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期刊信息/Journal information
稀有金属材料与工程
稀有金属材料与工程

殷为宏

月刊

1002-185X

rmme@c-nin.com

029-86231117

710016

西安市51号信箱

稀有金属材料与工程/Journal Rare Metal Materials and EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊是以稀有金属材料的研究、开发、生产、应用为报道内容的综合性学术技术刊物。《稀有金属材料与工程》主要报道钛、难熔金属(钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒)、贵金属(金、银、铂、钌、铑、钯等)、稀散金属和稀土金属等材料的研制；稀有金属材料的加工工艺,熔铸、粉末冶金、压力加工、热处理、机械加工、爆炸复合、涂复、焊接及其它特种加工工艺)；稀有金属材料的化学分析及机械、物理性能测试；同时还报道超导材料、陶瓷材料、磁性材料、功能材料、纳米材料、生物材料等新型材料及先进的材料研制、设计、制造工艺及其在国民经济各领域的应用。
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    FeCrMnAlCux高熵合金在0.5 mol/L H2SO4溶液中耐腐蚀性能的研究

    冯力王梦琪赵燕春李邱达...
    85-94页
    查看更多>>摘要：采用真空电弧熔炼技术制备出FeCrMnAlCux(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)高熵合金,通过XRD、SEM、EDS对合金的相结构及腐蚀前后的微观组织进行表征,利用动电位极化曲线、EIS、XPS以及浸泡实验对合金在0.5 mol/L H2SO4溶液中的腐蚀性能进行分析.结果表明,Cu元素的加入促进了合金中fcc相的形成,使合金由单一bcc结构转变为bcc+fcc双相混合结构.5种成分的高熵合金具有典型的枝晶形貌,随着Cu含量的增加,晶粒逐渐细化,组织逐渐均匀.FeCrMnAlCu1.5高熵合金的腐蚀电位最高(-0.363 V),腐蚀电流密度最小(2.148×10-5 A/cm2),合金的耐蚀性随着Cu含量的增加先提高后下降,当x=2.0时,腐蚀电位减小到-0.394 V,电流密度增大到2.865×10-4 A/cm2,其耐蚀性能仍优于未添加Cu元素的合金.腐蚀后合金截面处形成了复合氧化物保护膜,有效降低了合金在0.5 mol/L H2SO4溶液中的腐蚀速率.

    高熵合金微观组织耐蚀性氧化膜

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    基于第一性原理计算V元素对高熵合金A10.4Co0.5VxFeNi的组织及性能影响

    李远杨忠段洪波杨伟...
    95-101页
    查看更多>>摘要：采用第一性密度泛函理论,结合虚拟晶体近似(VCA)的方法建立晶体结构模型,开展高熵合金A10.4Co0.5VxFeNi的结构性能、弹性性能及基态能量计算.根据能量最低原理可确定,A10.4Co0.5VxFeNi高熵合金的最优K-point值为12×12×12,截断能为1000 eV.计算结果表明:A10.4Co0.5VxFeNi系高熵合金均可生成fcc+bcc结构,fcc的力学稳定性明显优于bcc的力学稳定性.V元素含量由0.2增至0.8时,bcc点阵常数降低约4％,fcc晶格常数降低约6％.随着V元素的增加,A10.4Co0.5VxFeNi合金的体模量、剪切模量逐渐减小.V元素含量为0.8时,bcc结构的泊松比异常增加,进一步说明了随着V元素含量的增加,材料的塑性变形能力降低,材料的脆性增加.经试验验证,A10.4Co0.5VxFeNi系高熵合金均由fcc和bcc组成,组织形貌均为两相组织;V元素含量由0.2升至0.8时,延伸率降低约85％,该试验结果与第一性原理计算的结果较为吻合.

    第一性原理高熵合金稳定性A10.4Co0.5VxFeNi

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    激光增材制造技术制备高熵合金的研究进展

    赵燕春宋海转王晓昱王园园...
    102-112页
    查看更多>>摘要：目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料中高熵合金设计自由度大,弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足,且在性能上不断取得突破.激光增材制造技术具有不同于传统的加工设计和制造理念,为推动先进合金材料的发展提供了新的可能,己经成为链接材料与产品的关键技术.本文基于不同维度的激光增材制造技术,从2D、3D和4D这3种维度分别介绍了激光熔覆技术制备高熵合金涂层、3D打印技术制备高熵合金和4D打印技术制备高熵高温形状记忆合金的研究现状,并结合目前研究中所面临的关键技术问题及解决方案进行了讨论,最后对激光增材制造技术制备先进合金材料进行了总结和展望.

    激光增材制造高熵合金高熵高温形状记忆合金4D打印

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    新型镍钴基高温合金拉伸性能和变形机制研究

    王晨王兴茂于鸿垚王联波...
    113-123页
    查看更多>>摘要：采用SEM、EBSD和TEM研究了室温(25 ℃)和中温(650、700和750 ℃)下新型镍钴基高温合金力学性能及其变形机制.结果表明:室温下,合金的屈服强度和延伸率分别是1176 MPa和22.5％,主要的变形机制为大量位错发生滑移,不全位错切割γ'相形成孤立层错.当温度达到650 ℃时,观察到微孪晶切割二次γ'相和γ基体,以连续层错切割二次γ'相和γ基体变形为主.在700～750 ℃时,以连续层错和微孪晶同时切割二次γ'相和γ基体为主,并且层错的长度和微孪晶的厚度随温度的升高而增加.650～750 ℃范围内,切割一次γ'相的机制从APB转变到孤立层错.讨论了中温条件下变形机制随温度的变化以及微孪晶、层错等的形成机制.其中给出了 a/6<112>不全位错剪切γ'相形成超点阵外禀层错(SESF)的一种原子互换扩散模型,解释微孪晶的形成过程,为进一步研制高性能水平的新型镍钴基高温合金提供参考.

    镍钴基高温合金拉伸性能变形机制层错微孪晶

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    POEM法制备微米级Cu球形粒子的传热与凝固行为模拟研究

    王旭东李鹏宇汤思璠岳怡心...
    124-135页
    查看更多>>摘要：脉冲微孔喷射法(POEM)制备微米级球形粒子是典型的无容器传热和凝固过程,制备出的球形粒子具有粒径均一、圆整度高、热履历一致等特点,对流和辐射主导的传热机制对其制备工艺、凝固过程和组织控制至关重要.针对脉冲微孔喷射法微米级球形金属粒子的制备过程、冷却传热与凝固特征,本研究建立了三维球坐标系下的粒子传热与凝固数值计算模型,考虑纯Cu粒子在无约束凝固过程中的对流和辐射换热特点,采用温度回升法处理纯金属的凝固潜热,计算了金属粒子在凝固过程不同阶段的温度变化与分布特点,考察了粒子凝固进程中的温度梯度、冷却速率、液固界面推进与凝固速度;模拟分析粒子的对流、辐射换热特征及贡献强度,探讨了不同制备工艺对粒子对流换热的影响,为POEM法微米级球形粒子制备工艺的优化和凝固过程调控提供参考.

    球形金属粒子脉冲微孔喷射法传热与凝固对流和辐射换热数值模拟

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    GH4141难变形高温合金铸态组织析出相鉴别及均匀化过程中回溶行为

    张献光陈佳俊杨文超周扬...
    136-147页
    查看更多>>摘要：GH4141变形高温合金因具有较高的高温强度和良好抗氧化性能,被广泛用于制造航空航天发动机高温承力部件.基于化学成分分析及晶体学法,对GH4141难变形高温合金铸态组织中典型析出相进行了详细鉴别与解析.通过高温均匀化实验,分析了均匀化过程中析出相回溶行为.结果表明,1130～1160 ℃中低温均匀化条件下,原铸态组织中针状σ相、板状η相、M3B2型硼化物以及γ'强化相等回溶至基体,M6C型碳化物仍存在.1190～1210 ℃高温均匀化条件下,合金中包括M6C在内的大部分析出相己回溶至γ基体,组织中仅剩余少部分MC型碳化物.MC型碳化物在固液两相区回溶,较难通过均匀化热处理彻底回溶消除.

    变形高温合金铸态组织均匀化热处理析出相

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    激光沉积制造特征分区定义及识别方法研究

    钦兰云张晶晶王伟杨光...
    148-158页
    查看更多>>摘要：激光沉积制造技术在飞机框、梁类大型件增材制造方面具有独特的优势,然而应力和变形成为阻碍该技术应用的瓶颈.因此分区工艺被广泛采用以离散制件的残余应力和缓解零件变形.然而,传统分区工艺不考虑零件的几何结构特征易导致不规则的分区搭接,从而引入气孔、熔合不良等缺陷.为了解决这一问题,提出了一种特征分区方法,根据典型框、梁结构件的片层结构几何形状特点,将特征分为"+"字形、T字形、L形和"—"字形4类,并对各类分区特征从形状、姿态和尺寸三方面进行限定,完成分区特征定义.提出一种基于区域骨架线检测的特征识别算法,利用骨架化算法有效简化特征并保留构型特性,采用向量叉乘法、定比分点法对特征区域骨架线完成特征角、平面姿态角及特征分支数等相关参数计算.通过比较计算值和定义值实现特征类型识别.采用典型飞机框件模型的切片数据对算法进行了验证,结果表明该算法能够快速而准确地识别各类特征,实现零件自动特征分区,为智能化增材制造技术打下基础.

    激光沉积制造特征分区特征定义特征识别

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    GH4151合金的凝固偏析行为及均匀化热处理研究

    盖永超张瑞周子荐吕少敏...
    159-168页
    查看更多>>摘要：GH4151合金是一种承温能力高达800℃的新型涡轮盘用铸锻变形高温合金,该合金在凝固过程中元素偏析严重,主要偏析元素包括Nb、Mo和Ti等元素,同时合金中包含大量的C元素,在熔炼凝固后期由于残余液相中的元素富集,枝晶间会析出大量有害相,包括(γ-γ')共晶,Laves相,η相和MC碳化物.实验通过研究C含量对各偏析元素的影响发现,增加C含量可减轻Nb元素在枝晶间的偏析,此外,随C含量的增加枝晶更发达,枝晶间区域减少.随后通过研究在1160～1210 ℃不同温度下的均匀化热处理对各枝晶间析出相的影响发现,(γ-γ')共晶和Laves相的熔点约为1180 ℃,η相的熔点约为1200 ℃,MC碳化物的熔点超过1300℃;同时,发现1170 ℃/16 h+1200 ℃/8 h双步均匀化热处理不仅可以消除铸锭中的偏析,而且避免了低熔点相过烧而产生的孔洞,使坯料更加有利于后续开坯变形.

    变形高温合金凝固偏析有害相均匀化

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    高频脉冲电流辅助轧焊AZ31B镁合金复合板界面连接机理

    许振波张婷婷王艳卞功波...
    169-177页
    查看更多>>摘要：为探究高频脉冲电流作用下金属板复合机理,设计了高频脉冲电流辅助轧焊复合预制缺口镁合金复合板试验.对比不同加载频率(25、50、75 kHz)参数下复合板连接界面和近界面组织演变特征及复合板的力学性能;通过金相显微镜观察近界面微观组织形貌特征;采用纳米压痕仪和维氏硬度计表征连接界面特征微区和横截面硬度分布规律;采用拉伸试验机和扫描电子显微镜进一步对镁合金板材的抗拉强度和断口形貌进行表征分析.结果表明,随着频率的增大,连接界面复合效果呈现先升高后下降的趋势;当高频电流频率为50 kHz时,镁合金复合板的抗拉强度和延伸率最优,分别达到292.52 MPa和25.7％.究其原因主要是基于高频脉冲电流的集肤效应、邻近效应、焦耳热效应及界面微区的接触电阻与轧制力耦合作用的结果.

    镁合金焊合高频脉冲电流集肤效应拉伸性能

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    固溶时效对TC21钛合金准β锻后组织性能的影响

    徐浩孙前江文超马鑫...
    178-187页
    查看更多>>摘要：对TC21钛合金进行准β锻造,再进行固溶时效热处理实验,研究了不同固溶时效热处理制度对合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明,TC21钛合金通过准β锻造后,再经固溶时效热处理后,合金的微观组织呈现典型的网篮组织.随着固溶温度的上升,片状a相含量和长度显著降低,同时合金强度增加,抗拉强度可达1269 MPa,而断裂韧性和塑性变化呈相反趋势,合金最大断裂韧性值可达71.7 MPa·m1/2.随着时效温度的上升,对片状a相的影响略小,但次生a相的厚度此时显著增加,此时合金强度降低,抗拉强度为1218 MPa,塑性和断裂韧性值提高.断口形貌则随着固溶温度的升高,断口表面和裂纹扩展路径愈发平坦.考虑合金的强度、塑性和断裂韧性之间的良好匹配,经综合分析可得,TC21钛合金准β锻后最佳热处理制度为:870 ℃/2 h,AC+590 ℃/4 h,AC,此时合金抗拉强度为1250 MPa,延伸率为6.61％,断裂韧性为64.6MPa·m1/2.

    TC21钛合金准β锻造热处理力学性能微观组织

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