综述

• 3d过渡金属高熵高温合金的研究进展

  张金钰;周泳江;张翀;刘刚;孙军;

  高熵合金作为一类新型的合金材料，近年来在众多领域引起了广泛关注。与传统合金不同，高熵合金由多种主元组成，特殊的组织结构赋予此类合金优异的综合性能，尤其是优异的高温力学性能。首先介绍了3d过渡金属高熵高温合金(3d-TM HESA)的制备方法，以及相组成及其影响因素；然后概述其室温/高温力学性能和强化机制，并对高温氧化性能与蠕变性能进行总结；最后对高温高熵合金的应用前景进行了展望，并提出了目前所面临的挑战。如何设计新型耐高温高熵合金将是未来研究的热点和难点。

  2025年02期 v.46;No.296 1-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1342K]
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• 7xxx系变形铝合金研究进展

  贾海龙;刘彦麟;査敏;靳慎豹;王慧远;

  7xxx(Al-Zn-Mg-Cu)系铝合金作为可热处理强化的高强铝合金，在航空航天、轨道交通领域等已得到广泛应用。近年来，针对7xxx系铝合金的研究主要集中在成分优化设计、微观组织调控以及加工工艺改进等。本文综述了近年来7xxx系铝合金在挤压、轧制和大塑性变形技术方面的研究进展。详细介绍了合金成分、不同塑性加工方式(挤压、轧制、等通道转角挤压、高压扭转、累积叠轧)以及热处理工艺对7xxx系铝合金微观组织和力学性能的影响，旨在为深入探究高性能7xxx系铝合金强韧化机制及其可控制备提供参考，推动它们在工业领域的应用与发展。

  2025年02期 v.46;No.296 14-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 2979K]
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• TiAl合金形变热处理及超细晶制备技术进展

  荣川;杨劼人;杜新;刘泽栋;马云路;

  TiAl合金具有轻质、耐高温、高强的优点，在航空航天领域具有良好的应用前景。然而，室温塑性低、加工成型能力不足，限制了其广泛应用。组织细化是提高TiAl合金性能的主要途径和当前研究热点。形变热处理将变形与热处理工艺结合，可以显著细化组织、大幅改善性能。本文综述了TiAl合金的形变热处理技术，系统阐述了形变热处理对合金多尺度结构细化和综合力学性能提升的作用原理及规律，为TiAl合金设计、工艺制定、工程化应用提供参考指导。

  2025年02期 v.46;No.296 28-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 3393K]
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• 晶体-非晶纳米双相合金的设计理念与制备合成的研究进展

  陈思;杨海旺;雷茜焱;吴戈;

  晶体-非晶纳米双相合金因其独特的微观结构，具有传统金属材料所不具备的优异性能，因此晶体-非晶纳米双相合金的设计和制备对新材料的研发和结构材料的发展具有重要意义。晶体-非晶纳米双相合金结构的异质性使得材料的力学性能受到纳米尺度效应、双相协同作用和界面复合物形成的重要影响，也使得可以通过晶体合金的非晶化、非晶合金的纳米晶化或物理沉积法直接制得。本文从晶体-非晶纳米双相合金的发展进程、设计理念和合成制备方法等方面入手，对目前晶体-非晶纳米双相合金的设计和制备合成现状进行总结。

  2025年02期 v.46;No.296 44-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 3730K]
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复合材料

• 中间层和管坯长径比对TA15/YG8复合管界面组织与剪切强度的影响

  何维均;田宇禾;胥政;曹宇;贾顺杰;蒋斌;

  为了综合钛合金和硬质合金的优异性能，制备了TA15钛合金/YG8硬质合金复合管。重点分析了中间层(Ni和Fe箔)和长径比(硬质合金管长度和其外径之间的比值)对TA15钛合金/YG8硬质合金复合管的界面组织与剪切强度的影响。其中，采用圆环试样评价复合管的整体界面剪切强度，采用条状试样测试局部界面剪切强度。结果表明：添加Ni中间层能显著促进界面元素扩散并形成Ti-Ni金属间化合物，而添加Fe中间层后界面元素扩散距离较短，并且添加Ni中间层的界面局部剪切强度高于添加Fe中间层；复合管的整体界面剪切强度(160～250 MPa)显著高于局部界面剪切强度(11～32 MPa),主要是由TA15与YG8之间的热应力所致；相较于小长径比，大长径比复合管的界面扩散反应层更厚、界面剪切强度更低，这与其采用小直径的TA15管坯和更慢的冷却速度有关。

  2025年02期 v.46;No.296 62-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 3719K]
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有色金属合金材料

• 初始晶粒尺寸对Al-3%Mg₂Si合金热变形行为及组织演变的影响

  李冲;胡敏;毛麒飞;孙宜琳;

  通过热压缩试验研究了初始晶粒尺寸对Al-3%Mg_2Si合金热变形行为及显微组织演变的影响。结果表明：Al-3%Mg_2Si合金的流变应力曲线受初始晶粒尺寸的影响，且晶粒尺寸对流变应力的影响与变形温度高度相关；随着初始晶粒尺寸的减小，晶界的阻滞效应增强，使得热变形激活能增加；此外，初始晶粒尺寸对合金的动态再结晶过程具有显著的影响；在500℃/0.01 s~(-1)变形条件下，随着晶粒细化，高密度的晶界为动态再结晶提供了更多潜在的形核位置，使得Al-3%Mg_2Si合金的再结晶程度由6.61%提升至40.77%。

  2025年02期 v.46;No.296 72-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 4761K]
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• 变形对Al-Zn-Mg-Cu合金时效析出相的影响

  燕丽娟;张永超;孙艳蓉;王帅;汤慧珍;葛炳辉;

  通过球差校正透射电镜，对相同时效处理工艺下，变形与未变形的Al-Zn-Mg-Cu合金样品中的纳米析出相进行了形貌、尺寸的统计分析和结构的原子分辨率表征，分析了变形对Al-Zn-Mg-Cu合金时效析出相演变的影响。结果表明：变形影响后续时效过程中析出相的形貌，使得板条析出相的数量下降，圆形析出相的数量上升。此外，板条析出相的尺寸倾向于在厚度方向增加，长度方向减小。变形导致析出相结构改变，形成多块非连续的局域性的纳米畴。这可能是由于位错切割析出相后析出相部分溶解，继续时效时不同区域生长速率和生长方向改变导致的。

  2025年02期 v.46;No.296 81-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K]
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• 轧制及退火对Al-0.5Mg-0.08Sn-0.1Ga-0.1In合金电化学性能的影响

  李志强;安士忠;吴坷亭;赵金龙;陈驰;王博;

  铝合金阳极材料的电化学性能强烈依赖于其晶粒尺寸和析出相等微观组织。通过轧制变形和退火热处理来控制Al-0.5Mg-0.08Sn-0.1Ga-0.1In铝合金的微观组织，研究了轧制和退火对其电化学性能的影响。结果表明：轧制后合金的晶粒被拉长，第二相细化；退火后合金发生再结晶，随着退火温度的升高，晶粒尺寸逐渐增大，且第二相重新聚集长大。轧制态样品的自腐蚀速率比铸态样品降低了36%,经再结晶退火后，随着退火温度的升高，自腐蚀速率逐渐增加。极化曲线和电化学阻抗谱与自腐蚀实验结果一致。轧制态合金相对其他合金显示出更好的放电性能和耐腐蚀性，在100 mA·cm~(-2)电流密度下放电，能量密度达2576 mWh·g~(-1),阳极利用效率高达95.28%。

  2025年02期 v.46;No.296 88-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 3733K]
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• 热处理对Mg-8Gd-2Nd-1Sm-0.5Zr合金微观组织及力学性能的影响

  代跃飞;李全安;陈晓亚;陈培军;

  采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和电子拉伸实验机等研究了热处理对Mg-8Gd-2Nd-1Sm-0.5Zr合金微观组织和力学性能的影响，并对其强化机制进行分析。结果表明：铸态合金组织主要由α-Mg基体和偏析在晶界处的半连续网状共晶相组成；固溶处理后，共晶相溶入基体中，合金组织主要由α-Mg基体和Mg_(41)RE_5相组成；时效处理后，合金组织主要由α-Mg基体、Mg_5RE相和Mg_(41)RE_5相组成。固溶时效处理后，合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到248 MPa、295 MPa和6.2%,与铸态合金相比分别提高了55%、38.5%和26.5%,不同热处理状态下合金的断裂方式主要为脆性断裂。分析并计算了不同热处理状态合金中各强化机制的贡献，时效态合金中析出强化对屈服强度拥有较高的贡献比，贡献强度为169.8 MPa,占比68.5%。

  2025年02期 v.46;No.296 97-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 2606K]
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• 退火对复合变形超细晶TA1纯钛组织性能的影响

  甘晨;罗雷;杨西荣;刘晓燕;杨博海;闫文文;

  采用四道次等通道转角挤压(Equal channel angular pressing, ECAP)和旋锻(Rotary swaging, RS)复合变形工艺将TA1纯钛(CP-Ti)制备成超细晶工业纯钛(UFG CP-Ti),研究了不同退火温度(200～500℃)对UFG CP-Ti显微组织及力学性能的影响。结果表明：经ECAP+RS工艺处理后，CP-Ti的晶粒尺寸明显细化，平均晶粒尺寸从28μm细化至180 nm,抗拉强度和屈服强度显著增加，分别从255和310 MPa提高到816和835 MPa,但伸长率从20%降低到15%。在200～350℃退火时，UFG CP-Ti的位错密度降低，显微硬度缓慢下降，晶粒发生回复过程。在400℃退火时，发生了再结晶和晶粒长大，退火温度升高到500℃时，晶粒长大至2μm,显微硬度显著下降。经350℃退火后，UFG CP-Ti的力学性能较好，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为604 MPa、618 MPa和24%,拉伸试样的断口存在大量的韧窝，韧窝的平均直径小于2μm,表现出典型的韧性断裂特征。

  2025年02期 v.46;No.296 106-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 2087K]
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• 两相区三级热处理对TC21钛合金组织性能的影响

  朱雪峰;樊凯;孔祥千;李超;丁永峰;王柯;

  对TC21钛合金在两相区进行三级热处理，获得了等轴α+片层α+弥散α相的微观组织，并研究了热处理工艺参数对合金α相形貌、含量以及力学性能的影响。结果表明：一级热处理温度主要影响等轴α和片层α相的相对含量，二级热处理温度主要影响片层α和弥散α相的相对含量；当二级和三级热处理温度相同时，随着一级热处理温度的升高，等轴α相含量降低，片层α相含量增加，弥散α相含量变化较小，合金的强度逐渐增加，伸长率变化较小；当一级和三级热处理温度相同时，随着二级热处理温度的升高，片层α相含量降低，弥散α相含量增加，等轴α相含量变化较小，合金的强度逐渐增加，伸长率逐渐降低。

  2025年02期 v.46;No.296 114-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1941K]
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• 时效温度对TB18钛合金显微组织及高周疲劳行为的影响

  李波;秦锋英;林苑;张开铭;袁武华;

  采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和疲劳试验机等研究了不同温度时效处理后TB18钛合金的显微组织和高周疲劳行为。结果表明：随着时效温度的升高，TB18钛合金中片层α相的析出逐渐增多，500、525和550℃时效后显微组织的特征分别为集束结构、集束+网篮结构和网篮结构；当时效温度为525℃时，TB18钛合金屈服强度为1231 MPa、抗拉强度为1303 MPa、伸长率为5.8%、高周疲劳寿命为26530周次，具有较佳的综合性能；在高周疲劳状态下，断裂方式为韧性断裂，主裂纹表现为沿晶和穿晶相结合的裂纹扩展模式；此外，微裂纹的萌生机制主要表现为片层α相内产生的位错堆积形成微裂纹、α/β相界面产生的大量滑移线和位错堆积形成微裂纹两种。

  2025年02期 v.46;No.296 122-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2745K]
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• 形变热处理对定向凝固Cu-Ni-Sn合金组织与性能的影响

  孙子强;肖柱;李翰冬;张玉芳;贾延琳;甘雪萍;

  通过ProCAST软件模拟了定向凝固温度场分布，优化了定向凝固工艺，制备了?13 mm Cu-15Ni-8Sn合金棒材。首先对合金进行固溶处理，随后进行冷拉拔变形及时效处理。采用光学显微镜、透射电镜、显微硬度仪和力学试验机等研究了合金经不同工艺处理后的组织和性能。结果表明：固溶态棒材经65%冷拉拔变形后，硬度从121 HV上升到了285 HV,平均晶粒尺寸由15.7μm下降到0.94μm。变形态合金组织呈纤维状，形成较强的<111>//X_0方向的丝织构；变形态合金线材在380℃时效过程中，先发生调幅分解，然后析出DO_(22)有序相，60 min时合金硬度达到峰值399 HV,抗拉强度为1446 MPa;时效时间继续延长，进入过时效态，开始析出长条状不连续析出相(DO_3相),其长大形成层片状结构，导致合金性能急剧下降。

  2025年02期 v.46;No.296 130-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 3202K]
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• GH4698高温合金冷拉拔过程中的微观组织演变和再结晶

  李健;王资兴;王安东;

  利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射技术、透射电镜、显微硬度仪和拉伸试验机等对GH4698合金在冷拉拔变形过程中的微观组织和性能进行研究，并分析了合金热处理后的再结晶形核机制。结果表明：在冷拉拔过程中，合金的硬度从表面到中心逐渐增加，并且随着变形量的增加，硬度分布逐渐均匀，这是应变分布和微观结构共同作用的结果；随变形量的增加，合金的拉伸强度得到提高，而塑性相应降低。晶粒取向由最初的随机分布逐渐转变为沿[001]-[111]方向排列；固溶温度对合金的再结晶行为有显著影响。当变形量为36.0%,并在1020℃保温1 h时，合金几乎完全再结晶；TEM和EBSD分析表明，应变影响合金的再结晶形核机制，合金的再结晶机制以晶界迁移形核为主，亚晶长大形核为辅。

  2025年02期 v.46;No.296 140-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 7211K]
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• 重型燃气轮机用定向凝固UGTC47合金近服役条件下的显微组织演化

  李家兴;陆民刚;束国刚;杨德宇;申茹茹;郑为为;

  重型燃气轮机透平叶片长时服役过程中受温度和应力作用，将不可避免发生显微组织损伤。以国产定向凝固UGTC47合金为研究对象，研究其在850～950℃近服役温度范围内热暴露及热力耦合模拟1000、3000和5000 h后的显微组织演化。结果表明：经标准热处理的UGTC47合金在850～950℃热暴露及热力耦合模拟后，枝晶干γ′相的退化速度大于枝晶间区域的γ′相，枝晶干γ′相体积分数在退化初期就下降至60%左右；应力会促进γ′相体积分数趋于平衡状态，但在850、900和950℃热力耦合模拟5000 h下无显著差别，仍保持55%左右。γ′相尺寸基本符合LSW理论的生长模型。随着应力的增加和时间的延长，γ′相筏排化程度逐渐增大至0.6左右后趋于稳定，时间继续延长，甚至有所降低；γ相通道宽度随温度和应力增加呈线性增大趋势。

  2025年02期 v.46;No.296 152-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 5071K]
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• 固溶和时效对铜镍铝高温合金组织及性能的影响

  王自越;赵亚军;赵孟欣;程啸林;邹存磊;张爽;董闯;

  铜合金因其良好的导电性，且在高温下表面生成CuO自润滑层，可作为自润滑材料用于高温摩擦器件。高温合金的高温抗力来自于高稳定析出相以及共格界面对位错运动的阻碍(立方状γ′相在面心立方γ相固溶体基体上的共格析出)。据此，本课题组开发了一种新型Cu基Cu-Ni-Al高温合金，并探讨了其合适的热处理工艺，以实现对合金立方状γ′相+γ相的两相组织的调控，获得合适的两相匹配，从而提升其高温性能。采用光学显微镜和扫描电镜分析了经不同工艺热处理后合金的组织特点。结果表明：经1100℃保温4 h的固溶处理，可以有效消除铸态Cu-Ni-Al合金的枝晶，获得均匀的单相固溶体组织；冷却速度及时效温度决定了γ′相的析出状态，冷却速度越大，时效温度越低，析出相的尺寸就越小；Cu-Ni-Al合金的组织状态直接决定了合金的力学性能，随着γ′相的平均等效直径减小和体积分数增加，合金的维氏硬度增加；经1100℃保温4 h空冷至600℃保温1 h的工艺处理后，合金组织中的析出相等效直径为0.307μm,体积分数为67.6%,此时合金的力学性能最佳，抗拉强度为819.68 MPa,伸长率为2.5%。

  2025年02期 v.46;No.296 164-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 2502K]
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黑色金属合金材料

• 淬火-回火工艺对圆盘耙片用27MnCrB5钢组织性能的影响

  付佳乐;倪豪豪;郭顺;翟绍康;刘海霞;刘光磊;沈宝国;程晓农;

  为了解决现有国产圆盘耙片因强度和韧性不足而导致的服役寿命偏低的问题，对27MnCrB5钢进行了淬火-回火(Q-T)的热处理，并分析了在该工艺下回火温度对27MnCrB5钢微观组织与力学性能的影响。结果表明：27MnCrB5钢在淬火-回火后的组织为板条状马氏体+碳化物。在不同回火温度下的力学性能测试表明，27MnCrB5钢在440℃回火后具有较高的强韧性匹配以及良好的综合力学性能，其屈服强度为1064 MPa,断后伸长率为9.4%,室温冲击韧性值为80.6 J·cm~(-2),硬度为38.9 HRC,这主要归因于在该回火温度下析出的碳化物呈球状并均匀分布于马氏体基体上，这种碳化物的弥散强化作用进一步提升了Q-T态27MnCrB5钢的强韧性。

  2025年02期 v.46;No.296 174-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 2190K]
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• 冷处理对粉末冶金高速钢组织和性能的影响

  吕程;张祥林;

  利用扫描电镜和透射电镜研究了冷处理对PM20粉末冶金高速钢微观组织的影响，探究了其微观组织和力学性能之间的关系。结果表明：在回火前进行冷处理，PM20钢基体中生成了纳米组织，其可以作为碳化物形核的核心，促进回火过程中超细碳化物的析出；淬火后在-196和-80℃进行深冷处理再回火，PM20钢中的碳化物体积分数从8.57%(淬火+回火)分别增加至9.13%和9.11%;冷处理细化了马氏体板条束，降低马氏体碳含量，使得PM20钢的抗压强度和洛氏硬度与仅进行淬火+回火处理相比有所降低。

  2025年02期 v.46;No.296 182-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 3344K]
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• 快速热处理温度对Fe-0.16C-1.4Mn钢组织和性能的影响

  赵甲正;张俊;李俊;王健;

  通过感应加热的方式，利用多功能退火模拟实验机对Fe-0.16C-1.4Mn低合金高强钢进行快速热处理。采用X射线衍射仪、扫描电镜、电子背散射衍射技术、电子探针和透射电镜等研究了不同温度退火(660～810℃)保温不同时间(1和30 s)对实验钢微观组织和性能的影响。结果表明：退火温度会显著影响实验钢的微观组织和力学性能；提高退火温度，实验钢的组织发生了从冷轧带状组织到再结晶铁素体再到马氏体双相组织的转变，这一转变伴随着晶粒的细化和等轴化，会显著影响其力学性能；在690℃退火保温30 s的条件下，实验钢得到了高屈服强度(516 MPa)和高伸长率(21.1%)的优异结合，适合作为建筑用高强钢；而在750℃退火保温30 s的条件下，实验钢表现出低屈强比和高抗拉强度(964 MPa),伸长率为13.6%,适合作为汽车用双相钢；Fe-0.16C-1.4Mn钢在拉伸过程中发生了部分再结晶和双相组织塑性应变不相容现象，这会对裂纹产生方式造成影响，进而影响其伸长率。

  2025年02期 v.46;No.296 190-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 6321K]
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• 海洋大气环境下ER8高速车轮材料的初期腐蚀行为

  何成刚;刘海乔;俞茹昕;王欣纪;刘吉华;黄光润;宋智博;

  为了解高速车轮材料在服役中的大气腐蚀机理，采用中性盐雾试验模拟海洋大气环境研究了ER8车轮的初期腐蚀行为，采用便携式显微镜，扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和电化学测试等表征了中性盐雾试验后ER8车轮的腐蚀产物形貌、腐蚀速率及电化学行为。结果表明：ER8车轮试样在24～48 h腐蚀前期以均匀腐蚀为主，48 h后的腐蚀中后期以点蚀为主。通过质量损失测试可知随着腐蚀时间的增加，ER8车轮的平均腐蚀速率呈持续增加的趋势，但在144 h后趋于稳定。试样表面腐蚀产物以γ-FeOOH、α-FeOOH和Fe_3O_4为主，144 h前腐蚀产物对基体不具备保护作用，而144 h后腐蚀产物层结构逐渐稳定保护作用得到提升。电化学阻抗谱(EIS)与极化曲线(Tafel)的测量结果表明ER8车轮在中性盐雾环境下耐腐蚀性能呈先减小后增加的趋势，与上述结果有较好的一致性。

  2025年02期 v.46;No.296 204-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 2575K]
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材料模拟计算

• Cu-Zr-Mg-Y合金的热变形行为

  胡昊岩;周孟;张毅;李旭;景柯;李政遨;田保红;刘勇;曹清豹;

  通过真空熔炼工艺制备了Cu-1.2Zr-0.3Mg-0.15Y合金。在变形温度为750～900℃及应变速率为0.003～1 s~(-1)的条件下，采用Gleeble-1500D热模拟实验机对该合金进行了热压缩实验，并通过电子背散射衍射(EBSD)技术研究合金的微观结构。结果表明，合金的变形激活能为466.98 kJ/mol,在应变量为0.3和0.6时的最佳加工参数分别为变形温度780～900℃,应变速率0.003～0.01 s~(-1)和变形温度810～880℃,应变速率0.003～0.01 s~(-1)。在热压缩过程中观察到合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低显著降低，且随着动态再结晶发生，合金中的黄铜(Brass)织构和高斯(Goss)织构减少，铜(Copper)织构先增加后减少，立方(Cube)织构逐渐增多。

  2025年02期 v.46;No.296 214-222页 [查看摘要][在线阅读][下载 4825K]
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