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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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    Ti60合金VAR熔炼过程熔体流动与宏观偏析的数值模拟研究

    戴毅曹江海秦羽满李维...
    701-708页
    查看更多>>摘要：真空自耗电弧熔炼(vacuum arc remelting,VAR)是生产钛合金铸锭最常用的方式之一,但由于其熔炼过程温度高且不透明,通过实验研究其熔炼过程中流体流动行为和宏观偏析存在困难.基于此,本工作以Ti60高温钛合金为例,通过数值模拟方法对VAR熔炼过程展开研究,同时探讨了熔炼电流和磁场搅拌强度对流体流动行为和宏观偏析的影响.结果表明,VAR熔炼钛合金时,熔池形状由"扁平状"逐渐向"V形"转变;凝固结束后铸锭锭底和边部Zr元素含量低,中心和冒口含量高.熔炼电流产生的洛伦兹力使熔体沿逆时针方向流动,且熔炼电流越大,熔体流动更剧烈;同时也导致铸锭中心和冒口处出现更为严重的宏观偏析.搅拌磁场产生的洛伦兹力作用于整个熔池,不仅促进了熔池上部熔体的流动,也有利于熔池下部熔体的流动;当无搅拌磁场和搅拌磁场较大时,都会导致Zr元素在铸锭中产生较为严重的宏观偏析.为有效控制VAR熔炼钛合金时宏观偏析缺陷的产生,应采取小熔炼电流和合适的搅拌强度.

    熔体对流宏观偏析真空自耗过程熔炼数值模拟高温钛合金

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    孔挤压强化对7050铝合金孔结构疲劳性能的影响

    刘飞苏宏华徐九华梁勇楠...
    709-717页
    查看更多>>摘要：为了探究不同相对挤压量的开缝芯棒孔挤压强化对7050铝合金疲劳性能的影响,建立了开缝芯棒孔挤压强化有限元模型,开展了开缝芯棒孔挤压强化试验,分析了孔挤压强化试样孔壁残余应力和受载试样孔壁应力分布规律,探究了相对挤压量、残余应力和疲劳寿命之间的关系,揭示了开缝芯棒孔挤压强化工艺的抗疲劳增益效果.结果表明:试样孔壁挤入端,相对挤压量为2％、3％和4％,孔壁的最大残余压应力为246.8、338.6和367.7 MPa,相对挤压量与孔壁最大残余压应力呈正相关;受载试样孔壁挤入端,相对挤压量为2％、3％和4％,孔壁最大应力为451.2、368.7和321.6 MPa,相对挤压量与孔壁最大应力呈负相关;相对挤压量为2％、3％和4％的试样中值疲劳寿命是相对挤压量为0％的 1.17、1.52 和 1.71 倍.

    7050铝合金开缝芯棒孔挤压强化相对挤压量疲劳性能

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    Mn含量对Ti-6Al-4Mo合金显微组织和力学性能的影响

    黄庆国应字祥王志磊张志豪...
    718-725页
    查看更多>>摘要：以开发综合力学性能良好的高弹性模量钛合金为研究目的,采用冷坩埚悬浮熔炼法制备了 Ti-6Al-4Mo-xMn(x=0,1,2,3,4,质量分数,％)合金,研究了 Mn含量对合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,Ti-6Al-4Mo-xMn合金由a和β相组成,未出现Ti-Mn相.随着Mn含量的增加,合金的α→β相变温度降低,合金中β相的体积分数增加,合金的组织变细,魏氏组织逐渐增多;合金的硬度(HRC)从30增加到46,抗拉强度从838 MPa增加到1266 MPa,这是因为Mn元素在合金中引起了固溶强化和组织细化;合金的弹性模量呈现先升高后降低的趋势,当Mn含量为1％时,合金的弹性模量最高,约136 GPa,同时抗拉强度为916 MPa,较Ti-6Al-4V合金分别提高24.0％和3％,综合力学性能最好.

    Mn含量Ti-6Al-4Mo-xMn合金显微组织力学性能弹性模量

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    长期时效条件下Cr、Mo、W对DD98M合金铸态组织与性能的影响

    夏鹏辉王伟强鹿超曹铁山...
    726-735页
    查看更多>>摘要：基于团簇加连接原子模型和镍基高温合金理想成分式,对DD98M合金进行成分解析和再设计,降低Cr、Mo、W元素含量,得到DD98MC合金.利用真空感应熔炼制备2种合金的母合金,并进行固溶时效和1273 K下的长期时效.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试方法对.2种合金时效后的铸态组织进行研究,分析高温长期时效和Cr、Mo、W对合金铸态组织和性能的影响.结果表明,长期时效会引起γ'相的部分分解,促进元素扩散,加剧元素偏析.随长期时效时间的延长,γ'相粗化长大乃至出现筏化,硬度降低,错配度绝对值减小,γ'相立方度降低.随Cr、Mo、W元素含量降低,错配度绝对值减小,γ'相立方度降低,硬度降低.DD98M合金长期时效出现了γ'相筏化,在晶界和晶内有粗大的γ'相形成和大量的σ相析出.DD98MC合金长期时效只在晶界处有σ相和MC型碳化物析出.与DD98M相比DD98MC有更好的组织稳定性和机械性能.

    DD98M团簇加连接原子模型铸态组织长期时效Cr/Mo/W

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    核级IN718高温合金中混晶原因及其对力学性能的影响

    李奥迪梁田张学粮赵霞...
    736-747页
    查看更多>>摘要：通过设计不同初轧温度及变形量,研究了不同热轧工艺参数及轧后热处理对核级718合金组织和拉伸性能的影响.结果表明,在初轧温度低于1150 ℃且热变形量低于90％的条件下,组织中出现大量拉长晶,并降低合金的延伸率;当初轧温度达到1150 ℃或热变形量达到90％时,可以得到均匀的等轴晶组织.轧后板材进行990 ℃固溶处理后,δ相析出并对晶界产生钉扎作用,形成了混晶显微组织且在标准时效处理后在315 ℃时屈服强度、抗拉强度均值可达到1050 MPa和1238 MPa,断后伸长率高达26％;当进行1020 ℃固溶处理后可得长大的等轴晶粒,标准时效处理后在315 ℃时屈服强度、抗拉强度均值可达到985 MPa和1175 MPa,断后伸长率高达29％,显示出良好的强韧性.

    核级718合金拉长晶混晶拉伸性能

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    Ta、Co对新型高强抗热腐蚀镍基单晶高温合金组织稳定性的影响

    来永军宁礼奎赵岭柳一川...
    748-756页
    查看更多>>摘要：研究了 Ta、Co对一种新型高强抗热腐蚀单晶高温合金微观组织及1000 ℃长期时效中组织稳定性的影响.结果表明,随Ta含量的增加,γ'相溶解温度提高,完全热处理后的γ'相尺寸先增大后减小,Co降低了 γ'相溶解温度,减小了 γ'相尺寸并且降低了 γ'相的含量;1000 ℃长期时效过程中,随Ta含量的提高,γ'相粗化速率先降低后升高,Co降低了 γ'相的粗化速率,γ/γ'两相错配度和元素的扩散是影响γ'相粗化速率的主要因素;Ta提高了合金中γ'相的含量,促使Re、W、Mo、Cr元素向γ基体中分配,促进了 tcp相的析出,Co降低了 Re、W、Mo、Cr元素在γ基体中的分配,降低了基体的过饱和度,抑制了tcp相的析出.

    TaCo抗热腐蚀单晶高温合金组织稳定性

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    型壳保温方式对一种等轴晶镍基铸造高温合金组织和力学性能的影响

    张茂源欧美琼冉兴侯坤磊...
    757-767页
    查看更多>>摘要：通过设计型壳保温方式改变合金冷却速率,分析了冷却速率对一种等轴晶镍基铸造高温合金K4750显微组织和室温拉伸性能的影响.设计的4种型壳保温方式包括填砂、试棒不包保温毡、包单层保温毡和包双层保温毡,型壳试棒处的冷却速率大小顺序为:试棒不包保温毡≥填砂＞包单层保温毡≥包双层保温毡.标准热处理后,型壳填砂的试棒室温抗拉强度最高(1115 MPa),试棒不包保温毡次之(1095 MPa),包单层保温毡与包双层保温毡最差(分别为950和952.5 MPa).室温屈服强度、延伸率和断面收缩率变化规律与室温抗拉强度相同.采用OM、SEM以及EBSD等方法表征合金显微组织,发现型壳填砂、试棒不包保温毡、包单层保温毡和包双层保温毡的试棒晶粒均为等轴晶,平均晶粒尺寸分别为176、167、325、315 μm.填砂和试棒不包保温毡合金冷速较快,形成的细小等轴晶在应力条件下易于协调变形,凝固过程形成的MC型一次碳化物更细小且主要呈块状,有利于抑制变形时微孔洞、裂纹的扩展,显著提高了合金室温拉伸性能.相反,型壳包单层和双层保温毡的合金冷速较慢,形成的大尺寸等轴晶不利于晶粒间的协调变形,析出的大尺寸长条状MC型一次碳化物促进孔洞、微裂纹的萌生与扩展,使合金室温强度和塑性均显著下降.

    等轴晶镍基高温合金型壳保温方式晶粒尺寸MC型一次碳化物室温拉伸性能

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    复合亚固溶热处理对一种新型镍基粉末高温合金涡轮盘锻态显微组织的影响

    刘朝峰程俊义马向东肖磊...
    768-777页
    查看更多>>摘要：研究了复合亚固溶热处理工艺对一种新型镍基粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)γ'相组织的影响.结果表明,大尺寸锻造态涡轮盘件锻后冷速较低,γ'相的尺寸在100～4500 nm之间分布.在盘件上取小试样进行热处理试验,试样升温至1000和1050 ℃时,γ'相总占比下降,Oswald熟化机制及PAM机制同时存在.试样升温至1100 ℃时,晶内γ'相完全回溶.使用复合亚固溶热处理工艺,先将试样升温至1120 ℃保温2h,快速冷却后再分别升温至1000、1050和1100 ℃时,γ'相总占比均下降,晶内γ'相演变以Oswald熟化机制为主导,其形貌及尺寸在升温过程中相对稳定.在盘件上取性能试棒分别进行锻造态+1000 ℃(不保温)+时效热处理和锻造态+1120 ℃/2 h,80 ℃C/min+1000 ℃+815 ℃/8 h进行550 ℃拉伸测试,后者的屈服强度和抗拉强度显著高于前者,可为大尺寸涡轮盘件的双性能热处理工艺的制定提供参考.

    镍基粉末高温合金热处理显微组织γ相

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    ZrC增强激光熔覆CoCrNi合金熔覆层的组织及性能

    刘冉党鲜婷陈楚琦吴韬...
    778-786页
    查看更多>>摘要：采用激光熔覆技术,在低碳钢表面制备了 ZrC增强的CoCrNi合金涂层.研究了不同ZrC含量(0％,1％,3％,5％,质量分数)对CoCrNi基中熵合金涂层组织、硬度和耐磨性的影响.利用XRD、SEM和EDS分析了涂层的相组成及微观组织结构,并采用显微硬度和摩擦磨损试验对样品的硬度和耐磨性进行测试.结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,没有出现明显的裂纹及空洞等缺陷.不含ZrC的CoCrNi中熵合金涂层由单相fcc结构组成,随着涂层中ZrC的加入,涂层中的物相组成变为了 fcc+ZrC0.7+Cr23C6+ZrO2.涂层的晶粒得到了明显细化,实现了晶界强化、固溶强化和弥散强化(Orowan)的共同作用,形成的碳化物Cr23C6相与fcc固溶体结合形成共晶碳化物,起到了协同强化作用,有效地提高了涂层的硬度和耐磨性.ZrC中的Zr与空气中的杂质O结合生成的ZrO2也对涂层的性能产生了不利影响,主要是因为ZrO2的存在会导致涂层中颗粒分布不均匀加剧,弱化弥散强化的作用.当ZrC较少时,涂层的性能并未得到较好的提升;当涂层中ZrC含量增加到5％(质量分数)时,涂层中析出了较多的强化相ZrCo.7能够有效的提高材料的性能,该涂层的最大硬度(HVo.i)为(6379.8±147)MPa,摩擦系数为0.161,相较于不含ZrC的涂层均有较大的提升.

    ZrC激光熔覆CoCrNi合金微观结构性能

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    热处理对一种新型增材制造镍基高温合金显微组织与拉伸性能的影响

    王冠宋巍梁静静李金国...
    787-795页
    查看更多>>摘要：研究了不同热处理工艺对一种新型增材制造镍基高温合金ZGH451组织性能的影响.结果表明,沉积态组织主要由外延生长的微细柱晶组成,枝晶间存在γ/γ'共晶组织,合金中元素偏析造成了枝晶干与枝晶间γ'相尺寸差异,分别为100和250 nm.不同热处理工艺合金的组织和性能存在一定差异:随着固溶温度由1180 ℃升高到1350 ℃,合金偏析程度逐渐减弱,直至1350 ℃发现初熔组织;随着一级时效温度由1050 ℃升高到1150 ℃,γ'相的尺寸逐渐增大,形状由球状等不规则形状转变为立方状.综上,优化出适用于该合金的热处理工艺(HT2),与沉积态合金相比,完全热处理后合金的晶粒尺寸明显增大,且消除了合金的偏析及y/y'共晶,在1000 ℃拉伸变形过程中γ/γ'界面形成致密的位错网,抗拉强度和屈服强度分别为520 MPa和269MPa,延伸率为11％.

    镍基高温合金增材制造热处理拉伸变形

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