2022年, 第42卷, 第3期　
刊出日期：2022-03-20

  

• 全选
  |

专题·高熵合金及复合材料
• Select
  共晶高熵合金的研究进展及展望

  焦文娜, 卢一平, 曹志强, 王同敏, 李廷举, 殷国茂

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 265-274. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  共晶高熵合金（EHEAs）具有优异的综合力学性能和良好的铸造流动性，是最具有工业化应用潜力的高熵合金之一，目前已经成为高熵合金研究领域的一大热点。综述了共晶高熵合金的最新研究进展，详细介绍了共晶高熵合金的相组成、组织形貌、力学性能特点以及成分设计方法，指出了共晶高熵合金面临的挑战并展望了其未来的发展方向。
• Select
  高熵合金焊接行为研究进展

  李忠涛, 徐静茹, 张卫东, 吴正刚

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 275-281. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  高熵合金的焊接行为研究与可焊性评价研究可为合金成分设计与加工工艺优化提供参考。从目前已开展的高熵合金焊接行为研究出发，综述了典型高熵合金焊接行为研究中所使用的焊接工艺及参数、焊接过程中的组织演化规律及成分变化、焊接接头力学性能及其与焊缝组织之间的相关性等，并对未来高熵合金焊接行为的研究进行展望。
• Select
  CoCrFeNiAl增强Cu-10Sn复合材料的微观组织和摩擦性能

  宋之锴, 吴浩宇, 徐琨, 龙威, 周小平

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 282-286. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过粉末冶金法制备了Cu-10Sn摩擦材料，探究了CoCrFeNiAl高熵合金含量对材料组织与摩擦磨损性能的影响。结果表明，不同含量CoCrFeNiAl颗粒可与Cu-10Sn基体颗粒稳定共存，并存在机械结合和冶金结合两种形式。不含CoCrFeNiAl材料的硬度最低，摩擦因数和磨损率均较大，磨损性能较差。随着CoCrFeNiAl含量增加，材料硬度显著提升，摩擦因数和磨损率先减小后增大；当CoCrFeNiAl含量为10%~20%时，材料磨损率持续下降，摩擦因数下降明显。当CoCrFeNiAl含量达到30%时，材料磨损率降到最低，此时摩擦因数又有所增大，同时具有最高的硬度，磨损性能达到最佳，这种变化主要归因于加入相颗粒与基体的协同作用。
• Select
  Y添加对CoCrFeMnNi高熵合金组织及力学性能的影响

  陈瑞润, 张淑婧, 秦刚, 高雪峰, 刘桐

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 286-291. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过向FCC结构的CoCrFeMnNi高熵合金中添加Y来改善其强度，系统研究了Y含量对（CoCrFeMnNi）_100-xY_x（x=0、1、2、3、4，摩尔比）高熵合金微观组织与力学性能的影响。结果表明，随着x增加到2，合金中有富Y和Ni的HCP结构的第二相生成，呈长条状；当x=4时，HCP相呈矩形镂空网状且规律分布，并分布有黑色富Y金属间化合物。随着Y含量增加，第二相体积分数逐渐增加。Y的添加增加了合金的原子尺寸差及熵焓比，有助于第二相的形成。力学性能测试表明，压缩强度及显微硬度随着Y含量的增加逐渐升高，（CoCrFeMnNi）₉₆Y₄合金的屈服强度为521 MPa，显微硬度（HV）为321.6，较基体合金CoCrFeMnNi （187 MPa，160.3）分别增加了178.6%、100.6%。第二相体积分数增加是导致合金强度及硬度提升的主要原因。
• Select
  B对NbMoTiVSi_0.2难熔高熵合金组织与力学性能的影响

  徐琴, 王琪, 李娟, 曾平, 范谭浩, 殷亚军, 陈瑞润

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 292-296. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  制备了不同B含量的（NbMoTiVSi_0.2）_100-xB_x难熔高熵合金铸锭，研究了合金的相组成、微观组织和力学性能。结果表明，添加B后，合金的相组成无变化，均由BCC相和硅化物相组成，且在晶界形成由两相组成的共晶组织。随B含量增加，合金的树枝晶和共晶组织得到细化，组织形态由树枝晶向近等轴晶转变。随B含量增加，合金的屈服强度从1 766 MPa提高到2 076 MPa，极限压缩强度从2 091 MPa提高到2 270 MPa，断裂应变由16.47%下降到13.33%。细晶强化和固溶强化共同提高了合金的强度，而晶粒细化引起的塑性提高无法抵消固溶强化导致的塑性降低，因此，合金的塑性随B含量的增加而降低。
• Select
  多尺度计算模拟在高熵合金研究中的应用

  张楠, 甘科夫, 李志明

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 296-308. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  高熵合金以其多主元设计思路，对传统合金设计理念进行补充，可实现优异的综合性能，从而在工业领域具有广阔的应用前景。目前高熵合金研究还存在许多局限性，合金体系开发耗时长且成本高，相关基础理论也不完善。多尺度计算与模拟在材料科学研究中发挥着关键作用，可为高熵合金的设计与微观机理研究提供高效的途径。综述了近年来典型的多尺度计算模拟方法在高熵合金研究中的应用，并对其未来发展方向进行了展望。
• Select
  TiZrNbSnMo高熵记忆合金的组织与超弹性

  赵光伟, 徐国雄, 李达, 方东, 黄才华, 叶永盛, 叶喜葱

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 309-313. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用真空电弧熔炼技术制备了TiZrNbSnMo高熵记忆合金，通过XRD、SEM、循环压缩等手段研究了合金成分对其组织、力学性能与超弹性的影响。结果表明，随着合金中Nb元素逐渐替代Sn，高熵记忆合金的组织、力学性能与超弹性等发生显著变化。Ti₃₅Zr₃₅Nb₁₅Sn₁₀Mo₅合金主要组织为马氏体α″，在室温下强度、硬度较高，塑性较差，最大可回复应变为4.5%，弹性回复约占80%。Ti₃₅Zr₃₅Nb_17.5Sn_7.5Mo₅合金主要组织为β-Ti，在室温下强度、硬度较低，塑性较好，最大可回复应变为2.7%，超弹性回复约占30%。Ti₃₅Zr₃₅Nb₂₀Sn₅Mo₅合金为β-Ti与细小马氏体α″的混合组织，具有较好的室温超弹性，最大可回复应变达到5%，超弹性应变约占40%。
试验研究
• Select
  电子束冷床炉熔炼TA31钛合金过程中元素的挥发损失

  张浩泽, 王隽生, 黄海广, 肖永江, 钟海

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 314-318. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用电子束冷床炉熔炼TA31合金圆锭，对其化学成分和熔炼工艺进行对比分析。发现熔炼速度显著影响铸锭轴向成分的稳定性，铸锭轴向Al含量随熔炼速度的增加而升高，反之亦然；减小熔炼速度波动可提高铸锭中Al含量的稳定性；Nb、Zr、Mo元素在轴向和径向分布均匀。试验检测结果和动力学分析均表明，Nb、Zr、Mo元素挥发量可忽略，由于Ti和Al元素的挥发，导致其含量略有升高。
• Select
  脉冲电流作用下20低碳钢的疲劳损伤恢复研究

  刁爱民, 王景鹏, 杨雨秋, 刘纪德, 郭敬东

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 318-322. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究了脉冲电流对20低碳钢疲劳损伤的修复及其机理。对预疲劳原始疲劳寿命的60%周次的试样进行脉冲电流处理，修复其疲劳损伤，再继续进行疲劳试验，发现试样总的疲劳寿命比原始试样疲劳寿命延长了41%。对比分析了脉冲电流处理对试样的微观组织形貌和力学性能的影响，发现20钢在脉冲电流作用下未发生强化，表明疲劳寿命的延长是由于脉冲电流的修复作用造成的。TEM观察发现，经过脉冲电流处理后，疲劳试样铁素体中观察到的墙状位错结构部分消失，位错分布更为均匀。此外，脉冲电流处理可以有效地修复疲劳损伤材料的微观缺陷，延长材料的服役寿命。
• Select
  Zn含量对Al-Si-Mg合金中Mg₂Si时效析出行为的影响

  宋东福, 曾强, 贾义旺, 乡家发, 张卫文

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 323-329. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、拉伸试验机及硬度测试仪，研究了不同Zn含量Al-Si-Zn-Mg合金的微观组织和力学性能。采用差示扫描量热法（DSC）研究了Mg₂Si相的时效析出行为，并结合Avrami-Johnson-Mehl （AJM）方程分析了Zn含量对合金时效析出动力学的影响。结果表明，随着Zn含量增加，Al-Si-Zn-Mg合金的峰值时效硬度和强度逐渐提高，伸长率逐渐降低，而峰值时效时间逐渐缩短。Zn均匀地分布在合金中，加Zn对合金的微观组织无明显影响。但Zn阻碍了Mg原子向Si团簇的迁移，提高了Mg-Si溶质原子团簇和G.P.区的析出激活能，并在随后的升温过程中加速了Mg-Si溶质原子团簇和G.P.区的溶解，使得Mg-Si团簇的尺寸减小。同时Zn的加入增加了基体的晶格畸变能，促进了Mg、Si原子从基体迁移形成更多Mg-Si团簇和Mg-Zn-Si团簇，增加了β″相的形核质点，促进了β″相的析出，提高了时效响应速率。
研究·论述
• Select
  稀土对Mg-Al镁合金组织和性能影响研究进展

  李上民, 杨明波, 李春雨, 刘运, 宋洁, 程仁菊, 刘文君

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 329-336. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  Mg-Al系镁合金是有发展前途的低成本镁合金，利用合金化和微合金化改性Mg-Al系镁合金得到重视。综述了稀土元素在Mg-Al系镁合金中的作用及研究现状，重点分析了轻稀土元素（La、Ce、Pr、Nd和Sm）、重稀土元素（Y、Gd、Dy、Ho、Er、Yb和Lu）和Sc元素对Mg-Al系镁合金显微组织、力学性能和耐蚀性能的影响，并指出了稀土元素改性Mg-Al系镁合金存在的问题及未来的发展方向。
• Select
  航空铝合金铸造型芯技术及应用

  洪润洲, 左强, 范学燚, 周永江, 张喆

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 337-341. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  介绍了航空铝合金铸造型芯的种类、粘结剂及硬化原理，通过对不同型芯材料的力学性能、发气特性、溃散特性及高温尺寸稳定性的对比分析，结合不同结构型芯的性能需求，总结了不同型芯材料的适用范围并给出了应用范例，展望了航空铝合金铸件用型芯技术的发展方向。
• Select
  Ti-Al合金定向凝固技术专利分析

  鲍芳芳, 丁贤飞, 高威, 宗骁, 冯新, 南海, 张爱斌

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 342-345. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过Ti-Al合金定向凝固技术专利的检索、提取和分析，了解Ti-Al合金定向凝固技术专利整体情况。从Ti-Al合金定向凝固的专利概况、重要创新主体、重要专利分析等角度揭示了Ti-Al合金定向凝固技术专利的整体态势。研究发现我国Ti-Al合金定向凝固技术专利数量占据优势；主要研究机构以高校和企业为主；研究热点主要围绕Ti-Al合金及其制备展开，涵盖合金成分、单晶制备、型壳制备等方面。
研究·半固态加工
• Select
  T6处理对半固态压铸Al-27Si合金组织与性能的影响

  颜丙栋, 毛卫民, 闫鹏宇

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 346-349. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用纯铜质蛇形通道复合Sr变质制备了Al-27Si-4.5Cu-0.6Mg合金的半固态浆料，并进行了压铸，研究了在不同Sr加入量时，T6处理对流变压铸试样的性能和组织的影响。结果表明，复合工艺充分细化了初生Si和有效变质了共晶Si，再经T6处理后可以得到圆整的颗粒状共晶Si和棱角被钝化的初生Si，并且热处理前的变质效果越好，T6处理后得到的共晶Si形貌越圆整细小。T6处理进一步提高了复合处理制备的Al-27Si-4.5Cu-0.6Mg合金半固态流变压铸试样的抗拉强度，热处理前后的最高抗拉强度都出现在Sr含量为0.02%条件下，分别为228.8 MPa和254.7 MPa。
研究·复合材料
• Select
  石墨镀Ni对石墨/Cu基复合材料摩擦性能和腐蚀性能的影响

  李璞, 蒲屹, 牟亦颉, 段胜秋

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 350-354. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用粉末冶金法，在分解氨（N₂、H₂）气氛保护下烧结，制备纯石墨、镀Ni石墨Cu基复合材料，研究石墨表面Ni镀层对该复合材料摩擦性能、耐腐蚀性能以及电阻率、硬度等的影响。结果表明，镀Ni层能显著提高石墨与Cu基体的界面结合强度，在摩擦过程中，石墨颗粒不易被剥离出磨损表面，从而形成连续完整的固体润滑膜，使材料的减摩耐磨性能提高。相比纯石墨/Cu基复合材料，相同试验条件下，镀Ni石墨/Cu基复合材料的磨损率可降低约70%。相比纯石墨/Cu基复合材料，镀Ni石墨/Cu基复合材料随着磨损压力的增加，磨损率增加也较为缓慢。另外，Ni镀层中Ni的存在也能提高复合材料的硬度及耐腐蚀性能。
• Select
  压力浸渗SiC_p/ZL101铝基复合材料的组织和性能

  薛海华, 张全

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 355-359. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过热物性能测试、DSC分析及SEM观测，研究了氧化处理对高体积分数SiC_p增强ZL101铝基复合材料导热、导电及强度的影响。结果表明，采用压力浸渗法制备的SiC_p/ZL101铝基复合材料组织致密，增强颗粒在铝基体中均匀分散，原始和氧化的复合材料中SiC_p的体积分数分别为56.2%和63.8%。原始复合材料中O元素集中分布在铝基体区域，而氧化处理SiC_p增强复合材料中元素主要分布在SiC_p的周围。颗粒氧化处理能够提高复合材料的热导率（提高15.6%），并降低复合材料的热膨胀系数（降低14.4%），但是也会急剧降低复合材料的电导率和强度，分别降低了60.7%和16.2%。SiC_p/ZL101铝基复合材料弯曲作用下的失效方式为SiC_p的解理断裂和铝基体的韧性断裂。
研究·合金性能
• Select
  ZL115合金Sb变质效果的热分析研究

  任嘉康, 毛有武, 吴树森, 张耀华, 吴宇涵, 吕书林

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 360-366. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用炉前热分析技术研究了Sb含量及保温时间对ZL115铝合金变质效果的影响。结果表明，加入0.1%~0.3%的Sb能降低合金的共晶生长温度，与变质前差值在3.6~8.3℃之间并与变质效果有良好的对应关系。当Sb加入量为0.3%时变质效果最好，力学性能最佳，铸态抗拉强度及伸长率都有提高，分别达到208 MPa和5.65%。延长熔体的保温时间能使共晶Si在长度上缩短，但保温时间过长，熔体中会生成更多的Mg₃Sb₂化合物，使合金力学性能降低，最佳保温时间为60~90 min。Sb含量超过0.3%时发生过变质，并在冷速较快时生成Mg₃Sb₂化合物。
研究·合金工艺
• Select
  分步变形条件对2060铝锂合金超塑性的影响

  于以标, 陈乐平, 徐勇, 袁源平, 方森鹏

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 366-370. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用Sans CMT4104型拉伸试验机对2060铝锂合金进行分步超塑性拉伸试验，研究该合金在变形温度为425~500℃和预应变量为10%~30%条件下的超塑性和显微组织演变。结果表明，分步拉伸试样的伸长率随着温度的升高而上升，随着预应变量的增加先上升后下降，450~500℃内其伸长率均大于单步拉伸试样。在变形温度为500℃、预应变量为20%条件下合金超塑性最佳，伸长率达到211%。分步拉伸时的间隙保温导致流变应力下降，下降程度随着预应变量的增加而变大，随着温度的升高先变大后减小；第二步拉伸时的峰值应力较单步拉伸的峰值应力明显减小。显微组织观察发现，合金在425℃时出现大量弥散相，在450℃时弥散相溶于基体中，晶界局部呈锯齿状，475~500℃时基体中出现三角状第二相，存在较多动态再结晶晶粒。
• Select
  铝合金铸件与型材焊接工艺及性能

  吴玲, 赵磊, 于瑞海, 周喆, 宋利刚, 于树洪

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 371-375. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了验证A356铝合金铸件和6082铝合金型材MIG焊接工艺，采用试验方法，为焊接工艺的选取提供试验数据。首先，对焊接件进行拉伸和三点弯曲试验，分析不同工艺下焊接件的力学性能和抗弯性；同时，对拉伸断口形貌进行分析，得出焊接电流与气孔数量的关系曲线；其次，对焊接件进行表面和内部X射线探伤，分析表面裂纹和内部缺陷。最后，通过观察焊接件的熔深，得出焊接电流与熔深的关系曲线。当焊接电流分别为140、150和160 A时，其熔深为0.79、1.47和1.85 mm。
• Select
  Cu-Ni-Sn合金高温本构模型及动态再结晶行为

  马艺霖, 樊文欣, 贾岩峰, 侯军伟, 鲍继轩, 李靖飞

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 376-379. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以Cu-Ni-Sn合金为研究对象，在Gleeble-3800热模拟试验机进行变形温度为650~850℃，应变速率为0.001~1 s^-1的热压缩试验，根据采集数据绘制应力-应变曲线，构建Cu-Ni-Sn合金高温本构模型，确定动态再结晶临界条件，并基于Avrami方程建立其动态再结晶体积分数模型。结果表明，所构建的Cu-Ni-Sn合金本构模型与试验结果相符合，平均相对误差为5.06%；其动态再结晶体积分数与真应变之间呈S形变化，并且较高温度和较低应变速率有利于动态再结晶。
• Select
  钢-铝板材无钉铆接接头的质量检测研究

  任波, 刘忠侠, 张国鹏, 史运嘉, 黄海, 蔡彬, 成方泳, 赵瑞锋

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 380-384. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  对0.7 mm厚度的SAE1004钢板和1.0 mm厚度的AA6111-T4铝板进行了无钉铆接，采用底部厚度和电阻增量检测法对其接头质量进行了检测。结果表明，接头质量的底部厚度检测法可反映材料变形程度，但对铝板预应变引起的负面影响不敏感。接头的电阻也能够反映材料的变形程度，但接头电阻增量与连接强度之间具有更明确的对应关系。当连接强度因为材料变形阻力的增加而减小时，电阻增量也会因为材料初始电阻的上升而下降。因此，接头的电阻增量法是无钉铆接接头质量检测中更适当的参考量。
应用·精密铸造
• Select
  基于相似理论和模型试验的K418B大型薄壁件的成形及品质

  丁雪, 吴东辉

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 384-390. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现利用比例模型来预测高温合金大型薄壁件的成形过程及内部品质的目的，采用物理相似的方法设计了比例模型并验证了其有效性。采用数值模拟和熔模铸造试验研究了高温合金大型薄壁件的流动性、凝固过程和内部品质。结果表明，比例模型可以充分反映原高温合金大型薄壁件的成形过程及内部品质，高温合金大型薄壁构件中筋条和无缝隙浇道连接的光滑薄壁处的充填凝固特性相同，且充填凝固速度均大于凸台的充填凝固速度，但充填凝固趋势相同。这表明相似理论与数值模拟及实际试验相结合可有效指导高温合金大型薄壁铸件的熔模铸造生产，有效降低其研制成本、提高成品率。
应用·压力铸造
• Select
  铝合金压铸过程中减少长抽芯针变形和偏摆研究

  李秋旭, 孙永明, 吴广坚, 苏海章, 冯东方

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 391-393. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对变速箱侧盖深高压油道孔压铸成形过程长抽芯针变形和偏摆问题，研究了压铸工艺、模具结构和抽芯针的材料对其变形和偏摆的影响。结果表明，浇注方案和关键工艺参数选择对减少长抽芯针变形和偏摆非常重要。长抽芯针定位稳定性、针与针套分段式配合结构、高压冷却结构均可降低长抽芯针变形和偏摆的可能性。高强度材料的长抽芯针可降低长抽芯针变形和偏摆的可能性。
• Select
  压铸模具定模芯的修模实践与探讨

  王桂林

  特种铸造及有色合金. 2022, 42(3): 394-396. https://doi.org/10.15980/j.tzzz.2022.03.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  介绍了某压铸模具定模芯的烧蚀、裂纹、粘铝等失效情况，并分析了形成原因。修模处理分为标记、焊接、数控铣和电火花加工等工艺过程，所修复模具的质量满足技术要求。同时，探讨了提高压铸模具使用寿命的措施，包括合理分析模具结构、正确选择模具材料、优化热处理工艺、改善使用环境以及规范维修保养等。