热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2024年第16期

• 超高速激光熔覆技术及其耐磨蚀涂层材料研究进展

  齐泓钧, 坚永鑫, 陈子晗, 黄国胜, 皇志富, 邢建东,

  超高速激光熔覆技术是一种新型的表面涂层制备技术，可用于制备具有冶金结合的致密金属防护涂层。与传统熔覆工艺相比，超高速激光熔覆的加工效率高、涂层稀释率低，且涂层内部晶粒组织明显细化，可表现出更加优异的防护性能，在工业生产中具有广阔的应用前景。介绍了超高速激光熔覆技术的原理与加工特点，分析了国内外超高速激光熔覆设备的发展现状，综述了超高速激光熔覆涂层材料的研究进展，讨论了当前超高速激光熔覆涂层发展的主要问题，并展望了超高速激光熔覆技术及其涂层材料的发展趋势。

• 金属拉拔工艺中的摩擦与腐蚀交互作用研究进展

  韩昉, 文怀兴, 樊亚龙, 何乃如, 陈威, 贾均红,

  综述了金属拉拔成形中的摩擦特点及影响摩擦的主要因素，总结分析了电致塑性和电化学促进金属表面塑化的作用机制，以及电化学冷拉拔中电解液环境下的腐蚀与磨损交互作用对工艺及工件的影响，以期为提高拉拔成形技术中加工金属的表面质量，延长模具使用寿命提供理论基础，为金属塑性成形技术的发展以及关键材料的生产提供重要参考。

• 梯度纳米结构材料疲劳性能的研究现状

  刘洋, 吴利翔, 王诗槐, 马海滨, 葛洪恩, 廖业宏, 任啟森,

  在原始晶粒尺寸较大的基体上构建一层梯度纳米结构层可有效提升材料疲劳性能已得到证实。介绍了表面纳米化技术制备工艺方法，并对其特点进行描述。随后总结了不同制备工艺、不同交变应力状态梯度纳米结构材料疲劳性能研究结果，并就梯度纳米结构层对疲劳性能的影响进行分析。相比于直接在金属材料表面涂敷涂层，经过表面纳米化处理后的基体表面制备或涂敷涂层材料会显著改善疲劳性能。针对梯度纳米结构材料热稳定性问题进行讨论，总结了提高热稳定性的理论方法，以为后续高温疲劳性能改善提供参考。

• 低成本β型钛合金时效组织和力学性能的研究

  胡秋野, 王艳晶, 王继杰, 徐再东, 袁晨航, 赵禄政,

  依据合金设计准则并参考钼当量Moeq及Kβ稳定系数设计了两种低成本的β型钛合金，名义成分Ti-9Mo-4Cr-Fe-4.6Al（1#）和Ti-9Mo-4Cr-Fe-4.6Al-0.3O（2#），研究了该两种合金铸态及不同时效条件下的组织及性能。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及X射线衍射仪（XRD）观察与分析了该合金不同时效态的组织，进行了维氏硬度和压缩性能测试。结果表明：1#和2#合金分别在550℃/8 h及520℃/（2～5）h具有最好的析出效果。性能变化结果为：时效处理后两种合金最高硬度分别为608.83 HV10和650.35 HV10；最好的压缩性能为：1#合金压缩屈服强度和抗压强度分别为1404 MPa和1562 MPa，压缩率为9%；2#合金压缩屈服强度和抗压强度分别为1405 MPa和1561 MPa，压缩率为21%。因此，为了获得良好的塑性，含O钛合金的时效温度应选在520℃。

• 高承载曲轴用34CrNiMo6钢调质处理工艺强韧化机理研究

  谢波, 李秋睿, 纪超, 王红霞, 赵勇, 路拥庆, 林媛,

  针对高承载曲轴需要高强塑性匹配的要求，选用34CrNiMo6钢并进行调质热处理，研究淬、回火温度对合金钢力学性能的影响规律，建立工艺-组织-性能的匹配关系，揭示合金钢调质热处理后强韧化机理。得出结论为：回火温度一定时，随着淬火温度升高，34CrNiMo6钢硬度、强度是逐渐小幅下降，伸长率先增加后减少，并在860℃时达到峰值，冲击功则逐渐增加。淬火温度一定时，随回火温度增加，硬度、抗拉强度和屈服强度呈现出先降低后增加最后又降低的趋势，伸长率和冲击功呈现出先增加后减小的抛物线形态。在580℃回火，硬度、强度达到小高峰，伸长率获得最大值，冲击功比560℃时的最大值略有下降。当回火温度超过600℃时，各项性能急剧下降。因此，34CrNiMo6钢的最佳调质工艺为：860℃淬火+580℃回火，其强韧化机理与索氏体的细化程度和残余奥氏体含量及变形过程组织中的位错密度有关。

• ZL702A铝合金双硬度峰值时效行为与微观组织分析

  肖璐, 蒲博闻, 宋跃文, 杨晨帆, 王韬, 周海涛,

  将经490℃×4 h+500℃×6 h+520℃×8 h固溶、室温水介质淬火后的ZL702A铝合金在160、170℃两个温度下进行不同时间的时效处理，结合显微硬度法和透射电镜显微组织分析，研究ZL702A铝合金时效硬化行为与析出相演化规律之间的关联性。结果表明，ZL702A在160和170℃时效温度下的时效硬化曲线均表现出双硬度峰值的时效行为。这种时效强化现象归因于合金GP区向θ"、θ'、θ相的转变和Q'相粗化的共同作用。在160℃时效12 h对应的第一硬度峰值期，合金的硬度为114 HV，此时析出相对位错运动产生最大的阻碍作用，合金得到最理想的时效强化效果。

• 850℃等温时效对高Nb-TiAl合金组织和力学性能的影响

  李莹, 李栋, 常辉, 樊江磊, 王永彪,

  采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和显微硬度仪等手段，系统研究了850℃等温时效对高Nb-TiAl合金的显微组织及硬度的影响。结果表明：锻态高Nb-TiAl合金显微组织为近片层组织结构，片层团尺寸约为112 μm，片层间距约为1.6 μm，具有锯齿状晶界，主要由γ和α2相组成；合金在850℃等温时效分别为5 min、5 h、10 h、20 h的过程中，其显微组织主要由γ相、α2相和少量β相形成的片层组织结构组成，随着等温时间的延长，合金片层团和片层间距均存在明显的粗化现象；在不同的等温时效过程中，合金的表面皆表现出比较高的硬度值（420～460 HV），其显微硬度随保温时间的延长呈下降趋势。

• 激光冲击和深冷处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响

  翁泽钜, 王浩军, 郑建朋, 顾开选, 王俊杰,

  研究了不同激光冲击处理后进行深冷处理以及补充低温回火处理对7050铝合金残余应力和力学性能的影响及其规律。结果表明，激光冲击能够显著提高7050铝合金的表面压应力至-260 MPa，而增加深冷-低温回火处理后表面压应力减小约23%。但合理调整激光冲击工艺参数，能够有效弥补深冷-补充低温回火处理对表面压应力的降低，其中，当激光冲击次数为3次时，增加深冷-补充低温回火后表面压应力可达-230 MPa。此外，与单一激光冲击处理相比，激光冲击-深冷-补充低温回火处理后铝合金基体、表面之间的硬度得到均匀化。深冷处理能够促使激光冲击后铝合金试样表面变形加剧，同时晶粒得到进一步细化并且亚晶界增多，使7050铝合金的强度提高。

• Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金固溶处理工艺研究

  王勇, 罗新民,

  对铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金进行了双级固溶+时效处理，采用SEM、XRD、硬度测试等研究了双级固溶中第二级固溶温度和时间对铸态合金组织与硬度的影响。结果表明：铸态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金组织主要由α-Al固溶体、块状初生Si相、针状共晶Si相以及网状第二相组成。经过双级固溶处理后，合金中块状初生Si相明显钝化，共晶Si相明显细化，网状第二相也显著碎化。490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶处理合金中网状相基本完全碎化，共晶Si相最为细小。随着双级固溶中第二级固溶温度的提高，固溶时间的延长，T6态Al-12.0Si-4.0Cu-0.7Mg-1.5Ni合金的硬度先升高后降低，490℃×2 h+525℃×4 h双级固溶+180℃×6 h时效处理合金的硬度最高，达到88.2 HRB。

• 退火工艺对δ铁素体在301L不锈钢铸坯中溶解行为的影响

  李俊琛, 王东,

  利用高温热处理炉，分析了轧制前热处理对301L不锈钢铸坯的溶解行为。结果表明，退火时间和温度对δ铁素体在301L铸坯中的溶解影响显著，溶解初期，δ铁素体的含量从12wt%降至6wt%以下。随着退火时间的延长和温度的升高，301L铸坯固态中δ铁素体含量减少，受Cr、Ni的扩散控制显著，1300℃扩散退火60 min后铁素体球化，晶粒尺寸减小为2～3 μm，节点处平衡态δ铁素体的球化行为降低了γ/α界面的附加应力，有利于轧制过程。利用动力学方程验证了后期Cr、Ni元素对组织的影响，当退火温度为1210℃时，溶解参数KγNi为0.26，Ni的扩散系数D γNiNi=4.8×10-10 cm2/s。δ铁素体的体积分数与退火时间t1/2成正比。研究结果可为301L铸坯的组织控制提供理论指导。

• 退火工艺对镁/铝复合板材力学性能的影响

  马誉, 王栓强, 雷航宇, 雷晨庆,

  以爆炸复合制备的镁/铝复合板材为研究对象，研究了退火处理工艺对复合板组织及力学性能的影响。采用电子万能试验机测试了复合板的力学性能，采用奥林巴斯GX51型金相显微镜和JSM-6510A扫描电子显微镜对复合板的显微组织进行了表征。结果表明：退火处理后，复合板的抗拉强度及硬度均降低，伸长率比原始试样的高。退火保温时间越长、温度越高，镁/铝复合板材的抗拉强度越低、伸长率越高、塑性越好。复合板材断口形貌表明，退火处理后铝侧韧窝增多，镁侧断口处的微裂纹消失，出现少量韧窝。退火处理改变了镁、铝两侧结合界面处过渡层的断裂方式，铝侧附近的过渡层出现大量撕裂脊，以韧性为主间有少量脆性断裂；镁侧附近的过渡层出现大量的解理面伴有少量韧窝，以脆性断裂为主间有韧性断裂。

• 低能脉冲电流对淬回火态GCr15钢摩擦磨损性能的影响

  孙向阳, 孙倩, 马成,

  研究了近室温条件下低能脉冲电流处理对淬回火态GCr15轴承钢硬度及摩擦磨损性能的影响，利用光学显微镜（OM）及X射线衍射技术（XRD）对脉冲电流处理前后试样的显微组织进行了表征，讨论了脉冲电流处理中峰值电流密度对试样显微硬度及摩擦磨损性能的影响规律，以及脉冲电流处理后试样的显微组织变化对其显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明：随着峰值电流密度的增加，试样显微硬度不断下降，耐磨性先提升后降低；与未处理试样相比，当峰值电流密度为130 A/mm2时，GCr15轴承钢的摩擦系数最小，磨损率由2.08×10-5 N-1·m-1降为1.67×10-5 N-1·m-1，耐磨性最优。分析认为，脉冲电流处理可促进GCr15试样在极短时间内发生二次回火，且回火程度随电流密度增大而增加，促使回火马氏体中过饱和碳原子的析出并形成细小碳化物，进而改善GCr15轴承钢的摩擦磨损性能。

• 工字规热处理过程的变形分析及工艺改进

  辛学松, 徐雁波, 郑喜平, 马长喜, 元杭,

  20钢工字规在淬火过程中，其长度方向发生强烈收缩。结果表明：引起收缩的主要原因是在高温冷却过程中，表面的高碳马氏体向心部压缩，心部塑性良好的铁素体组织受到挤压，长度缩短，呈现了明显的热应力特征。经过降低淬火温度，采用变形小的硝盐作为淬火介质对工艺进行优化，采用优化工艺后的工字规硬度为61 HRC，收缩量为0.24 mm，挠曲变形量为0.05 mm；表面渗碳层的金相组织为隐针状马氏体，心部为板条状马氏体，均符合技术要求。

• 渗氮时间对G13Cr4Mo4Ni4V钢组织及硬度的影响

  刘璐, 杨晓峰, 王帅, 于兴福,

  对渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢进行渗氮热处理，研究渗氮时间对G13Cr4Mo4Ni4V钢复合层、渗碳层和心部的微观组织变化，以及硬度的影响。结果表明：渗氮处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢复合层和渗碳层由碳化物、回火马氏体和少量残余奥氏体组成，心部由板条马氏体及少量碳化物组成。渗氮90 h后G13Cr4Mo4Ni4V钢表面洛氏硬度提高，但波动性增大。渗氮50 h后的G13Cr4Mo4Ni4V钢渗层显微硬度最大，可达960 HV，渗氮层厚度为0.17 mm，有效渗碳层厚度为1.67 mm；而渗氮90 h后的G13钢显微硬度最大可达到906 HV，渗氮层厚度为0.19 mm，有效渗碳层厚度为1.26 mm。有效渗碳层厚度的降低与渗氮过程中碳元素向内扩散导致基体碳浓度降低有关，而显微硬度的降低与网状碳化物的析出降低了基体碳元素含量有关。

• 深冷处理技术对YG20硬质合金耐磨性的影响

  蔡惠坤, 翁泽钜, 王俊杰, 王凯凯, 顾开选,

  研究了不同深冷处理工艺对YG20硬质合金耐磨性的影响，同时，对磨损形貌和微观组织进行了分析。结果表明，深冷处理能够显著提高YG20硬质合金的耐磨性，且深冷处理温度越低，耐磨性改善效果越好。深冷处理增强了粘结相Co与硬质相WC之间的结合力，有效降低YG20硬质合金表面的破损。深冷处理促使WC颗粒表面产生致密的鱼鳞状形貌。

• 抽油光杆低温脆断机理及合金化增韧研究

  奚运涛, 姜东波, 齐志翔, 周超, 赵培豪, 伊丕丽,

  针对胜利油田东胜公司CO2驱油生产中受效油井出现的抽油光杆低温脆裂问题，采用电火花元素分析、金相分析、夏比冲击实验等方法，开展了抽油光杆脆断机理研究，重点分析了合金成分和微观结构对抽油光杆冲击韧性的影响。结果表明，抽油光杆的韧脆转变温度在-40～-20℃之间，正好处于液态CO2注采工况下的温度敏感区间，导致脆断发生。通过添加Ni、Ti、N等合金元素、表面淬火及形变强化等方法对抽油光杆进行合金化增韧，改进后抽油光杆的微观组织发生明显变化，韧脆转变温度降至-60℃左右，低温冲击韧性显著提高，满足了液态CO2驱油生产需求。

• 激光熔覆WC/Fe梯度涂层对40Cr合金钢抗磨损性能的影响

  隋琦, 张硕, 马翊珈, 孙泽轩, 陈佩强,

  利用ND-YAG激光器对40Cr钢进行表面熔覆WC增强铁基复合涂层，并且对比了单层激光熔覆、多层激光熔覆及梯度激光熔覆工艺制备的复合涂层的耐磨损性能。对比复合涂层分别为单层50% WC/Fe熔覆涂层、3层50% WC/Fe熔覆涂层、10% WC/Fe+30% WC/Fe+50% WC/Fe梯度涂层。对涂层的微观组织结构、显微硬度和耐磨性能进行了分析。讨论了不同晶粒的形成和生长机制，阐述了WC颗粒对涂层耐磨性能的影响机制。结果发现，与单层铁基WC熔覆涂层相比，多层铁基WC熔覆涂层展现出优异的抗磨损性能，其中，梯度涂层具有更高的硬度、耐磨性和较高的摩擦系数。

• 轧制方向对新型125KSI高钢级油套管性能的影响

  李泽宇, 毕总岳, 张建勋, 王桐, 余晗, 苑清英,

  利用室温拉伸试验、冲击试验、断裂韧性试验检验了超深井用新型125KSI高钢级油套管中沿扎向和垂直于扎向的强度、塑性、冲击韧性和断裂韧性。通过OM、SEM和EDS技术，对显微组织、晶粒长宽比和夹杂物分布进行了分析，讨论了显微组织对油套管各种性能的影响。结果表明，油套管材的微观组织由板条状回火马氏体和均匀弥散分布的细小Al2O3-MnS类混合夹杂物组成，晶粒为8.5级。轧制后，沿管道轧制方向的晶粒长宽比增加，导致强度增加，塑性降低且平行于管道轧向的冲击韧性下降；沿管道轧制方向的夹杂物分布更加集中，导致临界距离变小，裂纹扩展方向垂直于轧制方向的断裂韧性降低。

• 高氮奥氏体不锈钢的冷变形行为

  徐旺, 张明旭, 董福元,

  研究了氮含量为0.83%的高氮奥氏体不锈钢在经冷压缩处理后对拉伸性能的影响和微观组织的演变。对不同冷压缩率的样品进行了准静态拉伸实验。结果表明：在整个冷压缩率范围内，该材料具有良好的强度和延展性。高氮奥氏体不锈钢受冷压缩影响很大，随着冷压缩率的增加，强度急剧增加，塑性大幅下降，主要是因为冷压缩后微观组织的演变。高氮奥氏体不锈钢经85%冷压缩处理后，屈服强度较固溶态提高约3倍，达到1507 MPa，抗拉强度较固溶态提高了约2倍，达到1659 MPa。

• 铝/石墨复合材料不同温度下的摩擦性能研究

  周振权, 潘晓涛, 邓亚飞, 曾国勋, 肖思农,

  以ZL105为基体，多孔碳为碳源，采用压力铸造法制备铝/石墨复合材料。通过X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）对其进行微观物相形貌分析。通过对硬度及压缩强度的测定得到其力学性能。结果表明，多孔碳能较好地与基体结合。复合材料的硬度为基体合金的94.5%，压缩强度为基体的37%，复合材料的力学性能降低。研究了复合材料在不同温度下（25～350℃）的摩擦性能，发现复合材料在高温下具有更好的耐磨性。当温度达到300℃时，基体合金失效，而复合材料能够承受的温度达到350℃。

• Y元素对铸态Mg-Al-Ca-Mn合金组织与耐腐蚀性能的影响

  何卉, 温祥辉,

  采用金相显微镜、扫描电镜、XRD分析、腐蚀试验和电化学测试等研究了Mg-4Al-3Ca-0.7Mn-xY（x=0、0.8、1.5）铸态合金的微观组织与耐腐蚀性能。结果表明：未添加Y的Mg-4Al-3Ca-0.7Mn合金组织由α-Mg、Al2Ca相、Mg2Ca相组成。添加0.8wt% Y后，合金组织中晶粒得到明显细化，析出相变得细小，Al2Ca相、Mg2Ca相数量减少，并有Al2Y相生成。Y含量增加到1.5wt%时，合金晶粒细化效果不明显，大量Al2Y相聚集在晶界处呈网状分布。添加适量的Y可提高Mg-4Al-3Ca-0.7Mn-xY合金的耐腐蚀性，Y添加量为0.8wt%时，该合金的耐腐蚀性最佳。

• 激光能量密度对TWIP钢表面氧化物清洗效果及机理的影响

  刘宏伟, 杨文光, 彭珍珍, 汪殿龙, 姚云峰, 迟永波,

  针对孪晶诱发塑性（TWIP）钢板表面氧化层难去除的问题，采用近年来兴起的激光清洗方法，通过观察和测量不同能量密度激光清洗TWIP钢表面的形貌以及氧元素含量，研究了激光清洗技术对TWIP钢表面氧化层的作用效果及机理。结果表明：当能量密度高于12.7 J/cm2时，氧化层开始发生热膨胀而从表面剥离，因此确定此值为氧化层的清洗阈值；当能量密度高于38.2 J/cm2时，材料蒸发引起的热烧蚀起主导作用；当能量密度高于50.9 J/cm2时，增大激光能量会造成基体的氧化，因此确定此值为氧化层的损伤阈值。本研究不仅可为激光清洗在TWIP钢表面氧化层的去除方面提供理论指导，同时也可为TWIP钢的高效、清洁化生产加工提供有效方法。

• Al含量对激光沉积(CoCrFeNi)-Al高熵合金晶粒形貌的影响

  王文慧, 唐延川, 王友星, 万能,

  激光沉积技术有望成为制备高熵合金的理想方法，但其制备的高熵合金易产生粗大柱状晶组织，限制了其在高熵合金制备中的广泛应用。利用激光沉积制备了（CoCrFeNi）1-xAlx（x=0，0.10，0.15，0.20）高熵合金，研究了不同Al含量下激光沉积（CoCrFeNi）1-xAlx高熵合金物相及晶粒形貌的演变规律，利用差热分析法对不同Al含量下高熵合金的凝固行为进行了分析。结果表明：随Al含量的增加，激光沉积（CoCrFeNi）1-xAlx高熵合金物相由面心立方（FCC）单相转变为FCC和体心立方（BCC）双相结构，不同Al含量下高熵合金中BCC相含量分别为3vol%（x=0.10）、24vol%（x=0.15）和52vol%（x=0.20）；激光沉积高熵合金组织形貌也随Al含量增加由粗大柱状晶转变为细长晶粒，晶粒尺寸由116 μm（x=0）显著降低至40 μm（x=0.20）。这主要是由于Al含量的增加可降低（CoCrFeNi）1-xAlx高熵合金形核过冷度（ΔTN），并提高合金的生长限制因子（Q），从而产生更为显著的成分过冷，大幅促进了形核行为。

• 基于LHS-Kriging-DW的页岩气集输管道内腐蚀预测模型研究

  周逸轩, 彭星煜, 耿月华,

  为了准确预测页岩气集输管道的内腐蚀速率，对DW（DeWarrd）模型进行修正，运用LHS（拉丁超立方抽样）优化的Kriging（克里金方法）对修正DW进行训练以建立模型并验证。通过高清漏磁检测器检测某页岩气集输管道内腐蚀速率，基于PIPESIM模拟该管道现场工况，运用多元非线性回归修正DW模型。运用LHS-Kriging对修正DW模型进行训练并优化，运用建立的模型对另一相邻管道进行了腐蚀速率的预测和现场开挖验证。现场内检测的结果显示：管线在几处低洼积液处发生了严重的腐蚀，因此引入了持液率作为修正因子修正DW模型。选择样本数为500用于LHS-Kriging-DW模型时误差较小。在实例运用中，10个开挖检测点有9个都在预测结果的95%置信区间内，这说明建立的腐蚀速率模型可用于指导现场内腐蚀直接评价等相关工作。

• 基于TMCP工艺的FH36船板钢综合强化机理及疲劳裂纹扩展数值模拟

  王孙中, 彭兴东, 张鹏, 刘磊, 邢玉杰,

  为了有效掌握高强度船板钢的综合强化机理和疲劳裂纹扩展行为，以控轧控冷工艺后的FH36钢为研究对象，利用EBSD、TEM和XRD等分析手段研究了FH36的沉淀相和织构成分；通过测试力学性能和疲劳裂纹扩展性能，定量计算了各强化机制对屈服强度的贡献值；采用新型扩展有限元法模拟了FH36船板钢的疲劳剩余寿命。结果表明：FH36钢中的沉淀相为NaCl型的（Ti，Nb）（C，N），主要的织构成分为111<123>、331<231>。综合强化机制的新算法可以定量表示为屈服强度的值等于固溶强化贡献值和沉淀强化值以及细晶强化与位错强化平方和的算术平方根值相加，其理论屈服强度值与实际屈服强度很好地符合。经试验验证，新型的数值分析结果的平均误差为3.02%，可以有效预测FH36钢的疲劳剩余寿命和评估疲劳性能。

• 带温度梯度的钴基高温合金蠕变性能研究

  商维, 陈瑞卿, 史剑, 温志勋, 王春健, 刘军,

  二元隔热衬套是航空发动机高温燃气尾喷管的关键部件，在服役状态下承受非均温、蠕变等复杂环境与载荷。开展了二元隔热衬套钴基高温合金材料GH5188在温度梯度下的蠕变性能研究，设计了具有二元衬套孔结构特征的平板模拟件，开发了带温度梯度的蠕变加载试验装置，进行了内外壁温度差为200℃（760/560℃）以及760、980℃均温条件下带孔与不带孔二元隔热衬套模拟件的蠕变试验。研究表明：在均温与温度梯度环境下带孔模拟件蠕变寿命均高于无孔试样的，带孔试样的蠕变变形显著低于无孔试样的。

• 460 MPa级耐火耐候建筑用钢的组织和性能研究

  裘韶均, 闫江辉, 唐辉, 赵彦灵, 张志慧, 张鹏程, 武会宾,

  采用低钼复合添加钛、镍、铬、铜的微合金化设计，配以合理的控轧控冷工艺，试制了低成本460 MPa级耐火耐候建筑用钢。通过周浸实验研究了实验钢在模拟工业大气环境中的耐候性能。结果表明：实验钢由粒状贝氏体、M/A岛耐火钢理想组织组成。在600℃保温时析出的大量纳米级Ti的碳氮化物，纳米析出物与位错发生交互作用，阻碍位错运动，提高了实验钢的高温力学性能。与Q345B钢相比，耐火耐候建筑用钢的耐蚀性能提升了30%以上。耐火耐候建筑用钢的锈层致密且稳定，锈层中的α-FeOOH含量较多，能有效阻止腐蚀离子接触基体。腐蚀速率及稳定锈蚀相的相对含量变化证明了耐火耐候建筑用钢锈层随时间延长变得越来越稳定，耐候性能更好。

• 直接熔化制备Al-Si-Al2O3复合材料的组织和性能

  赖旭平, 李天方, 刘瑞, 孙红亮,

  采用光学显微、XRD、SEM和EDS分析了Si含量分别为10.00wt%、7.64wt%的Al-Si-Al2O3复合材料的显微组织形貌以及物相组成。结果表明：Al-10.00wt% Si试样的组织细小，孔隙率较高。基体晶粒Al呈细小圆形，Si颗粒主要在基体晶界周围聚集长大，部分向基体晶粒内部生长；而Al-7.64wt% Si试样组织略微粗大，孔隙率较低。基体晶粒Al呈不规则形状，Si颗粒聚集长大现象更为明显。原位反应成功进行，Al-10.00wt% Si复合材料以Al为基体生成的Al2O3是增强相；另一生成物Si没有细小弥散的分布于Al基体中，而是聚集附着在基体Al晶界周围，且有部分SiO2残留存在于基体晶界周围。在加热升温过程中，混合原料只出现了部分熔化现象，金属液滴从混合原料中析出，凝结为含Al量极高的合金液滴。合金液滴致密度较高，固溶体呈枝晶状，Si呈条状或针状；且有小颗粒第二相的存在，含有Al、Si、C元素。

• 冲击作用双点腐蚀埋地管道力学分析

  周宇童, 顾晓婷, 张家鑫, 张海伦, 周芮,

  受落石冲击作用的埋地管道极易造成巨大损害，严重影响管道安全运行。受环境和输送介质影响，长输管道腐蚀产生往往不以单一缺陷出现，当管道上产生两个或多个缺陷时可能导致情况更加复杂。结合国内外研究现状，采用ABAQUS软件构建环向和轴向双点腐蚀有限元模型，对管道内压、落石冲击速度、腐蚀缺陷尺寸等参数进行力学分析。研究结果表明：轴向和环向双点腐蚀应力应变变化规律曲线大致相似，轴向双点腐蚀敏感性高，更易遭受破坏失效。管道内压、缺陷深度和落石冲击速度对双点腐蚀管道影响显著，腐蚀加深极易造成管道破坏失效，腐蚀长度和腐蚀宽度对管道应力应变影响较小。对于途经崩塌区的管道，可采取增加壁厚、管道埋深和设置防护网等措施，降低管道遭受落石冲击危害，有效提升管道整体安全性。

• 碳纤维表面处理对铜基摩擦材料性能的影响

  刘建秀, 贾旭钢, 樊江磊, 程晓阳, 梁柳博, 张宇,

  采用粉末冶金技术制备了添加短切碳纤维的铜基摩擦材料，研究了碳纤维粗化、碳纤维镀铜对铜基摩擦材料组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明：由于碳纤维与铜基体界面性能较差，添加无处理碳纤维后，摩擦材料的硬度及密度最低，摩擦系数和磨损率在不同制动初速度下最大。添加粗化处理碳纤维的摩擦材料，其摩擦系数低于未添加碳纤维的，硬度及密度有所降低。由于碳纤维镀铜改善了碳纤维与基体之间的润湿性与结合状态，硬度以及密度有轻微下降。碳纤维发挥了其固体润滑剂的作用，摩擦系数稳定，碳纤维镀铜处理试样的磨损量最低。

• 超声振动辅助电火花加工表面成形机理研究

  王岩, 石健, 樊凌峰, 董颖怀, 杨硕, 蔡清睿,

  以TC4钛合金作为工件材料，通过建立高斯热源在工件表面的分布模型，描述了单脉冲电火花加工凹坑的成形机理。为了验证模型的准确性，进行了仿真和实验验证。结果表明：通过分析仿真得到的温度场云图和实验测得的数据发现，高斯热源分布模型与两者一致。在引入超声振动后,表面粗糙度降低35%～46%，材料表面凹坑明显减少，表面形貌发生显著变化。随振幅增大，高斯热源分布曲线的最大值减小，温度场中心最高温度降低，深度变浅的表面凹坑数量增加，单个凹坑的面积增加，表面粗糙度变好。

• 镍-铝丝材间隙对镍铝涂层显微组织及力学性能的影响

  刘若愚, 苗小锋, 汪云程, 梁加宽, 云海涛, 覃春媛, 冀晓鹃, 周正,

  采用轧制与拉拔法制备了间隙不同的镍-铝丝材，研究了原材料中镍芯与铝皮间隙对涂层显微组织及力学性能的影响，利用体式显微镜、扫描电镜、拉伸试验机、显微硬度计检测了涂层的显微组织、成分和力学性能。结果表明：随着原材料中Ni与Al间隙增加，镍铝涂层的组织形貌、孔隙率无明显变化，涂层中Al2O3比例增加，NixAly金属间化合物比例降低；在力学性能方面，随原材料中Ni与Al间隙增加，镍铝涂层结合强度降低，显微硬度增加。

• 多向压缩制备纳米晶纯铜

  王雪, 张金龙, 杨志斌, 王征, 朱志剑, 李欣,

  对纯铜进行了多向压缩变形，通过光学显微镜、透射电镜观察了变形铜的微观组织，分析了组织演变规律；表征了变形铜硬度、导电率及其真应力-应变关系，总结了性能变化趋势。结果表明：纯铜随着多向压缩累计应变的增加，晶粒互相缠绕，平直的晶界变弯，晶粒之间颜色差异消失，组织不断细化，原始晶界处形成了较宽的细晶粒区，累计应变达到Σ12.8时，组织内形成由亚晶转化而来的约100 nm的晶粒；纯铜的硬度随多向压缩累计应变的增加而增加，导电率随多向压缩累计应变的增加而减少，硬度达到软态纯铜的2倍，且保留较高的导电率。真应力-真应变曲线也反映出多向压缩对纯铜的强化作用。

• 同位靶磁控溅射法制备Al掺杂CdSe薄膜

  何惠江, 宣乐, 毛高翔, 刘辉, 王春海,

  为增加掺杂薄膜的元素均匀性，基于磁控溅射技术，设计了靶材同位共溅射制备掺杂薄膜的方法，并用于制备Al掺杂CdSe薄膜，获得了Al均匀掺杂的CdSe薄膜。结果表明：制备的薄膜为富Se状态，呈现明显的（111）择优取向。Al掺杂后的CdSe薄膜方块电阻由5.2 kΩ/□升高至544.5 kΩ/□。随着Al掺杂量的增加，薄膜的方块电阻下降。当共溅射Al片为6片时，薄膜方块电阻为7.7 kΩ/□，薄膜半导体类型由p型转变为n型。掺杂薄膜体电导率分别为192.4 （未掺杂）、2.01×104（Al片数1）、506.9（Al片数2）、384.8（Al片数4）、284.9 mΩ·cm（Al片数6）。掺杂薄膜样品的禁带宽度Eg分别为1.82 （未掺杂）、1.97 （Al片数1）、1.75 （Al片数2）、1.78 （Al片数4）、1.82 eV（Al片数6）。