2020年, 第44卷, 第4期　
刊出日期：2020-04-20

  

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  机械工程材料. 2020, 44(4): 0-0.

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综述
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  含板状WC晶粒硬质合金的研究进展

  夏小群, 弓满锋, 李萌, 连海山

  机械工程材料. 2020, 44(4): 1-6,15. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004001

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  结合WC晶粒的结构及其板状晶形成机理，从制备原料、球磨工艺、烧结工艺及非均匀结构等方面对含板状WC晶粒硬质合金的研究进展进行综述，指出了板状晶硬质合金现阶段所面临的问题及未来发展前景。
试验研究
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  船用Q235碳钢的海洋微藻附着诱导微生物腐蚀特性

  张晗, 白秀琴, 贺小燕, 袁成清

  机械工程材料. 2020, 44(4): 7-15. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004002

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  研究了在含三角褐指藻的人工海水（含藻海水）中，循环光照12 h/黑暗12 h、光照、黑暗条件下船用Q235碳钢的腐蚀行为，以及腐蚀7 d后的电化学性能，并与无藻海水中的进行了对比，分析了三角褐指藻的生命活动对碳钢腐蚀行为的影响。结果表明：在含藻海水中，光照条件下，氧气的去极化反应占主导，碳钢表面发生点蚀，腐蚀产物主要为γ-FeOOH；黑暗条件下，CO₂腐蚀导致碳钢表面发生均匀腐蚀，腐蚀产物主要为FeCO₃；循环光照12 h/黑暗12 h条件下两种腐蚀方式共同作用，腐蚀产物由γ-FeOOH、Fe₃O₄和FeCO₃组成；与在无藻海水中浸泡7 d后的相比，在含藻海水中，不同光照条件下浸泡7 d后，碳钢的电荷转移电阻减小，自腐蚀电流密度增大。
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  不同路径等通道侧向挤压对7003铝合金显微组织及力学性能的影响

  杨浩, 刘兆华, 王远, 郑进

  机械工程材料. 2020, 44(4): 16-19,24. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004003

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  在道次之间试样不旋转（A）和道次之间试样90°顺时针旋转（B）两种路径下对7003铝合金进行了4道次等通道侧向挤压（DECLE），研究了挤压变形后合金的显微组织和力学性能。结果表明：7003铝合金经4道次DECLE处理后，晶粒均细化至纳米级；A路径下合金中形成了平行弯曲状剪切带，B路径下形成了交叉状剪切带，交叉状剪切带对位错的分割作用更好地细化了晶粒；两种路径下合金的屈服强度、抗拉强度和硬度均随着DECLE道次的增加而增大，B路径下的强度和硬度均高于A路径下的，但断后伸长率低于A路径下的。
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  老化和冲击对GF/EVE复合材料微观结构和力学性能的影响

  李过, 孙耀宁, 王国建, 代礼葵

  机械工程材料. 2020, 44(4): 20-24. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004004

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  对玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料进行紫外老化处理和冲击试验，研究了紫外老化时间（0，20，30，40 d）及冲击能量（12.5，25.0 J）对复合材料表面形貌、元素分布、化学结构以及力学性能的影响。结果表明：随着紫外老化时间的延长，复合材料表面颜色加深，纤维与树脂基体脱黏；老化40 d后，复合材料表面元素含量及树脂的化学结构发生改变，树脂基体发生光氧老化降解；冲击能量一定时，复合材料的最大承受载荷、抗拉强度及弯曲强度均随着紫外老化时间的延长而下降；在冲击能量为12.5 J和25.0 J时，老化40 d后复合材料的最大承受载荷较老化前的分别下降了5.2%和19.5%。
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  氮气流量对反应磁控溅射制备CrN_x涂层性能的影响

  郭金保, 马付良, 曾志翔

  机械工程材料. 2020, 44(4): 25-29,34. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004005

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  通过控制氮气流量（20～60 cm³·min^-1），采用反应磁控溅射技术分别在不锈钢和硅片基底上制备CrN_x涂层，研究了氮气流量对涂层物相组成、显微组织、纳米压痕力学性能、摩擦学性能以及在质量分数3.5% NaCl溶液中电化学腐蚀性能的影响。结果表明：不同氮气流量下的CrN_x涂层均表现出柱状晶结构；随着氮气流量的增加，CrN_x涂层的物相经历了Cr→Cr₂N→CrN的变化，纳米压痕硬度和弹性模量均先增后降，平均摩擦因数和磨损率先降后增再降，耐腐蚀性能则先变好后变差；当氮气流量为30 cm³·min^-1时，涂层结构致密，力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能最优。
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  热输入对双相钢药芯焊丝电弧焊接头组织和性能的影响

  张莹莹, 刘政军, 金美玲, 李东明

  机械工程材料. 2020, 44(4): 30-34. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004006

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  对2205双相不锈钢板进行了药芯焊丝电弧焊，研究了不同热输入（8.32，11.02，14.04，17.39 kJ·cm^-1）对焊接接头显微组织、铁素体含量、冲击性能、显微硬度和耐点腐蚀性能的影响。结果表明：2205双相不锈钢接头焊缝、熔合区及热影响区均由奥氏体和铁素体组成，铁素体含量随着热输入的增加而逐渐降低；焊接热输入在14.04 kJ·cm^-1时，接头区域铁素体体积分数基本满足40%～60%的要求；随着焊接热输入的增加，接头焊缝和热影响区的硬度略有降低，焊缝金属的冲击吸收功先升高后下降，热影响区的点腐蚀速率变化不大，焊缝的点腐蚀速率则先下降后升高；焊接热输入在14.04 kJ·cm^-1时，2205双相不锈钢焊接接头的耐点腐蚀性能最好。
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  超音速火焰喷涂Cr₃C₂-NiCr涂层的显微组织与磨损性能

  师玮, 杨伟华, 吴玉萍

  机械工程材料. 2020, 44(4): 35-39,45. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004007

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  采用超音速火焰喷涂技术在H13钢基体上制备Cr₃C₂-NiCr涂层，研究了涂层的显微组织、物相组成及摩擦磨损性能，并探讨了磨损机理。结果表明：Cr₃C₂-NiCr涂层与H13钢基体结合紧密，厚度约为340 μm；涂层由Cr₃C₂硬质相、NiCr黏结相及少量Cr₇C₃相组成，组织致密，孔隙率为0.63%；Cr₃C₂-NiCr涂层与H13钢的稳定摩擦因数分别为0.90，0.75，涂层磨痕深度及磨损率仅为H13钢的1/2， 涂层耐磨性能较好；Cr₃C₂-NiCr涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。
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  热处理对激光选区熔化成形AlSi10Mg合金中共晶硅形貌与分布的影响

  马尧, 岳源

  机械工程材料. 2020, 44(4): 40-45. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004008

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  通过激光选区熔化（SLM）技术制备AlSi10Mg合金，分析了沉积态合金的显微组织，研究了3种热处理工艺（T6、T2、T6+T2）对共晶硅形貌和分布的影响。结果表明：沉积态合金表面熔池由中心向边界依次为细晶区、粗晶区和重熔区，合金中共晶硅呈短纤维状，尺寸为纳米级；热处理前后，AlSi10Mg合金均由铝、硅以及Mg₂Si相组成；热处理后共晶硅分布更加均匀，组织均匀性提高；沉积态合金依次经T6，T2工艺处理后，其共晶硅的硅元素含量增加，共晶硅纯度提高。
新材料 新工艺
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  5CrNiMo钢表面电弧增材制造梯度结构用药芯丝材的研制及应用

  毛展召, 余圣甫

  机械工程材料. 2020, 44(4): 46-51. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004009

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  设计了用于5CrNiMo钢表面电弧增材制造梯度结构（打底层、过渡层、硬面层）的3种药芯丝材，研究了基体及梯度层的显微组织、拉伸性能、磨损性能和结合性能，并对发动机高温合金盘用梯度结构模具进行了电弧增材制造。结果表明：3种药芯丝材均具有良好的成形性，不同金属层界面结合良好，结合强度均高于1 000 MPa；过渡层和硬面层组织中弥散分布着细小的碳化物；5CrNiMo钢、打底层、过渡层、硬面层的抗拉强度、屈服强度和硬度依次增大，而梯度层的断后伸长率和断面收缩率依次减小；700 ℃下，硬面层的磨损率较5CrNiMo钢的降低了35.29%，硬面层具有良好的耐高温磨损性能；使用设计的药芯丝材电弧增材制造的高温合金盘用梯度结构模具的使用寿命为单一5CrNiMo钢模具的4倍以上。
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  新型Fe-C-Cu系粉末锻造双材料连杆不同部位的疲劳性能

  张广为, 张广明, 毛敏捷, 邵静静, 李建

  机械工程材料. 2020, 44(4): 52-56. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004010

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  基于连杆高疲劳强度要求及胀断工艺，设计了粉末锻造双材料连杆；通过金相检验、扫描电镜及疲劳试验等方法研究了此双材料连杆大头、杆部的显微组织和疲劳性能。结果表明：连杆大头、杆部的显微组织均主要由珠光体、铁素体和纳米富铜相组成，杆部材料中的纳米富铜相数量更多、尺寸更大，此外大头材料中还存在弥散分布的MnS颗粒；杆部材料的平均疲劳强度和疲劳极限均高于大头材料的，喷丸强化后杆部的疲劳性能进一步提高；大头材料中的MnS颗粒会促进疲劳裂纹扩展，从而降低其疲劳强度；喷丸处理使杆部表面层得到强化，从而提高了其疲劳性能。
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  冰模板法制备仿生双孔径-定向孔隙毛细芯的结构和性能

  甘甜, 林涛, 全晓军

  机械工程材料. 2020, 44(4): 57-61. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004011

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  使用不同固相含量水基镍粉浆料，通过冰模板法在不同冷冻温度和不同烧结温度下制备了仿木质部孔隙结构的毛细芯，观察了其微观孔隙结构，研究了固相含量、冷冻温度对毛细芯孔隙结构和性能的影响。结果表明：冰模板法制备的新型毛细芯具有植物木质部特有的定向孔隙，孔隙具有双孔径，呈有序排列的蜂窝状；随着固相含量增加，毛细芯孔壁厚度增加、孔径减小、孔隙率及渗透率降低；随着冷冻温度降低，孔隙率基本不变、孔径减小、渗透率降低；与传统方法烧结的毛细芯相比，冰模板法制备的毛细芯具有更大的孔隙率及渗透率。
材料性能及应用
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  新型单晶高温合金长期高温时效后的显微组织和高温拉伸性能

  史振学, 刘世忠

  机械工程材料. 2020, 44(4): 62-66. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004012

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  对一种新型单晶高温合金进行高温（1 100 ℃）时效，研究了不同时效时间（0，200，400，600，800，1 000 h）对其显微组织和高温（1 100 ℃）拉伸性能的影响。结果表明：时效前后，该新型单晶高温合金的组织均主要由γ基体和γ'相组成；随着时效时间的延长，γ基体通道的宽度及γ'相的尺寸均增大；时效600 h后，合金中析出与基体有明显取向关系的细针状TCP相，TCP相的析出量随着时效时间的延长而增加；单晶高温合金的高温屈服强度和抗拉强度均随着时效时间的延长而降低，断后伸长率和断面收缩率则先增大后减小；时效前后，单晶高温合金的拉伸断口均具有颈缩和韧窝特征，断裂机制均为韧窝断裂。
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  冷金属过渡电弧增材制造H13钢块体的显微组织与力学性能

  白涛, 林健, 程四华, 雷永平, 符寒光, 葛进国

  机械工程材料. 2020, 44(4): 67-71. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004013

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  采用机器人辅助冷金属过渡电弧增材制造技术制备五层十五道结构的H13钢块体，研究了沉积块体的表面质量、显微组织和力学性能。结果表明：H13钢块体表面无宏观裂纹；块体主体区组织为晶粒取向均匀的针状马氏体，搭接区组织由晶粒取向杂乱的针状马氏体和不规则铁素体组成；块体主体区的平均显微硬度为479 HV，远高于退火态H13钢的（254 HV），而搭接区因存在铁素体，其硬度明显降低，平均值仅为381 HV；冷金属过渡电弧增材制造H13钢块体的整体拉伸性能优于退火态H13钢的。
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  ZL104合金表面反应等离子喷涂TiN复相涂层的组织和性能

  石颖, 王泽华, 张宇, 邵延凡, 顾宸瑜

  机械工程材料. 2020, 44(4): 72-77. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004014

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  采用反应等离子喷涂技术在ZL104合金基体上依次沉积NiCrAl黏结层和TiN复相涂层，通过X射线衍射、组织观察、硬度测试、拉伸及磨损试验等方法研究了涂层的物相组成、微观形貌、结合强度、硬度及耐磨性能，并探讨了磨损机制。结果表明：复相涂层由TiN、TiN_0.3和少量TiO₂组成，其组织致密，存在少量孔隙和微裂纹；涂层与ZL104合金结合良好，结合强度达17.7 MPa；TiN复相涂层的平均显微硬度为1 330 HV，约为基体的22倍，磨损量随载荷的增加而增加，且远小于基体的；ZL104合金的磨损机制为微切削磨粒磨损和微疲劳磨损，TiN复相涂层的为微切削磨粒磨损。
物理模拟与数值模拟
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  不同温度下硅橡胶蠕变行为及变温黏弹性参数模型的建立

  刘会英, 李微微

  机械工程材料. 2020, 44(4): 78-82. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004015

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  在不同温度（-20，-5，10，25，40 ℃）下对硅橡胶进行蠕变试验，采用三参数固体模型和Burgers模型对试验结果进行拟合，得到了不同温度下的黏弹性参数；基于三参数固体模型及无量纲分析方法，建立了硅橡胶变温黏弹性参数预测模型。结果表明：硅橡胶的蠕变行为与温度具有明显相关性，随着温度的升高，其蠕变应变和蠕变速率均逐渐增大；与Burgers模型相比，三参数固体模型能够更准确地描述硅橡胶在不同温度下的静态蠕变行为；基于三参数固体模型及无量纲分析方法建立的黏弹性参数预测模型具有较高的预测精度，预测结果与试验结果吻合较好。
失效分析
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  某汽车轮毂轴承法兰内圈开裂原因

  操龙飞

  机械工程材料. 2020, 44(4): 83-86. https://doi.org/10.11973/jxgccl202004016

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  某厂生产过程中发现一批汽车轮毂轴承法兰在大盘面倒圆角区域发生开裂，采用宏观检查、化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对开裂原因进行了分析。结果表明：该批轮毂轴承法兰内圈开裂主要是由于连铸坯头尾的切除量不足导致原材料中存在残余缩孔缺陷；在锻造过程中裂纹从缩孔处萌生并沿材料变形方向不断扩展，最终导致法兰内圈开裂。建议加强对原材料的入厂质量检验，重点关注其低倍组织及缩孔缺陷。