2021年, 第45卷, 第11期　
刊出日期：2021-12-07

  

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  机械工程材料. 2021, 45(11): 0-0.

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综述
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  电沉积镍基复合镀层的研究进展

  阚洪敏, 孟媛媛, 崔世强, 孔令明, 王晓阳, 龙海波

  机械工程材料. 2021, 45(11): 1-7. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111001

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  电沉积法是目前制备镍基复合镀层的重要方法。介绍了不同电沉积法的特点，综述了电流密度、镀液pH、表面活性剂、第二相颗粒含量和尺寸等工艺参数对镍基复合镀层质量的影响，总结了镍基复合镀层的种类及应用现状，最后对电沉积镍基复合镀层的未来发展方向进行了展望。
试验研究
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  时效工艺对Cu-1.9Be-0.25Co合金析出行为的影响

  王磊, 葛颂, 郭鹏伟, 康军伟, 周坚, 梁蒙, 杨莹, 周延军

  机械工程材料. 2021, 45(11): 8-12,23. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111002

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  对Cu-1.9Be-0.25Co合金进行780℃×4 h固溶处理与不同温度（300，320，340，360℃）和不同时间（1，2，4，8，16 h）的时效处理，研究了时效工艺对合金析出行为的影响规律。结果表明：获得峰时效的时效工艺为320℃×8 h，此时合金的硬度为422 HV；在320℃时效过程中合金析出相的演变规律为亚稳γ″相→半共格γ'相→非共格γ平衡相；时效初期（1~2 h）析出相短时间内大量析出是合金硬度快速升高的主要原因，时效中期（2~8 h）析出相与铜基体的半共格关系是获得峰时效的主要原因，时效后期（8~16 h）析出相和基体脱离半共格关系，合金发生过时效，硬度降低。
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  304不锈钢表面磁控溅射制备Cr-C涂层的组织与耐高温电化学腐蚀性能

  戴汀, 任延杰, 杜晨阳, 陈荐, 赵宇航

  机械工程材料. 2021, 45(11): 13-17. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111003

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  采用磁控溅射技术在304不锈钢集流体表面制备Cr-C涂层，研究了该涂层的微观形貌、物相组成以及在350℃熔融多硫化钠中的耐电化学腐蚀性能。结果表明：制备得到的Cr-C涂层均匀致密，由Cr₃C₂，Cr₇C₃和Cr相组成；在熔融多硫化钠中腐蚀120 h后，Cr-C涂层表面物相包括Cr₃C₂、Cr₇C₃、NaCrS₂和Cr₂S₃；Cr-C涂层电阻随着腐蚀时间的延长而增大，腐蚀120 h时可达1 454 Ω·cm²，表明该涂层能够有效防止熔融多硫化钠扩散至304不锈钢基体表面，从而有效保护基体免受高温熔盐腐蚀。
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  高应变速率轧制AZ31镁合金的组织及微裂纹演变

  肖罡, 万泉慧, 朱必武, 刘筱, 刘晓红

  机械工程材料. 2021, 45(11): 18-23. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111004

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  对铸态AZ31镁合金进行预热温度为300~450℃、轧辊线速度为828 mm·s^-1、单道次压下量为10%~80%的高应变速率（3.6~10.4 s^-1）轧制，研究轧制过程中镁合金的显微组织及微裂纹演变机制。结果表明：孪生是变形初期主要的变形机制，孪晶的数量在变形初期迅速增加；随着压下量的增加，镁合金发生再结晶，孪晶数量增长趋势变缓；随着预热温度的升高，镁合金组织中的孪晶密度整体呈下降趋势；镁合金的再结晶方式以孪生诱导再结晶和晶界弓出再结晶为主，孪生、再结晶和微裂纹存在竞争关系；细晶区的裂纹由孔洞形成、长大和合并引起；孪生会诱发微裂纹，同时大量孪晶的产生又有利于抑制裂纹的扩展。
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  铁素体球墨铸铁中石墨的微观破坏机制

  张新宁, 张莹莹

  机械工程材料. 2021, 45(11): 24-28. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111005

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  采用原位显微观察方法对拉伸及冲击截荷下的铁素体球墨铸铁中石墨损伤破坏机制进行研究，分析石墨球的形态、分布对裂纹萌生和扩展等微观机理的影响。结果表明：在拉伸载荷下当石墨球均匀分布且间距大于石墨平均尺寸时，石墨球与基体界面脱离，且石墨球内部产生径向裂纹或贯穿整个石墨的裂纹；当石墨球聚集分布且间距小于石墨平均尺寸时，石墨球与基体之间裂纹连接形成尺寸较大的裂纹。在冲击载荷下，石墨球存在“洋葱状”开裂及内部径向开裂等补充破坏机制。在拉伸和冲击载荷下不规则石墨球均存在明显层状撕裂现象；快速封闭的奥氏体壳可保持石墨球圆整且周围铁素体晶粒均匀分布；慢封闭的奥氏体壳导致石墨畸变，周围铁素体晶粒分布不均匀。
材料性能及应用
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  垃圾焚烧炉15CrMo钢管表面激光熔覆NiCrMo合金涂层的耐高温腐蚀性能

  张昆, 黄灿, 熊嘉政, 陈子鸣, 王秋森, 黄墁, 南阳, 刘金果, 涂坚, 周志明

  机械工程材料. 2021, 45(11): 29-33,37. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111006

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  利用激光熔覆技术在垃圾焚烧炉15CrMo钢管表面制备NiCrMo合金涂层，在垃圾焚烧厂高温腐蚀模拟环境中研究了涂层的耐高温腐蚀性能。结果表明：激光熔覆NiCrMo合金涂层均匀、致密，与基体呈冶金结合；涂层在生活垃圾焚烧厂高温腐蚀模拟环境中腐蚀72 h后的质量损失率为119.02 g·m^-2，仅为基体的40%，说明涂层具有优异的耐高温腐蚀性能，这主要与腐蚀过程中生成的Cr₂O₃、Fe₂（MoO₄）₃和NiO氧化物有关。
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  TiN-Al体系结合剂配比对聚晶立方氮化硼复合材料性能的影响

  罗涛, 江文清, 徐敏

  机械工程材料. 2021, 45(11): 34-37. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111007

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  以立方氮化硼（cBN）、TiN、铝为原料，在1 500℃，5.5 GPa条件下烧结合成聚晶立方氮化硼（PcBN）复合材料，研究了TiN-Al体系结合剂中TiN与铝的质量配比（21：4，17：8，13：12，9：16）对PcBN复合材料物相组成、微观结构、硬度和耐磨性能的影响。结果表明：PcBN复合材料主要由BN、TiB₂、TiN、AlN和Al₂O₃相组成；随着结合剂中铝含量的升高，PcBN复合材料结构变得致密，气孔率降低，硬度呈先升高后降低的趋势，磨耗比先增大后减小。当TiN与铝质量配比为17：8时，复合材料的综合性能最佳，硬度与磨耗比最高，分别为35.8 GPa和7 500，气孔率较低，为0.83%。
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  5A06铝合金超薄板交流冷金属过渡焊接头的组织与拉伸性能

  赵慧慧, 贾洪德, 胡蓝, 李颖, 周佳芬

  机械工程材料. 2021, 45(11): 38-42. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111008

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  采用交流冷金属过渡焊接方法对0.8 mm厚5A06铝合金超薄板进行了焊接试验，研究了焊接接头的成形质量、显微组织及拉伸性能等。结果表明：在正面保护气体流量为20 L·min^-1，背面保护气体流量为5 L·min^-1，焊接电流为75~80 A，焊接速度为1 000 mm·min^-1条件下，焊缝成形良好，连续美观，无气孔、裂纹、夹杂等缺陷；接头母材区组织为轧制态拉长α-Al相以及晶界处分布的弥散强化相，熔合线、热影响区、焊缝处均为等轴晶；接头拉伸时均在母材处断裂，抗拉强度达到360 MPa左右，断后伸长率约为12%，拉伸性能优良；断口存在大量韧窝，接头发生韧性断裂。
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  TB8钛合金表面间歇式真空渗氮层的组织与性能

  冯勇, 杨闯, 严丽

  机械工程材料. 2021, 45(11): 43-46,90. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111009

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  对TB8钛合金进行800℃间歇式真空渗氮6 h，研究了表面渗氮层的组织、硬度、耐磨性能及耐腐蚀性能。结果表明：TB8钛合金表面间歇式真空渗氮层主要由厚度60~80 μm氮化物层和厚度110~130 μm氮扩散区组成，表层物相包括TiN、TiN_0.3、Ti₂AlN及α-Ti，表层硬度为800~850 HV，由表层至心部硬度缓慢降低，心部基体的硬度为250~270 HV；在相同条件下，间歇式真空渗氮处理合金的磨损质量损失为未渗氮合金的1/12，表面形成了浅而窄的磨痕，耐磨性得到显著提高；间歇式真空渗氮处理合金在HF和HNO₃混合溶液中的腐蚀速率仅为未渗氮合金的1/153，表面未见明显腐蚀坑，耐腐蚀性能得到明显提高。
物理模拟与数值模拟
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  HRB335钢多轴疲劳寿命预测的改进临界面模型

  秦胜欢, 赵钢, 帅韬, 张克实

  机械工程材料. 2021, 45(11): 47-54,61. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111010

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  对HRB335钢进行单轴（拉压、纯扭路径）和多轴非比例（圆形、菱形和蝶形路径）加载疲劳试验，在试验基础上标定等效应变法、KBM临界面模型和引入拉伸因子的临界面模型（拉伸因子模型）参数，对比分析了各模型对HRB335钢多轴疲劳寿命预测的有效性；通过引入路径非比例度和材料附加强化参数对拉伸因子进行修正，并对修正拉伸因子模型的预测结果进行了验证。结果表明：等效应变法对HRB335钢疲劳寿命的预测结果大部分超出三倍误差范围，KBM临界面模型与拉伸因子模型对圆形和蝶形路径加载下的疲劳寿命预测结果也部分超出了三倍误差范围；修正拉伸因子模型对5种加载路径下HRB335钢的疲劳寿命预测结果都位于三倍误差范围内，并且对Q235钢和304不锈钢的多轴疲劳寿命预测值也与实测结果吻合，该模型合理有效。
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  金属橡胶阻尼环的剪切力学特性及密度相关性

  任子林, 赵旭, 薛新, 白鸿柏

  机械工程材料. 2021, 45(11): 55-61. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111011

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  基于金属橡胶阻尼环的制备工艺流程、剪切试验工装设计以及阻尼耗能表征方法，通过建立金属橡胶阻尼环简化三维数值模型，采用LS-DYNA软件分析了金属橡胶阻尼环在切向和轴向剪切位移下的曲梁运动特性，研究了金属橡胶阻尼环的剪切力学特性及其密度相关性。结果表明：金属橡胶阻尼环的金属丝曲梁之间的滑移方式多为平行滑移；随着密度的增大，金属橡胶阻尼环的切向和轴向剪切能量耗散系数均先增大后减小，等效刚度均增大。
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  液压成形S500MC高强钢汽车轮辋疲劳性能的有限元模拟

  岳峰丽, 任世杰, 徐勇, 陈维晋, 张士宏, 邹立春, 邵云凯

  机械工程材料. 2021, 45(11): 62-67,75. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111012

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  以厚度为2.0 mm的S500MC微合金高强钢板为材料，采用液压成形工艺制造汽车轮辋，通过有限元方法分析该轮辋的疲劳性能，并与常规滚压成形2.3 mm均匀壁厚SPFH540中强度低合金钢轮辋和2.0 mm均匀壁厚S500MC微合金高强钢轮辋进行对比。结果表明：液压成形轮辋壁厚的最大减薄率为10.9%；液压成形轮辋的截面弯曲应力和径向应力变化趋势与2种滚压成形轮辋的一致，说明轮辋局部减薄不会使其所受应力发生明显变化；液压成形轮辋的最大弯曲应力和最大径向应力低于该钢的屈服强度，最大弯曲应变和最大径向应变均远小于屈服应变，且疲劳性能安全系数均大于1，表明壁厚局部减薄不会影响轮辋的弯曲和径向疲劳性能。
失效分析
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  X80M钢螺旋埋弧焊管自动焊对接环焊缝出现裂纹的原因

  李亮, 黄磊, 刘陇, 丰振军, 许彦, 白强, 聂向晖

  机械工程材料. 2021, 45(11): 68-75. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111013

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  通过对某天然气输送管线2道X80M钢螺旋埋弧焊管自动焊对接环焊缝的化学成分、力学性能、显微组织与断口形貌等进行分析，探讨了环焊缝中出现埋藏型裂纹的原因。结果表明：环焊缝中的裂纹位于填充焊左、右两侧坡口熔合线处；在填充焊过程中，铜质导电嘴与焊缝坡口接触导致短路，短路电流产生的高温使导电嘴与坡口接触部分熔化，随后熔合在坡口处的金属铜随焊丝一起熔入到环焊缝填充焊金属中，并沿母材和焊缝晶界发生扩散而形成铜富集区，最终导致环焊缝发生熔铜开裂。
专题报道(增材制造)
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  增材制造用球形金属粉末主要制备技术的研究进展

  吴文恒, 王涛, 范玎

  机械工程材料. 2021, 45(11): 76-83. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111014

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  球形金属粉末作为金属增材制造的重要原材料，其特性对增材制造制件性能具有重要的影响。高效制备高品质球形金属粉末成为促进增材制造技术升级和产业化应用的重要发展方向。介绍了主要的球形金属粉末制备技术，包括气雾化法、等离子旋转电极雾化法和等离子雾化法，重点论述了技术原理和重要工艺参数对粉末特性的影响规律，并展望了3类技术的未来发展方向。
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  激光直接熔化沉积TA15合金高温原位拉伸过程中的组织演变行为

  柴如霞, 吕俊霞, 谢强, RIZWAN Muhammad, 张跃飞, 张泽

  机械工程材料. 2021, 45(11): 84-90. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111015

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  采用自主开发的原位高温扫描电镜-电子背散射衍射（SEM-EBSD）微拉伸系统，对激光直接熔化沉积（LMD） TA15合金进行300℃原位拉伸试验，研究了原位拉伸变形过程中的合金微观结构演变及断裂行为。结果表明：在高温拉伸变形时滑移是LMD TA15合金发生塑性变形的主要机制，裂纹扩展路径与滑移带扩展路径一致，均切过α板条簇进行扩展。合金的断裂方式为脆性-韧性混合断裂，其中β晶界的存在是造成合金局部区域发生脆性断裂的根本原因。变形前期，晶粒发生旋转，合金发生均匀塑性变形；随着应变量的增加，通过位错运动使局部晶粒内部产生大量低角度晶界，占比从拉伸前的4.9%增加到应变为12%时的33.7%，合金发生非均匀变形。
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  激光选区熔化成形Al-Si合金高周疲劳性能的研究进展

  邹田春, 陈敏英, 祝贺

  机械工程材料. 2021, 45(11): 91-96,102. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111016

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  激光选区熔化（SLM）成形是近年来发展最快的增材制造技术之一，在航空航天、汽车和医学等领域应用广泛。但铝合金粉末具有流动性差、激光反射率高以及热导率高等特点，导致SLM成形件表面粗糙，易形成缺陷，从而影响其疲劳性能。结合国内外对SLM成形Al-Si合金高周疲劳性能的研究现状，综述了成形方向、成形参数、热处理和表面处理对成形件高周疲劳性能的影响及高周疲劳断裂机理，总结了改善疲劳性能的方法，展望了未来SLM成形Al-Si合金疲劳性能的研究重点。
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  电弧熔丝增材制造铝合金零件中气孔的研究现状

  聂文忠, 曾嘉艺, 李晓萱, 邱渭濠

  机械工程材料. 2021, 45(11): 97-102. https://doi.org/10.11973/jxgccl202111017

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  电弧熔丝增材制造铝合金中的气孔会产生应力集中，导致初始裂纹萌生和扩展，造成力学性能变差。介绍了电弧熔丝增材制造铝合金零件中气孔缺陷形成的原因，阐述了保护气体、焊接速度、送丝速度、金属丝材、热输入、轧制和热处理等工艺条件对气孔率的影响，并对降低电弧熔丝增材制造铝合金零件中气孔率的今后研究方向进行了展望。