热加工工艺杂志

热加工工艺杂志2026年第3期

• 内孔热喷涂技术的研究进展

  周昱名, 胡涵, 苏鸿源, 肖金坤, 张超,

  在高速、高温、高压、强氧化等极端工况下，机械零部件的内表面常面临着磨损和腐蚀的严峻挑战。为了有效应对这一挑战，内孔热喷涂技术被广泛研究和应用。该技术专门针对工件内表面，通过喷涂耐磨或防腐等涂层以增强工件的使用寿命。综述了内孔等离子粉末喷涂、内孔等离子转移弧喷涂、内孔超音速火焰喷涂和内孔电弧喷涂等4种主要内孔热喷涂技术，从技术原理、操作方式、发展历程和其在工业领域的应用等多个维度，全面分析了这些技术的特性及其优缺点。并进一步探讨了内孔热喷涂技术在工程应用中遇到的挑战及其解决策略，并指出未来的研究重点是开发新型喷涂技术和材料，以及利用数值模拟技术对涂层性能进行预测和优化。

• NiTi基形状记忆合金梯度结构设计与超弹性调控的研究进展

  凌雅宁, 陈顶熊, 卢书媛, 蒋皓南, 卢斌峰,

  形状记忆合金应力驱动超弹性的循环稳定性是影响弹热制冷效率与稳定性的关键问题。采用梯度结构设计策略调控超弹合金的相变滞后是实现高效、稳定弹热制冷的有效途径。近期研究进展表明，通过引入合适的梯度结构，可以调控超弹合金的滞后损耗，进而提升材料制冷性能系数。综述了NiTi基合金晶粒尺寸梯度结构、化学梯度结构设计的最新进展，分析了梯度结构层的特征、梯度结构与合金超弹性的关联关系，并对两类梯度结构设计策略潜在的应用进行了展望。

• 铝合金摩擦塞补焊研究进展

  李聪颖, 孙世烜, 李家奇, 雷雨, 陈文千, 李峰, 王伟,

  随着我国宇航领域的发展，传统手工TIG焊应用广泛，但受限于焊接效率低以及热输入过大的缺点，已无法满足航天产品的质量要求。摩擦塞补焊由于具有焊接速度快、环境适用范围广、一次成型工序简单等优点，常被用于特殊领域装备的焊接缺陷修补。总结了塞补焊的基本原理、工艺过程、接头力学性能以及国内外研究现状，并详细介绍了塞补焊的技术特点、工艺方法以及焊接设备等方面。

• 低热裂、高强韧半固态压铸Al-Zn-Mg-Cu合金开发

  丁之光, 王雪强, 王一唱, 王鑫, 彭立明,

  以Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象，通过成分设计、热裂评估及热处理工艺优化等方法，开发新型低热裂、高强高韧半固态铝合金材料。结合热力学计算和实验结果，探究不同组分对半固态铝合金成形性能、力学性能及组织演变的影响规律，获得了3种低热裂倾向的合金：Al4Zn6Mg2Cu、Al7Zn6Mg4Cu、Al10Zn6Mg2Cu。结果表明：通过优化的热处理制度（470℃/24 h+120℃时效24 h）使合金性能达到最佳。新型合金为T'和η'相双相强化模式，Zn/Mg比越高，合金中盘状η'相含量越高，球形T'相含量越低，球形相更有利于提高合金塑性。综合考量强度、硬度和塑性的值，确定Al4Zn6Mg2Cu合金具备最优的力学性能，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到421 MPa、473 MPa和9%。新型合金的力学性能明显优于半固态7075合金的。

• 对流作用下镁稀土合金枝晶形貌演化的相场-格子波尔兹曼模拟

  王永彪, 吴占山, 刘新田, 崔弘阳, 蒋军杰,

  采用相场法耦合格子波尔兹曼算法模拟了镁稀土合金在自然对流和强制对流作用下的枝晶形貌演化过程，讨论了在自然对流和强制对流作用下镁稀土合金等轴晶、柱状晶以及柱状晶-等轴晶转变时的枝晶形貌差异，分析了它们在流场作用下的浓度变化。结果表明：自然对流会在枝晶尖端形成漩涡，并影响枝晶的生长速度；强制对流的作用改变了枝晶上下游的溶质分布，影响了枝晶的形貌，且使得柱状晶在靠近模拟区域左侧边界处的生长受到不同程度的抑制。

• 316L不锈钢的热变形行为和机理研究

  尹汉军, 安维峥, 李辉, 马强, 王香,

  利用Gleeble 3800热模拟试验机，研究了316L不锈钢在变形温度为1000～1200℃，应变速率分别为0.001～10 s-1时的热变形行为。结果表明：在热变形过程中，流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增大而增大，应变速率的降低，有利于亚结构向再结晶晶粒的转变，促进动态再结晶。当应变速率由0.001 s-1增大至高于1 s-1时，软化机制由动态再结晶为主转变为以动态回复为主，同时伴有少量的连续和不连续动态再结晶。建立了峰值应力本构方程，并基于动态材料模型绘制了真应变为0.7时的热加工图，结合显微组织和变形机理确定了316L不锈钢适合在1000～1180℃，0.001～0.34 s-1和1080～1120℃，0.34～1 s-1条件下进行加工，在失稳区变形会导致变形不均匀和晶粒粗大。

• 激光扫描速度对SLM 316L不锈钢强塑性影响的分子动力学研究

  陈桂娟, 高千千, 马志鹏,

  基于分子动力学模拟方法，研究了激光扫描速度对选区激光熔化成形316L不锈钢在300 K温度和1010s-1拉伸速率下拉伸性能的影响机制。通过综合应力-应变分析、共近邻晶体结构表征及位错演化分析，揭示了扫描速度通过应变诱导BCC相变与晶界位错钉扎效应协同提升强塑性的原子机制。结果表明：当扫描速度降至0.5Å/ps时，试样的极限抗拉强度达到14.487 GPa，应变量为22.9%，且应力峰值出现时间相对延迟；变形过程中观察到显著的应变诱导相变现象，面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）晶体结构间存在动态转化，其中BCC和无序结构（Other）含量在应力峰值时达到最大值，而在裂纹扩展阶段部分结构发生逆向转变；位错分析表明Shockley不全位错主导塑性变形过程，低速成形试样（0.5Å/ps）展现出更显著的晶界强化效应，其位错网络演化与晶体结构转变呈强相关性。本研究通过优化扫描速度可有效调控选区激光熔化成形316L不锈钢的微观结构演化路径，为提升增材制造金属材料的拉伸性能提供理论依据。

• 工艺调控对Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V激光熔化沉积层的影响机制研究

  温钟淳, 关峰, 李明, 蒋文通, 郑建超, 谢洪志, 赵栋,

  研究了工艺调控对激光熔化沉积Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V(TA15)钛合金沉积层质量的影响机制，通过OM显微镜、有限元模拟对成形试样的几何样貌、搭接率、稀释率进行分析。结果表明：当送粉速率从500、600、700到800 g/h逐渐提高，试样层厚逐渐变大，沉积道各处逐渐出现未熔粉末；有限元结果表明，激光功率P、扫描速度v对熔池温度作用明显，其中在提高激光功率时熔池“拖尾”大幅变化，熔宽变化趋势与实际一致，数值略大于测量值；多道搭接实验中，当轨迹间距由3.2 mm降低至2.4 mm时，道间塌陷发生平直化并逐渐变成突起；测量稀释率时发现，送粉速率主要通过影响层厚来改变稀释率，而P、v则是通过改变熔化深度而影响稀释率。通过总结沉积层几何形貌、搭接率、稀释率随参数的变化趋势，发现使用5000 W功率搭配1200 mm/min的扫描速度、500 g/h的送粉速率、2.8 mm的轨迹间距时，可以获得打印质量最为稳定的沉积层。

• 3D-GH3625镍基高温合金摆动激光焊接接头微观组织和力学性能研究

  马凯隆, 王学远, 毛冬远, 王国强, 潘兆义, 王毅龙, 郭赞, 刘宏,

  对4.7 mm厚的3D-GH3625镍基高温合金进行了摆动激光焊接试验，研究了摆动幅度和摆动频率对焊缝气孔率、宏观形貌、接头微观组织以及力学性能的影响。结果表明：在摆动频率固定为100 Hz或摆动幅度固定为2 mm的条件下，随着摆动幅度或摆动频率的增加，焊缝的气孔率逐渐降低至0，且焊缝宏观形貌从“Y”型逐渐转变为“V”型。焊接接头由母材、热影响区和焊缝组成，且热影响区较窄。焊缝组织以柱状晶为主，随着摆动幅度或摆动频率的升高，柱状晶的生长方向由焊缝中心向焊缝表面逐渐偏移。柱状晶由枝晶γ相和枝晶间析出物γ'相组成。在不同摆动参数下，焊缝的硬度普遍低于母材，相对于小摆动幅度，大摆动幅度使焊缝平均硬度略微增加至255.0～257.4 HV，而摆动频率的增加对焊缝平均硬度无明显影响。接头拉伸断裂的位置均处于焊缝，其抗拉强度与气孔率呈负相关，无气孔的接头抗拉强度介于944.1～971.0 MPa，摆动幅度为3 mm的接头抗拉强度有些许降低。接头拉伸试样非孔洞区域的微观断口形貌主要为韧窝特征。

• 基于温度场测量的铸坯火焰切割预热点位置设定方法

  何庆, 刘通, 张本涛,

  铸坯火焰切割的关键一步是对铸坯边缘（即预热点位置）进行预热，然而铸坯在输送过程中由于运动产生边缘位置横向偏移，使火焰切割预热点位置偏离设定值，导致切割失败。提出一种基于温度场测量的铸坯边缘和预热点位置检测方法，针对输送轨道上的待切割铸坯，在火焰切割设备的铸坯输送前方安装检测装置，利用测量的铸坯温度场信息结合图像处理算法检测出铸坯边缘位置。并根据铸坯的切割方式计算火焰切割的预热点位置，为铸坯火焰切割的顺利进行提供关键技术保障。现场试验表明，该方法的检测误差在1 mm内，满足火焰切割生产工艺需求，实现了铸坯火焰切割的全自动化操作。

• V形金属密封环GH4169材料的摩擦磨损性能研究

  唐兆庆, 李卫民, 杨泽宇, 张彦鹏, 王金颖,

  对汽车排气系统V形金属密封环材料进行确定并研究干摩擦条件下材料的摩擦磨损性能。基于Archard磨损理论，在ANSYS中对多种材料进行摩擦磨损仿真，确定GH4169作为密封材料。采用Retc-5000型摩擦磨损试验机对GH4169在不同载荷、转速下进行摩擦磨损试验，利用SEM/EDS对磨痕形貌等进行相关分析。结果表明：不同试验条件下均出现氧化磨损；载荷为10 N时，转速为100 r/min下主要为磨粒磨损，转速为150 r/min参数下主要为轻微粘着磨损；载荷为12 N时，转速为100 r/min下磨粒磨损加剧并有一定程度的粘着磨损，转速为150 r/min下主要为粘着磨损并有轻微的磨粒磨损。

• 热处理温度对纯钛TA3显微组织和性能的影响

  刘慧刚, 陈景光, 彭卫华, 崔泽琴, 闫德俊, 李卫国, 郝晓虎,

  为探寻TA3火焰矫正温度区间，采用500～1000℃保温后空冷的方式对TA3进行热处理，研究了热处理温度对TA3微观组织、力学性能、腐蚀性能的影响。结果表明：低于800℃时TA3微观组织几乎不变，晶粒轻微长大；900℃时组织变成粗大锯齿状α相，1000℃时为魏氏组织；硬度、弹性模量、屈服强度、抗拉强度在900℃时降至最低值，伸长率则相反；热处理温度低于900℃时主要发生韧性断裂，1000℃时为韧性断裂和脆性断裂同时发生的复合断裂形式。基材的耐蚀性最好，900℃时耐蚀性最差。综合以上研究结果，确定TA3的火焰矫正温度区间为500～800℃。

• 激光熔覆及热处理对35Cr2Ni4MoA组织和性能的影响

  李威, 周俊, 赵文, 许世明, 葛海锋, 林开章,

  采用激光熔覆技术和35Cr2Ni4MoA粉末，在锻造退火的35Cr2Ni4MoA基体上制备熔覆层。通过观察分析不同激光熔覆工艺参数下单道熔覆层的宏观形貌及截面形貌，研究了激光熔覆关键工艺参数对35Cr2Ni4MoA熔覆层组织形貌的影响规律，发现送粉速率对熔覆层宽高比的影响最大。之后研究了这3种热处理方式对熔覆试样组织和性能的影响，详细对比了低温热处理、回火、淬火和回火这3种热处理状态下基体、熔覆层和热影响区的的微观形貌、组织结构、拉伸性能、硬度和冲击韧性。低温热处理后，基体的组织为退火态的铁素体和珠光体，热影响区组织为铁素体和马氏体，熔覆层组织为马氏体，该热处理不改变组织，对性能有微小的影响。只进行回火时，热影响区和熔覆层中的马氏体转变为回火索氏体，使熔覆层硬度降低，冲击韧性提高。进行淬火和回火时，熔覆层和基体的组织结构均转变为回火索氏体，此时抗拉强度最大，但冲击韧性最小，低于退火态基体。

• 氢对45CrNiMoVA钢低周疲劳与断裂行为的影响

  陆大敏, 靳丽莉, 邹易清,

  通过原位电化学充氢方法（电流密度0、2和4 mA/cm2）研究了45CrNiMoVA钢的低周疲劳行为及其断裂机制。结果表明：该材料在循环加载过程中呈现出应变幅值依赖的非饱和循环软化现象和non-Masing特性，其中non-Masing行为在低应变幅条件下表现尤为显著。尽管充氢电流密度对材料的循环滞回行为无明显影响，但材料的抗疲劳性能却明显依赖于充氢电流密度大小和应变幅值。随着充氢电流密度的增加，材料内部氢浓度增高，导致疲劳损伤加速累积，且高应变幅工况下氢致寿命劣化效应显著高于低应变幅工况。扫描电镜（SEM）断口分析表明，充氢显著改变了材料的疲劳断裂机制：未充氢试样呈现典型的表面裂纹萌生与韧性断裂特征；而随充氢电流密度和应变幅值的提高，充氢试样的裂纹萌生位置由试样表面向内部缺陷转移，且脆性特征（准解理与沿晶分离形态）显著增强。充氢试样裂纹萌生区与扩展区均呈现韧窝、准解理和沿晶分离形态并存的混合断裂特征。

• 航空级镁合金高压冷喷涂铝基复合涂层的组织及力学性能

  王传奇, 苏楠阳, 刘建武, 褚欣, 曾良, 谢迎春, 胡泽宇,

  镁合金航空部件在服役过程中常因受力、磨损、挤压等原因，导致零部件尺寸超差而失效。采用高压冷喷涂技术，以氮气为载体，采用5 MPa气体压力、500℃气体加热温度在ZM6-T6基体上制备了6061涂层和不同喷涂角度的6061+20wt%Al2O3复合涂层，通过多尺度表征手段分析涂层的金相组织、显微硬度、界面结合强度及静态抗拉强度。结果表明，复合涂层与基体界面结合良好，组织均匀致密，无明显裂纹、气孔等缺陷，Al2O3硬质相的添加，使涂层致密度、显微硬度及界面结合强度均得到提升。随着喷涂角度变化（0°～40°），复合涂层金相组织及显微硬度无明显变化，但由于硬质相夯实作用增强，界面结合强度显著提高。本研究为高压冷喷涂技术在航空用ZM6-T6镁合金部件修复工程化的应用提供了重要理论依据。

• 20 mm厚TC4ELI钛合金双枪激光-MIG复合焊接头组织与性能研究

  孙崇锋, 刘甲, 孙二举, 陈利阳, 余巍, 雷小伟, 崔永杰, 张浩, 王伟超, 张亚龙, 张伟,

  研究了20 mm厚TC4ELI钛合金板双枪激光-MIG复合焊接技术，获得了20 mm厚TC4ELI板焊接接头，研究了接头的金相组织、力学性能和工艺性能。结果表明：双枪激光-MIG复合焊接可以获得满足探伤标准I级要求的TC4ELI钛合金焊接接头。接头焊缝区微观组织为针状马氏体α'相和针状α相，以及少量晶间β相。接头上部热影响区出现了连续清晰的晶界及魏氏组织；接头中部热影响区晶界不清晰，晶界内的组织细化，β转变组织被拉长为更细长的针状α相，在β晶界处平行排列，表现为α集束。接头上部熔合线区处出现粗大α相，存在稳定的网篮组织；接头中部熔合线区形成长宽比更高的针状α相，形成的网篮组织比较狭长。接头上部和中部的平均抗拉强度高于母材强度；在焊接接头打底层和填充层中，焊缝的平均硬度大于母材和热影响区；接头弯曲性能合格，工艺性能尚可。

• 2024铝合金表面激光除漆工艺影响因素研究

  郭达, 陈亚军, 杨雅婷, 杜世兴,

  利用纳秒脉冲光纤激光器去除2024铝合金表面环氧树脂底漆（EP）及聚氨酯面漆（PU）。设置不同的激光功率、扫描速度及脉冲频率等参数，深入开展激光除漆技术研究。通过表面残漆、烧蚀速率等评价指标表征不同激光参数的单因素影响规律，通过激光功率密度曲线进行工艺阈值探究。结果表明：不同漆层/基底体系完全除漆且不损伤基底的功率密度位于阈值T3（完全除漆阈值）和T4（基底损伤阈值）之间，激光吸收系数、烧蚀凹坑缺陷以及漆层/基底结合力三者之间的竞争导致除漆难度为白漆<绿漆<黄漆，PU<EP；完全除漆后的基底表面Sa（除漆表面粗糙度）和PVH（峰谷高度差）与原始表面存在微米级差异，可保证再喷漆工艺质量及漆料用量；基底层塑性变形、晶体结构变化及浅表层硬化，使得显微硬度和残余应力升高，材料力学性能得以改善。

• 相对密度对SLM成形TC4钛合金BCC点阵结构压缩性能的影响

  汤洛天, 刘奋成, 刘丰刚, 尤启凡, 张传奎, 曾宙, 胡万谦, 王联波,

  通过准静态压缩试验研究了相对密度对SLM增材成形TC4钛合金体心立方（BCC）点阵结构压缩性能的影响，结合试验和数值模拟方法分析了TC4钛合金体心立方点阵结构的变形行为和失效模式。结果表明：相对密度的变化对点阵结构在压缩变形过程中的等效应力集中位置影响不大，失效模式在宏观上都表现为剪切失效。相对密度的增加会增大点阵结构的抗压强度和吸能能力，但能量吸收效率反而降低，相对密度70%的试样抗压强度与吸能能力最强，分别为543 MPa和63.0 MJ·m3，但能量吸收效率仅为65.2%，远不及相对密度30%试样的116.6%。所有试样的断裂机制均为韧-脆混合断裂。

• 焊接电流对GH3030电阻点焊接头界面特性的影响

  刘浩, 邹文, 温泉, 赵静, 于强, 周昕,

  通过电阻点焊对1.0 mm与0.55 mm不等厚GH3030镍基高温合金进行焊接，探究了焊接电流对接头宏观形貌、界面微观特征、拉剪力及断裂形式的影响。结果表明：当焊接电流为2.2 kA时，点焊接头表面宏观成形较好，表面压痕浅且无电极粘连现象；接头结合界面处熔核成形完整，无结合线深入、缩孔及熔核区边缘马氏体组织聚集等现象。随焊接电流增大，接头拉剪力呈先增大后减小的趋势，最大拉剪力为2.74 kN，断裂位置发生在熔核区边缘处。点焊接头出现沿结合界面撕裂、熔核区局部粘连撕裂及熔核边缘区“纽扣状”撕裂3种断裂形式。

• 采用带扰流板蛇形通道制备Al-20%Si合金的组织和力学性能

  郭嘉仪, 王珺, 董旭, 姚春宇, 马欣也, 郭芯汝, 张伟涛, 李强, 王东,

  采用带扰流板蛇形通道的半固态浇注法制备Al-20%Si合金，研究浇注温度对Al-20%Si合金微观组织和力学性能的影响，借助有限元软件研究合金浆料在浇注通道内的流动状态。结果表明，Al-20%Si合金的微观组织由初生Si和Al-Si共晶体两相组成，通过带扰流板蛇形通道制备的Al-20%Si合金中初生Si晶粒的平均尺寸小于无扰流板中初生Si的平均尺寸。随着浇注温度从730℃降到700℃，Al-20%Si合金中初生Si晶粒的平均尺寸逐渐减小，合金的抗拉强度和断后伸长率逐渐增大。当浇注温度为700℃时，Al-20%Si合金中初生Si晶粒的平均等效直径为22.4μm，抗拉强度为314.2 MPa。在浇注过程中蛇形通道和扰流板对合金浆料产生双重搅拌效应，增加了合金中初生Si的形核数量，最终细化了Al-20%Si合金中的初生Si晶粒。

• 18CrNiMo7-6渗碳钢疲劳失效敏感性研究

  胡勇杰, 张悦, 王冰冰,

  对18CrNiMo7-6渗碳钢试样进行渗碳热处理，再对渗碳试样进行硬度、残余应力测试、组织表征和旋转弯曲疲劳试验，研究了夹杂物和微观组织对其旋转弯曲疲劳行为的影响。结果表明，渗碳试样裂纹源分布在有效渗碳层内，且在内部非均匀组织起裂的裂纹源尺寸大于在内部夹杂物起裂的裂纹源。试样疲劳寿命小于106时，裂纹起始于试样表面，反之则从内部断裂。同时发现，夹杂物尺寸和微观结构存在着竞争关系，表面微观组织细化时，大夹杂物尺寸易成裂纹源，粗大微观结构中非均匀组织会成为裂纹源。本研究可为优化渗碳钢热处理工艺提供依据。

• AZ31B镁/6061铝异种合金搅拌摩擦焊工艺研究

  满武士, 周博芳, 张红霞, 王昊,

  在不同焊接工艺下对AZ31B镁/6061铝合金进行搅拌摩擦焊实验研究。采用光学显微镜（OM）及扫描电子显微镜（SEM）等对接头进行微观组织观察，采用拉伸试验和维氏硬度测试对接头力学性能进行表征。结果表明：焊核区生成了含有Mg17Al12和Mg2Al3的条带状组织；随着搅拌头转速的提高，焊核区晶粒细化，硬度平均值逐渐升高；随着焊接速度的提升，焊核区未被打碎的镁合金块逐渐增多，焊核区显微硬度平均值逐渐降低。随着搅拌头转速的提高或焊接速度的提升，接头抗拉强度均先升高再降低。当搅拌头转速为1000 r/min、焊接速度为30 mm/min时，接头抗拉强度最高，为168 MPa。

• Ta10W合金球形粉末制备及其SLM打印研究

  李小平, 李兴钰, 程鹏明, 马佳俊, 张亚军, 任志东, 拓万勇, 孙军,

  采用电子束熔炼铸锭-氢化破碎-等离子球化工艺制备了Ta10W合金球形粉，并使用该球形粉进行了SLM打印试验。结果表明：初始粉体通过等离子球化处理后球形率接近100%。球形粉末的D10、D50和D90分别为16.7、27.3和53.8μm，且基本没有空心粉末颗粒。打印试样表面光滑，无裂纹，采用此球形粉打印可获得完整的零件，说明该球形粉具有良好的打印特性。打印态试件经1450℃×1 h退火处理后屈服强度高达600 MPa，抗拉强度达到740 MPa，同时伸长率达到30%以上，综合力学性能优于传统压力加工的Ta10W合金。

• Q690高强钢低温断裂失效评定

  高杰, 尚羽佳,

  基于Q690高强钢的低温断裂韧性试验结果，采用失效评定图（FAD）从失效评定点及加载路径两方面对32 mm和50 mm厚度的Q690高强钢母材与焊缝试件进行低温断裂失效评定。结果表明：在相同温度下，50 mm厚度的高强钢比32 mm的更容易达到安全评估临界点，而且焊缝的安全评定点比母材更接近安全评定曲线。随着温度降低，Q690高强钢的安全评定点逐渐接近安全评定曲线，在达到-60℃左右时，变化较快，说明低于该温度材料脆性迅速增强，安全性降低。在加载路径方面，随着温度的降低，材料失效类型逐渐由塑性失效向弹塑性失效以及脆性断裂失效方式转变，失效所需的外部加载相对越来越小，且50 mm试件失效所需的加载大于32 mm试件，与低温导致的材料韧-脆转变方式一致。32 mm的Q690高强钢母材在低于-40℃后，失效模式由韧性失效转变为混合失效模式，而达到-80℃后，进入脆性失效模式，而50 mm的母材在接近-60℃左右时就进入脆性失效模式。相比之下，相同厚度的焊缝比母材更易进入混合失效模式和脆性失效模式。

• 某铁镍基高温合金中一种特殊“黑晶”演化规律

  杨静, 张琰斌, 朱斌, 江海军,

  研究了某铸态、轧制态铁镍基高温合金中一种特殊“黑晶”组织的演化，并分别采用J-matpro软件和DICTRA软件对合金的相变及热处理中的元素扩散过程进行模拟，最后进行了热处理试验以消除黑晶组织。结果表明：合金中特殊“黑晶”的产生有两个原因，一是在凝固末期Nb、Cr元素的严重偏析，二是抗腐蚀性能差异导致腐蚀后各晶粒金相色差明显。该黑晶组织与MC碳化物和脆性Laves相在形貌和尺寸上有明显区别。合金轧制后晶粒得到细化，（111）面极密度升高，“黑晶”体积分数从铸态的24.69%减小到12.09%，自腐蚀电流由铸态的0.556μA减小到轧制态的0.055μA，抗腐蚀性能提高。合金相变热力学和元素扩散动力学分析显示，Nb、Cr在凝固过程中发生严重偏析，经1150℃均匀化退火15 min,Nb元素偏析可被消除。试验表明，轧制态合金经1150℃/15 min热处理后，Nb、Cr元素分布均匀，自腐蚀电流进一步减小到0.048μA，抗腐蚀性能提高，黑晶被消除。

• 基于卡箍式柔性管接头的钢管端部成形工艺研究及模具优化设计

  张红兵, 王督, 马鑫宇,

  针对卡箍式柔性管接头在实际使用过程中需要焊接的问题，提出一种无缝钢管端部成形工艺，将卡箍式柔性管接头需要焊接的管端凸台直接用无缝钢管镦锻成形，经计算发现初始模具无法1次镦锻成形。对其成形过程用有限元软件Deform-3D进行模拟，发现无缝钢管端部刚开始产生变形时初始模具没有起到限制作用，导致无缝钢管端部内壁产生凹陷，在后续镦锻过程中，金属向内流动从而产生折叠缝隙，最终影响成形品质。凸模在镦锻时挤压无缝钢管内壁，使过渡圆角处的金属向前移动，最终形成凸起，造成应力集中现象，其最大应力值为938.39 MPa。为解决上述问题，给凸模底部端面增加斜面，进行先扩孔再加厚的成形工艺，同时将凸模芯轴改为具有锥度的芯轴，此外在凹模与无缝钢管接触的拐角处增加倒角，以便于金属流动成形。优化后的模具，改变了金属的流动，解决了无缝钢管端部产生折叠缝隙和无缝钢管内壁凸起的同时减少了模具的载荷，且发现凸模底部斜度的增大会减小凸模扩大无缝钢管内径过程的整体载荷，增大其最终成形载荷。

• 热挤压过程中H13芯棒服役特性数值模拟

  王哲, 邱春林,

  为掌握钢管热挤压过程中芯棒服役特性，提高芯棒的使用寿命，建立了304不锈钢管热挤压过程芯棒服役的热力耦合模型，对钢管热挤压过程进行了有限元模拟研究。分析了不同摩擦系数、挤压速度和管坯加热温度情况下H13芯棒的温度场、应力场和摩擦力变化规律。结果表明：芯棒最高温度和最大应力部位都位于芯棒对应变形区和定径带附近，这两个位置最容易发生失效。随摩擦系数增大，挤压过程中芯棒温升、所受应力和摩擦力都明显增大；挤压速度对芯棒的温度、等效应力和摩擦力影响不大；管坯加热温度对芯棒的温度和应力影响较小，对摩擦力影响较大，管坯温度越高，芯棒所受摩擦力越小。

• 超声铸造温度与时间对AlSi7Mg铝合金显微组织的影响

  李俊健, 高则柱, 刘专超,

  系统研究了超声处理温度与时间对Al Si7Mg铝合金初生相尺寸和形貌的影响，旨在揭示不同温度和处理时间条件下超声处理对铝合金显微组织的控制能力。实验中选择了3种典型的温度条件：615℃（低半固态温度）、625℃（高半固态温度）和705℃（压铸温度），并施加了15～90 s的超声处理时间。结果表明，超声处理能够显著影响合金的显微组织，尤其是在625℃的条件下，超声处理效果最佳，α-Al晶粒的平均尺寸缩小至57μm，晶粒圆度在0.72～0.80。此外，超声处理时间对晶粒细化也有显著影响，特别是在15～30 s的处理时间内，初生α-Al相显著细化，形貌也由枝晶状结构向非枝晶状结构转变。在半固态温度范围内，晶粒细化机制主要与超声处理引起的枝晶臂破碎和细化有关。与传统铸造方法相比，超声波处理不仅能够优化铝合金的微观结构，还能通过控制初生相的形态，提升合金的力学性能和加工性能，特别是对高强度、轻量化铝合金的制造具有广泛应用前景。

• Zn-Al钎料钎焊3003铝合金/304不锈钢的接头显微组织及力学性能

  邬健, 张满, 李果, 董陈, 王正军, 杨大春,

  通过钎料铺展试验及搭接钎焊试验，分别研究了Zn-Al钎料在3003铝合金、304不锈钢表面的铺展性能，3003铝合金/304不锈钢钎焊接头的力学性能及显微组织。随着钎料中铝含量的增加，Zn-Al钎料在3003铝合金、304不锈钢表面的铺展性能均呈先增后减的趋势。在3003铝合金、304不锈钢表面铺展最佳的钎料成分分别为Zn-15Al、Zn-10Al。钎料在3003铝合金表面的铺展性能显著优于其在304不锈钢表面的。随着Zn-Al钎料中铝含量的增加，钎焊接头剪切强度先增大后减小。当铝含量增至10%时，Zn-10Al钎料钎焊接头强度最高，为132.62 MPa；继续增加铝含量，钎缝合金与304不锈钢界面处脆硬的Fe4Al13金属间化合物层厚度增加，容易引起应力集中，萌生裂纹，钎焊接头强度下降。综合考虑，Zn-10Al钎料钎焊3003铝合金/304不锈钢的性能最佳。

• 脉冲电流辅助拉伸对Inconel 718合金组织和性能的影响

  郝武民, 于永龙, 曹帅, 李奇, 牛金科, 黄健康,

  由于Inconel 718合金的合金化程度高、难加工的特性，传统的热加工方式存在效率低、成本高等不足，而采用脉冲电流辅助的方式可以高效地对其组织和成形性进行调控。在0.5 mm/min拉伸速率下，对Inconel 718合金进行了通电拉伸试验，分别研究了脉冲电压和脉冲频率对Inconel 718合金的微观组织及拉伸性能的影响。结果表明，抗拉强度随脉冲电压或脉冲频率的增加而降低；Inconel 718合金在通电拉伸过程中经历了动态再结晶，使合金的拉伸变形抗力降低，同时晶界所受驱动力随着脉冲电流强度增大而降低，再结晶晶粒的生长速度降低，抑制了再结晶晶粒的长大。

• 2507超级双相不锈钢活塞杆失效分析

  鲁钰斌, 陈伟, 陈亚涛, 王灵水,

  某2507超级双相不锈钢活塞杆在运行过程中发生断裂失效，通过化学成分检测、力学性能试验、OM和SEM观察，结合ANSYS有限元分析对该活塞杆进行了失效分析。结果表明：活塞杆的化学成分满足标准要求，但力学性能不完全满足标准要求；活塞杆的失效形式为脆性断裂，失效部位为靠近母材的热影响区，热处理工艺不当导致组织中析出大量有害的σ相，在较大交变载荷作用下发生失效。适当提高固溶温度，控制在1050～1150℃，并且提高冷却速率，减少甚至避免σ相析出，可改善活塞杆的组织与综合性能。