特种铸造及有色合金

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吴孟武, 侯莹滢, 李晓波, 熊守美, 陆文兴, 王运桂

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 117-122. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.001

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研究了压铸镁合金缺陷带的组织形貌及分布特征，建立缺陷带与压室预结晶（ESCs）、气缩孔及压铸工艺参数之间的对应关系，在此基础上探讨了缺陷带的形成及演化机理。结果表明，压铸镁合金截面凝固组织以缺陷带为界可划分为3个有明显组织特征差异的区域。随着压铸低速速度提高，镁合金凝固组织中ESCs含量逐渐降低，而缺陷带组织愈加明显并向压铸件中心靠拢，缺陷带宽度减小，其内部孔洞更加聚集；高速速度越大，压铸镁合金凝固组织中ESCs越分散，缺陷带向压铸件中心靠拢，压铸在无高速速度情况下，镁合金凝固组织横截面出现双缺陷带现象。压铸充型过程中金属液流的形态决定了缺陷带的分布位置和发展趋势，在高速金属液的剧烈冲刷及增压压力的作用下，靠近金属液流外轮廓的晶粒发生破碎或转动，在晶粒间形成大于剩余金属液体积的间隙，随着凝固的进行，形成沿液流轮廓分布孔洞聚集的缺陷带组织。

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CNTs/AZ91D镁基纳米复合材料的热处理及其力学性能

张从阳, 李志锐, 叶永盛, 袁伟, 袁有录, 方东, 吴海华, 李文珍

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 123-129. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.002

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采用高能超声分散技术和金属型重力铸造工艺制备了CNTs/AZ91D镁基纳米复合材料，并对复合材料进行了固溶T4热处理和固溶时效T6热处理。T4态1.0CNTs/AZ91D复合材料的抗拉强度、伸长率分别为285 MPa、17.3%，与铸态复合材料的抗拉强度（196 MPa）和伸长率（4.1%）相比，分别提高了45%、322%。T6态的抗拉强度进一步提高到296 MPa，特别是屈服强度显著提高到155 MPa，伸长率有所降低，但仍有5.5%。利用OM、SEM、TEM观察1.0CNTs/AZ91D复合材料的显微组织。结果表明，碳纳米管具有细化晶粒、促进滑移和孪生、载荷转移等作用，从而能够明显提高CNTs/AZ91D复合材料的综合力学性能。

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锶、钛对稀土改性压铸AZ91合金组织与性能的影响

于丹, 田政, 邵军, 敖四海, 孟健

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 130-134. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.003

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研究了微量Sr、Ti对压铸AZ91合金微观组织与性能的影响。结果发现，与AZ91镁合金相比，添加稀土后，合金的强度提升、塑性下降。进一步添加Sr后，合金因组织细化而使塑性提升，但强度及耐腐蚀性降低。进一步添加Ti元素，则抑制了Sr元素的不利影响，并使合金保持良好的塑性。通过多元微合金化的方法使AZ91+RE+Sr+Ti合金达到最佳的综合性能。微观组织随组分添加而发生演变是材料性能变化的主要原因。

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焊后塑性变形对搅拌摩擦焊AZ31镁合金耐腐蚀的影响

姜超, 冯蕾, 苏蓓蓓, 王向杰

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 135-139. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.004

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设计了AZ31镁合金的母材（BM）、搅拌摩擦焊接头（FSW）、焊后横向拉伸5%（FSW+T）和焊后拉伸加退火（FSW+T+A）等4组试样。通过对比4组试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的耐腐蚀性能，探索焊后塑性变形对接头耐腐蚀性能的影响。结果发现，AZ31镁合金的耐腐蚀性能在搅拌摩擦焊接后显著改善，但焊后横向拉伸将显著降低接头的耐腐蚀性能，而拉伸后退火处理使接头耐腐蚀性能增强。4组试样的腐蚀速率由大到小为：BM > FSW+T > FSW≈FSW+T+A。焊后横向拉伸在AZ31镁合金焊接接头中引入拉伸孪晶及位错滑移，两者对接头的耐腐蚀性能产生不利影响，但位错滑移所起的作用更显著。

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原砂粒度、树脂加入量对呋喃树脂砂强度的影响

佟乐乐, 周建新, 殷亚军, 李远才

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 139-142. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.005

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树脂砂强度直接影响到铸件品质。树脂砂强度受到多种因素影响，其中，原砂粒度、树脂加入量对呋喃树脂砂的强度有着非常强烈的影响。通过对不同树脂固化剂加入量以及不同原砂粒度的试样强度进行分析，同时利用扫描电镜分析树脂砂粘结、断裂机理，研究了上述因素对呋喃树脂砂强度的影响。结果表明，粘结桥间的气孔将直接影响到树脂砂强度，树脂添加量在1.25%~1.75%时，树脂砂强度较好。原砂粒度较小时，粘结桥容易与原砂发生剥离，降低树脂砂强度。

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AZ40M镁合金的Fields-Backofen模型及加工图

刘克威, 谭安平

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 143-147. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.006

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通过热压缩模拟试验，研究了AZ40M镁合金在塑性成形过程中，流动应力随应变速率、变形温度及应变的变化。基于试验的真应力-真应变数据，建立了Fields-Backofen模型，通过优化改进，提出了一种新的模型，并绘制了AZ40M镁合金的加工图。结果表明，在峰值应力前AZ40M镁合金的Fields-Backofen模型预测曲线与试验数据比较符合；改进后的新模型，具有较高的精度，相关系数达到了0.991 8，平均相对误差为3.84%，在整个变形阶段的预测曲线与试验数据更加一致。通过加工图分析表明，在变形温度为620~673 K，应变速率为0.005~0.05 s^-1时适宜该合金的热加工。

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时效温度对非平衡凝固K424合金析出相及硬度的影响

郑行, 杨伟, 张丽攀, 雷四雄

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 147-151. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.007

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采用铜模喷铸与等温时效相结合的方法，研究了快冷K424高温合金的非平衡凝固组织及其沉淀相析出行为。结果表明，铜模喷铸合金组织发生了显著细化，二次枝晶间距相比铸态大幅降低，溶质偏析的减弱有利于抑制粗大碳化物及共晶组织形成。随铜模内径下降，枝晶形貌由无方向性等轴晶逐渐转变为择优生长的定向枝晶。经800~1 000℃等温时效30 min后，快冷合金的过饱和固溶体组织中开始析出γ'相。随时效温度提高，沉淀相尺寸及体积分数同时增加。900℃×30 min时效后可获得大量细小均匀的球形γ'相，快冷合金的显微硬度（HV）高达478，相比原始非平衡态合金提高了13%。

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稀土元素变质A356铝合金的研究进展

杜青春, 臧立根, 董艳宾

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 152-155. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.008

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总结了目前国内外采用稀土对A356铝合金变质的研究进展，归纳了稀土元素对A356铝合金的变质效果。综合目前的研究结果，结合商业化A356铝合金应用的实际情况，认为采用DOE成分设计方法对相对价廉的二元、甚至多元稀土或稀土与其他元素的复合变质体系进行成分设计是有前景且符合实际的。

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TiAl合金铸锭发展现状及制备方法探讨

周中波, 卫娜, 张利军, 吴天栋

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 155-159. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.009

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综述了TiAl合金的发展，针对采用真空自耗电弧熔炼制备TiAl合金铸锭时易出现成分不均匀和开裂问题，从过程控制、工艺改进、采用新的熔炼方法等方面进行了探讨，并给出了解决措施。

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SLM成形和热处理对AlSi10Mg合金组织与性能的影响

闫成鑫, 张惠帝, 于宝义, 李文芳, 李卫荣, 陈明, 李润霞

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 160-164. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.010

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与重力铸造AlSi10Mg合金相比，激光选区熔化成形过程中产生细小的晶粒，在α-Al基体中的粗大块状或针状Si相变为网格状且均匀分布。由于激光选区熔化成形过程中冷却速度较快，形成了过饱和固溶体，其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为483 MPa、314 MPa和6.43%。经T6处理后，均匀网络状的Si相发生溶解、断裂，并且聚集长大为圆整钝化的不规则形状，以及成细小弥散分布的Si相，合金的抗拉强度和屈服强度降低至208 MPa、167 MPa，伸长率提高至10.37%。

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熔池特性对转炉熔渣流场的影响

赵定国, 支保宁, 张福君, 郝华强, 王书桓, 张印棠

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 165-168. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.011

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采用流场数值模拟软件模拟了转炉熔渣溅渣护炉气化脱磷过程，探究了熔池深度和熔渣粘度对熔池流动的影响。结果表明，熔池深度越深，越有利于湍动能转换率的提高和熔池内的混匀，优化流场。死区占比随熔渣粘度的增高而增大，所以相应在高粘度深熔池中，需要增加喷吹时间才能使熔池达到稳定、均匀的效果。

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Sr变质对蛇形通道浇注Al-22Si-Cu合金组织的影响

王冰坤, 毛卫民, 范菁, 闫鹏宇

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 169-173. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.012

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采用纯铜蛇形通道浇注和Sr变质的复合工艺，对Al-22Si-Cu过共晶合金组织与性能进行研究。结果表明，蛇形通道工艺可将初生Si晶粒尺寸从90 μm细化至28.03 μm。随着Sr含量增加，初生Si的析出温度降低，合金的孪晶密度和初生Si尺寸均先增大后减小，当Sr含量为0.09%时达到最大值；共晶Si由长针状转变为纤维状；Sr含量为0.12%时，合金的抗拉强度达到212.32 MPa。

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一种压铸新型超点冷实用设计

王悦民, 丰亮, 姜先锋, 杨迎风

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 173-174. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.013

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针对压铸常用超点冷受模具结构的空间限制问题，设计了一种新型的超点冷方式，其可以拓宽点冷的使用空间，解决产品局部狭小位置的烧伤、缩孔等缺陷，最终提高产品的合格率。

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挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架的组织与性能

陈云, 汪锐, 邓森, 刘可佳, 夏望红

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 175-178. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.014

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以挤压铸造A356.2铝合金发动机悬置支架为研究对象，对支架铸态组织、不同固溶时效热处理后的显微组织与力学性能，以及内部缺陷进行了分析研究。结果表明，挤压铸造A356.2铝合金铸态组织由α-Al相和Al-Si共晶组成，晶粒尺寸约为148 μm，二次枝晶间距约为20 μm；经固溶时效处理后，共晶Si一部分溶入α-Al相中，一部分以粒状、球状形式分布在α-Al晶界；固溶时间、时效温度和时效时间对A356.2合金的力学性能有一定影响。试样经过535℃×6 h固溶+8 min水淬+170℃×6 h时效处理后，抗拉强度为340.5 MPa，屈服强度为274.5 MPa，伸长率为10%，满足支架整体力学性能要求。

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压铸雷达用高精度波导管的研制

展旭和, 罗传彪, 黄粒, 丁小明, 杜旭初, 陈军洲

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 179-182. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.015

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针对雷达用高精度波导管的特点，采用压铸和拼装工艺，生产出满足技术要求的波导管零件。通过分析波导管的工艺难点，开展了YL113合金的气体含量控制、压铸工艺优化以及配套工装装配工艺研究。结果表明，通过惰性气体精炼和真空除气处理，可有效降低合金熔体内氢含量，保证合金内部品质；通过浇道设计和压铸工艺优化，保证了喇叭、十字筋铸件的尺寸精度，且铸件屈服强度高于270 MPa，伸长率高于2%；采用退火、自然时效处理以及装配工装，有效保证了波导管的装配尺寸精度，产品合格率达91%。

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煤矸石和硅藻土对熔模石膏型性能的影响

翟欣姣, 侯击波, 毛红奎, 赵永生

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 183-187. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.016

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向石膏中加入不同的耐火填料，在同一水膏比下，分别测试分析石膏浆料的流动性、凝结时间，石膏铸粉的湿强度、焙烧后的强度、线收缩率和显微组织。结果表明，煤矸石和硅藻土同时加入石膏粉中，焙烧后的石膏晶粒间搭接良好、紧密度高、铸型强度高。在煤矸石加入量为20%且硅藻土加入量为10%时，石膏浆料的流动直径为90 mm，初凝时间为7 min，终凝时间为17 min，湿抗折强度为2.02 MPa，抗压强度为2.3 MPa，焙烧后的抗折强度为0.458 MPa，抗压强度为1.07 MPa，线收缩率为0.320%。

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重型燃机透平导向叶片的缩松形成机理

郭雄, 史卫杰, 陶飞, 贺群功, 曾洪, 杨照宏

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 188-191. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.017

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以重型燃机导向叶片为研究对象，采用精铸试验与数值模拟计算相结合的方法，分析了叶片的温度场分布。同时，以半定量的理论计算，阐述了缩松的形成过程。结果表明，缩松的形成与凝固阶段收缩体量密切相关，而收缩量与温度梯度、壁厚、糊状区宽度等密切相关。增大各方向温度梯度可以有效减小收缩体量，消除缩松。同时，也可以减缓铸件在型芯、型壳侧的过热。

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消失模涂层透气性的研究进展

祖广怡, 林有希

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 192-196. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.018

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主要从消失模铸件气孔的形成原理、涂层透气性测试方法以及涂层透气性影响因素等方面进行了分析。总结了近年来关于消失模铸件气孔缺陷的研究进展，阐述了现阶段几种涂层透气性的检测原理，具体分析了涂料厚度、耐火骨粒以及有机添加剂对涂层透气性的影响。

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基于铜包铝复层圆坯水平连铸的数值模拟与试验研究

付莹, 付连生, 武立, 郭继宁, 马征, 接金川, 李廷举, 洪海莲

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 196-201. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.019

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利用Fluent^TM模拟软件研究芯部铝液浇注温度、拉坯速度等工艺参数对水平连铸铜/铝复层铸坯温度场、液相率及流场的影响，并进行试验验证。结果表明，芯部铝液浇注温度越高，与铜管接触的铝液温度越高，液穴深度越深，铝铜之间越易发生反应；拉坯速度越快，铝液液穴深度越深，液态铝与铜管壁接触时间越长。铝液浇注温度控制在710~730℃，拉坯速度为200 mm/min时可以获得优质的铜/铝复层铸锭，模拟结果与试验结果具有较好的一致性。

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三维正交C_f/Al复合材料的显微组织与弯曲性能

冯景鹏, 余欢, 徐志锋, 蔡长春, 胡银生

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 202-206. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.020

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采用真空压力浸渗法制备了C_f体积分数为50%的三维正交C_f/Al复合材料，主要研究了复合材料的显微组织以及室温、高温下的弯曲性能，并分析了复合材料弯曲失效机理。结果表明，三维正交C_f/Al复合材料经向显微组织的微孔缺陷较纬向显微组织要略多，复合材料在室温、350℃和400℃时，弯曲强度分别为498.8、363.0、303.0 MPa，弯曲模量分别为70.8、63.7、65.6 GPa。其中，弯曲失效主要由于内侧面受压应力导致经向纤维束屈曲变形，纬向纤维束形态较完好；外侧面受拉应力导致复合材料拉伸破坏，存在纤维拔出现象。

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楔形压制铝基复合材料的显微组织及力学性能

黄威, 任昌旭, 贺毅强, 徐虎林, 李同清, 王晨屹, 马志远, 李碧林, 徐天兵

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 207-212. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.021

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采用喷射沉积制备SiC_p/Al-Fe-V-Si复合材料坯料，采用楔形压制工艺对沉积坯料进行致密化处理，研究楔形压制工艺对复合材料孔洞、密度、SiC-Al界面和力学性能等方面的影响。结果表明，增大楔形压制压下量能有效改善材料的组织与性能；压下量小于45%时，沉积颗粒间、Al基体与SiC_p之间仍存在微裂纹，冶金结合状况差，材料抗拉强度和伸长率较低；当压下量大于45%时，沉积颗粒之间、Al基体与SiC_p之间的微裂纹弥合，界面结合改善，压制过程中SiC-Al界面处无明显的Al₄C₃脆性相生成；压下量继续提高，复合材料显微组织无明显变化，但SiC_p分布更均匀。当压下量为50%时，材料抗拉强度增加至291 MPa，伸长率提高到2.4%。

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热压对（Mg₂Ni+Mg₃Sb₂）/Mg复合材料组织及性能的影响

李博, 龙威, 周小平

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 213-217. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.022

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采用粉末冶金工艺制备了不同Ni含量的（Mg₂Ni+Mg₃Sb₂）/Mg基复合材料，并采用热压工艺对已制备的复合材料进行塑性变形处理，研究了热压对（Mg₂Ni+Mg₃Sb₂）/Mg基复合材料显微组织及力学性能的影响。结果表明，热压变形可以细化基体Mg颗粒，提高Mg₃Sb₂和Mg₂Ni相分布均匀性，消除材料中的孔洞和裂隙等缺陷，提高复合材料的致密度，同时，使复合材料的力学性能得到显著提高。

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微量Ce对工业纯铝铸态组织的影响

刘恩静, 叶蔚, 古天松, 闫晓东, 张旭, 刘聪, 狄崇庆

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 217-219. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.023

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研究了微量Ce对工业纯铝铸态组织的影响，分析了Ce对微观组织的细化作用及变质机理。结果表明，微量Ce会使铝熔体成分过冷和增大溶质不稳定扰动，并释放大量潜热，导致界面稳定性下降，促使组织晶粒细化；Ce具有较高的化学活性，易形成新的α相核心，促进晶粒细化；界面上形成的含稀土化合物会填补界面表面缺陷，促使杂质相转变成球粒状，并促使杂质原子在晶界富集。

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应变速率对含空洞的镁孪晶界面塑性变形机制的影响

黄凯鑫, 尧军平, 胡启耀, 邵乐天, 孙众

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 220-223. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.024

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利用嵌入原子势的分子动力学模拟，研究了应变速率对含空洞的镁孪晶界面塑性变形机制的影响。结果表明，塑性变形的主要形式包括不全位错、滑移带和堆垛层错；应变速率不会改变试样的杨氏模量，应变速率愈大屈服应力愈大；随着应变速率增大，位错和滑移带的数量增加，堆垛层错的数目先增加后减小，位错运动自由行程的平均长度减小；随着变形进行，位错源不断产生新位错，导致位错密度提高；高应变速率时，晶界处容易形成应力集中，并会有微裂纹产生。

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ZL114A铝合金壳体铸造工艺研究

张鹏飞, 杜旭初, 郑卫东, 丁小明, 黄粒

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 224-227. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.025

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以ZL114A铝合金复杂壳体铸件为对象，介绍了壳体铸件的研制过程。从铸件设计、铸造工艺设计、内部品质控制、性能控制及尺寸控制等方面入手，结合数值模拟技术等，最终缩短了铸件研制时间，获得了内部品质、力学性能和尺寸精度等均满足设计要求的优质铝合金壳体铸件。

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Ti-48Al-2Nb-2Cr合金热变形行为及本构关系研究

倪红明, 董显娟, 徐勇, 鲁世强, 龚思恒

特种铸造及有色合金. 2020, 40(2): 228-232. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.02.026

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采用Gleeble-1500热力模拟机对铸态Ti-48Al-2Nb-2Cr合金进行高温变形热压缩试验，变形温度范围为1 050~1 200℃，应变速率范围为0.001~0.1 s^-1，压缩变形量为60%。研究该合金高温变形温度和应变速率与流变应力之间的关系，计算了合金激活能，并建立了Ti-48Al-2Nb-2Cr合金的Arrhenius本构模型和多元线性回归的本构模型。结果表明，该合金的激活能随温度升高和应变速率增大而增大；Arrhenius本构模型的相关系数为0.982 28，平均相对误差为9.97%，相对误差在10%以内的点只占62.0%；而采用多元线性回归本构模型的相关系数为0.995 66，平均相对误差为4.76%，相对误差在10%以内的点占92.6%，本构精度较高。

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2020年, 第40卷, 第2期　
刊出日期：2020-02-20

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