2020年, 第40卷, 第5期　
刊出日期：2020-05-20

  

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试验研究
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  机械搅拌对电磁冷坩埚熔化玻璃流场的影响

  郄东生, 李宝军, 王墅, 张华, 陈瑞润

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 465-469. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.001

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  建立了机械搅拌桨三维模型，利用ANSYS软件中的Fluent模块并结合多重参考系（MRF）模型对玻璃熔化搅拌过程中不同锚式搅拌桨的结构尺寸、熔体温度、转速及锚式搅拌桨距离坩埚底部位置等流场的影响进行研究。结果表明，在搅拌过程中，锚式搅拌桨的结构尺寸对流场影响不大。随熔体温度升高，熔体流动范围增大，温度在1 100℃以上时宜加入搅拌桨。搅拌桨转速为100 r/min时，在熔体中产生的最大流速为1.47 m/s，是转速为50 r/min时的2倍。锚式搅拌桨下部在距坩埚底部1/4时，熔体搅动范围大；在距底部1/8时，搅拌桨下部熔体获得更充分的搅拌。机械搅拌可有效提高熔体流速和扩大流动范围。
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  热压烧结温度对固相再生TC4钛合金微观组织及硬度影响

  魏小华, 王晔, 李学问, 吉泽升, 袁宇

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 470-473. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.002

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  通过热压烧结法对TC4钛合金废屑进行固相再生，并对固相再生TC4钛合金的微观组织和硬度进行了分析测试，研究了热压烧结温度对固相再生TC4钛合金微观组织和硬度的影响。结果表明，在给定的热压烧结工艺条件下，TC4废屑结合良好，且没有产生新的亚稳相，再生坯料的相组成与母材一致，仍为典型的α+β组织。烧结温度升高，会使再生合金微观组织中的β-Ti晶粒长大，晶界模糊并导致部分针状的α-Ti以团束的形式析出，显微组织中的β-Ti相含量提高，针状的α-Ti组织则明显减少，烧结温度为1 200℃时，合金组织由网篮组织转变为魏氏组织。再生合金的显微硬度值也随着烧结温度的升高而提高。
实用研究
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  LA103Z镁锂合金微弧氧化膜层微观组织及腐蚀行为

  张菊梅, 王凯, 段鑫, 张阳, 蔡辉

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 474-480. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.003

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  以硅酸盐为电解液体系，采用微弧氧化技术（MAO）在LA103Z镁锂合金表面制备陶瓷层，研究了不同电压对陶瓷层微观形貌和耐蚀性的影响。利用SEM、XRD等手段对膜层微观形貌、相组成进行表征，采用析氢法、失重分析法对膜层的耐蚀性进行评估。结果表明，MAO陶瓷层在生长40 s后，表面逐渐形成微孔状形貌。随着氧化电压增大，膜层厚度和表面微孔孔径增大，呈现出"火山口"形貌，膜层表面有裂纹出现。MAO陶瓷层主要由MgO和Mg₂SiO₄相组成。不同氧化电压所制备的MAO陶瓷层浸泡192 h后的析氢速率大小顺序为：v_{450 V} < v_{500 V} < v_{550 V} < v_基体。此外，氧化电压为500 V的MAO陶瓷层浸泡96 h后具有最小的质量损失率，说明MAO陶瓷层可以提高基体耐蚀性，且500 V所制备的MAO陶瓷层保护能力更优。
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  少量Y对铜模浇注Mg-Al-Sn-Zn合金组织与性能的影响

  刘国军

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 481-484. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.004

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  采用抽真空-氩气气氛保护熔炼，铜模浇注，制备了Mg-Al-Sn-Zn-Y镁合金，研究了少量Y对铸态镁合金的相组成、微观组织与力学性能的影响。结果发现，随着Y的添加，生成了Al₂Y相，细化了α-Mg枝晶和Mg₁₇Al₁₂共晶相。随Y含量增加，Al₂Y相的尺寸变大、数量增加。室温拉伸测试结果表明，含0.5%的Y的合金具有较佳的力学性能，其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为247.7 MPa、112.3 MPa和11.52%，与未添加Y的合金相比分别提高了14.5%、9.6%和17.1%，主要是固溶强化、细晶强化和第二相强化导致的结果。Y的添加并没有改变合金的断裂方式。
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  Mg-8Zn-1Ag-0.7Zr合金组织和力学性能研究

  余国康, 何凯, 秦守益, 孙敏杰, 王征远, 潘龙, 范李鹏, 刘颖卓

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 485-488. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.005

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  利用OM、SEM等手段对Mg-8Zn-1Ag-0.7Zr合金的微观组织、析出相成分和力学性能进行了研究，为工程应用提供参考。结果表明，Mg-8Zn-1Ag-0.7Zr合金以等轴晶方式凝固，铸态合金主要由α-Mg、Mg-Zn-Ag三元化合物和Zn₂Zr₃相组成，第二相主要集中分布在晶界上。热处理后，晶界上第二相的连续分布形态得到明显改善，Zn元素在基体中的含量变化明显。铸态时，Zn元素含量为3.09%，经固溶处理后，增加为8.24%。时效处理后，Zn元素含量下降至5.42%，起到很好的析出强化作用。T4态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为311.4 MPa、147.4 MPa和13.7%，较铸态提高明显。经T6处理后，合金抗拉强度、屈服强度和伸长率为325.4 MPa、217.6 MPa和5.1%。
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  Ti对Mg_95.5Y₃Cu_1.5合金组织和力学性能的影响

  习志成, 刘凯, 元志斌, 付港文, 张磊

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 489-492. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.006

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  向含LPSO结构相的Mg_95.5Y₃Cu_1.5合金中添加Ti，主要考察Ti含量对合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明，添加Ti能够显著细化合金中的初生α-Mg相。随着Ti含量增加，初生α-Mg相的晶粒尺寸呈先降低后增加的趋势。另外，合金的抗拉强度和伸长率均呈先提高后降低的趋势。当Ti含量为0.4%时（摩尔分数），合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值，分别为168 MPa和6.4%，相比未添加Ti时提高了17.1%和39.6%。
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  Cu对球墨铸铁耐磨性能的影响

  王志, 刘德志, 黄蕾, 赵性川, 黄宝旭

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 492-497. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.007

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  制备了不同Cu含量的球墨铸铁，采用拉伸试验机和布氏硬度计对球墨铸铁进行力学性能测试，采用往复摩擦磨损试验仪进行干摩擦试验，通过金相显微镜和扫描电镜对试样的微观结构进行表征，并探讨了Cu对球墨铸铁耐磨性能的影响。结果表明：Cu能有效提高球墨铸铁的耐磨性能。磨损机制以塑性变形为主，随着珠光体含量增加，磨粒磨损加剧。随着摩擦时间延长，疲劳磨损加剧；随着载荷增大，摩擦因数减小。
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  6061铝合金的等温凝固组织及第二相的析出顺序

  孟凡博, 黄宏军, 林雪健, 崔泽文, 胡贤磊, 袁晓光

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 498-501. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.008

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  制备了不同等温温度时6061铝合金凝固试样，利用扫描电镜观察了试样的微观组织，利用能谱分析仪测试了等温凝固组织中相的成分，利用X射线衍射仪测试了等温凝固试样中的相组成。结果表明，6061铝合金从900~650℃等温凝固时相的析出顺序为：L→α-Al+Al₄Cu₉+CrMn₃+Cu₁₆Mg₆Si₇+Mn₅Si₃→Cr₃Si→Cu₂Mg→FeCr+Cu₁₆Mg₆Si→富Fe相→Al₇Cu₃Mg₆+Mg₂Si+α-AlFeSi；6061铝合金常见的有害富Fe相是在温度低于700℃时形成的；6061铝合金等温凝固时析出的第二相主要聚集在晶界处。
综述
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  高强铜钛合金的发展与应用

  黄富, 余方新, 冯桄波, 程建奕

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 502-506. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.009

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  简述了铜钛合金的发展历程，主要介绍了二元铜钛合金的时效组织演变、二元铜钛合金成分、时效工艺与组织性能的关系、添加微量合金元素对铜钛合金微观组织和性能的影响以及铜钛合金目前的主要应用，并对铜钛合金的研究趋势进行了展望。
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  高性能A356铝合金轮毂开发技术研究进展之一——炉内精炼净化技术

  楼华山, 王大红, 楼江燕, 李宏军, 莫文锋, 刘仲武

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 507-512. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.010

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  在汽车行业轻量化快速发展的趋势下，传统铸造工艺生产的铝合金轮毂已经不能满足大型车辆的性能要求。鉴于此，需开发出新的生产工艺进一步提升铝合金轮毂的性能。在总结研究成果的基础上，就车用高性能大尺寸A356合金轮毂开发所涉及的A356合金熔炼进行了总结和论述。重点探讨炉内精炼技术的作用，深入分析铝合金熔体中的夹杂危害及去除机理，在此基础上提出一些有价值的建议。
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  铝/钢异种材料搅拌摩擦焊接研究现状及发展

  邱哲睿, 邓永芳, 刘赣华, 左敦稳

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 512-518. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.011

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  铝/钢异种材料复合能同时发挥铝合金和钢的优点，铝/钢复合是实现"轻量化"的有效手段。归纳了铝/钢异种材料搅拌摩擦焊接的研究进展，综述了铝/钢异种金属搅拌摩擦焊的国内外研究现状。在对铝/钢接头内金属间化合物形成机理及控制方法，搅拌摩擦焊接过程中原子的扩散行为以及对于原子扩散的影响等方面的研究进行了论述，并对未来的研究方向进行了展望。
增材制造
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  ZL114A合金的SLM成形性研究

  李仕豪, 余欢, 徐志锋, 汪志太, 刘志权, 田燕凤

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 519-523. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.012

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  为了探究选区激光熔化（SLM）成形ZL114A合金的可行性，研究SLM成形工艺参数对ZL114A铝合金的熔池形貌、表面品质和润湿角的影响。结果表明，扫描速率一定时，熔池熔宽随激光功率增大而增大；线能量密度相等，熔宽也相等。扫描速度为2 500 mm/s，375~475 W下熔道轨迹的连续性和延展性最好，球化等缺陷也较少。确定激光功率为450 W，扫描速度为2 500 mm/s，扫描间距为0.09 mm，层厚为50 μm时，润湿角小，熔池高度较小，润湿性好，成形件致密度达到99.94%。
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  热处理对激光选区熔化AlSi10Mg合金力学性能与组织的影响

  刘焕文, 郑超, 陈素明

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 523-525. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.013

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  进行了激光选区熔化AlSi10Mg合金退火态显微组织观察、力学性能测试，并对AlSi10Mg合金进行不同热处理。结果表明，激光选区熔化AlSi10Mg合金的力学性能优于ZL104和LD2合金，扫描方向组织呈扫描道带状堆积结构，成形方向呈不规则的鱼鳞状结构；随着固溶温度从525℃提高到545℃，AlSi10Mg合金的抗拉强度和屈服强度均降低，伸长率和断面收缩率均有降低的趋势，显微组织过烧现象越来越严重，导致AlSi10Mg铝合金力学性能随之下降。从力学性能和金相组织综合考虑，AlSi10Mg铝合金在525℃下固溶最佳。
压力铸造
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  电机带减速箱端盖的压铸模设计与铸件后处理

  肖洪波

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 526-529. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.014

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  铝合金带减速箱端盖是小微型低速电机的重要零件，压铸工艺克服了加工中心无法加工到位的问题，并可大幅提高生产效率。设计了一种结构简单、工作可靠、铸件分型面美观的模具结构。采用侧浇口进料方式既有利于成形又方便去除浇口废料；针对该端盖铸件外形不规则且内含两个空间正交轴承孔，必须经切削精加工方可满足止口与机座、轴承室与轴承的高精度配合要求。采用了一套定位准确、夹紧可靠无变形、翻转精度高、结构简捷合理、操作方便快捷的铣夹具。
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  离合器铝合金壳体压铸成形的缺陷分析及对策

  安肇勇, 黄志垣, 陆淳佳

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 529-533. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.015

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  针对某离合器壳体铝合金的压铸成形，应用数值模拟方法，了解铝合金液体流动充型状态与铸件缺陷的分布，优化了铸件的浇注系统与排气系统，显著降低了模具的开发周期。同时在试模与试生产阶段，从浇注、工艺、模具等方面分析了不同缺陷产生的原因，并提出了改善措施。结果表明，合理的浇注、排气系统与合理的冷却工艺是获得高品质压铸件的关键。
精密铸造
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  NCu30-4-2-1合金精密铸造工艺及缺陷分析

  周小红, 周向东, 李淑苹, 浦海涌, 路露

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 534-536. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.016

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  针对小批量多品种NCu30-4-2-1合金铸件的生产，采用精密铸造工艺，设计合适的熔模铸造工艺及梯度降温工艺，成功试制性能满足要求的棒材。针对试制过程中部分试样出现强度不足缺陷，采用扫描电镜及能谱仪分析了其断口形貌及微区成分。结果表明，强度不足试样的断口存在局部黑斑，为缩松缺陷，合金中的O含量过高和发达的树枝晶是缩松缺陷出现的主因。通过有效地精炼净化合金，优化熔模铸造工艺，可减少缩松缺陷。
消失模与V法铸造
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  消失模白模成形工艺对管件打压合格率的影响

  蒋妹芹, 李晓明, 陈冬

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 537-539. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.017

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  论述了消失模铸造生产过程中白模表面质量的重要性。白模表面的光洁程度，珠粒间的融合程度对铸件的合格率十分重要。消失模铸造适应管件铸造生产种类繁多需求，而优质的白模模样是生产优质铸件的基础。
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  浇注温度和Ni涂层对消失模铸造Al/Mg双金属界面组织的影响

  张政, 蒋文明, 李广宇, 管峰, 朱俊文, 于洋, 樊自田

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 539-543. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.018

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  采用等离子喷涂工艺在A356铝合金表面制备Ni涂层，并使用消失模铸造固-液复合Al/Mg双金属，通过扫描电镜、能谱仪等手段，研究不同浇注温度和Ni涂层对消失模铸造Al/Mg双金属组织的影响。结果表明，在相同工艺条件下，含Ni涂层的Al/Mg双金属界面厚度比不含Ni涂层的显著变薄，界面相组成也发生改变。浇注温度对含Ni涂层Al/Mg双金属的界面组织与成分也有影响，界面层厚度随浇注温度升高而增加，当浇注温度为730℃时能够获得较优良的界面组织。
复合材料
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  颗粒度对消失模铸造TiC_p/Fe复合材料组织的影响

  王振兴, 谭建波, 于延龙, 李春海

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 544-549. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.019

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  利用消失模铸造工艺制备了TiC_p增强高铬铸铁复合材料，用SEM、EDS检测及能谱分析等手段进行检测，以某渣浆泵后护板为对象，研究了TiC_p粒度对TiC_p/Fe复合材料组织均匀性的影响。结果表明，随着颗粒度减小，颗粒经过气隙获得的运动速度越大，分布越均匀。相同粒度的复合材料后护板中部两侧标准偏差最小，均匀性最好。随着颗粒度的减小，标准偏差依次减小，最小为1.05。TiC_p粒度为2 000目时，后护板组织均匀性最好，此时颗粒会发生分解。
艺术制造
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  艺术类熔模精铸件真空吸铸成形技术与工艺研究

  李世新, 李新雷, 尹承泽, 张建峰

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 549-552. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.020

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  应用数值模拟和试验研究相结合，以典型的关公艺术铸件为例，分析真空吸铸技术在艺术铸造领域应用的可行性，并探究真空吸铸成形中空薄壁艺术类铸件的浇注工艺方案设计。结果表明，该工艺可成功铸造出表面无缺陷的完整中空薄壁艺术铸件，且满足艺术品工艺要求。在充型速度为60 mm/s、吸铸温度为710℃、铸型温度为350℃的条件下可获得轮廓完整、纹理清晰、棱角分明的关公艺术铸件。
特种合金
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  MgO对Nb-22.5Cr合金组织及性能的影响

  盛彦哲, 彭泽宇, 唐敏, 范瑜鑫, 钟曾毅, 邓莉萍, 鲁世强, 雷志立

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 553-556. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.021

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  采用机械合金化+热压方式制备了xMgO/Nb-22.5Cr（x=0，0.06，0.12，0.24，0.36，摩尔分数/%）合金，研究了MgO对合金组织及性能的影响。结果表明，MgO的添加并未对合金的物相产生明显影响，合金的主要物相仍由Nb固溶体相和NbCr₂相组成。适量MgO的添加，不仅能提高合金的强度，同时还提高了合金的塑、韧性，0.12MgO/Nb-22.5Cr合金的室温抗压强度和塑性应变分别为3 258 MPa和18%，相比于Nb-22.5Cr合金提高了18%和227%。
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  CoCrFeNi系高熵合金耐腐蚀性能研究进展

  孙驰驰, 张艳, 张静, 徐豫, 王振旭

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 557-562. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.022

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  高熵合金作为一种新型材料因具有优异的综合力学性能及耐腐蚀性能而得到重视。从合金化、预变形处理及热处理几个方面论述了CoCrFeNi系高熵合金耐腐蚀性能的研究现状，并对CoCrFeNi系高熵合金的发展提出展望。
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  Ti对AlCoCrFeNiTi_x高熵合金微观组织和摩擦性能的影响

  黄蕾, 王雪洁, 王长征, 杨院生

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 562-566. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.023

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  为揭示Ti对高熵合金微观组织演变和磨损性能的影响机理，采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了AlCoCrFeNiTi_x系高熵合金，探究其微观组织和摩擦性能。结果发现，随Ti含量增加，AlCoCrFeNiTi_x系高熵合金由单一的体心立方结构（BCC）转变为两种BCC结构，合金组织形貌由树枝晶转变为花瓣状等轴晶，Al、Ni、Ti主要分布于枝晶内，而Fe、Cr主要富集于枝晶间。AlCoCrFeNiTi_0.8合金硬度（HV）为525.2，体积磨损量为6×10^-4 mm³，具有最佳的耐磨性能。
轻有色合金
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  等离子体氢化对TiAl合金组织及力学性能的影响

  刘永达, 董福宇, 林雪健, 张悦, 石明浩, 黄宏军, 袁晓光

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 567-570. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.024

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  对TiAl合金进行了等离子体氢化处理，研究了氢化处理对TiAl合金组织及力学性能的影响。结果表明，通过LECO ROH600氢氧含量分析仪测得H实际含量为0.060%。置氢处理前后TiAl合金的相组成未发生变化，仍为γ-TiAl和α₂-Ti₃Al，氢以固溶的形式存在于TiAl合金中。置氢处理后，合金硬度和室温抗压强度均有所提升。高温变形过程中的流变应力更低，材料再结晶程度提高，变形更加均匀。
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  新型激冷砂对铸造铝合金组织及性能的影响

  周永江, 左强, 范学燚, 洪润洲

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 570-572. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.025

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  研究了一种新型激冷砂对铸造铝合金的组织及性能的影响。通过对比在普通硅砂铸型以及激冷砂铸型中浇注ZL114A合金力学试样工艺结果，分析了激冷砂对合金晶粒度、致密性、力学性能的影响。结果表明，采用新型激冷砂-铁砂，铝合金试板致密度由2.62 g/cm³提高至2.69 g/cm³，抗拉强度和伸长率分别提高了2.6%和87%。
重有色合金
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  微量Cu对生物Zn-Mg合金组织和生物降解行为的影响

  张帅杰, 黄浩, 占维, 张磊

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 573-576. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.026

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  通过向生物医用Zn-0.8Mg合金中添加微量合金元素Cu，研究了Cu含量对合金组织和生物降解行为的影响。结果表明，随着Cu含量增加，合金中初生η-Zn相逐渐细化，其平均晶粒尺寸由106 μm减小到43 μm，同时，第二相的体积分数也随之逐渐增加。腐蚀浸泡和电化学测试结果均表明，随着Cu含量增加，合金在Hank's溶液中的失重降解速率和自腐蚀电流密度均逐渐增大，表明合金的降解速率逐渐提高。
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  基于LabVIEW的Sn-Bi合金定量金相分析系统

  王磊, 董妍, 张宁, 张磊, 宋彬

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(5): 576-580. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.05.027

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  Sn-Bi合金微观组织形貌中Bi相的晶粒尺寸、数量、形状等特征参数对焊料的力学性能和焊接性能有较大影响，有必要对其进行定量分析。在LabVIEW平台下开发了金相图像的增强、滤波、阈值分割等预处理程序，并实现了金相组织的颗粒度、占比、轴长等参数的统计分析。结果表明，该系统能够快速、高效地对Sn-Bi合金及其他材料的金相组织进行筛选和定量分析，为焊料的韧化机制研究提供参考。