2018年, 第42卷, 第7期　
刊出日期：2018-07-20

  

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  机械工程材料. 2018, 42(7): 0-0.

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综述
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  核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究进展

  郝予琛, 赵美玲, 罗来马

  机械工程材料. 2018, 42(7): 1-5. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807001

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  总结了核反应堆中应用非常广泛的奥氏体不锈钢的不同辐照损伤行为，包括辐照诱导显微结构变化、辐照诱导偏析、辐照诱导析出、辐照诱导应力腐蚀断裂等；从试验方法和奥氏体不锈钢种类等方面提出了核反应堆用奥氏体不锈钢辐照损伤的研究方向。
试验研究
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  AZ31B镁合金在不同温度下的微动磨损行为

  万幸芝, 刘新龙, 王梦婕, 蔡振兵, 彭金方, 朱旻昊

  机械工程材料. 2018, 42(7): 6-11. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807002

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  采用球/平面接触方式在自制的试验设备上对AZ31B镁合金进行切向微动磨损试验，研究了AZ31B镁合金在20，100，200，300℃下的微动磨损行为，并分析了其磨损机制和摩擦氧化作用。结果表明：在不同试验温度下，镁合金的微动主要通过滑移来实现；随着试验温度的升高，上升阶段时的摩擦因数增大，摩擦因数到达峰值和稳定阶段所需的循环次数减小；随着试验温度的升高，AZ31B镁合金的磨损体积和摩擦副的总磨损体积均先减小后增大，200℃时，AZ31B镁合金的磨损体积最小；在微动磨损过程中，AZ31B镁合金磨痕表面的摩擦氧化起主导作用；当试验温度低于200℃时，AZ31B镁合金磨痕表面形成了铁的氧化物转移膜，磨损体积随试验温度的升高而减小，但在300℃时，铁的氧化物转移膜被破坏，磨损体积增大。
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  不同成分690 MPa级中锰钢中的氢扩散行为及其影响因素

  杜预, 李维娟, 高秀华, 吴红艳, 胡军, 杜林秀

  机械工程材料. 2018, 42(7): 12-15,52. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807003

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  对两种成分的淬火态、回火态690 MPa级中锰钢进行双电解池电化学氢渗透试验，分析了试验钢的化学成分、热处理状态以及充氢电流等对氢扩散行为的影响。结果表明：两种淬火态试验钢的显微组织均主要由板条马氏体组成，650℃回火后，试验钢中均有逆转变奥氏体形成，且添加合金元素铜、镍、铬的试验钢中的逆转变奥氏体含量较高，板条马氏体更细小；两种淬火态试验钢中氢的扩散行为差别不大，但在添加合金元素的回火态试验钢中，氢的渗透速率和表观扩散系数均较小，渗透时间较长；充氢电流对淬火态试验钢中氢的扩散速率影响较小，但对在回火态试验钢中氢的影响较大，随充氢电流的增加，试验钢中氢的渗透速率和表观扩散系数均增大，渗透时间变短。
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  激光选区熔化Hastelloy-X合金的显微组织与拉伸性能

  廖文俊, 樊恩想, 付超

  机械工程材料. 2018, 42(7): 16-22,27. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807004

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  采用激光选区熔化技术制备了Hastelloy-X合金（沉积态），并依次进行了热等静压和热处理，研究了不同处理后合金的显微组织和室温拉伸性能。结果表明：当线能量为98 J·m^-1时，沉积态Hastelloy-X合金组织中存在气孔、未熔粉等缺陷和熔池界、枝晶等亚结构，随着线能量的增大，合金的相对密度提高，缺陷数量减少；经热等静压处理后，组织由等轴晶和网状碳化物组成，经热等静压+热处理后，部分网状碳化物溶解并呈弥散分布，晶内析出细小的第二相；沉积态合金的断裂方式为脆性断裂，经热等静压处理后，合金的塑性提高，断口呈二次裂纹+韧窝的混合型形貌，经热等静压+热处理后，合金的塑性进一步提高，室温拉伸性能优于锻件的标准指标，断口呈以破裂碳化物为韧窝中心的韧性断裂形貌。
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  热处理工艺对04Cr13Ni8Mo2Al钢逆变奥氏体含量的影响

  杨晓辉, 李兴东, 张繁, 岳彩旭, 李海霞

  机械工程材料. 2018, 42(7): 23-27. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807005

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  使用快速相变仪、X射线应力分析仪、光学显微镜、硬度计等研究了不同温度时效处理及时效后的低温处理对04Cr13Ni8Mo2Al钢中逆变奥氏体含量和该钢硬度的影响。结果表明：试验钢的马氏体向奥氏体转变开始温度（A_c1）为620℃，马氏体全部转变成奥氏体的终了温度（A_c3）为675℃；随着时效温度的升高，试验钢中逆变奥氏体含量先基本不变，后迅速增加，再迅速减少，并在时效温度为620℃时达到最大，为35%（体积分数）；当时效温度低于A_c1时，试验钢的维氏硬度随着时效温度的升高而降低，当时效温度超过A_c1时，马氏体的形成导致维氏硬度略微增加，但当时效温度接近700℃时，维氏硬度又略微下降；时效处理后的试验钢经低温处理后，其维氏硬度增大，逆变奥氏体含量减少，且低温处理前后逆变奥氏体含量的变化量随着时效温度的升高而增大。
材料性能及应用
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  纳米MnO₂的制备及显微结构和电化学性能

  汤慧利, 任瑜

  机械工程材料. 2018, 42(7): 28-31,56. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807006

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  将KMnO₄负载在介孔二氧化硅KIT-6模板上，在不同温度（400~700℃）煅烧制备纳米MnO₂，研究了不同煅烧温度下纳米MnO₂的显微结构和电化学性能。结果表明：当煅烧温度为400℃时，制备得到的纳米MnO₂只由具有层状结构的δ-MnO₂组成，当煅烧温度升高至500℃时，纳米MnO₂由具有层状结构的δ-MnO₂和少量具有隧道结构的α-MnO₂组成，当煅烧温度为600，700℃时，纳米MnO₂均由具有隧道结构的α-MnO₂组成，且α-MnO₂分别呈有序介孔形貌和棒状形貌；具有隧道结构的α-MnO₂的循环稳定性优于具有层状结构δ-MnO₂的，在100 mA·g^-1电流密度下经50次循环充放电后仍具有100 mAh·g^-1以上的放电容量。
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  复杂黄铜摩擦磨损性能与显微组织的关系

  方伟, 方前, 常若斌, 李绍敏, 章凡勇, 刘宝玺, 殷福星

  机械工程材料. 2018, 42(7): 32-36. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807007

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  通过电子探针、扫描电镜、X射线衍射仪、摩擦磨损试验机等研究了3种成分复杂黄铜的摩擦磨损性能和显微组织的关系。结果表明：复杂黄铜的磨损机制和基体组织有较大的关系，基体组织为β+α相时，其磨损机制主要为黏着磨损，基体组织为单一β相时，其磨损机制主要为磨粒磨损；基体组织对复杂黄铜摩擦磨损性能的影响更大，基体组织为β+α相时的磨损率明显低于基体组织为单一β相的，基体组织为单一β相时，含Fe₃Al硬质相的复杂黄铜的摩擦磨损性能优于含Mn₅Si₃硬质相的。
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  碳、铬、钼元素对X70管线钢显微组织与性能的影响

  姜金星, 于新攀, 潘学福, 武会宾

  机械工程材料. 2018, 42(7): 37-40. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807008

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  对X70管线钢的化学成分进行调整，研究了碳、铬、钼元素对该管线钢显微组织、力学性能和耐磨性能的影响。结果表明：不同成分试验钢的显微组织均为针状铁素体+准多边形铁素体+粒状贝氏体，力学性能均满足API SPEC 5L对X70管线钢的要求；适当增加碳元素或铬元素含量均可提高试验钢的抗拉强度和耐磨性能；钼元素对试验钢的抗拉强度没有显著的影响，当钼质量分数由0增至0.22%时，耐磨性能先降后升。
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  不同纤维增强和不同固体润滑剂改性PTFE复合材料的摩擦磨损性能

  胡刚, 陈学庆, 金石磊

  机械工程材料. 2018, 42(7): 41-44. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807009

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  以碳纤维或玻璃纤维为增强纤维，二硫化钼（MoS₂）或石墨为固体润滑剂，制备了不同配方的聚四氟乙烯（PTFE）复合材料；在干摩擦和油润滑条件下对复合材料进行了摩擦磨损试验，观察了其磨损形貌，并分析了不同增强纤维和固体润滑剂对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：在干摩擦条件下，当固体润滑剂相同时，与玻璃纤维增强的相比，碳纤维增强PTFE复合材料的磨痕宽度更小、摩擦因数更大，而当增强纤维相同时，MoS₂改性PTFE复合材料的磨痕宽度比石墨改性的小，摩擦因数比石墨改性的大；在油润滑条件下，当固体润滑剂相同时，碳纤维增强PTFE复合材料的磨痕宽度比玻璃纤维增强的小，摩擦因数比玻璃纤维增强的大，当增强纤维相同时，MoS₂改性PTFE复合材料的磨痕宽度比石墨改性的略低，摩擦因数比石墨改性的大。
物理模拟与数值模拟
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  粉末热等静压制备Ti6Al4V合金在α+β两相区的热压缩行为

  汪敏, 殷亚军, 周建新, 南海, 朱郎平, 王瞳

  机械工程材料. 2018, 42(7): 45-52. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807010

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  采用Gleeble3500型热模拟试验机对粉末热等静压制备的Ti6Al4V合金进行不同温度和应变速率下的高温压缩试验，建立了可描述合金在两相区的压缩行为的本构方程，对合金热加工过程中的加工硬化、动态软化参数和动态再结晶动力学模型进行求解，并构建了合金在两相区的流变应力模型。结果表明：所制备的Ti6Al4V合金组织由α相和β相组成，呈典型的网格结构，网格由细小的等轴α相形成，网格内部为相互交错的层片状α相，β相分布在α相边界处；所建立的Ti6Al4V合金在α+β两相区的流变应力模型的计算结果与试验结果吻合较好，该流变应力模型具有较高的准确性。
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  2219铝合金热压缩时的流变应力本构方程

  易兆祥, 李新和, 常士武, 曹权

  机械工程材料. 2018, 42(7): 53-56. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807011

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  采用Gleeble-3180型热模拟试验机对2219铝合金进行单道次热压缩试验，研究了该铝合金在温度为200~350℃、应变速率为0.1~10.0 s^-1条件下的流变行为，建立了2219铝合金热压缩时的流变应力本构方程，并进行了试验验证。结果表明：2219铝合金的流变应力随应变速率的增大或变形温度的降低而增加；由Fields-Backofen本构方程计算得到的2219铝合金应力的变化规律与试验得到的相同，且应力计算值与试验值的相对误差小于5%，该本构方程可以较准确地描述2219铝合金的高温流变行为。
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  40CrNiMo钢的热变形特征及变形抗力模型

  李科元, 王敬忠, 杜忠泽, 王庆娟, 刘阿娇

  机械工程材料. 2018, 42(7): 57-61,66. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807012

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  采用Gleeble-3500型热模拟试验机对40CrNiMo钢进行了单道次热压缩试验，得到了其在应变速率0.1~50 s^-1、变形温度800~1 100℃下的应力-应变曲线，观察了变形后的显微组织并分析了热变形特征；建立了该钢的变形抗力模型并进行了试验验证。结果表明：较高的变形温度或较低的应变速率更有利于40CrNiMo钢的完全动态再结晶；变形温度为800℃时，应变速率增大使动态再结晶晶粒增多；应变速率为10 s^-1条件下，当变形温度由800℃升至900℃时，动态再结晶晶粒增多，变形温度为1 000℃时，40CrNiMo钢发生了完全动态再结晶，变形温度为1 100℃时，动态再结晶晶粒长大；计算得到40CrNiMo钢的动态再结晶激活能为322.53 kJ·mol^-1；由周纪华-管克智模型计算得到的变形抗力与试验值的平均相对误差为4.82%，模拟精度较高。
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  7075-T6铝合金摩擦塞焊焊接区域温度场的数值模拟

  司佩强, 闫崇京, 宋燕, 郑勇乐, 刘江伟

  机械工程材料. 2018, 42(7): 62-66. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807013

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  以7075-T6铝合金为待焊材料，基于库伦摩擦定律建立摩擦塞焊的产热模型，利用ABAQUS软件模拟7075-T6铝合金的摩擦塞焊过程，建立焊接区域温度场的有限元模型，采用热流密度为定值和基于试验数据的热流密度的两种热源加载方式模拟摩擦塞焊焊接区域的温度场，并进行了试验验证。结果表明：两种热源加载方式下焊接区域温度场的变化趋势是一致的，但是相同时刻下，采用热流密度为定值的热源加载方式得到的铝板温度较高；采用两种热源加载方式得到焊接铝板测温点的温度变化趋势均和试验结果的相吻合，但采用基于试验数据的热流密度得到的模拟结果更准确，因此通过有限元产热模型来模拟7075-T6铝合金摩擦塞焊接区域的温度场是可行的。
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  FV520B马氏体不锈钢的热变形行为和本构关系

  黄丹, 冯玮

  机械工程材料. 2018, 42(7): 67-72,77. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807014

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  采用Gleeble-3500型热模拟试验机对FV520B马氏体不锈钢进行了单道次等温热压缩试验，研究了该不锈钢在变形温度为850~1 150℃和应变速率为0.005~5.000 s^-1条件下的热变形行为，根据应力-应变曲线并基于Zener-Hollomon参数和Arrhenius双曲正弦方程，建立了该不锈钢在高温压缩时的本构方程，并对该本构方程进行了修正和试验验证。结果表明：FV520B马氏体不锈钢的流变应力随着变形温度的升高或应变速率的减小而降低；在0.005 s^-1、1 000~1 150℃或0.050~5.000 s^-1、1 075~1 150℃条件下，该不锈钢发生了较明显的动态再结晶；在0.005 s^-1、850℃，5.000 s^-1、850℃和5.000 s^-1、925℃条件下，由建立的本构方程计算得到的流变应力与试验值存在较大的误差；对本构方程进行修正之后，流变应力的预测值与试验值的相关系数为0.997 88，平均相对误差为2.225%，修正后的本构方程可以准确地预测该不锈钢的热变形流变应力。
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  6061铝合金在多向锻造过程中显微组织与拉伸性能的演变

  杨兴, 冯强, 孙赞朋, 刘周攀, 郑战光, 常岩军

  机械工程材料. 2018, 42(7): 73-77. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807015

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  采用有限元模拟方法对250~350℃始锻温度下6061铝合金的多向锻造工艺进行模拟，得到了最优的多向锻造工艺，并通过显微组织观察和拉伸性能测试对模拟结果进行验证。结果表明：有限元模拟得到6061铝合金多向锻造工艺的最优始锻温度为300℃；在最优始锻温度下，经过4次循环多向锻造后，6061铝合金发生了完全的动态再结晶，晶粒高度细化且均匀分布，部分晶粒尺寸小于1 μm，6061铝合金获得超细晶组织；6061铝合金的拉伸性能得到显著提高，抗拉强度由锻造前的265.33 MPa增加到344.74 MPa，断后伸长率略有下降。
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  49MnVS3非调质钢的两种轧制力模型对比

  冯耀耀, 王庆娟, 杜忠泽, 李强, 周滢, 路超

  机械工程材料. 2018, 42(7): 78-82. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807016

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  对49MnVS3非调质钢在变形温度750~1 000℃、应变速率0.1~50 s^-1下进行单道次热压缩试验，根据真应力-真应变曲线得到周纪华-管克智变形抗力模型；分别采用艾克隆德模型和周纪华-管克智变形抗力模型计算49MnVS3非调质钢的平均单位轧制压力，并对计算结果进行了比较。结果表明：随着应变的增加，基于艾克隆德模型和周纪华-管克智变形抗力模型计算得到的平均单位轧制压力均增大；基于艾克隆德模型得到的平均单位轧制压力曲线波动较小，而基于周纪华-管克智变形抗力模型的波动则较大；在低应变速率下，基于艾克隆德模型计算得到的平均单位轧制压力较大，而在高应变速率下，基于周纪华-管克智变形抗力模型计算得到的平均单位轧制压力较大；基于周纪华-管克智变形抗力模型计算轧制力时，需要借助热模拟试验数据，该模型适用于控制模型；艾克隆德模型只需使用化学成分和轧制工艺参数即可计算平均单位轧制压力，应用更广泛，该模型适用于轧制工艺设计。
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  ZL108铸造铝合金拉压疲劳寿命曲线模型的建立与应用

  初琦, 张春芝, 任凤国, 史利娟

  机械工程材料. 2018, 42(7): 83-86. https://doi.org/10.11973/jxgccl201807017

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  通过对ZL108铸造铝合金进行拉压疲劳试验，得到了不同应力幅下的疲劳寿命，依据三参数幂函数，得到了ZL108铸造铝合金的存活率-应力幅-寿命（P-S-N）曲线，利用疲劳试验中的疲劳寿命统计数据建立了结构疲劳失效极限状态函数，进行了疲劳可靠性分析并进行了试验验证。结果表明：ZL108铸造铝合金的疲劳寿命随应力幅的增大而减小，且在每一应力水平下，疲劳寿命具有较大的分散性；ZL108铸造铝合金的对数疲劳寿命服从正态分布；通过建立的结构疲劳失效极限状态函数计算得到的可靠度与试验结果比较吻合，最大相对误差为5.71%。