- 商国强;张晓泳;王新南;李超;朱知寿;甘雪萍;
研究了TB17钛合金不同显微组织特征在固溶态和固溶时效态时，对其相组成、室温拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明，TB17钛合金经不同固溶热处理并冷却到室温后，不同显微组织特征的相组成相差不大，主要由残余β相和α相组成，无β→ω相变和β→α″等非平衡相变发生；从β单相区固溶冷却后，显微组织为单一β相组织；固溶处理状态下，随着α相含量由单一β相的0提高到网篮组织的8.06%，其拉伸强度逐渐提高，而拉伸塑性下降明显。经固溶时效处理后，具有不同显微组织特征的TB17钛合金均析出了弥散分布的细片层状时效α相，其中双态组织最薄，网篮组织最厚，拉伸强度的提高是细片层状α相的厚度和等温时效后析出的细片层状α相体积分数共同作用的结果，且拉伸强度提高的幅度与析出的细片层状α相体积分数成正相关关系；片层状α相厚度与其断裂韧度成正相关关系，且固溶处理后存在的粗片层状α相的影响更大。
2024年02期 v.48;No.335 153-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 1425K] - 王豪;闫二虎;王金华;褚海亮;邹勇进;孙立贤;
三元以及多元合金凝固过程中，多组元间相互耦合和溶质再分配造成其凝固路径及其组织异常复杂，到目前为止尚未建立起完整统一的三元共晶凝固理论模型，凝固组织和机械性能的本质关系亟待研究。基于此，针对Nb_(30)Ti_(35)Co_(35)共晶合金（实测Nb_(31)Ti_(34)Co_(35)）开展了不同抽拉速率（v=3,5,15,30,70μm·s~(-1)）下的定向凝固实验研究，测量其显微硬度（H），旨在探索不同抽拉速率下合金的微观组织演化规律，并构建组织和性能之间的关系。结果表明：除极少量初生α-Nb外，常规铸态合金几乎完全由共晶（α-Nb+TiCo）组织构成，相类似地，定向凝固合金组织中也含有相同的组织类型（少量的Ti_2Co除外），即初生α-Nb和共晶（α-Nb+TiCo）组织；随着抽拉速率的逐渐增加，初生相α-Nb依次经历了“圆球状→团簇状→枝晶状”的转变，稳态生长区内共晶组织逐渐粗化，共晶排列不规则且相间距明显变大，淬火界面失稳并依次经历胞状界面到枝晶状界面转变；另外，与常规铸态合金相比较，定向凝固后合金的显微硬度明显提升并随着抽拉速率的减小而显著增加，二者关系为H=222.4+v~(-0.4328)+319.8，其中，抽拉速率为3μm·s~(-1)时的合金显微硬度值最大，为HV_(0.3) 462，约为铸态合金的1.5倍。证实了定向凝固工艺可以调控合金显微组织，进而有效提高Nb-Ti-Co合金机械性能。
2024年02期 v.48;No.335 164-173页 [查看摘要][在线阅读][下载 1342K] - 宗学文;武伟杰;刘登科;张超;
利用PEP200电解质等离子抛光（PEP）设备研究了工艺参数对激光选区熔化成形TC4表面处理效果的影响。设计溶液温度、抛光电压和浸入深度对表面质量及抛光效率影响的实验，并通过对复杂零件PEP验证最佳工艺参数选择的合理性，设置电解液浓度为4%（质量分数），抛光时间为15 min。通过粗糙度仪、光学显微镜（OM）、共聚焦显微镜和扫描电子显微镜（SEM）等对样件表面粗糙度（R_a）、表面形貌、三维轮廓及元素成分进行测试。结果表明，使用PEP降低激光选区熔化成形TC4零件表面粗糙度的最佳工艺参数为：抛光电压为280 V，溶液温度为90℃，浸入深度为40 mm；材料去除率的最佳工艺参数为：抛光电压为280 V，溶液温度为80℃，浸入深度为20 mm。R_a最低可降至1.906μm，材料去除率最高可达5.98μm·min~(-1)。复杂TC4零件整体光泽度实测可达253 GU,R_a从9.534μm下降到1.987μm，下降率达79.16%。SEM图像显示，PEP处理后TC4零件表面由喷砂冲击所造成的大量撕裂纹完全去除。三维轮廓颜色变化更加均匀，峰差仅为37.47μm。表面杂质元素均已去除，且未检测到电解液成分元素的残留。通过优化PEP工艺参数，有效去除了零件表面缺陷，提升了TC4复杂零件的表面质量及抛光效率。
2024年02期 v.48;No.335 174-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K] - 郭顺;倪豪豪;黄豪;常亚南;鞠玉琳;
为了解决现有国产高速翻转犁入土部件因硬度和强度不足而导致的服役寿命偏低的问题，对28MnB5铁基合金采用了淬火-回火（QT）的热处理工艺，并探讨了该工艺对28MnB5铁基合金微观组织与力学性能的影响机制。结果表明，热轧态28MnB5铁基合金的组织主要由铁素体和珠光体交替分布而成的带状组织组成。与热轧态28MnB5铁基合金显著不同，经淬火-回火工艺处理后（QT态）的28MnB5铁基合金的组织主要由尺寸细小且均匀分布的板条马氏体组成，其单个板条马氏体的面积主要集中在0～5μm~2范围内。力学性能测试结果表明，经过淬火-回火处理后的QT态28MnB5铁基合金的硬度和强度具有显著提升，具体表现为屈服强度从561 MPa提高至1451 MPa，抗拉强度从744 MPa提高至1843 MPa，洛氏硬度从HRC 18.8提高至HRC 51.3。这主要归因于28MnB5铁基合金中的B元素在淬火过程中显著提高了铁基合金的淬透性，获得了近乎全马氏体的QT态28MnB5铁基合金。研究成果可望为具备高硬度高强度性能的农机入土部件制造提供可行的技术方案。
2024年02期 v.48;No.335 187-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 1423K] - 张益硕;周仲魁;李龙祥;孙占学;
为解决羟基磷灰石（HAP）基吸附材料合成步骤复杂、易团聚及成本高等问题，采用一步水热法合成十六烷基三甲基溴化铵改性羟基磷灰石-膨润土（CTAB-HAP-B）三元复合材料，并研究其对低浓度含铀废水的去除性能。通过单因素试验和正交试验得出，当pH为4.0，铀（VI）浓度为10 mg·L~(-1)，时间为160 min，温度为室温（298.15 K）, CTAB-HAP-B用量为0.05 g，转速为165 r·min~(-1)，废水体积为50 ml时，其对低浓度含铀废水去除率可达99%左右。通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱（EDS）、 X射线衍射（XRD）、全自动比表面分析（BET）、全自动孔隙度分析（BJH）、 X射线光电子能谱（XPS）和傅立叶红外光谱（FTIR）对CTAB-HAP-B的形貌、比表面积、孔径、元素组成、晶型、表面官能团进行表征，得出其吸附机制主要为离子交换和官能团的配位。优化了HAP基吸附材料对低浓度含铀废水的去除性能，可为低浓度含铀废水的处理提供试验依据，并提出环境吸附材料的研究需利用不同材料之间的协同作用以克服单一吸附材料的局限性，该思路有利于未来研究和设计潜在的环境功能吸附材料。
2024年02期 v.48;No.335 196-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 1473K] - 张惠斌;胡彬;徐圣航;曹华珍;吴旻;郑国渠;
铜冶炼炉渣含有大量的铁橄榄石相，在闪速熔炼过程中具有较高的固砷潜力。为了厘清铁橄榄石在闪速炉中的固砷条件，以Fe,Fe_2O_3,SiO_2和CaHAsO_4为原料通过高温烧结过程研究铁橄榄石的形成过程，探讨了气氛和温度对铁橄榄石固砷行为的影响。采用X射线荧光光谱（XRF）、扫描电子显微镜（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等手段对炉渣和烧结试样的成分、物相、形貌和元素化学状态进行表征，同时采用毒性浸出试验（TCLP）和第一性原理分析铁橄榄石固砷的稳定性。结果表明，Ar下烧结产物为铁橄榄石相，且当烧结温度从1000℃升高至1300℃时，铁橄榄石的砷浸出浓度从131.4 mg·L~(-1)降低到3.563 mg·L~(-1)，砷浸出率从35.04%降低到0.19%，展现出比氧化烧结后的Fe_(3-x)Si_xO_4相更高的固砷稳定性。XPS结果表明，空气和Ar下形成的Si-O-As键有利于提高固化渣的稳定性，且Ar气氛和烧结温度的提高可以促进Si-O-As键的形成。第一性原理计算表明，烧结产物中AsO_4和SiO_4四面体所形成的Si-O-As键以及Fe原子对AsO_4结构中O原子的强相互作用是铁橄榄石固化/稳定化砷的主要机制。
2024年02期 v.48;No.335 214-224页 [查看摘要][在线阅读][下载 1379K]