2022年, 第46卷, 第5期　
刊出日期：2022-05-20

  

• 全选
  |

目录
• Select
  目录

  机械工程材料. 2022, 46(5): 0-0.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
综述
• Select
  大气等离子喷涂制备FeCoNiCr系高熵合金涂层的研究现状

  马震, 张士陶, 刘正义, 李文戈, 阮海妮, 陈美彤, 赵远涛

  机械工程材料. 2022, 46(5): 1-8. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对大气等离子喷涂制备FeCoNiCr系高熵合金涂层的研究进展进行了综述,详细总结了合金成分选择、喷涂工艺、涂层组织与性能、后处理工艺等多方面的研究进展;提出了现有喷涂工艺优化不成熟、涂层成分设计不足及组织性能研究欠缺等多个问题,并针对性地提出了研究方向和路线,为后续FeCoNiCr系高熵合金涂层的研究、应用及发展提供参考及指导。
试验研究
• Select
  法向载荷对Ti₄₀Zr₁₀Cu₃₈Pd₁₂块体非晶合金微米划痕和纳米压痕行为的影响

  杨开怀, 叶惠娟, 花能斌

  机械工程材料. 2022, 46(5): 9-15,21. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用微米划痕仪和纳米压痕仪研究了法向载荷对Ti₄₀Zr₁₀Cu₃₈Pd₁₂块体非晶合金微米划痕行为和纳米压痕行为的影响。结果表明:随着法向载荷从2 N提高到10 N,非晶合金划痕处的塑性变形由均匀逐渐变得局域化,引发多重剪切带的萌生和扩展,划痕宽度显著增大,并在划痕尾端形成磨屑堆积;随着法向载荷由1 mN提高到7 mN,非晶合金压痕处的塑性变形量逐渐累积,弹性模量和硬度下降,表现出应变软化现象,这与变形过程中剪切带自由体积增多有关。
• Select
  循环应变对快速凝固制备Ti₄₉Ni₅₁形状记忆合金组织和性能的影响

  黄斌, 孟凡莹, 丁镠, 武俊霞, 张薇, 王永善, 李培友

  机械工程材料. 2022, 46(5): 16-21. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用快速凝固技术制备Ti₄₉Ni₅₁合金棒,在10℃环境温度下对铸态合金棒进行不同循环应变(5.0%,6.0%,6.5%)下的准静态加卸载压缩试验,研究了循环应变对合金组织和性能的影响,并讨论了不同循环应变下合金的超弹性行为。结果表明:3种循环应变下试验后Ti₄₉Ni₅₁合金均由B2-TiNi基体相、Ti₃Ni₄析出相和Ti₂Ni析出相组成,随着循环应变增加,等轴状B2-TiNi相晶粒逐渐被拉长,Ti₃Ni₄相增多,晶界处部分Ti₃Ni₄相受挤压作用发生聚集,尺寸变大;3种循环应变下合金的应力-应变曲线均存在马氏体相变应力平台,5.0%循环应变下该应力平台较不明显;6.0%和6.5%循环应变下,随循环次数增加,耗散能下降而可恢复应变能密度增加,与循环应变为6.0%时相比,6.5%循环应变下的耗散能略低,而可恢复应变能密度较高;Ti₄₉Ni₅₁合金具有良好的超弹性;合金硬度随循环应变增加而增大。
• Select
  析出相和织构对5052合金和新型Al-Fe-Mn变形铝合金PLC效应的影响

  张全成

  机械工程材料. 2022, 46(5): 22-27,35. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  参考5052合金,通过去除镁元素,调整铁、锰、铬及稀土元素的含量,开发了新型Al-Fe-Mn变形铝合金,研究了析出相和织构对2种铝合金PLC (Portevin-Le Chatelier)效应的影响。结果表明:5052合金中存在强烈轧制织构Brass{110}〈112〉,产生了明显的PLC效应,且合金中大量析出的细小Mg₂Al₃相与位错相互作用使得PLC效应随塑性应变增加而先强后弱;Al-Fe-Mn合金中再结晶织构Cube{001}〈100〉占主体,使得合金塑性较好,且尺寸较大的FeAl₃析出相对位错的钉扎作用较弱,合金未发生PLC效应。
• Select
  大截面新型预硬型塑料模具钢SDP1Cu的时效析出强化机制

  李志, 陈旋, 吴晓春

  机械工程材料. 2022, 46(5): 28-35. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在固溶处理时采用油冷和缓冷两种冷却方式来模拟得到大截面新型预硬型塑料模具钢SDP1Cu的表面和心部组织,研究了不同时效处理(350~600℃保温1~20 h)对组织与硬度的影响,并通过电阻法和熟化理论探讨了时效析出强化机制。结果表明:随着时效温度的提高和时间的延长,油冷后马氏体组织和缓冷后贝氏体组织逐渐分解直至消失,渗碳体颗粒弥散分布在铁素体基体上;在500℃时效2~20 h后,油冷和缓冷钢的硬度差在0.5 HRC之间,截面硬度均匀性良好;富铜析出相在高于400℃后开始析出,随着时效温度升高,析出相尺寸增大,析出强化机制由模量强化和共格强化相结合的位错切过机制转变为位错绕过机制。
• Select
  蠕变-疲劳交互作用下P92钢的循环变形行为

  张尚林, 轩福贞, 邱阳, 谢国福, 李国栋

  机械工程材料. 2022, 46(5): 36-41. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在625℃下对P92钢进行了蠕变-疲劳试验,分析了应变幅(0.4%~1.4%)和保载时间(30~300 s)对P92钢循环变形行为的影响,探讨了蠕变-疲劳交互作用下的微观机制,并与低周疲劳试验进行了对比。结果表明:蠕变-疲劳交互作用引起P92钢从非Masing特性向Masing特性转变,且保载时间内的应力松弛导致蠕变-疲劳载荷下的循环软化加速;疲劳过程中P92钢微观结构发生非均匀变化,位错密度降低,最终形成长条状亚晶结构,而蠕变-疲劳过程中P92钢的微观结构变化和位错密度降低程度更加均匀、显著,最终形成等轴状亚晶或位错胞结构,并伴有沉淀物粗化现象。
• Select
  退火温度对Al_xTi_xNi_xCoCrCu_0.5FeMo高熵合金涂层组织和性能的影响

  黄元盛, 温立哲

  机械工程材料. 2022, 46(5): 42-46. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在40Cr钢表面激光熔覆Al_xTi_xNi_xCoCrCu_0.5FeMo (x=4,5,6,7,8,9,物质的量比)高熵合金涂层,并进行300~900℃退火处理,研究了退火温度对涂层组织和性能的影响。结果表明:未退火及300℃退火处理的高熵合金涂层均为单一的体心立方(BCC)相结构,500~900℃退火后合金涂层中生成类Al₂Ti₃结构金属间化合物相;当退火温度升高至500℃时,晶内耐腐蚀性变差,且涂层耐腐蚀性随退火温度升高而下降;随着退火温度升高,高熵合金涂层的硬度呈先下降后升高再下降的趋势,700℃退火处理的Al₄Ti₄Ni₄CoCrCu_0.5FeMo合金硬度最大,为1 019 HV。
材料性能及应用
• Select
  MoSi₂添加量对放电等离子烧结α-Sialon陶瓷性能的影响

  张展, 谭大旺, 罗嗣春, 郭伟明, 林华泰

  机械工程材料. 2022, 46(5): 47-52,57. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以Y₂O₃为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术制备了以MoSi₂为第二相的α-Sialon陶瓷,研究了MoSi₂添加量(0~10%,质量分数)对陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明:添加MoSi₂后,陶瓷中α-Sialon晶粒从等轴状变为长棒状,且随着MoSi₂添加量的增多,长棒状α-Sialon晶粒显著增多,长径比增大,当MoSi₂质量分数为10%时,晶粒尺寸呈现显著的双峰分布;当MoSi₂质量分数从0增加到10%时,陶瓷的相对密度由99.0%增加到99.7%,硬度由21.12 GPa降低到20.44 GPa,断裂韧度由4.80 MPa·m^1/2增加到6.13 MPa·m^1/2;在干切削镍基高温合金时,添加质量分数10% MoSi₂的陶瓷刀具在达到磨损标准时的切削长度是未添加MoSi₂陶瓷刀具的1.5倍,可见该刀具切削性能优异,其主要磨损形式为后刀面磨损和沟槽磨损,主要磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损。
• Select
  旋转速度对6061-T6铝合金高速搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

  胡峰峰, 林永勇, 张华德, 贾贺鹏

  机械工程材料. 2022, 46(5): 53-57. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在高焊接速度(3 000 mm·min^-1)下分别对3 mm和4 mm厚6061-T6铝合金板进行搅拌摩擦焊,研究了高旋转速度(4 000~6 000 r·min^-1)对接头组织与拉伸性能的影响。结果表明:旋转速度越小越容易产生孔洞缺陷,旋转速度越大越容易出现过热氧化现象,增大旋转速度有利于接头区域再结晶形成致密组织,4 mm厚铝合金板焊接接头的焊接缺陷较3 mm厚铝合金板焊接接头严重;3 mm厚铝合金板在5 000 r·min^-1旋转速度下的焊接接头质量最好,拉伸性能最佳,抗拉强度和断后伸长率分别为265.82 MPa,4.58%;4 mm厚铝合金板在6 000 r·min^-1旋转速度下的焊接接头质量最好,拉伸性能最佳,抗拉强度和断后伸长率分别为212.14 MPa,4.03%。
• Select
  大厚度TC4钛合金铸件钨极惰性气体保护焊的最优工艺确定及其接头力学性能

  朱丽, 胡雅楠, 吴圣川, 李飞, 虞文军, 林波, 李光俊

  机械工程材料. 2022, 46(5): 58-63. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  选用连续施焊、焊层冷至室温后再焊接下一层、焊道冷至室温后再焊接下一道3种层间温度控制方案和730,600℃ 2种焊后退火温度,通过显微组织、拉伸性能和疲劳性能确定了大厚度TC4钛合金铸造板钨极惰性气体保护焊(GTAW)的最优工艺,并研究了最优工艺下焊接接头的力学性能。结果表明:焊层冷至室温后再焊接下一层得到的焊接接头焊缝组织最为细小,疲劳寿命最高,在730℃下退火后的焊接接头拉伸性能更好,故确定为最优工艺;最优工艺下,GTAW接头的焊缝硬度略高于母材,属于高匹配接头,在拉伸和疲劳过程中接头均在母材处发生断裂,但焊缝的抗疲劳开裂能力低于母材。
• Select
  添加TiO₂对Si₃N₄陶瓷刀具切削性能的影响

  周宇章, 魏万鑫, 罗嗣春, 郭伟明, 林华泰

  机械工程材料. 2022, 46(5): 64-69,76. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过气压烧结制备添加质量分数5% TiO₂的Si₃N₄陶瓷并制成刀具,研究了TiO₂对其显微组织、力学性能和切削性能的影响,并与未添加TiO₂烧结Si₃N₄陶瓷作对比。结果表明:添加TiO₂烧结Si₃N₄陶瓷主要由长棒状与等轴状的β-Si₃N₄晶粒组成,并伴有均匀分布的TiN相,与未添加TiO₂烧结Si₃N₄陶瓷相比,晶粒得到细化,硬度上升而断裂韧度略有下降;在连续切削灰铸铁过程中,添加TiO₂的Si₃N₄陶瓷刀具具有更长的切削寿命(有效切削长度为2 410 m),并且保持了刃口的完整性,切削后黏着磨损碎片较小。
• Select
  送粉速率对等离子喷涂Mo₂NiB₂基金属陶瓷涂层性能的影响

  张博文, 邓伟涛, 赵远涛, 李文戈

  机械工程材料. 2022, 46(5): 70-76. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用大气等离子喷涂法在Q235钢基体表面制备Mo₂NiB₂基金属陶瓷涂层,研究了送粉速率(40~80 g·min^-1)对Mo₂NiB₂涂层硬度、结合强度、耐腐蚀性能的影响。结果表明:不同送粉速率下Mo₂NiB₂涂层主要由Mo₂NiB₂陶瓷相、MoNi₄合金相和MoB₂硬质相组成,在送粉速率为60 g·min^-1时涂层质量最佳;随着送粉速率的增大,Mo₂NiB₂涂层的硬度和结合强度先提高后下降,且均在送粉速率为60 g·min^-1时达到最大,分别为2 107 HV,29.23 MPa;Mo₂NiB₂涂层的耐腐蚀性能随送粉速率的增大而增强,在送粉速率为80 g·min^-1时达到最佳。
物理模拟与数值模拟
• Select
  基于5G通信与高速拍照技术的喷丸强化仿真试验验证

  陈智超, 徐鹏, 高龙飞, 陈羽雨, 曹安, 汪敏, 王世杰

  机械工程材料. 2022, 46(5): 77-81. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于Eulerian-Eulerian气固两相流模型,采用Fluent-EDEM耦合计算的方式,对喷丸过程中弹丸瞬时速度和速度分布进行仿真分析;通过高速相机对弹丸空间位置进行记录,采用5G通信技术将喷丸设备的实时数据和高速相机的图像传输到云平台,利用图像处理技术获得弹丸速度,从而实现喷丸强化仿真的试验验证。结果表明:不同工艺参数下弹丸速度的仿真结果与实测值之间的相对误差最大不超过12.1%,模型的仿真预测精度较高;弹丸喷出后的速度随距喷口距离增大而先升后降,弹丸速度的空间分布呈抛物线趋势;开发的喷丸强度分析软件预测精度可达95%。
• Select
  基于不同失稳理论的DP780双相钢成形极限预测

  鄂宏伟, 郑学斌, 李亚东, 韩龙帅

  机械工程材料. 2022, 46(5): 82-87,94. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用板材综合成形试验机对DP780双相钢进行极限应变试验,分别基于C-H失稳理论和M-K凹槽失稳理论搭载Yld2000屈服准则和幂指数硬化模型对DP780双相钢成形极限曲线进行预测,并与试验结果进行对比。结果表明:基于M-K凹槽失稳理论和C-H失稳理论获得的成形极限曲线对成形极限的预测精度分别为97.97%和95.82%;初始厚度不均匀度越大,钢板表面越光滑,越有利于成形;当初始厚度不均匀度为0.992时,M-K凹槽失稳理论对DP780双相钢成形极限的预测精度最高,相对误差为0.66%,在实际冲压生产中,当初始厚度不均匀度取0.992时,该理论模型可作为获取DP780双相钢成形极限曲线的一种可靠方法。
• Select
  P92钢在蠕变-疲劳交互作用下的初始循环特性

  肖永健, 王勇, 井新经

  机械工程材料. 2022, 46(5): 88-94. https://doi.org/10.11973/jxgccl202205015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在不同温度(500~675℃)和不同应变速率(5×10^-6\~1×10^-4 s^-1)下对P92钢进行了单周期应变控制蠕变疲劳试验,研究了该钢在蠕变-疲劳交互作用下的初始循环特性,并建立相应的本构方程对其循环过程进行描述。结果表明:在保载阶段P92钢出现明显的应力松弛现象,当温度为500\~650℃时,应力下降率相差较小,而当温度为675℃时,随着应变速率的增加,应力下降率增大;除675℃,1×10^-5 s^-1条件外,用由幂函数推导出的应力松弛模型模拟得到真应力和应力松弛值随保载时间的变化曲线与试验结果相吻合,相对误差小于4.28%。在加载和卸载阶段,在应变速率一定条件下,当温度不高于550℃时,温度对应力变化率的影响可以忽略,而当温度高于550℃时,温度的影响较大,当试验温度相同时,应变速率的影响不大;用Ramberg-Ostgood模型模拟得到真应力-真应变曲线和真应力-时间曲线与试验结果吻合,相对误差小于10.37%。