2018年, 第42卷, 第8期　
刊出日期：2018-08-20

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  机械工程材料. 2018, 42(8): 0-0.

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综述
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  选择性激光熔化制造金属构件残余应力的研究进展

  李九霄, 李鸣佩, 杨东野, 何博

  机械工程材料. 2018, 42(8): 1-6. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808001

  摘要 ( 308 ) PDF全文 ( 464 )   可视化   收藏

  残余应力是导致选择性激光熔化（SLM）制造金属构件失效的关键因素之一。介绍了SLM制造过程中残余应力的产生机制和检测方法，综述了SLM工艺参数对残余应力的影响，展望了SLM制造构件残余应力研究的未来方向。
试验研究
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  保温时间对部分瞬间液相连接硬质合金/钢接头组织与性能的影响

  郭亚杰, 郭栋, 周婷婷, 耿刚强

  机械工程材料. 2018, 42(8): 7-10,32. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808002

  摘要 ( 82 ) PDF全文 ( 22 )   可视化   收藏

  以“三明治”结构的钛箔/镍箔/钛箔为中间层材料，采用部分瞬间液相（PTLP）连接方法在1 000℃保温不同时间（1～4 h）制备了YG10硬质合金/40Cr钢异质金属接头，研究了保温时间对接头微观形貌、物相组成和剪切强度的影响。结果表明：接头为由YG10硬质合金/TiC+WC/Co-Ni-Ti/Ni₃Ti/镍层/Ni₃Ti/NiTi/TiC/40Cr钢组成的多层结构，硬质合金和镍层以及钢和镍层之间均形成了宽35~50 μm的过渡层；当保温时间从1 h延长到4 h时，接头过渡层中的微观缩孔数量减少，过渡层厚度增加，接头剪切强度先增大后减小；当保温时间为2 h时，接头剪切强度最高，为153 MPa。
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  复合铝箔中铝合金芯材的成分优化及高温抗下垂性能

  高旭东, 赵媛媛, 靳丽, 王锋华, 董杰

  机械工程材料. 2018, 42(8): 11-17. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808003

  摘要 ( 146 ) PDF全文 ( 12 )   可视化   收藏

  以3003M铝合金的化学成分为基础，通过正交试验研究了锰、硅、锌、铜，以及富铈混合稀土含量对铝合金室温力学性能和高温抗下垂性能的影响，优化了复合铝箔芯材铝合金的化学成分，并分析了铝合金在钎焊过程中的抗下垂机制。结果表明：铜元素对试验铝合金抗拉强度的影响最大，硅、锰、铜元素对高温抗下垂性能的影响较显著；性能最优铝合金中铜、锌、硅、锰，以及富铈混合稀土的质量分数分别为0.5%，2.5%，0.8%，1.2%，0，最优铝合金的抗拉强度比3003M铝合金的高约40 MPa，伸长率高约2个百分点，下垂距离缩短一半；在610℃钎焊过程中，优化铝合金出现二次再结晶现象，组织由弥散分布的析出相、一次再结晶晶粒和尺寸约1 mm的粗大长条晶粒组成。
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  汽车用高强度钢板的动态变形行为

  熊自柳, 吝章国, 孙力, 董伊康, 罗杨, 王健

  机械工程材料. 2018, 42(8): 18-23,36. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808004

  摘要 ( 257 ) PDF全文 ( 16 )   可视化   收藏

  对DP590钢板和CR340LA钢板在应变速率为0.003 s^-1（准静态）和20~700 s^-1（动态）下进行了室温拉伸试验，研究了试验钢板的动态拉伸变形行为、应变速率敏感性和动态断裂行为。结果表明：两种试验钢板的动态真应力-真应变曲线均无屈服平台，屈服后真应力随真应变的增加先快速增大后缓慢增大；应变速率对屈服强度的影响略高于对抗拉强度的影响，并且DP590钢板的应变速率敏感性和硬化指数均高于CR340LA钢板的；两种试验钢板的均匀伸长率均随应变速率的增加而降低；随应变速率的增加，DP590钢板中的位错密度增加，当应变速率不小于200 s^-1时出现位错胞；DP590钢板在准静态拉伸时发生明显颈缩，而动态拉伸时未发生颈缩，且随应变速率的增加，拉伸断口上的C形韧窝数量减少，等轴状韧窝数量增加。
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  固溶升温速率对Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu铝合金组织与性能的影响

  张冲, 许晓静, 张洁, 黄鹏, 杜东辉, 贾伟杰

  机械工程材料. 2018, 42(8): 24-28. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808005

  摘要 ( 215 ) PDF全文 ( 47 )   可视化   收藏

  分别以3.6，180℃·h^-1的升温速率将Al-10.78Zn-2.78Mg-2.59Cu铝合金升温至470℃进行固溶处理以及后续时效处理，研究了升温速率对试验合金显微组织和性能的影响。结果表明：较高升温速率下试验合金的平均晶粒尺寸和晶界平均取向角比较低升温速率下的大，小角度晶界占比更小，力学性能更低，导电性能更高；两种升温速率下试验合金的拉伸断口均存在明显韧窝，断裂方式均为穿晶断裂；升温速率对耐腐蚀性能影响不明显，晶间腐蚀深度均在30~100 μm之间，晶间腐蚀等级为3级，剥落腐蚀等级为PC级；对试验合金屈服强度贡献最大的是固溶和时效沉淀析出强化，慢速升温能够有效提高试验合金的屈服强度。
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  石墨烯添加量对无压烧结石墨烯/碳化硅陶瓷复合材料性能的影响

  徐彬桓, 林文松, 傅肃嘉, 韩伟月

  机械工程材料. 2018, 42(8): 29-32. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808006

  摘要 ( 158 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  在碳化硅粉中添加质量分数为1%~5%的石墨烯，采用无压烧结工艺在2 190℃保温1 h制备石墨烯/碳化硅陶瓷复合材料，研究了石墨烯添加量对复合材料物相组成、密度和力学性能的影响。结果表明：该复合材料由碳化硅相及少量石墨相组成；随着石墨烯添加量的增加，复合材料的密度下降，相对密度变化较小，抗弯强度和断裂韧度先增大后减小，硬度下降；当石墨烯的质量分数为3%时，复合材料的抗弯强度为395 MPa、硬度为89 HRA、断裂韧度为6.0 MPa·m^1/2，综合力学性能最好。
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  电气火灾中铜导线熔痕的微观特征

  徐娜, 时军波, 李恩霞, 陈立宗, 刘珑, 郭卫民, 胡志文

  机械工程材料. 2018, 42(8): 33-36. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808007

  摘要 ( 173 ) PDF全文 ( 10 )   可视化   收藏

  采用模拟试验制备了铜导线火烧熔痕、一次短路熔痕和二次短路熔痕，观察了这些熔痕的微观形貌并总结了其微观特征。结果表明：火烧熔痕断口基本没有孔洞；在高温作用前后，一次短路熔痕的微观特征相似，断口上存在均匀、细密的孔洞，呈卵形花样；二次短路熔痕断口上的孔洞大小不一，呈蜂窝状花样。
新材料 新工艺
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  钼含量对添加预合金粉制备TiC-高锰钢钢结硬质合金组织与性能的影响

  李国平, 陈文, 罗丰华, 杜勇, 刘增林, 袁勇

  机械工程材料. 2018, 42(8): 37-41,47. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808008

  摘要 ( 135 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  以Fe-Mo-C预合金粉、FeMn84C0.4合金粉、镍粉、石墨粉和TiC粉为原料，经烧结得到以高锰钢为黏结相、TiC为硬质相的不同钼含量TiC-高锰钢钢结硬质合金，研究了钼含量对该钢结硬质合金组织与性能的影响。结果表明：随着钼含量的增加，钢结硬质合金组织中TiC颗粒的尺寸先减小后增大，其表面形成了（Ti，Mo）C固溶体相；与添加纯钼粉的相比，添加含钼预合金粉所得钢结硬质合金中的TiC颗粒更细小，圆整度更好，且表面更易形成（Ti，Mo）C固溶体相；随着钼含量的增加，钢结硬质合金的相对密度、硬度、抗弯强度和冲击韧度均先增大后减小，当钼质量分数为1.15%时均达到最大，组织和综合性能较佳。
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  纳米复合结构Pt/TiC/TiO₂催化剂的合成及催化甲醇氧化性能

  陈传胜, 张雪茹, 郑家房, 郭亚男, 田茶, 张青

  机械工程材料. 2018, 42(8): 42-47. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808009

  摘要 ( 188 ) PDF全文 ( 28 )   可视化   收藏

  确定了水热法制备TiO₂纳米线的最佳参数，对采用最佳参数制备的TiO₂纳米线进行碳化处理，再在其表面沉积铂得到Pt/TiC/TiO₂催化剂，研究了不同阶段产物的物相组成、化学成分和微观形貌，测试了Pt/TiC/TiO₂催化剂的催化甲醇氧化能力。结果表明：最佳水热参数为NaOH溶液浓度1 mol·L^-1、水热温度160℃、水热时间20 h，所得TiO₂纳米线的直径约为100 nm、长度超过1 μm；碳化后得到了TiC/TiO₂纳米线，沉积铂后，其表面被纳米级铂颗粒所覆盖；Pt/TiC/TiO₂催化剂催化甲醇氧化的起始氧化电位（对比Ag/AgCl）为0.34 V，比Pt/TiO₂催化剂催化下的负移了约0.15 V，其正扫电流密度峰值比Pt/TiO₂催化剂催化下的大8倍以上，碳化明显提高了Pt/TiO₂催化剂催化甲醇氧化的能力。
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  反应磁控溅射法制备ZnO/Al (O)/ZnO薄膜的光学和电学性能

  邢士龙, 闵光辉, 庞涛

  机械工程材料. 2018, 42(8): 48-52,82. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808010

  摘要 ( 137 ) PDF全文 ( 9 )   可视化   收藏

  采用反应磁控溅射法，通过控制中间层沉积时的氧气流量，在聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上制备了ZnO/Al（O）/ZnO薄膜，研究了氧气流量对Al（O）薄膜的微观形貌、表面粗糙度，以及对ZnO/Al（O）/ZnO薄膜光学和电学性能的影响。结果表明：随着氧气流量的增加，铝在ZnO薄膜表面由三维岛状生长转变为二维层片状生长，Al（O）薄膜表面粗糙度先增大后减小再增大，当氧气流量为6.7×10^-3 cm³·s^-1时最小；随着氧气流量的增加，ZnO/Al（O）/ZnO薄膜在较长波长范围内的透过率增大，方阻增大，霍尔迁移率和载流子浓度下降；综合考虑光学和电学性能，适宜的氧气流量为6.7×10^-3 cm³·s^-1。
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  Ti₃AlC₂/Cu复合材料的制备与性能

  陈海吉

  机械工程材料. 2018, 42(8): 53-56. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808011

  摘要 ( 163 ) PDF全文 ( 28 )   可视化   收藏

  将铜粉与不同体积分数的Ti₃AlC₂粉体混合，采用放电等离子烧结工艺在不同温度（850，900℃）保温20 min制备Ti₃AlC₂/Cu复合材料，研究了Ti₃AlC₂含量和烧结温度对复合材料显微组织、相对密度、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：在900℃保温20 min烧结后，随Ti₃AlC₂含量的增加，其在铜基体中逐渐呈不均匀分布，复合材料的相对密度减小、硬度增大；同时，复合材料的磨损率和摩擦因数均降低，耐磨性能增强，磨损机制按照犁削磨损和黏着磨损→黏着磨损和磨粒磨损→犁削磨损和轻微黏着磨损依次转变。900℃烧结所得复合材料的相对密度高于850℃烧结的，摩擦因数则低于850℃烧结的。
材料性能及应用
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  TiB₂-B₄C陶瓷刀具切削Inconel 718合金的切削性能与磨损机制

  谭大旺, 郭伟明, 吴利翔, 曾令勇, 林华泰

  机械工程材料. 2018, 42(8): 57-62. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808012

  摘要 ( 146 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  采用热压烧结法制备了组成（体积分数，下同）为80% TiB₂-20% B₄C（TB2）和20% TiB₂-80% B₄C（TB8）的陶瓷并制成刀具，分别在切削速度为50 m·min^-1和150 m·min^-1下对Inconel 718合金进行切削加工，研究了陶瓷刀具的切削性能和磨损机制，并与YG硬质合金刀具的进行了对比。结果表明：TB2陶瓷的抗弯强度和维氏硬度均低于TB8陶瓷的，但断裂韧度比TB8陶瓷的高约26%；在两种切削速度下，TB2陶瓷刀具的寿命最长，约为TB8陶瓷刀具和YG硬质合金刀具的2倍；TB2陶瓷刀具后刀面和刀尖的磨损机制主要为黏结磨损，边界沟槽的形成机制主要为轻微崩刃和冷焊层剥落；TB8陶瓷刀具后刀面和刀尖的磨损机制主要为崩刃，边界沟槽的形成机制主要为崩刃和冷焊层成片剥落。
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  铈含量对高速钢堆焊层组织及性能的影响

  梁晨, 时海芳, 杨志华, 杨兆方

  机械工程材料. 2018, 42(8): 63-66. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808013

  摘要 ( 164 ) PDF全文 ( 14 )   可视化   收藏

  采用钨极氩弧焊在低碳钢板上堆焊了含不同质量分数（0~0.4%）铈的高速钢堆焊层，研究了堆焊层的显微组织、物相组成、硬度和耐磨性能。结果表明：当铈质量分数在0~0.4%时，堆焊层的显微组织均由马氏体、残余奥氏体和VC、WC、Cr₂₃C₆等碳化物组成；随着铈含量的增加，堆焊层的表面硬度和耐磨性能均先增后降；当铈质量分数为0.1%时，堆焊层的表面硬度最高，为61.6 HRC，磨损量最小，为87.75×10² g·m^-2，磨损形成的沟槽最浅，耐磨性能最好。
物理模拟与数值模拟
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  基于Z-A模型的GH4169高温合金动态本构关系

  邹品, 赵振华, 闫欢松, 孔祖开, 刘璐璐, 关玉璞, 陈伟

  机械工程材料. 2018, 42(8): 67-71,77. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808014

  摘要 ( 131 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  采用分离式霍普金森压杆试验研究了GH4169高温合金在温度20~400℃和应变速率1 000～3 000 s^-1时的流变应力-应变曲线，利用Zerilli-Armstrong（Z-A）本构模型描述了流变应力与应变的关系，确定了本构模型的参数，并对该模型进行试验验证。结果表明：GH4169高温合金存在明显的应变速率强化效应和温度软化效应，流变应力和应变呈近线性关系；所建立的Z-A本构模型能够准确地描述GH4169高温合金在不同温度和不同应变速率下的流变行为，其平均相对误差的平均值为2.65%。
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  分级淬火过程中42CrMo钢齿轮轮齿组织分布的数值模拟

  孔德武, 吕昆, 黄群峰, 唐正

  机械工程材料. 2018, 42(8): 72-77. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808015

  摘要 ( 144 ) PDF全文 ( 15 )   可视化   收藏

  建立42CrMo钢齿轮模型，采用Sysweld软件模拟了在分级淬火过程中轮齿的组织分布，并进行了试验验证。结果表明：在硝盐溶液中冷却至表面温度约为175℃时，轮齿组织中的贝氏体含量随着距表面距离的增大而增加，次表层的马氏体含量最高（90%，面积分数，下同），其次为心部的（66%），表面的（58%）最低；在分级淬火冷却结束时，轮齿表面组织由90%马氏体和10%残余奥氏体组成，心部组织为66%马氏体和34%贝氏体；试验测得淬火后轮齿表面的残余奥氏体含量约为7.5%，心部马氏体和贝氏体的含量分别约为69%，31%，试验结果与模拟结果较为吻合。
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  热循环对9Ni钢接头粗晶热影响区显微组织和低温韧性的影响

  杨秀芝, 张李超, 李轩, 华文林, 杨春杰, 董春法, 肖新华

  机械工程材料. 2018, 42(8): 78-82. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808016

  摘要 ( 89 ) PDF全文 ( 10 )   可视化   收藏

  采用Gleeble-3500型热模拟试验机在t_8/5（800℃到500℃冷却时间）分别为6，10，30，60，100 s下制备了9Ni钢接头粗晶热影响区（CGHAZ）试样，并对试样进行了低温冲击试验，研究了t_8/5对CGHAZ显微组织和低温韧性的影响。结果表明：CGHAZ的显微组织主要由板条马氏体组成，当t_8/5为30 s时，显微组织中出现粒状贝氏体，且其数量随t_8/5的延长而增多；随着t_8/5的延长，CGHAZ中马氏体板条束尺寸先略有增大后减小，韧脆转变温度先升高后降低；不同t_8/5下CGHAZ在-100，-125℃的冲击功都高于200 J，随着冲击温度的下降，冲击断口均由韧窝形貌向准解理形貌转变。
失效分析
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  汽车冷却装置护板断裂的原因

  陈立宗, 时军波, 徐娜, 丁宁, 郭卫民, 刘珑

  机械工程材料. 2018, 42(8): 83-86. https://doi.org/10.11973/jxgccl201808017

  摘要 ( 78 ) PDF全文 ( 11 )   可视化   收藏

  汽车冷却装置护板在固定螺母位置处发生断裂，应用显微组织分析、断口形貌观察、化学成分检测等方法对断裂原因进行了分析。结果表明：护板发生了疲劳断裂；断口上存在两个疲劳裂纹源，分别位于护板内表面与螺母的焊缝熔合区和外表面焊接热影响区，在交变载荷的作用下裂纹扩展导致护板断裂；焊接缺陷是导致疲劳开裂的主要原因。