热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2025年第21期

• 激光清洗技术专利的研究进展及热点分析

  曹晨, 叶茂,

  近年来，伴随绿色低碳发展的全球共识，环保高效的激光清洗技术得到广泛关注。为了解全球激光清洗技术的研究现状与趋势，基于专利数据关联与聚类分析，从技术申请趋势、国家/地区分布、研发机构及产业链布局、研究热点等角度全面揭示全球激光清洗技术的研究进展。研究发现，美国、日本、德国是重要的技术来源国，中国虽起步较晚但已经迎头赶上，并处于全球领先地位；韩国、俄罗斯、澳大利亚等属于中国激光清洗专利布局的空白市场；光源侧及装备侧激光企业均十分注重在激光清洗技术领域的专利布局；研究热点集中于激光除锈设备及方法、便携式激光清洗装置、激光清洗过程工艺、集成式激光清洗装置等几个方面。

• 冷喷涂金属颗粒沉积行为的数值模拟分析方法进展

  徐文静, 吴深, 孙波, 樊江磊, 魏世忠,

  冷喷涂技术应用领域广泛，且随着技术的进步，其应用范围和深度不断扩展。为了确保冷喷涂部件的质量和力学性能，观察分析冷喷涂金属颗粒间的结合状态是最直接的方法，但是金属颗粒变形发生的时间比较短。通常通过显微镜观察沉积状态下的颗粒截面来进行实验分析。为了更深入研究冷喷涂技术过程中的动态现象，数值模拟提供了一种有效的替代手段。综述了6种不同的模拟方法，分析了各种模拟方法的优缺点以及适用性，其中有限元模拟的结果受网格划分的影响很大，网格描述烦琐，容易产生畸变，光滑粒子流体动力学（SPH）和分子动力学（MD）方法有效避免了网格畸变。

• 钛合金焊接接头在不同工况下的腐蚀行为研究进展

  佟向瑜, 王优强, 王秀通, 徐玮辰, 黄淑元, 孟凤云,

  综述了钛合金焊接接头在不同工况下的腐蚀行为研究进展，分析了不同焊接技术以及不同腐蚀环境下焊接接头的性能变化，探讨了钛合金焊接接头腐蚀行为的影响因素。分别针对海洋环境、化学环境以及高温以及某些加工方式及热处理条件下的腐蚀行为进行分析和总结。目前针对钛合金焊接接头腐蚀行为研究略显不足，在焊接接头腐蚀防护方面存在一定技术空白。最后提出了研究方向，旨在为钛合金焊接结构的设计、制造和应用提供科学依据和技术支持。

• 船舶激光-电弧复合焊接技术的研究进展

  黄佳建, 马金军, 李红菊, 柴文畅, 曾志斌, 徐晓萍,

  建设海洋强国战略的加速推进，对船舶建造提出了更高要求。激光-电弧复合焊接作为新型焊接技术，将激光焊接与电弧焊接有机结合，具有焊接效率高、焊后变形小、适用范围广、智能集成化高等优势，被逐渐在船舶与海洋工程领域推广应用。回顾了激光-电弧复合焊接技术的发展过程及研究现状，阐述了激光-电弧复合焊接机理，介绍了船舶激光-电弧复合焊接的主要类型及船舶建造工程化应用的现状，分析了其在船舶建造的应用优势和不足，探讨其未来的发展趋势和研究方向，以期为激光-电弧复合焊接技术在船舶工业制造领域的应用提供参考。

• 基于PSO-BP模型的GMAW角焊接接头几何形貌参数预测

  李昱宏, 尹辉俊, 刘赟, 韩玉凤, 陈佳艺,

  熔化极气体保护电弧焊（GMAW）作为一种在工业制造领域广泛运用的焊接技术，其角焊接接头的几何形貌参数对焊接接头性能起着关键作用。运用正交试验设计方法，采集GMAW焊接工艺参数与角焊接接头几何形貌参数的数据，以此训练并测试BP神经网络。同时，引入粒子群优化技术（PSO），构建出能够表征GMAW焊接工艺参数与角焊接接头几何形貌参数关系的PSO-BP神经网络预测模型。结果表明：该模型在预测GMAW角焊接接头几何形貌参数时展现出较高的精准度。在接头几何形貌参数预测方面，经PSO算法优化后的PSO-BP模型相较于原始BP模型，平均绝对百分比误差（MAPE）降低。因此，PSO-BP模型在预测GMAW角焊接接头几何形貌参数上具有显著优势，能为焊接过程的自动化控制与智能化发展提供坚实的理论支撑。

• 窄间隙P-GMAW电弧行为研究与温度场数值模拟

  孙勇, 刘文吉, 岳建锋, 张亚丰,

  为研究窄间隙P-GMAW(pulsed gas metal arc welding，脉冲熔化极气体保护焊)过程中电弧行为对侧壁热输入的影响，分析了焊枪在距离侧壁不同位置的电弧行为变化规律。在双椭球模型基础上，采用坐标变换的方式建立了考虑电弧运动和偏转的热源模型，获得了焊接温度场的变化规律。发现增大焊枪与侧壁的距离，电弧的燃烧位置由侧壁向坡口底部逐渐过渡。电弧在侧壁上按脉冲频率变化：电流基值阶段电弧作用在侧壁位置，峰值阶段电弧作用在坡口底部。温度场结果表明，焊枪距离侧壁1.5 mm左右时，焊缝成形良好，改进的热源模型能准确的描述焊枪在距侧壁不同位置时电弧对侧壁的热输入。采用考虑电弧行为的热源模型能够获得更加准确的温度场分布。

• 外加磁场的激磁电流对316L不锈钢TIG焊接接头组织性能的影响

  焦少彬, 朱永刚, 杨飘, 龚思璠, 谢小兵, 李承波,

  通过磁场下的钨极氩弧焊（TIG）焊接316L不锈钢。结合光学显微镜、扫描电子显微镜和显微硬度测试研究激磁电流对316L不锈钢TIG焊接接头组织性能的影响。结果表明：随着激励电流的增加，熔透的效果越好，塌陷越明显，焊缝区的宽度增加，焊接接头的硬度下降率增大，与母材相比，激励电流为1、2和3 A时的接头硬度下降率分别为9.8%、10.4%和15.3%,2 A是最佳的激励电流。随着激励电流的增加，焊缝区域的晶粒尺寸增加，尤其是激励电流从2 A增加到3 A，晶粒尺寸粗化更为显著，焊缝区域最大晶粒尺寸从170μm增加至350μm，焊缝区域为奥氏体和蠕虫状铁素体组织，且存在明显的过渡带和热影响区。

• 船用型材智能切割工艺的关键技术研究

  郁榴华, 于津伟, 顾胜, 潘慧君, 孟智超, 林艳, 王旭,

  研究船用智能型材切割生产线上的实际故障高风险点有助于提升型材切割的精度和准度，降低产线的生产成本和耗材成本，助力智能型材切割产线的迭代升级，使之发挥出更大的技术优势并创造丰富的经济价值。通过对智能型材切割产线上所发生的高频故障，包括尺寸缺陷、切割缺陷以及工艺参数缺陷的深入探索和研究，提出了多种具有参考意义的改善措施。在控制上修正切割联动系数和反应时间，在装备上优化切割定位装置，在工艺技术上提出板外起弧法和来料分层法，在程序上新增frame多级补偿算法，以此来大幅提升和拓展智能型材切割线的使用情景和效率。

• 焊接工艺对Ti-2Al-2.5Zr/Ti-4Al-2V管对接焊缝微观组织及织构的影响

  陈浩瀚, 张玉佳, 盖欣, 陈坤, 付超, 芦丽莉, 丁涛, 龚亚,

  针对Ti-2Al-2.5Zr/Ti-4Al-2V管对接接头，采用填丝氩弧焊进行了不同参数下的焊接实验，通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）表征了焊接接头的宏观形态、微观组织及织构，利用Image pro plus软件对焊接接头的焊缝区及母材区进行了量化表征，研究了焊接工艺对焊缝微观组织的影响。结果表明，随着焊接过程热输入的增大，焊缝顶部宽度逐渐减小，热影响区宽度增大。焊缝区与热影响区组织在冷却过程中经历了β→α(α')相变，均生成了针状马氏体，焊缝区α变体平均尺寸随热输入增大而增大，分别为7.57、8.45、9.77μm。热影响区织构表现较为散漫，大电流参数的焊缝区晶粒定向生长的程度更大，表现出的织构强度更高。本研究建立了工艺参数-微观组织之间的关系，为提高Ti-2Al-2.5Zr/Ti-4Al-2V管对接焊接工艺研发效率奠定数据基础。

• 门框与塔筒焊接接头在役修复工艺和性能研究

  陈超凡, 张永辉, 刘洪冰, 王金生,

  门框和塔筒是风电机组最重要的刚性支撑部件，其中门框与塔筒角接接头为应力集中处。焊接生产质量要求高，出厂前已严格进行无损检测，但仍发现部分服役几年后的风电机组门框与塔筒焊接接头有超标缺陷，严重影响风电机组安全稳定运行，必须及时快速地完成现场修复。综合考虑现场不具备焊后热处理的条件，进行了低合金钢Q345E的熔化极气体保护焊且增焊回火焊道的工艺试验，并对焊接接头进行了外观检查、拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、宏观金相检验及硬度检测。结果表明：采用熔化极气体保护焊以及增焊回火焊道工艺，适合门框与塔筒焊接接头的现场修复，接头无任何缺欠，力学性能好，-40℃低温韧性与显微硬度性能好，修复效率高。

• 退火时间对Al0.1Cr0.5FeMn2Ni0.5高熵合金组织和拉伸性能的影响

  杨骏, 房志毅, 肖世水, 欧平, 王和斌, 尹彩流, 伊春强, 赖朝彬,

  采用真空电弧熔炼法制备Al0.1Cr0.5FeMn2Ni0.5高熵合金，经均匀化处理和热轧后在1100℃保温不同时间对合金进行退火处理，研究退火时间对合金组织和拉伸性能的影响。结果表明：热轧后合金的组织由纤维状的基体晶粒和粗大的颗粒状σ相组成，基体晶粒包含有FCC固溶体相和BCC固溶体相。退火处理后，所有样品均发生了完全再结晶，组织由等轴的基体晶粒和颗粒状的σ相组成，随着退火时间的延长，基体晶粒的平均尺寸和当中BCC固溶体相的含量均增加，而颗粒状σ相的平均尺寸减小。合金的室温和低温（-196℃）拉伸力学性能随着退火时间的延长均表现出相似的变化规律，当退火时间为5、15 min时合金展现了良好的室温和低温塑性，相应的拉伸断口均呈现出典型的韧性断裂特征。本研究首次在Al-Cr-Fe-Mn-Ni基高熵合金中发现其存在有良好的塑性，可为在该合金系中开发具有更优异综合力学性能的低成本高熵合金提供参考。

• 微/纳米TiB2颗粒增强Al-Si基复合材料拉伸断裂行为研究

  徐旭, 百志好, 周政, 王储, 周东帅, 王健, 张晨,

  采用搅拌铸造法制备TiB2/Al-Si复合材料，探究不同含量微/纳米TiB2颗粒对该复合材料力学性能的影响。研究表明，TiB2颗粒有效细化了Al-Si基体合金组织，提升了Al-Si基体合金的力学性能。当纳米TiB2颗粒含量达到1.5wt%时，TiB2/Al-Si复合材料的抗拉强度与伸长率分别达到344.69MPa、6.64%，相较于基体合金分别提升了17.9%与55.5%。当TiB2颗粒含量达到0.8wt%时，TiB2/Al-Si复合材料的抗拉强度与伸长率分别达到334.90MPa、7.50%，相较于基体合金提升了14.4%与75.6%。微/纳米复合材料力学性能提高的强化机制为细晶强化、第二相强化、CTE强化，在纳米复合材料中Orowan强化同样发挥重要的增强作用；纳米颗粒增强复合材料的断裂机制是以脆性断裂为主的脆韧混合断裂机制；微米颗粒增强复合材料的断裂形式是以韧性断裂为主的脆韧混合断裂机制。

• Fe、Al、Ti三种合金在模拟动态海水中的腐蚀行为研究

  郜鑫鑫, 周婉鑫, 赵名涵, 陈东旭,

  为研究海洋微生物对典型海洋工程用金属材料服役过程中腐蚀的影响及机理，分别对316不锈钢、2024铝合金和TC4钛合金这3种合金材料在含小球藻的海水溶液中的腐蚀行为进行研究。结果表明：在含小球藻的动态海水中，3种合金的腐蚀行为有显著差异。经14 d冲刷后，316不锈钢和TC4钛合金两者的耐蚀能力均优于2024铝合金；316不锈钢和TC4钛合金的表面腐蚀产物及生物膜相对较少，并没有形成大量腐蚀产物的堆积，基体表面钝化膜并没有被完全破坏。小球藻附着形成的生物膜和试样的腐蚀产物膜能够对金属基体起到一定的保护作用，使金属的腐蚀速率降低。随着浸泡时间的不断延长，试样表面生物膜逐渐脱落，金属材料的腐蚀速度又加快。TC4钛合金表面保护膜的长期稳定性较好，而316不锈钢的腐蚀速率较低，耐蚀性更好。

• 第二相体积分数及晶粒分布均匀度对挤压态AZ系镁合金性能的影响

  崔娇, 任广笑, 王红霞, 宋蕾, 曹喜娟, 张小霞, 裴晓格,

  制备了挤压态AZ31、AZ61、AZ91合金，采用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸试验等研究了第二相体积分数及组织均匀性对挤压态AZ系镁合金性能的影响。结果表明：挤压态AZ31、AZ61、AZ91合金均由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成。随着Al含量的增多，晶粒尺寸减小，第二相体积分数增加，由弥散颗粒状分布变为平行于挤压方向的条带状和沿晶界链状分布。屈服强度由于第二相和织构软化的共同作用大于细晶强化作用，从224.89 MPa逐渐降低至182.78 MPa，细晶强化和第二相的钉扎作用使抗拉强度从279.29 MPa大幅提高到356.22 MPa，细晶强化和晶粒均匀度提高使伸长率从8.81%增加到18.27%。

• 船板带钢残余应力控制研究与应用

  邓必荣, 周剑丰, 齐江华, 梁亮, 肖爱达, 张波, 周宇涛, 朱博洪,

  采用裂纹柔度法（CCM），测定了船板带钢头、中、尾部热轧态及回火态的残余应力分布。结果表明：实验带钢残余应力数值最高出现在中部；带钢卷取时相变不同步导致了边浪或残余应力增加；经过回火处理后，带钢头、中、尾部残余应力水平均得到明显改善，热轧带钢残余应力分散度是影响残余应力改善度的重要原因；实验钢回火后抗翘曲及抗侧弯能力提高，加工和使用过程中的畸变风险降低。

• Er偏析对γ-Al/γ′-Al3Sc相界影响的第一性原理计算研究

  杨涛, 俞伟元, 薛红涛, 汤富领,

  采用第一性原理计算方法研究了γ-Al/γ'-Al3Sc（Er）相界的Griffith断裂功和广义层错能，以及γ-Al/γ'-Al3Sc在不同Er偏析量下Griffith断裂功和广义层错能的变化情况。结果表明，γ-Al/γ'-Al3Sc相界的抗剪切能力优于γ-Al/γ'-Al3Er相界，而γ-Al/γ'-Al3Er相界的抗拉性能优于γ-Al/γ'-Al3Sc相界。随着γ-Al/γ'-Al3Sc相界结构中Er偏析量的增加，该相界的Griffith断裂功与广义层错能均大幅提升。进一步计算Griffith断裂功与广义层错能比值（G/B）得到，Er的偏析使γ-Al/γ'-Al3Sc相界的断裂功和抗剪切强度均升高，不同取向的γ-Al/γ'-Al3Sc相界均呈本征脆性特征，Er的偏析不改变相界的韧脆特性。本研究可为Al-Sc合金的相界性能调控以及高性能低成本稀土铝合金的成分结构设计提供参考。

• h-BN含量对激光熔覆镍基SiC涂层组织和耐蚀耐磨性能的影响

  侯锁霞, 李志锋, 吴超, 刘豪, 张好强,

  为改善45钢表面性能，采用激光熔覆技术以六方氮化硼（h-BN）为添加剂，在45钢表面制备镍基Si C复合涂层。借助X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、电化学工作站和摩擦磨损试验机，探究不同质量百分比的h-BN对镍基Si C复合涂层微观结构、耐腐蚀性能、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明：镍基Si C涂层中主要物相为γ-Ni、FeNi3、Si C、Cr23C6、Cr7C3，添加h-BN后，生成了Cr2B、Ni4B3和Si3N4等强化相，各物相在涂层中以晶体的形式存在，涂层晶体结构主要为树枝晶、胞状晶和网状共晶组织。涂层耐腐蚀性、显微硬度和耐磨损性能，随h-BN质量分数的增加，先增加后减小；h-BN添加量为1.5wt%，钝化膜最稳定，腐蚀速率最低，耐腐蚀性能最优，且平均显微硬度最大，较基体提升1.8倍，磨损机制为磨粒磨损，具有优异的抗磨减摩性能。

• 站内管道无溶剂纤维增强内涂层综合性能研究

  王玺程, 王鹏, 夏莲, 王小鹏, 汪洋, 奚运涛,

  随着油田开发时间的延长，含水率不断上升，加之H2S、CO2、Cl-、砂粒等伴生介质的作用，导致输送介质的腐蚀性不断增强；同时随着开发层位的不断加深，采出液的温度不断上升，使集输管道内部的服役工况更加苛刻，亟需开展对现有管道内涂层防护技术进行升级，提升涂层的耐蚀性、耐高温高压性能及高温耐盐性能等。基于在用HCC纤维增强复合涂层的特点及应用情况，设计和制备了5种改进的新型纤维增强内涂层，进行了宏观形貌、厚度、附着力、带/不带缺陷高温高压腐蚀性能及高温耐盐性能的测试和评价。结果表明：5种新型涂层试样表面均平整光滑、无气泡，涂层附着力均高于10 MPa，截面形貌显示基体与涂层的界面结合紧密，无裂纹和分层现象。高温高压性能实验结果表明仅STA、STF、STK涂层未出现鼓泡问题。进一步开展了高温耐盐性能实验和带缺陷高温高压腐蚀性能实验，测试结果均表明：STK涂层的综合性能最优，在苛刻工况条件下，可作为集输管道升级涂层进行使用。

• 退火温度对Ti-15Mo合金电化学腐蚀行为的影响

  炊鹏飞, 冯甜, 程尊鹏, 李春梅, 王晶, 景然, 李江华,

  为了研究退火温度对合金腐蚀性能的影响，对冷轧态Ti-15Mo合金分别在740、760、780和800℃进行再结晶退火处理。借助X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）和电化学工作站对退火态合金的显微组织及电化学腐蚀行为进行了分析。结果表明：Ti-15Mo合金在740℃和760℃退火时，合金由α和β相组成；当合金的退火温度增加至780℃和800℃时，α相消失，仅为单一的β相。随退火温度升高，合金依次经历纤维密度降低，形成亚晶界，再结晶形核，晶粒长大，形成等轴的β晶粒等过程。随着退火温度升高，Ti-15Mo合金在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能先增加后降低，在760℃退火处理时，合金的耐蚀性最高。随着浸泡时间的增加，合金的耐蚀性显著提高，浸泡21 d后，合金表面形成的钝化膜更加致密稳定，表现出优异的耐蚀性。

• 热锻CT20钛合金低温断裂韧性和失效机制研究

  黄博文, 耿纪华, 朱登辉, 陈永楠, 王楠, 姜超平,

  热锻工艺使得组织重新排列和均匀化，这有助于提高钛合金的强度和韧性。研究了热锻后CT20钛合金在低温下（20、-30和-90℃）的断裂韧性及断裂机制。通过有限元分析了不同低温条件下裂纹尖端塑性区面积的动态演变，对裂纹扩展路径的弯曲度与长度进行量化，明确了低温下能量耗散和裂纹扩展对合金断裂韧性的贡献。结果表明：随着温度从20℃降低到-90℃，材料在断裂过程中所需消耗的能量从431.01 kJ/m2降低到160.26 kJ/m2，断裂方式由韧性断裂逐渐转变为准解理断裂。随着温度的降低，裂纹尖端塑性区面积减小，应力集中现象明显，裂纹萌生阻力减弱；扩展路径由凹凸不平转变为近乎直线，弯曲度由1.36降低到1.11。在低温下，α相界对裂纹扩展抵抗能力减弱，加速了裂纹扩展。

• 碳化物的析出对低合金耐磨钢性能的影响

  李忠波, 吴志方, 吴润,

  采用扫描电子显微镜、布氏硬度测试和材料表面综合性能测试仪等实验手段研究了淬火态低合金耐磨钢在回火过程中碳化物的析出对其性能的影响。结果表明，淬火态实验钢在250℃回火后获得了硬度和韧性的最佳配合，其硬度值为526 HBW,-20℃下冲击吸收功为62 J。此时，实验钢的耐磨性最好，这与短棒状ε碳化物的析出有关，其磨损机理主要是低应力擦伤式磨粒磨损。

• 高铁车轮钢表面粗糙度对滚动摩擦磨损性能的影响研究

  欧阳爱国, 余斌, 胡军, 刘燕德,

  采用GPM-30型轮轨滚动接触疲劳试验机研究了不同表面粗糙度的ER8高铁车轮钢样品的滚动摩擦磨损性能，通过分析稳态平均摩擦系数、计算磨损率、观察样品磨损表面样貌对磨损性能进行评价。结果表明：样品表面的粗糙度越大，其稳态平均摩擦系数也越大。表面粗糙度为1.726μm的样品稳态平均摩擦系数为0.31，而表面粗糙度为0.997、0.177、0.025μm的样品稳定平均摩擦系数分别为0.29、0.27、0.21。样品磨损率与表面粗糙度成正比关系，表面粗糙度为1.726μm的样品磨损率最高，为7.737×10-6 g/m。表面粗糙度为1.726μm的样品磨损程度最为严重，表面有大量的剥落现象；而表面粗糙度为0.025μm的样品表面相对光滑，样品表面产生的摩擦氧化物最多，在摩擦过程中受到氧化物减磨作用的影响，摩擦系数相对较小。

• GH4141合金冷拉棒材热处理制度对比研究

  李佩桓, 李钊, 王涛, 耿长建, 程定宇,

  开展了GH4141合金冷拉棒材的两种制度下的热处理实验，采用低倍分析、电镜分析手段观察了晶粒分布、析出相形貌差异，并对比了两种热处理制度下的拉伸强度、持久寿命等力学性能。结果表明：热处理制度对GH4141合金冷拉棒材的晶粒和析出相形貌具有明显的影响。采用高温固溶+高温时效热处理制度时，晶粒、二次γ'相平均尺寸相对更大，晶界碳化物析出量相对更多，同时冷拉棒材的拉伸强度相对较低、持久寿命得到显著提升。

• 中断淬火-碳配分-临界区退火对中锰钢组织与力学性能的影响

  郭晓明, 张晓蕾, 刘培星, 王子健,

  为了提高中锰钢的力学性能，提出了中断淬火-碳配分-临界区退火新工艺。中锰钢首先在850℃奥氏体化后中断淬火到230℃，随后升温到340℃进行配分，最后在605、630、655、680、730℃下进行1 h的临界区退火。通过拉伸试验机、扫描电镜、X射线衍射仪等对该工艺下的中锰钢组织和力学性能进行了表征。结果表明，通过该工艺获得了由板条马氏体、细小碳化物、残余奥氏体（RA）以及新鲜马氏体组成的多相组织，细化的组织配合含量较高、稳定性较好的奥氏体，对中锰钢的力学性能提升十分有利。该新工艺相较于直接临界区退火，塑性和强塑积有一定的提升。

• 基于机器学习的铜/石墨烯复合材料摩擦磨损性能预测

  沈轲, 彭倚天,

  基于传统方法的铜/石墨烯复合材料制备工艺参数的确定耗时耗力，引入机器学习模型来替代传统方法，利用已知的工艺参数就可进行铜/石墨烯复合材料的摩擦磨损性能快速预测。首先通过改变石墨烯含量、球磨时间和实验载荷，获取了56组摩擦系数和磨损率数据；其次采用广义回归神经网络、反向传播神经网络、支持向量回归机和随机森林等方法建立铜/石墨烯复合材料的摩擦系数和磨损率预测模型；最后对模型进行性能评估。结果表明：广义回归神经网络摩擦系数预测模型的决定系数达到93%，磨损率预测模型的决定系数达到88%，与其他3种模型相比，广义回归神经网络模型拥有较高的精度，为铜/石墨烯复合材料摩擦磨损性能的预测提供了参考。

• 低合金系热轧低密度钢连续冷却组织转变规律

  马英建, 彭其春, 袁清, 梁亮, 齐江华, 周剑丰, 薛正良,

  采用Gleeble 3500热模拟实验机，利用热膨胀法结合金相-硬度测量，对一种低合金系低密度钢进行了静态和动态CCT曲线的测定。结果表明，低冷速条件下，组织主要为铁素体、马奥岛以及珠光体，随着冷速的增加，静态试样组织无明显改变，马奥岛含量逐渐增多，动态试样在冷速为20℃/s开始出现贝氏体，冷速越高，动态试样贝氏体含量越高，同时马奥岛含量降低，表明塑性变形促进贝氏体形成，阻碍马氏体的切变反应以抑制马氏体形成，同时塑性变形诱导铁素体形核点的增多，细化了铁素体晶粒。

• 深冷轧制对Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.1Zr合金组织及力学性能的影响

  谢尚恒, 孙有平, 何江美, 朱嘉欣, 方德俊,

  采用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）等研究了深冷轧制对固溶处理后Al-4.5Cu-1.5Mg-0.6Mn-0.2Ti-0.1Zr板材微观组织及力学性能的影响。结果表明：固溶态板材经深冷轧制后，第二相粒子沿晶界呈链状分布，数量增多，主要为θ-Al2Cu相。深冷轧制后，板材的晶粒细化，位错密度显著增加。此时，合金的抗拉强度达到610 MPa，相较于固溶态板材的抗拉强度提升168 MPa，提升幅度达到38%，且具有10.3%的伸长率。计算了位错强化对不同状态板材性能提升的贡献，其中，深冷轧制态板材位错强化效果最为显著。板材的织构类型由固溶态的旋转Copper转变为深冷轧制态的α-fiber。此外，板材经深冷轧制后断裂模式为以韧性断裂为主的混合断裂模式。

• Ce对2.8%Si-0.8%Al无取向硅钢夹杂物变质的影响

  赵磊, 杨吉春, 胡洪澳, 富晓阳,

  采用向2.8%Si-0.8%Al无取向硅钢中添加单一稀土Ce的方法，研究不同Ce含量对试验钢中夹杂物变质的影响。依据Thermo-Calc热力学计算和吉布斯自由能计算，判断钢液中可能生成的夹杂物种类，并分析各种夹杂物存在的稳定性和相互转化条件。在此基础上，借助扫描电镜及能谱仪等检测手段，对试验钢中典型夹杂物的种类、尺寸以及形貌进行表征与分析。Thermo-Calc热力学计算和吉布斯自由能计算表明，稀土Ce的添加能够调控无取向硅钢中的析出相，增加了夹杂物的种类并促进其类型的转变。添加稀土Ce后，试验钢中均能够生成Ce2O2S，并且其含量逐渐增加，而MnS的含量逐渐减少。结果显示，随着稀土Ce含量的增加，试验钢中夹杂物的种类发生了明显变化，从最初的MnS、Al N、Al2O3、Al2O3-Al N、Al N-MnS夹杂物，逐步改性为Ce2O2S、CeAlO3、Ce2O2S-MnS、Ce-O-Al-S、Ce2O2S-Al N稀土夹杂物，形貌从原来的不规则形状逐渐转变为更加规则的球状。

• 单双针搅拌头对A356铝合金接头组织及性能的影响

  苏苑琪, 张洪申, 王崇仰,

  采用单针锥形、双针圆柱形搅拌头对5 mm厚的A356铝合金板进行搅拌摩擦焊接，对不同焊速下接头的表面成形、金相组织、力学性能及断口形貌进行分析。结果表明，双针圆柱搅拌头接头横截面皆存在不同程度的隧道缺陷，而单针锥形搅拌头接头横截面在焊接速度130mm/min时才出现隧道缺陷。随焊接速度增大，单针锥形搅拌头的焊核区晶粒细化程度更加明显；单针圆锥形的最大抗拉强度达到母材强度的85%，而双针圆柱形的最大抗拉强度仅达到母材78%。单双针搅拌头接头硬度最小值皆出现在热影响区与母材交界处附近；双针圆柱形搅拌头的接头断裂方式为韧性断裂和脆性断裂的混合断裂模式，单针锥形搅拌头的接头为穿晶型脆性断裂。

• 超声铸造制备双尺寸TiC颗粒增强2219Al复合材料的组织及性能研究

  杨益龙, 张昀, 张昊明,

  在颗粒增强铝基复合材料制备过程中，存在颗粒分布不均、团聚严重、颗粒/基体润湿性差、微观组织存在多重收缩和孔隙等问题，严重影响材料性能。采用尺寸为1μm和50 nm的双尺寸Ti C颗粒作为增强相，以2219铝合金为基体，通过超声铸造法制备高性能复合材料。研究了复合材料的微观组织、力学性能、硬度和摩擦磨损性能。结果表明，微米颗粒作为纳米颗粒的载体，使纳米颗粒粘黏或吸附环绕在微米颗粒周围，微纳混合颗粒均匀分散在复合材料基体中，只有部分聚集。双尺寸颗粒增强复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和硬度分别为245 MPa、116 MPa和137HV，比基体铝合金高114.9%、123.1%和104.4%。不同载荷下，双尺寸颗粒增强复合材料的磨损体积和摩擦系数均最低。双尺寸颗粒增强的复合材料拉伸断口具有更多的撕裂棱和韧窝，表现出更高的韧性。奥罗万强化是双尺寸颗粒增强铝基复合材料最主要的强化机制。

• 1MnCrMoNi合金钢焊接接头的组织和力学性能

  董立松, 李宁兴, 林广庆, 康国卫, 王香,

  采用手工电弧焊（SMAW）和钨极氩弧焊（GTAW）方法对海洋工程用1MnCrMoNi合金钢进行焊接，研究了两种焊接接头的微观组织、显微硬度、拉伸和冲击性能。结果表明，两种焊接方法得到的热影响区主要由铁素体、粒状贝氏体和珠光体组成，其中SMAW接头中局部地方有M-A组元。SMAW接头焊缝主要为细小交错分布的针状铁素体和部分粒状贝氏体，GTAW接头焊缝底层为细小的针状铁素体和部分粒状贝氏体，表层为混合分布的粗大块状铁素体、细小针状铁素体、珠光体和粒状贝氏体。两种焊接接头的热影响区硬度相比于母材变化不大，但焊缝硬度远高于母材和热影响区的。接头抗拉强度与1MnCrMoNi合金钢母材相当，拉伸断裂位置在母材，满足实际工程应用要求。两种焊接接头的焊缝和热影响区冲击韧性均大于测试温度下的标准值，韧性合格。

• 晶粒取向对激光选区熔化GH3536合金力学性能的影响

  韩磊, 王亚军, 孙逸铭, 周晓辉, 檀财旺,

  为了研究晶粒取向对沉积态GH3536合金力学性能的影响，采用激光选区熔化技术制备了GH3536合金，利用扫描电镜、电子背散射衍射和拉伸试验等对沉积态GH3536合金的显微组织、晶粒取向和常温拉伸性能进行表征。结果表明：在沉积态GH3536合金中，不同方向熔池轮廓线形貌具有显著差异，在熔池内部形成等轴及柱状细小晶粒。当层转角为0°时，在水平方向截面中形成<100>晶粒取向，在垂直方向截面中形成<110>晶粒取向。<100>取向的晶粒增加导致试样抗拉强度提升，伸长率降低；而<110>取向的晶粒增加导致试样抗拉强度降低，伸长率提升。

• 航空活塞发动机气缸体内喷涂TiO2-CNTs涂层热疲劳寿命研究

  丁发军, 刘义平, 王海斌,

  航空活塞发动机气缸体内壁磨损严重影响发动机输出功率效率，甚至造成空中停车等通用航空事故征候，基于表面工程技术恢复的再制造气缸体表面性能缺乏工程验证，精确全面地评估表面磨损风险可间接降低事故发生率，提升航空运行安全。基于陶瓷相涂层的粘弹性本构模型与氧化增重模型和Cr Mo合金变形本构模型建立Ti O2-CNTs与42CrMo合金层面结合的热疲劳寿命模型。仿真研究表明：涂层剪切应力、等效应力以及中间弹性主应变、热应变随航空活塞发动机巡航工况下的行程变化而变化；三维缸体-涂层仿真模型承受0.2 MPa的径向载荷和变化缸内压力（最大38936N）时，疲劳寿命保持在3.94×108 h，安全系数为0.725。在敏感性为0.5时，疲劳寿命达到3.0×109 h，疲劳敏感系数为1.5时，可用寿命就只有5.0×108 h。该模型可较为准确的评估结合体的热应力、热应变以及热疲劳寿命，对TiO2-CNTs涂层的工程应用具有指导意义。

• 不同应变速率下残余奥氏体敏感性对QP980钢力学性能的影响

  李春林, 郝志强, 梁笑, 徐鑫,

  通过不同应变速率(10-3～500 s-1)的拉伸试验，研究了QP980钢的力学性能和组织演变。应用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）观察断口附近的形貌和微观结构演变。结果表明：粗块状残余奥氏体首先转变为马氏体，微观结构中只剩下超细残余奥氏体晶粒。处于三重边界的残余奥氏体对应变速率的敏感性更高一些。随着应变速率的增加，残余奥氏体的体积分数急剧下降。加速转变的TRIP效应及BCP效应使QP980钢的均匀伸长率明显增加。随着应变速率增加，韧窝变得更小且更深。当应变速率增加到500 s-1时，部分区域由细长且不均匀的韧窝组成，这些长条状韧窝是块状马氏体板条碎裂所产生的尺寸较大的初始空洞缺陷。

• 09MnNiDR低温钢薄板K-TIG焊接工艺研究

  刘文明, 欧阳凯, 张新明, 车昌盛, 蒋俊,

  采用“匙孔”型钨极氩弧焊（K-TIG）对10 mm厚09MnNiDR低温钢薄板进行对接焊试验研究，分析不同工艺参数条件下单道焊接头横截面，对热处理前后的接头表面特征、宏观形貌、微观组织及力学性能进行研究。结果表明，随着焊接电流的增加，焊接熔透性提高；随着装配间隙的增加，焊缝逐渐变宽。母材组织为铁素体+珠光体组织，盖面焊缝区及K-TIG焊缝区均有贝氏体析出，盖面焊缝区组织以针状铁素体为主。经焊后热处理后，K-TIG焊缝区柱状晶结构消失，盖面焊缝区部分针状铁素体转化为块状铁素体。最佳工艺参数条件下，焊后热处理前后接头抗拉强度分别为524.1、481.4 MPa。K-TIG焊缝区冲击韧性差，-70℃冲击吸收能量仅为6.7 J，焊后热处理后，冲击性能显著改善，提升至94.8 J。