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主办单位:中国机械工程学会
主 编:周 玉
编辑出版:《材料热处理学报》编辑部
地址:北京市海淀区学清路18号
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刊 号:ISSN 1009-6264
CN 11-4545/TG
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定价:60元/册
热处理对轴承钢耐磨性能影响机制的研究进展
陈昱婧;谭昕暘;侯廷平;姚乐;Tsepelev Vladimir;吴开明;提升轴承钢的耐磨性能对于延长轴承寿命和提高机械设备的可靠性至关重要。本研究综述了热处理工艺通过调控关键组织以改善轴承钢耐磨性能的机制与效果。通过精确控制热处理过程中的加热温度、冷却速率等关键参数,可有效调控钢中贝氏体与马氏体的相对比例、细化晶粒尺寸,并优化碳化物的形貌与分布。以上多因素协同作用,显著提升了轴承钢的整体耐磨性能。近年来,外场电磁处理作为一种新兴技术,在改善轴承钢磨损性能方面展现了巨大潜力。该技术无需改变材料的宏观结构,即可调控其内部微观结构和物理特性,从而进一步优化力学性能和耐磨行为。展望未来,可探索将表面处理、传统热处理与外场电磁处理等多种手段有机结合,实现对轴承钢性能的多维度、协同化调控,为其在高应力、高频服役等严苛工况下的应用提供坚实材料基础。
基于残留奥氏体调控的第3代先进高强钢力学行为研究进展
余硕;蒋佳怡;栗萱;雷树仁;侯泽旺;张波;周宇涛;为满足汽车轻量化与碰撞安全性的双重需求,第3代先进高强钢已成为汽车材料的重要发展方向,而获得适当比例的残留奥氏体是实现其强度与塑性良好匹配的关键。首先综述了获得残留奥氏体的典型热处理工艺,如临界退火、淬火-配分、闪速加热和多步临界退火,概述了初始组织、形核位置和加热速率对逆相变动力学及残留奥氏体形貌的影响,讨论了C、Mn、Si和Al等元素在相界偏聚、碳化物竞争析出和相间配分中的作用,以及由此产生的化学异质性对残留奥氏体稳定性的影响。残留奥氏体稳定性受其形成路径、形貌、尺寸及局部化学配分的共同调控,并在先进高强钢的强度、塑性和服役性能平衡中发挥关键作用。最后综述了残留奥氏体对先进高强钢强塑性、损伤断裂、疲劳性能及氢脆行为的影响,并指出了关于残留奥氏体调控及其对先进高强钢力学行为影响未来研究中应重点关注的几个问题。以期为第3代先进高强钢中残留奥氏体稳定性的分级设计及成形性能与服役可靠性的协同优化提供参考。
航空发动机热防护涂层阻扩散性能研究进展
程涛涛;陈鹏;蒋家有于;于建海;丁坤英;元素持续扩散会诱导材料的结构与成分发生改变,这是导致热防护涂层功能衰退及失效的主要原因之一。抑制界面间的互扩散成为延长涂层服役寿命的重点研究方向。扩散的程度与温度、压力、电场等外部条件及化学成分、晶体结构等材料本征属性密切相关。首先,从界面失效、功能层退化和力学性能衰退3方面总结了热防护涂层的扩散失效模式;其次,阐明了引发扩散到失效演化全流程的理论基础;并根据失效机理从成分优化、宏观和微观结构优化和工艺优化等方面总结了热防护涂层不同的优化方法;最后,展望了高熵合金涂层和高能束表面处理等具有潜力的未来研究方向,以期对热防护涂层的阻扩散研究做出启示。
高熵合金中间层在不同焊接体系中的研究进展
杜进先;闫旺;赵敏;高熵合金因独特的高熵设计展现出卓越的综合性能,作为焊接中间层在解决先进材料连接瓶颈方面展现出巨大潜力。本文系统梳理了高熵合金中间层在焊接领域的研究进展。首先,深入分析了高熵合金中间层相较于传统中间层的核心优势,重点阐述了其抑制脆性金属间化合物生长、提高接头热稳定性及缓解残余应力的机理。其次,归纳了其在镍基高温合金、合金/钢异种材料、其他异种金属以及陶瓷/金属连接等关键领域的应用与成效。并讨论了其面临成本高昂、成分设计复杂、工艺适配性差以及实况下服役数据缺乏等挑战。最后,指出开发低成本高熵合金中间层、构建成分设计理论、优化连接工艺以及开展服役性能评估是推动其工程化应用的关键。
混合稀土La、Ce及热处理温度对6系铝合金组织性能的影响
王惠之;张野;王春连;胡振光;首先通过熔铸法制备了不同含量稀土元素La和Ce的6系铝合金,并对其进行了不同温度的固溶及时效处理。采用光学显微镜、扫描电镜和电子万能拉伸试验机等研究了混合稀土La、Ce添加及热处理温度对合金组织与力学性能的影响。结果表明:添加稀土元素La和Ce后,在合金中形成了Al3(La/Ce)和Al-Cr-La/Ce等弥散相,弥散的金属间化合物和第二相能有效地抑制合金在热处理过程中发生再结晶及晶粒粗化,起到了良好的改性和变质作用;固溶及时效处理通过β″相析出强化显著提升合金的强度,但过高的固溶温度或时效温度会引发晶粒粗化或过时效,导致合金的性能下降;经550℃固溶处理6 h+170℃时效处理12 h后的强化效果最佳,合金的抗拉强度为429 MPa,伸长率为15%。
Mg-Ce合金的时效析出行为及微观结构分析
王旭东;张永坤;石浩;孙本哲;β′亚稳态相普遍被认为是二元稀土镁合金中的最为重要的析出强化相,然而对于Mg-Ce合金,β′亚稳态相是否真实存在一直处于争论中。采用原子尺度高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)技术研究了Mg-Ce合金时效过程中的析出行为与微观结构,重点探讨了β′S析出相的晶体结构、微观特征以及与其他二元稀土镁合金中析出相的区别。结果表明:Mg-Ce二元合金的峰时效阶段可以形成β′S析出相,但相比于其他二元稀土镁合金出现的薄透镜状β′S,其厚度极薄,仅有1~2 nm厚度,且β′S呈现明显的晶格畸变;由此,稀土Ce可被视为能够形成β′S析出相原子序数最小的镧系稀土元素。
热处理冷却速率对TC21钛合金组织与性能的影响
成超超;陈文革;王龙刚;赵策琛;刘子健;针对TC21钛合金微观组织与力学性能之间定量关系不明确的问题,对其进行了不同工艺的热处理。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和万能材料试验机等研究了不同冷却速率对合金固溶时效处理后显微组织与力学性能的影响。结果表明:合金原始组织由粗大片层αt相、平行排列条状αs相和片层间残留的β相组成,α与β相尺寸分别为28.8和7.1μm,占比分别为89%和11%;在900℃固溶处理时,随着冷却速率的提高,片状αt相占比和尺寸减小,条状αs相向细针状转变,片层间残留的β相占比增多,形态变得断续且尺寸减小;在980℃固溶处理时,随着冷却速率的提高,条状αs相向短棒状转变,数量和尺寸逐渐减小,而片层间残留的β相变得“模糊”,其表面被大量极细小的次生α’相所覆盖,且尺寸也逐渐减小;建立了合金的强度与α与β相晶粒尺寸之间的定量关系,当固溶温度为900℃时,合金的屈服强度和抗拉强度与晶粒尺寸之间的拟合方程分别为Rp0.2=728+930×d-1/2和Rm=825+930×d-1/2,其中d为α与β相的加权平均晶粒尺寸。
Cu-3.2Ti合金的应力松弛行为和机制
彭怀超;研究了Cu-3.2Ti合金在200、250和300℃下的应力松弛行为及其微观组织演变。结果表明:Cu-3.2Ti合金的应力松弛率随温度升高显著增加,在200、250和300℃下分别5.2%、15.2%和37.8%;结合微观组织表征与应力松弛本构模型分析发现,应力松弛率随温度的升高而增大主要是由于β′-Cu_4Ti相的粗化以及热激活效应的增强,从而加速了位错密度的降低;通过引入门槛应力的修正幂律方程,能够较为准确地描述合金的应力松弛行为;其中,300℃下门槛应力显著降低,主要归因于析出相的粗化及再结晶的发生。
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