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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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    平行沟槽织构对TB6钛合金表面润湿性、摩擦学性能和耐腐蚀性的改善

    郭嘉梁王芳刘俊杰刘玉怀...
    617-624页
    查看更多>>摘要：提出了一种快速制备具有超疏水性、耐磨性和耐腐蚀性的Ti-10V-2Fe-3Al(TB6)钛合金表面的方法.通过纳秒激光器对抛光的钛合金进行精确烧蚀,构筑了具有平行微沟槽阵列特征的织构表面.随后,利用紫外线灯照射和十八烷基三氯硅烷溶液浸渍进行化学改性,进一步增强了表面的疏水性.从表面形态和化学组分的角度分析了微沟槽间隔对织构表面润湿性的影响.结果表明,在干滑动、水润滑和油润滑条件下,所制备的超疏水表面相较于原始亲水表面,平均摩擦系数分别降低了 34％、56％和59％.此外,分析了相关摩擦系数变化的机理.通过动电位极化测试验证,所制备的超疏水表面展现出优异的耐腐蚀性,为钛合金基体提供了有效的长期保护.

    激光织构钛合金超疏水性摩擦学性能耐腐蚀性

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    工业纯钛TA1退火过程中的应力诱导晶粒长大行为

    刘继伟李学问房文斌
    625-631页
    查看更多>>摘要：探究了应力对纯钛再结晶行为的影响.在纯钛板的退火过程中施加弯曲应力,并观察一个截面在拉伸和压缩应力下的再结晶过程.制备了变形量分别为20％、40％和60％的工业纯钛TA1轧制板,然后将这些样品置于600 ℃和30 MPa下保温10 min.结果表明,在变形20％和40％的样品中,只观察到少数再结晶晶粒.此外,受应力区域的平均晶粒尺寸大于无应力区域.进一步将变形40％的轧制薄板在600 ℃和30 MPa下保温60和120 min,拉伸应力区域中晶粒的异常生长一直持续到达到临界尺寸,之后晶粒停止生长.再结晶过程中晶粒生长的持续增加可归因于应力促进的位错调节.具有有利条件的晶粒倾向于沿着所施加的应力方向异常生长.然而,钛板内的高密度残余位错导致晶粒生长的驱动力降低,导致临界尺寸的存在.这些发现解释了钛在拉伸和压缩应力下观察到的不同再结晶行为.

    TA1再结晶异常长大应力

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    激光熔覆TiC颗粒增强Fe基梯度涂层的耐磨性能

    刘鹏宇李辉张瑞华肖梦智...
    632-642页
    查看更多>>摘要：采用激光熔覆的方法将TiC颗粒增强铁基粉末熔覆在40Cr钢基体上制备高硬度耐磨梯度陶瓷涂层.利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的微观组织、物相、硬度及耐磨性进行研究.结果表明:熔覆层物相主要为奥氏体相、TiC强化相,并有少量铁素体相,激光熔覆TiC颗粒增强粉末制备的金属陶瓷涂层组织致密、物相与粉末组成基本一致;TiC强化相在熔池底部到顶部呈梯度分布,熔池中TiC强化相部分溶解、尺寸减小,部分受激光热作用长大呈四方形、雪花状、鱼骨状,TiC相在熔池底部呈现3种生长方式,且TiC增强相分布较少,熔池中部TiC增强相逐渐增多,熔池上部TiC增强相出现富集并桥接生长;熔覆层维氏硬度HV高达19 602.94 MPa,同等条件下,涂层的摩擦磨损深度为基体的1/5,显著提高了基体的耐磨性.

    激光熔覆TiC金属陶瓷组织性能

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    碳纤维-FeCoCrNiAl高熵合金颗粒混杂增强7075铝基复合材料的力学性能及断裂行为

    高昌琦马勤魏玉鹏田江霞...
    643-650页
    查看更多>>摘要：为探究双相增强体对铝基复合材料拉伸性能和断裂行为的影响,采用真空热压烧结工艺在580 ℃,30 MPa条件下保温10min制备了FeCoCrNiAl高熵合金颗粒增强7075铝基复合材料(HEAp/Al),Ni-Co-P镀层修饰碳纤维增强7075铝基复合材料(CF/Al)和FeCoCrNiAl高熵合金颗粒及Ni-Co-P镀层修饰碳纤维混杂增强铝基复合材料(CF-HEAp/Al).并对不同复合材料微观结构及拉伸性能进行分析表征及比较.结果表明:CF-HEAp/Al复合材料的屈服强度(YS)与极限拉伸强度(UTS)随纤维含量的升高(体积分数由0至40％)呈现先增大后降低的变化,延伸率则逐渐降低.鉴于Ni-Co-P镀层修饰碳纤维与FeCoNiCrAl高熵合金颗粒的混杂强化效应,CF-HEAp/Al复合材料的YS和UTS较HEAp/Al与CF/A1复合材料明显提高,且其断口表现出基体韧性断裂及纤维拔出与断裂的多种失效特征.

    碳纤维FeCoCrNiAl高熵合金颗粒混杂增强效应力学性能断裂行为

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    Hf对Zr-Al-Ni-Cu金属玻璃弛豫行为的影响

    王兴华王广涛刘小龙孟润心...
    651-659页
    查看更多>>摘要：通过测定快淬态和退火态比热与温度的关系,研究了 Hf元素对Zr70Al7.5Ni8Cu14.5(70Zr)、Zr55Al10Ni5Cu30(55Zr)和(Zr0.75Hf0.25)65Al7.5Ni10Cu17.5(65Zr0.75Hf0.25)厘米级金属玻璃焓和硬度弛豫的影响.结果显示:70Zr和55Zr合金的结构弛豫表现为单峰现象,在退火温度(Ta)接近玻璃转变温度(Tg)时出现弛豫峰;而65Zr0.75Hf0.25合金的结构弛豫表现为双峰现象,分别在523和648 K(接近Tg)时出现焓弛豫峰.70Zr和55Zr合金在Tg温度附近出现明显的单峰弛豫行为,表明合金在Tg之前的整个温度范围内具有较高的抵抗退火诱导结构弛豫的能力:另一方面,65Zr0.75Hf0.25合金在523 K附近出现一个弛豫子峰,可能是由于Zr-Hf原子对的键合性较弱,混合焓接近于零,随后在Tg附近出现明显的主弛豫.65Zr0.75Hf0.25和(Zr0.5Hf0.5)65Al7.5Ni10Cu17.5(65Zr0.5Hf0.5)合金的硬度也表现出类似的双峰现象,导致第一峰的T与焓弛豫峰的Ta一致.结果表明,满足非晶形成三原则的Zr、Al、Ni和Cu组成的类二十面体中程有序结构在低Ta温度下保持稳定;只有背离非晶形成三原则的65Zr0.75Hf0.25和65Zr0.5Hf0.5金属玻璃焓弛豫和硬度弛豫出现了双峰,表明形成大块金属玻璃非必要组元的增加将导致合金结构在低温退火过程中的不稳定性.

    焓弛豫硬度弛豫双级弛豫单级弛豫多组分金属玻璃

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    双主相混合稀土基RE-Fe-B磁体的磁性能和抗腐蚀性改进

    连昕丽周建军李仕林赵院红...
    660-666页
    查看更多>>摘要：为了实现稀土资源的平衡应用且降低RE-Fe-B稀土永磁材料的价格,针对混合稀土基永磁材料进行研究,分别采用单、双主相工艺制备了名义成分[(Pr,Nd)1-xMMx]30.3(Fe,Co)halM0.73B0.98(x=0.3,0.5和0.7,质量分数)的磁体,对比研究其磁性能和抗腐蚀性.研究发现:双主相工艺制备的磁体相比单主相工艺制备的同成分磁体展现了优越的磁性能和抗腐蚀性.当x=0.5,双主相磁体的磁性能为Br=1.308 T,Hcj=799.98 kA/m和(BH)max=325.6436 kJ/m3,远高于同成分的单主相磁体的性能(Br=1.297T,Hcj=746.8868 kA/m 和(BH)max=317.8428 kJ/m3).这种改进源于富稀土相分布的改进以及主相晶粒间和晶粒内部耦合作用的增强.当双主相磁体暴露在湿热环境下时,磁体中不仅存在富稀土相腐蚀,也存在主相晶粒的腐蚀成粉现象,这主要是由于富稀土相与水蒸气和氧气反应时产生氢气,导致主相晶粒被氢化,由于主相晶粒间和晶粒内部的镧铈分布差异,产生大的应力,导致其表现出区别于单主相磁体的腐蚀行为.

    混合稀土双主相工艺磁性能抗腐蚀性稀土的非均匀分布

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    具有薄外壁的闭孔泡沫铝棒的弯曲行为

    王增张赞刘楠楠夏兴川...
    667-675页
    查看更多>>摘要：通过熔融发泡法制备了具有薄外壁的铝泡沫棒(aluminum foam bar,AFB).通过悬臂梁弯曲实验和有限元模拟研究了跨度、直径和孔隙率对其弯曲变形行为的影响.采用高速摄像机记录了 AFB的弯曲变形行为,并得到了载荷和位移之间的关系.基于三维有限元的X射线微断层扫描技术(Micro-CT)重建AFB,并进行了数值模拟.结果表明,跨度对破坏行为有重要影响,跨度的增加导致了能量吸收能力下降.此外,直径和相对密度的增加也使得峰值载荷提高.有限元模拟结果与实验结果相吻合,这说明孔壁在弯曲过程中由于不同类型的应力而失效.在失效过程中,裂纹遵循孔壁最薄弱的路径传播.

    泡沫铝棒悬臂梁弯曲失效机制有限元模拟

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    LPBF成型加Ti铝基合金的组织特性及其对纳米硬度的影响

    王秋平关杰仁
    676-684页
    查看更多>>摘要：论述了在激光粉末床熔融(LPBF)成型Al基合金中添加Ti的影响.采用扫描电镜、电子背散射衍射、X射线衍射、透射电镜和纳米压痕测试等方法,研究了 Ti含量为3％(质量分数,下同)和不含Ti的LPBF制备样品的显微组织特征、相分布和纳米硬度.结果表明,该方法可获得较细的晶粒组织和较小的平均晶粒尺寸.由于Al3Ti析出相的非均相形核,晶粒尺寸范围减小到2.5μm以内.随着小角度晶界的增大,晶格畸变能增大,平均纳米硬度和杨氏模量分别提高到2.36和92.72 GPa.添加3％Ti后,LPBF处理的Al基合金<100>织构略有增强,但仍有一个随机的晶体取向.获得了a-Al向Al3Ti的相变.

    激光粉床熔融组织析出相纳米硬度晶粒尺寸

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    电镀钯对锆合金吸氢性能的影响

    赵立功李江豪郭慧娟杨大稳...
    685-691页
    查看更多>>摘要：锆具有良好的吸氢性能,被认为是储氘领域的候选材料.但由于其吸氢温度较高且吸氢动力学较慢,目前尚不能进行广泛应用.采用电镀钯的方法对锆进行表面改性,以提高其吸氢性能.结果表明:在经过镀钯且退火处理后的锆合金,在室温下可以实现吸氢,并且有适当的孕育期;与此同时,随着温度的升高,镀钯且退火处理后的锆合金孕育期缩短,吸氢速率变快.通过对微观结构进行分析,发现在氢化后,钯层与锆基板之间形成了过渡区,过渡区中存在PdH1.33和H0.62Zr0.38.由此可见,过渡区中的氢化物对改善锆的吸氢性能起着重要作用.通过对动力学机制进行研究,确定在室温下,镀钯且退火处理后的锆合金吸氢过程符合一维扩散机制;而在250℃时,符合二维扩散机制.

    锆电镀钯氢吸收温度氢吸收动力学

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    钛合金K-TIG深熔焊热源开发与数值仿真

    李岩李艳彪刘琪杨冰冰...
    692-700页
    查看更多>>摘要：K-TIG是在传统TIG焊基础上,将焊接电流提高到300A甚至更高并配合钨极冷却系统形成"匙孔"效应,最终实现大熔深的焊接工艺方法.K-TIG焊缝熔宽相对于等离子和激光焊接等焊接方法较宽,熔池体积较大.传统的热源模型不适合K-TIG焊热源分布特点,基于SYSWELD仿真平台和钛合金K-TIG焊接实验结果,开发钛合金K-TIG深熔焊数值仿真组合热源模型.结果表明,双椭球热源分配系数取0.75,作用深度取4 mm时,仿真熔池与实际接头横截面相符,正面熔宽为12 mm,且背部熔宽为5 mm.温度热循环曲线和残余应力有限元仿真结果与实验结果基本一致,验证了所建立的K-TIG热源模型的准确性.

    钛合金K-TIG数值模拟热源开发组合热源

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