2020年, 第40卷, 第8期　
刊出日期：2020-08-30

  

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试验研究
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  低溶质总量高强镁合金复杂铸件本体性能优化

  陈舸, 肖旅, 董喜旺

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 813-819. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.001

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  基于溶质总量控制开展Mg-RE系合金成分设计，筛选出抑制镁合金离异共晶相比例的元素，研究合金成分对铸造镁合金非平衡凝固组织、凝固区间、流动性、抗裂能力的影响，且基于筛选成分组织优化了热处理工艺。结果表明，在砂型慢冷条件下采用Mg-5.8Gd-3.0Y-0.4Zr制备的大型复杂结构件本体力学性能优异，抗拉强度≥ 300 MPa，屈服强度≥ 220 MPa，伸长率≥ 3%，可满足大型复杂结构件大载荷、大过载的使用工况。
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  时效温度对原位TiB+TiC复相增强钛基复合材料组织和性能的影响

  程婧璠, 杨松峰, 陈霏, 赵炳怡, 徐灿, 蔡启舟

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 819-823. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.002

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  研究了时效温度对SPS原位合成的TiB+TiC复相增强Ti-6Al-4V复合材料组织和性能的影响。结果表明，在673~873 K的温度范围时效处理时，随时效温度升高，固溶处理的马氏体逐渐分解，形成弥散点状α+β组织，当时效温度超过823 K后，β相粗化。在773 K时效时复合材料的力学性能最佳，其压缩强度、屈服强度和工程应变分别为1 970、1 632 MPa和15.2%。复合材料的硬度随时效温度的升高而降低。随着磨损载荷增加，复合材料的摩擦因数降低，磨损失重逐渐升高；低载荷时主要发生磨粒磨损，当载荷为50 N时其磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损共同作用。
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  真空离心铸造大尺寸铀钼合金飞轮研究

  康泰峰, 田春雨, 陈波, 刘建成, 孙祎强, 刘业光

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 824-827. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.003

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  采用真空离心铸造制备了质量为1 t、直径为φ1.1 m的铀钼合金飞轮。热处理后解剖发现，铸件不同位置成分和晶粒尺寸均匀，Mo含量为2.00%~2.08%，晶粒尺寸为53~73 μm，飞轮中杂质含量较低，碳化物夹杂尺寸较小，且弥散分布。对比了不同位置试样的力学性能，确定其抗拉强度均在800 MPa以上，冲击韧度在35 J·cm^-2以上，断裂韧度可达70 MPa·m^1/2。
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  大型复杂钛合金铸件组织分布规律研究

  郄喜望, 南海, 赵文正, 吴国清, 张美娟

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 828-831. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.004

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  针对航空发动机用大型复杂钛合金铸件的组织和性能评估问题，通过分析铸件各区组织分布及异常晶粒存在情况，研究了影响铸件组织的关键因素，完成了对某航空发动机用钛合金大型机匣铸件的组织分布规律分析。结果表明，铸件晶粒尺寸的分布范围为44~7 660 μm，约82%的晶粒尺寸处于1 650 μm以内。随着铸件壁厚增加，各区的晶粒尺寸均值、晶粒尺寸分布半高宽均呈近对数增加趋势。铸件的壁厚、结构特征、靠近浇道位置、凝固顺序都会影响铸件的凝固，其中壁厚的影响最为显著。
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  血管支架镁合金表面氟化镁涂层的制备与性能

  侯树森, 郭贵中, 王广龙, 李文星, 李悦

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 832-836. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.005

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  针对医用镁合金在生理环境下降解过快的问题，用化学转化法在镁合金表面制备了氟化镁涂层，以减缓镁合金血管支架的降解速率。分析了HF酸浓度、处理时间对转化涂层的成分、脆性以及耐腐蚀性的影响。结果表明，氟化镁涂层的厚度随HF酸处理时间延长而增大，但脆性也增大；较高的HF酸浓度下涂层的脆性较低，耐腐蚀性较好；HF酸浓度为40%、处理6 h后所得涂层具有最好的综合性能。
综述
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  多物理场耦合数值模拟在电子束冷床熔炼中的应用研究

  郑贺文, 凌叶青, 李倩男, 段利平, 黄海广, 陈菓, 高磊

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 836-840. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.006

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  掌握以电子束冷床熔炼为核心的高端钛材"低成本、短流程"制备技术是我国钛产业进一步发展的核心问题。为揭示电子束冷床熔炼过程中的复杂物理现象，建立产品质量调控机制，可实现高温熔炼过程"可视化"的多物理耦合数值模拟技术受到了广泛关注。综述了电子束冷床熔炼过程数值模型的发展现状，讨论了现有数值模型对了解熔炼过程中物理现象及传递现象的理论支持，提出了多物理耦合数值模拟技术的进一步发展态势。
计算机应用技术
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  基于全连接卷积神经网络的铸造缩松缩孔缺陷快速预测

  张建明, 廖敦明, 孙飞

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 841-845. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.007

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  在预测铸造缩孔、缩松缺陷时引入机器学习，采用具有针对性的数据预处理方式处理铸造工艺数据，同时采取多模态的数据输入方式增加数据维度，并使用全连接卷积神经网络对铸造缩孔、缩松缺陷进行快速计算。通过对某轴承座铸件进行分析，验证了该方法的有效性。相比于数值模拟方法，该方法具备较高的精度，同时可大幅缩短铸造缩孔、缩松缺陷的计算时间。
增材制造
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  SLM成形WC/Al基复合材料的显微组织与力学性能

  杨细莲, 李旭东, 付青峰, 刘克明

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 845-850. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.008

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  采用物理方法混合纳米WC与AlSi10Mg铝合金粉末，利用选区激光熔化成形技术（SLM）制备WC/Al基复合材料试样。通过金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验等对比同种工艺制备的AlSi10Mg试样及WC/Al基复合材料试样的性能，分析纳米WC对其微观组织形成、演变及力学性能的影响。结果发现，复合粉末球形度好，粒度分布均匀。WC/Al基复合材料试样硬度（HV）约为158.9，屈服强度达到337.8 MPa，抗拉强度高达514.0 MPa，相比沉积态试样分别增加了14.6%、4.7%、6.3%。
压力铸造
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  减少压铸模裂纹的工艺研究与应用

  陈剑虹, 涉泽明秀, 汪学阳, 安肇勇, 黄志垣

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 851-853. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.009

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  为减少压铸模裂纹的产生，延长压铸模使用寿命，采用普通热作模具钢及高钼热作模具钢，试验了其开始产生龟裂纹的模次。考查两种模具钢表面氮化后开始出现龟裂纹的模次及龟裂纹的深度，并对模具加工的残余应力进行了分析。结果表明，相同产品、相同生产条件下，做了气体表面氮化的模具寿命比不处理模具寿命延长53%~75%。
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  大型复杂铝合金变速箱壳体压铸模设计

  万晓萌, 张笑, 王晔, 贺尔康

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 854-856. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.010

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  根据某款汽车变速器壳体外形及孔位的结构特点，对铸件浇注系统、多滑块内嵌式抽芯结构设计以及模具冷却系统的设计要点进行分析，认为压铸件结构及浇注系统决定模具结构。合理的模具结构不仅能提高成品率及生产效率，还可简化压铸模具加工工艺流程，从而降低模具制造成本。
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  电动客车水冷机壳低压铸造工艺设计与优化

  韩伟, 段海峰, 童洲, 杨安

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 857-860. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.011

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  针对电动客车电动机壳体直径较大、内壁筒状水套范围广和壁厚不均匀等特点，分析了水冷机壳的复杂结构及筒状砂芯对铝合金低压铸造顺序凝固的影响。设计了低压铸造浇注系统、模具结构和工艺参数。通过AnyCasting软件模拟铸件凝固过程，预测壁厚不均匀产生的热节和砂芯分隔作用形成的孤立液相情况，以及由此引发部分位置容易出现的缩松、缩孔等缺陷。探究如何采用铍铜镶件、水冷镶件和气冷管等优化措施调整凝固速度，提高铸件内部组织成形致密度及生产质量。
连续铸造
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  电磁搅拌对2219铝合金铸锭组织及环轧性能的影响

  文嘉利, 高志华, 高明伟, 李豹, 关天洋, 张志峰

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 861-864. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.012

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  对比研究了电磁搅拌对2219铝合金铸锭凝固组织及环轧性能的影响。结果发现，相比普通半连续铸造，电磁搅拌半连续铸造2219铝合金铸锭凝固组织更加细小、均匀、圆整，整体平均晶粒尺寸由546 μm缩小为186 μm，最大与最小晶粒尺寸差异率由19.2%缩小为3.8%。经环轧变形后，电磁搅拌2219铝合金环件性能得到显著提高，高向、横向和径向的抗拉强度均≥ 460 MPa，伸长率均≥ 11.5%；并且不同位置、不同方向的性能一致性得到明显提高。
精密铸造
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  复杂薄壁叶轮熔模铸造工艺的探讨

  谭培松

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 864-866. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.013

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  采用精密铸造生产了1.446 2双相不锈钢薄壁叶轮，叶轮最薄处仅有1.5 mm。通过对模具设计、射蜡、浇注系统设计、制壳、熔炼等关键工序进行优化和质量控制，成功生产出了薄壁叶轮，所生产叶轮满足技术要求。
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  外加剂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(8): 867-870. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.014

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  向熔模石膏铸粉中加入不同的外加剂，研究了不同的外加剂对熔模石膏铸粉的流动性、凝结时间以及焙烧后强度的影响。结果表明，聚羧酸减水剂在增强石膏铸粉浆料流动性的同时也会严重缓凝石膏铸粉浆料，加入量为0.1%时较为适合。当水与硅溶胶的比例不超过1：1时，硅溶胶能促进石膏铸粉浆料的流动性、恰当的延长凝结时间同时增强了石膏铸型的强度。水与硅溶胶为4：1时，石膏铸粉浆料的流动性最佳；水与硅溶胶为1：1时，石膏铸型的强度最好。
消失模与V法铸造
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  消失模铸造微顶管的缺陷分析与控制

  蒋妹芹

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 871-873. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.015

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  顶管属于薄壁加长管件，其铸造毛坯件对成品质量有很大影响。研究采用消失模铸造工艺在现行国产设备条件下生产微顶管的工艺过程。详细分析了微顶管生产过程中夹渣、缩松等缺陷产生的原因，制定了预防措施，通过设备改造，优化工艺方案，收到良好效果。
特种合金
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  白云石制备泡沫镁合金的研究

  袁源平, 陈乐平, 周全, 陈舸

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 874-879. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.016

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  研究了白云石作为发泡剂和增粘剂制备泡沫镁合金的工艺，考察了白云石作为发泡剂时，其加入量、颗粒尺寸和加入温度对泡沫镁合金结构的影响。结果表明，以白云石为发泡剂和增粘剂，可以制备孔隙结构均匀、孔隙率高的泡沫镁合金，但所制备的泡沫镁合金中有气体空腔和底部无泡层的缺陷；泡沫镁的密度最小为0.38 g/cm³，孔隙率最高为78.7%；白云石在650℃以上大量分解，适合作泡沫镁发泡剂；白云石作为增粘剂和发泡剂，并不能完全分解，其残留物和分解产物在基体中基本均匀分布，在孔边缘局部团聚。在1%~2.5%范围内，随着白云石加入量的增加，泡沫镁合金密度逐渐减小；在74~250 μm范围内，随着发泡剂颗粒尺寸增大，泡沫镁合金的密度先减小后增大，转折点为150 μm；在620~710℃内，随着白云石加入温度提高，泡沫镁合金密度先减小后增大，转折点为680℃；泡沫镁合金的孔隙率变化规律与其密度变化规律相反。
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  Al_0.8CrFe₂Ni_x高熵合金的组织与力学性能

  姚昆达, 刘亮, 商剑, 赵作福, 张越, 齐锦刚, 王冰

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 880-883. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.017

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  采用真空电弧熔炼法制备了Al_0.8CrFe₂Ni_x高熵合金（x为Ni与Cr的摩尔比），采用金相观察、X射线衍射、显微硬度检测和压缩试验等手段研究了Ni含量对其组织及力学性能的影响。结果表明，当x=0.50时，合金为B₂+BCC晶体结构，组织为树枝晶+胞状晶；当x=1.25时，合金晶体结构转变为单一的BCC结构，而组织变为单一的树枝晶；当x=2.00时，合金转变为FCC+BCC的混合结构，其组织转变为细小密集的片层状共晶组织；随着Ni含量继续增加，当x=2.75时，合金保持着FCC+BCC结构，而FCC相比例明显增加，并形成了完整连贯的树枝晶组织；Al_0.8CrFe₂Ni_x高熵合金的硬度随x的增加而降低，同时屈服强度减小、韧性增加。
复合材料
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  Al-SiO₂体系反应生成纳米Al₂O_3p/Al复合材料的机理

  牟姝妤, 陈刚, 张振亚, 赵玉涛, 张慧, 徐家盛, 张婷

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 883-887. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.018

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  采用放热弥散法，利用Al和纳米SiO₂混合粉末，原位制备了纳米α-Al₂O_3p/Al复合材料。用X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热法以及能谱仪分析了复合材料的组织组成，并研究了该体系的反应机理。结果表明，Al-纳米SiO₂体系经900℃保温30 min可以反应完全，生成纳米Al₂O₃和Si，其中纳米Al₂O₃的体积分数可达7%且在铝基体上均匀分布；该体系的反应激活能随着反应的进行不断提高，说明在该体系化学反应的最后阶段必须提供足够能量，才能保证反应进行完全。
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  热压工艺对C_f/Al叠层复合材料组织及力学性能的影响

  侯晨阳, 卢百平, 肖晨琛, 余欢, 徐志锋

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 888-892. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.019

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  以1060Al箔、HL403铝合金粉和M40单向碳纤维布为原材料，纤维体积分数为22.80%，采用真空热压法制备了C_f/Al叠层复合材料。通过正交试验法研究了热压温度、热压时间和热压压力等工艺参数对复合材料组织和力学性能的影响。结果表明，热压时间对复合材料的抗拉强度影响最为显著，热压温度对复合材料的致密度影响最为显著。1060Al箔与M40单向碳纤维布之间加入HL403铝合金粉，降低了热压温度，减缓了界面反应，同时生成的Al₂Cu相抑制了Al₄C₃脆性相的生成，提高了复合材料的力学性能。当热压温度为510℃，热压时间为180 min，热压压力为15 MPa时，C_f/Al叠层复合材料的基体与纤维结合较好，铝基体层与纤维增强层交替排布，纤维分布均匀。C_f/Al叠层复合材料断裂时有大量纤维被拔出，拉伸断口表现为铝基体层的韧性断裂与纤维增强层的脆性断裂。C_f/Al叠层复合材料的密度为2.492 g/cm³，致密度为99.80%，抗拉强度为254.75 MPa，抗弯强度为334.97 MPa。
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  热压缩变形及热处理对TC4-DT钛合金组织演变影响

  洪尉尉, 陈楚, 吴昊

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 893-897. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.020

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  研究了不同热压缩变形条件及多重热处理对TC4-DT钛合金显微组织演变的影响。结果表明，随热压缩变形温度升高，组织中初生α相逐渐减少，水淬析出针状马氏体逐渐增多。在相对较低变形温度（920、950℃）下，三重热处理后合金组织分布更为均匀紧密，同时随着应变速率提高，析出的针状α相更细小。此外，还发现第一重热处理温度为920℃时形成双态组织，940℃和960℃时均形成网篮组织，但后者晶内析出针状α相交织的网篮组织更好。当第二重热处理温度低于900℃时，析出的针状α相较为细长，并且随温度升高而有所长大，但观察整体形貌发现，交织形成的网篮组织不均匀。对比发现，在第二重热处理温度为920℃时，合金组织中形成的网篮组织更为紧密，并且发现更为细小的针状α相交错其中。
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  FeBSi非晶合金对ZL107合金组织性能影响的试验研究

  常芳, 张双, 邱丰, 何洋, 朱琳

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 898-901. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.021

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  主要研究在ZL107合金中加入0.05%的FeBSi非晶合金，通过不同时间细化变质对ZL107合金铸态和热处理后组织与性能的影响。结果表明，加入0.05%的FeBSi非晶合金后ZL107合金的抗拉强度和伸长率明显增加，其中保温时间为30 min时，合金抗拉强度和伸长率分别为453.41 MPa和14.2%，比未加非晶合金的分别提高了24.7%和65.7%，加入0.05%的FeBSi非晶合金后ZL107合金的α-Al和共晶Si明显细化，主要强化机制为细晶强化和第二相强化。
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  凝固组织和Mg含量对A356合金快速热处理的影响

  朱启明, 程和法, 相永宇

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 901-905. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.022

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  研究了凝固组织和Mg含量对A356合金快速热处理的影响。结果表明，A356合金经过Sr变质后，其凝固组织中的共晶Si形貌由纤维状变成球状，初生α相的晶粒尺寸减小。经过540℃×20 min+170℃×90 min快速热处理，合金微观组织中的Mg₂Si强化相能够充分固溶到基体中，其抗拉强度与T6态的基本相同。随着合金中Mg含量增加，固溶处理时，Mg₂Si相充分固溶进基体所需要的时间增加。当合金中Mg含量由0.3%增加到0.9%时，则需要经过540℃×40 min+170℃×90 min快速热处理，其力学性能与T6态的基本相同。
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  镧铈混合稀土对AlSi10MgMn合金组织及性能的影响

  王吉, 徐世文, 田政, 张德平, 崔晓鹏, 孟健

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 906-910. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.023

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  采用光学显微镜、扫描电镜、维氏硬度仪及室温拉伸测试等手段，对不同稀土（La，Ce）含量的AlSi10MgMn合金铸态组织及力学性能进行研究。结果表明，混合稀土（La，Ce）对合金组织中的α-Al、共晶Si、AlMnSi和Mg₂Si相均有细化作用，并使β-AlFeSi相消失。稀土（La，Ce）含量为0.1%时，合金的综合力学性能较好，硬度（HV）、抗拉强度和屈服强度分别为82.76、373.05 MPa、281.37 MPa，较未加稀土的合金分别提高12.95%、17.29%、43.44%，而伸长率为2.26%，降低了11.37%。另外，混合稀土（La，Ce）对合金断裂方式影响较小。
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  Sr、B含量对LED散热器用ADC12合金导电导热性能影响

  周嘉昶, 吴健强, 武婵, 尹志新, 汤宏群, 甘培原, 韦德仕, 胡振光

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 911-914. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.024

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  针对LED散热器用ADC12合金，研究了单独或复合添加Sr、B含量对其微观组织及导电导热性能的影响。结果表明，向ADC12合金中添加0.04%的B能够细化α-Al晶粒，从而提高材料的硬度，但是会在一定程度上削弱其导电导热性能；向ADC12合金中添加0.04%的Sr，共晶Si尺寸和二次枝晶臂间距都有一定程度减小，其性能与初始合金相比有一定程度增强；但是复合添加0.04%的Sr和0.04%的B后，共晶Si的变质效果较好且二次枝晶臂间距最小，共晶Si由细纤维状转变为短棒状和颗粒状，减小了电子传输的阻力，从而提高了合金的电导率和热导率。
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  热处理对挤压铸造6063铝合金组织与性能的影响

  范梦婷, 罗欣然, 房庆生, 王轩

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 915-920. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.025

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  研究了固溶和时效热处理对挤压铸造6063铝合金显微组织和力学性能的影响，并分析了热处理工艺参数的影响机理。结果表明，随着固溶时间从15 min增加至120 min，6063铝合金中晶粒尺寸不断变大，晶界和晶内Mg₂Si相逐渐消失并回溶至基体，而固溶时间对α-Al₈Fe₂Si和β-Al₅FeSi相影响较小，合金的强度和硬度则表现为先增大后减小，伸长率表现为先减小后增大的特征；当时效温度从160℃增加至180℃，6063铝合金中第二相逐渐增多，而时效温度为200℃时合金中第二相会发生粗化，6063铝合金的强度和硬度会随着时效温度升高而先增加后减小，伸长率则随着时效温度升高先减小后增大；时效时间在3 h及以下时，6063铝合金中次生第二相数量较少，当时效时间增加至5 h时，弥散分布的第二相会逐渐增多，在时效时间达到12 h及以上时第二相发生明显粗化与长大；6063铝合金适宜的热处理制度为535℃×60 min+180℃×7 h，此时6063铝合金具有最大的强度、硬度以及较高的伸长率。
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  超声处理对Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金组织和性能的影响

  李苗苗, 王阿龙

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 920-924. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.026

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  研究了超声处理对Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，当超声处理温度为720~680℃、处理时间为60~150 s时，合金的显微组织先细化，然后随着处理温度的降低或处理时间的延长而粗化，转折点分别为700℃和90 s。在700℃下超声处理90 s后获得了最佳的力学性能。由空化作用引起的过冷形核以及由空化气泡坍塌引起的高压脉冲产生的有效夹杂物形核基质，单独或共同作用，导致合金的显微组织细化。
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  Y对Ti-45Al-6Nb合金组织结构和高温氧化性能的影响

  黄波, 李轩, 谢小青, 谢文玲, 柳忠彬

  特种铸造及有色合金. 2020, 40(8): 925-928. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2020.08.027

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  研究了Y对电弧熔炼Ti-45Al-6Nb合金组织结构和高温氧化性能的影响。结果表明，不同Y含量的Ti-45Al-6Nb合金均主要由γ+α₂片层组织、B₂析出相和少量Y₂O₃组成，微量Y对合金的相组成没有明显的影响，但能够显著细化合金的α₂+γ片层组织。高温氧化结果表明，Y能够明显改善Ti-45Al-6Nb合金的高温抗氧化性能，且Y含量为0.3%时效果更优：Ti-45Al-6Nb-0.3Y合金在1 000℃空气中的氧化速率为3.26×10^-2 mg²/（cm⁴ ·h），分别是Y含量为0.1%和0.9%时合金氧化速率的41.3%和26.1%，较不含Y合金低约1个数量级。