2019年, 第43卷, 第8期　
刊出日期：2019-08-20

  

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  机械工程材料. 2019, 43(8): 0-0.

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试验研究
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  纤维方向和铣削参数对T300/5222A复合材料层合板铣削表面质量的影响

  杨振朝, 李言, 侯晓莉, 宋丹龙, 谭靓

  机械工程材料. 2019, 43(8): 1-6. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908001

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  采用涂层硬质合金刀具对T300/5222A碳纤维增强环氧树脂复合材料单向层合板和双向层合板进行铣削试验，研究了纤维方向以及铣削速度、每齿进给量和铣削宽度对铣削表面质量的影响。结果表明：随着纤维方向与工件进给方向角度的增大，单向层合板铣削表面的毛刺现象越来越严重，甚至出现崩边现象；随着铣削速度、铣削宽度和每齿进给量的增大，双向层合板铣削表面上突出的纤维以及因纤维拔出形成的凹坑增多，波峰与波谷的高度差也变大；二维表面粗糙度和三维表面粗糙度测量结果差异较大，采用三维表面粗糙度可以更准确地评价碳纤维复合材料铣削表面形貌；双向层合板三维表面粗糙度随铣削速度、每齿进给量和铣削宽度的增大而增大，其中铣削速度和每齿进给量的影响比较显著。
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  固溶时效工艺参数对TA19钛合金显微组织与拉伸性能的影响

  周烨, 杜剑平, 韩墨流, 梁宇

  机械工程材料. 2019, 43(8): 7-11. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908002

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  对TA19钛合金进行不同温度（930，960，990℃）固溶2 h+不同温度（550，590，630℃）时效8，16 h热处理，研究了工艺参数对显微组织与拉伸性能的影响。结果表明：不同温度固溶+590℃时效8 h处理后，随着固溶温度的升高，试验合金中的等轴α相含量降低，抗拉强度增大。经960℃固溶2 h处理后，试验合金的组织由等轴α相和α'马氏体组成，在后续550℃时效8 h过程中，α'马氏体分解不充分，颗粒状α相含量较少，合金抗拉强度增加有限；当时效温度升高到590℃，时效时间分别为8，16 h时，组织中析出细小弥散的颗粒状α相，抗拉强度提高；继续升高时效温度至630℃时，α相粗化，抗拉强度又有所下降。
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  不同工艺参数下SIMP钢三温工艺瞬时液相扩散焊接头的组织与性能

  郝丽丽, 陈思杰, 丁光柱, 李报, 李世会, 赵丕峰

  机械工程材料. 2019, 43(8): 12-17,50. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908003

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  采用BNi₂和Fe₇₈Si₉B₁₃非晶合金箔作为中间层，对SIMP钢管进行三温工艺瞬时液相（TLP）扩散焊接，研究了不同等温凝固工艺参数（温度1 230，1 240℃；时间180，240 s；压力8，9 MPa）下接头的显微组织和力学性能。结果表明：等温凝固温度的升高或时间的延长均可以促进降熔元素的扩散，减少焊缝组织中脆硬相的生成，从而提高接头的抗拉强度、降低焊缝的显微硬度；较佳的等温凝固工艺参数为温度1 240℃、时间240 s、压力9 MPa，采用该参数焊接后接头组织为均匀马氏体，焊缝组织与两侧母材组织的差异很小，抗拉强度最高，为794 MPa，拉伸断裂方式为韧性断裂。
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  预处理及化学镀铜后碳纳米管的微观形貌及成分

  郭鲤, 詹浩, 游玉萍, 岳伟, 冯敏

  机械工程材料. 2019, 43(8): 18-22,34. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908004

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  对碳纳米管（CNTs）依次进行纯化、敏化和活化预处理，再在不同pH （7~13）镀液中，以NaBH₄为还原剂进行化学镀铜，研究了不同阶段处理后CNTs的微观形貌和化学成分，分析了镀液pH对镀铜效果的影响。结果表明：纯化处理后，CNTs表面杂质颗粒消失，物相为纯CNTs；敏化处理后，CNTs表面形成了由连续颗粒组成的敏化层，这些颗粒主要为Sn （OH）₂、Sn （OH） Cl和SnO粒子；活化处理后，活化层由连续、相对细小的颗粒组成，这些颗粒主要为钯和SnO粒子；随着镀液pH的增大，NaBH₄的还原能力增强，CNTs表面铜颗粒增多，当pH为11时，形成了连续均匀的铜镀层，但当pH增大到13后，CNTs表面形成了不连续且尺寸较大的铜颗粒。
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  Q500q桥梁钢在不同冷却方式下的连续冷却转变行为

  冯路路

  机械工程材料. 2019, 43(8): 23-26,34. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908005

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  利用Gleeble-2000型热模拟试验机在两种冷却方式下对Q500q桥梁钢的冷却转变行为进行研究，一种冷却方式为以恒定的冷却速率（1，4，8，16，32℃·s^-1）从900℃冷却至300℃（恒速冷却），另一种方式为以一定的冷却速率（同前）从900℃冷却至650℃后再冷却速率减半冷却至300℃（分段冷却）。结果表明：在恒速冷却条件下，当冷却速率在1～4℃·s^-1时，试验钢得到多边形铁素体+珠光体组织，当冷却速率在8～16℃·s^-1时得到贝氏体组织，冷却速率增至32℃·s^-1时得到马氏体组织；在分段冷却条件下，当中温区（650～300℃）冷却速率在0.5～4℃·s^-1时试验钢发生铁素体和珠光体转变，多边形铁素体数量较多，当中温区冷却速率在8～16℃·s^-1范围内发生贝氏体转变；与恒速冷却方式下的相比，贝氏体转变的终了温度升高，贝氏体转变区间缩小，贝氏体晶粒的细化程度降低。
材料性能及应用
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  海洋工程用D36、F460和F690钢在模拟海水中的电化学腐蚀行为

  张振, 王琪, 张才毅, 芦晓辉, 胡正飞, 高珊

  机械工程材料. 2019, 43(8): 27-34. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908006

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  研究了海洋工程用国产D36、F460和F690钢的显微组织，以及在20，50℃模拟海水（质量分数3.5% NaCl溶液）中的电化学腐蚀行为。结果表明：热机控制工艺轧制D36钢的显微组织为铁素体、珠光体和少量魏氏组织，经淬火+回火热处理的F460和F690钢的显微组织均为细小板条贝氏体；在NaCl溶液中，D36、F460和F690钢的耐腐蚀性能和抗点蚀能力依次增大；与20℃下的相比，3种试验钢在50℃下的自腐蚀电流密度明显增大，耐腐蚀性能降低；在NaCl溶液中长时间浸泡后，D36、F460和F690钢的表面腐蚀产物膜厚度依次降低，腐蚀产物膜内元素种类依次增多，3种试验钢整体上均呈现均匀腐蚀特征。
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  振动时效处理对7055-T7751铝合金疲劳性能的影响

  马永波, 崔腾飞, 潘一帆, 成书民, 刘道新

  机械工程材料. 2019, 43(8): 35-40. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908007

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  对7055-T7751铝合金预拉伸板（预应变为1%~3%）进行振动时效处理，并在不同最大应力（300，350，400，500 MPa）下进行疲劳试验，研究了振动时效处理对合金显微组织、显微硬度、表面残余应力和疲劳性能的影响。结果表明：振动时效处理对显微组织和显微硬度的影响很小，振动时效后的组织仍为轧制板材织构取向组织；振动时效处理后，合金中纵向和横向残余拉应力发生明显松弛，且纵向残余应力分布有所均化；振动时效处理明显提高了纵向和横向试样的疲劳性能，在最大应力350 MPa条件下，纵向和横向试样的疲劳寿命分别提高了219.0%和29.1%，疲劳极限分别提高了9.9%和5.1%。
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  高铁用进口EA4T钢车轴的组织和力学性能

  冉旭, 姜明坤, 韩英

  机械工程材料. 2019, 43(8): 41-45,74. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908008

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  研究了高铁用进口EA4T钢车轴的显微组织和力学性能，分析了组织和力学性能的均匀性。结果表明：车轴中存在CaS、Al₂O₃及少量硅酸盐等非金属夹杂物，沿表面至心部夹杂物的数量增多；车轴不同位置的显微组织均为回火马氏体、贝氏体和少量先共析铁素体，自表面向心部先共析铁素体的尺寸增大、数量增多，组织不均匀；车轴的拉伸性能和硬度均满足标准要求，但心部因先共析铁素体含量较多，抗拉强度明显较低；车轴纵向存在带状组织，因此其横向冲击韧性较差；车轴试样的拉伸断口存在较多小而深的韧窝，说明其塑性良好，断裂方式为韧性断裂，而冲击断口存在明显的河流花样和韧窝，断裂方式为脆韧混合断裂。
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  5083/6063不等厚铝合金双丝CMT角焊接头的组织与性能

  韩善果, 陈永城, 王金钊, 罗子艺

  机械工程材料. 2019, 43(8): 46-50. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908009

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  对3 mm厚5083铝合金和16 mm厚6063铝合金进行双丝冷金属过渡（CMT）角接焊，通过分析焊缝成形性能和抗拉力确定了最佳焊枪角度、焊接速度以及后丝焊接电流等参数，研究了最佳参数焊接后接头的显微组织和硬度。结果表明：最佳工艺参数为焊枪角度60°、焊接速度2.0 m·min^-1、后丝焊接电流140 A，所得焊缝表面过渡圆滑，无咬边、驼峰等缺陷，单位长度拉力最大，为548.7 N·mm^-1；5083铝合金侧熔合区和热影响区界线分明，热影响区中的杂质相在晶界上富集，6063铝合金侧熔合区较窄，焊缝组织由枝晶组成，且出现晶粒大小不同的条带组织；焊缝区硬度最高，熔合区和热影响区未发生硬化或软化。
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  高温服役5万h后HR3C钢的显微组织和力学性能

  李新梅, 张忠文, 杜宝帅, 李文, 魏玉忠, 尹志轶

  机械工程材料. 2019, 43(8): 51-54. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908010

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  对比研究了供货态和高温服役5万h后HR3C钢的显微组织和力学性能，分析了服役过程中影响力学性能的主要因素。结果表明：与供货态组织相比，服役后HR3C钢的显微组织仍由奥氏体基体+析出相组成，但析出相数量增多、尺寸增大，奥氏体晶界和晶内均主要析出了M₂₃C₆碳化物；服役后HR3C钢的抗拉强度变化不大，塑性下降，在弯曲过程中该钢在产生少量塑性变形后发生脆断；服役后HR3C钢的冲击功降低，冲击断口呈现典型的沿晶断裂特征；M₂₃C₆碳化物的沿晶析出与长大是HR3C钢塑性和韧性下降的根本原因。
物理模拟与数值模拟
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  热源偏移对钢/铝异种材料等离子弧焊接接头温度场和残余应力的影响

  刘方, 郭玉龙, 周广涛, 韩雪, 陈梅峰, 李华晨

  机械工程材料. 2019, 43(8): 55-59,68. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908011

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  采用有限元模拟方法研究了热源偏离钢铝界面的距离（热源偏移距离）对钢/铝异种材料等离子弧焊接接头温度场和残余应力的影响，并进行了试验验证。结果表明：钢/铝异种材料焊接接头温度场呈非对称分布，钢侧温度梯度小于铝侧的；随着热源偏移距离的增加，接头钢侧温度升高、熔宽增大，铝侧则相反；接头铝侧残余应力主要为拉应力，钢侧近界面处的残余拉应力随着热源偏移距离的增大而减小，最后变为压应力，远离界面处的残余应力主要为压应力；实测残余应力与模拟结果的相对误差小于8%，且残余应力状态与模拟结果相符。
残余应力
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  高铁列车传动齿轮表面斑痕产生的原因

  王荣, 付洋洋

  机械工程材料. 2019, 43(8): 60-63,68. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908012

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  高铁列车在运行一段时间后，其传动齿轮上出现规律性较强的斑痕；斑痕分别位于大圆柱斜齿轮的齿根部位和小圆柱斜齿轮的齿顶部位。通过宏观观察、化学成分分析、显微硬度测试、显微组织和微观形貌观察等对斑痕产生的原因进行了分析。结果表明：传动齿轮上的斑痕均为电蚀所致。由于列车电路的绝缘不良以及铁轨的对地绝缘不够充分，部分杂散电流击穿齿面间较薄的油膜而发生火花放电，产生电蚀；电蚀程度较轻时导致油膜碳化，程度较重时导致局部熔化形成熔珠，从而形成斑痕。
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  特种设备用钢丝绳断裂的原因

  桂旭, 杨金艳

  机械工程材料. 2019, 43(8): 64-68. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908013

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  采用宏观检验、断口分析、显微组织观察、化学成分分析、拆股试验等方法对特种设备用钢丝绳的断裂原因进行分析。结果表明：钢丝绳发生了疲劳断裂。在使用过程中钢丝绳承受着拉、弯、扭、挤、振动等复杂交变应力，使得钢丝绳外层股以及绳芯钢丝局部应力集中，同时在挤压、摩擦过程中温度升高导致表面组织发生相变，进而产生微裂纹，裂纹扩展导致断裂。绳芯钢丝比外层股钢丝磨损得更快，首先失效；在绳芯失效后，外层股钢丝磨损加速，进而导致钢丝绳整体失效。
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  船用柴油机曲轴的断裂原因

  侯帅帅, 曾现琛, 时超, 迟远迪, 胡家琨, 付春霞

  机械工程材料. 2019, 43(8): 69-74. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908014

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  某船用柴油机曲轴运行不到3 a发生断裂，采用力学性能测试、化学成分分析、金相分析、断口观察以及有限元分析等方法对其进行了失效分析。结果表明：该曲轴的断裂性质为低应力下的疲劳断裂；电渣熔铸过程中卷入的保护渣是曲轴发生断裂的直接原因，未达标的调质和渗氮处理则进一步降低了曲轴的疲劳强度，加速了疲劳裂纹的扩展，最终导致曲轴断裂。
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  省煤器夹套式热管爆破的原因

  张培培, 黄继波, 王卫泽, 涂善东

  机械工程材料. 2019, 43(8): 75-78. https://doi.org/10.11973/jxgccl201908015

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  某五段省煤器夹套式热管在运行过程中发生爆破，导致泄露；从化学成分、显微组织、硬度、断口形貌等方面对夹套式热管的爆破原因进行了分析。结果表明：在第一次开工时该热管在400℃左右超温运行，蒸汽压力超过其爆破压力导致外管开裂；外管开裂后，管内水介质及内外管间工质流出，冷却作用下降，高温烟气直接接触内管，增加了硫酸露点腐蚀的可能性，导致继续运行3个月后内管发生破裂；在实际运行中，应严格控制操作工艺，加强运行管理，杜绝管道超温，以防同类失效再次发生。