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中国有色金属学报
中国有色金属学报

黄伯云

月刊

1004-0609

f-ysxb@mail.csu.edu.cn

0731-88876765,88877197

410083

湖南省长沙中南大学内

中国有色金属学报/Journal The Chinese Journal of Nonferrous MetalsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科技论文统计与分析和中国科学引文数据库的源期刊。已被国际和国内著名检索系统和数据库收录。本刊的影响因子和总被引频次名列冶金、金属学类期刊前茅。
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    粉末床熔融式增材制造钛合金研究进展及应用

    毛雅梅赵秦阳耿纪华刘燮...
    2831-2856页
    查看更多>>摘要：钛及其合金的粉末床熔融式(PBF)增材制造技术因具有定制制造、成本节约和时间优化等优势,在航空以及生物医学领域备受关注.但在PBF制造钛合金时,多种因素如热导率低、热积累、氧化敏感性及快速冷却引起的热应力共同导致成形件缺陷、组织差异、性能不稳定与质量参差不齐等问题.因此,本文通过调研PBF技术中的激光粉末床熔融(Laser powder bed fusion,L-PBF)和电子束粉末床熔融(Electron beam powder bed fusion,EB-PBF)技术原理,讨论PBF增材制造钛合金微观组织特征、力学性能、耐腐蚀性能、耐磨损性能与生物相容性的特点;同时,聚焦成形过程中的缺陷形成机理及影响,提出缺陷消除方法;最后,展望两种技术的未来发展方向,为促进创新钛合金增材制造提供新的研究思路.

    钛合金增材制造粉末床熔融微观组织性能缺陷应用

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    低成本二代镍基单晶高温合金的研究进展

    艾诚李凯文郭敏黄太文...
    2857-2868页
    查看更多>>摘要：镍基单晶高温合金因其优异的高温力学性能,目前已广泛应用于制备航空发动机中的单晶涡轮叶片.Re元素的添加在显著提高单晶高温合金蠕变性能的同时,也显著增加了合金的成本.因此,研发新型低Re含量(低成本)和蠕变性能优异的单晶高温合金具有重要的意义.本文对比了几种低成本二代单晶高温合金与典型二代单晶高温合金CMSX-4的中温与高温蠕变性能,并从γ相和γ'相的固溶强化程度、γ/γ'错配度和有效扩散系数三个参量,探讨了二代单晶高温合金中温与高温蠕变性能的主控因素,发现高温蠕变性能的主控因素是γ相的固溶强化程度与γ/γ'错配度,而中温蠕变性能的主控因素是γ'相的固溶强化程度.以此为基础,提出了低成本二代单晶高温合金的成分设计策略.

    低成本单晶高温合金蠕变性能固溶强度程度γ/γ'错配度有效扩散系数

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    锆合金表面高温抗氧化涂层的研究进展

    朱林丹肖华强任丽蓉肖易...
    2869-2894页
    查看更多>>摘要：锆合金因其热中子吸收截面小、热膨胀系数低,以及与UO2良好的相容性而成为当前核反应堆中主要的构件材料.然而,在高温蒸汽氧化环境中,锆合金会快速氧化失效,并产生大量氢气,从而引发氢爆炸.为了提高核反应堆的安全性,对锆合金表面进行强化形成高温抗氧化防护涂层,是解决这一难题的有效途径.本文介绍了锆合金表面高温氧化行为,重点综述了高温抗氧化涂层(包括金属涂层、陶瓷涂层以及复合涂层)的氧化行为和失效机理,对比分析了不同锆合金表面涂层高温氧化性能.另外,还对锆合金表面高温抗氧化涂层的多元素成分设计、制备方法和梯度结构设计的发展方向进行了展望.

    锆合金蒸汽氧化高温抗氧化涂层热膨胀系数

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    超塑性变形对2A97铝锂合金微观组织和力学性能的影响

    徐亚琪叶凌英邹国童李俊...
    2895-2907页
    查看更多>>摘要：本文将2A97铝锂合金板材在430℃、2×10-3 s-1条件下进行超塑性拉伸实验,拉伸至不同真应变(ε=0.4、0.7、0.9、1.1)后对其进行室温拉伸测试和断口形貌分析,并结合电子背散射衍射(EBSD)和扫描电子显微镜(SEM)研究不同超塑性变形量对2A97铝锂合金微观组织的影响.结果表明:随着超塑性变形量的增加,小角度晶界通过动态再结晶转变为大角度晶界,晶粒形貌从条带状向等轴状演变;在真应变0～0.9阶段,平均位错密度由于动态再结晶作用从0.6×1013 m-2下降至0.2×1013 m-2,但在真应变达到1.1时,由于由于协调晶界滑动平均位错密度反而上升至0.3×1013 m-2.合金室温拉伸强度在真应变0～0.4阶段下降,在0.4～1.1阶段上升;而伸长率变化规律相反,由于在真应变0～0.4阶段,动态再结晶软化作用使强度下降;在真应变0.4～1.1阶段,第二相回溶增强固溶强化效果,同时晶界强化和析出强化综合作用使强度增加,而空洞面积分数从0.09%增加至0.47%,第二相粒子粗化,导致伸长率下降.

    铝锂合金超塑性变形微观组织演变位错空洞力学性能

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    AZ31镁合金板微动磨损性能和微观组织演变的各向异性

    杨朋飞孙奇
    2908-2918页
    查看更多>>摘要：AZ31轧制镁合金是最具前景的接骨板材料之一,晶体织构对微动磨损行为及微观组织演变的影响规律尚不明确.采用球/平面接触方式在AZ31镁合金板材的不同平面开展不同滑移方向的切向微动磨损试验,利用光学显微镜、电子扫描电镜、白光干涉仪、电子背散射衍射对磨斑的微观形貌和磨损体积进行了系统表征,对比不同微动磨损状态下的磨损性能和磨损机制.结果表明:载荷沿法向ND、微动沿切向TD(ND-TD)的抗磨损性能最优,载荷沿切向TD、微动沿轧向RD(TD-RD)的抗磨损性能次之,载荷沿切向TD、微动沿法向ND(TD-ND)的抗磨损性能最差.三种工况下材料的主要磨损机制均为磨粒磨损,磨斑周边和次表层的微观组织发生演变,尤其是{101ˉ2}<112ˉ0>拉伸孪晶的产生与晶粒所受到的应力及其晶体取向有关,从而导致材料的微动磨损性能呈现各向异性.

    镁合金微动磨损微观组织演变孪生各向异性

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    Mg-Gd-Y-Zr-Er-Ag合金模锻件各向异性拉伸变形行为

    左志雄韩宇翔蒋树农高永浩...
    2919-2932页
    查看更多>>摘要：通过等温模锻制备了大规格的Mg-Gd-Y-Zr-Er-Ag合金锥形壳体,分别沿壳体法向(ND)、周向(CD)和轴向(AD)对其进行室温拉伸实验,并对其变形行为进行深入分析.结果表明:柱面滑移起主导作用的AD和CD样品的屈服强度、抗拉强度比基面滑移与{101ˉ2}孪生主导变形的ND样品更高.<0001>轴靠近拉伸轴(TA)的晶粒易于启动{101ˉ2}孪生,随着<0001>轴逐渐偏离TA,基面滑移和柱面滑移依次启动.基面滑移与{101ˉ2}孪生的启动将引起晶粒<0001>轴的变化,而柱面滑移主要影响<112ˉ0>轴的取向.在不同变形机制的综合作用下,拉伸样品的{0001}极进一步偏离TA.

    Mg-Gd-Y-Zr-Er-Ag合金变形机制晶体取向力学性能

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    基于拟流动角点理论的铝合金板成形仿真方法

    刘文权扈启晟孙炜林
    2933-2942页
    查看更多>>摘要：金属板材冲压技术已经广泛用于运载工具薄壁结构的成形制造,而有限元仿真方法能够有效缩短新成形工艺的研发周期.为保证金属板材成形预测的有效性,基于拟流动角点本构理论建立了适用于数值仿真的应力更新方法.采用半隐式返回映射算法将拟流动角点本构理论与考虑材料轧制各向异性的Barlat'89屈服准则相结合(QF-Barlat'89),通过编写材料子程序VUMAT,实现了本构模型在有限元分析软件Abaqus中的应用.通过对单个单元的受力特征进行对比,验证了算法的准确性.进一步对AA5052-O铝合金试样的单向拉伸及圆筒拉深成形工艺进行了仿真预测,并分析了板材尺寸对成形质量的影响.结果表明,QF-Barlat'89本构模型可以对板材的失效位移、减薄量和应变分布等成形特征进行有效预测,适用于金属板材冲压成形工艺的仿真研究.

    铝合金成形预测拟流动角点理论Barlat'89屈服准则数值模拟

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    激光沉积制造Ti65合金在热处理条件下的组织与力学性能演化

    李长富葛坤李晓丹任宇航...
    2943-2954页
    查看更多>>摘要：对激光沉积制造的Ti65合金样品分别进行退火和固溶+时效热处理,并分析样品的显微形貌、元素分布与拉伸强度之间的内在联系.激光沉积制造Ti65合金在沉积态、退火态和固溶+时效态时,均以α片层组织为主,片层长宽比随热处理最高温度的增高而降低,固溶+时效态样品显微组织主要由α片层和β转变组织(βT)构成;其中的硅化物尺寸随热处理温度的增加而增加.(850℃,2 h,AC)退火处理后的样品具有最佳的室温和650℃拉伸性能.经固溶+时效热处理后,与退火态和沉积态样品相比,样品室温塑性最低,屈服强度和抗拉强度差最小,在650℃进行拉伸测试,样品表现出高塑性、低强度.硅化物中Zr、Nb、Ta、W等元素的富集,削弱了以上β稳定元素对α和β相的固溶强化作用,促进了更多硅化物的析出,致使合金具有相对较低的屈服强度和塑性,硅化物粗化富集后,对塑性破坏更加显著.

    Ti65钛合金激光沉积制造热处理显微组织力学性能

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    预轧-退火对Cu-7.5Sn-0.1P带材组织与力学性能的影响

    林志霖刘媛罗金宝张青科...
    2955-2965页
    查看更多>>摘要：本研究对铸态Cu-7.5Sn-0.1P合金进行预轧再退火,并采用XRD、OM、SEM、EDS、EPMA和拉伸测试等方法,研究预轧变形量和退火温度对合金的微观组织和力学性能的影响.结果表明:对于预轧的Cu-7.5Sn-0.1P合金而言,预轧变形造成枝晶结构的破碎,有利于锡偏析组织在较低退火温度下的消除.与直接退火的合金相比,预轧-退火处理的合金晶粒尺寸小,强度高,还保持了良好的塑性变形能力.预轧-退火的合金经冷轧、去应力退火最终制得0.2 mm厚的成品带材,与常规工艺制备的相似厚度和成分的锡磷青铜带材相比,其强度显著提高并保持较好的塑性,其中,对应于预轧变形量为44%、退火温度为620℃的合金带材的抗拉强度与伸长率分别达到1005 MPa和19.3%.

    锡磷青铜预轧退火微观组织力学性能

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    Cu-Ti-Cr-Mg合金在热机械处理过程中组织与性能演变

    蔚宏利卫欢杜华云卫英慧...
    2966-2977页
    查看更多>>摘要：合金化是提高Cu-Ti合金性能的主要手段之一,有望获得高性能来替代Cu-Be合金.本文设计了一种Cu-4Ti-0.5Cr-1Mg合金,研究了热机械处理对Cu-Ti合金组织和性能的影响.通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对合金的微观结构及相组成进行分析,并测试了材料的力学性能和导电性.结果表明:Cr、Mg合金元素的加入未改变Cu-Ti合金的时效序列,但形成了Cr2Ti金属间化合物,且长时间时效时抑制了β-Cu4Ti相的析出.40%冷轧后,380℃等温时效1 h合金获得优良的综合性能,硬度和强度分别为350HV和1220 MPa,导电率为10.84%IACS.设计合金的超高强度主要归因于β'-Cu4Ti弥散析出强化和加工硬化.

    Cu-Ti合金时效处理析出强化微观组织

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