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金属学报
金属学报

柯俊

月刊

0412-1961

jsxb@imr.ac.cn

024-23971286

110016

沈阳文化路72号

金属学报/Journal Acta Metallurgica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊为冶金和材料科学专业技术刊物。报道金属和材料科学及冶金技术领域重要科技成果。内容包括金属物理、物理冶金、断裂、金属材料科学、冶金工艺、冶金过程物理化、腐蚀与防护、亚稳材料、铸造、金属压力加工、焊接、粘接、复合材料、实验技术等方面。主要栏目有原始论文、短文快报、综合评述。读者对象是金属与材料科学、冶金技术领域的科技人员及相关专业的大专院校师等。
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    NiTi-Nb原位复合材料的准线性超弹性变形

    姜江郝世杰姜大强郭方敏...
    1419-1427页
    查看更多>>摘要：据文献报道,Nb纳米线增强NiTi记忆合金复合材料可展现超常的准线性超弹特性.为揭示该准线性超弹特性的产生和变形机制,通过真空感应熔炼、锻造、拔丝方法原位合成了NiTi-Nb复合材料丝材.TEM显微分析表明,Nb纳米线沿丝材轴向平行分布在纳米晶NiTi基体中.该材料在经历一次9%的预变形后会展现准线性超弹特性,其屈服强度达1.7 GPa,表观Young's模量约34 GPa,准线性超弹性应变接近5.5%.同步辐射高能X射线原位拉伸实验结果表明,准线性超弹性的产生与以下2点原因有关:(1)复合材料经历预变形后,Nb纳米线和NiTi基体间会产生耦合力,再次加载时,NiTi所受的耦合拉应力可以将局部区域应力诱发马氏体相变所需的外应力降低到零附近,并且耦合力越大,加载初期的相变速率越高,经过适当的预变形后,加载初始就能够持续发生高速率相变;(2)NiTi中耦合拉应力呈梯度分布,使相变应力-应变曲线不再是常见的"平台型",转变为"硬化型"斜线.

    NiTi-Nb复合材料应力诱发马氏体相变准线性超弹性

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    自然时效对Al-2.95Cu-1.55Li-0.57Mg-0.18Zr合金160℃人工时效的影响

    巩向鹏伍翠兰罗世芳沈若涵...
    1428-1438页
    查看更多>>摘要：针对Al-Cu-Li-Mg合金中自然时效对后续人工时效析出行为的影响机制问题,借助TEM、三维原子探针(3DAP)、三维重构(3DET)及力学性能测试等实验方法,系统研究了自然时效对Al-2.95Cu-1.55Li-0.57Mg-0.18Zr合金在160℃人工时效时微观组织及力学性能的影响.结果表明,自然时效形成的富Mg或Cu-Mg原子团簇及δ'相在人工时效早期溶解,导致硬度下降;随后大量的GPB区弥散均匀析出,硬度回升,随时效时间延长T1相析出,硬度进一步增加,在96 h出现第一个强化峰;随后,GPB区溶解,合金硬度降低;继续延长时效时间,T1相体积分数及板条状S相的数量增加,合金硬度再次升高,在192 h出现第二个强化峰.研究表明自然时效原子团簇可明显改变合金的人工时效析出行为及力学性能演变规律.

    Al-Cu-Li-Mg合金自然时效时效析出行为原子团簇

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    轧制态Mg-xZn-0.5Er合金板材组织及室温成形性能

    娄峰刘轲刘金学董含武...
    1439-1447页
    查看更多>>摘要：研究了Mg-xZn-0.5Er(x = 0.5、2.0、3.0、4.0,质量分数,%)合金板材在轧制过程中微观组织及织构的演变规律,并探讨了织构及第二相对合金室温成形性能的影响规律.结果表明,随着Zn含量的增加,合金提前发生了完全动态再结晶,在后续轧制过程中细小的动态再结晶晶粒长大并在应力的作用下被拉长,其显微组织由细小的等轴晶粒和粗大的变形晶粒组成,织构强度增大.当合金组织内仅存在细小弥散的第二相时,板材成形性能主要受板材基面织构影响;当合金组织内存在粗大第二相时,板材成形性能受板材基面织构和第二相共同影响,且当第二相含量较高时,第二相对成形性能的恶化作用会大于织构弱化所带来的积极作用.

    Mg-Zn-Er合金动态再结晶织构第二相成形性能

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    一种含富锰偏析带的热轧临界退火中锰钢的组织调控及强化机制

    陈学双黄兴民刘俊杰吕超...
    1448-1456页
    查看更多>>摘要：对含偏析带的热轧中锰钢进行临界退火处理,通过合理控制非偏析带区的逆奥氏体转变程度,获得了超高强塑积(PSE>70 GPa·%).结果表明,经不同温度热处理后,包(由原奥氏体晶粒边界定义)内晶粒的尺寸、取向显著影响中锰钢的力学性能和变形组织.在拉伸过程中,沿着拉伸方向,非偏析带内有利取向的包倾向形成拉长的条状细晶区,而不利取向的包倾向形成碎块状晶区.通过协调变形,相邻包将最终倾向形成上述2种微区亚结构的交替分布.非偏析带内的逆转变奥氏体因晶粒尺寸广泛分布而可承受较大的变形,从而使得偏析带内奥氏体发生足够的应变诱发马氏体相变(SIMT),最终获得优异的强度和韧性匹配.

    偏析带中锰钢临界退火超高强塑积马氏体包SIMT

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    Nd90Al10晶界调控对晶界扩散磁体磁性能和微观结构的影响

    刘路军刘政刘仁辉刘永...
    1457-1465页
    查看更多>>摘要：采用添加Nd90Al10 低熔点合金调控制备了扩散用烧结Nd2Fe14B磁体,并采用Tb晶界扩散制备了相应的扩散磁体,分析了扩散磁体的晶界结构和成分对磁体矫顽力的影响.结果表明,添加质量分数为0.5%的Nd90Al10 合金调控后,晶界扩散(GBD)后磁体的矫顽力提高到1439 kA/m,相对于未晶界调控的扩散磁体增加了530 kA/m.添加Nd90Al10 低熔点合金不会影响GBD前磁体的Curie温度,但降低了磁体的低温相变温度.GBD后磁体Tb取代晶格中的Nd引起Nd2Fe14B相的晶格常数减小,从而使XRD谱中衍射峰位右移.经Nd90Al10 调控后的扩散磁体表面处的主相晶粒的富Tb壳清晰可见.从距离磁体表面20 μm增加到100 μm时,富Tb壳层仍清晰可见.当深度继续增加到500 μm时,经Nd90Al10调控后的扩散磁体晶粒周围都有连续晶界相.经晶界调控的扩散磁体可见衬度明显的富Tb壳层,形成了非晶的富Nd相,增强了两两主相晶粒间的去磁耦合能力.Nd在富Nd相中心区域出现峰值,更多的富Nd相在晶界扩散过程中作为Tb向磁体内扩散的通道,Tb原子在富Nd相的浓度高达约35%,其扩散深度和使用效率明显提升.

    烧结钕铁硼晶界扩散磁性能晶界调控

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    Ti6Al4V表面微纳结构的制备及生物活性

    高晗刘力周笑宇周心怡...
    1466-1474页
    查看更多>>摘要：基于喷砂酸蚀技术,分别采用(36%～38%)HCl(质量分数)和20%HCl∶30%H2SO4 = 1∶1(体积比)混合酸,同时施加超声场,研究了酸蚀试剂、酸蚀时间和超声场等不同工艺参数对Ti6Al4V合金表面酸洗结构和形貌的影响规律.通过喷砂酸洗+感应加热的复合工艺,实现了Ti6Al4V合金表面微纳米多级结构的制备.结果表明,在一定时间内随酸洗时间的延长,微孔内壁的阶梯结构更加明显,超声可以加速酸蚀;在喷砂酸蚀的表面进行800℃感应加热后,表面得到了微米复合孔+纳米氧化物的多级结构,模拟体液浸泡实验表明得到的微纳米多级结构具有较高的生物活性.

    Ti表面改性酸蚀感应加热微纳结构

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    600℃NaCl盐雾环境下GH4169合金的腐蚀行为

    张伟东崔宇刘莉王文泉...
    1475-1486页
    查看更多>>摘要：利用氧化动力学测试,结合微观表征技术,从腐蚀动力学、腐蚀层相组成和组织结构等方面,研究了GH4169合金在600℃的NaCl盐雾环境中的腐蚀行为.研究表明,GH4169合金在NaCl盐雾和固态NaCl + 含O2水蒸汽环境下的腐蚀增重均明显增加,且后者的腐蚀速率显著大于前者.GH4169合金在NaCl盐雾环境下的腐蚀产物主要为Cr2O3、Fe2O3、NiFe2O4和NaNbO3,其腐蚀层较为致密,且氯在内腐蚀层中富集.在NaCl盐雾环境下,腐蚀初期GH4169合金以氧化和氯的活性氧化机理共同作用加速腐蚀,随着NaCl沉积量的增加合金腐蚀逐渐变为以氯的活性氧化机制为主的加速腐蚀.此外,对GH4169合金的主要元素及其氧化物在中温NaCl盐雾环境下的反应敏感性进行了计算分析,结果表明,NaCl盐雾环境下GH4169合金内各元素对氯活化腐蚀敏感性的排序依次为:Ti>Al>Nb、Cr>Fe>Mo、Ni,合金氧化物对环境的敏感性顺序为:TiO2>MoO2>Cr2O3(Nb2O5)>Fe2O3>Al2O3>NiO.

    GH4169合金NaCl盐雾合金元素敏感性

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    高铁转向架用钢G390NH在模拟海洋和工业大气环境下的腐蚀行为及产物演化规律

    宋嘉良江紫雪易盼陈俊航...
    1487-1498页
    查看更多>>摘要：通过周浸实验结合腐蚀动力学、常规电化学、微观形貌及腐蚀产物成分分析等方法,研究了在模拟加速海洋和工业大气环境下高铁转向架用钢G390NH的腐蚀行为和产物层的演化规律.结果表明,与SO32-相比,Cl-具有更强的穿透能力,生成的锈层以非稳态的Fe3O4和γ-FeOOH为主,该锈层并不能提供非常有效的防护,造成钢的腐蚀速率始终大于6 g/(m2·h).在酸性SO32-环境中,内锈层中富集了耐蚀的Cu,促进了α-FeOOH的生成,增加了锈层在酸性SO32-环境中的抗腐蚀能力.

    转向架用钢周浸实验大气腐蚀工业大气海洋大气腐蚀行为

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    机器学习辅助2000MPa级弹簧钢成分和热处理工艺开发

    杨累赵帆姜磊谢建新...
    1499-1512页
    查看更多>>摘要：通过收集弹簧钢及其他典型淬火+回火型钢铁材料的文献数据,采用面向性能的机器学习设计系统(MLDS)结合实验优化,实现了具备超高强度和良好塑性的新型弹簧钢化学成分及热处理工艺参数的快速设计.所开发的2种新型弹簧钢的抗拉强度分别为2183.5和2193.0 MPa、屈服强度分别为1923.0和2024.5 MPa、断后伸长率分别为10.5%和9.7%、断面收缩率分别为42.4%和41.5%.新型弹簧钢的强化方式以晶界强化和位错强化为主,细小的晶粒尺寸和适量的奥氏体使得弹簧钢在具备超高强度的同时保持良好的塑性.与现有同等强度级别的超高强度钢相比,新型弹簧钢具有显著的成本优势和工艺优势.

    弹簧钢超高强热处理机器学习

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    UN核燃料烧结致密化过程的相场模拟

    戚晓勇柳文波何宗倍王一帆...
    1513-1522页
    查看更多>>摘要：引入了平移和旋转等作用过程,建立了烧结致密化过程的相场模型,分析了平流通量刚体运动对烧结颈的形成、平衡二面角和烧结致密化过程的影响.模拟结果表明,引入平流通量刚体运动在烧结初期加快了烧结颈的形成,而在烧结后期作用不明显;烧结相场模型中是否引入平流通量不影响晶界平衡二面角的取值;致密化过程的气孔收缩分为3个阶段,分别是烧结初期的表面扩散主导阶段、平流通量取代表面扩散的阶段和致密化完成阶段;增大平移迁移率能加快致密化过程、增加致密化程度,但超过一定阈值后其作用达到饱和;颗粒完成致密化收缩后会形成稳定的三叉晶界(夹角120°),多晶UN烧结模拟形貌演化中三叉晶界的形成和气孔收缩致密化的行为与实验结果一致.

    相场模拟UN烧结致密化平流通量

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