热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2025年第16期

• 球墨铸铁和灰口铸铁表面激光熔覆研究综述

  秦明军, 孙文磊, 杨玉林, 林红波, 于江通, 田爽,

  激光熔覆制备涂层具有稀释度低、结合力强、表面粗糙度小和整体形貌平整光滑等优势，且熔覆层的稀释率、物相、厚度、晶粒大小、力学性能等均可实现自控，可以满足各种产业特定环境工况的需求。激光熔覆制备涂层包括耐腐蚀、耐高温、耐磨损、抗氧化、自润滑性能等特性的涂层，可以有效修复破损零部件，改善其力学性能并延长使用寿命。从材料、工艺参数以及应用背景方面，对球墨铸铁和灰口铸铁表面激光熔覆的研究现状进行综述。

• 金属储氢材料制备方法研究进展

  杨云省, 方琪, 孙伟, 袁泽明, 隋咏琪, 周东升,

  金属储氢材料可分为AB2（Laves相合金，如钛锰基合金）、A2B（镁镍合金）、AB5稀土混合合金、AB钛系合金、钒基固溶体、镁基储氢合金等。金属储氢材料制备方式大致分为两类：一类是材料合成方法，主要有真空电弧熔炼法、真空中频感应法等；另一类是二次加工处理方式，主要有机械合金化法、气体雾化法等。不同的制备方法对金属储氢材料的微观结构及储氢性能有不同的影响。主要阐述各种金属储氢材料的制备方法及其优缺点，综述了各种金属储氢材料制备方式对储氢合金微观结构以及储氢性能的影响。

• 柴油机气缸内壁热喷涂陶瓷基涂层的研究进展

  毛霖, 许伟, 肖金坤, 张超,

  热喷涂工艺制备的功能与结构涂层具有减摩耐磨、防腐隔热及致密性好、结合强度高等优点，因此被广泛应用于工业化生产。以柴油机气缸套为对象，分析了缸套运行过程的几种失效形式，在内壁热喷涂陶瓷涂层可大幅提升性能并延长服役时间。介绍了3种适用于气缸狭窄环境的内孔喷涂技术，综述了内孔等离子喷涂、内孔超音速火焰喷涂与内孔电弧喷涂制备耐磨陶瓷涂层的原理及发展前沿。通过对比3种内孔喷涂技术的工艺特点和制备陶瓷基涂层的性能与微观结构，总结不同内孔喷涂技术与不同陶瓷材料的适配性。展望了碳达峰背景下柴油机缸套内壁热喷涂陶瓷基涂层的发展方向。

• Mn含量对Mg-10Gd-1.5Zn合金微观组织及力学性能的影响

  张宏伟, 王武孝, 秦少勇, 赵宇, 龚航,

  制备了Mg-10Gd-1.5Zn-xMn合金（x=0.5、1.0、1.5,wt%）。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）等研究了Mn元素含量对Mg-10Gd-1.5Zn合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明，随着Mn含量的增加，铸态Mg-10Gd-1.5Zn合金α-Mg枝晶得到细化，同时也使得（Mg,Zn）3Gd相由连续不规则条状转变为断续的条状甚至颗粒状；当Mn元素含量达到1.5wt%时，Mn元素促进了Gd原子与Zn原子的扩散，在铸态组织中析出了18R-LPSO相，此时合金的屈服强度与抗拉强度均得到显著提升，分别达到了103.52、141.37 MPa，相比于Mg-10Gd-1.5Zn合金分别提高了9.35%、16.7%。

• Ti含量对VCrFeTiTa高熵合金组织和硬度的影响

  奚运涛, 郭鑫辉, 李欢, 杨文飞, 刘承泽, 徐建平,

  通过真空悬浮熔炼方法设计并制备了5种VCrFeTixTa0.2（x=0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0）系列高熵合金，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和维氏显微硬度计，探讨了不同Ti含量对VCrFeTixTa0.2系列高熵合金组织和硬度的影响。结果表明：5种高熵合金均包含BCC1相和BCC2相，BCC1相富集Cr和V两种元素，而BCC2相富集Fe、Ti和Ta三种元素。5种高熵合金经1000℃保温3 h，水冷淬火后，晶粒发生了明显细化。同时，BCC1相所占比例明显增加，元素分布更加均匀，更倾向于形成单一的固溶体结构。各试样的原子半径δ值随着Ti含量的增加而逐渐增大，硬度也随之增大。热处理后，由于发生了固溶强化，形成了更多的单相固溶体，使得高熵合金的硬度进一步提高。

• 激光等温淬火工艺对Q355B钢组织形貌及显微硬度的影响

  李晓迪, 李日榜, 王冰, 程战,

  对厚度40 mm的热轧Q355B钢板进行激光等温淬火试验，采用OM、XRD、维氏硬度计对Q355B淬火试样进行组织观察及显微硬度测试，研究了激光淬火温度和扫描速度对Q355B钢表面淬火深度和淬火硬度的影响规律。结果表明：轧制态Q355B钢基体组织由铁素体和渗碳体组成，激光淬火处理后表面硬化层组织由马氏体和渗碳体组成；激光淬火温度的升高和扫描速度的减小均可以提高淬火层的深度，显微硬度呈现先升高后降低的变化趋势。经最佳工艺淬火温度1250℃、扫描速度3 mm/s处理后Q355B钢淬硬层深度为1127μm，距钢淬火表面深度0.1～0.2 mm位置硬度值为402～382 HV0.2，约是基体的2.4倍。

• 基于麻雀优化算法的热压焊模糊控制器设计

  李香兴, 滕瑞, 张瑞, 黄海松, 杨凯,

  针对热压焊传统PID温度控制超调量过大、响应时间较长的问题，设计了模糊PID控制器，并采用麻雀算法（sparrow search algorithm,SSA）对控制器参数进行优化，以提高控制器的动态性能和适应性。结合热压焊工作原理，采用麻雀算法对热压焊控制系统的数学模型进行辨识，并验证了辨识模型的精度；基于辨识模型建立了模糊PID控制系统，并采用麻雀算法对量化因子和比例因子进行优化。仿真结果表明，上述方法与传统PID和传统模糊PID相比，调节时间更短和超调量更小。为验证该算法的有效性，在热压焊电源中对比三种控制算法的应用效果，结果表明该控制器在热压焊温度控制过程中温度的稳定性和上升的快速性方面比传统PID和传统模糊PID算法效果更显著，更能适用于该温度控制系统。

• 累积叠轧及时效热处理对6061铝合金腐蚀性能的影响

  肖颜君, 李林艳, 熊英杰, 欧玲, 范才河, 阳建君, 蹇海根, 苏再军,

  以6061铝合金作为研究对象，研究交叉累积叠轧及随后的时效热处理对6061铝合金板材腐蚀性能的影响。利用透射电子显微镜、金相显微镜，揭示了6061铝合金在轧制及热处理过程中腐蚀性能及微观组织演变规律。结果表明，交叉累积叠轧工艺降低了晶间腐蚀性能，在时效处理后晶界处的析出相使得晶间腐蚀进一步加重，但时效温度的提高可以降低晶间腐蚀倾向。在交叉累积叠轧后细长的晶粒和时效处理后沿晶界分布的连续析出相，加剧了剥落腐蚀的进程。

• 预处理工艺对0.2C-5.0Mn-2.5Al-0.5Si中锰钢组织和性能的影响

  张楠, 定巍, 张坛, 李岩,

  针对中锰钢（0.2C-5Mn-2.5Al-0.5Si,wt%），设计了预处理+临界退火的热处理工艺。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和万能试验机等研究了不同原始组织对临界退火后的组织演变和力学性能的影响。结果表明，经过临界退火处理，预处理P1100-1试样为超细晶铁素体+残余奥氏体双相组织，且残余奥氏体有2种不同形貌，分别为板条状和粒状。在拉伸时，预处理P1100-1试样呈连续屈服行为消除了冷轧试样的屈服平台现象，且具有高强屈比1.61，同时获得了较热轧试样优异的力学性能：抗拉强度为1101 MPa、伸长率为41.21%、强塑积为45.37 GPa·%。

• 钢球斜轧成形微观组织演变规律研究

  谭进, 束学道, 张松,

  为了进一步提升钢球力学性能与服役寿命，以GCr15轴承钢球为研究对象，基于Deform-3D有限元分析软件建立了钢球斜轧成形的有限元模型。通过数值模拟系统分析了钢球在斜轧成形的微观组织演变过程。结果表明，斜轧钢球表层发生较高程度的动态再结晶，心部则基本未发生动态再结晶。斜轧钢球表层平均晶粒尺寸低于心部，表层晶粒细化程度高。最后进行钢球轧制实验，实验结果与模拟仿真结果基本一致，验证了模拟的可靠性。该结论对进一步完善钢球斜轧微观演变理论，并为斜轧钢球的实际生产提供了可靠的理论支撑。

• SLM钛合金自相似蜂窝结构面内压缩力学行为

  陈延春, 黄旭, 江吉彬, 练国富, 陈昌荣,

  自相似分层蜂窝结构具有复杂单元拓扑结构，是轻质夹层结构的有前途的核心，因其在减轻损伤方面具有优异的结构效益。研究了采用选择性激光熔化（SLM）方法制备的Ti-6Al-4V合金分层蜂窝结构在大变形条件下的平面压缩特性。结果表明，相比常规结构，一阶自相似蜂窝结构具有更高的抗压强度和弹性模量。随着相对密度和分层次数的增加，单元壁表现出更为明显的以脆性断裂为主的失效机制。分层蜂窝结构的平面失效主要是由原始单元壁的弯曲、轴向压缩和剪切变形控制。本研究有助于促进高性能分层蜂窝异质材料具有所需特性和功能的结构设计和优化。

• Mo微合金化对Al-Mg-Si合金轧板微观组织和短时高温力学性能的影响

  韩向楠, 王为民, 刘阳, 李天然, 亓海全, 秦翔智, 眭文杰,

  以交通运输、建筑领域和机械设备经常用到的6系铝合金为基础，以进一步改善Al-Mg-Si合金板材的力学性能为目的，通过加入Mo元素，研究Mo微合金化对Al-Mg-Si合金组织和性能的影响。设计并制备了六种不同Mo含量的Al-Mg-Si合金，通过直读光谱、金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机等设备对各合金轧板微观组织和短时高温力学性能进行检测分析。结果表明：Al-Mg-Si合金中添加的Mo元素具有一定阻碍再结晶长大作用，当Mo含量为0.39%时，效果最为明显，合金具有最佳的组织结构和力学性能，其室温抗拉强度达到278 MPa，与未加钼的合金相比，其抗拉强度提高约85%。

• 磁控溅射工艺对Al箔上沉积Cu2ZnSnS4薄膜的影响

  傅伟海, 何玉定, 何曦隆, 金珮璇, 梅翔, 蔡伟通,

  采用磁控溅射和后硫化法在Al衬底上制备Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜，研究了金属前驱体堆叠结构和溅射时间对Al衬底上沉积的CZTS薄膜质量的影响。X射线衍射（XRD）和拉曼（Raman）光谱表明所有样品均存在锌黄锡矿型CZTS相。扫描电镜（SEM）和X射线能谱分析（EDS）表明所有样品的Al/CZTS界面不存在Al2S3二次相层。电流-电压（I-V）特性曲线表明Al/CZTS界面形成欧姆接触。上述实验结果证明Al作为CZTS膜的衬底和背电极的可行性。此外，通过Raman光谱和EDS证实采用Al/Cu/Zn/Sn/Cu和Al/Zn/Sn/Cu/Zn堆叠结构的样品薄膜表面会存在明显的CuxS二次相，而采用Al/Zn/Sn/Cu堆叠结构的样品没有观察到CuxS二次相。并且，随着溅射时间的成倍增加，样品薄膜变得更平整，CZTS相的结晶性先增强后减弱，Sn2S3二次相减少，CZTS/Al的结构电阻先减少后增大。

• 锌镍合金渗层制备工艺、组织及耐蚀性研究

  胡旭, 谭峰亮, 张海筹, 郑庆, 汪力, 何志波,

  在40Cr钢表面化学镀镍后再通过包埋法粉末渗锌制备了锌镍复合渗层，分析了锌镍复合渗在不同温度（370、390、410、430、450℃）和不同保温时间（2、4、6 h）对渗层制备过程的影响。采用金相显微镜、扫描电镜（配备有能谱）分析了不同试样渗层厚度、截面形貌和成分组成；利用显微维氏硬计测试渗层表面至基体的硬度。结果表明：化学镀镍后再进行粉末渗锌能获得厚度适宜、均匀致密的含有锌镍层和锌铁层的双层复合渗层；相比于保温时间，渗锌温度对锌镍复合渗层厚度的影响程度更大；锌镍复合渗层的维氏硬度能达到450 HV，其自腐蚀电位相比渗锌层正移625 m V，能显著提高40Cr钢的耐磨性和耐腐蚀性。

• 刀具用WC-Co合金材料的超低温改性处理研究

  张贺佳, 朱海青, 董大伟, 魏亮亮, 马岩, 孟艳艳,

  利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和弯曲试验机等研究了将WC-12Co硬质合金缓慢降温至-196℃和直接置于液氮中两种超低温处理工艺对其力学性能、耐磨损性能、残余应力及晶体结构的影响。结果表明，两种超低温处理工艺均可提高硬质合金的抗弯强度和硬度，且随处理时间的延长而提高，但处理时长为72 h后，硬质合金的抗弯强度和硬度基本不再提高。采用缓冷至-196℃的工艺效果明显好于液氮直冷的，且液氮直冷方式在超低温处理初期抗弯强度有明显降低现象。超低温处理不改变微观组织形貌，但降低了WC-12Co硬质合金的表面残余应力，增加了γ-Co→α-Co的转变量，同时提高了耐磨损性能。

• 考虑多腐蚀之间相互作用的管道失效压力计算模型

  刘媛媛, 曹宇光, 李中林, 庄楠, 赵前坤,

  在含多腐蚀缺陷的管道中，任意相邻的腐蚀缺陷之间可能会存在相互作用，腐蚀缺陷间的相互作用会进一步降低管道的失效压力。通过将标准规范计算的失效压力和有限元计算的失效压力做对比，有限元法计算多腐蚀缺陷间的失效压力准确性更高，但有限元的方法过程繁琐、计算量大。提出了一种新的考虑多腐蚀缺陷间相互作用的管道失效压力经验模型。首先，采用非线性有限元的模拟方法对不同多腐蚀缺陷的情况进行计算；其次，分析了无量纲参数对管道失效压力的影响；最后，讨论了失效压力公式中多个参数之间的耦合形式。通过与工程实例数据的比较，新的失效压力计算的经验模型具有一定的准确性和方便性。综上，腐蚀缺陷管道失效压力经验模型具有广泛的应用范围。

• 冷轧变形对TWIP钢组织和力学性能的影响

  肖春江, 郭大山, 李德君, 张朋, 王九清, 桑德广,

  采用光学显微镜、透射电镜、X射线衍射仪和拉伸试验，研究冷轧变形前后TWIP（孪晶诱导塑性）钢组织和力学性能。结果表明：冷轧变形前后，TWIP钢始终保持单一奥氏体相。30%冷轧变形后，奥氏体晶粒中形成位错堆积和少量变形孪晶，孪晶与位错的相互作用开始发生。变形量增至50%，大量变形孪晶形成，孪晶和位错的相互作用显著增强。变形量达到70%时，奥氏体晶粒细化至纳米级，形成超细亚晶粒。随着冷轧变形量的增加，TWIP钢屈服强度和抗拉强度提高，断后伸长率降低。

• 预测TC4钛合金高温流动行为的两种本构模型对比研究

  贾海深, 古妮娜, 罗文翠, 张继林, 易湘斌,

  为了建立准确预测钛合金TC4高温流动行为的本构模型，采用Gleeble-3800热模拟试验机，对其在温度550～950℃、应变速率0.01～1 s-1下进行了热压缩试验。基于试验数据，建立了修正的Z-A和修正的J-C两种本构模型。通过统计参数相关性系数R、平均绝对相对误差ARRE和相对误差RE，对两种本构模型的可预测性进行了对比分析。结果表明：修正的J-C本构模型较准确地预测了TC4钛合金在上述变形条件下的流动行为，该模型的相关系数R、平均绝对相对误差ARRE和相对误差RE分别为0.9997、1.4536%和0.0457。研究结果为初期设计预测钛合金TC4高温流动行为的数值模型提供了一定参考依据，对其热成形工艺过程的数值模拟和参数优化方面具有重要意义。

• 铁路辙叉用V+N微合金化高锰钢的设计及其强韧化机制

  严则会, 徐彬, 孙俊杰,

  高锰钢凭借其优异的加工硬化性能和耐磨性被广泛应用于铁路辙叉领域，但高锰钢材料的屈服强度较低，导致其服役寿命较低。因此，提升高锰钢材料强韧性对提高铁路辙叉使用寿命具有重要意义。试验采用V+N微合金化思路促进高锰钢基体组织中析出大量V(C,N)纳米析出相，显著提高高锰钢材料的屈服强度和硬度。结果表明：与传统Mn13相比，V+N微合金化高锰钢的屈服强度提升39%，达到535 MPa；伸长率略有降低，为44.3%。纳米析出相一方面通过阻碍位错运动提升材料的屈服强度，另一方面也会抑制孪晶的产生，提高了孪晶产生的临界应力，促使孪晶在更高应变下产生，使孪晶诱发塑性作用（TWIP）持续到更高应变阶段，从而赋予材料较好的塑性。

• 固溶时效工艺下TC4钛合金锻件残余应力分析及其参数优化

  方秀荣, 刘鑫乐, 刘军毅, 徐慧慧, 刘留,

  为改善固溶时效后TC4钛合金锻件残余应力的大小及分布，从而进一步提高锻件后续加工质量及其服役性能，首先建立了锻后固溶时效数值模型，并进行了实验验证，然后通过数值模拟分析了固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间对锻件残余应力的影响规律，最后采用正交实验设计与极差分析法，确定了各工艺参数对锻件残余应力的影响程度，并得出最优工艺参数组。结果表明，随着固溶温度、时效温度以及时效时间的增加，可显著降低锻件中心部位的残余应力。此外，固溶温度对锻件残余应力的影响最为显著，其次是时效时间、时效温度、固溶时间，在固溶温度900℃、固溶时间80 min、时效温度500℃、时效时间8 h时锻件的残余应力最小，为生产实践提供合理依据。

• 运行1.4×105h 15Cr1Mo1V再热热段弯头母材和纵焊缝的组织和性能

  张磊, 史志刚, 王德瑞, 巴特尔, 梅宝, 袁树斌, 何晓东,

  以某电厂服役1.4×105h的15Cr1Mo1V钢纵焊缝再热热段弯头作为研究对象，对其几何尺寸、化学成分、室温和高温力学性能、显微组织进行了研究，并对其安全服役状态进行了分析。结果表明：经1.4×105h的高温服役后，带纵焊缝的15Cr1Mo1V弯头母材和两条纵焊缝的材质状态良好，组织性能未见明显加速老化劣化现象；基于持久试验的蠕变寿命评估结果表明，弯头焊接接头尚有105h以上的蠕变寿命。

• 激光熔覆CoCrFeNiMo0.2高熵合金涂层耐蚀行为研究

  蒋裕, 孙耀宁, 王鹏博,

  高熵合金由于具有优异的力学性能及耐蚀性能在涂层工业领域备受关注。然而，随着高熵合金应用场景的不断拓展，腐蚀环境也变得更为多样且复杂。为了探究CoCrFeNiMo0.2高熵合金在不同温度（25、40、55℃）以及不同离子类型（3.5wt%NaCl和3.5wt%NaCl+0.1 mol/L NaOH）溶液中的腐蚀状况，通过电化学测试、合金涂层钝化膜的XPS测试以及涂层腐蚀形貌的SEM/EDS检测分析。结果表明：CoCrFeNiMo0.2高熵合金在不同温度下的两种溶液中均产生了不同程度的钝化行为，且在含OH-及Cl-的复合环境中，CoCrFeNiMo0.2高熵合金的耐蚀性能也有所提升，但总体腐蚀速率依然随温度的升高而升高，CoCrFeNiMo0.2高熵合金在两种溶液中耐蚀性能随温度升高而降低是由于温度的升高会使得耐蚀元素Mo的氧化物含量降低；同时还加速了溶液中金属离子与氯离子的反应，进而导致点蚀发生，涂层耐蚀性能下降。

• 焊接热输入对Q370qE桥梁钢双丝埋弧焊接头组织及性能的影响

  姜玉清, 朱杰, 王加友, 李旭阳, 果琨皓, 闵海, 李丽, 杨浩,

  针对耐大焊接热输入Q370qE桥梁钢，进行了53～150 kJ/cm热输入对接双丝埋弧焊试验，研究了不同热输入下焊接接头的组织及性能。结果表明：随着热输入从53 kJ/cm增至150 kJ/cm，焊缝中心原奥氏体晶粒平均宽度从166μm长大至221μm、先共析铁素体占比从30.2%提高到51.9%、针状铁素体占比由69.8%减少至48.1%；接头热影响区及其粗晶区的平均宽度分别提高42.3%和507.6%，针状铁素体和粒状贝氏体明显减少；热输入为150 kJ/cm时，接头发生软化，接头抗拉强度和低温冲击韧性降至标准值以下，冲击断口的断裂形式为准解理断裂。在100 kJ/cm热输入时，30 mm厚桥梁钢只需正反面坡口各焊1道即可实现全熔透焊接；并且接头力学性能都能满足规范要求，因此，100k J/cm可作为该Q370qE桥梁钢高效焊接工程应用的最大许用焊接热输入。

• 锻造比对H13模具钢高温性能的影响

  刘艳宾, 徐数,

  为了分析锻造比对H13模具钢高温性能的影响，采用不同的锻造比对H13模具钢试样进行锻造试验，并对其在500℃高温环境下的高温耐磨损性能、抗高温氧化性能和高温拉伸性能进行了测试与对比分析。结果表明：随锻造比从3逐步增加到7,H13模具钢试样的高温耐磨损性能、抗高温氧化性能和高温拉伸性能均先提高后下降。与锻造比为3相比，在锻造比为6时获得的H13模具钢试样在500℃高温环境下磨损30 min后的磨损体积减小幅度为33.55%、氧化10 h后的单位面积质量增重减小幅度48.33%、抗拉强度增大幅度14.45%、屈服强度增大幅度15.78%。在始锻温度1120℃、终锻温度920℃和模具预热温度300℃等工艺参数均不变的情况下，H13模具钢的锻造比优选为6。

• SiC_f/Ti60复合材料热残余应力的数值模拟研究

  姚泉, 熊进超, 赵其定, 邹鹏君,

  利用有限元软件Abaqus对SiCf/Ti60复合材料的热残余应力进行模拟，研究了涂层种类、涂层厚度和SiC纤维体积分数对该复合材料热残余应力的影响，并进行了实际验证。结果表明：涂层对复合材料中SiC纤维的径向热残余应力和涂层的环向热残余应力影响较大，Gd涂层的适应性最好；涂层厚度对该复合材料的热残余应力影响不大，增加涂层厚度可以减小复合材料中的应力梯度；SiC纤维体积分数对复合材料的径向热残余应力影响较大，增大纤维体积分数可以减小环向热残余应力梯度，但会增大环向热残余拉应力。经实际验证，与仿真结果吻合较好。

• PECVD法制备锆合金包壳管表面SiC涂层及性能研究

  卢永恒, 刘伟, 钱跃庆, 孟莹, 王炫力, 李洋, 宋希文,

  SiC是一种极具潜力的耐事故燃料包壳涂层材料。为避免锆合金包壳管强度的高温失效，需要开发SiC涂层的低温制备技术。采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）法，以甲基硅烷作为唯一反应气源，沉积温度低于锆合金最终退火温度（～600℃），在锆合金包壳管表面制出均匀致密的SiC涂层。利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、附着力划痕仪、万能试验机对锆合金包壳管SiC涂层的物相组成、微观形貌、结合强度和力学性能进行分析测试。结果表明：与常规化学气相沉积（CVD）制备技术相比，采用PECVD方法制备的SiC涂层为微晶态结构，涂层均匀、致密且光滑、平整，与锆合金包壳管基底结合良好。相比于CVD-SiC涂层样品，其轴向抗拉强度提高了约110 MPa，具有明显的性能优势。

• 三维编织复合材料的连接结构对其剪切性能及损伤演变的影响

  樊斌, 万亚静, 葛世超, 王涛, 赵晓倩,

  三维编织复合材料通过纤维束的空间互锁形成整体网状结构，可有效改善层间性能，为解决传统层合板结构阻尼复合材料层间结合强度低的问题提供了新途径。设计并制备了3种不同连接结构（预置连接位置的梯度连接、整体缝合连接、层间缝合连接）的三维编织结构阻尼复合材料（纤维体积含量50vol%±2vol%）。增强层采用碳纤维，阻尼层采用玻璃纤维，基体为环氧树脂，经RTM工艺成型。通过ASTM D2344短梁剪切试验系统研究了连接结构对剪切性能及损伤演变的影响。结果表明：梯度连接结构（A）因纤维连续互锁和模量平缓过渡（碳纤模量230 GPa，玻纤模量75.5GPa），表现出高的层间剪切强度（（83.40±2.10）MPa），较整体缝合结构（B:(70.83±3.50)MPa）和层间缝合结构（C:(60.19±4.20) MPa）分别提高17.8%和38.6%。对载荷-位移曲线分析表明，梯度连接结构的损伤累积阶段显著延长（能量吸收较B、C组提高52%～97%），呈渐进式失效特征，显示出更高的损伤容限和能量耗散潜力。该研究为设计兼具优异层间剪切性能和潜在能量吸收能力的复合材料结构提供了依据。

• 纳米银浆烧结特性及其互连接头性能研究

  陈煜豪, 陈宜, 付大伟, 张永银, 王刚, 林铁松, 黄永德,

  以GaN和Si C为代表的第三代材料在功率器件领域的应用上备受关注，因此对高温环境下互连材料的性能有了更高要求。通过对高导热的纳米银浆进行烧结从而对铜基板和框架进行组装，制备出纳米银烧结互连芯片基板试样，获得具有高强度的互连接头。通过多种设备对此种连接材料的导电性和导热性等关键性能进行了测试，同时研究了不同烧结温度、烧结时间等因素对烧结银接头剪切强度的影响。结果表明：确定的烧结最佳温度为250～300℃；该材料能满足高功率电子器件高温服役所需。

• TiB2增强铝基复合材料FSW数值模拟与试验研究

  孙焕焕, 刘易麟, 梁子剑, 陈东, 夏存娟,

  原位自生TiB2/7050复合材料是一种轻质高强的新兴工程材料，搅拌摩擦焊接（FSW）是解决其焊接难题，有望使其在众多工业领域得到应用的重要连接方法。研究FSW温度场变化可以优化工艺，提升焊接接头质量。采用数值模拟方法分析焊接参数对TiB2/7050复合材料FSW温度场的影响，并结合实际焊接试验结果确定最优的焊接工艺参数。结果表明：当搅拌头旋转速度为800 r/min、焊接速度为250 mm/min时，焊接区热输入适中，焊缝金属塑性流动充分，接头外观成形良好；数值计算结果与相应的试验研究结果基本一致，焊缝区TiB2颗粒分布均匀。

• 大深径比变截面空心薄壁细长轴预制坯挤压成形仿真与分析

  张庆东, 左锦荣, 杨晨, 束学道, 彭文飞, 王英, 谢重阳, 王国彪,

  所研究的薄壁细长轴具有大深径比、变截面及不均匀薄壁的复杂零件特征，有一定成形难度。在DEFORM-3D有限元软件中对6061铝合金进行热挤压仿真模拟，通过变形均匀性和损伤值对薄壁细长轴成形结果进行评价。采用正交实验探究成形工艺参数对成形指标的影响，并通过灰色关联度分析对变形均匀性和损伤值进行优化。采用6061铝合金动态再结晶模型对最佳挤压工艺参数下动态再结晶演变进行研究。结果表明：在选定工艺水平区间内，毛坯温度对挤压成形呈非显著性影响，挤压速度对薄壁细长轴挤压成形有显著影响。根据灰色关联度分析多目标优化，当挤压速度为10 mm/s，挤压温度可在3个水平中任选，都可达到理论上最佳工艺水平。选择挤压速度为10 mm/s，挤压温度为400℃作为最佳工艺水平。基于该工艺参数，挤压过程中轴内外壁都发生了动态再结晶，晶粒得到细化。

• 双道次搅拌摩擦加工AZ31B镁合金微观组织与力学性能分析

  锁伟, 顾帛坤, 邱中浩, 许楠,

  对6 mm厚AZ31B镁合金板材进行单道次和双道次搅拌摩擦加工（FSP），采用光学显微镜、电子背散射衍射技术、显微硬度测试和拉伸试验对搅拌区的微观组织和力学性能进行研究。结果表明：由于连续动态再结晶和不连续动态再结晶的共同作用，搅拌区的晶粒尺寸均显著细化。与单道次相比，双道次FSP搅拌区的晶粒尺寸略微增大，小角度晶界比例升高，且平均施密特因子值明显降低。晶界强化是提高搅拌区强度的主要因素。较低的施密特因子值使基面滑移难以启动，拉伸过程中产生的孪晶和位错的交互作用使断后伸长率明显提高，因此，AZ31B镁合金双道次FSP搅拌区表现出较好的强塑性匹配。

• Al-Si镀层22MnB5高强钢Johnson-Cook本构模型及对比分析

  邵海涛, 王伟, 刘伟光, 张双杰, 高颖, 闫华军, 马世博,

  利用Gleeble-3800热模拟试验机，在变形温度750～900℃、应变速率0.1～10 s-1下，进行了Al-Si镀层22MnB5高强钢的等温拉伸试验。基于试验获得的真应力-真应变数据，构建了Al-Si镀层22MnB5高强钢的Johnson-Cook本构模型，发现采用参考应变速率的温度敏感系数时，模型在较低变形温度时，具有良好的预测精度，但在其他变形温度时，预测能力较差。采用二阶多项式表征应变速率对温度敏感系数的影响，获得修正的Johnson-Cook本构模型，其预测精度大幅提高，在整个变形条件下都具有良好的精度。对比分析了Johnson-Cook和Arrhenius两种本构模型对Al-Si镀层22MnB5高强钢本构关系的描述能力。结果表明：从全局来看，Arrhenius模型在应力值预测方面的能力略高于Johnson-Cook模型；而Johnson-Cook模型在应力-应变曲线的跟踪与描述方面要优于Arrhenius模型。

• 基于小波包分解和支持向量机的激光熔覆裂纹声信号分析

  陈佳芯, 高瑞鹏, 刘二勇, 杜双明, 蔡辉,

  激光熔覆技术因其卓越的性能而被广泛应用于材料表面改性与再制造领域。但是，激光熔覆的快速熔凝过程极易导致熔覆层的开裂，从而引起熔覆层失效。因此，针对熔覆过程中在线裂纹监测问题，选择非接触式小型麦克风采集了含开裂问题的激光熔覆过程声信号，通过小波包分解和支持向量机对熔覆声信号进行特征参数分析。结果表明：熔覆过程出现裂纹的声信号在时域上存在触发持续时间短，振幅高，上升较迅速，呈指数振荡衰减趋势下降的特性；在频域上为多峰值突发型信号。正常声信号和裂纹声信号的能量分布差异明显，其中裂纹声信号尤以（3,1）频段内为主。同时，支持向量机（SVM）分类器能够识别出正常信号与裂纹信号，识别准确率达到100%，实现了激光熔覆裂纹声信号的有效识别。