2023年, 第44卷, 第8期　
刊出日期：2023-08-25
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    综述
  • 镁合金电弧增材制造技术的研究进展
    王雪晴, 肖笑, 孟令燃, 张弛, 张帅锋, 葛学元
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 1-15. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0009
    摘要 ( 224 ) PDF全文 ( 884 )   可视化   收藏
    镁合金作为最有发展前景的轻质结构材料之一，具有良好的铸造性、可加工性、生物相容性和优异的力学性能，已广泛用于汽车制造、航空航天以及生物医学等多个领域。随着轻量化发展，开发镁合金整体构件已成为其应用趋势。但是，整体构件通常具有规模大、结构复杂的特点，相较于传统制造工艺，电弧增材制造具有沉积速率高、成本低、材料利用率高等特点，为制备大型镁合金构件提供可能性。因此，镁合金电弧增材制造得到了不同程度的研究，本文主要从3个方面对镁合金电弧增材制造的研究进展进行综述。首先，介绍了电弧增材制造技术不同工艺方法；其次，介绍了镁合金电弧增材制造的研究现状包括成型质量和组织性能；最后，总结了镁合金电弧增材制造可能面临的挑战，为镁合金电弧增材制造技术的进一步研究与应用提供参考。
  • 冶金固体废弃物制备新型玻璃材料的研究进展
    崔忠宜, 梁李斯, 乔江鱼, 陈进, 李一, 张立兴
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 16-33. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0041
    摘要 ( 98 ) PDF全文 ( 791 )   可视化   收藏
    综述了国内以金属尾矿和冶金废渣为原料制备泡沫玻璃、微晶玻璃及泡沫微晶玻璃的研究进展。金属尾矿中，铁尾矿因SiO2含量高且储量巨大，在制备新型玻璃领域得到了广泛研究；冶金废渣中，高炉渣、钢渣和镍渣研究较多，这3类废渣储量巨大且含有发泡剂（如S）和晶核剂（如TiO2）成分，有利于制备新型玻璃。对冶金固体废弃物制备新型玻璃的前景进行了展望，冶金固体废弃物在制备新型玻璃时有着极大的原料优势，且所制备的新型玻璃产品也具有一些特殊性能（如钨尾矿微晶玻璃的形状记忆效应、铁尾矿微晶玻璃的吸波性能等），可拓宽其应用范围，同时解决冶金固废处理问题，实现资源循环利用。
    • 复合材料
  • 热处理对Q345B钢基堆焊复合板显微组织及力学性能的影响
    陈友明, 佟海云, 郑毅力, 赵玉萍, 李滔, 储爱民
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 34-42. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0005
    摘要 ( 73 ) PDF全文 ( 516 )   可视化   收藏
    采用CO2气体保护焊方法，在Q345B钢基体表面堆焊YD212型焊丝形成复合板。研究了淬火、正火和喷液淬火+回火3种热处理工艺对复合板显微组织与力学性能的影响，并与未热处理复合板进行比较。结果表明：3种热处理工艺均使复合板的熔合层和堆焊层显微组织发生了改变，同时也使基板层珠光体含量发生变化。热处理使复合板的各层硬度均有不同程度的提高，其中正火处理的提升幅度较小。采用喷液淬火+回火热处理得到的复合板，其基板层珠光体含量较高，硬度和韧性显著提高，熔合区韧性明显改善，堆焊层硬度优良，其冲击吸收能量是未热处理复合板的1.57倍。
  • 烧结温度对快速热压烧结PEEK材料结构及力学、热学和摩擦学性能的影响
    逄显娟, 岳世伟, 黄素玲, 谢金梦, 王帅, 宋晨飞, 岳赟, 刘建, 李栋
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 43-50. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0211
    摘要 ( 100 ) PDF全文 ( 1581 )   可视化   收藏
    聚醚醚酮（PEEK）因独特的结构使其具有良好的自润滑性、耐高温及耐水解等优异的综合性能。但PEEK作为特种工程塑料代表之一，由于成型温度高，普通塑料的成型方式和腔体磨具很难满足其要求。鉴于此，利用真空热压烧结技术在不同烧结温度下制备了纯PEEK材料。采用X射线衍射、红外和热重等表征手段对材料的结构、力学性能和热学性能进行表征，并利用多功能摩擦磨损试验机、三维轮廓仪和扫描电镜等分析了材料的摩擦磨损性能。结果表明：烧结温度没有改变PEEK材料的结构，对其热学性能影响较小；随着烧结温度的升高，PEEK材料的硬度稍有增加，热稳定性有一定程度的提高；当烧结温度为350℃时，PEEK材料的拉伸性能和摩擦磨损性能最佳，抗拉强度、弹性模量和磨损率分别为65.15 MPa、6.42 GPa和0.513×10-4 mm3/（N·m）。
    • 有色金属合金材料
  • Al含量对挤压态Mg-2.0Zn-0.4Mn合金组织及耐腐蚀性能的影响
    赵培峰, 王玉辉, 邱然锋, 石红信, 姚怀
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 51-58. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0022
    摘要 ( 63 ) PDF全文 ( 80 )   可视化   收藏
    采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸实验和电化学工作站等研究了不同Al含量对挤压态Mg-2.0Zn-0.4Mn-xAl（0 ≤ x ≤ 6.0 mass%）合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：随Al含量的增加，合金的晶粒尺寸逐渐减小，第二相数量逐渐增多，合金的力学性能先增大后减小；当Al含量为4.0 mass%时，合金具有较好的力学性能，其抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为253.7 MPa、231.6 MPa及19.7%。合金的耐腐蚀性能随Al含量的增加先增强后减弱，当Al量为4.0 mass%时，合金具有较好的耐腐蚀性能，其质量损失腐蚀速率和析氢腐蚀速率分别为0.931 mm/a和0.909 mm/a。
  • Ti-B20合金冷轧板材的再结晶行为
    冀宣名, 曾梦婷, 胡爽
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 59-66. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0035
    摘要 ( 59 ) PDF全文 ( 137 )   可视化   收藏
    对固溶态Ti-B20合金进行70%压下量的冷轧变形，然后在800℃下进行不同时间的退火处理。采用电子背散射衍射（EBSD）技术和X射线衍射（XRD）研究了Ti-B20合金冷轧板材在退火过程中的静态再结晶行为和力学性能演变。结果表明：在退火过程中，合金的再结晶晶粒优先在晶界处和变形带处形核，导致退火初期组织不均匀；随退火时间的延长，晶粒逐渐等轴化，几何必要位错（GND）密度逐渐减小并趋于稳定，抗拉强度逐渐降低，而伸长率逐渐增加；在退火30 min后，Ti-B20合金冷轧板材的抗拉强度和伸长率分别为828 MPa和23.9%。合金再结晶体积分数与退火时间之间的关系可用Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JAMK）方程来描述（X800=1-exp（-0.26×t0.74））。
  • 旋压工业纯钛TA1的形变及退火行为
    曹晓, 贾淑果, 朱倩倩, 宋克兴, 刘海涛, 柳亚辉, 冯庆, 贾波, 沈楚
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 67-75. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0011
    摘要 ( 168 ) PDF全文 ( 207 )   可视化   收藏
    对旋压成形阴极辊工业纯钛TA1进行不同温度（480~540℃）退火不同时间（15~120 min）的热处理，研究了退火过程中其外表面微观组织演变及再结晶行为。结果表明：旋压变形工业纯钛TA1的晶粒变形严重，应变形式主要表现为轴向和切向拉伸、径向压缩。旋压钛材外表面在480℃退火120 min未完成充分再结晶，在500、520和540℃退火60 min以内可充分再结晶，对应的完成再结晶所需的较短时间分别为60、30和30 min。随着退火温度的升高和退火时间的延长，钛材晶粒尺寸增大，显微硬度下降。电子背散射衍射（EBSD）分析发现，旋压变形工业纯钛TA1在较低温度（480和500℃）退火时的再结晶形核过程主要由亚晶形核机制主导。根据试验数据，计算得到旋压变形工业纯钛TA1的再结晶激活能为88.328 kJ/mol，晶粒长大激活能为62.214 kJ/mol。经退火工艺参数优化，500℃退火60 min时旋压变形工业纯钛外表面的晶粒最为细小均匀，平均尺寸为5.8μm。
  • (TiHfTa)50（NiCu）50高熵记忆合金的组织与性能
    赵光伟, 邹海峰, 方东, 黄才华, 叶喜葱, 戴雷
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 76-86. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0086
    摘要 ( 127 ) PDF全文 ( 225 )   可视化   收藏
    采用真空电弧熔炼制备了（Ti40-xHf10Tax）50（NiCu）50（x=0、1、5和10，at%）高熵记忆合金，通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和室温循环压缩等研究了Ta含量与加载条件等对合金显微组织、力学性能、超弹性与稳定性等的影响。结果表明：铸态（Ti40-xHf10Tax）50（NiCu）50高熵记忆合金兼具优良的力学性能与超弹性，与现有2~4元Ti基记忆合金相比拥有较高的输出功；在预应变为15%时，Ta0、Ta1和Ta5合金的施加应力为1390.8、1591.2和2101.7 MPa，输出功为100.2、124.3和197.4 J/cm3。随Ta含量的增加，合金断裂强度和伸长率下降，但Ta1和Ta5合金的屈服强度与可回复应变增加，最大可回复应变分别为7.8%和9.4%，其中超弹性应变分别为4.0%和4.4%，加热后总可回复应变分别达到10.1%和10.6%。在应变递增的循环压缩过程中，合金的可回复应变、超弹性应变等随着应变的增加逐渐增大，循环后期增速减小，而在应变为固定值的循环压缩过程中，经5~6次循环后，合金的回复率可达100%，超弹性、应力滞后、输出功等趋于稳定。
  • 添加Zr的60NiTi合金的热处理工艺优化
    毛济, 余爱武, 宋裔, 施祥玲, 夏巧伟, 左舜贵, 王博, 肖飞
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 87-94. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0652
    摘要 ( 67 ) PDF全文 ( 112 )   可视化   收藏
    60NiTi合金具有高硬度、低密度和耐磨等优异的性能，在航空航天领域有广泛的应用前景。为了进一步提高60NiTi合金的力学性能，研究了Zr的添加及热处理工艺对60NiTi合金组织与硬度的影响。结果表明：Zr的添加提高了60NiTi合金的硬度并使其组织更加均匀。此外，在炉冷、空冷、油冷和水冷4种不同的冷却方式中，炉冷60NiTiZr合金中存在大量粗大的析出相，硬度也最低。冷却速度最快的水冷处理的60NiTiZr合金的硬度最高，且能够避免粗大析出相形成，但存在残余应力较大的问题。对水冷60NiTiZr合金在300~600℃温度范围进行时效处理，发现随时效温度的升高，合金的硬度先升高后降低，且在500℃时效时硬度达到最高。进一步对水冷60NiTiZr合金在500℃进行不同时间的时效处理，发现时效2 h后合金硬度达到峰值（61.7 HRC），时效后期还出现缓慢的二次硬化现象。
    • 黑色金属合金材料
  • 500MPa级超低碳Nb-Ti微合金钢板梯度结构制备及其低温韧性
    孙田浩, 邓想涛, 杨晓松, 王昭东
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 95-105. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0012
    摘要 ( 67 ) PDF全文 ( 309 )   可视化   收藏
    采用超快冷返温轧制工艺制备了一种500 MPa级超低碳Nb-Ti微合金梯度结构钢板。利用全自动相变仪、微观硬度计、电子万能试验机、光学显微镜、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）等研究了梯度结构钢板组织演变规律及力学性能，并在-80~20℃下对钢板表层和心部进行了低温冲击试验。结果表明：钢板呈现出表层超细晶铁素体组织到心部粗晶铁素体组织的晶粒尺寸梯度变化。由于细晶强化的作用，钢板表层强度得到提升，屈服强度较心部增加41 MPa；表层的断后伸长率为35%，要高于心部的31%。表层晶粒细化和心部大量大角度晶界的存在使得钢板具有优异的低温韧性，-80℃下表层和心部的冲击吸收能量分别可以达到106和90 J。
  • 二次回火对42CrMo4M钢组织性能的影响
    梁雅鑫, 蔡欣, 郑雷刚, 胡小强, 李殿中
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 106-114. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0018
    摘要 ( 69 ) PDF全文 ( 440 )   可视化   收藏
    借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等研究了二次回火温度对42CrMo4M钢显微组织、力学性能和残余应力的影响。结果表明：二次回火后，42CrMo4M钢中马氏体板条进一步发生回复和再结晶，位错密度显著降低；长条状碳化物逐渐球化和粗化，转变为颗粒状形貌；随二次回火温度的升高，42CrMo4M钢的屈服强度和抗拉强度呈先上升后大幅下降的趋势，而塑韧性则变化较小。660℃二次回火后，42CrMo4M钢-20℃冲击吸收能量由调质处理后的111 J略微增加至120 J，增幅仅为9 J；此外，随着二次回火温度的升高，42CrMo4M钢中残余应力大致呈先下降后上升的趋势。640℃二次回火后，42CrMo4M钢中残余应力最低，为111.7 MPa，较调质处理后的152.5 MPa，降低了约26.75%。
  • 高温时效对低活化钢微观组织及力学性能的影响
    邱国兴, 张红钊, 杨永坤, 李小明, 彭雷朕, 曹磊
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 115-122. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0028
    摘要 ( 78 ) PDF全文 ( 496 )   可视化   收藏
    采用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和力学性能测试等研究了经中间热处理的含钇和钛的低活化钢在550℃时效500、1250、2500、4000和5000 h后的组织和性能变化规律，并分析了微观组织变化对力学性能的影响。结果表明：时效过程中实验钢的组织保持为稳定的马氏体，晶粒发生粗化，M23C6和MX相的长大速率、屈服强度、抗拉强度和冲击性能逐渐降低并趋于稳定。时效时间增加至4000 h后，Laves相的粗化速度有所降低。当时效时间达到5000 h时，实验钢的晶粒尺寸为9.1μm， M23C6的长大速率为0.0072 nm/h， MX的长大速率为0.0004 nm/h，实验钢的室温屈服强度和抗拉强度分别为632和755 MPa，室温冲击吸收能量为307 J，韧脆转变温度为-64℃，实验钢在650℃时屈服强度和抗拉强度分别为313和337 MPa。晶粒粗化是实验钢冲击韧性降低的主要原因。
  • 含钴高钒高速钢回火组织演变和耐磨性
    牛海云, 潘泳良, 金头男, 袁乃博, 符寒光
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 123-132. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0003
    摘要 ( 42 ) PDF全文 ( 256 )   可视化   收藏
    采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱仪（EDS）、显微硬度计和磨损试验机等研究了含钴高钒高速钢经1050℃风冷淬火后在不同温度回火保温不同时间后的组织演变、硬度和耐磨性。结果表明：在不同回火温度下，含钴高钒高速钢中均有MC和M2C型二次碳化物析出，并在基体中均匀分布。当回火温度为400℃时，含钴高钒高速钢中含有少量残留奥氏体；当回火温度超过500℃，残留奥氏体消失；随着回火温度升高，马氏体发生分解，600℃回火后，孪晶马氏体已完全分解。含钴高钒高速钢经500℃回火后硬度达到峰值，磨损量最小，耐磨性最好，回火温度继续升高后，硬度大幅度下降。在500℃回火时，随着保温时间的延长，含钴高钒高速钢的马氏体分解量增加，保温16 h后，马氏体已完全分解，基体显微硬度明显下降，由于二次碳化物析出的强化效应，导致回火保温时间增加对其宏观硬度无明显影响。
    • 材料表面改性
  • 电镀Cr涂层锆合金的腐蚀行为
    杜慧雷, 吴宇坤, 马思汉, 曹子奇, 李奕鹏, 冉广
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 133-139. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0593
    摘要 ( 110 ) PDF全文 ( 134 )   可视化   收藏
    在360℃、18.5 MPa的超纯水溶液中和高温（1000和1200℃）水蒸气环境中对采用电镀技术制备的Cr涂层锆合金和没有涂层的锆合金进行了腐蚀行为对比研究。结果表明：在上述腐蚀条件下，Cr涂层显著提升了锆合金的耐腐蚀性能，氧化增重显著降低。与没有涂层的锆合金相比，在高温水蒸气环境中腐蚀54 min后，Cr涂层锆合金的氧化增重下降了一个数量级，在高温高压水环境中腐蚀48 h后，其氧化增重下降了75%。腐蚀后，在Cr涂层锆合金表面形成了细长絮状结构；氧化层越靠近样品表面，结构疏松、空洞数量多且尺寸大；而在靠近Cr涂层与氧化层的界面处，结构致密、无明显尺寸空洞。
  • 喷丸对7075-T651铝合金亚表面裂纹修复能力的影响
    罗鹏博, 廖凯, 胡俊, 李立君, 陈飞
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 140-148. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0646
    摘要 ( 73 ) PDF全文 ( 130 )   可视化   收藏
    首先，通过线切割在7075-T651铝合金表面制备不同裂纹深度的试样，随后对这些试样进行喷丸修复试验；然后，采用拉-拉加载疲劳试验，对喷丸修复的能力进行分析，评价喷丸工艺参数对不同深度裂纹的修复能力；最后，通过对试样裂纹处进行宏、微观观察分析，阐释喷丸对亚表面裂纹修复的机制。结果表明：喷丸强化作用能够在局部增大7075-T651铝合金的塑性变形强度，且由于晶粒间变形滑移使得位错增加而形成局部高温，促使裂开的组织在短时间内在高温高压的作用下能够发生闭合。对50、100和150μm不同裂纹深度试样经喷丸修复后发现，50μm裂纹深度试样裂纹修复后的效果最好，疲劳周期大都优于无裂纹标准试样，而随着裂纹深度的增大，裂纹修复效果会减弱，表明喷丸对7075-T651铝合金亚表面裂纹修复具有积极的作用。
  • 等离子增强化学气相沉积制备氮化硅薄膜的工艺优化与性能
    张志坤, 占勤, 窦志昂, 白敬元, 杨洪广
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 149-155. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0183
    摘要 ( 129 ) PDF全文 ( 770 )   可视化   收藏
    采用等离子增强化学气相沉积方法在p型<100>硅片沉积氮化硅薄膜，通过椭偏仪和缓冲氧化物刻蚀液（BOE）溶解实验来表征薄膜的均匀性与致密度，研究了射频功率、腔室气压、气体流量比和衬底温度4个工艺参数对氮化硅薄膜性能的影响。结果表明：在60~100 W范围内，射频功率越大，氮化硅薄膜生长速率越快；腔室气压在130 Pa时有利于形成均匀性好、结构致密的氮化硅薄膜。硅烷/氨气气体流量比例较低时，提高流量比可以提高薄膜的致密度，但比例超过1.4后致密度几乎不再变化；衬底温度在200~300℃时，衬底温度越高，薄膜的生长速率越低，致密度越高。最优的工艺参数为：射频功率100 W、腔室气压130 Pa、硅烷流量280 mL/min、氨气流量10 mL/min、衬底温度300℃，此时氮化硅薄膜的生长速率为16.3 nm/min，均匀性为0.07%，折射率为2.1，溶解速率为0.42 nm/s。
  • 熔覆电流对Fe-Cr-B-C合金涂层组织与耐磨性的影响
    李挺, 陈东, 卢秋虹, 卢静, 罗丰华
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 156-164. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0426
    摘要 ( 61 ) PDF全文 ( 138 )   可视化   收藏
    为了研究熔覆电流的变化对Fe-Cr-B-C熔覆合金层组织及性能的影响，采用等离子熔覆技术在不同的熔覆电流下（75、85和95 A）在Q235钢板表面制备了Fe-Cr-B-C合金熔覆层，采用X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）技术、维氏硬度计和扫描电镜（SEM）对熔覆层的物相、硬度和微观组织进行表征，并采用摩擦磨损试验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行研究。结果表明：Fe-Cr-B-C熔覆层的物相主要为马氏体，同时有大量的Fe3C、Cr23C6、Fe2B、Cr2B、Fe2C、Fe7C3硬质相及少量的氧化物在基体内呈网状分布。随着熔覆电流的升高，熔覆层的稀释率增加，硬质相的含量逐渐降低。熔覆层硬度随着电流增大呈现先增大后减小的趋势，电流为85 A时熔覆层硬度最高。随着电流的升高，熔覆层的耐磨性先升高后下降，当熔覆电流为85 A时，熔覆层的磨损量仅为Q235基体的7%，表明Fe-Cr-B-C熔覆层能显著提高Q235钢板基体的耐磨性能。Fe-Cr-B-C熔覆层的磨损机制是粘着磨损、磨粒显微切削、显微断裂共同主导。
    • 材料模拟计算
  • 碳纳米管增强铝基复合材料的热变形行为
    介一飞, 陈小红, 周洪雷, 付少利, 蒋锦涛
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 165-174. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0653
    摘要 ( 55 ) PDF全文 ( 107 )   可视化   收藏
    在应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s-1，变形温度为300、350、400和450℃及变形量为60%的条件下，利用Gleeble-3500热模拟试验机对CNTs/Al复合材料进行热压缩试验，研究其热变形行为。通过试验数据构建了复合材料的本构方程和热加工图，采用光学显微镜分析了其变形前后的显微组织。结果表明：当应变速率一定时，复合材料的流变应力随着变形温度的升高而降低；当变形温度一定时，流变应力随着应变速率的增大而增大，计算得到该复合材料的热变形激活能为216.634 kJ/mol，说明其具有良好的成形能力。本构方程预测结果的平均准确率达到了95%以上，所得本构方程对复合材料的流变行为具有指导作用。热加工图表明该复合材料的适宜加工区间为：变形温度为340~450℃，应变速率为0.005~1 s-1。
  • 外部约束对薄壁高温合金尾喷管焊接变形的影响
    李岩, 刘琪, 李艳彪, 张艳峰, 田孟良, 吴志生
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 175-185. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0087
    摘要 ( 72 ) PDF全文 ( 367 )   可视化   收藏
    以壁厚为1 mm的高温合金尾喷管为研究对象，基于热-弹-塑性有限元法与固有应变法，研究外部约束对薄壁高温合金尾喷管工件焊接变形的影响。通过焊接工艺试验和热-弹-塑性有限元法仿真，进行焊接热源校核，获得对接接头的固有应变和材料模型参数。建立全尺寸三维尾喷管焊接有限元模型，基于固有应变理论的弹性有限元方法，利用平板对接获得的材料模型参数，计算不同外部约束对尾喷管工件焊接变形的影响。结果表明：进气口约束对控制尾喷管焊后变形起主要作用，在进气口施加约束时，工件变形最小，为2.39 mm，变形发生在尾喷管内环与外环弧形焊缝位置。通过尾喷管组件产品焊后变形测量与仿真结果对照，验证了仿真计算方法的准确性，固有应变法可适用于薄壁尾喷管焊接变形预测。
  • 40CrMnMoA合金钢的动态再结晶临界应变模型
    刘丙旗, 陈学文, 周旭东, 尹丹青, 皇涛
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 186-193. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0002
    摘要 ( 45 ) PDF全文 ( 440 )   可视化   收藏
    为了控制40CrMnMoA合金钢在热变形后的微观组织，研究了该合金钢的动态再结晶行为。采用Gleeble-1500D热-机械模拟压缩试验机在900~1200℃、0.005~5 s-1条件下对40CrMnMoA合金钢进行了高温压缩试验，获得了该合金钢的应力应变曲线。基于试验数据，确定了该合金钢的Zener-Hollomon参数（Z参数）及变形激活能Q=325397.448 J/mol。结果表明：在低lnZ（<30）条件下40CrMnMoA合金钢的应力应变曲线有明显的下降趋势，lnZ越小，该特点越明显，是典型的动态再结晶型曲线。在高lnZ（>30）条件下40CrMnMoA合金钢的应力随着应变的增加不断上升，呈现出典型的动态回复特性。基于试验数据，计算了40CrMnMoA合金钢的加工硬化率θ，通过分析低ln Z条件下的θ-σ曲线，获得了40CrMnMoA合金钢的临界应变和峰值应变，建立了对应的动态再结晶临界应变模型为εc=0.0010988Z0.19324。
    • 其他
  • 铆钉硬度对铝合金/钢自冲铆接头特征参量与性能的影响
    赵培峰, 王增强, 石红信, 邱然锋
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 194-201. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0167
    摘要 ( 82 ) PDF全文 ( 166 )   可视化   收藏
    采用不同硬度的铆钉（H1-42 HRC，H2-36 HRC和H3-33 HRC）及不同的铆接力对A5052铝合金与Q235低碳钢进行了自冲铆连接，测量了接头横断面上的各特征参量，并分析了其与铆钉硬度和铆接力的关系。研究了铆钉硬度和铆接力对接头抗剪载荷与十字抗拉载荷的影响。结果表明：随铆接力的增大，H1接头抗剪载荷逐渐增大，H2与H3接头抗剪载荷呈先增大后降低的变化趋势。当铆接力为24 kN时，H2和H3接头的抗剪载荷达到最大值，分别为6.29和5.75 kN。以接头的抗剪载荷与十字抗拉载荷为评价指标，铝合金与低碳钢自冲铆连接时采用H2铆钉（36 HRC）较合适。
  • 热输入对22%Cr超低Ni双相不锈钢焊接热影响区组织和耐蚀性的影响
    夏高令, 杨银辉, 李赵中
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 202-210. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2022-0656
    摘要 ( 76 ) PDF全文 ( 704 )   可视化   收藏
    采用动电位极化和双环电化学动电位再活化法（DL-EPR）等研究了不同焊接热输入对超低Ni双相不锈钢热影响区（HAZ）耐蚀性的影响，采用光学显微镜（OM）和透射电镜（TEM）对热影响区的组织结构进行表征。结果表明，热输入后使热影响区的耐腐蚀元素Cr、Mo来不及向铁素体（δ）充分扩散，导致δ相点蚀当量值（PREN）低于奥氏体（γ）相。在热输入为8.48~25.42 kJ/cm的范围内，热影响区中因魏氏奥氏体（WA）出现以及δ相中Cr2N析出，降低了其耐点蚀性能，点蚀主要集中在δ相上。热输入为29.35 kJ/cm时冷却速率降低，导致热影响区中WA以及δ相中Cr2N减少，获得了最大点蚀电位Eb，为0.26 V。热影响区中晶内奥氏体（IGA）和晶界奥氏体（GBA）含量的增加和粗化，降低了γ/δ两相界面数量并覆盖了部分δ/δ晶界，使热影响区获得最小晶间敏感值Ra，为58.3%，具有较好的耐晶间腐蚀性能。
  • BGA焊点SAC305/ENEPIG/Cu界面反应演化及力学性能的尺寸效应
    王海燕, 石永华, 崔国涛, 龚长青, 刘志勇
    材料热处理学报. 2023, 44(8): 211-218. https://doi.org/10.13289/j.issn.1009-6264.2023-0007
    摘要 ( 90 ) PDF全文 ( 699 )   可视化   收藏
    将直径为300、500和760μm的SAC305（Sn3.0Ag0.5Cu）焊球在ENEPIG/Cu焊盘上进行3次回流焊形成SAC305/ENEPIG/Cu焊点，并在185℃对焊点进行了时效（0~1000 h）处理，研究了焊球直径对回流及时效后微焊点界面金属间化合物（IMC）反应和演变的影响，分析了不同焊球直径的焊点在不同剪切速率下（0.2和20 mm/s）的剪切强度与断裂模式。结果表明：随焊球直径减小和时效时间延长，焊点界面金属间化合物（IMC）由单相（Cu， Ni）6Sn5向（Ni， Cu）3Sn4和（Cu， Ni）6Sn5两相演化，IMC生长速率随焊点尺寸的增大而减小，表现出明显尺寸效应；焊点剪切强度随剪切速率减小和时效时间增加而降低，且大尺寸焊点剪切强度的下降程度明显弱于小尺寸焊点，在高速（20 mm/s）剪切条件下，所有尺寸焊点时效300 h后断面均呈韧性断裂。
材料热处理学报
Transactions of Materials and Heat Treatment
ISSN 1009-6264
CN 11-4545/TG

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