2017年, 第41卷, 第8期　
刊出日期：2017-08-20

  

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  机械工程材料. 2017, 41(8): 0-0.

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综述
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  Laves相TaCr₂合金室温脆性及增韧的研究进展

  万斌, 肖璇, 宋晟, 周天宁, 曾媛, 贺力

  机械工程材料. 2017, 41(8): 1-5,43. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708001

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  综述了Laves相TaCr₂合金室温脆性的成因及其增韧方法，从成分设计与组织调控、合金化增韧以及材料制备技术改进等方面介绍了该合金增韧的研究进展和存在的问题。Laves相TaCr₂合金的室温脆性主要是由于TaCr₂的晶胞尺寸大和晶格结构复杂而导致的；今后的研究应集中于利用新型粉末冶金技术制备微纳米级高强韧钽-铬多组元复合材料上。
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  卫浴行业用无铅易切削铋黄铜的研究进展

  周年润

  机械工程材料. 2017, 41(8): 6-11,17. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708002

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  从产业化角度，综述了卫浴行业用无铅易切削铋黄铜的研究进展，重点介绍了铋硒黄铜、铋锡黄铜和铋铝黄铜等3种铋黄铜的化学成分、性能和生产应用情况。铋黄铜可部分替代传统铅黄铜用于卫浴五金产品，其较成熟的生产方法有铸造、直接机加工、冷弯，而热冲压、热锻、焊接等方法还有待进一步的研究。今后的研究重点应集中在改善铋黄铜的热冲压性能上。
试验研究
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  氧化石墨烯质量浓度对超临界镍基石墨烯复合电铸层性能的影响

  王云强, 雷卫宁, 沈宇, 钱海峰, 李奇林, 李小平

  机械工程材料. 2017, 41(8): 12-17. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708003

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  分别在超临界条件和普通条件下制备了镍基石墨烯复合电铸层，研究了两种制备条件和氧化石墨烯（GO）质量浓度对复合电铸层显微组织、表面形貌、硬度和耐磨性能的影响。结果表明：与普通条件下的相比，超临界条件下复合电铸层的显微组织致密，表面粗糙度低，镍（111）和（220）晶面择优度降低而（220）晶面择优度增大，硬度和耐磨性提高；在超临界条件下，随着GO质量浓度的增加，复合电铸层的显微硬度、耐磨性及石墨烯纳米薄片嵌入量均呈现出先升后降的变化趋势，当GO质量浓度为0.20 g·L^-1时，复合电铸层中的石墨烯含量最多，显微硬度最大，为768 HV，耐磨性最好。
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  双相不锈钢内界面特征分布和耐晶间腐蚀性能

  朱言利, 许婷, 秦聪祥, 尹文红, 方晓英

  机械工程材料. 2017, 41(8): 18-22,58. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708004

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  分别在1 573，1 323 K对UNS S31803双相不锈钢进行了固溶处理，再依次进行了冷轧和退火处理，利用电子背散射衍射和双环电化学动电位再活化法研究了该钢内界面特征分布和晶间腐蚀敏感性，并分析了二者之间的关系。结果表明：在1 573 K固溶并经冷轧退火后，试验钢得到了α+γ两相均匀分布的等轴组织，出现了大量满足K-S和N-W取向关系的低能相界，且α相中低界面能的小角度晶界所占比例超过50%，这些低能界面抑制了晶粒的长大，提高了试验钢的耐晶间腐蚀性能；在1 323 K固溶并经冷轧退火后，试验钢的显微组织为α+γ两相条带组织，满足K-S和N-W关系的相界较少，α相中以大角度晶界为主，其耐晶间腐蚀性能较差。
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  不同温度固溶后Incoloy825合金的显微组织与性能

  洪慧敏, 张珂, 金传伟, 胡显军

  机械工程材料. 2017, 41(8): 23-26. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708005

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  采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、布氏硬度计、拉伸试验机等设备对不同温度固溶后Incoloy825合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能等进行了研究。结果表明：当固溶温度在980~1 050 ℃之间时，合金的晶粒尺寸变化不明显，当固溶温度高于1 050 ℃时，晶粒尺寸以较快的速率增大；随着固溶温度的升高，合金的硬度和抗拉强度逐渐降低，伸长率不断增大；晶界析出相主要是由富含铬、钼的M₂₃C₆碳化物和含铬、镍、铁、钼的金属间化合物组成，晶界析出相的数量随着固溶温度的升高呈现先增多后减少的趋势，固溶温度为1 015 ℃时晶界析出相最多，此时合金的耐晶间腐蚀性能最差。
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  爆炸焊接结构钢-不锈钢复合板界面的微观缺陷

  廖东波, 查五生, 李伟

  机械工程材料. 2017, 41(8): 27-30,83. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708006

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  以Q235A低碳钢，16Mn、15MnVN低合金钢等3种结构钢为基板，以304不锈钢为覆板，采用爆炸焊接方法制备了结构钢-不锈钢复合板，利用超声波探伤、扫描电镜观察、能谱检测等分析了结合界面处的微观缺陷。结果表明：爆炸焊接复合板界面处存在空洞和微缝隙缺陷，这些缺陷不能通过热轧消除；空洞处的主要成分为铁元素，与原始钢板的成分有较大差异；当爆速增大、基板材料塑性降低时，复合板界面区的微裂纹率会增加；热轧后，复合板界面的局部区域出现夹层缺陷，夹层缺陷位于覆板一侧，其成分与基板的相近。
新材料 新工艺
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  55Mn冷轧带钢边裂的产生原因及冷轧控制措施

  陈连生, 李跃, 宋进英, 郑小平, 田亚强, 李广林

  机械工程材料. 2017, 41(8): 31-34. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708007

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  采用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析了55Mn冷轧带钢边裂缺陷的形成原因，提出了优化的冷轧控制措施并进行了验证。结果表明：因铸坯本身有微小裂纹，致使其在热轧加热过程中产生局部脱碳是造成冷轧带钢边裂的直接原因；通过将拉矫机的延伸率参数设定为正常时的50%，酸洗液质量浓度较正常的增大5%~10%，酸洗速度降至正常时的70%，前两个机架的负荷分配设定为总压下量的70%以上，机架间的微拉应力控制在正常时的70%以内，能够有效控制此边裂现象的出现。
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  水热法制备介孔Ag₃VO₄粉体及其光致发光性能

  李英杰, 朱丽华, 吕仁江, 赵楠, 郑伟伟, 王宇嘉

  机械工程材料. 2017, 41(8): 35-39. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708008

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  将以AgNO₃和NH₄VO₃为原料制备的前驱体溶液在不同温度水热反应不同时间后，于600 ℃煅烧得到Ag₃VO₄粉体，研究了粉体的微观形貌和物相组成，确定了较佳的反应温度和时间，并分析了该粉体的结构与光致发光性能。结果表明：制备Ag₃VO₄粉体的较佳反应温度为180 ℃、时间12 h，在该条件下得到的Ag₃VO₄粉体呈棒状，直径为2~3 μm，具有介孔结构，孔径约为27 nm，比表面积为1 181 m²·g^-1；此Ag₃VO₄粉体在波长521~595 nm范围内有荧光发射峰，在553.1 nm处发射峰的强度最大，具有良好的的光致发光性能。
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  不同含量纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料的性能

  陈婷婷, 崔海坡, 宋成利, 唐源敏

  机械工程材料. 2017, 41(8): 40-43. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708009

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  利用双螺杆挤出机制备了纳米羟基磷灰石（n-HA）质量分数分别为10%，20%，30%，40%的n-HA/PLA（聚乳酸）复合材料，研究了复合材料中n-HA的分散性以及n-HA含量对复合材料热学性能、黏度和弯曲强度的影响。结果表明：当n-HA质量分数在10%~40%时，n-HA在PLA基体中均具有较好的分散性；随着n-HA含量的增加，n-HA/PLA复合材料的冷结晶温度及特性黏度降低，而冷结晶焓和弯曲强度则均先升高后下降；当n-HA质量分数为10%时，n-HA/PLA复合材料的综合性能较好，其弯曲强度最大，为97.2 MPa，n-HA对PLA分子链的破坏程度最小。
材料性能及应用
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  超声表面滚压处理对45钢摩擦学性能的影响及机理

  张飞, 赵运才

  机械工程材料. 2017, 41(8): 44-48. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708010

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  采用超声表面滚压处理（USRP）技术对45钢表面进行强化处理，通过表面形貌和表层显微组织观察、表面粗糙度和摩擦磨损性能测试，研究了USRP对该钢摩擦学性能的影响及机理。结果表明：USRP试样的表面粗糙度由未处理试样的3.2 μm降低到0.23 μm；显微组织得到了细化，晶粒取向趋于随机分布，有大角度晶界出现；表面显微硬度比未处理试样的提高约56%，强化层厚度达到400 μm；USRP试样的摩擦因数小于未处理试样的，磨损量为未处理试样的1/4；未处理试样磨损过程中表面材料呈“片块状”脱落，磨损机制为黏着磨损，USRP试样磨损表面上存在犁皱形成的沟槽，磨损机制为磨粒磨损。
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  高湿热海洋大气环境下温度和湿度对Q345钢耐蚀性能的影响

  葛秋辰, 汪兵, 刘清友, 甘国友

  机械工程材料. 2017, 41(8): 49-53. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708011

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  利用周浸腐蚀试验、扫描电镜观察、X射线衍射分析等方法研究了在模拟高湿热海洋大气环境中NaCl溶液温度（35~55 ℃）和相对湿度（60%~80%）对Q345钢耐蚀性能的影响。结果表明：随着溶液温度的升高，试验钢的腐蚀速率增大且温度越高增大速率越快，表面锈层厚度增大且锈层中的孔洞变大，腐蚀产物Fe₃O₄的含量增多；随相对湿度的增加，试验钢的腐蚀速率增大，锈层也越来越厚，锈层中的物相组成变化较小。
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  MnO含量对SJ612焊剂焊接18-8不锈钢接头组织和性能的影响

  张绍棋, 闫焉服, 王广欣, 顾天亮

  机械工程材料. 2017, 41(8): 54-58. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708012

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  采用添加质量分数分别为0，4%，8%，12%，16%，20%MnO的SJ612焊剂，配合SAW-ER308焊丝焊接了18-8不锈钢，研究了MnO含量对焊接接头显微组织、拉伸性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明：接头焊缝组织均由奥氏体和铁素体组成，铁素体含量随MnO含量的增加先增大后减少；随着MnO含量的增加，接头的抗拉强度和伸长率先快速增大后增大速率减缓，当MnO质量分数超过12%时趋向稳定；耐腐蚀性能则先增强后减弱，当MnO质量分数为12%时，接头的腐蚀速率最小，为1.86×10^-5 g·mm^-2·h^-1，耐腐蚀性能最好。
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  激光焊接6156-T4铝合金对接与T型接头的性能对比

  刘虎, 尚德广, 刘建中, 杨光友

  机械工程材料. 2017, 41(8): 59-62. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708013

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  用拉伸试验机、疲劳试验机、扫描电镜等对激光焊接6156-T4铝合金对接接头和T型接头的拉伸性能、疲劳性能和断口形貌进行了对比研究。结果表明：对接接头的拉伸性能接近于母材的，T型接头的抗拉强度较母材的有一定程度的降低，对接接头的疲劳强度明显高于T型接头的；对接接头疲劳断口位于热影响区，T型接头的断口穿过热影响区和母材；两种接头疲劳裂纹均萌生于应力集中较为严重的焊趾部位，以近似半椭圆的形状沿厚度方向扩展直至接头断裂。
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  回火温度对含硼高强钢显微组织和力学性能的影响

  谭海林, 赖春明, 周家林, 王明

  机械工程材料. 2017, 41(8): 63-66,92. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708014

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  对一种含硼高强钢进行轧制和淬火处理后，再在200~600 ℃进行回火处理，研究了回火温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明：随着回火温度的升高，试验钢的显微组织由针状马氏体转变为板条状马氏体，其强度和硬度降低，伸长率增大，而冲击功先增后降再增；在300~400 ℃回火后，试验钢出现了较明显的回火脆性现象，Fe-C-B化合物在晶界的析出是产生回火脆性的主要原因。
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  5 mm厚6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织与性能

  林松, 张坤, 王卫兵, 栾国红

  机械工程材料. 2017, 41(8): 67-69,74. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708015

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  采用双轴肩搅拌摩擦焊技术对5 mm厚6082-T6铝合金板进行了对接焊，研究了接头的显微组织与力学性能。结果表明：在主轴转速为500 r·min^-1、焊接速度为400 mm·min^-1条件下焊接后，接头的组织致密，焊核区晶粒细小均匀，热机影响区的晶粒变得狭长，热影响区晶粒粗化；接头的抗拉强度和屈服强度分别为232.75，161.04 MPa，均略低于母材的（272，229 MPa），其弯曲性能合格；显微硬度呈W形分布，硬度最小值出现在前进侧热影响区，为67 HV，焊核区的硬度为77.6 HV。
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  海洋工程紧固件用0Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢的性能

  高鹏, 贺蒙, 蔡葆昉, 周琦, 王克鸿, 彭勇, 孔见

  机械工程材料. 2017, 41(8): 70-74. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708016

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  新开发了一种0Cr20Mn18N0.8高氮奥氏体不锈钢，研究了其静拉伸、缺口拉伸、偏斜拉伸、冲击、疲劳以及耐腐蚀等性能，并与316L不锈钢的进行了对比，分析了该钢用于海洋工程紧固件的可行性。结果表明：试验钢的静拉伸屈服强度和抗拉强度分别为640，970 MPa，伸长率为52.2%，断面收缩率为67.5%，20 ℃和-40 ℃下的冲击吸收功平均值分别为311，280 J，疲劳极限为330 MPa，耐腐蚀性能优于316L不锈钢的；试验钢对缺口不敏感，可以随较大偏斜力；该高氮奥氏体不锈钢的性能完全满足海洋工程紧固件的要求，并优于通用的海洋工程紧固件用钢的。
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  10Ni5CrMoV钢MAG焊接接头的显微组织与力学性能

  张宇清, 魏金山, 马成勇, 安同邦, 徐玉松

  机械工程材料. 2017, 41(8): 75-79. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708017

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  采用MAG（熔化极活性气体保护焊）对25 mm厚10Ni5CrMoV钢进行了焊接，观察了接头显微组织与冲击断口形貌，并对其硬度、冲击性能和拉伸性能进行了研究。结果表明：接头焊缝区组织主要为板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体，且存在较多的沿奥氏体晶界分布的M-A组元，硬度接近于母材，冲击韧性较低，-50 ℃时的平均冲击功为42 J；随着距焊缝中心距离的增大，热影响区组织依次为淬火马氏体、板条马氏体/贝氏体+铁素体+粒状贝氏体，且临界区碳化物积聚并长大，硬度先升高后降低，最低硬度为286.4 HV，冲击韧性较高，-50 ℃时的平均冲击功为188 J；焊接接头的平均抗拉强度达到920 MPa，拉伸试样的断裂位置均在母材；M-A组元及碳化物是影响接头性能的主要因素。
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  在不同碱化剂溶液中TU48C钢的均匀腐蚀及流动加速腐蚀速率

  王力, 罗坤杰, 方可伟, 李成涛

  机械工程材料. 2017, 41(8): 80-83. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708018

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  利用高温高压釜及自主研发的模拟核电二回路环境材料评估试验平台，研究了压水堆核电厂二回路用TU48C钢在氨（NH₃）、乙醇胺（ETA）碱化剂溶液中的均匀腐蚀速率以及在NH₃、ETA、质量比为1∶1的ETA+NH₃等3种碱化剂溶液中的流动加速腐蚀（FAC）速率。结果表明：在150 ℃下，TU48C钢在ETA和NH₃溶液中的均匀腐蚀速率相近，均随腐蚀时间的延长而降低；在给水pH（25 ℃）为9.7条件下，以NH₃作为碱化剂时，TU48C钢的FAC速率最大，以ETA为碱化剂时的最小，以ETA+NH₃为碱化剂的介于上述两者之间，且接近以ETA为碱化剂时的值；采用ETA或ETA+NH₃代替NH₃作碱化剂可以大幅度降低核电厂二回路汽水分离再热器疏水管的FAC速率。
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  补焊对5A06铝合金焊接接头力学性能的影响

  张举麟, 李波涛, 张华松, 童明波

  机械工程材料. 2017, 41(8): 84-86. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708019

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  以5A06铝合金焊接模拟件的一次焊接接头和二次焊接（补焊）接头为研究对象，通过拉伸试验、疲劳试验，以及对疲劳断口形貌观察，研究了补焊对该焊接接头力学性能的影响。结果表明：补焊会造成焊接接头力学性能的下降，其中静强度和中值疲劳强度下降明显；焊缝是接头拉伸强度与疲劳性能的薄弱部位，补焊会造成焊缝附近金属晶粒粗大。
物理模拟与数值模拟
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  航空复合材料-金属连接结构的拉伸性能及其渐进损伤

  张浩宇, 侯波, 何宇廷, 冯宇, 谭翔飞

  机械工程材料. 2017, 41(8): 87-92. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708020

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  利用有限元软件建立了某型飞机复合材料-金属连接结构件模型，以改进的Camanho损伤退化模型作为失效判定准则，模拟了该连接结构件的拉伸性能和损伤累积过程并进行了试验验证。结果表明：在加装防弯夹具后，复合材料-金属连接结构件的拉伸试验结果更加准确，拉伸破坏模式由拉脱破坏变为挤压破坏；在较小的拉伸载荷下，其应变随载荷的增加呈线性增大，在金属上的应变明显大于复合材料层合板上的；损伤从复合材料和金属连接螺栓处产生，随载荷的增大逐渐累积并沿螺栓挤压方向扩展；模拟得到的最终破坏载荷为90 kN，与试验值的相对误差仅为6.5%，证明了模拟结果的准确性。
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  高温变形后的停留处理对不含铌、钛元素超低碳钢中温相变的影响

  王芳, 张传峰, 李娜, 刘庆锁

  机械工程材料. 2017, 41(8): 93-97,101. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708021

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  将Fe-0.05C-1.3Mn-0.35Ni-0.3Si-0.25Mo超低碳钢在850 ℃压缩变形后，分别进行了高温停留+直接冷却、高温停留+等温、直接等温和直接冷却等4种处理，研究了不同方式处理后试验钢的物相组成、显微组织和硬度，分析了高温停留对该钢中温相变的影响。结果表明：与直接冷却处理相比，高温停留使试验钢的中温相变易于发生和进行，且钢的硬度水平较高；高温停留处理使变形形成的位错纠缠变成位错胞结构，有利于束状贝氏体的形成，致使试验钢的硬度提高。
失效分析
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  液压扳手驱动板的断裂原因

  胡显军, 董登超, 张珂, 熊文涛

  机械工程材料. 2017, 41(8): 98-101. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708022

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  某一材料未知的液压扳手驱动板在与活塞杆接触的部位发生断裂，通过理化检验对该驱动板的断裂原因进行了分析，并提出了改进措施。结果表明：该驱动板材料为X2NiCoMo18-8-5马氏体时效钢；驱动板发生了疲劳断裂，驱动板与活塞杆接触部位产生擦痕，形成应力集中，在受到活塞杆作用时，擦痕处进一步扩大形成裂纹源，使用中裂纹不断扩展最终导致断裂；建议加大液压扳手驱动板与活塞杆接触部位棱角的弧度，保证接触部位光滑并正确装配活塞杆，以避免产生擦痕。
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  某2D70铝合金筒形件阳极氧化膜颜色异常分析

  张利, 段国升, 武保林

  机械工程材料. 2017, 41(8): 102-105. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708023

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  针对某2D70铝合金筒形件表面阳极氧化膜颜色异常发白的缺陷，利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和电导率仪等研究了基体及氧化膜的显微组织、微区成分、析出相和电导率，分析了其颜色异常发白的原因。结果表明：该筒形件部分区域在时效过程中因温度过高而导致析出相异常长大，在阳极化过程中粗大析出相使该区域内电流密度发生波动，导致膜层致密程度与周围正常区域的差异较大而引起反光能力不同，致使颜色异常发白；可在进行时效等热处理时采取悬挂等措施以避免局部温度过高。
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  油缸用35钢销轴断裂的原因

  李杰, 邓云喆, 何志辉

  机械工程材料. 2017, 41(8): 106-110. https://doi.org/10.11973/jxgccl201708024

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  某型铣刨机摆臂油缸用35钢销轴在使用约2 a时发生断裂，采用化学成分分析、硬度检测、显微组织和表面形貌观察、有限元模拟、断口分析等方法探讨了销轴断裂的原因。结果表明：此销轴为多源疲劳断裂，断口平整，裂纹源位于销轴表面加工刀痕的根部；造成销轴断裂的原因是其加工表面粗糙，刀痕根部应力集中，在工作载荷的作用下销轴中部的刀痕根部形成了裂纹源；同时销轴未按要求进行调质热处理，导致其显微组织粗大，疲劳裂纹容易扩展。