2017年, 第41卷, 第12期　
刊出日期：2017-12-20

  

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  机械工程材料. 2017, 41(12): 0-0.

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综述
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  变形镁合金疲劳行为的研究现状

  宋晓村, 赵东清, 周吉学, 杨院生

  机械工程材料. 2017, 41(12): 1-6,84. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712001

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  从疲劳循环变形响应行为、疲劳寿命、疲劳裂纹萌生与扩展等方面，综述了变形镁合金疲劳行为的研究现状，重点介绍了加载条件、环境、表面状态等对变形镁合金疲劳性能的影响，指出添加稀土元素，进行喷丸、表面滚压处理和合理的热处理可提高变形镁合金的疲劳强度，延长疲劳寿命，并分析了各种方法的优劣。对变形镁合金疲劳研究的发展方向进行了展望。
试验研究
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  Fe-3.0% Si-0.09% Nb取向硅钢的高温流变应力

  李洋, 冯运莉, 杨登翠, 张思佳, 杨森

  机械工程材料. 2017, 41(12): 7-10,53. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712002

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  通过热模拟试验机测定了Fe-3.0% Si-0.09% Nb取向硅钢在不同变形温度和应变速率下的真应力-真应变曲线，分析了变形参数对流变应力的影响规律，通过线性回归分析计算出该取向硅钢的热变形应力指数n以及变形激活能Q，并构建了流变应力本构方程。结果表明：该取向硅钢的真应力-真应变曲线为动态回复型，其变形时的流变应力主要取决于变形温度和应变速率；当应变速率一定时，流变应力随着变形温度的升高而减小；变形温度一定时，流变应力随着应变速率的增大而增大；用构建的Fe-3.0% Si-0.09% Nb取向硅钢流变应力本构方程计算得到的流变应力与通过试验测得的结果相吻合。
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  铸锭枝晶间距和冷变形量对Cu-15Ni-8Sn合金显微组织和硬度的影响

  黄海, 徐玉松

  机械工程材料. 2017, 41(12): 11-17. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712003

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  采用中频感应炉与高频感应炉制备了枝晶间距分别为11，18，23，50 μm的Cu-15Ni-8Sn合金铸锭，并依次进行了均匀化退火处理、固溶处理、冷变形和时效处理，研究了铸锭枝晶间距和冷变形量对合金显微组织和硬度的影响。结果表明：试验合金铸锭的显微组织均为明显的树枝状组织；经均匀化退火及固溶处理后，铸锭枝晶间距越小的合金组织也越趋于均匀；冷变形量越大，合金中的晶粒变形越严重，且经400℃时效后合金中的黑色不连续脱溶产物越早析出，时效硬度峰也越早出现；在相同的冷变形量下，铸锭枝晶间距越小的合金中黑色不连续脱溶产物越晚析出，且时效硬度峰越晚出现。
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  旋片喷丸强化对2024铝合金预拉伸板疲劳性能的影响

  王晓阳, 凌晓涛, 徐刚

  机械工程材料. 2017, 41(12): 18-21,25. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712004

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  采用成组对比法分析了中心开长圆孔的2024铝合金预拉伸板在旋片喷丸强化前后的疲劳性能，通过三维数码显微镜和X射线应力测试仪对其断口形貌和喷丸强化前后孔壁表面的残余应力进行了分析。结果表明：经旋片喷丸强化后，2024铝合金预拉伸板在180 MPa与168 MPa应力下的疲劳中值寿命分别提高了1.727~2.728倍与1.606~2.110倍；经旋片喷丸强化后，2024铝合金表面形成了大约300 MPa的残余压应力，疲劳裂纹源的萌生区域减小且位于铝合金的内部，提高了铝合金的疲劳性能。
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  800 MPa级高强钢埋弧焊用烧结焊剂的研制及性能

  王正云, 栾道成, 李京筱, 孙文文, 包帅, 孙卫鹏, 张伟, 汪思敏

  机械工程材料. 2017, 41(12): 22-25. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712005

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  研制了一种800 MPa级高强钢埋弧焊用烧结焊剂，使用该焊剂配合焊丝对Q690E高强钢板进行埋弧焊，研究了该焊剂的焊接性能以及接头的显微组织和力学性能。结果表明：该焊剂配合专用焊丝施焊后，焊缝脱渣性良好，无黏渣和压坑，且与母材过渡平滑，焊缝显微组织为粒状贝氏体，其有害元素和H₂O含量均满足标准要求；接头力学性能优异，抗拉强度为760~900 MPa，屈服强度不小于690 MPa，伸长率不小于15%，-40℃冲击功不小于47 J，熔敷金属扩散氢含量实测值均小于4.0 mL/100 g，均满足标准要求。
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  夹杂物尺寸与S135钻杆钢疲劳强度的相关性

  刘飞

  机械工程材料. 2017, 41(12): 26-29,35. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712006

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  对S135钻杆钢进行了旋转弯曲疲劳试验，研究了其疲劳性能，分析了夹杂物对疲劳性能的影响；利用光学显微镜测得不同视场下钢中最大夹杂物的直径，利用Murakami模型预测得到试样的疲劳强度，并与试验结果进行了对比。结果表明：疲劳裂纹源位于试样表面或次表面的复杂氧化铝夹杂物处，由升降法测得的疲劳强度为541.87 MPa；利用Murakami模型计算得到的疲劳强度与试验值的相对误差最大为5.62%，Murakami模型计算的准确性较高。
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  油田集输系统中不同CO₂分压下16Mn钢的腐蚀行为

  李建, 陈旭, 李博文, 台闯

  机械工程材料. 2017, 41(12): 30-35. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712007

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  采用浸泡试验、电化学试验等方法研究了16Mn钢在模拟油田集输系统中不同CO₂分压（0，0.15，0.3 MPa）下的腐蚀行为。结果表明：16Mn钢的腐蚀速率随CO₂分压的增加呈先增大后减小的变化趋势；当CO₂分压为0时，16Mn钢表面未形成腐蚀产物膜，为均匀腐蚀；当CO₂分压为0.15 MPa时，腐蚀产物膜较完整致密，为均匀腐蚀；当CO₂分压为0.30 MPa时，腐蚀产物膜变薄并有明显缺陷，为典型的台地腐蚀；16Mn钢表面的腐蚀产物主要是FeCO₃；16Mn钢的腐蚀反应主要以阳极活化溶解为主，电化学阻抗谱的中频感抗弧与腐蚀产物的溶解吸收有关，低频容抗弧与腐蚀产物膜覆盖区的活化溶解有关。
新材料 新工艺
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  热解制备g-C₃N₄和Li⁺/g-C₃N₄粉体及其光催化性能

  李家科, 刘欣, 伍军玲, 王艳香

  机械工程材料. 2017, 41(12): 36-40,89. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712008

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  以三聚氰胺为原料，Li₂CO₃为掺杂剂，分别在450，550，600，650，680℃热解60 min制备了g-C₃N₄粉体，在650℃热解60 min制备了Li⁺质量分数分别为0.5%，1.0%，1.5%，2.5%的Li⁺/g-C₃N₄粉体，研究了热解温度和Li⁺质量分数对粉体物相组成、微观形貌和光催化性能的影响。结果表明：随热解温度的升高，g-C₃N₄粉体的纯度增加，晶型结构逐渐完善，对亚甲基蓝的降解率逐渐增加，当热解温度为650℃时，g-C₃N₄粉体具有完善的晶型结构，平均粒径为200 nm，光催化性能最佳；Li⁺掺杂没有改变g-C₃N₄结构，但细化了其粒径并提高了其光催化性能，当Li⁺质量分数为1.5%时，Li⁺/g-C₃N₄粉体的平均粒径为150 nm，在光照240 min条件下，对亚甲蓝的降解率达到91.0%，比g-C₃N₄粉体的提高了57.2%。
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  高镍铬铸钢轧辊加工用聚晶立方氮化硼刀片的制备与性能

  张松锋, 周小东, 谢辉, 李帅, 冯飞

  机械工程材料. 2017, 41(12): 41-44,93. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712009

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  以铝钛化合物为黏结剂，制备了立方氮化硼体积分数为80%的聚晶立方氮化硼刀片，研究了其显微组织、硬度、磨损性能和切削加工性能，并与同类产品进行了对比。结果表明：所制刀片的显微硬度达到3 127 HV，显微组织分布均匀，后刀面磨损高度为0.28 mm，与同类产品的相当；断续切削时达到3.2万次冲击不崩刃，优于同类产品；在粗加工时，该刀片切削轧辊数量比同类产品的高出23%以上，在精加工时其单刃切削行程高出17%以上。
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  (Ti,W,Mo,Nb,Ta)(C,N)纳米固溶体粉的合成及性能

  付明, 马丽丽, 张厚安

  机械工程材料. 2017, 41(12): 45-48,58. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712010

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  采用高能球磨-碳热氮化还原法合成了（Ti，W，Mo，Nb，Ta）（C，N）纳米固溶体粉，利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和元素分析仪等分析了还原温度和还原时间对粉体物相组成、晶格常数及碳氮含量的影响。结果表明：金属元素在Ti（C，N）中的固溶按难易程度排序为钽、铌、钨、钼；随还原温度的升高和还原时间的延长，固溶体粉的晶格常数、碳含量及粒径均逐渐增大；在1 500℃碳热氮化还原1 h后，可合成单相且平均粒径为100 nm的（Ti，W，Mo，Nb，Ta）（C，N）固溶体粉，其碳、氮质量分数分别为9.1%和7.2%。
材料性能及应用
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  疲劳载荷对P92钢高温拉伸性能的影响

  黄鑫, 王小威, 张威, 巩建鸣

  机械工程材料. 2017, 41(12): 49-53. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712011

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  在650℃、应变控制条件下对P92钢进行了不同循环周次的疲劳试验，随后在650℃进行了拉伸性能试验，研究了疲劳载荷对该钢高温拉伸性能的影响。结果表明：经不同周次疲劳试验后，P92钢的高温拉伸性能下降，当循环周次达到20%N_f（N_f为疲劳寿命）时，抗拉强度和屈服强度分别下降了19.1%和38.6%，当循环周次高于20%N_f时，抗拉强度和屈服强度趋向稳定；疲劳试验试样的拉伸断口均呈韧性断裂特征，当循环周次由0增至20%N_f时，拉伸断口上的韧窝由小而深变为大而浅，当循环周次达到20%N_f以上时，韧窝尺寸变化不大。
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  2219铝合金VPTIG焊接接头的断裂韧性

  田志杰, 熊林玉, 李迎, 董康英, 高辉

  机械工程材料. 2017, 41(12): 54-58. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712012

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  对2219铝合金变极性钨极惰性气体保护（VPTIG）焊接接头进行了拉伸、冲击和三点弯曲试验，对比研究了接头与母材的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性及裂纹扩展行为。结果表明：焊接接头的抗拉强度为266~282 MPa，强度系数为0.6，接头强度远低于母材的；焊缝的冲击功为7~8 J，热影响区的冲击功为6~11 J，均高于母材的；当裂纹扩展量在0.14~0.35 mm时，焊缝裂纹尖端张开位移（CTOD）为0.056~0.124 mm，CTOD随裂纹扩展而增大；焊缝金属表现出比母材更好的断裂韧性，焊缝断口为弹塑性断裂，裂纹扩展区呈韧窝形貌，韧窝内存在第二相质点，使裂纹失稳扩展所消耗的能量增大。
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  沿海工业环境下6A02铝合金接线板的腐蚀行为

  郝文魁, 杨丙坤, 马光, 陈云, 沈谢林, 林德源, 陈新, 陈云翔

  机械工程材料. 2017, 41(12): 59-63. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712013

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  采用扫描电镜观察、X射线衍射分析、电化学分析等方法，结合实际服役地区大气环境分析，研究了变电站电流互感器用6A02铝合金接线板在沿海工业环境中的腐蚀行为及机理。结果表明：铝合金接线板主要发生晶间腐蚀，且由晶间腐蚀向均匀腐蚀发展；腐蚀产物主要为铝的硫化物和氯化物；大气中的Cl^-和硫化物降低了铝合金接线板的腐蚀电位，提高了腐蚀电流密度，是导致铝合金接线板腐蚀失效的主要因素。
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  汽车聚丙烯零部件回收及其改性后物料的性能

  路洪洲, 马鸣图, 路贵民

  机械工程材料. 2017, 41(12): 64-68. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712014

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  报废汽车聚丙烯零部件经二次破碎、筛分后，采用高压电晕-静电分选技术进行二级分选提纯，对分选提纯工艺进行了优化；用由50%（质量分数，下同）8303K聚丙烯、30% 7467聚烯烃弹性体、3.5% KH-560硅烷偶联剂、3.5%聚乙烯蜡等组成的改性剂对提纯后的聚丙烯物料进行共混改性并注塑成型，研究了改性前后物料的力学及理化性能。结果表明：破碎筛分后，粒径在1.25 mm以下的物料以长条片状聚丙烯为主，混有少量玻璃纤维、塑料粉以及已解离铜丝；分选提纯时第一辊转速为114 r·min^-1，第二辊转速为33 r·min^-1，得到质量分数约78%的聚丙烯，而质量分数超过13%的金属被分选出；提纯得到的聚丙烯经改性后，其力学性能提高，满足汽车生产厂家的使用要求。
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  国产Inconel690高温合金室温与高温循环变形行为

  张丽屏, 田俊, 傅孝龙, 阚前华

  机械工程材料. 2017, 41(12): 69-74,79. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712015

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  对国产核电用Inconel690高温合金在25，200，350℃进行了应变和应力循环加载下的单轴和多轴疲劳试验，分析了其循环应力-应变响应及循环塑性变形特性。结果表明：在试验温度下，无论是单轴还是多轴加载，Inconel690高温合金均主要表现出循环硬化特性，棘轮应变在初始数个循环周次内快速增长，最后迅速达到稳定；在25℃和200℃单轴应变循环一定周次后Inconel690高温合金呈现出轻微的循环软化特性；在多轴循环加载条件下，合金存在较为明显的非比例多轴附加硬化现象。
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  烧结温度对电磁压制Ag-25.5Cu-27Sn钎料显微组织及性能的影响

  朱超勇, 黄尚宇, 周梦成, 颜士伟, 雷雨

  机械工程材料. 2017, 41(12): 75-79. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712016

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  以纯金属粉末为原料，利用电磁压制技术制备了Ag-25.5Cu-27Sn钎料，并在100~500℃保温30 min进行烧结，研究了烧结温度对钎料相对密度、物相组成、显微组织、熔化特性，以及对其钎焊铜接头微观形貌和抗拉强度的影响。结果表明：随烧结温度的升高，钎料的相对密度先降低后升高，400℃烧结钎料的相对密度高于未烧结钎料的，并生成了稳定的ε₁-Cu₃Sn和ε₂-Ag₃Sn相；烧结使钎料的熔化温度略有提高，400℃烧结钎料的熔化温度比250℃烧结的降低了约4℃；400℃烧结钎料钎焊铜接头焊缝中的气孔数明显较少、组织均匀细小，其抗拉强度比未烧结钎料钎焊铜接头的提高了16%。
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  锰、铌含量对热轧酸洗QStE500TM钢板组织和性能的影响

  李文远, 郭子峰, 惠亚军, 冯军, 吴科敏, 周娜

  机械工程材料. 2017, 41(12): 80-84. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712017

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  利用光学显微镜、拉伸试验机和透射电镜等研究了锰、铌元素含量调整前后热轧酸洗QStE500TM钢板的组织和性能，分析了不同强化机制及强化效果。结果表明：将锰、铌元素质量分数分别由1.6%，0.050%降至1.3%，0.035%后，试验钢板的显微组织均由铁素体构成，晶粒度均为13.5级，屈服强度由621 MPa降至574 MPa，抗拉强度由654 MPa降至611 MPa；当锰质量分数降低0.3%时，其固溶强化效果降低11.1 MPa，铌质量分数降低0.015%时，Nb-Ti-C第二相粒子的析出数量减少，析出强化效果降低35.9 MPa。
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  合金化参数对烘烤硬化钢表面热镀锌合金化镀层结构和抗粉化性能的影响

  马亚鑫, 陈晓辉, 门正兴, 郑金辉

  机械工程材料. 2017, 41(12): 85-89. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712018

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  在不同合金化温度和时间下在H220BD烘烤硬化钢表面制备了热镀锌合金化镀层，研究了镀层的形貌、化学成分与抗粉化性能。结果表明：随着合金化温度的升高、合金化时间的延长，镀层与钢基体之间的锌铁互扩散变充分，铁锌合金相逐渐生成且向镀层表面生长，其形态由条柱状逐渐转变为细小颗粒状，镀层的平均铁含量与粉化量增加；当合金化温度为480℃、合金化时间为25 s时，镀层性能较佳，铁锌合金相呈细小颗粒状，镀层粉化量较小。
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  达克罗涂层中六价铬在不同介质中的析出规律

  朱孝培, 赵麦群, 高辉, 张金凤

  机械工程材料. 2017, 41(12): 90-93. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712019

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  采用可见分光光度法研究了含铬达克罗涂层分别在NaCl、蒸馏水、Na₂SO₄、NH₄Cl溶液中析出六价铬的规律。结果表明：达克罗涂层在40℃的不同浓度NaCl和Na₂SO₄溶液中浸泡13 d时，六价铬仅有微量析出，其最大析出量分别为2.25 μg·cm^-2和8.56 μg·cm^-2；在40℃的蒸馏水和不同浓度NH₄Cl溶液中浸泡13 d时，六价铬析出量几乎为0，涂层显示出了良好的稳定性。
失效分析
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  奥氏体不锈钢锥形锻件酸洗开裂原因

  焦少阳, 张光辉, 郑越, 路晓晖

  机械工程材料. 2017, 41(12): 94-98. https://doi.org/10.11973/jxgccl201712020

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  酸洗后奥氏体不锈钢锥形锻件局部出现数条沿圆周方向的裂纹。为找到开裂原因，研究了锻件制造过程，分析了不同位置的化学成分、拉伸性能、非金属夹杂物、显微组织、微观形貌及微区成分。结果表明：奥氏体不锈钢锥形锻件中存在含马氏体的异常组织，这些组织在酸洗过程中发生腐蚀，从而形成了沿圆周方向的条带状裂纹；建议加强冶炼过程中的质量管控及制造过程中的显微组织检验，防止马氏体出现，采取上述措施后再未出现过该类裂纹。