热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2024年第21期

• 铝/铜异种金属搅拌摩擦焊接研究进展

  吴明孝, 石磊, 戴国欣, 孙震, 李胜利,

  铝/铜异种金属复合构件能够充分发挥铝和铜各自的优势，降低产品成本和重量，提高经济效益，为产品的设计和制造提供更多选择空间，因此在电力电子、新能源汽车等领域应用越来越广泛。然而，铝/铜两者之间热性能差异较大，两者实现高质量焊接面临着诸多困难。搅拌摩擦焊（Friction stir welding，FSW）作为一种固相焊接方法，具有热输入低、接头质量高的优点，已成为铝/铜异种金属的优选焊接方法之一。本文综述了近年来国内外学者在铝/铜异种金属FSW工艺、接头组织与性能调控、FSW工艺改型等方面的研究进展，讨论了下一步应重点关注的问题，旨在理清铝/铜异种金属FSW工艺机理、技术难点和解决思路，为铝/铜异种金属FSW工艺优化与调控提供坚实的理论依据，以进一步推动FSW工艺在铝/铜异种金属复合构件成形中的广泛应用。

• 窄间隙焊接变形研究现状及进展

  李渊博, 麻帅川,

  在大厚度结构件的焊接中窄间隙焊接技术具有生产效率高、接头力学性能好等优点。然而，窄间隙焊接技术对坡口变形非常敏感，微小的变形量也会对焊接过程产生很大影响，并直接导致焊件结构精度和力学性能降低。有必要深入研究窄间隙焊接变形的规律和控制机理。综述了窄间隙焊接变形的数值模拟和实验测量两大研究方法的研究现状。数值模拟法方面主要介绍了热-弹塑性有限元法和固有应变法；实验测量法主要介绍了变形标点测量、位移传感器、激光跟踪仪和三维扫描测量法。通过对比分析窄间隙焊接变形研究方法的原理和特点，表明数值模拟和实验测量相结合的研究方式能够更准确地揭示窄间隙焊接变形规律和机理。

• 高性能8xxx系铝合金材料研究进展及其在电力电缆领域的应用

  祝志祥, 丁一, 迟铖, 韩钰, 周明瑜, 陈保安, 杨长龙, 郑薇, 李瑞,

  针对电力电缆行业“以铝代铜”的应用发展需求，通过对新型铝合金材料研发、铝芯电力电缆的技术、经济特性及其国内外应用现状与标准化情况的调研分析，阐述了铝芯电力电缆的导体材料及连接金具的性能要求和主要制备工艺方法，对比了国内外主要技术特点，提出了高压铝芯电力电缆研制的可行技术路线。

• 含铜钢中铜偏聚的研究现状及发展

  杨惠云, 方琪, 孙伟, 熊东东, 金自力,

  铜作为一种非碳化物形成元素，被广泛应用于钢铁材料中。一方面，铜的加入和随后的热处理会导致热脆现象，恶化钢的热加工性能；另一方面，铜在钢中的偏聚会改善钢材的耐腐蚀性能。本文对含铜钢中铜偏聚的现象进行总结，在简要介绍铜在钢中偏聚原因的基础上，综述了加热温度、变形以及合金元素对铜偏聚的影响。钢中加入适当的合金元素并对加热制度和变形工艺进行优化，可以控制铜在钢中的偏聚行为，优化材料的性能，可对实际应用提供参考。

• 轴承制造技术综述

  杨海强, 任超, 赵喆, 杨振东, 刘泽铮, 高浩洋,

  轴承制造技术是制约国内高精密轴承行业发展的瓶颈，轴承钢作为轴承内外圈和滚动体的主体材料，其加工工艺直接影响轴承最终使用性能。综述了国内轴承内外圈和滚动体的制造技术，通过对国内轴承内外圈和滚动体车加工、热处理、磨加工的分析与研究，总结出了国内轴承制造技术的发展现状，对高端轴承的国产化进行了展望并提出建议。

• 金属表面梯度增强层的制备研究进展

  蒋一征, 刘洲超, 李宁, 柴珍珍,

  碳化物增强金属表面复合材料兼具碳化物的高硬度、高模量及基体的高韧性、高塑性优势，是提高金属材料使用寿命的有效途径。但是，随着碳化物颗粒体积分数提高，复合材料强度显著增大的同时韧性却大幅下降。如何改善碳化物/金属复合材料的强韧性倒置问题成为复合材料研究领域基础性难题之一。目前，报道的碳化物/金属基复合材料的表面复合强韧化方式主要有表面梯度化、纳米复合、表面应力以及新型结构等方式。主要讨论了金属表面工程技术的重要性以及表面梯度增强层的研究进展和制备现状，详细探讨了表面梯度增强层的优势，并提出了利用表面处理技术制备金属表面碳化物陶瓷梯度复合层，以期实现零件表面增强体的连续或逐级变化；同时保持基体的良好性能，有望提高金属材料的使役性能，增强表面特性，延长使用寿命，具有重要的工程实际价值。

• 基于NiAl强化的薄带连铸高强无取向硅钢组织和性能调控

  胡明睿, 朱英杰, 赵益鋆, 王放秋, 沈校, 方烽,

  采用短流程薄带连铸工艺制备0.35 mm厚高强无取向硅钢，利用OM、XRD、EBSD以及TEM分析实验钢组织演变及时效过程NiAl析出相对性能影响。结果表明，铸带为粗大柱状晶和不均匀等轴晶，主要为λ织构和α织构。退火带主要为中等强度的α*织构、较强Goss织构和Cube织构以及γ织构，强度峰值分别为3.16、3.68、3.70和4.66。随着时效时间增加，硬度从退火态的274 HV增加到峰值394 HV后逐渐下降。550℃峰值时效4 h得到高密度平均尺寸为8～10 nm的NiAl析出相，可有效抑制位错的运动而使实验钢屈服强度达到889 MPa；同时磁性能没有大幅恶化，磁感应强度B50达到1.62 T，铁损P1.0/400为31.4 W/kg。因此，基于NiAl相沉淀强化可为高性能高强无取向硅钢开发提供新的思路和方法。

• 考虑气隙分布的超大宽厚比钢锭凝固过程数值模拟研究

  庄斌杰, 关锐, 艾新港, 肖卿鹤, 李胜利,

  扁钢锭的设计及其质量控制是制约“冶炼-铸锭-轧制”方法生产特厚板的关键，大宽厚比扁锭可不经开坯直接轧制，从而简化生产流程，降低生产成本。采用数值模拟的方法研究了超大宽厚比扁锭的气隙生长、凝固进程以及缩孔缺陷的分布。同时，分析了不同宽厚比和预起拱参数对铸锭凝固质量的影响。结果表明，当大宽厚比扁锭凝固时，扁锭宽面中部与宽面1/4位置的气隙厚度差可达1 mm以上，进而在扁锭内部产生两个热中心。随着宽厚比的增加，双热中心现象更明显，导致缩孔缺陷增多。此外，随着预起拱高度的增加，双热中心现象变得不明显，缩孔体积减少，当拱高为80 mm时，超大宽厚比铸锭质量良好。

• 温轧温度对6.5% Si高硅钢再结晶过程中组织及织构演变的影响

  文秋月, 朱家晨, 刘静, 马素媛, 戴方钦, 程朝阳,

  在不同温轧温度下制备了6.5% Si高硅钢薄板，然后进行900℃保温不同时间的再结晶退火。通过OM、EBSD研究了温轧温度对6.5% Si高硅钢薄板再结晶过程中组织、织构的演变规律及其磁性能的影响。结果表明：当温轧温度较低时，再结晶退火后晶粒尺寸更小且组织均匀较差。低温轧制有利于形成高密度的晶内剪切带，而这些剪切带将促进再结晶晶粒的形核和长大，最终再结晶退火板中具有较高强度的η织构而提高磁感应强度，但此时晶粒尺寸相对较小且组织均匀性较差，使得铁损更高。

• 稀土Ce对DH36船板钢力学性能的影响

  祝英杰, 杨吉春, 刘香军, 孟祥超, 杨昌桥, 王婷,

  采用ZG-01型真空感应炉冶炼了不同Ce含量的DH36船板钢,对该试验钢显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,当Ce含量为0.0092%时,试验钢具有良好的力学性能。与未添加Ce的试验钢相比,Ce含量为0.0092%的试验钢的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击功、硬度均增大。稀土Ce加入后,珠光体和铁素体的晶粒尺寸减小,珠光体变得更加弥散；试验钢中的MnS、Al2O3、MnS+Al2O3复合夹杂被改性为Ce-Al-O-Mn系复合夹杂、CeAlO3+MnS系复合夹杂、CeO2夹杂,钢中Al2O3等夹杂物尺寸明显降低。

• 不同钢种凝固模式的模拟分析研究

  徐亚东, 丁刚, 杨靖安, 葛彗超, 牟雪萍, 郭敏, 崔磊,

  采用铸造模拟分析软件对3种6 t具有不同液固两相区温度区间的钢种进行了凝固过程的数值模拟分析。结果表明，不同液固两相区温度区间钢的凝固模式相差较大，按两相区温度区间的大小，其凝固模式呈现出由“U”型整体凝固模式向“V”型顺序凝固模式的转变。现场钢锭冒口解剖结果表明，一次缩孔深度与实际缩孔深度较相近，验证了模拟结果与现场试验结果具有较高的吻合度。

• 石墨烯对不锈钢/铝复合材料界面组织结构及其导热性能的影响

  施展鹏, 王联波, 李崇阳, 王占勇,

  采用热轧技术制备了石墨烯增强的不锈钢/铝/不锈钢复合材料，研究了退火处理后的界面微观结构，并揭示了其导热增强机制。结果表明，400℃退火后的不锈钢/铝（未添加石墨烯）界面实现了冶金结合，没有明显的金属间化合物扩散层；500℃退火2 h后，不锈钢/铝复合材料界面出现连续的金属间化合物，其厚度随着退火时间和温度的增加而增加。不锈钢/铝界面添加石墨烯后，500℃退火4 h后界面出现非连续金属间化合物。随着石墨烯浓度提高，不锈钢/铝界面处金属间化合物形成量明显减少。当400℃退火时不锈钢/铝/不锈钢复合材料的导热系数随退火时间的增加而增加，500℃退火时，其导热系数随退火时间的增加先增大后减小。石墨烯阻碍了界面金属间化合物的形成，为传热提供了高速通道，添加石墨烯的样品的导热系数始终高于未添加石墨烯的样品。

• Sn基活性焊料低温钎焊5A06 Al合金接头的组织及力学性能研究

  宋立志, 李佳琪, 徐幸, 奚邦富, 肖勇,

  在电子装联过程中，铝合金基板较差的可焊性限制了其与电子器件间的直接低温钎焊连接。本研究分别采用Sn1Ti0.3Ga活性合金焊料和Ni-10wt% Cu合金骨架强化的Sn1Ti0.3Ga复合焊料在260℃对5A06铝合金进行了低温活性钎焊，研究了焊料成分及钎焊时间对接头显微结构和力学性能的影响。结果表明，合金焊料与复合焊料均能实现Al合金的无钎剂连接；当使用合金焊料时，焊缝中出现了因Al合金表面氧化膜剥离而形成的层状夹杂物，并且合金焊料在Al母材中发生了晶间扩散的现象；当使用复合焊料时，焊缝中形成了絮状的Al3（Ni，Cu）2弥散相，合金骨架表面则形成了（Cu，Ni）6Sn5相，且随着钎焊时间的延长弥散相逐渐被（Cu，Ni）6Sn5相替代。剪切测试结果表明，相较于合金焊料，使用复合焊料可获得更高的接头强度，钎焊30 min时接头强度最高，达到了31.42 MPa。

• 铝、钛同质薄板冷连接工艺及接头力学性能研究

  雷乐, 高山凤, 赵伦, 霍小乐, 林森, 郭子鑫, 张兰,

  冷连接技术是一种绿色、新型和高效的机械连接技术，可实现轻型合金的有效连接，在汽车和航空领域有极大的应用前景。本文对几种典型的冷连接工艺接头的力学性能和失效机理进行了对比研究，对采用自冲铆接、拉铆连接和无铆连接三种工艺制备的各组接头进行搭接剪切试验，研究了不同搭接工艺和不同搭接材料对接头失效形式和力学性能的影响，并对这三种连接方式进行适用性分析。结果表明：自冲铆接、拉铆连接、无铆连接都可以实现5A06铝合金和TA1钛合金的有效连接，其中自冲铆接具有最强的力学性能和能量吸收，拉铆接头次之，无铆接头最差；TA1-TA1接头的力学性能均高于5A06-5A06接头；改变其连接方式和连接材料均可有效提升接头的力学性能；接头的主要失效原因均为破坏了接头的机械互锁结构。

• SPS制备W-9.5Ni3Al-0.5YF3合金的显微结构及力学性能

  胡璐璐,

  采用球磨法和放电等离子烧结法制备了W-9.5Ni3Al-0.5YF3合金，分析了烧结温度对合金致密度、物相、显微结构和力学性能的影响。结果表明，YF3分布在粘结相中有利于降低合金的致密化烧结温度，原位生成的Al2O3可以起到细化晶粒和提升力学性能的作用。该合金在1250℃时的抗弯强度、硬度、致密度和晶粒尺寸分别为982.8 MPa、72.8 HRA、99.5%、1.53 μm，具有较好的综合力学性能。

• 界面层厚度对HEAp/Ti基复合材料力学性能的影响

  王凯, 袁战伟, 李姝瑢, 王婧伊, 于源,

  为了研究界面层厚度对HEAp/Ti复合材料力学性能的影响以及拉伸过程中复合材料的破环行为，使用ABAQUS有限元分析软件对单颗粒和多颗粒模型进行不同界面层厚度建模。模拟结果表明：随着界面层厚度的增加，界面层上的应力也变大。复合材料拉伸破坏主要是基体开裂和界面脱粘。在拉伸过程中，复合材料的裂纹首先在界面层处萌生，随着载荷的增加，裂纹沿颗粒在基体中扩展。

• 铝熔体在Ti-C-TiC粉末混合的孔隙预制体上的润湿及浸渗行为研究

  姜兴宇, 徐前刚,

  为了探究铝熔体在Ti-C-TiC粉末混合的孔隙预制体上的润湿和浸渗过程诱导自蔓延高温合成的可行性，研究了TiC粉末含量的变化对润湿和浸渗行为的影响，并结合微观结构讨论了润湿和浸渗行为的机理。结果表明，加入TiC粉末含量在0～10wt%之间的孔隙预制体能被铝熔体快速润湿和浸渗，并触发粉末预制体的自蔓延高温合成反应。铝熔体在预制体表面的润湿和浸渗行为有明显的阶段性，其润湿铺展行为符合异质表面的润湿特性，试验的产物中除了TiC以外还出现Al3Ti相和Al相。TiC粉末会降低自蔓延反应的温度，使得反应的剧烈程度得以控制，但是会延长铝熔体润湿和浸渗孔隙预制体的时间。

• 电磁冲击处理对TC11钛合金冲击韧性及其微观组织的影响

  李云峰, 王方磊, 孙倩,

  通过夏比冲击实验、金相显微镜、扫描电镜和透射电镜表征手段，研究了电磁冲击处理对TC11钛合金冲击韧性及其微观组织的影响。分析讨论了电磁冲击处理过程中处理时间对TC11钛合金冲击韧性的影响规律。结果表明，相比于未处理试样，处理时间为0.44、0.88和1.32 s的电磁冲击处理使得试样的冲击吸收功分别提升13.2%、20.3%和3.1%。且随着处理时间的延长，TC11钛合金中α相含量不断上升。α相含量增加不利于TC11钛合金冲击韧性的提升，但电磁冲击处理引起的界面润湿和界面桥接对试样冲击功的提升起着决定性影响。

• 25Cr3Mo低合金钢在模拟矿井水环境下的腐蚀磨损行为

  燕超, 仝哲, 曾群锋, 成跃, 王一钢,

  以25Cr3Mo低合金钢为研究对象，探索酸性、中性及碱性三种模拟矿井水环境下，采煤机滑靴材料25Cr3Mo钢表面的腐蚀磨损损伤行为。通过分析摩擦系数曲线、磨损形貌、元素分布及其化学态，定量计算不同条件下的比磨损率，揭示采煤机滑靴在模拟矿井水下的损伤机理。结果表明：25Cr3Mo钢在酸性、中性矿井中的稳定摩擦系数约为0.15，而在碱性矿井水下稳定摩擦系数下降至0.10，均小于干摩擦环境下的摩擦系数（0.27）。三种模拟矿井水下，25Cr3Mo钢的比磨损率相较于干摩擦均可降低一个数量级，但模拟矿井水环境中，25Cr3Mo钢表面会形成大量腐蚀凹坑，最大深度可达3.42 μm。在酸性和中性矿井水下，25Cr3Mo表面的腐蚀产物均为Fe3O4，且酸性环境中的腐蚀产物层出现大量微裂纹，而碱性矿井水下腐蚀产物中既含有Fe3O4，又有α-FeOOH和α-Fe2O3。

• 奥氏体型热作模具钢于750℃下高温摩擦磨损性能研究

  苏宁, 杨航, 白植雄, 曾艳,

  采用高温摩擦磨损试验机，对SDHA热作模具钢于750℃在不同载荷作用下的高温摩擦磨损性能进行研究，同时采用广泛使用的马氏体型热作模具钢SDDVA进行对比。结合光学轮廓仪、SEM、XRD等表征手段对两种材料的磨损表面、截面形貌、表面相组成等进行分析。研究表明：在750℃下，在10～20 N载荷范围内，SDHA钢的磨损率在1.22～4.11×10-5 mm3/（N·m）范围内，SDDVA钢的磨损率在18.9～23.3×10-5 mm3/（N·m）范围内。两种材料的氧化层在载荷作用下经历“变形→开裂→剥落→剥落区域再次氧化”的过程。此外，SDHA钢氧化物由Fe2O3和Fe3O4组成，SDDVA钢的氧化物由FeO、Fe2O3和Fe3O4组成。SDHA钢在750℃下比SDDVA钢拥有更高的抗压强度和显微硬度，SDHA钢的最大抗压强度和显微硬度分别为590.21 MPa和432 HV0.2，SDDVA钢的最大抗压强度和显微硬度分别为390.24 MPa和290 HV0.2。

• 气体温度对ZM6基体表面冷喷涂6061铝合金涂层性能影响

  吴怡, 杨元政, 张科杰, 樊家麟, 褚欣, 谢迎春, 邓春明,

  使用氮气在高压（5 MPa）条件下，通过调节工作气体温度（400、500、600℃）在ZM6基体上制备了大厚度6061铝合金涂层，再选择最佳温度条件下制备的6061铝合金涂层与块体6061铝合金同时进行摩擦磨损实验。利用光学显微镜、扫描电镜、三维轮廓仪对涂层以及磨损后磨痕形貌进行表征。结果表明：500℃条件下制备的6061铝合金涂层综合性能最佳，孔隙率1.89%，显微硬度78.18 HV0.1，涂层与ZM6基体的结合强度超过62 MPa。在不添加其他硬质相的情况下，单组分6061涂层仍能保持与块体6061铝合金相近的耐磨性能，既有黏着磨损又有磨粒磨损。

• 微合金化元素对Mg-15Gd合金显微组织和耐蚀性能的影响

  付广艳, 周尧, 李荣广, 薛丰,

  采用半连续铸造法制备出4种具有不同微合金化元素的Mg-15Gd-0.2X（X=Mn、Ni、Zn、Sn）合金，利用OM、SEM、XRD观察合金微观形貌，分析合金显微组织，通过浸泡腐蚀和析氢实验对合金耐蚀性进行测试，研究不同微合金化元素对Mg-15Gd合金微观组织和耐蚀性能的影响。结果表明，微合金化元素的添加明显改善了合金的铸态组织，细化了晶粒和第二相，并使第二相Mg5Gd沿晶界呈网状分布。添加微量合金化元素后，除Mg-15Gd-0.2Ni合金外，合金的耐蚀性均有明显提高，主要与合金晶粒细化、第二相细化并沿晶界呈网状分布，对合金腐蚀有阻挡作用以及合金腐蚀产物膜完整致密、保护性好有关。

• 焊接材料对UMCo50堆焊层显微组织及高温性能的影响

  熊江, 辛争秋, 李文朝, 薛海涛, 唐强,

  为了提高堆焊修复后煤浆进料燃烧混合器的使用寿命，设计了4种堆焊焊丝作为填充材料，与UMCo50焊丝进行对比，采用TIG焊方法在UMCo50板材上堆焊制备堆焊层。通过高温氧化试验、高温熔盐腐蚀试验以及高温磨损试验，对5种焊丝堆焊层的高温耐腐蚀、高温耐氧化、高温耐磨损性能进行了对比研究，并通过X射线衍射分析测试（XRD）、扫描电镜（SEM）及能谱测试（EDS）等方法对堆焊层微观组织及相组成进行了分析。结果表明：UMCo50堆焊层微观组织是具有胞状亚结构的平面晶，基体全部是钴基固溶体；设计的四种焊丝的堆焊层微观组织以树枝状的钴基固溶体为主，树枝晶之间分布有碳化物及低熔点共晶物。焊丝中添加W、Mn、Si等元素的固溶强化和析出的WC形成的第二相强化可提高堆焊层的硬度及耐磨性；提高Cr含量和降低Fe含量，可提高堆焊层的高温抗氧化性及耐蚀性。

• 316L不锈钢在NaCl盐膜下的热腐蚀行为研究

  崔轩伟, 王帅, 都兴红, 刘玉东,

  在空气气氛下研究316L不锈钢在650和750℃时表面涂覆NaCl盐膜的热腐蚀行为，了解其不同时间点的腐蚀产物和具体腐蚀机理。试验中用增重法绘制其热腐蚀动力学曲线，利用XRD、SEM和EDS表征不同时间点热腐蚀产物的物相、表面形貌、截面形貌及截面元素分布情况。结果表明，热腐蚀为高温氧化和氯化共同作用的结果，其腐蚀速率均先迅速后缓慢；腐蚀层与金属基体的结合性较差，且存在分层现象，最外层较疏松，由大量Fe氧化物及微量Cr氧化物组成，中间层较致密，由Fe、Cr氧化物及少量尖晶石氧化物组成，金属基体上的腐蚀影响区为多孔多裂纹的贫Cr区。

• 基于正交实验的35CrMo钢等离子熔覆工艺参数优化

  陶业成, 胡杰, 陈雯丽, 赵月, 谢芋江,

  为了提高35CrMo钢的耐腐蚀性，以达到延长其使用寿命，提高经济效益的目的，采用三因素三水平正交实验设计不同熔覆参数条件下在35CrMo钢表面制备AlCoCrFeNi高熵合金等离子熔覆层，并对冶金结合效果好的AlCoCrFeNi高熵合金熔覆层进行耐腐蚀性能测试。结果表明：3组试样熔覆层与基体冶金结合效果良好，未发现裂纹与气孔等缺陷，不同工艺参数对制备AlCoCrFeNi高熵合金等离子熔覆层的影响因素主次顺序为送粉电压、熔覆电流、喷枪移动速度。3组试样熔覆层耐腐蚀性能均明显优于35CrMo钢基体且1号试样耐腐蚀性能最佳。由此可得，利用等离子熔覆技术可以提高35CrMo钢的耐腐蚀性。制备耐腐蚀性能最佳的熔覆层熔覆电流为130 A，喷枪移动速度为180 mm/min，送粉电压为15 V。

• 油气管道用超声辅助Al2O3/Ni-W-Fe化学镀层组织及腐蚀性能

  刘博,

  通过超声辅助技术在油气管道用Q195钢表面制备纳米Al2O3颗粒添加的Ni-W-Fe镀层，采用实验测试手段研究其微观组织和腐蚀性能。结果表明：Ni-W-Fe镀层组织具有明显的非晶态特征，呈现出紧密相连的连续胞状分布；加入纳米Al2O3颗粒的复合镀层中存在大量的弥散小颗粒，加入Al2O3颗粒还可以作为镀膜生长的形核点，促进晶粒长大，最终形成细小的组织晶粒。采用超声辅助处理的复合镀层硬度和孔隙率均低于磁力搅拌处理的复合镀层。采用磁力搅拌和超声辅助均可降低镀层的腐蚀速率，添加Al2O3颗粒后复合镀层耐蚀能力明显提升。镀层表面生成了Ni3S2产物，能够对基体组织发挥优异的保护作用。镀层腐蚀区有微裂纹形成，凸起结构消失，腐蚀后镀层与基体组织间依旧呈现紧密结合状态。Ni、Si、W三种元素含量基本一致，可以推断腐蚀后镀层依旧能够对基体组织发挥优异的保护作用。

• 等离子热喷涂层沉积过程数值模拟分析

  王贺权, 鲍万辉,

  应用ANSYS有限元分析软件建立了等离子热喷涂单道多层涂层的三维有限元模型，对等离子喷涂NiCrFeMo涂层沉积过程的温度场和应力场进行模拟。结果表明：在喷涂过程中，涂层系统温度随沉积层的增多而升高，喷涂至最外层时温度最高；涂层厚度方向的温度梯度大；涂层颗粒的温度随时间的延长而大幅周期波动，涂层颗粒的应力也随时间而大幅周期波动。涂层与基体结合面处为残余应力集中处，其残余应力为拉应力。

• TA5 钛合金窄间隙 TIG 焊接头组织和性能的研究

  任泽良, 王 刚, 李 娟, 修延飞, 于 杰, 李 策,

  通过对36 mm厚TA5钛合金进行窄间隙TIG焊焊接,焊后对接头采取100%射线探伤（RT）和100%渗透（PT）检测,并对接头开展显微组织、拉伸、硬度和弯曲试验,研究了TA5中厚板窄间隙TIG焊接头的组织和性能。结果表明院接头焊缝呈银白色,成形美观,接头射线、着测探伤结果均100%合格。TA5钛合金接头的抗拉强度可以达到718MPa,达到母材强度的95.7%,90°弯曲后内外表面无可见裂纹。从焊缝到熔合区再到热影响区,硬度逐渐增加,到母材后趋于稳定。此外,在从焊缝区向熔合区过渡的过程中存在一个软化区,不过硬度下降幅度不大。焊缝组织只是锯齿状α相,组织为粗大的柱状晶。相比于母材显微组织(等轴α+晶体β),由于焊接热循环的影响,靠近母材的热影响区晶粒长大明显,而靠近焊缝一侧的热影响区发生了固态相变,导致锯齿状α组织排列变得不规则。此外,拉伸断口形貌呈韧性断裂。

• 压铸冷却速度对汽车用铝合金组织和力学性能的影响

  樊富起,

  主要研究了铸造冷却速度对A380和A383铝合金高压压铸过程中凝固行为的影响。设计了三种不同冷却速度的圆柱模具和三步充型压铸模具，并进行了高压压铸试验。对比了圆柱铸件与三步充型高压铸件的微观组织，分析了冷却速度对压铸铝合金枝晶臂间距等凝固特性及合金的力学性能的影响。结果表明，在高压压铸过程中，枝晶臂间距与冷却速度呈较强的正相关，合金的力学性能与冷却速度与合金的枝晶臂间距同样有着正相关，但随着冷却速度的逐渐增加，合金的力学性能增长幅度逐渐降低。

• 不同Si含量对免热处理强化压铸铝硅合金组织和性能影响的研究

  谭国寅,

  研究了不同Si含量对免热处理强化压铸铝硅合金组织性能影响。结果表明：Al-6% Si合金中的析出相主要沿晶界析出，分布不均匀。其形貌类似杆状，具有尖锐的棱角。随着Si含量提升，析出相所占比重显著上升，并且粒子尺寸增大，同时存有少量未充分溶解的粗大块状初晶硅。在铝硅合金中主要存在两种不同类型的析出相，一种是长针状AlSiFe相，另一种是明亮粗大块状AlSiMnFe相。长针状AlSiFe相具有较高的表面能，能够有足够的空位吸纳Mn原子，从而随着凝固过程进行自发转变为更稳定的块状AlSiMnFe相。在该过程中Mn元素被大量消耗，析出相粒子中的Mn/Fe值下降。随着Si含量的增加，试样的抗拉强度得到了显著提高，但是塑性和抗冲击性能并未协同提升。