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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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    AZ31B镁合金板材波-平与平-平轧制微观取向研究

    刘江林郑仁辉赵林超李志鹏...
    2493-2502页
    查看更多>>摘要：为探究纵波轧制(longitudinal wave rolling,LR)对AZ31B镁合金微观取向的影响,对AZ31B镁合金板材400 ℃/20 min和450 ℃/20 min热处理后,利用振幅0.35 mm,周期4 mm的纵波波纹轧辊和平轧辊进行了波-平和平-平二道次轧制.借助EBSD分析了轧制后板材波谷、波腰及波峰处的晶粒度及取向.结果表明:板材热处理后,基面织构强度和平均晶粒尺寸均降低,其中450 ℃/20 min热处理后基面织构强度下降显著,但其平均晶粒尺寸增加;400 ℃/20 min+LR后板材的平均晶粒尺寸显著降低,波峰和波谷处的基面织构强度较热处理试样增强,波腰基面织构强度几乎不变,然而因波峰和波谷大量晶粒分别沿RD的相反方向发生了偏转,故整体宏观织构强度显著降低;二道次轧制后,400 ℃/20 min+纵波-平辊轧制(longitudinal wave rolling+flat rolling,LFR)后波峰和波谷处的基面织构强度较400 ℃/20 min+LR后对应位置显著降低,而波腰强度显著增强,同时各处平均晶粒尺寸进一步降低.400℃/20min+平辊-平辊轧制(flat rolling+flat rolling,FFR)后相比400 ℃/20min+LFR,其基面织构强度弱于波腰而强于波峰和波谷处.故400 ℃下LFR后板材与FFR后板材的整体基面织构强度接近.450 ℃/20 min+FFR后板材相比400 ℃/20 min+FFR后板材,其基面织构强度显著降低,{0001 }＜11(2)0＞类型织构占比更低,同时平均晶粒尺寸增大.

    AZ31B镁合金板材纵波-平辊轧制微观取向

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    热处理对选区激光熔化Ti-6A1-4V合金低周疲劳性能的影响

    李典陈静谭华姚波...
    2503-2512页
    查看更多>>摘要：为提高选区激光熔化Ti-6A1-4V合金的低周疲劳性能,利用OM、SEM、TEM、室温拉伸及低周疲劳试验研究了热处理对选区激光熔化Ti-6A1-4V合金组织及性能的影响.结果表明,沉积态组织表现为外延生长的β柱状晶及晶内呈一定取向关系的针状马氏体α',经退火后α'发生分解转变为网篮编织状的α+β,经循环热处理后板条α发生球化,组织由等轴α、板条α和残余β构成.经热处理后,退火态低周疲劳性能达到锻件的87％以上,循环热处理态达到锻件的90％以上.

    选区激光熔化Ti-6A1-4V合金热处理低周疲劳

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    β凝固γ-TiAl和40CrMo钢的干摩擦学性能对比研究

    王鹏家李小兵彭宝营刘兴光...
    2513-2523页
    查看更多>>摘要：β凝固γ-TiAl合金虽具有比传统γ-TiAl更高的强度指标和服役温度,但是目前关于这类合金的摩擦学性能和磨损机制仍缺乏系统深入的认识.以40CrMo钢为参照,研究了β凝固的Ti-44Al-3Mn-0.4Mo-0.4W(原子比,简称TMMW)合金在不同载荷下的干摩擦学行为.结果表明:TMMW和40CrMo钢的摩擦系数数值差异明显,且随着载荷变化呈现出不同规律;TMMW合金摩擦系数表现为先增加后保持相对稳定,而40CrMo钢的摩擦系数随着载荷的增加持续上升;随着载荷由2 N增加至10 N,TMMW合金比40CrMo钢具有更强的抗磨性,载荷为10 N时磨损率由6.97×10-3 mm3/(N·m)降低至1.88×10-4mm3/(N·m).TMMW合金的磨损机制以磨粒磨损为主,并伴随一些黏着磨损、磨粒磨损引起的塑性变形,而40CrMo钢以黏着磨损为主,伴随一定的氧化磨损和磨粒磨损.TMMW合金中相的硬度大小顺序为:βo＞α2＞γ,在室温干摩擦条件下,βo相的耐磨性应较α2、γ相更佳.高载荷下(5～10N),摩擦升温后,合金中存在的β.相自身软化,使得合金在对磨时容易发生塑性变形,进而确保摩擦系数数值保持相对稳定.

    β凝固γ-TiAl合金βo相磨损摩擦

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    冷喷涂沉积Si中间层对铝钢连续驱动摩擦焊接头组织与性能的影响

    张昌青史煜王烨谷怀壮...
    2524-2534页
    查看更多>>摘要：采用冷喷涂法将Si粉末沉积到Q235钢棒端面形成约20 μm厚的中间层,使用连续驱动摩擦焊与1060铝棒进行焊接.对比分析Si中间层的添加对接头焊接过程中的摩擦扭矩、焊接温度以及接头力学性能、界面IMCs形貌及性能的影响.结果表明:Si中间层的添加减小了铝/钢界面的摩擦系数,降低了焊接接头摩擦扭矩及峰值温度,进而使得金属间化合物层的厚度降低;界面形貌呈犬牙交错状,接头出现了机械嵌合,增加了接触面积;金属间化合物主要成分Fe2Als和Fe3Al被力学性能较好的Al2Fe2Si3、Al0.5Fe3Si0.5所替代;接头各位置弯曲角度平均提高59°,其韧性明显增强,力学性能的不均匀性降低.

    铝/钢异质接头连续驱动摩擦焊中间层金属间化合物力学性能

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    Zr、Cr掺杂对铜互连薄膜结构及性能的影响

    尹振东林松盛付志强苏一凡...
    2535-2545页
    查看更多>>摘要：研究了 Zr和Cr元素掺杂对Cu互连薄膜的结构及性能的影响.利用直流磁控溅射技术在SiO2/Si衬底上沉积了 Cu、Cu(Zr)、Cu(Cr)、Cu(ZrCr)4种薄膜,并在温度400～800 ℃下对薄膜真空退火1 h.通过SEM、XRD和四探针法对不同薄膜的表面形貌、微观结构与电学性能进行测试分析.结果表明,Zr或Cr单元素掺杂均能在一定程度上提高Cu互连薄膜的热稳定性.Zr或Cr元素的析出阻止了 Cu膜与Si基底的互扩散以及晶粒的长大和团聚,使薄膜层保持良好的性能,经700 ℃真空退火后,Cu(Zr)和Cu(Cr)薄膜的电阻率小于10μΩ·cm(纯Cu薄膜为74.70 μQ·cm);Zr和Cr元素共掺杂进一步提升Cu互连薄膜的热稳定性,同时保持较低的电阻率和互连可靠性,尤其经800 ℃退火后,合金薄膜的电阻率低至3.23 pΩ·cm(纯Cu薄膜为103.50 pΩ·cm).

    铜互连薄膜掺杂电阻率热稳定性扩散阻挡层

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    热控凝固工艺中浇注温度对K417G合金组织及性能的影响

    张丽辉林源泓郭洪民窦学铮...
    2546-2554页
    查看更多>>摘要：采用热控凝固工艺来制备等轴晶镍基高温合金能有效降低疏松冶金缺陷.针对1360、1380、1400和1420 ℃ 4种不同浇注温度对K417G合金的组织结构和力学性能进行研究.结果表明,随着浇注温度的升高,疏松含量显著降低,γ'相尺寸及面积分数略微上升,其次(γ+γ')共晶含量有稍许增加,而MC碳化物没有明显变化.浇注温度为1360 ℃时的整体力学性能明显偏低,900 ℃/10-3 s-1的抗拉强度和延伸率分别仅为656 MPa和4.2％,760 ℃/645 MPa持久寿命仅有18 h.在1380～1420 ℃时,900 ℃/10-3 s-1拉伸性能的差异相对较小,平均抗拉强度及延伸率分别为761 MPa和5.7％,而760 ℃/645 MPa的持久性能随温度的升高有下降的趋势,1380、1400和1420 ℃的持久寿命分别为88、80和74 h.

    镍基高温合金热控凝固微观组织力学性能

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    三联冶炼+挤压制备的GH4710合金棒材热变形行为及热加工图

    陈由红兰博孙兴林莺莺...
    2555-2564页
    查看更多>>摘要：采用真空感应(VIM)+电渣重熔(ESR)+真空自耗(VAR)三联冶炼制备的GH4710合金铸锭经挤压获得棒材.在Gleeble-1500试验机上开展等温压缩实验,研究了三联铸锭挤压态GH4710合金在温度1050～1150 ℃,应变速率0.01～5 s-1条件下的热变形行为.结果表明,应力-应变曲线具有明显的动态再结晶特征,且应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而明显减小.基于应力应变曲线,建立了合金动态再结晶临界应变模型,同时建立了考虑应变影响的Arrhenius本构模型来精确描述合金应力、应变速率和温度的依赖关系.最后以动态材料模型为基础构建了合金热加工图,结合显微组织分析,明确了合金流变失稳特征为不均匀显微组织,确定了合金最佳锻造工艺参数范围为1050 ℃≤T≤1100 ℃、0.01s-1≤(ε)≤0.1s-1.

    GH4710合金挤压三联冶炼工艺热加工图

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    钛合金铸锭尾部冶金质量影响因素研究

    赵小花王凯旋王锦程楼美琪...
    2565-2570页
    查看更多>>摘要：采用数值模拟方法,通过从熔炼起弧阶段的能量输入(以及散热)的角度分析影响铸锭尾部冶金质量的关键因素,对第3次熔炼的起弧工艺参数进行研究,并通过实验进行了验证.结果表明,电流起弧后随着熔炼的进行,铸锭表面温度逐渐升高,在熔炼至铸锭30 mm高度处,表面温度达到最高.通过选择合适时机提升起弧电流大小,加快电流上升速度,可以使熔池表面温度明显上升.Φ720 mm规格TC17钛合金第3次熔炼起弧电流增大4 kA,1 min快速升至大电流,大电流保持时间延长6 min,能够实现熔池快速健全,达到稳定熔池时熔炼的金属质量减少约一半,数值模拟和实验结果的一致性吻合良好.

    钛合金铸锭尾部起弧工艺数值模拟

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    热处理工艺参数对双相Zr-2.5Nb合金组织演变机制及力学性能的影响

    章勋亮张聪惠朱文光宋慷慨...
    2571-2579页
    查看更多>>摘要：在α+β两相区高温区(750～850 °)对热轧态Zr-2.5Nb合金板材进行加热,保温不同时间(1～10 h),随后以不同方式冷却至室温,研究热处理工艺参数对合金微观组织类型、显微组织特征(相含量、晶粒尺寸等)及力学性能的影响.结果表明,与水冷时发生的切变型相变相比,空冷和炉冷时均发生扩散型相变,其中空冷过程中β相内部析出纳米级板条状αs相,形成双态组织;炉冷过程中αp相直接消耗β相长大,形成等轴组织.随着热处理温度的升高和保温时间的延长,炉冷等轴组织中αp相含量基本保持不变、平均晶粒尺寸增加,残余β相连续性增强;空冷双态组织中αp相含量逐渐减小,βtrans相连续性增强,αs相片层宽度增大.与炉冷等轴组织相比,空冷双态组织中纳米级αs相使合金具有更高的强度、αp相保证了良好的塑性,降低热处理温度、减少保温时间可使双态组织合金获得优异的强塑性匹配.

    Zr-2.5Nb合金高温α+β两相区热处理组织演变机制显微组织特征力学性能

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    氢燃料电池金属双极板表面TiC/a-C:H涂层的制备和表征

    王浩琦欧伊翔华青松李飞强...
    2580-2587页
    查看更多>>摘要：研究沉积离子能量对沉积在氢燃料电池金属双极板表面的TiC/a-C:H涂层导电性和耐腐蚀性能影响.通过磁过滤真空阴极弧沉积技术以Ti靶为Ti源,通入乙炔气体在-100～-500 V基体负偏压下于SS 304不锈钢和单晶硅表面沉积了厚度为0.52～1.05 µm的TiC/a-C:H复合涂层,研究分析了涂层的微观结构、涂层成分、相结构、耐腐蚀性能和导电性能的变化规律.结果表明,在-100～-500 V基体负偏压下沉积的TiC/a-C:H复合涂层均呈现致密的低缺陷特征,涂层为非晶碳包覆的nc-TiC纳米晶所构建的纳米晶/非晶复合结构,随着负偏压增大,涂层中纳米晶尺寸从3.3 nm增至7.9 nm.最优的nc-TiC/a-C:H涂层(负偏压-100 V)在模拟氢燃料电池腐蚀环境(80 ℃,0.5 mol/L H2SO4+2 μL/L HF水溶液)下实现了 5.25×10-8μA/cm2的超低腐蚀电流密度,在1.4 MPa的压紧力下实现了 1.49mΩ/cm2的极低ICR值.采用磁过滤真空阴极弧沉积法制备的nc-TiC/a-C:H涂层可以在宽的负偏压范围内有效提高SS 304不锈钢双极板的耐腐蚀和导电性,满足DOE 2025目标对氢燃料电池双极板的性能需求,该工作为大规模制备高性能金属双极板涂层开辟了一条新途径.

    金属双极板纳米复合涂层耐腐蚀高导电率nc-TiC/a-C:H磁过滤真空阴极弧沉积

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