热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2025年第20期

• 激光熔覆技术材料体系的研究现状

  丁睿, 王杏华, 胡成辉, 郑金超,

  激光熔覆技术是一种利用高能密度热源对材料表面进行强化改性的先进技术，与其他表面强化技术相比，激光熔覆技术因能量密度高、稀释率低和冷却速度快等特点在涂层制备方面具有特有优势。针对现阶段激光熔覆技术制备高性能涂层的相关研究，从金属基合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末、高熵合金粉末、非晶合金粉末以及功能梯度材料6个方面，综述激光熔覆技术材料体系，并分析各种熔覆材料的性能特点，最后对激光熔覆技术目前存在的问题以及未来的发展趋势进行总结。

• 激光熔覆提高耐蚀性表面改性技术的研究进展

  马明亮, 梁宇晨, 赵静, 胡瑞章, 郭纯, 李伟东, 李渤渤, 王非,

  激光熔覆技术是一种新型表面改性技术，对于提高材料基体的耐腐蚀性有很大帮助，有利于增加基材的使用寿命，并降低制造成本。综述了激光熔覆技术近期的发展情况，包括激光熔覆设备以及激光熔覆的工艺流程和激光熔覆工艺的优缺点；简明介绍了各种被广泛运用的熔覆层材料（镍基、钴基、铁基自熔性合金粉末、陶瓷粉末、复合粉末）及超声振动辅助技术，展望了激光熔覆技术的未来发展方向。

• 电火花线切割制备金属超疏水表面的研究进展

  曹自洋, 许威, 潘杰, 倪家伟,

  电火花线切割加工具有工艺简单、成本低廉和环境友好等优势，是制备金属基超疏水表面的有效途径。概括了材料表面润湿性与电火花线切割加工的原理，并对采用电火花线切割法在铝基、铜基、铁基和钛基这4种金属材料上制备超疏水表面的研究进展进行了归纳与总结。最后，对未来的发展方向进行展望。

• 激光熔覆NiAl-Mo复合涂层组织结构与高温抗氧化性研究

  李林森, 王轲岩, 余超峰, 卢浩然, 艾艳莉, 殷咸青,

  采用激光熔覆技术在P92钢表面制备Ni Al-Mo复合涂层，研究了涂层的组织结构与高温抗氧化性。结果表明：采用激光熔覆技术可在P92钢表面制备致密无裂纹的Ni Al-Mo复合涂层。Ni3Al和Ni Al为涂层中的主要相，Fe元素与部分Mo元素溶解于Ni3Al和Ni Al中形成Ni基固溶体，未完全溶解的Mo在涂层上部以富Mo区存在，涂层下部则以微溶Mo颗粒存在。800℃氧化达162 h时，无涂层的P92基体形成了600μm疏松氧化膜，而涂层形成了5μm的致密氧化膜。涂层氧化膜由Ni O、Ni Fe2O4、Al2O3共同组成。在P92钢表面激光熔覆制备Ni Al-Mo复合涂层对解决P92钢高温条件下氧化膜过厚、易剥落问题具有重要意义。

• Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金的热循环稳定性

  屈文涛, 马云飞, 潘博洋,

  对Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金进行N次（N=0、5、10、20、50）热循环处理。采用金相显微观察、X射线衍射分析及拉伸试验等方法，研究了合金样品热循环前后的微观组织、力学性能及形状记忆效应。结果表明：合金样品在多次热循环以后保持β相和α''马氏体相的双相组织不变。合金样品在经过50次热循环以后，抗拉强度为480 MPa，伸长率约为5%，形状记忆效应下降，但在4%预应变下拉伸卸载后的形状记忆效应为0.6%，仍然保持形状记忆效应。Ti-19Zr-11Nb-2Ta形状记忆合金展现出良好的热循环稳定性。

• 基于正交设计的磷酸盐粘结剂自硬砂辅料改性试验研究

  王超, 夏露, 张友寿, 黄飞,

  采用正交试验探究超细电熔镁砂粉、柠檬酸水溶液及十八水合硫酸铝水溶液对磷酸盐自硬砂性能的影响，并借助SEM和FTIR对影响机理进行了初步分析。结果表明，混砂时加入12%超细电熔镁砂粉、4%柠檬酸水溶液和10%的十八水合硫酸铝水溶液时自硬砂性能较优；试样脱模时间在38 min左右，硬化24 h的干强度达到0.96 MPa；继续保存72 h（该时段内试验室湿度在40%RH～60%RH），抗拉强度仍有上升，在存放24 h时强度最高，达到1.16 MPa，随后维持在1 MPa左右。减少超细电熔镁砂粉加入量、加入适量的十八水合硫酸铝，可以减少并细化粘结膜和粘结桥处的裂纹，粘结体系中1100 cm-1处存在叠加的吸收峰HPO42-和SO42-，提高了试样的粘结强度和存放性能。

• Zr、Si和V在TiB2（0001）表面上吸附的第一性原理研究

  杨楼江, 庞兴志, 许征兵, 汤宏群, 李安敏, 刘丞钰,

  利用第一性原理计算法对Zr、Si和V原子在TiB2（0001）表面的原子结构、吸附性能和电子结构进行了综合性研究。计算结果表明，Zr、V在TiB2（0001）表面吸附时吸附能最低在桥1位，而Si在hcp处吸附的吸附能最低。Zr、Si、V在TiB2（0001）表面吸附的过程中会发生杂化，其主要是由于Zr-4d、Si-3p、V-3p和Ti-3d轨道的贡献。Zr-Ti键、Si-Ti键与V-Ti键主要为共价键，共价键的强度降序为Si-Ti键、Zr-Ti键、V-Ti键。

• 非晶合金Ni50Nb14Ta14P9Fe13在32wt%HCl溶液中耐蚀性的研究

  高亮, 苏铭滨, 何波, 贺勇, 倪黎, 周亮, 张新富, 刘伟, 陈吉,

  采用电弧熔炼结合真空甩带制备了Ni50Nb14Ta14P9Fe13非晶条带。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和差示扫描量热分析法（DSC）分析了该合金的微观结构和热稳定性，并通过动电位极化和浸泡试验研究了合金在32wt%HCl溶液中的耐蚀性。结果表明：该合金具有典型的非晶态结构和较好的热稳定性。与哈氏合金C276和304不锈钢相比，在25℃的32wt%HCl溶液中，该合金耐蚀性显著提高，具有稳定的钝化特征且钝化区间ΔE更宽，其自腐蚀电流密度约为C276的33.3%，约为304的0.6%；其维钝电流密度相对于C276和304降低了约1个数量级。C276和304的电化学腐蚀在总腐蚀中的占比分别为10.3%和33.5%。在80℃的32wt%HCl溶液中，该合金未发生腐蚀失重，腐蚀速率远低于C276和304。

• 预氧化处理对Co-20Cr-xSi-2Al合金高温氧化行为的影响

  刘鲁, 陈文杰, 刘亚, 苏旭平,

  研究了Co-20Cr-xSi-2Al-0.6Y（x=0～3）合金在900℃, 10-17、10-25和0.2 atm（1 atm=101325 Pa）三种氧分压下的选择性氧化行为，并在1000℃下对合金开展循环氧化实验。研究结果发现，没有添加Si合金的表面氧化物为Cr2O3；随着Si含量的增加，合金表面氧化物变为Cr2O3和Al2O3，以Cr2O3氧化物为主，内氧化物为Al2O3；当Si含量为3wt%时，内部形成了近乎连续的带状Al2O3氧化膜。在10-17atm氧分压下，Co-20Cr-2Al-2Si-0.6Y合金预氧化后的外氧化膜为Cr2O3，内氧化物为Al2O3；在10-25atm氧分压下，合金表面形成Al2O3和Cr2O3膜，并分布有颗粒状的α-Co相。在空气气氛下表面生成尖晶石相氧化物，截面观察到了尖晶石外氧化膜和Al2O3内氧化物。在循环氧化实验中，Co-20Cr-2Al-0.6Y合金在900℃、10-17atm氧分压下预氧化后形成的氧化膜抗高温氧化性能最好。

• 04Cr13Ni5Mo超大尺寸转轮锻件的热加工工艺

  秦红付, 金明, 孙统辉, 于保宁, 庞庆海, 王九花,

  针对04Cr13Ni5Mo超大尺寸马氏体不锈钢转轮锻件，通过对技术要求和制造风险点分析，提出化学成分、冶炼、锻造和热处理工艺控制措施。采用小试样高温加热晶粒粗化工艺试验，确定锻造最后火次加热温度；采用小试样正火和回火工艺试验，摸索材料性能热处理回火温度和硬度匹配关系；采用Forge锻造仿真模拟软件，模拟200 t马氏体不锈钢钢锭镦粗变形过程，分析温度场、应力、应变和镦粗变形抗力；采用SIMHEAT热处理模拟软件对转轮锻件性能热处理过程的温度场、应力场和微观组织演变进行分析。结果表明，实现了500 MW冲击式转轮中心体锻件制造的重大突破。

• Cu含量对电磁搅拌铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响

  李仕琳, 刘文义, 张会, 王荟琪,

  在Al-Zn-Mg系合金中加入Cu元素，可提高合金的抗腐蚀性能。同时Cu元素还可以降低晶界等应力集中。采用电磁搅拌铸造工艺制备了不同Cu含量的Al-Zn-Mg-Cu合金试样，借助X射线衍射、扫描电镜、硬度计及晶间腐蚀（IGC）等检测手段，研究了Cu含量对电磁搅拌铸造Al-Zn-Mg-Cu合金组织和性能的影响。结果标明：随着Cu含量的增加，Al2Cu和Al2CuMg相的含量增加，微观组织内出现了非平衡共晶相，使得硬度得到提升。当铜含量从2.0wt%增加到3.0wt%时，合金硬度从122.7 HV0.3提升到127.2 HV0.3，硬度提升了3.6%。而抗腐蚀能力先增加后减小，当Cu含量为2.5wt%时的铝合金抗腐蚀能力最好。分析认为合金中Mg Zn2相较多，Al2Cu和Al2CuMg相含量比较少，而Mg Zn2相的大量存在使得合金有着不错的抗腐蚀能力，合金的抗腐蚀能力有了明显的提升。

• C添加及退火温度对FeSiBPCu合金组织结构和软磁性能的影响

  陈选平, 陈哲, 朱乾科, 康树杰, 薛松建, 张克维,

  为改善Nanomet纳米晶软磁材料的非晶形成能力较差以及退火后晶粒粗大等问题，采用单辊甩带法制备出Fe81.3Si3B11.7-xP3Cu1Cx（x=0、0.5、1.0、1.5、2.0,at%）合金带材，并系统研究了退火温度对合金带材晶化行为、磁畴结构以及软磁性能的影响。结果表明，当退火温度i>Ta<475℃时，该合金内应力释放，性能略微提升。随着温度的升高，475℃≤i>Ta≤525℃时，纳米晶开始析出并长大，性能得到优化。Ta>525℃时，纳米晶过度生长以及硬磁相析出，性能恶化。适量C元素的加入，可以有效提升约化玻璃转变温度(Trg)，提高合金的非晶形成能力。同时，C的添加可以细化α-Fe（Si）的晶粒尺寸，从而降低合金的矫顽力。其中C含量x=1时，在525℃退火后，晶粒尺寸为22.4 nm，具有Bs=1.78 T和Hc=7.3 A/m的优异软磁性能。

• δ相对一种高Nb镍基粉末高温合金热变形行为的影响

  孔令伟, 陈昊, 郭钰辉, 张倩静, 刘光旭, 罗学军, 王旭青, 于苏洋,

  随着航空发动机推重比的提高，对高温转动件的承温能力及性能稳定性提出了更高要求。常见的γ/γ'体系高温合金在800℃以上强度会迅速衰减，因此引入高温下更加稳定的δ相被视为提升材料承温能力的一条技术路线。通过开展系统的等温热压缩试验和组织分析研究了一种含δ相的高Nb镍基粉末高温合金的热变形行为。结果表明，热变形前通过热处理在材料中引入δ相，可以显著促进材料的再结晶程度，从而在较低的变形温度和较高的应变速率下获得细小均匀的组织。预先析出的δ相还能阻碍大变形过程中表面微裂纹向内扩展。该结果可以用于新型高强度镍基粉末高温合金的研制和锻造工艺设计。

• GH3128高温合金中析出相的析出行为及其对力学性能的影响

  何冰, 韩森霖, 任永海, 程治, 周磊, 梁宇,

  研究了GH3128高温合金中析出相析出行为及其对力学性能的影响。结果表明：GH3128合金在经1200℃固溶后得到均匀的固溶体，具有最高的强度和塑性。而在低于1200℃的温度服役过程中将析出晶界碳化物和μ相。随着保温温度的增加，析出的碳化物的析出范围增加，碳化物的含量以及尺寸增大，而抗拉强度和塑性随着保温温度的增加而下降。经900℃保温处理后，随着保温时间的增加，碳化物的尺寸与含量也略有增加，长时间保温过程中，晶粒内部会析出少量的μ相，塑性变形能力大幅度降低。

• 稀土Y2O3对激光熔覆Stellite6/WC复合涂层组织与性能的影响

  刘豪, 张好强, 侯锁霞, 李志锋, 刘宏远,

  采用激光熔覆同步送粉法在45钢基体上制备不同稀土Y2O3添加量增强的Stellite6/WC钴基合金复合涂层。通过XRD、SEM、显微硬度计和摩擦磨损试验机，分析研究了不同稀土Y2O3添加量对复合涂层相组成、显微组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：Y2O3添加量不超过0.9wt%时，复合涂层的主要相组成为固溶体γ-Co、CoCx、M（Cr,Co,Ni）23C6、W2C、Cr7C3、Cr3C2、Y2O3、Co2Y和Y2Co17，超过0.9wt%时，增强相会减少。Y2O3添加量为0.9wt%时，熔覆层组织相对最细小致密，性能最佳，其复合涂层平均显微硬度为608.5 HV0.2，耐磨性最好，磨损机制主要为轻微的磨粒磨损。

• 粉末冶金铍铝合金原位拉伸断裂行为研究

  张健康, 魏玉鹏, 代彦明, 王东新, 李军义, 李美岁,

  为了深入研究铍铝合金的动态断裂过程，通过扫描电镜观察粉末冶金铍铝合金的拉伸过程，分析其断裂机理。结果表明：铍铝合金原始组织主要是呈现网状结构的A1相，Be相则离散地分布在A1相中间。当拉伸应力达到170 MPa时，铍铝合金的组织没有明显变化；当拉伸应力达到190 MPa时铍铝合金的组织中Be相开始出现了微裂纹；随着应力增加，裂纹沿着Be和Al相的界面发生扩展；当应力达到215 MPa时，试样发生失稳断裂。通过分析得出，铍铝合金在拉伸过程中裂纹起源于Be相，但主要断裂于Be和Al相界面或Al相。

• 工业射线底片数字化图像质量快速评价技术研究

  杨波, 张勇, 姜洪权, 张晓明, 程虎跃, 刘智, 周智, 闫皓博, 包瑞, 田卫龙,

  工业射线底片的数字化图像是实现无损检测及缺陷评定过程信息化、智能化的基础。由于在底片数字化过程中受底片黑度质量及人为操作影响，容易产生大量不合格数字化图像，如何快速、定量评价数字化图像质量已成为迫切需要解决的瓶颈问题。针对以上问题，提出了一种融合深度学习理论的底片数字图像质量端到端快速评价技术。首先，基于大量的实际存在的工业射线数字化图像数据，构建了基于二分类原则的数字化图像数据集。然后，构建了一种基于改进的VGGNet的数字化图像二分类评价方法。采用某企业管道环焊缝射线底片扫描数据对本文方法进行了说明和验证。结果表明：所提方法可以实现准确率为90.0%～95.7%的端到端的图像质量评价。

• 激光冲击薄壁TC17钛合金表面塑性变形与残余应力及其关联性研究

  孙汝剑, 于天然, 王新宇, 陈凯, 曹子文, 车志刚, 邹世坤, 吴俊峰,

  表面塑性变形与残余压应力是金属薄壁结构激光冲击强化典型特征。采用有限元数值模拟方法，探究方形和圆形激光光斑冲击TC17钛合金薄壁结构表面塑性变形与残余应力的分布规律及两者的内在关联。结果表明：表面塑性变形、残余压应力均与激光冲击参数（激光能量、冲击次数）之间存在明显的函数关系。表面塑性变形与激光冲击参数呈幂函数关系，表面残余应力与激光冲击参数呈指数函数关系。表面残余应力还进一步与塑性变形呈指数函数关系。在1.0 mm薄壁TC17钛合金上经方形光斑、圆形光斑激光冲击后的残余压应力饱和值分别接近于560、520 MPa。

• Y替代量对AB2型LaMgNi4系合金储氢性能的影响

  牛墉泰, 王英杰, 翟亭亭, 冯佃臣, 陈丕生, 王永光,

  稀土AB2型合金普遍存在氢致非晶化现象。采用真空感应熔炼炉炼制了La1-xYxMg Ni3.8Al0.2（x=0～0.4）合金，通过XRD、SEM、P-C-T储氢测试仪等设备对合金的相结构、显微组织和储氢性能进行测试及分析。结果表明：合金主要由LaMgNi4相和La（Ni Al）5相组成，当x≥0.1时，又出现了Ni3Y相。合金吸氢后为LaMgNi4H4.85和La0.91（Ni Al）5H4.43相，含Y合金中出现少量YH2相。铸态合金为针状组织，并且随着Y替代量的增多合金组织更加均匀，更加细化。Y的替代明显提高了合金的活化性能。313 K温度，3 MPa氢压下x=0、0.1、0.2、0.3、0.4的合金最大吸氢量分别为1.663wt%、1.656wt%、1.632wt%、1.635wt%和1.641wt%。x=0.1的合金的动力学性能最好，达到最大吸氢量的85.2%。合金的吸放氢焓变值ΔH随着Y含量增加而升高。x=0.3的合金的循环性能最好，在循环50次后，容量保持率在81.67%。

• Nb微合金化热镀锌双相钢的高温变形行为及热加工图

  张鹤松, 郭爱民, 李声慈, 路洪洲, 富聿晶, 任宇鹏,

  采用热模拟试验机，在变形温度850～1000℃、变形速率0.01～10 s-1下对Nb微合金化热镀锌DP590双相钢的中间坯进行单道次热压缩变形试验，研究了变形温度和变形速率对试验钢流变应力的影响规律，并建立了双相钢的流变应力本构方程，绘制了热加工图，分析了功率耗散因子与试验钢力学响应之间的关系。研究表明：流变应力随着变形速率的增加而显著增加，而且变形速率越大，应力增大得越快；随着变形温度的升高，试样的峰值应力减小；由于微量Nb的作用推迟了钢的再结晶，所有高温变形条件下都没有出现明显的动态再结晶软化现象；建立了基于双曲正弦方程的流变应力本构方程，得到试验钢的热激活能为Q=310.514 kJ/mol；试验钢的安全热加工工艺窗口为变形温度850～950℃、变形速率为0.01～0.05 s-1以及变形温度950～1000℃、变形速率为0.01～0.40 s-1。

• 焊缝不连续及未熔合对500 kV变压器油箱焊接接头疲劳寿命的影响

  季昌国, 张鹏鲲, 林林, 王家健, 赵娜, 刘洋, 康举,

  针对变压器油箱焊接接头潜伏性渗漏油问题，建立油箱箱体和T形接头有限元模型；基于变压器油箱振动载荷谱，采用nCode Designlife软件对油箱焊接接头进行疲劳寿命分析，分别研究无缺陷焊缝、含焊缝不连续和内部未熔合缺陷接头的疲劳寿命。结果表明：无缺陷T形接头疲劳寿命为102年；对于焊缝不连续缺陷，不连续的间距越大，接头疲劳寿命越短，当间距达到1.00 mm时，疲劳寿命达到规定使用年限的临界值30年。未熔合缺陷的位置对疲劳寿命的影响规律是，缺陷越靠近焊趾，接头疲劳寿命越短；对于焊趾处的未熔合缺陷，长度越大，疲劳寿命越短，当长度达到5 mm时，疲劳寿命达到临界值。

• 控制冷却工艺对21.4 mm厚X80组织和落锤性能的影响

  熊雪刚, 陈述, 于秀, 张开华, 田光林, 胡云凤, 崔凯禹,

  通过工业试制开展了不同冷却工艺对X80组织和落锤性能的影响研究。结果表明，终轧温度偏低时，会形成粗大的表面铁素体变形层；终冷温度偏高时，会形成碳化物较少、尺寸较大的先共析铁素体；层流冷却水温偏高时，会形成粗大的先共析铁素体，基本无针状铁素体；表面积水严重时，会使准多边形铁素体比例增高、尺寸增大，上述工艺均会降低落锤性能。提出了工艺优化方案：将终轧温度控制在760～820℃，将终冷温度控制在≤500℃，将层流冷却水温度控制在≤31℃，同时投用强力侧喷水，吹扫钢板表面积水。工艺优化后，表面和心部均获得了针状铁素体，落锤剪切面积比≥85%。

• 镀桶速度对机械镀Zn-Al复合镀层性能的影响

  王树强, 刘杰, 陈钊, 高元德,

  施镀工艺对镀层外观和耐腐蚀性都有较大影响。为深度了解镀桶速度对Zn-Al复合镀层的影响，分别在1.047、1.309和1.571 m/s三种不同速度下，使用机械镀设备在Q235钢材基体表面制备Zn-Al复合镀层。采用扫描电镜（SEM）表征镀层的表面及截面形貌，采用光学显微镜观察划格法下镀层结合强度，采用维氏硬度仪测试镀层硬度，采用电化学分析仪器进行电化学测试。结果表明：在速度为1.047 m/s时获得的镀层致密区域小，镀层厚度低于预镀厚度；当速度增加至1.309 m/s时，镀层平整，致密区域多，镀层硬度提升且各点硬度均匀；速度增加至1.571 m/s时，镀层厚度均匀，划痕交叉处无脱落；随着镀桶速度的增加，镀层自腐蚀电位正移，腐蚀电流密度降低，耐腐蚀性增强。

• 45钢表面激光熔覆铁基不锈钢粉末工艺研究

  龚泽东, 龚海军, 高正源, 段虎明,

  为解决水泵密封环实际生产过程中产生裂纹、气孔等缺陷问题，提高其使用寿命，通过激光熔覆技术，在45钢基体表面制备Fe基不锈钢合金涂层，以加强密封环表面性能。采用金相显微镜观察试样的金相组织，并通过对比金相显微图，分析其组织结构形成机理。对试验样件合金涂层的性能进行测试分析，探究最佳工艺参数组合。利用着色探伤剂、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、显微硬度仪测试、摩擦磨损试验机和盐雾腐蚀试验装置等多种试验设备，分析试样的成型效果、元素成分、硬度、耐磨性、耐腐蚀性。结果表明：激光功率2000 W、扫描速度10 mm·s-1为最佳熔覆参数，熔覆层与基体的交界处冶金结合效果良好。Fe基不锈钢涂层显微金相组织由平面晶区、胞状晶区、柱状晶区、树枝晶区构成。涂层的硬度分布在60.1～62.7 HRC；涂层的摩擦系数在0.5左右；涂层的耐蚀性能相较于基材更优越。激光熔覆Fe基不锈钢涂层能够明显提高45钢表面性能，延长使用寿命。

• 大气等离子喷涂制备的不同结构热障涂层抗CMAS腐蚀性能

  袁宝涵, 王卫泽, 方焕杰, 杨挺, 王一皓, 杨子宁, 黄继波,

  通过大气等离子喷涂技术（APS）分别制备了具有垂直裂纹的致密结构热障涂层（DVC TBC）和嵌入式团聚颗粒结构热障涂层（EMAP TBC），比较了在1300℃条件下的熔融钙镁铝硅酸盐（CMAS）在两种涂层中渗透行为以及1100℃条件下涂层抗热震性能差异。结果表明，喷涂态EMAP涂层呈现疏松多孔结构，经CMAS渗透后渗透区域均匀且明显；喷涂态DVC涂层结构致密且存在垂直裂纹，CMAS在涂层各个区域呈现不均匀渗透特征，在致密区CMAS浓度含量比EMAP涂层少，但垂直裂纹使得CMAS渗透到了比EMAP涂层更深的位置。此外，EMAP涂层的抗热震性能优于DVC涂层。该结果为未来热障涂层的微观结构和抗CMAS腐蚀性能改进提供了基础。

• 铁素体不锈钢HAZ中α/γ的氮元素扩散第一性原理研究

  陈杰, 丁敏, 卢文轩, 赵振铎,

  采用第一性原理方法，研究了α-Fe/γ-Fe界面的性质以及N原子在不同含氮量界面中的扩散行为。研究表明：在α-Fe/γ-Fe界面不含N原子时界面分离功最大为7.34 J·m-2，当界面处含有N原子时，界面分离功减小，随着含氮量身高，N-Fe之间从离子键变为共价键。N原子在α-Fe/γ-Fe界面扩散时，界面>α-Fe >γ-Fe。在γ-Fe（饱和N-α-Fe）/α-Fe界面的扩散最快。随着氮含量的增加，扩散能垒变大，达到饱和时，扩散激活能提升3～4倍，能量最低态靠近四面体位。在高温阶段，在1273 K时扩散系数在α-Fe/γ-Fe界面中达到最大，为-20 m2·s-1。在施加电场后，扩散系数从-50 m2·s-1升高到-18 m2·s-1。

• N80钢在CCUS复杂环境下的腐蚀行为研究

  黄刚华, 孙洪亮, 徐勇, 马锋, 沈聪, 陈文,

  碳捕集、利用与封存（CCUS）技术是实现双碳目标的重要举措，但是CCUS技术在实施过程中面临管线腐蚀严重的问题，需要开展材料在CCUS工况下的腐蚀行为研究，提出针对性的防护措施。利用失重法研究了温度、CO2压力、流速等影响因素对N80材料的影响，并利用扫描电子显微镜及X射线衍射仪等微观分析技术对试片表面进行分析，探究腐蚀行为规律。结果表明，在CCUS复杂环境下，试片腐蚀产物存在较多裂纹，有局部腐蚀现象，CO2压力、流速对N80腐蚀影响较大；随着CO2压力的升高而变为超临界状态时，腐蚀速率逐渐变大，腐蚀由CO2主导。

• 20MnCr5汽车减速器中间轴淬火冷却介质优选技术研究

  谢小春, 范皓珉, 胡静,

  淬火冷却介质是热处理过程中零件从奥氏体状态快速冷却到目标温度不可或缺的重要媒介。在实际应用中，热处理工艺开发人员对淬火冷却介质的选择往往只考虑最大冷却速度、使用温度范围和特性温度，却忽视了不同结构和材料的零部件在淬火冷却介质中实际的冷却情况，导致选择的淬火冷却介质并不是最优的。以20MnCr5汽车减速器中间轴为研究对象，拟选用的淬火油包括KR228H、KR468C、KR488、KR218H、KR4188，研究目标是优选最合适的淬火油，旨在达到减小花键部位热处理淬火变形、提高装配合格率的效果。对采用不同型号淬火油淬火的减速器中间轴试样进行测试和分析，利用温度测量系统（热电偶+温度记录仪）、金相显微镜、显微硬度计、千分尺等表征手段研究了20MnCr5的等温转变曲线，以及样件的淬火连续冷却转变曲线、金相组织、淬火硬度和淬火变形量。结果表明，通过连续冷却曲线和等温转变曲线，结合金相组织和硬度可筛选出满足20MnCr5减速器中间轴淬火要求的淬火油型号为HR228H和KR218H，再根据最大冷却速度和淬火变形量研究结果 ，从两种候选淬火油型号中选择最大冷却速度较小的HR228H，即为20MnCr5汽车减速器中间轴最合适的淬火油型号。本研究为淬火冷却介质的选择提供了一个科学、合理、可量化的方法。

• 脉冲磁场对1350铝合金双辊铸轧板凝固组织和性能的影响

  赵民, 夏卫华, 张少帆, 郎瑞卿, 邢淑清, 刘永珍, 麻永林,

  使用自主研发的电磁能晶粒细化装置对1350铝合金熔体进行脉冲磁场处理。研究了添加不同质量分数（0.3%、0.15%）的Al-5Ti-B细化剂和细化剂减半（0.15%）且施加脉冲磁场对1350铝合金铸轧板凝固组织性能的影响。结果发现，当添加0.15%Al-5Ti-B细化剂且施加脉冲磁场时，铸轧板组织细化效果高于细化剂正常添加。同时，细化剂减半并施加脉冲磁场的力学性能与正常添加细化剂差异较小。分析认为，脉冲磁场的能量使体系中激活能降低，形核率提高，从而细化了1350铝合金的微观组织。因此，施加脉冲磁场可大幅降低Al-5Ti-B细化剂的用量，不仅可以降低生产成本，还有利于提高熔体纯净度，减少铸轧过程中出现的缺陷。

• 新能源电池托盘中镁/铝异种合金搅拌摩擦焊研究

  程渝龙, 赵素, 李云良, 张锟, 王子轩,

  探讨了新能源电池托盘中使用的镁/铝异种合金搅拌摩擦焊接技术，旨在优化焊接工艺并提高焊接接头的质量和性能。采用AZ91D铸造镁合金和变形铝合金复合材料（3003/4343）作为焊接材料，研究了焊接速度和旋转速度对焊接接头的影响，并分析了焊接接头的情况。结果表明，当前进速度控制在100～150 mm/min、旋转速度为300～400 r/min时，接头质量最优，焊缝表面成型良好，呈现出高度致密性。在此参数设置下，焊接接头展现出优良的力学性能，包括较高的抗拉强度和良好的硬度特性，而前进速度和旋转速度的优化显著影响了焊缝区的晶粒细化，进一步提升了接头的整体性能。该研究为镁/铝异种合金在新能源汽车电池托盘应用中的焊接提供了重要的技术参考和应用前景。

• 弯曲矫直及时效对稀土镁合金微观组织及力学性能的影响

  周彦材, 梁伟, 常原颖, 邓嘉飞,

  考察了波纹弯曲矫直工艺和时效对Mg-8.2Gd-3.8Y-1Zn-0.4Zr稀土镁合金薄板组织和力学性能的影响。结果表明：弯曲矫直工艺会导致板材中变形晶粒数量大幅上升，随着变形温度的升高，变形晶粒数量有所下降。随后经过时效处理，板材的晶粒分布变化不大，基面织构强度提高，晶粒尺寸增大，KAM与GOS值减小，力学性能明显提高。随着保温时间的增加，稀土镁合金薄板的抗拉强度呈先增大后减小的趋势，当时效时间为52 h时，板材具有最高的抗拉强度。经过上述处理最终可制备出抗拉强度达515 MPa、硬度达143.5 HV的稀土镁合金。

• 磁控溅射AlF3-TiAl复合涂层的抗氧化性能研究

  郭怀旭, 欧阳佩旋, 张淑婷, 宋杰人, 孙志慧, 韩英杰, 宫雨昊,

  采用磁控溅射技术在TC4钛合金上分别制备Ti Al涂层和AlF3-Ti Al复合涂层，通过管式炉、综合热分析仪分别研究了两种涂层的等温氧化和非等温氧化行为，采用X射线衍射、扫描电镜等对氧化膜的物相、形貌及元素分布进行表征。结果表明：800℃等温氧化20 h时，Ti Al涂层和AlF3-Ti Al复合涂层的氧化增重分别为9.23 mg·cm-2和5.45mg·cm-2，后者比前者降低了40.97%。在非等温氧化过程中，当温度<500℃时，两涂层的氧化增重和增重速率均基本相当，但当温度≥500℃时，AlF3-Ti Al复合涂层的氧化增重速率显著降低，其与Ti Al涂层的氧化增重差距增大。当温度为1200℃时，AlF3-Ti Al复合涂层的氧化增重比Ti Al涂层减少了31.18%。AlF3-Ti Al复合涂层较Ti Al涂层表现出更加优异的抗氧化性能，其原因是在较高温度下（>454℃），涂层中AlF3与Al反应生成气相Al F，促进Al2O3生成。

• 超声振动对激光熔覆层硬度及裂纹控制的影响

  刘鹏良, 孙文磊, 黄海博,

  为提高熔覆层的硬度和减少裂纹，可在激光熔覆技术中施加超声振动。在45钢表面熔覆制备镍基粉末熔覆层，采用超声振动影响熔覆层熔池的形成和凝固，以熔覆层的表面平整度、显微组织和显微硬度作为依据评价熔覆层的质量。结果表明，在激光熔覆的过程中加入超声振动，可以得到表面起伏较小、无明显未熔化的金属粉末颗粒、没有出现裂纹和气孔等明显缺陷的熔覆层。熔覆层微观晶粒组织细密、大小均匀，熔覆层顶部显微硬度从未施加超声振动的750 HV提高到施加超声振动时的900 HV，提高了熔覆层的表面平整度。在激光熔覆的过程中加入超声振动，可以优化熔池凝固过程，在细化晶粒和均匀化组织中起着重要作用，成为提高熔覆层质量的有效方法。

• 稀土Ce对Al-5.0Mg-2.2Si-0.6Mn合金腐蚀性能的影响

  肖天祥, 李薇, 王亚东, 隋育栋,

  通过改变稀土Ce含量，研究了其对Al-5.0Mg-2.2Si-0.6Mn合金组织及腐蚀性能的影响。结果表明，Ce元素的加入能显著影响合金组织，随着Ce元素的增加，合金二次枝晶臂间距呈现先降低后增加的趋势。Ce元素能够改善合金的耐腐蚀性能，随合金中Ce元素含量的增加，合金耐腐蚀性能先增加后下降。当Ce元素含量为0.15wt%时，合金具有最优的耐腐蚀性能。当Ce元素添加过多时，合金中生成的粗大脆性稀土相严重降低合金的耐腐蚀性能。

• 基于机器学习的GH4738合金元素含量与热处理制度匹配性研究

  王哲, 付书红, 孙文儒, 袭晟堃, 古岩, 薛怡然,

  采用机器学习及热处理工艺试验两种方式，开展了GH4738合金的（Al+Ti）含量与热处理制度匹配性对合金晶粒组织和抗拉强度的影响研究。机器学习预测表明：（Al+Ti）含量对GH738合金屈服强度的影响具有一定的规律性且与热处理制度存在明显的匹配性，固溶温度（≤1030℃）已不能适合（Al+Ti）含量偏高的GH738合金，需探索更合适的热处理制度。基于机器学习的分析结果开展工艺优化试验，提高固溶处理温度可提高GH4738合金的力学性能，但也存在晶粒异常长大，降低力学性能的风险；对（Al+Ti）含量在4.35%～4.77%的GH4738合金进行亚固溶处理时，理想的固溶处理温度为1040～1045℃；当（Al+Ti）含量高于4.77%时，理想的固溶处理温度为1040～1050℃。