热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2025年第19期

• 铜合金表面激光熔覆涂层的研究进展

  周辰, 夏俊佳, 马兴华, 张树玲, 杨萍, 孟凤云, 王优强, 郭峰,

  鉴于激光熔覆技术对于涂层材料选择的广泛包容性，结合其高效率及涂层与基体之间可实现冶金结合的特点，表面涂层强化技术有望成为极端环境用关键铜合金部件表面强化的理想手段。针对铜合金的高反射率、高热导率、易氧化等特点，从激光熔覆工艺参数调控和涂层种类选择出发，综述了近年来铜合金表面激光熔覆涂层制备的最新研究成果：详细阐释了涂层成分与耐蚀耐磨性能之间的内在关系，并对铜合金表面激光熔覆过程中可能遇到的问题以及未来的发展趋势进行了展望。

• 机器学习在电弧增材制造中的应用

  张辉, 吴倩茹, 郭文齐, 唐文来,

  电弧增材制造技术具有成形效率高、成本低等优势，已成为金属增材制造技术不可或缺的一部分。然而，电弧增材制造稳定性较差，成形过程需大量人工干预，存在智能化程度低等难题。基于机器学习的电弧增材制造分析方法，对于促进电弧增材制造技术智能化具有重要意义。主要围绕电弧增材制造设计、过程监测、工艺参数与成形零件性能关系这3个方面，总结了机器学习在电弧增材制造工艺流程中的应用。通过对该领域文献调研，综述了在上述3个方面的机器学习方法研究及应用进展。在此基础上，指出了该领域面临的挑战与发展前景。

• 激光清洗引起金属材料表面特征变化的研究进展

  许敏恒, 张昱, 彭珍珍, 梁志敏, 汪殿龙,

  激光清洗技术作为新型的清洗技术，具有高效、环保、节能等特点，已被应用于轮胎模具清洗、飞机机体除漆、汽车零件再制造等领域。但该方法在将材料表面污垢层去除的同时，还会对材料表面组织特征产生一定影响。基于此，首先对激光清洗引起金属材料表面粗糙度、硬度、耐磨性和耐蚀性等组织性能的变化进行分析；再从引起金属材料表面温度升高、引起基体表面元素改变两方面分析金属材料表面特征变化的原因。最后，在此基础上对激光清洗技术的挑战和未来研究方向进行总结和展望。

• Fe-0.15C-7Mn中锰钢高温压缩本构模型与动态再结晶晶粒尺寸演变模型研究

  刘齐, 孙晓云, 简华东, 鲍明智, 段园培, 顾伟,

  通过Gleeble-3500热力模拟实验机的单道次压缩实验，研究了Fe-0.15C-7Mn中锰钢在变形温度为900～1150℃与应变速率为0.001～1.0 s-1条件下的高温变形行为，得到该材料的流变应力-应变曲线。基于材料常数是应变的多项式函数的假设，将应变补偿引入本构方程。引入Zener-Hollomon参数，对所得实验数据进行拟合，建立实验钢的应变补偿流变应力模型，得到该钢的热变形激活能为321615 J/mol。此外，还建立了临界/峰值应变模型和晶粒尺寸演变模型。本构模型计算结果与实验结果相吻合，相关系数（R）和平均绝对相对误差（AARE）分别为0.96%和7.38%，表明该模型具有较高的可靠性。

• 铜基钎料多层钎焊金刚石孔钻的研究

  周露露, 肖冰, 陈致理, 张自立, 彭龙海, 赵星宇,

  针对目前市场上的单层钎焊金刚石工具存在使用寿命短的缺陷，设计了多层钎焊金刚石孔钻。制定了不同的工作层配方，设定了合理的钎焊工艺路线，并分别制备样块与孔钻，对样块中钎料与基体及金刚石间结合界面进行EDS分析，并对不同配方的胎体的显微硬度及样块的抗弯强度进行测试，最后利用制备的孔钻对氧化铝陶瓷进行了连续钻孔试验。研究发现：基体与普通金刚石及镀钛金刚石之间均达成了良好的化学冶金结合，两种金刚石与钎料的反应生成物上无差别，但Ti镀层的添加有效抑制了金刚石与钎料间反应程度。显微硬度测试与三点抗弯试验证实了添加WC可有效提高胎体耐磨性，且适量WC的添加可提高工作层强度。连续钻孔试验表明：镀钛金刚石制成的孔钻拥有更高的加工效率，但金刚石孔钻寿命相当。此外，一定浓度范围内WC的添加可有效提高孔钻的使用寿命与加工效率，且WC添加量为15%时，孔钻综合加工性能最好。

• 超疏水表面的均热板传热性能

  焦会馨, 李屹, 彭毅, 徐增光,

  设计了一种新型的具有超疏水表面的均热板，厚度为3 mm。在均热板中，采用化学刻蚀和疏水修饰的方法在冷凝端形成超疏水表面，取代传统的吸液芯结构，蒸发端吸液芯由烧结泡沫铜制成。超疏水表面不仅促使传热系数较大的滴状冷凝的形成，而且缩短了工质回流的路径。通过搭建冷却实验系统，研究了均热板的温度分布、热阻和临界热流密度等特征参数。结果表明，新型均热板所能承载的最大热流密度为125 W/cm2，与其他具有疏水性能的均热板和铜板的性能相比，传热效率分别提高了1.8倍和2.78倍，能有效降低热源温度。新型均热板具有良好的温度均匀性和较高的热流密度，在大功率电子器件的热管理中具有广阔的应用前景。

• 热环境工作时间对高饱和磁感铁基纳米晶材料高频磁性的影响

  张博峻, 杨富尧, 贺爱娜, 董亚强, 黎嘉威,

  提高铁基纳米晶材料在长时间热环境工作下的高频磁稳定性对保证电力电子器件的可靠性和功能性应用至关重要。通过交流B-H、阻抗分析仪、X射线衍射仪（XRD）和磁光克尔显微镜等手段研究了热环境工作时间对饱和磁感达1.38～1.39 T的FeCuNbSiB和FeCuNbSiBMo纳米晶磁芯的磁导率、损耗、相结构和磁畴结构的影响规律。结果表明，在130℃的热环境工作温度下，两种纳米晶合金磁芯的高频磁导率随热环境工作时间的变化具有良好的稳定性。两种合金热环境工作时间下的磁导率相对室温磁导率的变化率随着频率的增加而降低。与含Mo磁芯相比，无Mo磁芯的磁导率随热环境工作时间的变化偏小。此外，热环境工作时间对两种合金磁芯的损耗影响均非常小，其中无Mo磁芯的热环境工作高频磁稳定性更佳。从微观结构和磁畴结构分析表明，长达720 h的热环境工作时间不会改变两种纳米晶样品的相结构，但会改变磁畴结构，这也是磁性能发生改变的原因。

• 可分离式电缆中间接头电磁压接线圈设计及实验研究

  段玮, 赵学风, 路志建, 杨兰均, 孙浩飞, 朱丹玥,

  电磁压接技术可明显提升电缆接头的力学和电学性能，然而一体式电磁成形线圈严重限制了电磁压接技术的实际工程应用。首先提出了盘形可分离式线圈结构，建立了盘形线圈电磁学仿真模型，计算线圈工作过程中电流及磁场分布情况。此外，利用动力学分析软件仿真不同充电电压下管件的形变速度，结果表明充电电压过低时管件可能在减速阶段发生碰撞，进而影响形变效果。通过仿真分析与理论计算相结合的方式，分析了线圈匝数对磁场线圈能量利用效率的影响，在回路参数较小时4匝盘形线圈具有最高的能量利用效率。最后，使用可分离式线圈进行电缆压接实验。结果表明：随着放电电压的提高，外管的形变不均匀度降低，接头接触电阻降低、抗拉力提高。当放电电压高于16 kV时，电缆中间接头性能满足要求。

• 基于面结构光视觉引导的复杂型面机器人焊接系统研究

  吴庆华, 王彪, 李周滔, 周庆,

  针对机器人视觉引导焊接过程中难以同时自动规划焊接路径和焊接姿态的问题，提出了一种基于面结构光视觉引导的机器人焊接轨迹规划方法。将面结构光视觉传感器固定在机器人末端，通过手眼标定将视觉传感器获得的点云转化到机器人坐标系下。利用微分思想将复杂焊件型面点云划分为单个模块，基于随机采样一致性算法对获得的点云进行分割和拟合，求出焊件不同平面的平面方程，利用焊缝处于平面间交线求解出焊接路径，通过焊枪向量与焊缝的两平面之间的向量重合解出焊接空间姿态。将所有模块的焊接轨迹连接作为焊件整体的机器人焊接轨迹。结果表明：对尺寸为800 mm×180 mm×180 mm的焊件进行测试，机器人焊接点的均方误差小于0.83 mm，满足实际焊接需求。

• 基于KPCA-SOA-KELM的海底油气管道内腐蚀速率预测

  范蓬勃, 张新生,

  为提高海底油气管道内腐蚀速率预测的精度，选取南海某油田混输管段腐蚀数据为例，建立基于核主成分分析（KPCA）、海鸥优化算法（SOA）和核极限学习机（KELM）的内腐蚀速率预测模型。首先利用KPCA对影响管道内腐蚀的因素进行降维，确定输入变量；然后利用KELM对内腐蚀速率进行建模预测，并利用SOA对KELM模型中的核参数和正则化系数进行寻优。结果表明：KPCA-SOA-KELM预测模型的平均绝对百分比误差仅为1.8310%，均方根误差为0.05。针对海底油气管道内腐蚀速率的预测问题，相比于其他模型，该模型的预测结果更加准确。

• 60Co-γ射线辐射接枝改性医用钛合金及其抗菌性能研究

  陈屿恒, 刘思阳, 王静霞, 彭朝荣,

  为了拓宽钛合金在医用领域的应用范围，以N-乙烯基吡咯烷酮、硝酸银为反应原料，通过60Co-γ射线辐射接枝技术对钛合金进行表面功能修饰，制备具有良好亲水性以及优异抗菌性能的医用钛合金材料。采用扫描电子显微镜、能谱仪、接触角测试仪对材料表面结构和性能进行表征。结果表明，Ti-g-PVP/Ag辐照改性材料的亲水性得到显著提高，表面接触角从改性前的94.6°降低至29.9°；钛合金表面可形成不同尺寸的纳米银粒子；辐射接枝改性后的钛合金抗菌率达到98.9%。通过表面功能修饰的钛合金具有优良的综合性能，这不仅可以为钛合金材料的功能化提供新的解决思路，也可为钛合金在医疗领域的应用推广提供一定的技术支撑。

• GNSs取向角度对GNSs/Mg复合材料塑性变形机制的影响研究

  李勤, 吴志晨, 周兰民,

  为了明确石墨烯纳米片（GNSs）取向角度对GNSs/Mg复合材料力学性能和塑性变形机制的影响，采用嵌入原子势的分子动力学方法，利用lammps软件建立单晶镁基体，在单晶镁中等距离均匀嵌入不同角度（0°、30°、60°、90°）、大小相同、厚度一致的GNSs，建立4种GNSs/Mg复合材料进行单轴压缩模拟，记录应力-应变、原子轨迹等数据并进行分析。结果表明：均匀分布的GNSs在复合材料中发挥弥散强化、奥罗万机制和载荷传递作用，GNSs/Mg的力学性能有较大提升。当GNSs取向角度为0°即垂直压缩方向时，对复合材料力学性能和抗变形能力提升最大，杨氏模量和屈服应力分别达到了110.5 GPa和9.16 GPa;GNSs取向角度对复合材料塑性变形过程无明显影响，晶格结构数量变化趋于一致，塑性变形机制主要为原子相变、位错形核和位错滑移。

• 接触边界条件对管材绕弯成形质量的影响

  易杰, 董菲菲,

  管材与工模具间的间隙和摩擦是管材绕弯成形工艺中重要的接触边界条件。采用数值仿真和试验相结合的方法研究了不同工模具与管材间的间隙和摩擦对大口径薄壁钢管绕弯过程质量的影响规律。结果表明：数值仿真与实验结果吻合较好，内侧壁厚相对误差不超过10%。随着管材/弯曲模、管材/防皱板和管材/芯棒之间间隙的增大，外侧壁厚减薄率逐渐下降，截面畸变则逐渐增加；同时芯棒与管材之间的间隙对管材的失稳起皱影响显著，管材与芯棒间隙过小或过大时都会导致弯曲段起皱。随着管材与防皱板之间摩擦系数的增大，截面畸变逐渐增大，但是对外侧壁厚减薄和内侧起皱影响不显著。随着管材与芯棒间摩擦系数的增大，外侧壁厚减薄率和失稳起皱都逐渐增大，绕弯成形中摩擦系数应小于0.15。研究结果可为薄壁钢管绕弯成形边界条件参数的确定提供理论依据。

• 700 MPa钒微合金化车轮钢TMCP工艺及性能研究

  苏少文, 高彩茹, 崔凯禹, 蓝慧芳, 杜林秀,

  随着环境污染、资源短缺等问题的出现，节能减排日渐成为汽车行业亟待解决的问题。车轮作为汽车的重要组成部分，在实际生产中要求节能环保、综合性能良好，所以亟需研发低成本、高性能的车轮钢。基于C-Mn-Nb-V-Ti成分体系，针对700 MPa级车轮钢的研发，首先进行实验室研究。进行成分设计，制定合理的控制轧制控制冷却工艺参数，并对试验钢进行了组织和力学性能分析。结果表明：试验钢具有良好的力学性能，屈服强度630～645 MPa，抗拉强度735～745 MPa，屈强比0.85～0.86，伸长率24.6%～25.8%，在-60℃～20℃温度范围内冲击功均≥80 J。

• 连续热镀锌立式炉内锌蒸汽扩散规律与结构优化研究

  董子豪, 李月发, 钱风光, 王林建, 郑海薇, 豆瑞锋,

  在带钢连续热镀锌立式炉中，炉鼻子内锌蒸汽会凝结形成锌灰。建立了锌蒸汽的扩散模型，预测了锌蒸汽的迁移特性，并通过文献进行模型验证。在此基础上，对比了炉鼻子内三种结构改进方案情况下的锌蒸汽浓度（挡板、抽气及同时布置两种装置），并对比了不同抽气量下的改进效果。结果表明，三种改进工况都能有效减少锌蒸汽在退火炉内的扩散。其中，同时布置挡板和抽气装置的效果最好。随着抽气流量的增加，炉内锌蒸汽浓度呈现先减小后逐渐平稳的趋势。本文得到的结论能够为锌蒸汽在立式炉内的扩散趋势提供指导，并能定量评估改进炉鼻子区域结构后的效果。

• 不同微区分析方法在2205不锈钢固液界面偏析中的应用

  张洪瑞, 侯智伦, 汪国祥, Hu Henry, 陈湘茹, 翟启杰,

  2205不锈钢作为第二代不锈钢已被广泛应用于耐蚀性高的石油管道、海洋平台等工业领域。定向凝固能够揭示不锈钢的凝固过程，并为研究凝固过程中溶质偏析提供基础。微区分析方法的种类可分为波谱及能谱两类，分别以电子探针（EPMA）配备的波谱仪（WDS）及能谱仪（EDS）对2205不锈钢材料固液界面的溶质偏析进行分析及对比，以研究不同仪器对于微观溶质偏析结果准确性的差异。结果表明，相对于能谱仪，电子探针配备的波谱仪能够更加直观地反映出固液界面元素的变化规律，其测定结果具有更高的精确性。

• 挤压铸造压力对机械壳体AZ80镁合金组织与性能的影响

  徐忠兰, 孙宪超,

  为了研究挤压铸造压力对机械壳体AZ80镁合金组织与性能的影响，在浇注温度690℃、挤压速度210mm/min、保压时间250 s和模具预热温度300℃等挤压铸造工艺参数均不变的情况下，采用不同的挤压铸造压力进行了机械壳体AZ80镁合金试样的挤压铸造成形，并进行了试样的显微组织观察，以及室温条件下力学性能和耐磨损性能的测试分析。结果表明：随挤压铸造压力从8 MPa增加至28 MPa，试样的显微组织先变细小后粗大，力学性能和耐磨损性能都先提高后下降。当挤压铸造压力为8 MPa时，试样的抗拉强度和屈服强度都最低、磨损体积最大，分别为325MPa、257 MPa、45.6×10-3mm3；当挤压铸造压力为24 MPa时，试样的抗拉强度和屈服强度都达到峰值、磨损体积最小，分别为386 MPa、299 MPa、31.7×10-3mm3。机械壳体AZ80镁合金试样的挤压铸造压力优选为24 MPa。

• 激光熔覆AlxCoCrFeNi2.1高熵合金涂层的微观组织与性能研究

  沈鹏, 崔承云, 杨键, 魏礼桢, 冯森, 徐海涵, 陈童,

  利用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了AlxCoCrFeNi2.1（x=1.0,1.2,1.4）高熵合金涂层。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了高熵合金涂层的相结构、显微组织、显微硬度和耐磨性。结果表明，AlxCoCrFeNi2.1高熵合金涂层均由面心立方（FCC）相和体心立方（BCC）相组成。当x=1.0时，涂层的微观组织为柱状树枝晶；当x=1.2时，涂层的中心区域呈现出过共晶组织，而涂层的底部区域呈现出完全共晶组织；当x=1.4时，涂层的微观组织为胞状晶。涂层的显微硬度随着Al元素的增加而增大，最高达到444.1 HV0.2。随着Al元素的增加，AlxCoCrFeNi2.1高熵合金涂层的耐磨性不断提高，涂层的主要磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转变。

• Ti-22Al-25Nb合金在750℃和850℃的氧化行为

  段星路, 王文波, 贺龙宾, 俎瑞杰, 李文惠, 聂勇,

  用热重法对Ti-22Al-25Nb合金在750、850℃空气中的恒温和循环氧化行为进行研究。采用XRD、SEM、EDS等手段对氧化后的物相组成、微观形貌以及元素分布进行了分析。结果表明，合金抗氧化性能与温度和氧化方式密切相关。750℃时Ti-22Al-25Nb合金在两种氧化方式下的氧化动力学曲线都近似符合抛物线规律，而在850℃时，两种氧化方式下的氧化动力学曲线在氧化后期均符合直线规律。相同试验温度下循环氧化有更快的氧化速率。合金在不同试验条件生成的主要氧化产物种类相同，为TiO2、Al2O3、Nb2O5、AlNbO4，不同试验条件下氧化物相对含量不同，850℃时生成了AlNb2。氧化膜中非保护性氧化物TiO2、AlNbO4的增多，是造成合金抗氧化性能下降的主要原因。

• 热处理工艺对变质后A356合金力学性能的影响研究

  邢博岩, 范秀风, 闫永旺, 陈义胜, 刘艺畅, 赵宇,

  为了研究热处理工艺对La-Ce混合稀土变质后A356合金力学性能的影响，通过对La-Ce混合稀土变质后的该合金进行不同温度和保温时间的一次和二次热处理，运用SEM、拉伸实验、硬度测试实验等测试方法，探讨了不同热处理工艺对La-Ce混合稀土变质后的A356合金力学性能变化规律，分析得到最佳热处理工艺。结果表明，加入La-Ce混合稀土后的A356合金经过540℃×5 h固溶+160℃×6 h时效处理+180℃×8 h二次时效处理后，A356合金的力学性能显著提高。且加入0.45wt%La-Ce混合稀土的A356合金经上述热处理后，该合金的硬度、抗拉强度、屈服强度达到峰值，分别为123.7 HV、328 MPa、280 MPa。

• 束流大小对电子束表面淬火42CrMo钢组织与硬度的影响

  孙鹏, 禹林业, 钱进, 赵雨薇, 马睿, 闵永安,

  作为一种先进的载能束，电子束轰击可以快速升高工件表面温度。为避免钢材表面发生熔融，通过改变电子束电流（25～50 m A），精准控制表面加热温度，对调质态42CrMo钢进行表面淬火处理。检测分析了电子束表面淬火组织、相结构和硬度。结果表明：42CrMo钢表面淬火硬化区面积、最大深度与束流大小（以及电子束能量密度）均呈非线性关系。当束流超过36.7 m A后，硬化效果显著提高。在50 m A束流下，表面硬化区最大深度达1.1 mm，趋近极值，最大硬度达705 HV0.3。硬化区与基体之间的过渡区宽度仅50～60μm，硬度约为615 HV0.3，远高于调质态基体。

• 渗硼-等温淬火一体化工艺制备高性能贝氏体钢的组织和性能研究

  刘曼, 左洋, 陈冉婷, 周子钰, 聂子鹏, 庞硕, 徐光,

  对中碳贝氏体钢进行950℃保温2 h渗硼+350℃保温1 h等温淬火的一体化工艺处理，并与相同工艺参数下未渗硼的试样进行对比，通过组织表征、腐蚀性能和磨损性能测试等方法，研究了渗硼-等温淬火一体化工艺制备超细晶贝氏体钢的微观组织和服役性能。结果表明，经渗硼+贝氏体相变一体化工艺处理后，试验钢基体为超细贝氏体组织，表面形成了约29μm厚的渗硼层。渗硼层与基体之间有明显的分界线，渗硼层呈现梳状或针状形貌，且分布均匀。渗层中硼含量较高，碳含量和靠近渗层表面的Si含量均较低。在NaCl溶液腐蚀过程中，贝氏体基体表现出较渗硼层高的电流密度，且随腐蚀时间的延长，强电流区域并未沿表面方向扩展，反而沿贝氏体基体方向进行。在相同的滑动磨损条件下，无渗层试样的磨损质量损失是渗硼-等温淬火一体化处理试样的2.2倍。渗硼-等温淬火一体化工艺可显著提高超细贝氏体钢的耐腐蚀性能和耐磨性能。

• 正向电压对SiCp/Al复合材料微弧氧化膜层微观结构及性能的影响

  杜春燕, 杨海成, 黄树涛, 于晓琳,

  以NaAlO2和NaOH为电解液体系，采用恒压模式在Si Cp/Al复合材料表面制备微弧氧化膜层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪对膜层微观结构及相组成进行表征，采用划痕仪对膜层结合力进行分析，利用电化学工作站分析耐蚀性。结果表明：在恒压模式下，Si Cp/Al复合材料微弧氧化过程包括钝化及微弧放电、均匀火花放电和弧光放电三个阶段。随着正向电压增加，微弧氧化膜层逐渐变得连续，厚度先增大后减小，正向电压较高时，膜层容易出现微裂纹。正向电压对Si Cp/Al复合材料微弧氧化膜层的物相有一定影响。正向电压为450 V时，制备的膜层与基体结合力达到最大23.55 N。不同正向电压下的微弧氧化均能提高Si Cp/Al复合材料的耐蚀性，正向电压为550 V时，微弧氧化膜层具有优异的耐蚀性。

• 温压烧结316L不锈钢的耐NaCl热腐蚀行为

  刘孔忠, 邢健, 张杰, 李文生,

  采用温压成形和真空烧结技术制备316L不锈钢，研究了不同热腐蚀介质对烧结316L不锈钢热腐蚀行为的影响。利用扫描和激光共聚焦显微镜分析表征试样在500℃热腐蚀30 h后的腐蚀形貌。结合热腐蚀增重曲线、EPMA电子探针、X射线光电子能谱分析仪分析烧结不锈钢热腐蚀后的元素价态及氧化膜成分。结果表明：在500℃热腐蚀30 h后，不同腐蚀介质的热腐蚀程度不同，其中表面涂抹NaCl溶液的烧结不锈钢在H2O、O2和NaCl的协同作用下，表面腐蚀破坏最为严重，质量总增重达0.0132 g。表面覆盖干燥NaCl晶体层的烧结不锈钢在O2和NaCl作用下，表面腐蚀相对轻微、质量总增重达0.0045 g；大气暴露热蚀的烧结不锈钢表面腐蚀破坏最为轻微，质量总增重约0.0016 g。

• 等离子弧增材制造ER2209双相不锈钢的显微组织与力学性能研究

  何雨聪, 刘政, 杨莉, 卢王张,

  利用等离子弧焊技术在Q235基板表面制造ER2209双相不锈钢的薄壁试样，分析该试样不同层的显微组织和力学性能。结果表明：薄壁试样的显微组织主要由铁素体基体和各种形态的奥氏体组成，包括晶界奥氏体、魏氏奥氏体和部分转变奥氏体，未发现其他有害相；奥氏体含量从第5层的42%逐渐增加至第30层的58.5%；极限抗拉强度从第5层的887 MPa降低到第30层的720 MPa，而伸长率从第5层的32.9%增加到第30层的40.7%；不同层的试样断裂机制均为韧性断裂。

• M2/Ti粉末高速钢的烧结组织转变与性能研究

  孙建兵, 滕浩, 王剑彬, 梁凯歌,

  采用机械合金化制备了M2与Ti的混合粉末，粉末经模压成型后真空烧结，得到含Ti的烧结合金。研究烧结试样的致密化行为、显微组织和力学性能。结果表明，湿磨之后的M2和Ti混合粉末呈鹅卵石状，中值粒径为15.5μm,Ti元素均匀分布于粉末基体中。在900～1030℃烧结时，烧结试样致密度低，大量细小的M6C碳化物均匀分布在基体中，碳化物尺寸较小。随着烧结温度的提高，试样的致密度增加，孔隙减少，试样中原有的碳化物长大，更多的细小碳化物析出。在1110～1150℃烧结时，组织均匀化程度降低，M6C碳化物长大，呈不规则状且数量减少，MC碳化物含量增加。烧结温度的提高，使碳化物长大明显，有团聚现象，黑色碳化物颗粒和MC碳化物在M6C碳化物周围密集产生。试样的表观硬度随着烧结温度升高而提高，1150℃的烧结材料具有最高的硬度（55.2 HRC），抗弯强度先升后降，1140℃烧结时最高，为1556 MPa。

• 激光熔覆Ni基复合涂层的微观组织与性能研究

  赵阳, 朱志凯, 黄江, 师文庆, 李凯玥,

  为了探究激光熔覆Ni基复合涂层的微观组织与性能，采用激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备Ni60/WC复合涂层，利用光学显微镜、X射线衍射仪等研究了涂层的形貌和相结构；采用显微硬度计和电化学工作站等设备表征了涂层的硬度分布和耐腐蚀性能。结果表明，涂层与基材结合良好，稀释率为28.6%；涂层中生成了Cr0.19Fe0.7Ni0.11、Ni2.9Cr0.7Fe0.36和FeNi3等金属化合物以及CoCx等碳化物。涂层的硬度为316L不锈钢的3.5倍，耐腐蚀性也得到了显著提高，碳化物增强相的形成是涂层硬度、耐腐蚀性提高的主要原因，此研究结果对激光熔覆添加WC的Ni60制备有一定指导作用。

• ZL205A铝合金在不同淬火介质温度下的热力耦合数值模拟

  安子健, 黄晓斌, 李国栋, 辛志杰, 鲁辉虎,

  残余应力严重减小服役过程中工件的使用寿命。通过ABAQUS软件仿真和试验测试的方法研究了某发动机ZL205A铝合金工件在不同淬火介质温度下的温度分布及残余应力分布，对其在淬火热处理过程中残余应力的分布和演化规律进行了研究。其中，固溶温度540℃，水冷淬火温度分别设置为25、50、80℃。结果表明，随着淬火介质温度的提高，工件的残余应力明显降低；冷却速率快的部位产生压应力，冷却速率慢的部位产生拉应力。使用盲孔检测法测量了特征位置的残余应力，将其与仿真模拟结果进行了对比，验证了仿真结果的有效性和准确性。因此，在保证ZL205A铝合金力学性能的前提下，建议采取80℃淬火工艺。

• Mg、Sn和Ag的添加对C19210合金带材组织和性能的影响

  赵久辉, 郭祊鹤, 周涛,

  在C19210中添加Mg和Ag，以及Sn和Ag元素制备不同成分的铸锭，然后依次进行热轧、冷轧和时效，研究了不同成分合金带材在400、450和500℃时效过程中的晶粒组织、力学性能和导电率。结果表明：Mg和Ag的添加或Sn和Ag的添加能阻碍时效过程中的再结晶及再结晶晶粒的长大。在400、450℃时效过程中，添加Mg和Ag，以及Sn和Ag的合金硬度分别保持在140 HV和150 HV左右。不同成分合金在500℃时效均形成完全再结晶晶粒组织，合金硬度随时效时间增加逐渐降低。不同成分合金时效过程中导电率均随时效时间的增加而逐渐升高。添加Mg和Ag，或Sn和Ag元素的合金在500℃时效0.5 h后，导电率能保持在70%IACS左右，同时抗拉强度提高了100 MPa左右。

• 纯锌和锌包钢在天津盐碱土中腐蚀行为研究

  刘晨辉, 刘光明, 李文杰, 车晓钰, 田文明, 刘帅岐, 郭文明, 何华林,

  研究了塑性加工对纯锌和锌包钢在天津盐碱土中加速腐蚀20 d的腐蚀行为，采用失重法测定不同状态的纯锌和锌包钢的腐蚀动力学曲线。通过体视显微镜、SEM和XRD检测试样表面腐蚀产物的宏观形貌、微观形貌和成分。室内加速腐蚀20 d后，纯锌和锌包钢表面均形成了以ZnO为主，伴有少量Zn（OH）2的腐蚀产物。纯锌腐蚀速率由大到小的顺序依次为铸态锌棒、锌丝、一次热挤压锌棒、两次热挤压锌棒；锌包钢腐蚀速率大小顺序依次为挤压包覆锌包钢、热挤压锌包钢。挤压包覆锌包钢、热挤压锌包钢的电偶效应γ分别为1.398、2.671。塑性加工改善了纯锌和锌包钢在天津盐碱土中的耐蚀性能。

• 固溶与轧制工艺对GH4738高温合金晶粒异常长大的影响

  钟明君, 于浩, 王子若, 张筱萌, 王广磊, 曲敬龙,

  基于固溶热处理和楔形试样轧制实验，研究了固溶温度、轧制温度和变形量对GH4738高温合金晶粒异常长大的影响。结果表明：随着固溶温度的升高，合金的平均晶粒尺寸逐渐增大。采用亚固溶热处理（1030℃）后的楔形试样经不同轧制温度和变形量热轧后，其组织相对细小均匀，未出现异常晶粒长大现象。而采用过固溶热处理（1080℃和1120℃）后的楔形试样经不同轧制温度和变形量热轧后，在变形量为10%和20%处发生了晶粒异常长大。合金发生晶粒异常长大的临界变形温度为1060℃，临界变形量为10%～20%，选择20%及以上的变形量，可以有效避免晶粒异常长大，获得均匀的晶粒组织。当固溶温度一定时，随着轧制变形量的增加，合金的硬度逐渐增加。当轧制温度一定时，随着固溶温度的升高，合金硬度逐渐降低。研究结果对GH4738高温合金晶粒异常长大的控制具有重要意义。

• 工业纯钛表面渗铝及其耐摩擦磨损性能研究

  涂鹏飞, 禹业帅, 冯在强, 唐明奇,

  对TA2工业纯钛进行包埋渗铝工艺试验。为获得最佳性能渗铝层的工艺参数，同时减少试验次数，以Al粉含量、保温时间、保温温度为因素，设计了9组正交试验方案。利用SEM、EDS、XRD对渗铝层的截面微观形貌和相组成进行分析，采用显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机对渗铝层的硬度和摩擦性能进行检测，研究了不同包埋渗铝工艺参数对渗铝层结构和性能的影响。结果表明：当渗剂中Al粉含量为15%，保温时间为4 h，保温温度为900℃时，渗层耐磨性表现最好，平均摩系数最小，硬度大幅提高。渗源Al粉含量对渗层的耐磨性能影响最大，保温温度次之。

• 连续氧化铝纤维表面化学镀镍工艺探究

  路国通, 王迎春, 马小民, 王心超, 常永, 郭永刚, 黄茜, 李景明,

  氧化铝纤维(Al2O3f)具有高强度、耐腐蚀、耐高温等优异的性能，对我国国防装备及国民重大经济产业提升具有重要战略意义，被广泛用做金属基复合材料中的增强相。但氧化铝纤维与金属基体间的浸润性差，使金属基复合材料性能的提升受到限制。在氧化铝纤维表面施镀金属涂层，可以有效地提高Al2O3f与基体之间的浸润性，同时赋予其特殊的电学、磁学等性能，扩宽氧化铝纤维的应用领域。本研究采用化学镀方法在连续氧化铝纤维表面成功制备了均匀完整的镍镀层，运用扫描电子显微镜、X射线能谱仪，对镀镍纤维表面形貌及元素组成进行分析，并结合镀后纤维增重率、单位电阻值，对比分析了各因素对镍镀层质量的影响。结果表明：化学镀镍纤维具有明显的皮-心结构(Al2O3f@Ni)，即表层为完整的金属镍镀层，内部为Al2O3f；实验条件下，当硫酸镍为35 g/L、次亚磷酸钠为25 g/L、柠檬酸钠为30 g/L、氯化铵为20 g/L、化学镀工作温度为75℃时制备的金属镀层质量最好，增重率高达30 wt%，单位电阻值低至0.8Ω/cm。

• 考虑初始缺陷的Q235钢细观力学性能分析

  赵小婉, 杨建伟, 李欣, 许雅丽, 刘鑫,

  结构钢是一种应用广泛的工程结构材料，初始缺陷的损伤演化会严重影响结构的安全性能。以Q235钢为例，对单轴拉伸和循环加载制度下材料的力学性能进行试验研究。使用ABAQUS建立了考虑空穴缺陷的二维细观模型，以空穴扩张模型为失效判据，针对7种不同空穴体积分数和3种不同空穴直径的细观初始缺陷对材料的力学性能进行仿真分析。结果表明：采用细观力学有限元法建立的多孔随机分布的单胞模型能够较好地与试验结果相吻合；单轴拉伸作用下，试件应力-应变曲线上断裂点的位置随空穴体积分数的增大而提前；而空穴直径对试件断裂点的位置影响不明显。循环加载作用下，初始空穴体积分数对材料的循环硬化现象有较小影响；空穴直径对材料载荷-位移曲线的影响不明显。通过细观力学分析，考察了初始缺陷对Q235钢力学性能的影响，为预测结构钢的力学性能提供了细观力学的分析手段。

• 钛合金锻造的开裂及预防

  王绍灼, 李燕, 王芬, 孟晗, 唐超, 杜吉杰,

  钛合金锻造过程经常发生各种开裂，危害严重。结合公司多年钛合金生产过程中发生的开裂实例，对各种钛合金坯料锻造开裂现象进行分类描述，对危害性进行简要说明，对产生原因进行深入分析，对开裂特点进行系统总结。在此基础上，提出预防并解决钛合金坯料锻造开裂的具体措施，以确保锻造开裂对钛合金生产和质量的影响降至最低。