特种铸造及有色合金

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定向凝固技术在金属材料凝固与相变过程中的应用

丁贤飞, 黄宏, 冯新, 胡海涛, 南海

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 925-931. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.001

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基于定向凝固快淬技术，通过研究淬火糊状区及附近的显微组织与相特征，获得了合金凝固行为与相变过程规律。结果表明，该技术的应用可以为金属材料凝固过程与相变过程研究提供重要手段，以期对其他金属材料凝固与组织控制的研究提供参考。

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合金化元素对含LPSO相Mg-Y-Zn合金组织和力学性能影响的研究进展

梁晋瑞, 曹富荣

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 932-937. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.002

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镁合金具有比强度、比刚度高，铸造性能好等特点，是最轻的金属结构材料之一，具有良好的应用前景。近十年来，长周期堆垛有序（LPSO）结构的镁合金在Mg-Y-Zn三元体系中表现出独特的微观结构和优异的力学性能，受到广泛的关注。Mg-Y-Zn合金中LPSO相的晶体结构以周期性层错为特征，并伴随着Zn和Y原子在特定原子面上的富集。LPSO相由于其尺寸大，可以通过短纤维强化机制来提高合金的强度。研究表明，向含LPSO相的Mg基合金中添加不同合金元素，能够显著改善合金的组织和力学性能。综述了不同合金化元素对含LPSO相Mg-Y-Zn合金组织和性能的影响，进一步梳理该领域研究现状，并指出了未来发展的方向。

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稀土改性高电导率铝合金研究进展

张方, 于鑫, 邹大鹏, 于笑辰, 杨长龙, 杨立军, 孟祥辉, 丁一

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 938-943. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.003

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近年来国家经济快速发展，多行业对电力的需求量逐渐增大，电网基础设施建设不断推进，其中大容量、高电压、远距离输电线路的建设数量不断增加，普通钢芯铝绞线在线路运行中出现一些问题，迫切需要研发出一种拉重比大、弧垂性能好、电能损耗小及耐腐蚀性优的新型节能输电导线，以满足我国电力行业发展的要求。稀土元素添加对电工用铝合金的电导率有明显改善，系统介绍了高导电稀土改性铝合金材料的成分、工艺和性能之间关系，以对工程应用提供参考。

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多主元高熵合金的凝固组织及晶粒细化进展

应泽辰, 高妞, 谢伦杰, 程奎, 马县能, 杨力, 樊自田, 刘鑫旺

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 944-951. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.004

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多主元高熵合金将成分设计范围延伸到多元相图纵深区域，其没有明确的溶剂和溶质区别，因此此类合金具有更加复杂的成分、独特的原子结构和高混合熵，表现出很多不同于传统固溶体的独特性能。这些独特特征也决定了多主元高熵合金的凝固行为区别于传统合金，尤其是溶质再分配、凝固组织形成和晶粒细化方法等方面。从多主元高熵合金的成分角度出发，主要综述了典型多主元高熵合金体系的凝固组织特征、成分偏析和晶粒细化方法，并对多主元高熵合金凝固行为和组织调控的研究进行了展望。

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基于余弦相似度的铸件浇冒口检测研究

冯纵, 陈新度, 吴磊, 刘跃生, 谢浩彬

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 952-956. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.005

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提出了自动化、智能化的铸件毛坯打磨切割工艺方案，对铸件浇冒口的分割检测方法进行了研究。基于RandLA-Net进行改进，提出了铸件点云分割网络FLA-Net，针对网络中仅仅考虑了距离信息而忽略了方向信息的不足，提出了一种结合余弦相似度的ACSE编码模块，提升了铸件浇冒口的分割精度。针对点云的无序性，参考PointCNN分割框架，使用X空间变换矩阵，使网络具有空间转换不变性，提升网络表达能力与语义分割精度。结果表明，对比经典点云语义分割框架，FLA-Net的效果更精确，具有更好的工程应用前景。

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13 t大型海绵钛反应器内部温度场模拟研究

贺永东, 陈德明, 孙小涵, 刘洪贵, 陈艳华, 周云英, 赵亿坤

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 956-960. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.006

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利用Fluent平台模拟13 t海绵钛反应器绝热、对流及强制风冷工况，不同加料速度下反应器的温度场分布和变化曲线。结果发现，在绝热及自然对流工况下，反应区温度随加料速度增大而升高，加料速度为705 kg/h时温度比505 kg/h时高180 K；强制风冷工况下，在405、505、605、705、805 kg/h的加料速度下的温度场与405 kg/h时自然对流时的温度场相近，有效控制和改善了温度分布。反应初期，反应器温度随时间延长快速上升，在505 kg/h的加料速度下，经3.44 h，反应区温度达到峰值为1 358 K，在16.67 h后温度稳定在1 262 K；加料速度为705 kg/h，经1.67 h，温度峰值为1 434 K，15.28 h后稳定在1 307 K。

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基于改进教与学算法的铸造企业订单发退货计划调度研究

卢旭锋, 黄新忠, 纪校君, 陈发源, 计效园, 殷亚军, 周建新

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 961-967. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.007

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针对现有的铸造企业订单发退货过程中人工调度运输导致的成本虚高、运输效率低、车载利用率低等问题，开展了铸造企业订单发退货调度研究。建立以运输成本、交货期、车载利用率为指标的多目标订单发退货运输数学模型；提出了双演化淘汰制教与学算法（DP-TLBO），并设计了连续的编码方式。通过引入正弦加速因子的反向学习来增强局部搜索能力，防止在搜索后期陷入局部最优；采用教与学算法和贫富优化算法的双演化机制竞争淘汰调度方案。其次，进行多个测试函数的试验表明，双演化淘汰制教与学算法拥有更好的性能。最后，通过针对两个不同铸造企业的多个规模仿真试验结果表明，对比人工调度运输的方式，使用本课题提出的数学模型和算法求解时，可以获得更低的成本、更高的运输效率及车载利用率。

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图像识别技术在电解铝生产中的研究与应用

张立娟, 李东亮

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 968-973. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.008

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针对阳极钢爪表面黏附物测量难度较大这一问题，将黏附物的体积与阳极钢爪体积之比定义为阳极钢爪的黏附指数，并通过分析数学模型将阳极钢爪的黏附指数转化为与黏附物直径相关的物理量，通过分析常用的灰度图阈值分割方法的局限性，设计一种基于RGB三通道的阈值分割方法。算法处理结果对比表明，基于RGB三通道的阈值分割方法具有较分明的二值化处理效果。给出了图像采集系统的设计、图像处理流程以及系统软件编写流程，并利用编程平台完成视觉处理算法设计。试验结果表明，该方法可以准确测量阳极钢爪黏附指数。

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Mg-Y-Gd-Sm系铸造镁合金的显微组织和力学性能

董喜旺, 肖旅, 孙明珠, 江善尧, 龚政轩, 陈舸, 杨力祥, 庞松

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 974-979. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.009

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针对生产中稀土镁合金低成本化，结合溶质总量控制与稀土耦合强化原理，设计了3种Mg-Y-Gd-Sm镁合金。结合DSC曲线和铸态组织分析3种合金离异共晶相占比；对比分析3种合金不同固溶处理后的组织及力学性能和不同温度的时效硬化曲线，以优化固溶及时效热处理工艺。结果表明，在砂型慢冷条件下Mg-4.5Y-2.5Gd-1.5Sm合金经530℃×24 h+200℃×100 h （T6）处理后，力学性能最优，抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为267 MPa、200 MPa、2.0%。

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退火温度对5154铝合金铆钉线力学性能的影响

张桓, 贾伟, 赵立洋, 章安楠, 段妍彤, 乔恒, 韦振翔

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 979-981. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.010

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通过连铸连轧-拉拔-中间退火-拉拔法制备了5154铝合金铆钉线。采用力学性能测试、显微组织观察等方法分析了退火后铆钉线的力学性能和微观组织。结果表明，当退火温度为460℃时，5154铝合金铆钉线的力学性能理想，这与材料中的第二相变化以及晶粒的大小有关。

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除气方法对AZ91镁合金氢含量及力学性能的影响

贾征, 喻兵, 王芷茁, 于永治, 韩旭, 闫丽湲, 宋婧怡, 柳鑫, 潘鹏

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 982-987. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.011

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研究了C₂Cl₆除气、超声除气、熔剂除气及氩气除气4种方法对AZ91镁合金氢含量及力学性能的影响。结果表明，氩气除气效果最佳，每100 g镁中氢含量可减少到7.3 cm³。对应的抗拉强度为200 MPa，屈服强度为128 MPa，伸长率为5.2%。研究了氢含量与合金力学性能的相关性，结果表明，每100 g镁中氢含量低于11 cm³时，进一步除氢对AZ91镁合金力学性能的影响不明显。

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Mg-xGd-1Er-0.5Zr合金的铸造流动性研究

伍迪灿, 杜文博, 丁宁, 李淑波, 王云峰, 朱训明, 王朝辉

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 987-991. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.012

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采用螺旋试样法研究了Mg-xGd-1Er-0.5Zr （x=8、10、12，质量分数/%）合金的铸造流动性能。结合XRD及热分析法，研究了合金凝固过程中的相析出行为，分析了微观组织变化。结果表明，Gd含量的增加会抑制α-Mg的形核析出，使液相线温度降低，合金熔体自由流动时间增加，使凝固温度区间变窄，能有效改善合金的流动性能。此外，Gd含量的增加使Mg-xGd-1Er-0.5Zr合金的晶粒尺寸下降，流动长度增加，这是由于细化晶粒提高了合金流动时液流前端枝晶搭接时的固相率，延迟了枝晶的搭接。

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Al₂Ni₂TiCoCrCu_0.5FeMo高熵合金组织和硬度研究

温立哲, 黄元盛

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 992-995. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.013

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使用真空熔炼炉和激光熔覆设备制备了块状和涂层Al₂Ni₂TiCoCrCu_0.5FeMo高熵合金，使用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计分析了合金的组织结构和硬度。结果表明，两种方法制得的Al₂Ni₂TiCoCrCu_0.5FeMo高熵合金均为BCC结构，但涂层仅由一种BCC结构相组成；而真空熔炼的块体高熵合金则是由两种BCC结构相组成，其具有不同的成分但具有相同的晶格常数。退火处理使晶格常数减小，块体由0.291 6 nm变成0.290 3 nm；涂层由0.290 7 nm变成0.288 9 nm。激光熔覆制备的涂层比真空熔炼制的块体合金具有更高的硬度。退火处理消除了合金的内应力，从而导致硬度略有下降，涂层硬度（HV）由853.8降至798.6；块状合金硬度（HV）由664.7降至650.9。

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基于激光重熔的不锈钢表面耐腐蚀性能研究

李鹏, 孔令华, 黄旭, 练国富, 杨金伟

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 995-1000. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.014

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为了提高不锈钢的耐腐蚀性，以304、316L、410和420J2不锈钢板材为原材料，采用激光重熔技术对板材表面进行处理，用光学显微镜（OM）和能谱仪（EDS）分析重熔层的微观组织，进行电化学试验，分析不锈钢重熔前后的耐腐蚀性能的变化。结果表明，激光重熔处理不锈钢表面可以改变其微观组织，细化晶粒；当激光功率为1 800 W，扫描速度为10 mm/s时，304和410不锈钢的自腐蚀电位分别为-0.005 V和-0.552 V，是基体的0.008倍和0.86倍左右；当激光功率为1 400 W、扫描速度为10 mm/s时，316L和420J2不锈钢的自腐蚀电位分别为-0.367 V和-0.577 V，是基体的0.67倍和0.98倍左右。因此，对不锈钢表面进行激光重熔处理可有效提高其耐腐蚀性能。

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浇注温度对K465合金组织与力学性能的影响

严志, 王振江, 桑志茹, 仉凤江, 侯桂臣, 谢君, 于金江

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1001-1006. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.015

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研究了浇注温度对K465镍基高温合金组织、力学性能和持久性能的影响。结果表明，在1 420~1 520℃内，随着浇注温度提高，合金的晶粒尺寸发生粗化，组织中的碳化物形貌和分布未发生明显改变，且碳化物中W元素逐渐增加，γ'相长大。经过1 210℃×4 h热处理后，组织中的γ'相形状由铸态的不规则形状转变为立方体，并且尺寸明显细化，且不同浇注温度的合金热处理态组织中的γ'相尺寸和形貌基本一致。随着浇注温度提高，合金的强度有下降的趋势，塑性有所提高，持久性能有所改善。合金持久断裂后裂纹的萌生和扩展主要发生在组织中晶界附近。另外，讨论了浇注温度的变化对合金力学性能变化的影响机制。

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双重退火对激光增材制造TC18钛合金组织和性能的影响

张颖, 胡生双, 郑超, 岳珊, 胡广, 高婷婷

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1006-1009. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.016

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利用拉伸试验机、扫描电镜和金相显微镜等手段，研究了双重退火工艺（890℃×1 h/FC+750℃×2 h/AC，570℃×4 h/AC）对激光增材沉积和修复两种状态的TC18钛合金的组织和力学性能的影响，并与原始锻件TC18钛合金进行比较。结果表明，激光增材修复试样微观组织为典型的类铸态组织，主要由层状β晶粒组成。激光增材修复试样经双重退火后为魏氏组织，原始β晶界仍清晰可见，晶内分布着交错的（α+β）集束。经双重退火后，激光增材沉积试样强度低于锻件，塑性高于锻件，激光增材修复试样的性能介于两者之间，其冲击性能比锻件的冲击性能高约60%。激光增材沉积、激光增材修复两种状态经退火热处理后力学性能都能达到TC18锻件规定值。

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退火温度对NSSC 2120双相不锈钢组织和性能的影响

向红亮, 吕文潇, 郑开魁

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1010-1016. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.017

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利用OM、SEM、万能拉伸试验机及电化学工作站，研究了再结晶退火温度对节约型NSSC 2120双相不锈钢的组织、力学性能及耐蚀性能的影响。结果表明，在950~1 200℃退火，铁素体和奥氏体的两相比例（α/γ）逐渐增大，层状奥氏体组织转变成小岛状；两相中α纤维织构和γ纤维织构组分逐渐形成并增强；随退火温度升高，其抗拉强度逐渐下降，伸长率先增大后减小，耐蚀性能先降低后增大。在1 000℃退火后，冷变形双相钢具有最佳的力学性能，其抗拉强度和伸长率分别为730 MPa和58%；经1 200℃退火后，其腐蚀电流密度达最低值，为2.5 μA·cm^-2，其耐蚀性能最强，并具有明显的Brass织构等再结晶织构组分。

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铸轧工艺参数对铝熔体流热场影响的模拟研究

潘秋红, 刘杰, 郑帅, 吴华杰, 赵阳, 董则防

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1016-1019. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.018

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利用Fluent流体模拟软件对1030铝合金铸轧流热场进行数值模拟分析，进而分析铸轧速度和浇注温度对熔体流热场影响的规律。结果发现，Hunter式铸嘴型腔中铝熔体的流场受铸轧速度影响较大，占据主导作用。铸轧生产时，若铸轧速度越慢，则铝熔体有充分的时间进行分配，铸嘴出口处中部与两侧边部之间铝液的速度差越小，但会导致铝液在铸嘴内滞留的时间长、温降大；浇注温度对铝熔体的流、热场影响十分有限，仅影响边部区域的速度场、铸嘴整体温度分布。当铸轧速度为1.2 m/min、浇注温度为695℃时有利于熔体在铸嘴型腔内的流动和充型，有利于铸嘴布流稳定以及保证板坯的质量。

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钛合金组织与性能调控工程实例

张晨辉, 张利军, 郑筠, 田军强

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1020-1023. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.019

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对比研究了加热温度和冷却方式对现有成熟钛合金牌号组织和力学性能的影响。结果表明，当初生α相数量过多、合金强度较低时，可通过增加一次高温预处理、提高退火温度或增加冷却速率等方式，有效减少合金显微组织中的初生α相数量，实现提高合金的抗拉强度、高温持久强度、断裂韧度的调控目的；当初生α相含量过低、合金塑性与冲击韧度较低时，可通过在两相区控制退火冷却速率来提高初生α相含量，实现提高合金的拉伸塑性、冲击韧度的调控目的。

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再生7050铝合金热处理工艺研究

韦修勋, 陈愿情, 贾桂龙, 何克准, 郑许, 谭自盟

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1023-1027. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.020

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利用光学显微镜、直读光谱仪、万能试验机等手段，研究了再生7050铝合金铸锭均匀化热处理、板材固溶及时效处理工艺。结果表明，再生7050铝合金中主元素Cu、Mg、Zn偏析率均保持在8%以下，低倍组织无裂纹、气孔等铸造缺陷；铸锭经470℃×20 h的均匀化热处理后，晶界处非平衡凝固条件下形成的共晶组织消失；板材经过475℃×0.5 h的固溶处理后，晶界处第二相回溶较彻底，伸长率达到34%；再经过120℃×24 h的时效处理后，晶内弥散析出颗粒状析出相，板材的力学性能达到最高，其中抗拉强度为608 MPa、屈服强度为539 MPa，同时伸长率为17.5%。

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基于正交试验的铝合金端盖冲击特性研究

陈德金, 林彬, 李小慧, 田浩彬

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1028-1030. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.021

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为了获得冲击性能稳定的贮运发射箱端盖，对冲击力的影响因素进行分析研究。采用正交试验设计的方式，分析冲击速度、冲击质量以及模拟弹头圆角半径对端盖冲击力的影响程度。介绍端盖在冲击过程中的开盖形式，冲击结果结合极差分析，比较不同因素水平对端盖冲击力的影响。结果表明，冲击速度是影响冲击力的主要因素，冲击力大小随着冲击速度与冲击质量的增加呈现先增大后减小的变化，随着模拟弹头圆角半径的增大而增大。

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离心铸造40Cr/Q345B双金属结合层的热变形行为及热加工图

裴蒙蒙, 齐会萍, 秦芳诚, 李永堂

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1031-1036. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.022

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以离心铸造40Cr/Q345B双金属为研究对象，基于Gleeble-3500热模拟试验机，在变形温度为1 223~1 473 K，应变速率为0.005~1 s^-1，变形量为60%条件下，进行恒温压缩试验，对含40Cr/Q345B双金属结合层的金属热变形行为进行研究，建立了本构方程及热加工图。结果表明，离心铸造40Cr/Q345B双金属结合层的流变应力随着温度的上升和应变速率的降低而减小，热变形激活能为241.589 kJ·mol^-1。基于热加工图及微观组织，确定了热加工工艺参数范围：变形温度为1 293~1 373 K、应变速率为0.5~1 s^-1。

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G10MnMoV6-3大型索夹消失模铸造关键技术和质量控制要点

杨世杰, 黄韬睿, 王雷, 李文德, 沈佳勇

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1037-1040. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.023

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介绍了卡塔尔2022年世界杯体育场屋面G10MnMoV6-3低合金钢大型索夹的化学成分和力学性能要求，通过采用消失模铸造工艺制造了索夹，发现了浇注过程中的难点，提出了制模和造型、冶炼与浇注、热处理等重要环节的质量控制措施。结果表明，消失模铸造索夹化学性能成分和力学性能合格，满足欧标相关要求。

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挤压铸造技术在汽车结构件中的应用

黄毅, 罗继相, 郭称发, 杨家洲, 杨锐彬

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1040-1043. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.024

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介绍了几种典型挤压铸造件在汽车制造中的应用实例。通过对典型零件的研究，证明挤压铸造是提高铸件性能的有效工艺方法之一，可部分替代那些性能要求高而用其他铸造方法性能无法实现，只能用锻造的产品，在汽车制造业用铝合金替代部分铸铁、铸钢生产高品质铸件是可行的。

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挤压铸造铝合金控制臂的开发与生产

徐世文, 崔晓鹏, 刘海峰, 李鑫磊, 韩星

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1044-1048. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.025

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以某量产车型的钢制下控制臂为研究对象，通过轻量化设计，开发了以铝合金铸件为核心的钢铝混合结构控制臂，通过挤压铸造得到铝合金铸件，实现了减重25%的设定目标。设计和试验结果表明，以铝合金铸件为核心的钢铝混合结构控制臂能够满足控制臂的使用需求，满足整车轻量化的需求。

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K4169合金-陶瓷型壳间界面传热系数研究

马岚波, 税国彦, 关洋, 孙逊, 苗治全, 成京昌

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1048-1052. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.026

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界面传热系数（IHTC）是铸造数值模拟前处理时需要设置的边界条件之一，对铸件凝固过程温度场计算精度有重要影响。采用ProCAST软件反算模块和试样不同壁厚处实测温度数据反算求得K4169高温合金熔模铸造试样-陶瓷型壳间的界面传热系数，并分别用于试样熔模铸造数值模拟，结果表明，计算温度与实测温度误差均在3%以内。

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航空发动机涡轮叶片气膜孔微裂纹检测

秦基展, 敖波, 杨会敏, 周炜璐, 张晓峰

特种铸造及有色合金. 2021, 41(8): 1053-1056. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2021.08.027

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以加工人工模拟缺陷的涡轮叶片及含微裂纹缺陷的涡轮导向叶片为对象，研究微焦点射线成像方法对气膜孔微裂纹的检出能力。通过光学显微镜对涡轮叶片人工模拟缺陷标定实际尺寸，使用微焦点射线成像方法能有效检出涡轮叶片中7条人工模拟缺陷。对人工模拟缺陷进行尺寸测量，微焦点射线成像检测尺寸测量结果与标定结果一致。另外，设计了涡轮导向叶片微焦点射线成像检测试验，采用微焦点放大成像方法能够检出涡轮导向叶片后缘中长度为392 μm、宽度为21 μm的微裂纹。结果表明，微焦点成像方法能满足气膜孔微裂纹工程检测需要。

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2021年, 第41卷, 第8期　
刊出日期：2021-08-20

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2021年, 第41卷, 第8期 刊出日期：2021-08-20

2021年, 第41卷, 第8期　
刊出日期：2021-08-20