《金属学报》主要刊登冶金科技和材料科学与工程方面具有创新性的原始学术论文和高水平的综述性文章，是我国在该领域历史悠久、学术水平高的核心期刊之一。 自创刊伊始，《金属学报》一直坚持正确的出版导向，模范贯彻执行党和国家的各项方针、政策，全心全意为国民经济和科学技术现代化服务，为我国的冶金和材料工业发展做出了巨大的贡献。
Keywords: 塑性; 超细晶粒; 晶粒尺寸; 位错塞积; 位错源;
DOI：10.12074/202303.00607V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：以作者前期提出的位错塞积模型为基础, 结合断裂强度与晶粒尺寸的关系, 建立了晶粒细化导致超细晶粒钢总伸长率降低的临界晶粒尺寸的计算模型. 以晶粒尺寸从10 mm减小到0.2 mm为例, 计算结果表明, 钢的总塑性伸长率随着晶粒尺寸的减小首先呈现增加的趋势, 但是当晶粒尺寸减小到大约2.5 mm后, 随着晶粒尺寸的减小, 钢的总伸长率不仅不再增加, 反而出现了显著的降低, 这一结果较好地吻合了近期超细晶粒材料研究的实验现象. 本工作的研究说明, 导致超细晶粒钢伸长率降低的主要机制在于当晶粒细化到一定程度后, 晶界对位错源开动的阻力增大, 由此导致的可动位错数目显著降低使得应变量显著减少.
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Keywords: DP600 钢板; 滞后回弹; 蠕变回弹; Kelvin模型;
DOI：10.12074/202303.00541V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：通过加载不同预应变和保压时间获得了DP600 钢板的室温滞后回弹响应. 基于黏弹性理论, 采用309 MPa恒应力室温蠕变实验, 获得了预测滞后回弹过程的蠕变柔量函数. 基于DP600 钢板室温弹性和塑性加载响应, 修正了线黏弹性本构方程的积分下限, 将柔量函数与修正的应力率函数进行卷积, 获得了影响滞后回弹过程的加载历史效应. 再将加载历史应变波形与卸载脉冲叠加, 获得不同预变形量的滞后回弹应变预测值. 结果表明, 滞后回弹初期应变率较高, 之后应变率逐渐降低; 随着预应变的增加, 滞后回弹应变的绝对值逐渐递增, 并且滞后回弹占总回弹比例逐渐增加; 滞后回弹预测方向与瞬时回弹方向相同, 与加载方向相反; 相同时间段内, 蠕变回弹应变比滞后回弹应变明显降低, 与滞后回弹实验相比, 蠕变恒应力与蠕变回弹应变的比值随预应变的变化规律呈现出良好的线性关系; 基于黏弹性理论的修正模型所得到的预测值接近实验测量值, 并能够较好地反映实验变化规律.
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Keywords: 复合焊; 熔池; 流体流动; 小孔; 数值模拟;
DOI：10.12074/202303.00614V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：考虑熔滴和小孔对熔池的影响, 建立了基于FLUENT软件的激光+熔化极电弧(GMAW)复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型. 利用双椭球体热源描述电弧热输入, 将激光热输入视为热流峰值可调节的双曲线旋转体热源, 其热源分布参数通过简化的小孔形状尺寸模型确定; 将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域流入熔池高温液态金属的过程, 并通过建立液态金属流速对时间的周期函数表征熔滴过渡频率; 将小孔视为由激光致蒸汽反作用力引起的熔池表面变形, 以简化计算过程, 重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的主要影响. 利用所建模型对不同焊接条件下的激光+GMAW复合热源焊小孔形态、熔池流体流动和温度场进行模拟计算, 分析了激光+GMAW复合热源焊流场特征, 探讨了激光功率对复合焊熔池动态行为的影响规律. 结果表明, 在1 m/min 焊速条件下, GMAW焊(激光功率为0 W)出现驼峰缺陷; 当激光功率为500 W时, 驼峰缺陷消失, 但熔池中无小孔产生, 且流体流动模式与GMAW焊相近; 而当激光功率增至2000 W, 熔池中出现小孔, 使得流体流动模式更为复杂. 将焊缝横断面形状尺寸的计算结果与实验结果进行比较, 2 者吻合较好, 从而证明了模型的准确性和适用性.
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Keywords: Mg-1Zn-1Ca合金; 正挤压; 微观组织; SBF溶液; 腐蚀机理;
DOI：10.12074/202303.00581V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：通过合金化、均匀化热处理和正挤压制备Mg-1Zn-1Ca (质量分数, %)合金, 采用电化学方法、浸泡腐蚀法研究合金在人体模拟体液(SBF)中的腐蚀行为. 采用OM和SEM观察合金组织和腐蚀产物层形貌, 用SEM附带的EDS分析合金相成分和腐蚀产物成分, 采用Fourier 变换红外吸收光谱对腐蚀产物官能团进行结构分析, 结合XRD结果确定腐蚀产物的相组成. 结果表明, Mg-1Zn-1Ca合金由a-Mg, Mg2Ca和Ca2Mg6Zn3组成. 在SBF溶液中浸泡72 h 后, Mg-1Zn-1Ca合金的腐蚀产物为HA (Ca10(OH)2(PO4)6), CaCO3, MgCl2和Mg(OH)2. 在浸泡腐蚀过程中, 高活性的Mg2Ca 相作为阳极率先发生腐蚀, 从而对周围a-Mg基体起到一定保护作用, 而Ca2Mg6Zn3相活性最低, 加剧了a-Mg基体的腐蚀. 正挤压态合金耐蚀性能优于铸态合金的耐蚀性能.
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Keywords: La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy; 吸氢; 放氢; 粉末粘结; 磁热效应;
DOI：10.12074/202303.00609V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：对La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56合金进行饱和吸氢, 之后在不同放氢温度(Td=200~250 ℃)下进行3 h 放氢处理, 得到H含量不同即具有不同Curie 温度(TC)的氢化物, 对其相结构和磁热效应进行测试分析. 结果表明, 合金在吸氢前后有相同的相结构, 主相为NaZn13型立方结构, 同时含有少量a-Fe 杂相; 随着放氢温度的提高, TC近似线性的降低; 由于H原子的引入消弱了一级巡游电子变磁(IEM)转变, 等温磁熵变较母合金有所降低, 当Td＞230 ℃时, 磁熵变随着放氢温度的升高明显降低, 磁滞减小, 当Td=250 ℃时, 磁熵变曲线宽化, 一级相变特性弱化. 饱和吸氢后的La0.9Ce0.1Fe11.44Si1.56Hy粉末经固化后得到的粘结样品在0~1.5 T的磁场下, 绝热温变和等温磁熵变的最大值分别达到2.7 K和7.5 J/(kg·K).
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DOI：10.12074/202303.00582V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：建立了Ti6Al4V合金铸件/铸型界面换热系数(h)的一维反算模型, 从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h 计算的影响, 分析了不同参数影响的不同特点, 据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正, 提高了h 反算精度. 修正计算参数后的反算结果表明, Ti6Al4V合金熔模铸造条件下, h 的变化可分为4 个阶段: (1)铸件为液态, h 维持约440 W/(m2·K); (2) 铸件表面生成完整凝固层, 此阶段h 下降近60%; (3) 凝固层不断增厚至铸件凝固,此阶段h 下降接近峰值的20%; (4) 铸件凝固后, h 随温度缓慢下降. 在三维模型中对反算得到的h 进行了验证, 得到的模拟温度与实测温度基本吻合, 表明反算得到的h 较为准确, 可以应用于Ti6Al4V合金熔模铸造过程的数值模拟中.
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Keywords: X-2#/625 焊接接头; 焊缝区; 熔合区; 热影响区;
DOI：10.12074/202303.00493V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：对一种新型镍基耐蚀合金X-2#与625 合金手工氩弧焊接接头进行拉伸性能和硬度的测试, 并结合OM, SEM和EDS分析等手段研究了焊接接头的组织和性能. 结果表明, X-2#/625 异种金属焊接焊缝重熔区等轴晶组织增多, 有利于提高焊缝区强度. X-2#合金一侧熔合区组织过渡良好, 而625 合金一侧晶界有NbC和Laves 相析出, 影响材料的力学性能. 热影响区在靠近重熔区附近的晶粒由于受2 次热循环的影响, 出现晶粒长大现象, 而X-2#合金一侧热影响区的热稳定性较好. 625合金母材晶粒细小导致其热影响区晶粒长大明显, 从而使625 合金一侧热影响区的Vickers 硬度值降低. X-2#/625 焊接接头在室温到700 ℃下的抗拉强度均低于2侧母材, 焊缝区为接头最薄弱环节, 断口形貌均为韧窝状的韧性断口.
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Keywords: TiAl-Nb 合金; 定向凝固; 微观组织; 溶质偏析;
DOI：10.12074/202303.00584V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：在Bridgman 定向凝固炉中对Ti-46Al-(8, 9, 10)Nb 合金进行定向凝固实验, 研究了生长速率和Nb含量对TiAl-Nb合金的微观组织、相变路径以及溶质偏析的影响, 获得了定向凝固TiAl-Nb合金相变过程与微观组织选择图. 结果表明, 生长速率的增加使得固/液界面发生了平界面-胞状界面-枝晶界面转变, 并促进完全b 相凝固转变为具有L+b→a 包晶反应凝固过程, 最终组织由a2/g 层片组织转变为具有a2/g 层片和B2 相的多相组织. 溶质Nb的添加对b 相具有稳定作用, 促进了完全b 相凝固过程的发生以及a2/g 层片和B2 相多相组织的形成. 生长速率和Nb含量对相变过程和微观组织的影响与溶质偏析(S 型偏析, b 型偏析)过程密切相关. 其中S型偏析程度的提高有利于促进包晶反应的发生, 从而导致最终组织发生严重的溶质偏析以及大量B2 相在枝晶心部的集中分布. b 型偏析中溶质Nb在残余b 相中的富集是形成B2 相的主要来源, Nb的富集程度直接决定了B2 相的形态和尺寸. 根据关于生长速率和Nb含量的Ti-46Al 合金相变过程和微观组织选择图可知, 选择较高的Nb含量和较低的冷却速率能获得完全b 相凝固过程, 可以得到组织分布均匀、溶质偏析程度较低的定向凝固组织.
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Keywords: 扫描电化学显微镜(SECM); 纯Mg; 析氢; 活性点;
DOI：10.12074/202303.00623V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：应用扫描电化学显微镜的产生/收集和反馈模式, 研究纯Mg在NaCl和Na2SO4溶液中腐蚀过程中的微区(点、线、面)析氢行为和活性点的演变过程. 实验结果显示, 无论在NaCl 还是Na2SO4溶液中, 阴极极化和阳极极化均促进析氢, 与传统集气法获得的纯Mg腐蚀过程存在负差数效应一致, 但析氢速率在微区范围内波动加大, 不稳定, 且与极化程度有关. 析氢速率随NaCl 浓度增加而增加, 但随Na2SO4浓度增加而减少. NaCl 浓度增大、pH值降低、阳极极化有利于Mg表面活性点的产生.
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Keywords: 粉末高温合金; Hf; MC型碳化物; γ′ 相的形态稳定性; 原始粉末颗粒边界;
DOI：10.12074/202303.00583V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：利用FEG-SEM, TEM, AES和EDS分析技术以及物理化学相分析等方法, 系统地研究了微量元素Hf 在镍基粉末高温合金中的作用. 结果表明: Hf以固溶态分布在枝晶间γ固溶体内, 有助于减少原始粉末颗粒边界组织. Hf促进γ′相形态失稳, 导致大尺寸立方状γ′相发生分裂, 更快地进入γ′相低能稳定的择优形态. Hf 主要分布在γ′相和MC型碳化物中, 改变γ′相和MC型碳化物及γ固溶体相间合金元素的再分配, 有利于消除合金的缺口敏感性, 改善合金综合力学性能.
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