态回复是合金变形过程中的主要动态软化机制所致。
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  组合形变热处理工艺对Cu-Cr-Zr-Si合金组织性能及抗软化特性的影响

  徐晓岑, 李家智, 丁桦, 高维林

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 57-64. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0058

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  采用光学显微镜、透射电镜、电子万能试验机、数字电导率仪和维氏硬度计等研究了不同形变热处理工艺对Cu-0.31Cr-0.19Zr-0.03Si（mass%）合金组织演变、力学性能、电学性能及抗软化特性的影响。结果表明：经960℃×1 h固溶处理+450℃×2 h预时效处理+80%冷轧+450℃×1 h时效处理后（组合形变热处理），合金的抗拉强度达到615 MPa，屈服强度达到598 MPa，硬度达到206 HV，电导率达到70.5% IACS。合金经预时效处理后在基体中析出大量弥散分布的细小析出相，在后续的冷轧中，析出相与位错发生强烈交互作用，在基体中引入高密度的位错，从而提高合金的力学性能。此外，对经组合形变热处理取得峰值强度的试样进行了抗软化性能的研究，结果表明该合金的软化温度高达580℃。经微观组织分析发现，在该温度下合金中析出相发生了粗化，但再结晶程度较低，此时引起合金软化的主要机制为析出相长大机制。
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  稳定化处理对优质GH738合金组织及力学性能的影响

  李钢, 荣义, 杨成斌, 曲敬龙, 杜金辉

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 65-71. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0062

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  采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能测试等研究了稳定化处理对优质GH738合金组织及力学性能的影响。结果表明，稳定化温度对优质GH738合金的组织和强度影响不显著，845℃及以下时，随稳定化温度的升高，优质GH738合金的强度和持久寿命略微升高，主要原因在于二次γ'相的尺寸随稳定化温度的升高逐渐长大，一次γ'相尺寸基本不变，二者含量随稳定化温度的升高变化不明显；与稳定化温度相比，稳定化处理时间对优质GH738合金组织和性能的影响作用更加显著，随稳定化时间延长，两种γ'相的尺寸均缓慢长大，而合金强度先升高后降低。不同稳定化处理条件下优质GH738合金的力学性能变化的本质是一次及二次γ'相的尺寸、分布及其与位错的交互作用所致。
黑色金属合金材料
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  奥氏体化温度对轧态C61钢显微组织和力学性能的影响

  王馨缘, 李亮, 吴启迪, 王晨充, 梁晓东, 杨坪, 王旭

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 72-78. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0043

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  采用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及拉伸试验等研究了不同奥氏体化温度对轧态C61钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明：奥氏体化温度为950℃的热处理工艺能使轧态C61钢获得良好力学性能，其抗拉强度、屈服强度、伸长率以及断面收缩率分别为1376 MPa、997 MPa、13.8%、62.5%。随奥氏体化温度升高，试验钢的断裂机制从韧性断裂转变为韧性+准解理断裂，奥氏体化温度为950℃时，断口组织均匀且韧性最好。当奥氏体化温度较低时，显微组织中马氏体板条较细小，随着温度的升高，马氏体板条束宽度增大，导致轧态C61钢强度、硬度降低。奥氏体化温度对钢中残留奥氏体含量有所影响，在1000℃时残留奥氏体最多、硬度最低。
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  扩散退火对DIEVAR钢枝晶偏析和元素分布的影响

  郭富玉, 闵娜, 袁俊丰, 左鹏鹏, 吴晓春

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 79-88. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0026

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  为研究高温退火工艺对DIEVAR电渣锭中合金元素Cr、Mo分布的影响，采用光学显微镜（OM）观察了DIEVAR电渣锭高温退火前后枝晶形态的变化，并利用电子探针（EPMA）对合金元素Cr、Mo的分布进行了定量分析，依据合金元素Cr、Mo的偏析比（SR），确定了DIEVAR电渣锭合适的高温均质化工艺。结果表明：从电渣锭表层到心部，枝晶逐渐粗大、二次枝晶间距逐渐增大。在1270℃下保温10 h后，枝晶组织消失，合金元素Cr、Mo的偏析比（SR）分别从1.73和2.84降低至1.23和1.45，合金元素分布均匀。结合不同高温扩散后合金元素的SR和分布情况确定了DIEVAR电渣锭锻前合适的高温扩散工艺为1270℃保温10 h，这与扩散动力学方程计算的结果相符。
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  热处理对超高强度20Mn2Cr汽车钢组织和性能的影响

  陈健, 黄飞, 丁汉林, 朱国辉, 陈其伟, 程广萍, 王子健

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 89-97. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0029

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  研究了热处理工艺参数对20Mn2Cr钢显微组织和性能的影响规律，并采用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等研究了不同奥氏体化温度和回火温度下实验钢中的马氏体组织特征和碳化物析出形貌。结果表明，实验钢经900℃奥氏体化处理时可以保证较小的原奥氏体晶粒尺寸及细小的马氏体板条束宽度；550℃再结晶退火可以进一步细化原奥氏体晶粒尺寸及马氏体板条束宽度；淬火后的回火处理有利于Cr碳化物粒子的析出。通过调整热处理工艺，20Mn2Cr钢可以获得1000~1700 MPa级的系列超高强度，同时可以实现超高强度与高塑性的良好匹配。
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  钼包铁粉对Fe-2Cu-1Mo-0.8C合金显微组织、工艺性能和力学性能影响

  王晶辉, 陈闻超, 陈鹏起, 程继贵

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 98-105. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0046

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  分别采用元素混合粉和钼包铁粉将钼元素引入到Fe-2Cu-1Mo-0.8C成形混合料中，经压制烧结后得到烧结体，考察了两种钼元素引入方式对粉末工艺性能及烧结体显微组织和力学性能的影响。结果表明，由钼包铁粉所制备的Fe-2Cu-1Mo-0.8C成形混合料松装密度和流动性都优于元素混合粉末，分别提高了0.22 g/cm³和2.14 s/50 g。经800 MPa压力压制后，由钼包铁粉制备的压坯密度为7.29 g/cm³，于1150℃烧结90 min后得到烧结体的密度为7.26 g/cm³。烧结体的显微组织以珠光体和铁素体为主，由钼包铁粉制备的烧结体组织更为致密，钼元素在烧结体中分布更均匀，其抗拉强度和硬度分别为533 MPa和98.2 HRB，由元素混合粉制备的烧结体的抗拉强度和硬度分别为501 MPa和93.5 HRB。
材料表面改性
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  渗氮处理对SLD钢表面CrTiAlN涂层组织与性能的影响

  何玉龙, 赵毅红, 沈国华, 陈荣发, 周晓进, 王自力, 王锴, 史敏杰

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 106-112. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0027

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  采用多弧离子镀在SLD钢表面制备CrTiAlN涂层。利用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）、划痕仪和摩擦磨损试验机等研究渗氮处理对SLD钢表面CrTiAlN涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明，未经渗氮处理的SLD钢表面CrTiAlN涂层的微凸体较多，CrN相以（200）晶面生长，涂层显微硬度为2423 HV0.01。渗氮后，CrN相以（111）晶面择优生长且晶粒更加细小，涂层显微硬度提升24%，磨损机理以磨粒磨损、黏着磨损为主，磨损率下降。
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  固体渗硅制备的Fe-6.5 mass%Si合金的组织演变与磁性能

  刘刚, 杨鑫, 刘新丽, 唐柏金, 刘文龙

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 113-118. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0028

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  对3 mass%冷轧硅钢板材进行固体渗硅和扩散退火处理，采用扫描电镜和X射线衍射仪等研究了其组织、物相和板材厚度方向Si成分的演变，并对其在不同频率下的铁损进行分析。结果表明：经过850℃的固体渗硅后，可在板材上制备出致密的化合物层，化合物层由表面的FeSi相层和邻近的Fe₃Si相层构成；随着渗硅时间的增加，FeSi相层厚度不变，Fe₃Si相层厚度增加；当板材心部完全形成Fe₃Si相后，FeSi相层厚度开始增大。在扩散退火过程中，板材表面化合物层中Si向心部扩散，最终形成Si沿厚度方向均匀分布的、由单一α-Fe相构成的Fe-6.5 mass% Si合金。在较低的频率（1000 Hz）下，Fe-6.5 mass% Si合金的铁损高于3 mass%硅钢；在中等频率下（1000~20000 Hz），二者铁损接近；在较高的频率下（>20000 Hz），Fe-6.5 mass% Si合金的铁损小于3 mass%硅钢，频率越高差异越大。
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  工作气氛对H13钢低温低压离子渗氮化合物层的影响

  侯睿, 彭继华, 苏东艺

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 119-125. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0019

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  采用空心阴极离子镀膜机对H13钢进行离子源辅助渗氮以改善其表面性能，探究了在N₂-H₂气氛中，N₂浓度分别为50%、25%、10%和3%的情况下，渗层结构及性能的变化。采用扫描电镜、X射线衍射仪与X射线光电子能谱仪等观察和分析了渗氮层的截面形貌和物相结构；用电子探针测量了N元素随深度的变化情况；用纳米硬度计、维氏硬度计对样品的表面硬度、弹性模量、截面硬度分布以及渗层脆性进行表征。结果表明：随N₂浓度降低，化合物层厚度降低，但扩散层厚度变化不明显，仍然保持在90 μm左右。当N₂浓度为3%时，化合物层消失，表层的碳化物中的C元素被N元素置换，在扩散层中形成一定量的氮化物沉淀，使其保持了10.83 GPa的较高的表面硬度。随化合物层厚度降低以及ε相含量的减少，渗层脆性降低。
材料模拟计算
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  双辊铸轧热-流-组织耦合模拟及铸轧区组织精细分析

  刘文文, 黄华贵

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 126-133. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0040

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  以二辊ϕ160 mm×150 mm铸轧机为研究对象，以1060纯铝为材料，利用ProCAST的CA-FE模块，建立了铸轧过程的热-流-组织间接耦合模型，研究了铸轧工艺参数对凝固组织与热变形的影响。基于微小变形率下凝固组织形貌未发生变化的假设，建立了铸轧区凝固组织精细化标准。通过铸轧实验验证了仿真模型的准确性，确定了Kiss点以下高度为1 mm区域作为精细化分析参数统计区的合理性。依据该精细分析标准，给出了铸轧速度、浇铸温度、熔池高度、带坯厚度及液态金属凝固形核率等参数对凝固组织和热变形量的影响规律。发现柱状晶尺寸变化与热变形量的变化具有一致性，仅提升液态金属的形核率，可以有效改变凝固组织尺寸和类型。因此，在铸轧设备能力允许的范围内，同时增大热变形量和凝固形核率是一种提升铸轧铝带质量和性能的方法。
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  基于ABAQUS的镁/钢异种金属激光焊接的数值模拟

  王正天, 江淑园, 陈益平, 熊震宇, 胡德安, 程东海

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 134-141. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0039

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  利用ABAQUS有限元软件对镁/钢异种金属激光焊进行数值模拟，研究焊接过程中温度场及应力场的分布规律，对比分析模拟结果与试验结果并进行验证，从热传递角度分析添加镍箔中间层对镁钢搭接激光焊的影响，对其进行温度场和应力场模拟。结果表明：模拟结果与镁钢激光焊的试验结果较为吻合，镍中间层减缓了钢侧向镁侧的热传递，使镁侧温度梯度减小；应力场模拟结果表明钢侧与焊缝中心线上的残余应力以拉应力为主，垂直于焊缝方向，钢侧与镁侧焊缝及热影响区域的残余应力以拉应力为主；在远离焊缝区域逐渐从拉应力转变为压应力，镁侧的应力转变趋势比钢侧较为缓和；在添加镍箔后，镁侧焊缝整体残余应力集中情况明显改善，应力过渡趋势减缓。
其他
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  胶粘剂辅助下CFRP/低碳钢的电阻凸塞焊接头特性

  张肖飞, 邱然锋, 石红信, 侯平均

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 142-149. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0051

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  为了实现CFRP与钢的可靠稳定连接，采用胶粘剂辅助下电阻凸塞焊方法对其进行焊接。观察、分析了接头中各区域的接合状态，探讨了焊接电流对接头几何特性与抗剪载荷的影响。结果表明：焊接电流小于5.5 kA时，接头主要是通过胶粘剂连接而成，焊接电流对接头的抗剪载荷影响较小；焊接电流超过5.5 kA时，接头的连接则是金属连接与胶接两种方式共存，接头的抗剪载荷随焊接电流的增大呈先增大后降低的变化趋势，焊接电流为8.5 kA时达到最大，约8.45 kN，表明能够通过控制焊接电流实现对接头性能的控制。
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  焊接方法对Q235钢焊接接头缺陷、组织和力学性能的影响

  汪小锋, 刘宏, 唐小波

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 150-159. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0055

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  通过微观组织表征、显微硬度试验和拉伸试验等研究了CO₂气体保护焊和焊条电弧焊两种焊接方法对Q235钢焊接接头缺陷、组织和力学性能的影响。结果表明：采用CO₂气体保护焊焊接时焊缝容易出现气孔，采用焊条电弧焊焊接时焊缝容易出现夹渣；由于焊条电弧焊焊接热输入相对较大，接头组织比较粗大，在过热区还存在魏氏体过热组织，硬度和抗拉强度较低；由于CO₂气体保护焊焊接热输入较低，接头的组织晶粒细小，过热区未发现过热的魏氏组织，硬度和抗拉强度较高。两种焊接方法焊接时接头的断裂方式均为韧性断裂。
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  Fe颗粒含量对Sn35Bi/Cu钎焊接头组织性能影响

  李正兵, 胡德安, 陈益平, 程东海, 郭义乐, 何凯, 黄硕

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 160-165. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0257

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  采用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）以及万能力学试验机等研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-xFe/Cu钎焊接头组织和性能的影响，并研究了Fe颗粒含量对Sn35Bi-Fe合金钎料的铺展面积和润湿性的影响。结果表明：向Sn35Bi合金钎料中加入少量Fe颗粒，会在Fe颗粒周围生成很薄的FeSn₂化合物，降低固相/液相的界面能，提高相的形核率，细化接头的组织；当Fe颗粒含量为1 mass%时，接头组织的细化程度最佳；向Sn35Bi合金钎料中加入Fe颗粒，可以有效提高合金钎料的润湿性和力学性能，当Fe含量为1 mass%时，Sn35Bi-1Fe合金钎料的铺展面积最大，润湿角最小，润湿性能最佳，Sn35Bi-1Fe/Cu接头的剪切强度达到最大，为50.23 MPa，与Sn35Bi/Cu接头相比，提高了37.7%。
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  激光钎焊多层金刚石磨粒与镍铬合金的微观结合形态

  李时春, 周振红, 莫彬, 邓朝晖

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 166-178. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0033

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  在45钢基体上进行了镍铬合金钎料与金刚石磨粒的多层钎焊加工，借助光学显微镜、扫描电镜、能谱分析等研究了钎料与金刚石磨粒的结合形态、钎料层组织结构及其变化规律、金刚石表面损伤形态、金刚石与钎料结合处以及钎焊层的元素分布规律。结果表明：从与基体结合处到钎焊层表面分别形成了平面晶、胞状晶、树枝晶、柱状晶以及等轴晶的显微组织形态。输入的线能量影响钎料与金刚石的浸润结合、及钎焊层晶粒大小。逐道搭接钎焊时的热积累改变了搭接线附近的晶粒生长方向和大小，在逐层堆叠时的层与层结合线附近存在粗化晶粒区。金刚石磨粒的存在促使其周边形成等轴晶和垂直其界面生长的柱状晶和树枝晶。钎焊层内C元素含量在靠近上表面附近较高。钎焊层内部金刚石与钎料之间存在一元素过渡区域，Cr和Si元素在过渡区存在聚集现象，有利于形成Cr和Si的碳化物，促进金刚石与钎料间的冶金结合。钎焊层内的金刚石磨粒出现不同程度损伤及石墨化形态。
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  交流磁场对铜/钢异种材料电弧焊接头组织性能的影响

  刘艳华, 钱娜, 王龙, 陈国财, 程东海

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 179-185. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0036

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  以HS201纯铜焊丝为填充金属，对尺寸均为120^L×60^W×2^H mm的T2紫铜板和Q235钢板进行磁场辅助TIG焊接试验，并对焊接接头的宏观形貌、组织结构、抗拉强度、显微硬度及断口形貌进行分析。结果表明：当焊接电流为95 A，焊接速度为95 mm/min，磁场电流为0.4~0.6 A，励磁频率为25~35 Hz时，交流磁场辅助铜钢TIG焊接接头表面成形和力学性能均表现较好，接头的抗拉强度随着磁场电流和励磁频率的增加均呈现先上升后下降的趋势，抗拉强度最高可达223.5 MPa，比无磁场提高了44.5%，熔合区硬度最高可达659 HV0.2，比无磁场时提高了10.2%。TIG焊接接头各区域硬度值排序为：熔合区 > 钢侧热影响区 > 焊缝区 > 钢母材 > 铜母材 > 铜侧热影响区。添加交流磁场前后，TIG焊接接头断裂区由铜侧热影响区转移至焊缝区，断裂方式均为典型的韧性断裂。添加磁场后，熔合区和焊缝区组织均由（α-Fe）+（ε-Cu）的混合固溶体组成，且焊缝区组织细化，其均匀性明显提高，这主要是交流磁场对熔池的电磁搅拌作用，其搅拌过程为：Fe元素扩散到熔池、熔池顺时针搅拌、熔池逆时针搅拌和熔池凝固。
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  扫描预热对Ti₂AlNb电子束接头组织及拉伸性能影响

  张骞, 毛智勇, 李立航, 付鹏飞, 赵桐, 唐振云

  材料热处理学报. 2021, 42(7): 186-196. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2021-0066

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  采用电子束扫描对Ti-22Al-24Nb-0.5Mo合金进行了250~550℃的预热及电子束焊接工艺试验，利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等对接头显微组织特征进行了分析，分析了不同预热温度下焊缝的组织形貌，研究了预热对接头成形及其室温、高温拉伸性能的影响。结果表明，随着预热温度升高，焊缝中心等轴晶组织比例相应增加，焊缝中心结合线随之消失，柱状晶组织生长受到阻碍，这可能是横向温度梯度降低，结晶潜热无法被及时传导造成的。预热焊接接头室温抗拉强度、断后伸长率可达980 MPa、12%以上，与母材水平相当；与常规焊接相比，预热接头650℃拉伸强度提高了35%~60%，断后伸长率提高了两倍以上，350℃预热接头高温拉伸强度最高。接头拉伸性能的改善，与预热工艺对焊缝中心结合线、焊缝组织均匀性的影响密切相关。