热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2025年第17期

• 基于高价值专利的高温合金材料技术发展态势分析

  李丹, 张文惠, 王威, 唐恒,

  利用Incopat数据库，专注于筛选和分析属于战略新兴产业、具有海外同族专利和维持超过十年的高价值专利。通过专利计量方法，从技术发展趋势、创新主体排名、战略新兴产业分布等方面，对高温合金材料在制备与应用过程中的关键技术及热点进行定量与定性分析。从变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金这3个角度选取了相关代表性专利进行分析，具化出高价值专利在产业制造工艺过程中的实际应用情况，揭示了国内外现有技术发展现状。研究发现，高温合金材料的专利申请活动呈现上升趋势，且与产业、科研机构之间的合作与分工联系紧密。然而，国内外针对这3种类型的高温合金在技术研发方向上存在差异，国内企业在技术研发投入方面仍有提升空间，需要进一步探索新工艺、新技术，以推动重大创新成果的产生，在提升核心技术能力的同时加强相关技术的专利布局。

• 增材制造铝合金气孔缺陷形成机理及仿真分析进展

  卓帅, 路学成, 张志强, 颜军培, 董阅泽,

  气孔缺陷能够引起裂纹的出现，容易形成裂纹源区，造成零件疲劳性能降低，这是导致增材制造铝合金失效主要的原因之一。气孔的形成是因为熔池凝固过程中存在氢原子的溶解度差异和体积收缩差异。与传统工艺相比，采用电弧增材技术可以有效控制铝合金孔隙率。基于此，阐述了电弧增材技术工艺参数对气孔率的影响，包括工艺条件、送丝速度、焊接速度、保护气成分及流量和其它主要因素，并且从微观角度分析了这些参数变化对气孔率的影响。接着介绍了被目前主流应用于凝固过程中气孔模拟仿真的方法——元胞自动机和相场法，这两种方法对于气孔形成机制研究的主要成果进行了总结。最后对于降低铝合金电弧增材中气孔率的未来研究方向进行了展望。

• 镍钛合金激光表面改性技术研究进展

  陈慧, 宋婕, 仇安, 周广宏,

  综述了国内外近年来有关NiTi合金激光表面改性技术的研究进展，分析对比了NiTi合金表面激光加工的改性方法、Ni2+离子溶出速度、生物相容性能和耐腐蚀性能等方面优势和不足，并对未来的技术发展方向进行了展望。

• 海工钢埋弧增材构件沉积层/基材界面的组织特征及力学性能

  张志强, 杨成, 于洋, 黄贺楠, 刘铁, 王佳骥, 胡奉雅, 刘锦,

  采用埋弧增材制造工艺在EH36海工钢基体上制备了低碳钢增材构件，并系统研究了基材/直壁墙界面的微观组织与力学性能。结果表明，直壁墙的微观组织主要由块状铁素体+珠光体构成，EH36基材受到增材热影响，形成过热区、重结晶区和不完全重结晶区。直壁墙的显微硬度为180～220 HV1，显微硬度分布较均匀；基材的碳含量较高，导致基材热影响区的硬度略高于直壁墙。基材-直壁墙界面的力学性能表现出一定的各向异性，横向和纵向界面试样的抗拉强度分别为474 MPa和486 MPa，伸长率分别为50%和39%，横、纵界面试样的抗拉强度可达到基材的91%和93%。基材-直壁墙界面具有良好的冶金结合，纵向界面拉伸断裂在直壁墙处。横、纵界面试样的冲击功分别为160、203 J，横界面试样的冲击功略低，这主要与热影响区不均匀的微观组织特征有关。

• 激光喷丸对21-4N气阀钢耐磨性能的影响

  祁义鑫, 程俊, 王军伟, 王永坚, 戴乐阳, 盛晨兴,

  为了研究激光喷丸对21-4N气阀钢耐磨性能的影响，对该气阀钢进行高功率激光喷丸强化处理，随后将10 J能量下处理的试样分别进行20 N载荷和20～60 N变载荷下的销盘摩擦试验。对比了喷丸前后试样的硬度、粗糙度、残余压应力、微观组织、摩擦系数曲线、摩擦层的表面形貌和磨损质量等特性，阐述了激光喷丸对21-4N气阀钢耐磨性能的强化机理。结果表明，激光喷丸试样表层晶粒发生细化，产生较高的残余压应力，且表面硬度提高，其磨损率明显低于未喷丸样，喷丸样的表面划痕变浅且表面磨损质量减少。分析认为，激光喷丸产生的晶粒细化使试样表面硬度和强度增加，且产生较大的残余压应力，试样表层发生较为严重的塑性变形，表面强度进一步增加，减缓了表面氧化磨损速率，从而提高了21-4N气阀钢的耐磨性能。

• H13超高强钢热冲压模具同质化激光熔覆修复工艺研究

  姜波, 孙福臻,

  为修复强化表面磨损失效的超高强钢热冲压模具，采用激光熔覆技术在淬火态H13钢表面熔覆同质化Fe基合金粉末。通过调整激光功率和送粉量，制备出致密度高、无明显冶金缺陷的同质化激光熔覆合金层。通过光学显微镜和万能试验机分别对熔覆层的截面组织和熔覆层的抗剪切强度进行了检测分析，并通过硬度测试和高温摩擦磨损试验，分别测试了熔覆层的硬度和耐高温摩擦磨损性能。结果表明：当激光功率为1600 W、送粉量为13.8 g/min、搭接率为50%和扫描速度为10 mm/s时，在H13表面制备出无裂纹、无气孔等冶金缺陷的激光熔覆层，熔覆试样密度为7.58g/cm3，致密性最好。激光熔覆层与基体为冶金结合，其显微组织以柱状晶和等轴晶为主。激光熔覆层的抗剪强度大于710 MPa，优于H13基体与熔覆层界面的抗剪强度。激光熔覆层的硬度（56～58 HRC）高于H13基体的硬度。不同温度下，激光熔覆层的耐磨性均优于基体。随着温度的升高，基体的磨损量逐渐增大，而熔覆层的磨损量先增大后减小。

• 不同硅含量和随流孕育剂对高硅固溶球墨铸铁组织与性能的影响

  吴延懿, 张建涛, 刘国兵, 徐德安, 覃满, 李星毅, 林政淇, 肖志瑜,

  制备了不同Si含量和不同种类随流孕育剂的高硅铁素体球墨铸铁，采用光学显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）对其显微组织进行分析，并对力学性能进行测试。结果表明：硅含量和孕育剂的类型对高硅固溶球墨铸铁的组织和性能都有着重要影响。高硅固溶球墨铸铁的Si含量在4.0wt%～4.8wt%时，试样基体均为全铁素体组织；随着硅含量增加，试样抗拉强度增大，石墨球形态明显恶化，断后伸长率先增加后减小。在高Si含量时，采用含Bi随流孕育剂，石墨球尺寸较小，但其圆整度较差，试样断后伸长率较低。采用含Sb随流孕育剂，石墨球细小、分布均匀，且圆整度较高，试样具有良好的综合力学性能，满足QT600-10球墨铸铁性能要求。

• 焊后碾压对X80钢焊接接头CGHAZ组织及性能的影响

  王刚, 曹江海, 薛皓月, 王敬文, 姚宗湘, 尹立孟,

  焊后塑性变形可改善接头残余应力分布，提高接头韧性。通过对比分析X80钢多层多道焊接头在焊态、焊后450℃和650℃碾压3种状态下CGHAZ组织形态、晶粒尺寸及取向、应力分布、韧性和断口形貌，探寻焊后碾压对改善X80管线钢接头组织性能的影响规律。结果表明：随着焊后碾压进行，CGHAZ区针状铁素体的数量逐渐增加，且形状不规则，晶粒受到一定的变形以及晶粒的均匀性受到改善；焊后碾压能一定程度上细化晶粒尺寸，随着焊后碾压温度升高，CGHAZ内晶粒的局部取向差平均值逐渐增加，小角度晶界的含量逐渐下降，大角度晶界的含量逐渐上升；经焊后碾压，焊接接头的冲击韧性均提高，断口上韧窝的密度有所增加，为明显的韧性断裂；焊后碾压能减小残余应力，同时使残余拉应力变为残余压应力，从而改善接头残余应力分布。

• Ti-C-Al预制块含量对TiC/AZ91D镁基复合材料组织及摩擦磨损性能的影响

  李昇原, 李秀兰, 周立玉, 王凯强, 杨鑫,

  通过改变Ti-C-Al预制块与AZ91D镁合金的含量，用原位合成法在固定温度780℃制备出TiC/AZ91D镁基复合材料，研究预制块含量对该复合材料的微观组织演化和摩擦磨损性能的影响。结果表明，在AZ91D镁合金中加入Ti-C-Al预制块，复合材料的组织中均出现了Al3Ti和TiC，随预制块含量增加，Al3Ti和TiC的数量增加，但Ti-C-Al预制块加入量20wt%和30wt%的复合材料中Al3Ti和TiC的总量相差不大。摩擦磨损性能试验结果表明：体积磨损率随预制块含量的增加先减小后增加，磨损率与硬度呈反相关，预制块含量为20wt%的试样体积磨损率最低，摩擦系数最低，硬度最高。复合材料均以磨粒磨损为主，磨损形貌主要表现为犁沟。

• 脉冲参数对6061铝合金MIG焊熔滴过渡及焊缝成形的影响

  李志勇, 王学礼, 李朋, 张杰, 王世路, 张光先,

  搭建由焊接系统、高速摄像及同步波形信息采集设备的试验系统，研究不同脉冲波形参数对6061铝合金脉冲MIG焊熔滴过渡、焊缝成形及气孔率的影响规律。结果表明，在平均输出电流200 A与300 A的条件下，相比一脉一滴过渡形式的标准脉冲波形，通过增大脉冲波形峰值时间、降低脉冲频率的方式，熔滴过渡变为射滴+射流的混合过渡形式，此时液柱对熔池的冲击强度和持续时间增大，能够显著增大焊缝熔深，200 A与300 A时的焊缝熔深相较于一脉一滴过渡分别提高16.2%和38.8%。此外，在混合过渡形式下，熔滴对熔池的冲击震荡使得熔池中气体更易逸出，气孔率相对减小。

• 调质处理对热轧复合板耐蚀性能和力学性能的影响

  王全全, 曹巍, 祁昊, 吴昊, 林钲涵, 李璐妍, 丁毅,

  采用热轧复合的方法对碳钢和不锈钢进行轧制复合，并对热轧制得的复合板进行调质处理。研究结果表明，碳钢中的碳元素向不锈钢侧的扩散会导致不锈钢覆层发生晶间敏化，从而降低不锈钢覆层的耐蚀性能。相较于热轧，调质处理的晶间敏化作用更为显著。调质处理后，热轧复合板的强度和硬度均得提高，但韧性下降。近界面侧不锈钢层因碳化物大量弥散析出，产生沉淀硬化现象，最高硬度可达370 HV。

• 铝/铜超声焊接头组织和力学性能研究

  邓建雄, 唐正强, 赵伦, ZESHAN Abbas, 严卓晟,

  对表面加工出凹凸面的铝、铜板材组成的嵌合接头进行超声焊接，探究同一能量输入下板材间接触面积与形状对超声焊接成型质量、温度、接头力学性能及失效形式的影响。结果表明：在相同能量输入下进行超声焊接，焊接温度趋势为铝/铜原始接头（板表面未做处理）焊接温度>嵌合接头焊接温度，接触面积的增加消耗了更多的能量，使得超声焊接过程产热降低；不同铝/铜嵌合板材接头强度基本保持一致，相比铝/铜原始接头其强度提升了7.06%～9.39%，接头强度均大于相应的基材强度,但铝/铜嵌合板接头峰值载荷比铝/铜原始接头低，嵌合板材厚度减薄是峰值载荷下降的主要原因。接头失效均发生在铝材第一排焊齿处，铝材呈韧性断裂，断口处发现大量韧窝。

• X80钢管线全自动焊接头的组织与性能研究

  崔成武, 高雅楠, 吕振博, 闫新宇, 王俊红,

  采用自研ER80S级焊丝进行了X80钢级管道环焊缝的全自动焊接试验，并对环焊缝的质量、宏微观组织与力学性能开展了研究。结果表明，环焊缝外观成形较好，焊缝与母材之间、焊道与焊道之间熔合良好。根焊焊缝组织为针状铁素体（AF）+粒状贝氏体（GB）+侧板条铁素体（FSP），填充焊道组织为AF+GB，盖面焊缝组织为AF+GB+少量的FSP。横向拉伸与全焊缝金属拉伸试验结果表明：自研ER80S实心焊丝与X80管线钢可实现环焊缝的高强匹配。环焊缝冲击功稳定性较好，焊缝中心的冲击功最低值为127.5 J，且冲击断口呈韧性断裂特征。环焊缝不同位置焊缝中心与热影响区的裂纹尖端张开位移均大于0.254 mm，具有良好的断裂韧性。

• Zr、Sr、RE改性铝合金金具材料的制备及性能研究

  赵晶, 李胜芳, 陈伟, 王谦, 杨徽, 龚亮, 曾浪, 母应秀, 黄儒伟, 曹献龙,

  选用8030铝合金作为材料基础组成，同时添加Zr、Sr和RE进行多元合金化，经熔炼、热挤压、固溶时效热处理和冷锻制备出Zr、Sr、RE改性铝合金金具。分析了改性前后铝合金的成分、形貌和结构，并测试了改性铝合金的力学性能、电学性能和耐热性能。结果表明：Zr、Sr、RE改性的铝合金弥散分布大量的第二相，发挥钉扎位错、细化强化相、阻止晶界滑移、阻碍再结晶等作用。改性铝合金经过固溶+二级时效+冷锻处理后的综合性能比传统8030铝合金有明显改善，其常温、高温（150℃）抗拉强度分别达到160、143 MPa，断后伸长率可达6.5%、14%，导电率分别可达57、39%IACS，且其耐热性能明显优于传统8030铝合金金具。该材料克服了传统金具的部分缺陷和不足，有望应用于大容量输送电力的高压架空线路。

• 石墨烯强化CuW复合材料摩擦磨损行为研究

  苗晓军, 范艳艳, 张乔, 郝留成, 李凯, 陈铮,

  输变电等级和电网容量的提升亟需增强高压断路器电触头的摩擦磨损性能，石墨烯的添加可有效提升CuW复合材料的耐磨性能。采用室温及高温球/销-块往复滑动摩擦磨损试验模拟石墨烯增强CuW复合材料在实际插拔工况下的耐磨性能。结果表明：室温下，石墨烯的添加可以降低CuW复合材料的摩擦系数、磨损量及表面粗糙度，提升其耐磨性能。500℃时，添加石墨烯形成的超硬碳化物颗粒会破坏表面形成的氧化层，导致石墨烯和碳化物对耐摩擦磨损性能的提升效果减弱。因此CuW复合材料和石墨烯增强CuW复合材料的高温耐摩擦磨损性能相差不大。

• 包套材料对热等静压TiAl-4522XD合金/包套界面组织的影响

  杨超, 常涛, 张国栋, 王永哲, 唐洪奎, 瞿宗宏,

  将TiAl-4522XD(Ti-45Al-2Mn-2Nb-1B,at%)合金粉末分别与20钢、45钢和304不锈钢包套在1260℃、150MPa、4 h条件下进行热等静压致密化处理，利用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）观察包套与TiAl-4522XD合金界面区域的微观组织结构，并结合能谱仪（EDS）对界面处元素分布进行线扫描能谱半定量分析，采用Image-Pro Plus软件和Photoshop软件对界面反应层宽度定量测量。结果表明：20钢包套与TiAl-4522XD合金界面处生成了脆性相，导致合金与包套剥落，而且TiAl-4522XD合金一侧出现了明显的微裂纹。304不锈钢包套与TiAl-4522XD合金界面反应层宽度最大，达到617μm。45钢包套与TiAl-4522XD合金界面结合良好且反应层宽度仅为304不锈钢的1/3。所以45钢最适合作为TiAl-4522XD合金热等静压成型的包套材料。

• 硅锰合金钢配分热处理工艺研究

  顾建, 刘胜春, 司佳钧, 王欣欣,

  强风、沙尘暴等耦合的极端气象环境，对输电线路金具的耐磨性能提出了更高要求，本研究将配分热处理工艺应用到硅锰合金钢上，以提高其耐磨性能。使用JMatPro软件模拟了硅锰合金钢的平衡相组成及力学性能，分析了硅锰合金钢在不同奥氏体化温度下的CCT曲线以及不同冷却速率下的物相组成。根据CCT曲线确定了硅锰合金钢配分热处理工艺，并进行了配分热处理试验。结果表明：硅锰合金钢的平衡物相主要为铁素体、渗碳体以及部分碳化物和硼化物，奥氏体化温度区间为780～1340℃。随着奥氏体化温度的升高，铁素体转变区域逐渐减小直至消失，贝氏体转变区域基本不变；当试样的冷却速率大于1℃/s时，试样的组织基本相同并且力学性能没有明显变化。配分热处理试验后，硅锰合金钢在室温下的组织主要是由马氏体和残余奥氏体组成，马氏体主要是板条马氏体和块状马氏体，残余奥氏体主要呈薄膜状和团簇状，此时硅锰钢具有良好的力学性能和耐磨性能。

• 光纤激光工艺参数对激光熔丝单道成形尺寸的影响

  王锐, 韩红彪, 郑广振, 张鹏,

  为了研究光纤激光工艺参数对激光熔丝增材制造单道沉积层几何尺寸的影响，采用单因素试验方法，进行了不同激光功率、摆动幅度、扫描速度和送丝速度下的单道沉积试验，分析了沉积层表面形貌和成形尺寸的变化规律。结果表明，随着激光功率增大，沉积层熔宽增大，熔高减小，当激光功率超过临界值时，熔化的焊丝向熔池的过渡形式由液桥过渡转变为熔滴过渡，影响沉积质量。激光摆动幅度主要影响激光光斑形状与能量密度分布。随着摆动幅度增大，沉积层成形质量变差，熔宽呈现先增大后减小的趋势，熔高变化趋势与之相反。扫描速度增大使单位时间丝材的沉积量和基体热输入量降低，熔池冷却速度增大，沉积层熔宽与熔高减小。送丝速度的增大，使单位时间内丝材的沉积量增大，沉积层熔宽与熔高增大，且熔高变化相比熔宽更为明显。

• CO2注入井管柱腐蚀速率及服役寿命预测

  冯福平, 尤桂洋, 张晓川, 王景芹, 王清铎, 曹婧, 韩旭,

  随着碳捕集、利用与封存（carbon capture,utilization and storage,CCUS）技术在油田的持续应用，CO2腐蚀井下管柱现象引起高度重视，亟需适用于高CO2分压环境下考虑腐蚀速率随时间变化影响的腐蚀速率模型。通过模拟温度80～120℃、CO2分压15～30 MPa条件下Q125、3Cr和13Cr管材的腐蚀，建立了这3种管材考虑温度、CO2分压和腐蚀时间影响的腐蚀速率预测模型，并对Q125套管进行了安全服役寿命预测。结果表明：同一CO2分压下，Q125、3Cr管材腐蚀速率随温度增加呈先增后减的趋势，13Cr管材腐蚀速率随温度增加而增大；3种管材腐蚀速率均随CO2分压增加而增大。Q125管材匀速和变速两种腐蚀速率模型均适用，3Cr和13Cr管材适用变速腐蚀模型。Q125套管的抗拉安全服役年限随着CO2分压的增加而逐渐降低，抗拉安全服役年限最短约为12 a。

• Ni/Al复合材料在ARB过程中组织及力学性能的演变

  赵英军, 崔岩, 王涛, 于坤,

  采用累积叠轧（ARB）方法制备了Ni∶Al体积比为2∶1的Ni/Al复合材料，研究了加工硬化作用对复合材料中Ni颗粒减薄率、宽厚比、NiAl接触度、硬度的影响规律。结果表明：叠轧道次n≤5时复合材料主要以层状结构分布，发生断裂少，Ni颗粒厚度减薄快，NiAl接触度增加较快；当叠轧道次n>5时Ni层断裂增多，Ni颗粒减薄速率逐渐减慢，NiAl接触度增加减慢，宽厚比逐渐下降碎裂程度加重。建立了Ni颗粒减薄率（THK/THK0）、NiAl接触度S和轧制道次n之间的数学变化方程；建立了HVNi、HVAl、HVNi/Al随轧制道次n之间的数学拟合方程，发现随叠轧道次n的增加，HVNi、HVAl、HVNi/Al的硬度均得到增加，且HVNi、HVAl拟合方程均呈线性增加趋势；而叠轧道次小于7时HVNi/Al逐渐接近于HVAl，大于7道次后逐渐接近于HVNi，是由于叠轧道次增加Ni组元的变形和分布不均匀，导致硬度产生异常增大。

• 模拟轧制工艺对免退火10B21冷镦钢微观组织的影响

  王金涛, 于学森, 李战卫, 张宇,

  对免退火10B21冷镦钢进行不同温度、变形量、冷却速度的热模拟试验，以研究控轧控冷工艺参数对微观组织的影响。结果表明，在低温、大变量轧制以及0.8℃/s缓慢冷却下，形变诱导铁素体相变，使得铁素体体积分数由71.69%增加到79.82%，部分珠光体由片状转变为粒状，使盘条在线软化，可达到免退火要求。

• 热处理工艺对锻轧法生产高精度KFC异型铜带组织和性能的影响

  韩振斌, 赵昭, 于国军, 刘冬, 刘建斌, 王红玲, 魏巍,

  采用金相显微镜、电导率测试仪、维氏硬度仪及拉伸试验等研究了锻轧法生产的高精度KFC异型铜带在不同退火状态下的显微组织、力学性能和导电率。结果表明：锻打频次为650 Hz、退火温度在800℃、走带速度为3m/min时，经冷轧后生产的带材其厚料部分的硬度、屈服强度、抗拉强度、断后伸长率及导电率分别可达110.23 HV、186MPa、343.3 MPa、10.4%和89.08%IACS，薄料的硬度、屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和导电率分别为112.77 HV、271.3 MPa、343.3 MPa、8.5%和89.48%IACS，具有较好的综合性能。

• 不同轧制温度下Mg-6Zn-1Y-0.6Ca合金的组织与力学性能

  张亚林, 刘永辉, 邱慧,

  对挤压态Mg-6Zn-1Y-0.6Ca合金进行不同温度的轧制。采用OM、SEM、维氏硬度计、万能试验机等研究了轧制温度对Mg-6Zn-1Y-0.6Ca合金微观组织与力学性能的影响。结果表明：在370～430℃，随着轧制温度的升高，Mg-6Zn-1Y-0.6Ca合金晶粒逐渐细化，第二相尺寸逐渐减小，动态再结晶越来越充分。430℃轧制的合金完全动态再结晶，晶粒均匀细小；轧制温度升高到460℃时，合金晶粒开始长大。430℃轧制的合金的硬度、抗拉强度、屈服强度均达到最大值，分别为77.2 HV、315.2 MPa和276.8 MPa，其伸长率为8.8%。

• 退火对铸态高富镍NiTi合金组织和硬度的影响

  曹国庆, 袁天雅, 杨衍祥, 文玉华,

  对3种铸态高富镍NiTi合金（59wt%Ni～61wt%Ni）进行400～950℃保温5 h的退火处理，研究了退火温度对铸态高富镍NiTi合金微观组织演变和马氏体相变的影响，及其与硬度的关系。结果表明：铸态高富镍NiTi合金的硬度随Ni含量的增加而降低；700℃以上退火可以进一步提高铸态高富镍NiTi合金的硬度，950℃退火后59NiTi、60NiTi、61NiTi合金的硬度分别提高到81.6、87.3和86.3 HRA。铸态59NiTi合金的高硬度来源于合金中均匀分布的Ni4Ti3相，粗大的Ni3Ti2相及Ni3Ti相是60NiTi和61NiTi合金硬度降低的原因。随退火温度升高，粗大的第二相固溶于基体使NiTi合金的Ms降低，能进一步提高硬度。

• 低压铸造压力与冷却速度对AlSi7Mg铝合金组织和性能的影响

  文仁兴, 谢延敏,

  研究了低压压铸保压压力对AlSi7Mg铝合金组织和力学性能的影响。结果表明，采用高保压压力（320 kPa）制备的试样组织致密，力学性能优良。与低保压压力90 kPa的合金相比，当保压压力达到320 kPa时，冷却速率1.5℃/s和5℃/s的合金二次枝晶臂间距分别降低24.2%和8.6%，共晶硅直径分别减小了4.7%和9.7%；共晶硅的长宽比分别降低4.8%和6.0%。高保压压力使得铸造过程充填性能好，冷却速度快，从而提高AlSi7Mg合金的力学性能。

• 成分及热处理工艺对00Cr12Ni9Mo4Cu2TiAl钢组织和硬度的影响

  徐梓真, 赵英利, 任帅, 孙智妍, 张志旺,

  研究了00Cr12Ni9Mo4Cu2TiAl马氏体时效不锈钢在电渣重熔过程中关键强化元素Ti的损耗，讨论了不同化学成分及不同热处理工艺对试验钢组织和硬度的影响。结果表明，采用“控Al保Ti”技术，经过电渣重熔过程后，Ti和Al的元素含量得到稳定控制，损耗率下降到4%以下。试验钢的硬度随Ti含量的升高而增加，在Ti含量为1.2wt%时，最佳时效强化温度为450℃，时间为120 min。微量元素V和Nb可以使材料强化。经1100℃/1 h固溶+450℃/2 h时效处理后，可以得到试验钢较为优异的组织和硬度，同时还具备相变硬化、加工硬化和时效强化多种强化机制，其中时效强化对试验钢的影响最大，硬度提高220 HV，占硬度总增加量的47.8%。

• TC4钛合金贮箱低压爆破的失效分析

  李思贝, 郑彰显, 宋凡, 黄立钠, 朱铭德,

  通过宏观检验、断口分析、金相检验对某TC4钛合金贮箱赤道焊缝低压爆破进行了综合失效分析。结果表明：在焊接过程中焊缝中心逐渐偏离焊接对接面，使得焊缝上部的熔池边界与焊缝对接面重合，产生半熔化区和大量小气孔。半熔化区强度和韧性低，加上密集分布着大量的小气孔形成了面缺陷，减少了焊缝的有效截面，加剧了应力集中程度。最终在打压过程中以焊缝上部的半熔化区和小气孔为裂纹源，形成脆性断口，造成了贮箱的低压爆破。最后根据分析结果提出了相应改进建议。

• 反应温度和时间对原位反应制备Al3Ti/Al基复合材料的影响

  李佳乐, 牛立斌, 常永刚, 陈珑方, 张昊,

  选用纯度99.00wt%的金属铝为基体，40目钛丝网为反应源，采用热压装置通过原位反应法在不同工艺条件下制备出Al3Ti颗粒增强Al基复合材料。结果表明：随反应温度升高，时间增长，原位反应越充分。原位反应机理为铝原子迁移通过钛边界层，经过扩散到达生成物层，此时发生反应得到Al3Ti；同时固-液界面前沿不断推进，使活性钛原子进入铝液，Al3Ti晶粒进一步生长、长大。得到的最佳反应条件为反应温度850℃、保温1 h、压力为12 MPa。在此条件下，获得的复合材料显微硬度是铝基体的10倍，复合材料的磨损率为单纯铝基体磨损率的1/5。原位反应制备Al3Ti/Al基复合材料的强化机理主要包括颗粒强化、位错强化和弥散强化的共同作用。

• 四羟丙基乙二胺/柠檬酸钠双络合体系的镁合金MAO层化学镀铜研究

  晁盛远, 陈源,

  为了改善镁合金微弧氧化层（MAO）的导电性能，以次亚磷酸钠为还原剂，柠檬酸钠为主络合剂，四羟丙基乙二胺（THPED）为添加剂，在AZ31B镁合金MAO陶瓷层上制备了化学镀铜层。利用SEM、XRD、EDS、电化学试验及四探针测试等手段研究了复合膜层的微观结构、相组成、导电性和反应过程。结果表明：镀铜层的沉积速率随着THPED占比的增加呈现先增大后减小的趋势。络合剂的最佳配比为柠檬酸钠16 g/L、THPED 4g/L，此时铜镀层与MAO层紧密结合，电阻率为4.89×10-3mΩ·cm。电化学结果显示，镍离子的加入会促进铜离子还原反应的进行，THPED占比较小时会促进还原反应的进行，但当THPED超过4 g/L时，会对还原反应起到抑制作用。

• 水系锌离子电池凝胶电解质改性研究进展

  冯宇煊, 燕映霖,

  凝胶电解质兼具液态电解质和固态电解质的优点，水系锌离子电池凝胶电解质是目前领域内的研究热点和研究难点。综述了水系锌离子电池凝胶电解质的独特优势与主要类型，讨论了其主要研究方向，包括提高离子电导率、增强机械强度、改善界面稳定性和实现多功能。同时，论述了凝胶电解质在水系锌离子电池中的前沿应用，包括柔性水系锌离子电池、抗冻水系锌离子电池和耐温阻燃水系锌离子电池。最后，指出凝胶电解质在规模化生产、电化学性能、力学性能等方面的不足与挑战，展望了未来在新材料探索、组件协同优化和工业化应用技术研发等方向的发展前景，为后续研究提供参考。

• 预热暴露对Ti2AlNb合金在700～800℃下的高温持久性能及断裂机制的影响

  陈宇豪, 钟世林, 邓远灏, 谭海兵, 吴晨, 汪亮亮, 钟燕, 田伟,

  Ti2Al Nb合金因优异的高温性能和较低的密度，在航空航天领域具有重要应用。对Ti2Al Nb合金在700～800℃范围内的高温持久性能及断裂机理进行了系统研究，并探索了持久性能测试前不同预热暴露处理的影响规律。结果表明，预热暴露处理过程中β相的析出会引发晶界脆化，从而导致Ti2Al Nb合金700℃持久性能的恶化，预热暴露温度增加，进一步增强恶化程度。但在更高的持久温度（750～800℃）下，预热暴露对合金持久性能的恶化作用减弱，这与合金的断裂机制在持久温度提升时由塑性断裂逐渐向脆性断裂转变有关。同时，在同一持久温度下，不同预热暴露处理合金的断口趋向于呈现类似的断裂特征。

• 激光熔覆FeCo0.5CrNi1.5B0.5Nb0.1高熵合金涂层组织调控及耐磨耐蚀性能研究

  张国松, 王文超, 刘涛, 陈兵, 张宗佳,

  针对真空泵转子轴在实际工况中的表面磨损、腐蚀问题，采用激光熔覆技术在球墨铸铁（QT500-7）表面制备了FeCo0.5Cr Ni1.5B0.5Nb0.1高熵合金涂层，并研究不同激光扫描速度（300、400、500、600 mm/min）对该涂层物相组成、显微组织、显微硬度、耐磨及耐蚀性能的影响。结果表明，随着激光扫描速度的增加，涂层发生了局部相变，晶粒细化，晶间逐渐出现硼化物、碳化物沉淀，起到了析出强化作用。涂层显微硬度及耐磨耐蚀性能随扫描速度的增加先增加后降低。当扫描速度为500 mm/min时，涂层物相由FCC、Laves相和少量硼化物、碳化物组成，强韧兼具，涂层显微硬度最高，为632.3 HV0.2，大约为基体的2.75倍，且其具有最优的耐磨性和耐蚀性。

• 基于数值模拟的飞轮铸造过程温度场特征与缺陷预测研究

  吴朝阳, 谢占山,

  针对飞轮铸造过程容易出现缺陷问题，利用铸造的基本理论与方法确定飞轮、冒口与冒口颈模数与冒口与冒口颈截面尺寸，设计了QT500-7飞轮的铸造工艺方案，运用数值模拟的方法，以AnyCasting为仿真平台，开展了飞轮充型过程中温度场特征研究、充型过程凝固特征分析、飞轮缩松位置分析、飞轮概率缺陷特征分析。模拟结论表明，冒口与浇道位置的温度最高，远离冒口位置温度较低，指出了飞轮凝固过程中飞轮中液态金属的孤立区位置，并有效预测了飞轮可能出现缩松位置。研究结论为降低飞轮次品率以及提高飞轮制造质量提供了有益帮助，同时也为飞轮铸造工艺后续改进奠定了基础。

• 离子气流量对Fe-Cr-B-C涂层组织与耐磨性的影响

  李挺, 陈东, 王志远, 熊凡奇, 卢静,

  为了研究离子气流量对Fe-Cr-B-C合金熔覆层组织结构及力学性能的影响，采用等离子熔覆技术在Q235钢板表面制备Fe-Cr-B-C合金熔覆层，采用X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）等研究了熔覆层的组织形貌与物相，采用显微硬度计和摩擦磨损实验机分析了涂层硬度与耐磨性能。结果表明：采用等离子熔覆制备的熔覆层主要物相为马氏体，同时有大量的Fe3C、Cr23C6、Fe2B、Cr2B、Fe2C、Fe7C3硬质相及少量的氧化物。硼碳化物在熔覆层内呈网状分布，且随着离子气流量的增多，含量逐渐减少。随着离子气流量的增大，熔覆层的硬度逐渐减小，磨损量先减小后增大，当离子气流量为2 L/min时，熔覆层的耐磨性能最优，磨损量为0.0257 mm3，为Q235钢板的6%。Fe-Cr-B-C熔覆层的磨损机制由粘着磨损、磨粒显微切削共同主导。

• 氮化学计量TiCrN涂层的制备及导电性能研究

  李琳, 楼美琪, 赵小花, 杜军旗, 孙峰,

  采用反应磁控共溅射技术，通过调节转速（0、5、10、20 r/min）制备了具有不同化学计量比的TiCrN涂层材料。研究了氮化学计量比对TiCrN涂层的相组成、微观形貌、结合力以及导电性能的影响。结果表明：TiCrN涂层的氮化学计量比均小于1，并且随着转速的增加而增加；制备的晶体TiCrN涂层颗粒均为纳米级，并且粒径随着氮的化学计量比的增加而变大；TiCrN涂层的结合力与氮的化学计量比变化趋势一致，都随着转速的升高而增加；TiCrN涂层的电阻率的变化为几何缺陷和电子缺陷相互作用的结果，当转速为0 r/min时，薄膜呈现非晶态，电阻率最高，当转速增加到5r/min时，几何缺陷使TiCrN涂层的电阻率仍然很高；当转速为10和20 r/min时，随着氮原子的填补，晶体变形减弱，几何缺陷下降，TiCrN涂层的电阻率均明显下降，电子缺陷使得转速为20 r/min的TiCrN涂层的电阻率比转速为10 r/min的高。

• 锡基合金推力轴瓦铸造缺陷改进工艺研究

  南飞艳, 周林, 周茜, 薛飞,

  某推力轴瓦ZSnSb12Cu6Cd1锡基合金层在浇注后频发氧化物夹杂及少量疏松缺陷，通过宏观及微观形貌观察和能谱仪分析，明确了二次氧化夹杂及补缩不足为主要成因。提出了3项关键改进措施：提高合金浇注温度、引入振动浇注、增设过滤片，并开展了这3种改进措施的单因素工艺试验。经着色检测验证，增设过滤片对氧化夹杂物的过滤效果最好，有效解决了合金表面的点状缺陷，提高了推力轴瓦锡基合金的浇注质量。