2020年, 第44卷, 第8期　
刊出日期：2020-08-20

  

• 全选
  |

目录
• Select
  目录

  机械工程材料. 2020, 44(8): 0-0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
综述
• Select
  激光选区熔化成形TC4钛合金显微组织与性能的研究进展

  朱冬, 张亮, 吴文恒, 卢林, 倪晓晴, 宋佳, 朱文华, 王佳祺

  机械工程材料. 2020, 44(8): 1-4,9. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  激光选区熔化技术是在精密复杂零部件制备方面应用较广的激光增材制造技术之一，可实现复杂零件的近净成形。从成形工艺参数和固溶时效处理两方面，对现阶段激光选区熔化成形TC4合金显微组织及力学性能控制的研究进展进行了综述，并对其后续发展方向进行了展望。
试验研究
• Select
  热烧结工艺对打印柔性银导线电-力综合性能的影响

  徐张, 孙权, 宋超, 王应刚, 张逸杰, 陈震, 李超

  机械工程材料. 2020, 44(8): 5-9. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对直写打印柔性电子银导线进行热烧结处理，通过自主搭建的柔性电子力学可靠性测试平台，研究了不同烧结温度（120，140，160，180，200 ℃）和时间（2，4，6，8，10 h）对打印银导线导电性、延展性和耐弯曲疲劳性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高和烧结时间的延长，银导线的导电性先提高后逐渐趋于稳定，延展性亦得到提升，但弯曲疲劳寿命明显下降；烧结温度高于160 ℃、烧结时间大于8 min时，打印银导线导电性能较好。
• Select
  晶粒尺寸对低层错能Fe-Mn-Si-Al奥氏体合金钢准静态力学性能的影响

  刘文金, 杨蔚涛, 杨旗, 詹科

  机械工程材料. 2020, 44(8): 10-16. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在不同温度（700，730，800，900，1 000，1 100，1 200 ℃）下对低层错能Fe-29.8Mn-5.0Si-1.7Al合金钢冷轧板进行退火处理，研究了原始奥氏体晶粒尺寸对其准静态力学性能和变形过程中相变行为的影响规律。结果表明：随退火温度（高于730 ℃）升高，合金钢发生明显静态再结晶，晶粒尺寸增加，组织均为单一奥氏体；再结晶退火合金钢在拉伸变形过程中均发生ε马氏体相变，细晶（奥氏体晶粒尺寸小于21 μm）有助于合金钢获得高屈服强度和高抗拉强度，粗晶（奥氏体晶粒尺寸大于90 μm）内部形成了均匀分布且相互交截的多变体ε马氏体，有利于提高其塑性。
• Select
  高温炉管服役过程中的显微组织和硬度变化及其损伤评价

  秦佳怡, 关凯书

  机械工程材料. 2020, 44(8): 17-22. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过对比服役不同时间后HP40Nb炉管轴向截面不同位置与外表面打磨至一定深度处的组织和硬度变化，分析利用复膜金相技术与现场硬度测试来评估在役炉管损伤的可行性。结果表明：在高温下服役较长时间后，炉管轴向截面不同位置的组织，尤其是碳化物形貌差异较明显，甚至会因超温而出现孔洞，导致炉管发生早期失效；服役炉管轴向截面不同位置处的硬度差异较大，越靠近壁厚中心硬度越高，与组织变化规律相符；打磨炉管表面，测定一定深度处的硬度，当硬度持续稳定时，可用该深度处的组织来表征炉管大部分的组织，这验证了复膜金相技术和现场硬度测试用于评价服役HP40Nb炉管组织损伤的可行性。
• Select
  扩散连接工艺对SP-700钛合金热轧板连接界面结合性能的影响

  刘继雄, 王文君, 黄拓, 王新, 王小翔, 王鼎春, 高颀

  机械工程材料. 2020, 44(8): 23-26. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对SP-700钛合金热轧板进行扩散连接试验，研究了扩散连接温度（720，750，780，810，840 ℃）和时间（5，15，30，45 min）对合金板连接界面形貌及结合强度的影响。结果表明：随扩散连接温度的升高和时间的延长，合金未结合区域减少直至消失，界面结合强度增加；温度越高，界面完全结合所需时间越短，在温度高于750 ℃下扩散连接30 min时，界面基本实现完全结合；在840 ℃扩散连接30 min后，合金结合界面上存在大量等轴α相，界面结合强度最高，达400 MPa。
• Select
  不同成分及热处理态无镍钛基合金的物相组成

  周正存, 朱晓斌, 杜洁, 严勇健, 顾苏怡, 杨益飞

  机械工程材料. 2020, 44(8): 27-31. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用真空电弧炉熔炼不同成分的Ti-Mo、Ti-Nb系合金，研究了铝、铁、锡、铌、钼等元素对淬火态和退火态合金物相组成的影响。结果表明：随钼含量增加，退火态Ti-Mo合金中α相含量减少，β相含量增加，淬火态Ti-Mo合金中依次形成α'、α″和β_M相；铝和锡元素使淬火态Ti-12Mo和Ti-33Nb合金中α″相增加，为α稳定剂；在退火态Ti-12Mo和Ti-33Nb合金中，锡能够抑制β相向ω相的转变，表现出β稳定剂倾向；铝可以使退火态Ti-12Mo合金中α相增加，但在退火态Ti-33Nb合金中却表现出β稳定剂倾向；铁为强β稳定剂，可使Ti-33Nb合金及淬火态Ti-12Mo合金组织中β或β_M相增加，但由于退火态Ti-12Mo-2Fe合金中的β相易发生共析分解，其α相有所增加；铌、钼同样为β稳定剂，作用效果比铁的作用效果弱。
• Select
  (TiB+La₂O₃)/IMI834钛基复合材料超塑性变形行为及显微组织演变

  来晓君, 邱培坤, 吕维洁, 韩远飞

  机械工程材料. 2020, 44(8): 32-37,43. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对（TiB+La₂O₃）/IMI834钛基复合材料进行超塑性变形，研究了不同温度（850，900，950，1 000 ℃）和初始应变速率（0.000 5，0.001 0，0.005 0 s^-1）对其超塑性变形行为及显微组织的影响。结果表明：该复合材料由α-Ti、TiB、La₂O₃相及弥散分布的（TiZr）_xSi颗粒组成；复合材料具有较好的超塑性，在900 ℃、0.001 0 s^-1条件下，断后伸长率最大，为505%；复合材料的应变速率敏感系数高于0.30，随应变速率增加，流变应力和变形激活能增大；随变形程度增加，复合材料中片层α相逐渐等轴化，小角度晶界向大角度晶界转变，但孔洞缺陷增多；晶界滑动、晶粒转动和动态再结晶是（TiB+La₂O₃）/IMI834钛基复合材料超塑性变形的主要变形机制。
• Select
  碳含量对4Cr5Mo2V热作模具钢显微组织及热稳定性的影响

  孙立国, 周健, 殷军伟, 迟宏宵, 祁勇

  机械工程材料. 2020, 44(8): 38-43. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对不同碳含量的4Cr5Mo2V钢进行淬火+回火热处理，研究了碳含量（0.35%，0.47%，0.71%，质量分数）对其显微组织、碳化物演变规律和热稳定性的影响。结果表明：在1 030 ℃淬火后，碳质量分数为0.35%的试验钢中无碳化物，碳质量分数为0.47%，0.71%的试验钢中存在颗粒状富钒MC型碳化物；淬火+回火处理后，试验钢中均析出M₂₃C₆碳化物，随碳含量增加，M₂₃C₆碳化物增多；进行热稳定性试验后，碳化物大量析出并发生粗化，随热稳定保温时间缩短和碳含量增加，试验钢硬度增大，热稳定性增强；碳含量增加能够提高试验钢的回火转变激活能，碳元素的固溶强化作用与MC型碳化物的析出强化作用是钢热稳定性增强的主要原因。
• Select
  温度和应力比对高强高韧7055铝合金型材裂纹扩展行为的影响

  蔡玲

  机械工程材料. 2020, 44(8): 44-46,51. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在不同温度（150 ℃、室温、-70 ℃）、不同应力比（0.1，0.5）下对7055-T76511铝合金型材进行了裂纹扩展速率试验，研究了温度和应力比对其裂纹扩展速率和门槛值的影响。结果表明：随着温度的降低和应力比的减小，7055-T76511铝合金裂纹扩展门槛值逐渐增大，裂纹扩展速率逐渐降低；-70 ℃下合金断裂时对应的裂纹扩展速率较小，且裂纹扩展门槛值较大，抗裂纹扩展能力最好。
• Select
  EH36-Z35钢在低温环境中的焊接冷裂纹敏感性

  卓晓, 李立新, 李弟, 刘译洋, 孔海君, 赵丹

  机械工程材料. 2020, 44(8): 47-51. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过经验公式和斜Y型坡口焊接裂纹试验研究了50 mm厚EH36-Z35海洋工程用钢在低温环境中的焊接冷裂纹敏感性。结果表明：由经验公式计算得出试验钢具有一定的焊接冷裂纹敏感性，且焊前预热温度在114 ℃时才能保证结构的安全性；由斜Y型坡口焊接裂纹试验得到15 ℃环境中焊前预热温度应高于125 ℃，5 ℃环境中焊前预热温度应高于150 ℃，试验结果与经验公式计算值接近；在-18~15 ℃低温环境中，预热温度相同与绝对湿度相近条件下，随着环境温度的降低，试验钢焊缝根部裂纹率增加，热影响区最高硬度升高；计算得到-18~15 ℃环境中试验钢的最大临界拘束应力为577 MPa，而由斜Y型坡口焊接裂纹试验引入的拘束应力为588~1 695 MPa，满足裂纹形成条件，导致裂纹产生并扩展。
材料性能及应用
• Select
  550 MPa级高强度高延性汽车方管用钢的显微组织与力学性能

  惠亚军, 吴科敏, 肖宝亮, 刘锟, 徐永先, 许克好

  机械工程材料. 2020, 44(8): 52-56. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  开发了一种550 MPa级高强度高延性汽车方管用钢，研究了其热轧带钢及方管平面、圆角、焊缝处的显微组织及力学性能。结果表明：热轧带钢的显微组织由均匀细小的铁素体与少量珠光体组成，基体中析出较多尺寸在1~110 nm的（Nb，Ti）C相；方管平面与圆角部位显微组织与热轧态的基本相同；制管后钢中位错密度增加，晶界及第二相处发生位错塞积，圆角部位形成了位错墙与位错胞；制管后该钢发生加工硬化，方管平面、圆角、焊缝处的屈服强度、抗拉强度与屈强比依次增加，断后伸长率依次下降，焊缝处塑韧性相对较差。
• Select
  一种析出强化型Fe-C-Mn-Ni奥氏体合金钢的微观组织和力学性能

  卜林森, 王敏, 郝庆国, 杨旗, 李伟

  机械工程材料. 2020, 44(8): 57-62. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对Fe-C-Mn-Ni-X（X为铬、钒等元素）奥氏体合金钢锻材进行固溶和时效处理，研究了时效温度（650，700，750 ℃）和时效时间（0~25 h）对合金钢显微组织与力学性能的影响。结果表明：固溶态和时效态合金钢显微组织形态相差不大，时效处理后，合金钢中析出大量与奥氏体基体呈共格或半共格位向关系的纳米VC相；固溶态合金钢表现出很强的时效硬化能力，随时效温度升高，硬度达到峰值的时间缩短，峰值硬度降低；时效处理后，合金钢的屈服强度和抗拉强度显著增加，断后伸长率和加工硬化指数则明显下降，拉伸失效模式由韧性断裂转变为韧脆混合断裂；随时效温度升高和时效时间延长，合金钢的强度有所降低，但加工硬化能力增强。
物理模拟与数值模拟
• Select
  基于θ-映射法的ZSGH4169合金缺口试样蠕变变形模拟

  李迪, 魏大盛

  机械工程材料. 2020, 44(8): 63-68. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于ZSGH4169合金的蠕变试验数据，采用16参数的θ-映射法模型对蠕变曲线进行分析，获得本构方程参数，并以净截面应力作为参考标准，对不同缺口试样的蠕变行为及应力松弛现象进行了模拟分析。结果表明：θ-映射法模型通过获得的参数能够较为准确地描述ZSGH4169合金的蠕变行为；应力集中程度越高，试样缺口根部的蠕变变形越明显，应力松弛程度越高；应力集中系数较小时，缺口试样的蠕变变形向无缺口试样的趋近；引入应力集中系数（或最大应力）、应力梯度影响因子对传统蠕变模型进行修正，给出了缺口试样蠕变变形计算的一般表达式。
• Select
  20CrMnTi齿轮钢棒材控轧控冷工艺的优化

  高宇波, 徐乐钱, 孟晓玲

  机械工程材料. 2020, 44(8): 69-73. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对采用实际控轧控冷工艺生产的20CrMnTi齿轮钢棒材不同位置的组织与硬度进行研究；对该棒材的控轧控冷过程进行有限元模拟，得到轧制及冷却过程中棒材温度与等效应变分布，提出控轧控冷工艺优化措施，并进行了试验验证。结果表明：在实际控轧控冷工艺下，棒材表面与1/2半径处的显微组织均为铁素体与珠光体，心部组织为铁素体、珠光体及大量贝氏体，心部硬度明显高于其他部位的；棒材在控轧控冷过程中的变形主要发生在表面及1/2半径处，且随着距表面距离的增加，等效应变减小；棒材心部的温度最高，1/2半径处和表面的温度依次降低，且随着轧制过程的进行，心部温度升高；棒材表面的控轧效果最好，1/2半径处的次之，心部的最差；将终轧温度由880 ℃降低至840 ℃控轧控冷后，棒材不同部位的组织均由铁素体与珠光体组成，表面、1/2半径处与心部的平均硬度分别为182，188，190 HBW，组织和硬度的不均匀性得到有效改善。
• Select
  基于损伤力学的蒸汽转化炉热壁集气管蠕变损伤有限元分析

  王斌, 南宁宁, 郭晓峰, 巩建鸣, 朝克

  机械工程材料. 2020, 44(8): 74-77. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于改进的Liu-Murakami本构模型，结合有限元方法，对理想工况下蒸汽转化炉热壁集气管进行了蠕变损伤分析。结果表明：改进的Liu-Murakami模型能够较为准确地预测不同应力水平下集气管的单轴蠕变曲线；理想条件下，集气管在服役初始阶段的最大Mises应力和最大主应力出现在猪尾管和集气管交界处；服役过程中，集气管发生应力再分布，最大Mises应力和最大主应力均显著减小；服役10⁵ h后，集气管最大损伤值仅为0.071。
• Select
  含椭圆形微孔洞SiC陶瓷的单轴压缩力学性能仿真

  姜胜强, 何明学, 黎旭, 唐超

  机械工程材料. 2020, 44(8): 78-83. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  定义了不同尺寸的椭圆形微孔洞缺陷并引入到校准后的SiC陶瓷离散元模型中，采用单轴压缩仿真方法研究了微孔洞倾角、长径比和面积对SiC陶瓷压缩性能的影响。结果表明：微孔洞的存在降低了试样的抗压强度和弹性模量，提高了泊松比。在较小的倾角下，微孔洞长径比越大，试样的抗压强度和弹性模量越小，泊松比越高；随着倾角的增大，长径比对抗压强度、弹性模量和泊松比的影响逐渐减小，当倾角增大至60°以上后，抗压强度、弹性模量和泊松比均接近于无缺陷试样的。随着微孔洞面积的减小，长径比和倾角对试样抗压强度的影响逐渐减弱；当微孔洞长径比为1或倾角为90°时，增大微孔洞面积对抗压强度的影响不大。
失效分析
• Select
  直线电机抽油机导向轮轴断裂的原因

  宋成立, 赵密锋, 邢星, 刘新宝, 邝献任, 刘养勤, 丛深

  机械工程材料. 2020, 44(8): 84-87. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  某油田直线电机抽油机导向轮轴发生断裂，采用宏观检查、无损检测、化学成分分析、金相检验、扫描电镜、拉伸试验及冲击试验等方法对该导向轮轴的失效原因进行了分析。结果表明：该失效轮轴材料中存在脆性较大的魏氏体和马氏体组织，其与腹板焊接处受焊接热应力影响极易萌生裂纹，在抽油机往复运动产生的交变载荷作用下，裂纹不断扩展最终导致疲劳断裂；建议严格控制导向轮轴的热处理温度和冷却速度，优化焊接工艺，同时加强对轮轴的质量监督及出厂检验。
• Select
  汽车用60Si2Mn钢前稳定杆断裂分析及优化设计

  章德发, 赖劼修

  机械工程材料. 2020, 44(8): 88-92. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  某汽车用60Si2Mn钢前稳定杆在台架耐久试验中发生疲劳断裂，采用宏观形貌观察、化学成分分析、硬度测试及金相检验等方法对其失效原因进行了分析；提出了2种优化方案，并对优化后的前稳定杆进行了应力分析、疲劳寿命测试、台架耐久试验、主观驾评和道路可靠性试验。结果表明：左右限位环间形状发生反向变化导致该前稳定杆线刚度增加，疲劳寿命受损，在交变应力作用下发生了疲劳断裂；将前稳定杆材料改为55Gr3钢，直径降至21 mm，衬套孔径降至20.5 mm，可有效降低其线刚度和侧倾刚度；优化后前稳定杆的应力分布、疲劳寿命、主观驾评、台架耐久及道路可靠性试验均满足要求。
• Select
  重型汽车钢板弹簧早期断裂原因

  蒋松蔚, 马鸣图, 王建斌, 冯毅, 龚煜, 金学军, 张均萍, 周佳

  机械工程材料. 2020, 44(8): 93-96,102. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  某重型汽车51CrMnVA钢板弹簧（板簧）预压后在冬天放置时发生断裂，通过断口分析、显微组织观察、力学性能测试、与正常服役后失效板簧进行对比等方法对其早期断裂原因进行了分析。结果表明：由于回火温度偏低，该板簧强度和硬度偏高，韧性偏低，加之钢中可扩散氢含量和预压变形应变速率过高，板簧在低温下发生脆性断裂；降低钢中可扩散氢含量，提高回火温度，延长回火时间，增加氢陷阱数量，得到适当的强韧性匹配，可有效避免板簧的早期失效和氢致延迟断裂。
• Select
  07Cr18Ni11Nb不锈钢斜轧穿孔分层的原因

  王小萍, 董易淼, 朱雄明, 沈伟杰

  机械工程材料. 2020, 44(8): 97-102. https://doi.org/10.11973/jxgccl202008020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  某批次07Cr18Ni11Nb不锈钢在穿孔过程中出现分层。采用宏观及微观检查、化学成分分析、金相检验、扫描电镜和能谱分析等方法，对其穿孔分层的原因进行了分析。结果表明：该不锈钢坯料中沿轴向分布的链状和棒状初生Nb（C，N）偏析相和穿孔过程中的非均匀变形是导致分层的主要原因；穿孔过程中，初生Nb（C，N）相与奥氏体基体变形不协调，在界面处产生应力集中使管坯局部断裂强度降低，在非均匀变形产生的附加拉应力作用下，应力集中区域产生裂纹，并在后续碾轧过程中不断扩展，导致分层；建议在冶炼过程中控制碳、铌元素含量，改善重熔凝固条件，调整穿孔工艺参数，适当降低轧辊转速，以有效防止穿孔分层的发生。