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中国材料进展
中国材料进展

周廉

月刊

1674-3962

rml@c-nin.com

029-86226599

710016

西安市未央路96号

中国材料进展/Journal Materials ChinaCSCD北大核心CSTPCD
正式出版
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    微晶铸造对K4169合金组织及持久性能的影响

    胡聘聘王越李妍佳何金珊...
    865-870页
    查看更多>>摘要：分别采用普通铸造、细晶铸造和微晶铸造工艺制得了晶粒度为ASTM M9～M7级、ASTM M14～M9级和ASTM 3～5 级的K4169 合金试样,研究了微晶铸造对K4169 合金组织及持久性能的影响.研究结果表明,微晶铸造工艺可显著细化晶粒,降低凝固偏析,减少Laves相和大块MC碳化物,增加γ″相体积分数;使合金 704℃/448 MPa条件下的持久性能相比于普通铸造和细晶铸造合金分别提高了 621%和 44%,达到 614.9 h;断裂模式从普通铸造K4169 的脆性穿晶断裂转变为微晶铸造K4169 的韧性沿晶穿晶混合型断裂.微晶铸造工艺引起的晶粒细化和γ″相体积分数的提高,有效强化了K4169 合金,而大块MC碳化物及Laves相的减少,减少了潜在的裂纹萌生、扩展位置,二者共同作用提高了K4169 合金的持久寿命,并降低了性能数据分散性.微晶铸造工艺可获得良好的综合力学性能,提升K4169 合金机匣、壳体、扩压器等整体结构件在 700℃以下的服役性能,有良好的应用前景.

    K4169细晶铸造微晶铸造显微组织持久性能断裂机制高温合金

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    叶片排列方式对一种第四代单晶高温合金叶片杂晶影响的数值模拟研究

    撒世鹏杨文超秦嘉润张军...
    871-878页
    查看更多>>摘要：针对组模生产第四代单晶高温合金叶片时由于温度场不均匀导致的缘板杂晶问题,采用有限元模拟软件ProCAST对叶片在组模中以不同方式排列时凝固过程的温度场和晶粒组织进行模拟计算,并且分析了添加引晶杆对杂晶的影响.结果表明,在组模生产时,由于中柱的保温作用小,导致横向温度场不均匀,叶片以 0°排列时,缘板边角靠近中柱,其凝固过程中温度下降较快,会在边角形成大的过冷,同时凝固过程的温度梯度较小,枝晶生长慢,杂晶的形成倾向最大.随着排列角度的增加,横向温度场的不均匀性得到改善,但由于第四代合金形核过冷度小,在缘板位置都会有杂晶形成.添加引晶杆可以消除缘板杂晶,但对于叶片以 0°排列时,由于叶片进气边靠近中柱,会在引晶杆内产生杂晶.叶片以 90°排列时,横向温度场较为均匀,添加的引晶杆内不会产生杂晶,同时组模直径小,可以降低对炉体型腔的尺寸要求,有望成为生产高代次单晶叶片的最优排列方式.

    高温合金单晶叶片杂晶定向凝固数值模拟

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    磁场作用下高温合金增材制造技术的研究进展

    郝铭淞李金国卢楠楠梁静静...
    879-890页
    查看更多>>摘要：相比传统的高温合金加工过程,高温合金增材制造具有生产周期短、材料利用率高等优势,但仍存在一些问题和瓶颈阻碍着该技术的发展.例如,在成形过程中难以避免的气孔和裂纹缺陷、材料性能各向异性明显等诸多问题.新兴的磁场辅助增材制造技术凭借磁场的无接触式控制特点,可以影响熔池对流和凝固动力学,改变材料凝固组织,并优化材料的力学性能.介绍了磁场对金属凝固过程熔体流动和组织凝固的影响机制,具体综述了磁场在高温合金增材制造方面的研究进展,分析了磁场对缺陷、微观凝固组织及力学性能的影响效果.

    磁场高温合金增材制造缺陷微观组织力学性能

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    镍基单晶高温合金近服役环境性能研究进展

    刘静王莉于明涵闵师领...
    891-901页
    查看更多>>摘要：航空发动机与燃气轮机作为国之重器,对保障国防安全和能源安全具有重要意义.随着发动机效率的不断提升,涡轮进气口温度不断提高.先进叶片往往采用高代次单晶高温合金材料制备,具有薄壁、多孔复杂冷却结构,且表面涂覆先进涂层,因而先进单晶叶片结构越来越精细复杂,服役过程中叶片不同部位温度场、应力场分布变化更大,其损伤机制无法通过传统棒状试样的变形损伤机制完全体现.基于先进单晶叶片的结构特点及服役环境特点,综述了叶片结构(薄壁、气膜孔)、二次枝晶取向(二次取向)及先进涂层等单一因素及多因素耦合作用对单晶合金拉伸、蠕变及疲劳等典型性能的影响规律及损伤机理研究,并对镍基单晶高温合金近服役环境性能研究的发展方向进行展望.

    镍基单晶高温合金薄壁二次取向气膜孔涂层

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    人物介绍

    901页
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    700℃以上服役涡轮盘用难变形镍基高温合金热加工研究进展

    武金江赵广迪王博姜昊源...
    902-911页
    查看更多>>摘要：航空发动机推重比的不断提高对涡轮盘材料的高温服役性能提出了更严苛的要求.服役温度超过 700℃的涡轮盘用镍基变形高温合金的合金化程度和γ′相含量极高,使其变形抗力大幅提高、热塑性明显下降、热加工窗口变窄,在热变形过程中很容易发生开裂和组织失稳,给其涡轮盘的制备带来了极大的困难.介绍了这类难变形镍基高温合金的热加工工艺流程、摩擦和绝热温升修正及本构模型和热加工图的构建方法,综述了典型难变形镍基高温合金 Rene65、U720Li、ЭК151、ЭЛ975、TMW的热变形行为研究进展.展望了这类变形高温合金的研究方向,为其热加工工艺优化提供一定的参考.

    镍基变形高温合金热加工工艺本构模型热加工图动态再结晶

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    电子束熔丝增材制造Ti-6Al-4V钛合金研究进展

    王明志胡嘉南辛社伟张思远...
    912-923页
    查看更多>>摘要：电子束熔丝增材制造技术因其电子束能量密度高、所处真空环境等优势,逐渐成为金属增材制造领域的研究热点之一.回顾了电子束熔丝增材制造技术的发展历程及现状,介绍了一种新型电子束熔丝增材制造技术——同轴送丝电子束熔丝增材制造.结合作者课题组近几年的研究工作,针对Ti-6Al-4V钛合金的成形缺陷、显微组织及力学性能,对传统电子束熔丝增材制造技术和同轴送丝电子束熔丝增材制造技术进行了对比论述,其中同轴送丝电子束熔丝增材制造有望沉积β晶粒更细、更等轴的钛合金构件.最后结合当前研究存在的不足,对电子束熔丝增材制造的发展给出了建议.

    增材制造电子束熔丝Ti-6Al-4V缺陷显微组织力学性能

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    钛及钛合金表面处理技术研究进展

    王东张晓静戴泓源李永华...
    924-934页
    查看更多>>摘要：钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高温以及生物相容性好等优点,广泛应用于航空航天、国防军工、海洋船舶、生物医疗等重要领域.同时钛及钛合金极容易被氧化,存在硬度低、导热性差、电极电位较正等缺点,明显限制了其应用.表面处理可以改变基体的表面状态,提升视觉观感及使用性能,甚至可以获得基体不具备的某些新功能,对提高钛及钛合金产品的寿命、可靠性及扩展其应用领域具有重要意义.当前几乎所有表面处理技术都逐步延伸到钛及钛合金表面处理领域,但仍不能完全满足其使用性能要求.综述了钛及钛合金在表面修饰、表面耐磨耐腐蚀、表面着色及表面隔离 4 个功能领域中常用的表面处理技术的特点及研究进展,并展望了钛及钛合金表面处理技术的发展方向.

    钛钛合金表面处理技术表面修饰表面耐磨耐腐蚀表面着色表面隔离

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    防钛火隔热层抗开裂界面粗糙化设计制备研究

    王斯佳石秋生李广荣刘梅军...
    935-943页
    查看更多>>摘要：钛合金在航空发动机中应用广泛,但它们在遇到剧烈冲击、摩擦等极端情况时易发生钛火,继而引起整台发动机着火,造成严重后果.在钛合金表面涂覆阻燃涂层是目前解决钛火问题的主要方法之一.然而,阻燃涂层是由陶瓷隔热层与金属基可磨耗面层组成的多层复合结构,在服役过程中,陶瓷/金属异质界面常发生剥落失效.基于此,主要开展陶瓷隔热层表面粗糙化设计,提升涂层抗开裂能力.首先,为确定喷涂工艺对粉末熔化程度的影响规律,采用模拟与试验相结合的方法,研究了空心与实心两种YSZ粉末粒子在等离子束流内的加热加速过程,明确了调控粉末熔化状态的控制参数,试验沉积单个扁平粒子验证了模拟结果的合理性.其次,开展了陶瓷隔热层表面形貌调控研究.基于模拟结果,确定隔热层主体应采用高功率,以保证粉末充分熔化;表面粗化层采用较低功率以获得半熔化态氧化锆球壳,从而制备得到表面具有较大粗糙度、内部具有良好隔热防钛火功能的新型隔热层结构.涂层表面的粗糙化设计,有利于提高金属陶瓷的异质界面结合强度,支撑涂层的长寿命防护.

    隔热陶瓷层金属基可磨耗封严涂层界面结合界面粗糙化抗开裂设计

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    搅拌摩擦辅助电弧增材制造铝合金研究进展

    蔺春发戴宇轩韩雨蔷李响...
    944-952页
    查看更多>>摘要：高性能铝合金兼具轻质、高强、耐腐蚀等优点,在航空航天和汽车制造等工业领域应用前景广阔.电弧增材制造技术集成形效率高、原材料和设备成本低、环境适应性强等优点于一身,在大尺寸铝合金构件制备方面具有显著优势.但复杂热循环导致的晶粒粗大、组织不均匀、残余应力和气孔缺陷等问题,给电弧增材制造铝合金带来了挑战.搅拌摩擦加工技术具有良好的组织细化、均匀化和致密化效果,已作为同步调控或后处理手段用于铝合金的增材制造中.针对近年来搅拌摩擦辅助电弧增材制造铝合金的装备系统、工艺参数、组织结构和力学性能等方面进行了综述,并分析了搅拌摩擦辅助电弧增材制造技术的形性调控机理,最后对复合增材制造技术的发展趋势进行了展望.

    铝合金电弧增材制造搅拌摩擦加工晶粒细化气孔缺陷残余应力

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