综述

• 高性能Cu-Ni-Si系合金成分设计与性能研究进展

  冯江;张彦敏;周延军;赵世恒;单运启;宋克兴;

  Cu-Ni-Si系合金以其优异的导电率、强度和抗应力松弛性能，已成为电子信息、新能源汽车和航空航天等领域中不可或缺的关键材料。然而，高性能Cu-Ni-Si系合金的成分设计优化、制备加工工艺的改进以及综合性能协同提升机制的探索等方面仍面临诸多挑战。因此本文通过对近年来Cu-Ni-Si系合金的科研成果进行分析总结，深入探讨了合金元素的种类、含量及其配比，以及形变热处理工艺对其导电率、强度和抗应力松弛性能的影响及作用机理，并对其未来的研究方向进行了展望。

  2025年05期 v.46;No.299 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 3339K]
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复合材料

• 热压烧结制备Cu-Al₂O₃-5Cr复合材料的组织与载流摩擦性能

  胡琳;邱文婷;周涛;张玉芳;肖柱;李周;

  采用真空热压烧结法制备了Cu-Al_2O_3-5Cr(ODS-5Cr)复合材料和Cu-5Cr合金，随后对其进行了固溶、冷轧及时效处理，采用维氏硬度计、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和摩擦磨损试验机等研究了两种材料经不同工艺处理后的显微组织、力学性能及载流摩擦性能。结果表明：经980℃固溶处理4 h、60%冷轧变形及450℃时效处理4 h后，ODS-5Cr复合材料与Cu-5Cr合金的力学性能与导电率得到了提升，硬度分别为154和149 HV0.5,导电率分别为79.6%IACS和82.9%IACS;ODS-5Cr复合材料中弥散分布的纳米Al_2O_3颗粒与位错发生交互作用，对位错及晶界产生钉扎作用，提升了ODS-5Cr复合材料的力学性能、耐磨性能和耐热性能；与Cu-5Cr合金相比，ODS-5Cr复合材料呈现出优异的抗过时效特性；当恒定载荷为2 N、电流为10 A时，ODS-5Cr复合材料的摩擦系数约为0.3,磨损率为5.58×10~(-5) mm~3·N~(-1)·m~(-1),载流摩擦性能优于Cu-5Cr合金，磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。

  2025年05期 v.46;No.299 15-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 3164K]
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• WC-304硬质合金在NaCl溶液中的腐蚀行为

  李浩浩;张展展;吴科君;冯继宇;葛敏;

  采用真空烧结技术制备了WC-304硬质合金。采用电化学腐蚀法分析了WC-304硬质合金在NaCl溶液中的腐蚀行为，并对合金的物相组成、开路电位、极化曲线、阻抗谱以及表面形貌进行了测定和分析。结果表明：添加304不锈钢粉末可以提高WC硬质合金的耐腐蚀性能，当304不锈钢粉末添加量为15 mass%时，硬质合金的耐腐蚀性能最好；WC-304硬质合金中的粘结相会在腐蚀初期优先腐蚀形成氧化膜，Cr会增强氧化膜的稳定性以及氧化膜和基体间的结合度，从而提高合金的耐腐蚀性；当304不锈钢粉末含量超过15 mass%时，由于整个合金中Fe、Ni成分占比不断增加，Ni与Fe会形成原电池，大大加快整体的腐蚀速率从而降低合金的耐腐蚀性。

  2025年05期 v.46;No.299 26-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 3047K]
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有色金属合金材料

• 回归再时效及Zr微合金化对Al-Cu合金组织和性能的影响

  陈家浩;王文鑫;赵瑞欣;郑罗肖;叶文涛;周庆阳;翁瑶瑶;

  针对汽车发动机用Al-Cu合金耐热性较差、寿命较低等问题，研究了回归再时效处理及Zr微合金化对其微观组织和力学性能的影响。结果表明：微量Zr的添加能够有效抑制Al-Cu合金在铸造过程中AlCuFe有害相的形成，促进该初生相在固溶处理中的溶解，同时生成了新的AlCuZr初生相；回归再时效能够促进Al-Cu-Zr合金中Al_3Zr相的析出，可作为θ′相的异质形核点，促进时效阶段θ′相的析出；相比单级时效，回归再时效后Al-Cu-Zr合金组织中的θ′析出相和Al_3Zr相的数量更多，尺寸更加细小且分布更加密集，析出强化作用得到提高，使得合金峰值硬度提高到137.8 HV0.5,比单级时效合金的峰值硬度提高了4%。

  2025年05期 v.46;No.299 35-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1926K]
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• T5时效对激光粉末床熔融制备的WE43合金组织和性能的影响

  岳太文;王秋林;门正兴;李子澈;吉辰;王亮;廖若冰;李坤;

  由于稀土(RE)元素在激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion, LPBF)制备的WE43合金中具有超高的固溶度，因此本文省去固溶处理过程，直接对其进行T5时效处理，研究了T5时效处理对其微观组织、物相、缺陷以及拉伸性能的影响。结果表明：T5时效处理后，WE43合金中的椭圆形和鱼鳞纹组织消失，平均晶粒尺寸由2μm长大至8.5μm,稀土相由点状弥散分布在α-Mg晶体内转变为连续或较小间距的分布在晶界处，形状为碟状或片状、针状，整体分布均匀；T5时效处理后WE43合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率相对于LPBF态分别下降了12.6%、10.7%和6.6%,其力学性能降低的原因可归因于以下3个方面：时效后合金的晶粒尺寸增大；时效后连续或较小间距分布于晶界处的脆性析出相破坏了晶界的连续性，以及微孔等缺陷依然存在；时效后稀土元素从α-Mg基体中析出，导致其在α-Mg基体中的固溶度降低；但稀土原子在α-Mg中的固溶度对LPBF制备的WE43合金塑性的影响程度相对较低。

  2025年05期 v.46;No.299 44-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2381K]
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• 短时退火对挤压态Mg-6Sn-3Al-1Zn合金组织和性能的影响

  朱慧慧;魏福安;丁勇;李芝兰;马鸿斌;

  首先以20∶1的挤压比在300℃下对Mg-6Sn-3Al-1Zn合金进行挤压，随后在350℃短时间退火2、5和10 min。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和万能试验机等研究了退火后合金的微观组织和力学性能。结果表明：随着退火时间的增加，合金中的Mg_2Sn析出相的数量先增加后趋于稳定，合金的平均晶粒尺寸和{0001}基面织构先增大后减少；当退火时间为5 min时，一方面，Mg_2Sn析出相数量增多，分布更加弥散，并且{0001}基面织构最强，会导致合金的强度上升，但另一方面，平均晶粒尺寸的增加会导致合金的强度降低，这导致合金的屈服强度变化不大；合金的屈服强度从退火2 min时的218 MPa提高到退火5 min时的251 MPa,这说明多峰组织合金中大小晶粒的体积分数对合金的屈服强度影响较大；当退火时间为5 min时，合金中的小晶粒(<10μm)所占体积分数约为80%,中等尺寸晶粒(10～15μm)所占体积分数约为16%,大晶粒(>15μm)所占体积分数约为4%,此时，合金的综合力学性能达到最优，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为372 MPa、251 MPa和17.1%。

  2025年05期 v.46;No.299 54-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 3685K]
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• 退火冷却速度对粉末冶金含铜钛合金组织与性能的影响

  陶学伟;吴则路;唐护洋;李斌;施国新;董强胜;

  对粉末冶金(PM)含铜钛合金进行了退火处理，利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、纳米压痕仪及摩擦磨损试验机等研究了不同冷却速下合金显微组织、硬度及耐磨性能的演变规律。结果表明：α+β两相区退火能够消除粉末冶金样品中有害的富铜相；提高冷却速度可以抑制初生α相粗化，并细化先共析α相与共析组织片层，显著提升合金的力学和摩擦性能；经水冷处理后的样品表现出较佳的综合性能，其显微硬度和纳米硬度分别达到368 HV0.1和4.2 GPa,摩擦系数及磨损率分别为0.58和2.36×10~(-13) mm~3/(N·m)。

  2025年05期 v.46;No.299 65-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 3800K]
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• 激光熔化沉积功率与氧含量对Ti-58Ta合金力学性能的影响

  张小媛;季亚奇;赵城;史雁行;唐鋆磊;刘学;

  分别以气雾化法和旋转电极法制备的具有不同氧含量的两种Ti-58Ta合金粉末为原料，采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了Ti-58Ta合金单壁试样。使用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及万能试验机等研究了激光功率与氧含量对合金微观结构、物相组成和力学性能的影响。结果表明：LMD制备的Ti-58Ta合金晶粒为沿沉积方向外延生长的柱状枝晶，枝晶内部和晶间区域主要由β相和α″相构成；随着激光功率的增加，合金致密度和力学性能先增加后减小，当激光功率为1400 W时达到最佳；LMD成型的Ti-58Ta合金中氧含量的增加，可以抑制β→α″相转变，从而影响合金晶格结构和物相含量，增强合金强度、降低合金塑性。

  2025年05期 v.46;No.299 74-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 3564K]
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• 超音频脉冲电流对电弧增材制造Inconel 718合金组织与性能的影响

  佟开开;韩国峰;许景伟;史程程;王文宇;朱胜;牛宗伟;

  电弧增材制造(WAAM)在镍基高温合金零件的生产制造中具有自由度高、生产速度快和材料利用率高的优势，但由于增材成形过程中的高热输入容易造成合金的组织粗大和Laves相大量析出，大大降低了其力学性能。基于此，提出了一种在钨极气体保护焊的基值电流上施加超音频脉冲电流的方法来调控电弧热分布以及焊接熔池。采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能试验机等对不同电流模式下增材制造的Inconel 718合金微观组织和力学性能进行了分析和研究。结果表明：超音频脉冲电流的加入使电弧热源更加集中，熔池的流动性增强，促进了强化元素中Nb和Mo等难溶元素在基体中的溶解扩散，从而抑制了Laves相的析出；施加超音频脉冲电流后Inconel 718合金的组织为较为细小的枝晶结构，Laves相的尺寸减小、分布的连续性降低；当施加的超音频脉冲电流大小为20 A,脉冲频率为50 kHz,占空比为20%时，合金的屈服强度为506 MPa、抗拉强度为821 MPa,伸长率降低至26.5%。

  2025年05期 v.46;No.299 85-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 4801K]
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• CrCoNi与(CrCoNi)₉₆Cu₄中熵合金在H₂SO₄溶液中的腐蚀行为

  陈今良;

  采用真空电弧熔炼制备了CrCoNi与(CrCoNi)_(96)Cu_4中熵合金，首先对合金进行了变形量为67%的轧制变形，随后在800℃下进行退火30 min的处理，比较退火态CrCoNi与(CrCoNi)_(96)Cu_4中熵合金在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中的腐蚀行为。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对合金的相结构及腐蚀后的微观组织进行表征，利用动电位极化曲线与交流阻抗(EIS)对合金在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中的腐蚀性能进行测试。结果表明：在0.5 mol/L H_2SO_4溶液中，(CrCoNi)_(96)Cu_4合金的自腐蚀电流密度与腐蚀速率均小于CrCoNi合金；EIS数据表明(CrCoNi)_(96)Cu_4合金的钝化膜电阻大于CrCoNi合金的钝化膜电阻，即(CrCoNi)_(96)Cu_4合金比CrCoNi合金具有更为优异的耐腐蚀性能。

  2025年05期 v.46;No.299 95-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2112K]
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黑色金属合金材料

• 稀土Ce对马氏体耐磨钢奥氏体转变行为的影响

  胡宇航;田方铖;高雪云;王海燕;袁晓鸣;

  为研究稀土Ce对马氏体耐磨钢高温相变及连续冷却过程的影响，制备了有、无Ce的两组NM400耐磨钢。采用淬火热膨胀仪、扫描电镜、显微硬度仪和X射线衍射仪等分析了Ce对实验钢过冷奥氏体连续冷却转变动力学、高温相变、硬度及显微组织的影响。绘制了实验钢的连续冷却转变(CCT)曲线和原位X射线衍射图谱，对比Ce加入后曲线和衍射图谱的变化。结果表明：微量的Ce对NM400耐磨钢在不同冷速下的组织演变规律影响不大，但是添加Ce使珠光体组织细化并且减小了马氏体板条间距，改善了碳化物析出，细化了实验钢的组织，提高了其硬度；Ce提高了NM400耐磨钢的奥氏体转变温度，使CCT曲线中的奥氏体相区扩大，并且使CCT曲线出现两个新的稳定区域，在升温过程中，Ce减缓了实验钢的奥氏体转变进程，使实验钢在相同温度下的奥氏体转变程度减弱。

  2025年05期 v.46;No.299 103-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 4681K]
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• 退火温度和时间对W350高牌号无取向硅钢组织及织构的影响

  尹萍;牛宇豪;邵凯旋;乔家龙;王海军;

  采用光学显微镜与X射线衍射仪(XRD)研究了不同温度(850、900和950℃)退火保温不同时间(2、3、5和7 min)对W350高牌号无取向硅钢显微组织和宏观织构的影响。结果表明：W350高牌号无取向硅钢冷轧板的显微组织存在较多形变带，织构类型以γ纤维织构和α纤维织构为主；经850～950℃退火后，样品均发生了完全再结晶，形变带全部消失，呈现等轴晶组织形态；整体上看，退火温度越高，保温时间越长，再结晶所形成的平均晶粒尺寸越大，退火板织构类型主要是γ纤维织构和α~*纤维织构。与冷轧试样相比，随退火温度的升高和保温时间的延长，α纤维织构逐渐向α~*纤维织构转化和立方织构向{001}<210>聚集，且γ纤维织构组分与强度明显降低；保温2和3 min时，随退火温度的升高，因平均晶粒尺寸的增大，试样的铁损始终逐渐降低，但保温5和7 min时，随退火温度升高，铁损先下降后上升，950℃退火时，保温时间过长导致晶粒过大，铁损出现升高现象。总体上看，随着退火温度的升高和保温时间的延长，W350无取向硅钢的磁感应强度始终在降低，但变化范围较小，在950℃退火保温3 min后，其磁性能最佳，P_(1.5/50)=2.48 W/kg,B_(50)=1.680 T。

  2025年05期 v.46;No.299 112-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2505K]
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• 高锰TWIP钢的力学性能及高温氧化行为

  王豆;李天颖;袁晓云;张凯峰;

  孪生诱发塑性(Twinning induced plasticity, TWIP)钢具有优异的强塑性配合，且通过成分设计与合理的预处理工艺相结合可获得良好的抗高温氧化性能。采用光学显微镜、扫描电镜、电子万能实验机和X射线衍射等研究了高锰TWIP钢在不同温度退火后的微观组织和力学性能，以及氧化温度与Cr含量对其高温氧化行为及氧化膜性质的影响；制备了一种防护涂层，并对其防护作用进行了研究。结果表明：在600～1000℃的退火温度范围内，随着退火温度的升高，实验钢的晶粒尺寸增大，退火孪晶数量增加，抗拉强度下降，伸长率上升，强塑积也略有上升；在850～1000℃氧化时，实验钢的单位面积氧化质量损失及质量损失率都随氧化温度的升高和氧化时间的延长而增加；提高Cr含量可有效增强实验钢的抗高温氧化性能。另外，所制备的防护涂层可明显提高实验钢的抗高温氧化性能，采取涂层防护后实验钢在1000℃下氧化6 h后，单位面积氧化质量损失显著降低。

  2025年05期 v.46;No.299 122-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2357K]
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• 在线感应加热回火温度对55SiCrNb弹簧钢组织和性能的影响

  戴启雷;张元杰;孟开仁;方舟;李坤;

  采用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、透射电镜(TEM)及拉伸试验等研究了在线感应加热回火温度对55SiCrNb弹簧钢微观组织和力学性能的影响。结果表明：不同温度回火后，试验钢的组织主要为回火板条马氏体并在板条内含有较高密度的位错，板条马氏体中分布有长条状的Fe_(2.5)C析出物及颗粒状的Fe_3C析出物，组织中未发现有弥散析出的Nb的碳化物，Nb的主要作用是细化晶粒，在快速感应热处理中微合金化元素Nb很难以第二相沉淀强化作用为基体提供强度增量；随着回火温度的升高，试验钢中的小角度晶界所占比例逐渐降低，组织中位错密度也逐渐降低，马氏体会不断分解，这些均会导致试验钢的强度逐渐降低，断面收缩率增大。

  2025年05期 v.46;No.299 130-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 3364K]
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• 深冷处理对锻造态和激光沉积态GCr15轴承钢组织及力学性能的影响

  赵子涵;燕敬祥;冯冰;张士玉;董志超;吴赟;黄莉兰;

  研究了深冷处理时间对锻造态和激光沉积态GCr15轴承钢微观组织、物相组成、硬度、拉伸性能及耐磨性的影响。结果表明：深冷处理均能够使两种方式制备的GCr15轴承钢试样中的马氏体板条细化，碳化物的析出增多，促进残留奥氏体继续转变为马氏体，有效降低GCr15轴承钢试样中的残留奥氏体含量；随着深冷处理时间的延长，两种成型方式试样的显微硬度和耐磨性均逐渐提升，并均在深冷处理时间为32 h时达到最高值(锻造态(872.8±3.8) HV10,激光沉积态(984.2±6.6) HV10),同时经过32 h深冷处理后，锻造态和激光沉积态GCr15轴承钢的抗拉强度分别提升了126和32 MPa。

  2025年05期 v.46;No.299 137-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2917K]
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• 奥氏体稳定化对车身结构钢DP780组织与性能的影响

  万宇;亓海全;李文通;笪仲钟;王为民;李欣欣;谢盈盈;姚小凤;

  在不同退火温度与贝氏体等温条件下，研究了采用不同方式冷却后残留奥氏体对车身结构钢DP780组织与性能的影响。结果表明：退火温度相同时，终冷冷速越慢，残留奥氏体含量越高；冷速相同时，残留奥氏体含量受退火温度的影响较小；残留奥氏体中的碳含量随等温温度的升高先减小后增大，残留奥氏体的热稳定性先升高后降低；随等温温度的升高，残留奥氏体尺寸逐渐减小，组织中的小角度晶界数量增多，小尺寸残留奥氏体及马-奥岛在小角度晶界附近呈弥散分布。退火及等温处理后DP780双相钢的抗拉强度虽略有下降但伸长率大幅上升，强塑积显著增大，从而使其综合力学性能得到改善。

  2025年05期 v.46;No.299 148-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 3436K]
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材料表面改性

• 激光功率对Fe-Ni-Ti熔覆层成形质量与性能的影响

  刘伟;柯大伟;闻凯;王纪龙;高婷;李翔;陈雪辉;

  采用激光熔覆技术在45钢表面制备了Fe-Ni-Ti激光熔覆涂层，并研究了不同激光功率(1200、1400和1600 W)对Fe-Ni-Ti涂层成形质量和力学性能的影响。结果表明：不同激光功率下，熔池与热影响区之间均存在明显分界线，不同激光功率制备的熔覆涂层均能与基体形成良好的冶金结合；当激光功率为1200和1600 W时，熔覆层顶部表面出现较多的长裂纹；当激光功率为1400 W时，熔覆涂层的平均显微硬度最高，达到475.83 HV0.5,是基体硬度(187.7 HV0.5)的2.54倍，其摩擦磨损性能也较好，在稳定磨损阶段摩擦系数最低，磨损量仅有0.0051 g。Fe-Ni-Ti合金粉末在熔覆过程中会在熔池内部形成硬质相TiC颗粒，TiC不仅能细化涂层的晶粒大小，还能增加熔覆涂层中晶界的数量，有利于提升熔覆涂层的显微硬度和耐磨性。综合来看，当激光功率为1400 W时，熔覆涂层具有较好的成形质量和力学性能。

  2025年05期 v.46;No.299 157-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 2340K]
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• 氮氢比对AISI 9310齿轮钢渗氮层组织和性能的影响

  孙忠武;李富霖;刘瑞良;吴新宇;

  在不同氮氢比下，对AISI 9310齿轮钢进行440℃渗氮处理12 h。利用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜等对渗氮层的组织结构进行表征，利用维氏硬度仪、球-盘式摩擦磨损试验机、电化学工作站等对渗氮层硬度、耐磨性和耐蚀性能进行测试和评价。结果表明：渗氮层主要由ε-Fe_(2-3)N、γ-Fe_4N以及含N的过饱和α-Fe相(α_N)组成；随着氮氢比的减小，ε-Fe_(2-3)N相逐渐减少；在不同氮氢比下渗氮试样的表面硬度均在1000 HV0.05左右，有效硬化层厚度均在100μm以上，其中氮氢比为1∶1和1∶3时，有效硬化厚度约为150μm,而氮氢比为1∶5时，有效硬化层厚度可达175μm;经过渗氮处理后，齿轮钢的耐磨性和耐蚀性均得到了显著提升，其中耐磨性最佳的渗氮试样的氮氢比为1∶3,其主要磨损机理是磨粒磨损，其次是氮氢比为1∶5时的渗氮试样，其主要磨损机理是磨粒磨损和黏着磨损；耐腐蚀性能最佳的渗氮试样为氮氢比为1∶1,其次为氮氢比为1∶5。表明可以采用渗氮替代常规渗碳对AISI 9310齿轮钢进行表面改性，并有效提升其综合性能。

  2025年05期 v.46;No.299 166-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1897K]
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• h-BN含量对Fe基涂层微观组织和性能的影响

  田杰;贺甜甜;宋高昂;陈文博;岳赟;杜三明;张永振;

  为了改善Fe基涂层的微观组织和性能，采用等离子熔覆技术在U75V钢表面制备了不同h-BN含量的h-BN/Fe涂层，通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、维氏硬度仪，残余应力仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站等对涂层的微观组织、力学性能、摩擦学性能和腐蚀性能进行表征。结果表明：未添加h-BN的涂层组织主要由Fe(Cr, Ni)、α-Fe、(Fe, Cr)_7C_3相组成，随着h-BN含量的增加，涂层中有Fe(Cr, B)和CrN相生成，此外还有部分h-BN未分解，涂层的晶粒细化；随着h-BN含量的增加，涂层的硬度先增加后减小，1.0 mass%h-BN涂层的硬度最高(739.7 HV0.5),在稳定阶段的平均摩擦系数和磨损率都最低，分别为0.39和4.29×10~(-3) mm~3·N~(-1)·m~(-1),电化学测试结果表明其自腐蚀电位最高，为-0.3216 V,腐蚀电流密度最小，为1.88×10~(-6) A·cm~(-2),表明1.0 mass%h-BN涂层的耐磨性和耐腐蚀性最好；涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和粘着磨损。

  2025年05期 v.46;No.299 175-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 3306K]
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• 等离子渗氮对H13模具钢耐铝黏着及铝液熔蚀性能的影响

  葛再宝;张林;顾晋;郑军;袁静;

  采用等离子渗氮技术对H13模具钢进行渗氮处理，利用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、静态热熔蚀等研究了不同氮氢比对等离子渗氮层结构、力学性能及耐铝液腐蚀性能的影响。结果表明：高氮氢比条件下形成以ε-Fe_3N+γ′-Fe_4N相为主的渗氮层；随着氮氢比降低，渗氮层厚度降低，ε-Fe_3N相含量减少，渗氮层韧性提高；H13模具钢经过渗氮处理之后，耐磨损性能得到提高，并能有效抑制摩擦铝黏着，同时渗氮层中形成的致密化合物层能够提高H13模具钢的耐铝液腐蚀性能；在氮氢比1∶3的条件下等离子渗氮层具有最佳的综合性能。

  2025年05期 v.46;No.299 185-194页 [查看摘要][在线阅读][下载 5011K]
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• 电压对掺锡微弧氧化涂层微观结构和生物性能的影响

  李婧;杨巍;邓婉蓉;高巍;王力群;

  为研究电压对微弧氧化涂层微观结构和生物性能的影响，采用不同电压在锡酸盐电解液中对TC4钛合金进行微弧氧化处理。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析涂层的微观组织结构及相组成，在模拟体液环境中借助摩擦磨损试验机和电化学工作站分别评价涂层的耐磨损性能及耐腐蚀性能，通过酶标仪测量菌液的光密度值(OD)评估涂层的抗菌性。结果表明：TC4钛合金微弧氧化涂层的物相主要由Ti相、金红石型TiO_2、锐钛矿型TiO_2、SiO_2和少量SnO_2组成；随电压升高，微弧氧化涂层厚度增加，涂层中的Sn元素含量增加；经微弧氧化处理能够改善TC4钛合金的耐磨性，微弧氧化涂层的磨损机制均为黏着磨损，随电压升高，涂层的摩擦系数及磨痕宽度均先减小后增大，在电压为450 V时，涂层表现出最佳的耐磨性；由于微弧氧化涂层存在缺陷及Sn、Ti间存在电位差，因此未能改善TC4钛合金的耐蚀性；当电压为500 V时，涂层的抗菌性最佳，菌液的光密度值为0.126。

  2025年05期 v.46;No.299 195-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 2370K]
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• 激光熔覆原位合成TiC-Ti₃SiC₂/Ni基复合涂层的组织和摩擦学性能

  谭林;闫峘宇;杨柳;吴文正;叶宏;

  以不同Ti、Si、石墨粉末含量的Ni45A粉末为原料，采用激光熔覆技术原位合成TiC、Ti_3SiC_2相，在H13钢表面成功制备出TiC-Ti_3SiC_2/Ni基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计等研究了TiC-Ti_3SiC_2/Ni基复合涂层的物相、显微组织和硬度，并采用磨损试验机分析了复合涂层在室温(RT)、300℃和600℃下的摩擦学性能和磨损机理。结果表明：复合涂层主要由γ-Ni固溶体、Cr_7C_3、TiC、Ti_5Si_3和润滑相Ti_3SiC_2组成，其中TiC呈块状和花瓣状，Ti_3SiC_2和Ti_5Si_3呈颗粒状，Cr_7C_3为胞状；20%Ti-Si-C/Ni复合涂层的显微硬度最高，为824.47 HV0.2,约为Ni基涂层(501.36 HV0.2)的1.6倍；在不同温度下，TiC-Ti_3SiC_2/Ni基复合涂层的磨损率都明显低于Ni基涂层，其中20%Ti-Si-C/Ni复合涂层具有最优的耐磨性；随着磨损温度的升高，20%Ti-Si-C/Ni基复合涂层的磨损机理由轻微的磨粒磨损向磨粒磨损和氧化磨损转变。

  2025年05期 v.46;No.299 202-211页 [查看摘要][在线阅读][下载 1704K]
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材料模拟计算

• 共沉淀强化ODS铁素体合金的热变形行为

  杜沛南;刘烨;肖文卓;杨思敏;陈旭;贺双;章林;

  氧化物弥散强化(ODS)铁素体合金因其优异的高温强度和抗蠕变性能，被广泛应用于核能及高温结构应用中。在高温热变形过程中，ODS铁素体合金中的纳米氧化物颗粒具有优异的高温稳定性，使得其在高温下仍能保持较高的强度。然而，较低的塑性使得ODS合金容易在热变形过程中形成裂纹等缺陷。因此，研究其热变形行为对开发高性能铁素体基合金具有重要的科学意义。通过热模拟实验，研究了机械合金化制备的ODS铁素体合金在不同变形温度(500、600、650和700℃)和应变速率(0.001、0.01和0.1 s~(-1))下的热变形特性。基于不同变形条件下获得的峰值应力，计算了合金的热变形激活能，构建了其本构方程，并使用动态材料模型(DMM)绘制了其在不同应变(0.2、0.3、0.4、0.5)及峰值应力下的热加工图。结果表明：合金适宜的热变形区间主要集中在高于580℃的低应变速率区域，在此区域选择合适的变形温度和应变速率能使基体发生动态再结晶并避免晶粒过分长大，可有效避免热加工过程中缺陷的产生，从而获得性能更优的热变形产品。

  2025年05期 v.46;No.299 212-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 4016K]
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其他

• 碳纤维增强复合材料/Q235低碳钢的自冲铆接-电阻点焊复合连接

  石红信;张肖飞;邱然锋;周志丹;肖笑;里中忍;

  采用自冲铆设备和电阻点焊设备对碳纤维增强复合材料(CFRP)与Q235低碳钢进行了自冲铆接-电阻点焊复合连接，观察和分析了接头主要连接区域的形貌，对接头进行了拉伸测试，并分析了其失效形式。结果表明：接头中的铆钉与工艺垫片、铆钉腿与Q235钢之间形成了冶金结合，并且铆钉腿部和工艺垫片对CFRP圆孔孔壁裂口有一定的强化作用；当焊接电流为2.2～5.5 kA时，复合接头的抗剪载荷随着焊接电流的增大而增加；接头的拉伸失效模式分为CFRP材料撕裂和铆钉腿部和Q235之间的钢/钢断裂两种类型。

  2025年05期 v.46;No.299 222-229页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K]
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• 椰壳炭对钛酸钡陶瓷介电性能的影响

  黄祺薇;梁博;谢雨芹;朱明璋;邴丽娜;沈振江;

  采用固相烧结法将椰壳炭掺杂到纯钛酸钡中，通过调控椰壳炭的掺杂量和烧结工艺条件，研究其对钛酸钡陶瓷介电性能的影响。结果表明：所有样品均为钛酸钡四方相结构，无杂相生成；在掺杂椰壳炭的陶瓷样品中，晶粒粒径变大，晶格常数变大，峰值皆有所右移；在BaTiO_3&1.00%～4.00%C的样品中，介电损耗大部分都低于0.2,其中BaTiO_3&1.00%C样品在预烧温度为900℃时介电损耗最低，达到0.068,晶粒尺寸主要在1.3～1.6μm之间，此时相对介电常数频率稳定性也有显著提升，介电性能最优；这是由于在烧结过程中，掺杂离子进入钙钛矿结构BaTiO_3中的B位，C~(4+)作为电子受体中和了氧空位，减少自由电子的数量，抑制Ti~(4+)的还原，可以有效地降低钛酸钡陶瓷的介电损耗。

  2025年05期 v.46;No.299 230-244页 [查看摘要][在线阅读][下载 4141K]
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