2018年, 第42卷, 第10期　
刊出日期：2018-10-20

  

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  机械工程材料. 2018, 42(10): 0-0.

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综述
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  奥氏体不锈钢低温表面渗碳技术的研究进展

  姜勇, 李洋, 陈野风, 巩建鸣

  机械工程材料. 2018, 42(10): 1-7. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810001

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  从低温表面渗碳技术的分类和发展以及低温表面渗碳处理对不锈钢表面组织、力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能、抗氢脆性能的影响等方面对奥氏体不锈钢低温表面渗碳技术进行了综述，对奥氏体不锈钢表面低温渗碳技术存在的问题及未来的研究方向进行了探讨。
试验研究
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  不同比表面积SiO₂对磁流变液流变特性和沉降稳定性的影响

  郭秋月, 王炅, 欧阳青

  机械工程材料. 2018, 42(10): 8-12. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810002

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  以羰基铁粉为磁性颗粒，不同比表面积（150，200，380 m²·g^-1）纳米SiO₂粒子为触变剂制备了磁流变液，研究了不同比表面积SiO₂对磁流变液流变特性和沉降稳定性的影响。结果表明：SiO₂的比表面积越大，磁流变液的饱和磁化强度和相对磁导率越大；随着SiO₂比表面积的增大，磁流变液的零场黏度先快速增大后略微减小，剪切应力、屈服应力和沉降稳定性增大；当SiO₂比表面积为380 m²·g^-1时，磁流变液表现出优良的可控性。
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  SiC_p增强复合钎料薄膜活性钎焊SiC陶瓷接头的微观结构及力学性能

  王志平, 杨斯楠, 刘岩, 丁坤英, 张辉

  机械工程材料. 2018, 42(10): 13-17,23. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810003

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  采用流延成型技术制备了不同体积分数（10%~40%） SiC_p增强Ag-Cu-Ti （SiC_p/Ag-Cu-Ti）复合钎料薄膜，按照Ag-Cu-Ti合金箔片/（SiC_p/Ag-Cu-Ti复合钎料薄膜）/Ag-Cu-Ti合金箔片的三明治结构对SiC陶瓷进行钎焊，研究了钎焊接头的微观形貌和微区成分，测试了其室温和高温抗弯强度。结果表明：SiC_p均匀分散在钎缝金属中，其周围包裹着厚0.6~0.8 μm的反应产物层；SiC陶瓷与钎缝金属结合紧密，二者之间形成了厚0.75~0.90 μm的界面反应层，界面反应层主要由TiC和Ti₅Si₃组成；随着复合钎料薄膜中SiC_p含量的增加，接头的室温抗弯强度先略微下降再增大，当SiC_p体积分数为40%时达到最高，为301 MPa，同时其600℃高温抗弯强度达到193 MPa，明显高于无SiC_p增强的普通钎焊接头的。
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  多层复合钎料钎焊Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢接头的组织

  何虎, 杜学铭, 姚振华, 彭军波

  机械工程材料. 2018, 42(10): 18-23. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810004

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  采用由Ag-Cu-Ti+Mo钎料、铜箔和Ag-Cu钎料组成的多层复合钎料，对Ti（C，N）基金属陶瓷和45钢在不同温度（890，920，950℃）和不同时间（10，20，30 min）下进行了真空钎焊，根据接头截面形貌和剪切强度确定了最佳钎焊温度和保温时间，并分析了最佳工艺下钎焊接头的显微组织。结果表明：随钎焊温度的升高或保温时间的延长，Ag-Cu-Ti+Mo钎料与金属陶瓷间的界面反应层厚度增大，铜钛金属间化合物增多，两侧钎料区中的铜基固溶体增多，接头的剪切强度先增后降；最佳钎焊工艺为钎焊温度920℃、保温时间20 min，此时接头剪切强度最大，从金属陶瓷向45钢，接头组织依次为Cu₃Ti₂+Ni₃Ti金属间化合物，银基固溶体+铜基固溶体+钼+铜钛金属间化合物，铜，银基固溶体+铜基固溶体。
新材料 新工艺
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  AZ31镁合金表面Al-Ti-TiB₂激光熔覆层的组织和性能

  刘德坤, 张可敏, 刘应瑞

  机械工程材料. 2018, 42(10): 24-28,33. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810005

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  采用不同功率（2.5，3.0 kW）的高能激光将质量比为1.0：3.0：0.5的铝、钛和TiB₂混合粉熔覆在AZ31镁合金表面，研究了该熔覆层的显微组织、物相组成、硬度和耐腐蚀性能。结果表明：在激光熔覆过程中，铝与钛反应生成了Al₃Ti相，与镁在激光功率2.5 kW下反应生成Al_0.56Mg_0.44相，在激光功率3.0 kW下生成Al₁₂Mg₁₇相，TiB₂仍保持原来的晶体结构；与激光功率2.5 kW下的相比，激光功率3.0 kW下熔覆层中的Al₃Ti相更细小，且熔覆层与镁合金基体之间形成了共晶层，呈现出更好的冶金结合；激光功率对熔覆层的硬度影响较小，熔覆层硬度均随距表面距离的增大先增后降；激光熔覆可以有效提高镁合金基体的耐腐蚀性能，在激光功率3.0 kW下熔覆层的耐腐蚀性能优于激光功率2.5 kW下的。
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  添加钴对FeCuNbSiB非晶/纳米晶磁芯软磁性能的影响

  李久明, 王同帅, 刘启瑞, 蒋达国

  机械工程材料. 2018, 42(10): 29-33. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810006

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  在Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉合金成分基础上用硅和钴取代硼，采用单辊快淬法制备了Fe_73.5Co_0.3Cu₁Nb₃Si_14.2B₈合金带，将其绕制成环型磁芯后进行不同温度退火处理，研究了钴的添加对合金带晶化行为及其磁芯软磁性能的影响。结果表明：添加钴对合金带的晶化行为没有显著影响，试验合金带为非晶态结构，经550℃退火处理后磁芯为非晶和纳米晶共存的结构；添加钴后，试验合金非晶/纳米晶磁芯的起始磁导率和饱和磁感应强度分别减小了0.149 9 H·m^-1和388 T，矫顽力增大了0.338 5 A·m^-1，直流软磁性能降低；试验合金非晶/纳米晶磁芯在高频（小于100 kHz）下的有效幅值磁导率、电感、品质因数均增大，比总损耗和矫顽力均减小，交流软磁性能提高。
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  镍包SiC_p增强Ni35合金激光熔覆层的显微组织及摩擦磨损性能

  白炎, 潘成刚, 丁紫正

  机械工程材料. 2018, 42(10): 34-40,45. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810007

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  采用激光熔覆工艺在H13模具钢基体表面制备镍包SiC_p增强Ni35合金熔覆层，研究了熔覆层的显微组织以及在25，600℃下的摩擦磨损性能。结果表明：熔覆层由γ-Ni （Fe）+M₃（B，Si）共晶相、M₂₃C₆型碳化物、M₇C₃型碳化物、Ni₃₁Si₁₂镍硅化物和石墨组成；在不同温度下摩擦磨损后，熔覆层表面的显微硬度均高于基体的，磨损体积小于基体的；25℃下熔覆层的耐磨性能较基体的明显提高，且提高效果高于600℃下的；25℃下熔覆层的磨损机制主要为微磨粒磨损和黏着磨损，600℃下的则主要为磨粒磨损、黏着磨损以及轻微的氧化磨损。
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  NiCrAlY合金粉添加量对超音速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层组织及性能的影响

  司永礼, 王幸福, 韩福生, 李志忠, 凤国保

  机械工程材料. 2018, 42(10): 41-45. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810008

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  在WC-10Co4Cr金属陶瓷粉中添加不同质量分数（0，6.5%，10.0%，20.0%） NiCrAlY合金粉，采用超音速火焰喷涂技术在316L不锈钢基体表面制备NiCrAlY/WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层，研究了合金粉添加量对涂层显微组织、显微硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明：不同合金粉添加量下所得涂层的显微组织均主要由WC相组成；随着合金粉添加量的增加，涂层中的镍和Ni₃Al相含量增多，孔隙率和硬度下降，耐腐蚀性能先增后降；当合金粉质量分数为6.5%时，涂层的硬度分布最均匀，耐腐蚀性能最好。
材料性能及应用
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  玻璃含量对低温烧结硼硅酸盐玻璃-AlN陶瓷复合材料性能的影响

  徐健丰

  机械工程材料. 2018, 42(10): 46-50,76. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810009

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  以组成（质量分数）为15%B₂O₃-45%MgO-35%SiO₂-5% ZrO₂（BMSZ）的玻璃粉体和AlN粉体为原料，采用常压烧结工艺制备了不同玻璃含量（55%~80%，质量分数，下同）的BMSZ玻璃-AlN陶瓷复合材料，研究了玻璃含量对复合材料烧结性能、热学性能、介电性能和力学性能的影响。结果表明：在AlN粉体中添加玻璃粉体后，在775~875℃烧结即可得到致密的复合材料；玻璃含量的适量增加能够促进烧结致密化，当玻璃含量超过70%后，其促进烧结致密的作用开始减弱，并会恶化复合材料的热导率与抗弯强度，但适当降低了复合材料的介电损耗；当玻璃含量为70%时，在825℃烧结所得复合材料的结构致密，综合性能最佳，体积密度为2.84 g·cm^-3，热导率为9.12 W·m^-1·K^-1，相对介电常数为7.65，介电损耗角正切为1.24×10^-3，抗弯强度为174.88 MPa。
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  高、低匹配对G115/T92异种钢接头组织与力学性能的影响

  李林平, 梁军, 赵雷, 徐连勇

  机械工程材料. 2018, 42(10): 51-57. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810010

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  分别采用高、低匹配焊接材料对G115钢和T92钢进行了异种钢焊接，研究了高、低匹配对这两种接头显微组织和力学性能的影响。结果表明：两种接头的焊缝和热影响区组织均为典型的回火马氏体，高匹配接头中T92钢侧熔合线附近的δ-铁素体含量高于低匹配接头中的，平均体积分数均低于0.3%；高匹配接头T92钢侧、低匹配接头G115钢侧熔合区均存在钨、钴、钼、铜元素稀释现象；两种接头的截面显微硬度均呈"W"形分布，高匹配焊缝的硬度波动较大；低匹配接头的室温和650℃抗拉强度、屈服强度高于高匹配接头的，两种接头焊缝处的冲击韧性均最差；高匹配接头焊缝的冲击断裂机制为准解理断裂机制，低匹配接头焊缝的为微孔聚集断裂和准解理断裂的混合断裂机制。
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  编织-嵌槽型金属橡胶在不同温度下的压缩性能

  李拓, 白鸿柏

  机械工程材料. 2018, 42(10): 58-61. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810011

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  在不同温度（25，100，200，300℃）下对编织-嵌槽型金属橡胶试样进行静态及动态压缩试验，研究了温度、频率、振幅等参数对压缩性能的影响。结果表明：随着温度的升高，试样的刚度和阻尼均先降低后增大；试样的密度越大或变形量越大，则静态刚度受温度的影响越大；随着频率的增大，试样的动态刚度略有降低，阻尼变化很小；随着振幅的增大，试样的动态刚度减小，阻尼增大。
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  锆改性对硅化物涂层耐固体粒子冲蚀性能的影响

  李轩, 李寅凤, 李涛, 谢文玲

  机械工程材料. 2018, 42(10): 62-66,71. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810012

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  采用组成（质量分数/%）分别为15Si-5NaF-80Al₂O₃、15Si-10Zr-5NaF-70Al₂O₃的渗剂，应用扩散渗工艺在TC4合金表面制备了单一硅化物涂层和锆改性硅化物涂层，对比研究了2种涂层的显微组织以及在不同冲蚀角度下的耐固体粒子冲蚀行为。结果表明：2种涂层均可分为3层，由（Ti，X） Si₂（X为铝、钒或锆）相组成的外层、由TiSi相组成的中间层以及由Ti₅Si₄+Ti₅Si₃相组成的内层，锆改性硅化物涂层的组织更致密，且无裂纹存在；2种涂层的冲蚀率均随冲蚀角度的增大而增加，但锆改性硅化物涂层表现出更好的耐固体粒子冲蚀性能；在大冲蚀角度下，锆改性对硅化物涂层耐固体粒子冲蚀性能的改善效果比在小冲蚀角度下的更加显著。
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  ZrB₂-SiC复合粉体添加量对低碳镁碳耐火材料性能的影响

  葛胜涛, 程峰, 毕玉保, 李赛赛, 谭操, 王军凯, 张海军

  机械工程材料. 2018, 42(10): 67-71. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810013

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  以ZrB₂-SiC复合粉体替代鳞片石墨，在473 K固化12 h制备ZrB₂-SiC/MgO-C耐火材料，并分别在1 373，1 673 K进行了热处理，研究了复合粉体添加量（质量分数在0~4.0%）对该耐火材料物理性能、力学性能和抗热震性能的影响。结果表明：随复合粉体添加量的增加，固化后和热处理后耐火材料的常温抗折强度和耐压强度均先增后降，热处理温度对常温物理和力学性能的影响很小；1 673 K热处理后耐火材料的高温抗折强度均随复合粉体添加量的增加先增后降；1 673 K热处理后耐火材料在测试温度低于673 K时主要发生弹性变形，在测试温度不低于673 K时则发生塑性变形；以ZrB₂-SiC复合粉体替代石墨能较大幅度地提高耐火材料在氧化气氛下的抗热震性能。
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  Cr₂O₃催化氮化制备Si₃N₄/SiC耐火材料及其性能

  韩磊, 赵万国, 李发亮, 张俊, 曾渊, 张海军

  机械工程材料. 2018, 42(10): 72-76. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810014

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  以SiC粉和硅粉为原料，原位合成的Cr₂O₃为催化剂，采用催化氮化法制备了Si₃N₄/SiC耐火材料，研究了催化剂用量及氮化温度对耐火材料物相组成、微观形貌、物理性能和力学性能的影响。结果表明：当氮化温度为1 673 K，Cr₂O₃含量（与硅粉质量之比，下同）为3%时，硅粉完全氮化，耐火材料主要由颗粒状SiC和晶须状α-Si₃N₄、β-Si₃N₄等组成；随着Cr₂O₃含量的增加，Si₃N₄晶须的数量增多，长度增大，耐火材料变得致密；随氮化温度的升高，耐火材料的抗折强度和耐压强度均增大，当氮化温度为1 673 K、Cr₂O₃含量为3%时，抗折强度和耐压强度均最大，分别为34 MPa和132 MPa。
物理模拟与数值模拟
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  以铌+铜为复合中间层扩散焊接钛合金/不锈钢接头的组织与性能

  陈一帆, 张占领, 邱然锋

  机械工程材料. 2018, 42(10): 77-80,86. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810015

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  以铌片+铜片为复合中间层材料，在Gleeble-1500型热力模拟试验机上对TC4钛合金和15-5PH不锈钢进行真空扩散焊，测试了接头的抗拉强度，观察了接头界面区和拉伸断口形貌并进行了微区成分分析。结果表明：铌+铜复合中间层可以有效阻碍钛合金和不锈钢之间钛、铁、铬元素的相互扩散；不锈钢/铜、铜/铌、铌/钛合金这3个界面通过原子扩散形成良好的连接，在铜/铌界面处局部生成的少量细小的铌铁金属间化合物对接头抗拉强度的影响不大，最高抗拉强度达到540 MPa；拉伸断裂时裂纹穿过铜层、铌层和金属间化合物扩展。
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  发泡铝夹芯板的隔声性能及其优化

  徐秋婷, 张学飞, 李晔, 王加政, 邓新

  机械工程材料. 2018, 42(10): 81-86. https://doi.org/10.11973/jxgccl201810016

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  基于统计能量法建立发泡铝夹芯板隔声预测模型并进行试验验证，利用该模型预测了发泡铝密度和厚度对夹芯板隔声性能的影响，分析了夹芯板的声振特性，并通过敷设阻尼层对夹芯板隔声性能进行了优化。结果表明：随着发泡铝密度的增加，发泡铝夹芯板的隔声量在低中频段的增幅较大，在高频段的增幅较小，随着发泡铝厚度的增加，隔声量在中频段的增幅较大，在低频与高频段的增幅较小；计权隔声量随发泡铝密度或厚度的增加而增大，但增幅减小；在发泡铝中间敷设0.8 mm厚的阻尼层后，整体计权隔声量提高了2.8 dB。