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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。
正式出版
收录年代

    庆祝中国科学院金属研究所建所70周年专刊前言

    左良
    445-446页
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    金属材料的组织定制

    李殿中王培
    447-456页
    查看更多>>摘要：根据性能需求设计组织是金属材料的重要发展方向.本工作提出了金属材料组织定制的新学术理念,其内涵是:基于材料物理本质进行介观尺度设计,建立组织与性能的量化关系,通过逆向精准调制并制备材料组织,满足材料服役性能需求.即,根据服役性能需求,首先进行组织筛选、跨尺度计算与组织要素量化,然后基于热力学和动力学调控进行组织制备,最后进行性能考核,迭代优化,实现组织定制.组织定制的前提是保证金属材料的纯净度和均质性,只有解决了材料的纯净性问题,夹杂物、杂质元素的影响作用才能排除;只有消除了宏观偏析缺陷的影响,材料才能实现均质性,材料的本征性能才能充分体现.本工作以航空发动机轴承用M50(G80Cr4Mo4V)钢为例,介绍了在控制钢的纯净度和宏观偏析基础上,根据疲劳性能目标要求,指出粗大的共晶碳化物是影响疲劳性能的关键组织,进而对碳化物量化设计,最后通过控制碳化物尺寸、类型、形貌及演化行为满足了疲劳性能需求.随着冶金工业的技术进步,组织定制是金属材料学科发展的必然.依托材料计算与数据科学,在组织定制基础上,未来将逐步优化合金成分设计,实现贵金属元素减量化、微量化直至素化,从而节约资源,发展绿色材料.

    金属材料组织定制显微组织服役性能评价

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    航天装备牵引下的铝基复合材料研究进展与展望

    马宗义肖伯律张峻凡朱士泽...
    457-466页
    查看更多>>摘要：天问一号是我国第一个行星探测器,其核心祝融号火星车承担着星面巡视和探测重任,已圆满完成预定90个火星日的探测并进入拓展任务.火星车上使用了多种SiC颗粒增强铝基复合材料,分别满足承载结构、运动机构、探测器结构的轻量化、耐磨损、耐冲击、尺寸稳定等苛刻服役要求,用量刷新了我国航天器铝基复合材料占比记录.本文介绍了针对火星车需求的4种铝基复合材料的研发历程,尤其是性能仿真、材料成分设计与制备加工等.在此基础上,针对未来飞行器等先进装备更苛刻服役工况对材料性能的更高要求,对低成本、高效制备和快速响应的需求,介绍了基于材料基因工程思想与大科学装置的研发新模式,展望了铝基复合材料未来的发展方向.

    铝基复合材料火星车制备加工材料基因工程大科学装置

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    层错能对面心立方金属形变机制与力学性能的影响

    张哲峰李克强蔡拓李鹏...
    467-477页
    查看更多>>摘要：层错能在面心立方(fcc)金属塑性变形和损伤过程中具有重要作用,本文主要总结了以下研究结果:(1)随层错能降低,fcc金属滑移方式逐渐从易于交滑移的波状滑移方式转变为平面滑移方式,直至发生变形孪生;(2)为了理解不同位错密度fcc金属中层错能的变化趋势,采用有效层错能的概念,随位错密度增加,有效层错能也随之升高;(3)层错能降低不是决定fcc金属形变孪生发生的唯一因素,通过第一原理计算模拟滑移和孪生之间的竞争关系,建立了fcc金属形变孪生临界判据;(4)通过对高层错能、中等层错能以及低层错能fcc金属疲劳位错组态的实验观察和分析,总结了fcc金属中形成规则驻留滑移带的判定条件;(5)随Al含量增加,Cu-Al合金层错能降低导致平面滑移程度增加,其拉伸强度和均匀延伸率呈现同步提高趋势;(6)采用指数应变硬化模型可精确描述Cu-Al合金拉伸加工硬化过程,进而预测了不同合金成分和微观组织状态Cu-Al合金屈服强度-抗拉强度-均匀延伸率之间的定量关系;(7)随Al含量增加,Cu-Al合金疲劳强度升高;在相同应变幅下,随Al含量增加,其低周疲劳寿命也升高.表明合金成分明显影响fcc金属形变损伤机制及微观缺陷(位错、孪生)演变过程,进而显著影响fcc金属及合金拉伸性能和疲劳性能,这为通过合金设计和制备提高fcc金属力学性能及服役可靠性提供了实验证据和理论基础.

    面心立方金属层错能滑移孪生强度塑性疲劳强度

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    3D打印医用钛合金多孔材料力学性能研究进展

    李述军侯文韬郝玉琳杨锐...
    478-488页
    查看更多>>摘要：钛合金多孔材料具有与人体骨匹配的弹性模量,可有效解决金属植入物与人体骨弹性错配;其内部存在的大量孔隙有利于周围细胞的长入和新骨的生长,从而促进骨组织形成.近年来,增材制造(3D打印)技术被用于钛合金多孔材料制备,该方法可以精确控制孔隙参数,并且克服了因金属高熔点造成的制备困难.本文综述了作者团队在3D打印医用Ti-6Al-4V、纯Ti以及低模量钛合金多孔材料组织及力学性能的研究结果.对于Ti-6Al-4V两相合金,其疲劳性能受多孔结构设计和多种后处理的影响.纯Ti多孔材料较Ti-6Al-4V更优的疲劳寿命源于其更好的塑性和形变孪晶的应变硬化效应.低模量Ti2448合金的优异疲劳寿命则源于其超弹性提高裂纹萌生寿命,高韧性提高裂纹扩展寿命.最后展望了复杂生理环境腐蚀疲劳性能、多孔材料表面生物活化处理和新型医用金属体系多孔材料等发展方向.

    医用钛合金多孔材料增材制造组织力学性能

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    铁磁性三维Ising模型精确解及时间的自发产生

    张志东
    489-501页
    查看更多>>摘要：本文综述在三维Ising模型精确解方面取得的研究进展.首先介绍作者构建的拓扑量子统计物理学,包括时间平均、Jordan-von Neumann-Wigner框架、拓扑结构对热力学性质的贡献等学术思想.然后介绍用Clifford代数方法和Riemann-Hilbert问题的方法证明作者提出的两个猜想,证明在两个猜想基础上推定的三维Ising精确解的正确性.在此基础上,探究了时间的本源,得出三维多体相互作用体系中粒子(自旋)间相互作用自发产生时间的结论.

    Ising模型精确解拓扑量子统计时间多体相互作用

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    耐Pb-Bi腐蚀Si增强型铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的研究进展

    吴欣强戎利建谭季波陈胜虎...
    502-512页
    查看更多>>摘要：结构材料是制约铅冷快堆建设的关键因素之一,原因是其组成元素在液态Pb-Bi共晶(LBE)中会发生不同程度的溶解,影响结构安全.候选结构材料铁素体/马氏体钢T91与不锈钢316在550℃饱和氧LBE环境中发生快速氧化腐蚀;溶解氧浓度降至1.26×10-6％(质量分数)可减轻T91的液态LBE腐蚀,但低于1×10-6％时,T91与316钢发生溶解腐蚀;T91液态LBE脆化敏感性高,导致其在350℃液态LBE中腐蚀疲劳寿命显著降低.与商用的(9％～12％)Cr铁素体/马氏体钢和316型奥氏体不锈钢相比,经微合金化的Si增强型铁素体/马氏体钢(9Cr-Si和12Cr-Si)和奥氏体不锈钢(ASS-Si),具有较好的组织稳定性和综合力学性能,且在液态LBE中形成的富Si氧化物提高了氧化膜的致密性,改善了其耐腐蚀性能,在550℃下静态饱和氧和动态控氧LBE环境中的溶解腐蚀受到抑制,有望满足铅冷快堆的设计需求.

    铁素体/马氏体钢奥氏体不锈钢液态金属腐蚀液态金属脆化力学性能组织稳定性

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    表面状态对核电关键材料腐蚀和应力腐蚀的影响

    韩恩厚王俭秋
    513-522页
    查看更多>>摘要：全球迄今发生的核电安全事件往往是由局部腐蚀造成,而局部腐蚀从表面起始.表面状态如何影响腐蚀,以及辐照和应力与之的交互作用已经成为核电站运行安全性、可靠性、经济性保障的重要技术难题之一.本文系统总结了在过去十余年的国家系列项目支持下,针对核电用关键结构材料在不同表面加工与划伤后微观组织变化、在模拟核电站一回路水中的腐蚀、应力腐蚀和辐照促进应力腐蚀行为,并将这些腐蚀行为与材料的微观组织以及力学、辐照等多因素相关联.结果表明,打磨、划伤和切削加工都会使材料近表面产生不同程度的梯度结构,表面变形层状态存在较大差异.划伤后,在划伤底部存在大于屈服极限的残余压应力.相同粗糙度的切削加工表面,机加工参数不同可以导致深度方向上形成的纳米晶区、晶粒畸变区梯度结构明显不同.这种微观组织与局部应力应变条件使得材料抗腐蚀能力差异显著,例如划伤导致的应力腐蚀裂纹数量与划伤深度正相关.在辐照、腐蚀、应力的联合作用下,辐照促进应力腐蚀敏感性进一步升高.最后展望了未来发展趋势.

    表面状态腐蚀应力腐蚀辐照促进应力腐蚀核电材料不锈钢镍基合金

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    以抗CMAS腐蚀为目标的稀土硅酸盐环境障涂层高熵化设计与性能提升

    王京阳孙鲁超罗颐秀田志林...
    523-536页
    查看更多>>摘要：环境障涂层是大推力和高推重比航空发动机的关键材料,能够为碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)陶瓷基复合材料热端部件提供有效防护,阻挡燃气及环境腐蚀介质的侵蚀.稀土硅酸盐具有与SiC基复合材料匹配的热膨胀系数以及良好的化学相容性,是目前国际公认的优选环境障涂层体系.然而,目前已知稀土硅酸盐材料耐典型低熔点氧化物CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)腐蚀性能不足,难以满足新一代航空发动机1300℃及以上温度的工程应用需求.本文总结了近年来稀土硅酸盐耐CMAS腐蚀相关研究进展,重点介绍了本团队关于单一稀土主元单/双硅酸盐CMAS腐蚀机理的研究成果,以此为基础提出高熵化设计思路,旨在充分利用不同稀土元素在与CMAS反应过程中呈现的特性差异,通过合理设计多稀土主元搭配实现稀土硅酸盐材料耐CMAS腐蚀性能提升.最后对高熵稀土硅酸盐环境障涂层的发展方向进行了展望.

    环境障涂层稀土硅酸盐高熵陶瓷CMAS腐蚀

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    中国科学院金属研究所冷喷涂技术研究进展

    熊天英王吉强
    537-546页
    查看更多>>摘要：冷喷涂具有喷涂温度低和颗粒速度高的特点,是一种发展十分迅速的材料固态沉积技术,在金属涂层制备、增材制造和零部件修复方面具有广阔的应用前景.作为国内最早从事冷喷涂技术研究的单位之一,作者所在单位中国科学院金属研究所在冷喷涂沉积层的结合机制探索、组织性能调控及技术开发应用等方面开展了大量的研究工作.本文将围绕上述方面系统介绍中国科学院金属研究所冷喷涂技术的研究进展.

    冷喷涂研究进展结合机制组织性能调控冷喷涂技术应用

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