《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: GH4169 合金; 电场处理; d 相; γ"相;
DOI：10.12074/202303.00555V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：将静电场应用于γH4169 合金的时效过程, 研究了静电场对合金d 相沉淀析出行为的影响规律, 并探讨了其机理. 结果表明, 合金在850 ℃以8 kV/cm静电场强度进行15 min 时效, d 相开始在晶界析出; 时效1 h 晶内分布大量γ"相. 随时效时间延长, d 相尺寸增大、体积分数增加, γ"相尺寸亦增大. 与未加静电场时效处理相比, 静电场时效处理后合金中d 相体积分数降低、尺寸减小, γ"相体积分数升高; 晶界d 相中Nb原子分数降低、Fe 和Cr 原子分数升高, 晶界d 相点阵常数c 减小、a 和b增大. 由于静电场时效处理后合金中平均空位浓度升高, 促进了Fe 和Cr 原子扩散, 同时Fe 和Cr 原子置换晶界d 相中Nb原子, Nb原子固溶入晶内. 另一方面, 空位浓度的升高增加了γ"相非匀质形核几率, 促进γ"相析出. 同时, 空位亦可松弛基体γ相与γ"相的共格畸变, 有效抑制了γ"相向d 相转变, 增加了强化相γ"相的稳定性.
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Keywords: Pb-Ag-RE合金; 铅基阳极; 电沉积; 氯离子; 局部腐蚀; 析氧反应;
DOI：10.12074/202303.00478V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：采用恒流极化, SEM, XRD, EIS 和Tafel 扫描对比研究了Pb-Ag-RE合金阳极在无Cl−和含500 mg/L Cl− H2SO4溶液中的腐蚀行为和析氧行为. 结果表明, Pb-Ag-RE阳极在含Cl−电解液中生成的氧化膜层出现“火山口”状孔洞, 合金基底上分布着大量的腐蚀坑, 呈现出明显的局部腐蚀特征. 此外, Cl−的存在会减少阳极表面氧化膜层中PbO2的含量, 抑制析氧反应中间产物的生成和吸附, 进而增加析氧反应传荷阻抗. 因此, 500 mg/L 的Cl−对Pb-Ag-RE合金阳极的耐腐蚀性能和析氧活性均会造成不利影响, 工业生产中应尽量降低电解液中Cl−的浓度.
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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: AZ91D镁合金; 强制对流搅拌; 流变压铸; 组织演变; 力学性能; 热处理;
DOI：10.12074/202303.00619V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：依据强制对流搅拌原理, 成功自主研制出强制对流搅拌(FCM)制浆设备, 并与压铸机相结合, 以AZ91D镁合金力学拉伸件为例, 实现了浆料制备、输送到成形的一体化流变压铸过程; 研究了不同FCM工艺参数下流变压铸件组织特征的演变; 对比了不同工艺下压铸件力学性能的差异; 并分析了FCM流变压铸工艺组织形成机理及凝固行为. 结果表明: FCM工艺参数对铸件的显微组织有较大影响, 适当提高螺杆转速或降低筒体温度, 均有利于成形件组织形貌的改善; FCM流变压铸工艺不仅可以获得内部组织细小、圆整且分布均匀的成形件, 而且可以显著提高成形件的力学性能; 与传统压铸件相比,FCM流变压铸件的屈服强度变化不大, 抗拉强度和延伸率分别提高了12.5%和80.0%; 与经T4 和T6 热处理的铸件相比, 铸态拉伸件的抗拉强度最低, 屈服强度和伸长率介于T4 和T6 之间.
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Keywords: 纳米Al2O3; 界面能; 拉伸性能; 氧化物弥散强化合金;
DOI：10.12074/202303.00605V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：采用铝热合成法制备了Al2O3和NiAl 共同增强的铁基氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthened, ODS)合金, 研究了Al2O3纳米粒子的大小、分布和运动行为. 研究表明, 添加TiO2凝胶可以形成大小约为10 nm 的Al2O3纳米粒子, 这些Al2O3纳米粒子由于界面能的作用全部与NiAl 相结合. 当添加TiO2凝胶的质量分数达到1.24%时, 合金的拉伸强度达到最大值849 MPa, 并保持13%的延伸率.
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Keywords: 等离子弧; 焊接; 熔池; 耦合; 正交试验;
DOI：10.12074/202303.00540V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：针对穿孔等离子弧焊接工艺, 建立了定点焊的二维轴对称非稳态数理模型, 描述高温流动的电弧与工件熔池的耦合输运过程, 通过数值模拟获得了电场、磁场、流场与温度场的演变规律. 模拟焊缝熔合线与实验结果吻合较好, 验证了数学模型的合理性. 研究结果表明: W阴极尖端附近的电流密度与温度是最高的; 等离子弧在工件上部呈现出“钟形”, 而在中心轴线处因进入小孔呈细长的“锥形”; 高速Ar 气等离子体冲击到小孔壁面时速度急剧降低, 小孔内出现高压区和Ar 气等离子体的返流现象; 熔池内流动与传热的综合作用使焊缝熔合线呈倒“喇叭形”. 进一步对焊接的操作参数及焊枪结构参数进行了影响因素的正交试验模拟. 极差分析表明, 焊枪的结构因素比焊接操作参数更重要, 即对电极间距、电极内缩量、喷嘴孔径需予以重点考虑, 以获得良好的焊缝形状.
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Keywords: 低温超饱和渗碳; 奥氏体不锈钢; DICTRA; C浓度; 活度;
DOI：10.12074/202303.00522V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：采用OM, EPMA, XRD和IXRD 等手段, 研究了低温超饱和渗碳(low temperature colossal carburization, LTCC)工艺中CO气体浓度对316L 不锈钢表面渗碳层的微观组织、C浓度分布、表面相结构以及残余应力的影响. 基于热动力学理论建立了LTCC传质和扩散模型, 利用DICTRA软件计算了渗碳层的C浓度和活度分布, 并与实验结果进行比较. 结果表明,经LTCC工艺处理后的316L 不锈钢表面会形成高硬度的S相, 并产生压缩残余应力. 另外, 增加渗碳工艺中CO 浓度可以显著提高不锈钢表面渗碳层中的C浓度, 进而提高其硬度和压缩残余应力. 在C浓度较低时, 计算的C浓度和活度分布与实验结果吻合很好, 当C浓度较高时, 由于陷阱阵点的减少以及较大压缩残余应力的作用导致计算结果偏低.
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Keywords: 无Pb钎料; 晶须生长; 硅氧烷齐聚物(POSS);
DOI：10.12074/202303.00617V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：在Sn, Sn-3.0Ag-0.5Cu和Sn42-Bi58 钎料中添加具有纳米结构的笼形硅氧烷齐聚物(POSS)作为增强相, 研究了增强相在恒温恒湿(85 ℃, 相对湿度85%)条件下对锡基无Pb焊层晶须生长行为的影响. 结果表明, 在恒温恒湿条件下, 锡基无Pb焊层晶须生长的驱动力是Sn 的氧化物生成引起体积膨胀从而对周围焊层产生的压应力; 添加POSS可以有效缓解金属Sn的氧化进程, 抑制Sn 的氧化物生成, 从而减缓晶须生长; 在Sn, Sn3.0Ag0.5Cu和Sn58Bi 焊层中, Sn 焊层晶须生长能力最强,Sn58Bi焊层晶须生长能力最弱.
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Keywords: 回火时间; 硬度; TiC; 粗化; 马氏体板条;
DOI：10.12074/202303.00632V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：利用TEM, XRD和Vickers 硬度计等研究了回火时间对高Ti 微合金化马氏体钢组织及力学性能的影响, 阐明了高Ti 微合金化马氏体钢在回火过程中析出强化和组织软化之间的交互作用规律. 结果表明, 高Ti 钢在600 ℃不同时间回火, 硬度表现出不同的趋势. 10~300 s 回火, 硬度不断升高, 是由于TiC 的析出强化作用远大于基体回复而导致的软化作用; 300 s~10 h 回火, 硬度保持长时间的平台, 是由于细小TiC 粒子的不断析出, 且5 nm以下的粒子所占比例提高, 不断增加的细小TiC 粒子所产生的强化抵消了由于基体组织软化导致的硬度下降; 10~20 h 回火, 硬度快速降低, 且降低速率高于不含Ti 钢, TiC 粒子的平均尺寸由10 h 的2.76 nm粗化到20 h 的3.15 nm. 计算表明, TiC 粒子的粗化引起硬度降低11.94 HV, 基体软化引起硬度降低24.56 HV, 表明基体软化是硬度降低的主要因素, 而TiC 粒子的粗化加速了高Ti 钢硬度的降低, 是导致硬度降低的又一重要因素.
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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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