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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
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刊 号:ISSN 1009-6264
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高熵合金的力学和耐磨性能研究进展
马哲;张磊;李长生;程兴海;刘翔;邓志彬;孙慧洁;高熵合金因其多主元素设计与高混合熵特征,展现出独特的相稳定性,在力学和摩擦学领域表现出优异的性能。本文综述了高熵合金的力学性能和耐磨性能最新研究进展,分析了元素及其微观结构变化(相结构、第二相、晶粒尺度)对合金性能的影响,以及不同热处理工艺条件对合金硬度、强度及耐磨性的调控作用。指出未来可进一步优化高熵合金的成分设计和制备工艺,深入研究热处理过程中合金的组织演变规律与其力学性能和耐磨性能的关联机制,开发适用于实际工业应用的合金体系,尤其是在航空航天和高温环境中的应用。
不同渗氮技术对钢材渗层组织、渗层深度和表面硬度的影响综述
李栋;王嘉正;张凯;韩啟椿;刘国亮;姚亚刚;综述了气体渗氮、离子渗氮及液体渗氮3种典型渗氮技术对钢材渗层显微组织演变、深度分布及硬度梯度的影响机制。通过对比分析各技术的工艺特征与作用过程,阐明了3者通过差异化机制调控钢材渗层特性的规律,重点分析了渗氮温度、保温时间和氨气分解率等关键参数的协同作用机制,即实现高表面硬度、合理渗层深度及组织稳定性的关键要素。最后,展望了这3种渗氮技术的未来发展方向,指出渗氮技术将朝着绿色化、智能化与复合化方向发展。
低温时效处理对高导热近共晶Al-Si合金薄壁压铸件组织性能的影响
林向飞;全泳琪;程汉明;汤杰;采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子万能试验机和热导率测试等研究了低温时效处理对一种近共晶Al-Si合金薄壁手机中框压铸件组织和性能的影响。结果表明:经低温时效处理后,Mg及Cu固溶原子将从合金α-Al基体中析出并形成β-Mg_2Si和θ-Al_2Cu等强化相,α-Al基体晶格畸变程度降低,合金热导率提高;升高时效温度或延长时效时间,会使析出相数量增多、尺寸变粗,导致合金的综合力学性能降低;经180℃低温时效处理4 h后,合金的综合性能较为优异,其屈服强度为207.0 MPa,抗拉强度为325.6 MPa,断后伸长率为6.5%,热导率为156.32 W/(m·K);与压铸态试样相比,导热性能与力学性能得到同步提升,且几何形状与尺寸保持稳定。
热处理对选区激光熔化制造Ti-Ta-Nb-Zr钛合金显微组织及力学性能和耐蚀性能的影响
张凯;卿腾飞;刘丹;罗杨;卢尚文;采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、万能材料试验机及电化学工作站等研究了固溶时效热处理对选区激光熔化制备的Ti-10Ta-2Nb-2Zr钛合金显微组织、力学性能和耐蚀性能的影响。结果表明:选区激光熔化制备Ti-10Ta-2Nb-2Zr钛合金的物相由α/α′组成,500℃时效后,出现了少量β相;沉积态合金的组织为柱状晶,固溶时效处理后演变为网篮结构;沉积态合金的抗拉强度和断后伸长率最低,分别为794 MPa和7.2%;随着时效温度升高,合金的抗拉强度先升高后降低,在300℃达到最大值,为863 MPa;断后伸长率随着时效温度的升高而逐渐提高,500℃时效时断后伸长率达到最大值,为12.2%;弹性模量随着时效温度升高而逐渐降低,沉积态合金具有最大的弹性模量,为114 GPa;在500℃时效时,因β相的出现,弹性模量达到最小值,为82 GPa;在3.5 mass%NaCl溶液中,沉积态合金的耐蚀性能最差;固溶时效处理后,耐蚀性能获得显著提升;300℃时效时,合金具有最小的腐蚀电流密度、最大的阻抗模,耐蚀性能最佳;500℃时效时,因少量β相出现,合金的耐蚀性能有所下降。
激光熔覆钛合金粉末效率的多因素协同作用分析
秦子艺;肖笑;张柯柯;吴东升;孙康;张毅;内田成明;为解决激光熔覆钛合金粉末过程中粉末效率波动(77.5%~85%)制约工艺稳定性与材料利用率的问题,以纯Ti、TC4(Ti-6Al-4V)及Ti60 3种钛合金粉末为对象,结合高速摄影、红外测温与示踪粒子法,分析了粉末特性对熔池热流场及粉末效率的多因素协同作用机制。结果表明:粉末的化学成分与本征属性显著影响熔池状态,TC4因含高反射率Al、V元素,熔池温度最低(1957℃)、流速最慢(4.91 mm/s),粉斑最小(1.75 mm)且易飞溅;纯Ti无合金元素干扰,熔池温度最高(2037℃)、流速较快(5.88 mm/s);Ti60粉斑最大(1.9 mm)且稳定,熔池温度(2002℃)与流速(5.79 mm/s)居中。马兰戈尼数(Ma)揭示了熔池对流强度的差异,纯Ti(Ma≈76.8)、Ti60(Ma≈54.7)、TC4(Ma≈34.8)的Ma值大小与熔池流速呈正相关。Ti60因粉斑—熔池匹配性优、温度与流速适宜,粉末效率最高(85%);TC4受低温、低流速及飞溅影响,粉末效率最低(77.5%)。
Ti_2AlNb合金铸件晶界球化热处理与塑性优化
贾可伦;程超;张博华;刘玉敬;赵子博;研究了Ti_2AlNb合金铸态及热处理态的组织与拉伸性能。结果表明:Ti_2AlNb合金的铸态组织由粗大板条状O相、B2基体及晶界连续片层α2相组成;经1020℃×2 h/AC(空冷)+960℃×2 h/OC(油冷)+800℃×24 h/AC热处理后,晶界α2相显著球化,组织演变为球化α2颗粒、粗/细片层α2/O相及B2基体;α2相的球化过程为扩散主导的相变,通过阻碍裂纹萌生及偏折扩展路径显著提升合金的塑性;与铸态及B2单相区退火(1070℃)+固溶时效态合金相比,1020℃退火及固溶时效后合金在保持高强度的同时(抗拉强度和屈服强度分别为1080.5和1019.7 MPa),伸长率(9.26%)分别大幅提升了349.5%和148.3%。
时效处理对Inconel 718合金带材应力腐蚀开裂的影响
黄洁明;张国梁;高长源;陈刘涛;潘雨航;徐杨;王旭;谭军;Inconel 718合金是一种沉淀强化镍基合金,因其高强度、抗辐照性和耐蚀性,被广泛用于压水堆燃料组件的关键部件。然而,该合金在辐照、应力和腐蚀介质共同作用下存在应力腐蚀开裂(SCC)风险,可能危及燃料组件和堆芯安全。首先对Inconel 718合金带材进行不同工艺的时效处理,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了合金带材时效处理后的微观组织及第二相分布,并在模拟压水堆一回路水环境中进行慢应变速率拉伸试验以评估其抗应力腐蚀开裂性能。结果表明:663℃长时间时效处理的718合金带材的晶界成分均匀,无δ相析出,γ″相尺寸最小、密度最高,单位面积裂纹长度最短,抗应力腐蚀开裂性能最优。
固溶处理后冷却速率对C700R-1合金微观组织及力学性能的影响
白亚冠;李鑫轩;聂义宏;傅万堂;通过室温/高温拉伸试验、高温持久试验、扫描电镜(SEM)等研究了固溶处理后不同冷却速率对C700R-1合金微观组织、室温及高温力学性能的影响。结果表明:固溶处理后的冷却速率对合金晶粒度无明显影响,但随冷却速率降低,晶界处颗粒状M23C6、片层状M_6C与γ′相析出数量增加,尺寸增大;当冷却速率低于5℃/min时,γ′相尺寸由空冷态的10 nm粗化至0.5℃/min冷却速率下的100 nm;当冷却速率为5℃/min时,合金的屈服强度、持久断裂时间最高,但塑性和冲击吸收能量较低;随着冷却速率加快,合金的屈服强度、持久断裂时间下降,而塑性和冲击吸收能量提高;而冷却速率低于5℃/min后,其持久性能显著下降。综合考虑γ′相和碳化物的尺寸与形态及各项力学性能,作为700℃超超临界汽轮机转子用的C700R-1合金的固溶处理后的冷却速率不宜低于5℃/min。
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