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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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    连续激光烧蚀作用下Ti-6Al与Ti-48Al合金表面的温度场

    孙若晨弭光宝
    2405-2412页
    查看更多>>摘要：钛合金的高温阻燃性能是制约其在航空发动机中应用的重要因素,而激光点火法能够精确反映钛合金在局部加热时的阻燃性能.在Ti-6Al与Ti-48Al的温度场研究中,通过钛合金激光点火实验表征了温度场演化特性,同时在微观瞬态机制分析中引入了分子动力学(MD)模拟与JMatPro计算等方法.结果表明:在激光连续照射下,Ti-Al系合金表面首先形成熔池,熔池温度场从中心到边缘呈正态分布.当中心温度达到起燃临界点时,产生扩展燃烧,扩展燃烧路径沿气流方向推进.与Ti-6Al相比,Ti-48Al合金在激光烧蚀下的阻燃性能更高.这是由于Ti-48Al具有更高的传热性能,导致光斑温度场边界附近的热集中效应减弱,因此需要增加氧分压,降低合金起燃点,才能在同等激光热源下达到Ti-48Al合金的起燃边界条件.另外在扩展燃烧路径方面,MD模型显示试件存在边界热集中效应,这揭示了除气流方向之外的另一种扩展燃烧路径影响机制,即激光光斑产生的热量传导至临近边界时中断,在边界附近产生热量集中,因此燃烧路径亦倾向于沿该方向扩展.

    钛铝合金激光点火分子动力学模拟温度场

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    弹性磁力工具抛光钛合金叶片叶根

    徐成宇季冬峰张云朱永伟...
    2413-2419页
    查看更多>>摘要：针对钛合金叶片叶根区域铣削纹理难去除、抛光工具与工件易干涉等问题,提出弹性磁力小工具头抛光工艺,实现叶片叶根区域的光整加工.采用有限元软件ANSYS Maxwell仿真不同磁极极向排布对磁场分布状态的影响,比较了弹性和非弹性磁极载体对磁力小工具头抛光叶片叶根的效果;通过正交实验法优化了弹性磁力小工具头抛光叶片叶根的工艺参数.结果表明:与非弹性磁性抛光工具相比,采用聚氨酯作为磁极载体的弹性磁力工具可以有效提高被抛光工件的表面质量.采用最佳加工参数(主轴转速=900r/min、进给速度=6mm/min、加工间隙=1.5 mm以及磨料粒径=10～14 μm)对叶片进行抛光实验,叶片叶根处原有的铣削加工纹理被有效去除,表面粗糙度由抛光前的0.95 μm降至0.12 μm.验证了弹性磁力小工具头抛光工艺对实现高质量钛合金叶片叶根表面光整加工的可行性.

    钛合金叶片叶根倒角弹性磁力抛光工具工艺参数表面粗糙度

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    亚稳态β钛合金Ti55511模锻过程中显微组织演变与变形行为

    谷宾熊智豪杨平顾新福...
    2420-2429页
    查看更多>>摘要：采用电子背散射衍射法研究了模锻对亚稳态β钛合金Ti55511显微组织演变和变形行为的影响.在模锻之前,对Ti55511合金进行了多道次锻造,以优化钛合金织构导致的力学行为各向异性.结果表明,模锻后,Ti55511部件局部区域表现出不同的显微组织和织构.在所有变形区域都没有发现＜100＞纤维织构.动态回复再结晶发生在模锻早期承受大应变的区域,大多数局部区域形成了网篮组织.

    亚稳态β钛合金显微组织织构模锻EBSD

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    不同尺寸的α相对亚稳β钛合金Ti-5.5Cr-5Al-4Mo-3Nb-2Zr拉伸性能的影响

    劳振宏张浩宇王圣元程军...
    2430-2437页
    查看更多>>摘要：为了研究新型亚稳β钛合金Ti-5.5Cr-5Al-4Mo-3Nb-2Zr的微观组织与拉伸性能之间的关系,设计了一种可以在β基体中析出不同尺寸α相的ABFCA热处理工艺(在α+β相区进行固溶处理,然后随炉冷却,最后进行时效处理).这种热处理工艺获得的微观组织由初生α相(αp)、亚微米级棒状α相(αr)和次生α相(αs)组成.结果表明,具有多尺寸α相的合金具有较高的强度和极好的塑性.当合金的极限抗拉伸强度为1125.4 MPa时,合金的断后伸长率可以达到18.3％.建立了合金强度与α相之间的关系,即合金的强度与α相的宽度以及平均间距的-1/2次幂成线性关系,尺寸和相间距较小的αs相通过对位错滑移的阻碍作用使合金的强度大大提高.透射电子显微镜观察表明,在α/β界面上存在大量的位错塞积,而且在拉伸变形之后的αp相内发现了大量的形变孪晶.当位错滑移受到阻碍时,在应力集中处萌发孪晶,而孪晶又可以启动一些难以滑移的位错,同时塑性应变在αp、αr、αs相和β基体中均匀分布,使得合金的塑性有较大提升.

    亚稳β钛合金α相热处理工艺拉伸性能

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    高Cr含量的Ni-Cr合金激光熔覆层组织与耐磨性能

    潘朝阳刘宗德申越路鑫杰...
    2438-2445页
    查看更多>>摘要：采用高速激光熔覆技术制备了4种Ni-xCr合金熔覆层(x=20、40、60和80,质量分数),研究了不同Cr含量的Ni-Cr合金熔覆层的显微组织与耐磨性能的关系.结果表明,4种Ni-Cr合金熔覆层的组织均为网状枝晶结构.其中,Ni-20Cr和Ni-40Cr为单相的γ-(Ni,Cr)固溶体,其磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损.随着Cr含量的增加,Ni-60Cr和Ni-80Cr为γ-(Ni,Cr)相和Cr相,且存在富Cr沉淀物,磨损机制为粘着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损.适度增加Cr含量可以提高Ni-Cr合金熔覆层的硬度和耐磨性.然而,过量添加Cr会导致富Cr沉淀物的析出.这些沉淀物的硬度为2430.4 MPa,低于Ni-60Cr基体(4024.86 MPa)和Ni-80Cr基体(7022.68 MPa)的硬度.富Cr沉淀物与熔覆层基体之间存在硬度过渡区,裂纹极易在过渡区萌生并扩展,造成深层剥落,不利于熔覆层的耐磨性能.Ni-80Cr的硬度最高,但其Cr含量过高导致表面存在大量的贯穿性裂纹和较多的富Cr沉淀物,最终表现出最差的耐磨性能.Ni-60Cr拥有较高硬度和致密的微观结构,因此表现出最好的耐磨性能.

    Ni-Cr合金激光熔覆富Cr沉淀物耐磨性能

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    保温时间对难变形高温合金U720Li热变形行为的影响

    臧喜民赵广迪武金江姜昊源...
    2446-2457页
    查看更多>>摘要：为了改善难变形高温合金U720Li的热加工性能,研究了变形前保温时间(5和10min)对该合金的热变形行为的影响.结果表明,流动应力随应变速率的提高而增大,但随变形温度和保温时间的增加而减小.依据所建立的Arrhenius本构模型计算的峰值应力与实验值吻合良好,说明该模型可准确预测U720Li合金热变形行为.保温时间为5和10min的热变形激活能分别为992.006和850.996 kJ·mol-1.建立了U720Li合金在这2种保温时间下的热加工图.通过分析热加工图各区域对应的变形组织,明确了保温5 min的最佳热加工条件为 1090～1110 ℃/1～10 s-1和 1146～1180 ℃/1～10 s-1,而保温 10 min 的最佳热加工条件为 1080～1090 ℃/1～10 s-1和 1153～1160 ℃/1～10s-1.可见适当缩短变形前保温时间可扩大该合金的安全加工窗口.在未发生开裂的情况下,动态再结晶(DRX)晶粒随变形温度和保温时间的增加而逐渐增大,但随应变速率的增加先减小后增大.当变形温度低于1100℃,主要DRX机制为颗粒诱导连续DRX.当变形温度高于1130℃,主要DRX机制转变为不连续DRX.

    难变形高温合金热变形行为热加工图动态再结晶

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    镍基单晶高温合金的低周疲劳裂纹萌生行为

    张金刚刘新灵陈星李振...
    2458-2467页
    查看更多>>摘要：对镍基单晶高温合金在530 ℃的低周疲劳裂纹萌生行为进行研究.结果表明:在530 ℃、应变比0.05时,疲劳裂纹的萌生行为与最大应变的变化关系密切.在最大应变为2.0％时,疲劳裂纹在试样表面的驻留滑移带位置萌生,且萌生平面位于｛111｝滑移面,萌生位置未见缺陷.当最大应变低于1.6％时,裂纹萌生于试样亚表面或内部的铸造疏松位置,且铸造疏松位于垂直轴向力的｛100｝滑移面.裂纹沿｛100｝滑移面萌生后经小阶段扩展后再沿不同｛111｝滑移面进行扩展.随最大应变减小,裂纹萌生位置逐渐由表面向内部转变.裂纹萌生区存在沿断口表面向内部延伸的二次裂纹,且二次裂纹附近存在明显应力集中.在裂纹萌生区的断口表面附近位错密度较高,大量位错切入γ'相.断口表面存在50～100nm的氧化层,Ni、Al、Cr和Co元素存在向表面氧化层的偏析行为.

    裂纹萌生低周疲劳单晶高温合金铸造疏松位错

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    超重力下的沉降过程与固态相变

    王嘉晖赵新宝岳全召尤方杰...
    2468-2477页
    查看更多>>摘要：介绍了超离心状态下固体中沉降过程的最新进展以及未来应用前景,主要涉及高温超速离心设备、互溶体系以及化合物材料中的超重力固态相变.近90％的固态超速离心实验是在世界第一台(熊本大学)与第二台(日本原子能研究所)高温超速离心机上,以500 ℃以下的温度与106g的最大离心加速度条件运行.强大的超重力场和温度场诱导材料中出现原子级梯度结构、晶粒生长与细化以及空位聚集等现象,并产生了新的物相结构与特性.浙江大学建造了一种实验温度高达1200 ℃的新型悬臂式高温超速离心机,为模拟高温合金在航空发动机运行环境中的合金成分、微观结构和性能演变提供了设备基础.

    超重力沉降扩散高温合金

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    后处理工艺对一种激光增材制造镍基高温合金组织与性能的影响

    陈爽杨彦红郭志强梁静静...
    2478-2484页
    查看更多>>摘要：在激光增材制造过程中,镍基高温合金存在裂纹和微孔等缺陷,阻碍其在各领域应用.将热等静压(HIP)与传统热处理(HT)相结合,以获得缺陷少且性能理想的激光粉末床熔融(LPBF)镍基高温合金零件.结果表明,HIP工艺提高致密度,传统HT改善显微缺陷并提高力学性能.经HIP处理后,LPBF试样缺陷体积分数下降,经HT处理后,HIP+HT缺陷含量略有上升.经后处理后,硬度呈下降趋势,室温下,HIP+HT试样的抗拉伸强度和断后伸长率分别提高到1326MPa和21.3％.

    镍基高温合金激光粉末床熔融后处理组织性能

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    电极电位解释阳极氧化物的生长

    蒋龙飞龚天乐李鹏泽张少瑜...
    2485-2492页
    查看更多>>摘要：多孔阳极氧化物的形成机理至今仍不清楚.研究者倾向于用物理模型来解释它们的生长机理,很少报道电极电位对阳极氧化的影响,因为阳极氧化电压远远高于电极电位.创新性地引入电极电位理论、氧气气泡模型以及离子电流和电子电流理论来解释3种金属(Ti、Zr和Fe)在低电压下多孔阳极氧化物的生长机理.以Ti在0.5％(质量分数)NH4F水溶液中的阳极氧化为例,计算了电极电位,解释了在低电压下多孔阳极氧化物的形貌.结果表明,多孔阳极氧化物的生长由离子电流和电子电流的比值决定.阳极氧化过程中的金属分为2类:一类是容易形成致密氧化层的金属,另一类是容易导致氧气析出的金属.相应的,电解液也被分为2类:容易形成致密氧化层的电解液和容易导致氧气析出的电解液.

    阳极氧化电极电势理论氧气气泡模型电子电流低电压

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