- 邓荟源;解浩峰;黄树晖;米绪军;
本文利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、拉伸测试、维氏硬度测试、均匀腐蚀和电化学阻抗谱（EIS）等测试手段，以现有常用的铸造镍铝青铜合金牌号（ZCuAl9-4-4-2）合金成分为基础，通过改变Al含量，研究了3种不同Al含量的铸态镍铝青铜（NAB）合金微观组织、力学性能和在3.5%NaCl溶液（质量分数）中的腐蚀行为。结果表明：随着Al含量从8%增加至10%，基体α相与金属间化合物κ_Ⅱ相的形貌逐渐发生改变，并且伴随着大量的共析产物κ_Ⅲ相析出；Al含量增加使得合金中塑性好的基体α相含量降低，强度高的硬质相κ_Ⅱ和κ_Ⅲ相增加，在第二相强化下，合金强度上升，延伸率下降。Al含量的增加显著降低了合金的静态耐腐蚀性能。浸泡30 d时，腐蚀速率从0.0068增加至0.0136 mm·a~(-1)，根据电化学实验结果表明，Al含量较低的NAB合金极化电阻更高，局部腐蚀深度减轻，合金的表面膜层更加致密，保护性更好。Al含量增加导致NAB合金耐蚀性能较低的原因主要由于大量的α+κ_Ⅲ共析组织的生成，共析组织会增加选相腐蚀的倾向，α相更容易发生腐蚀。
2025年06期 v.49;No.351 795-806页 [查看摘要][在线阅读][下载 1748K] - 王珏;刘明刚;张晓巍;朱丽;王月林;赵天章;
SP-700钛合金相较于TC4钛合金相比，展现出更好的超塑性和可加工性。本文研究了SP-700钛合金扩散连接工艺参数对扩散连接质量的影响，通过扩散连接后单向拉伸和连接接头剪切试验对连接性能进行了测试，通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）等对接头的微观组织和断裂机制进行了研究分析。结果表明：采用780℃/4 h/2 MPa扩散连接工艺，连接界面实现完全结合。最佳扩散连接工艺参数为温度为860℃，压力为2 MPa，保温时间为2 h，接头剪切强度达到最高，为589 MPa，根据第四强度理论验证，剪切强度达到与母材一致。接头剪切强度不仅与焊合质量有关，还和界面组织类型有关，当扩散连接温度高于900℃时，界面组织类型转变为片层组织，拉伸强度和接头剪切强度有所下降。剪切断裂模式随焊合率的升高由脆性断裂变为脆性+韧性的混合断裂。
2025年06期 v.49;No.351 807-815页 [查看摘要][在线阅读][下载 1107K] - 田云飞;王庆娟;王国栋;吴欢;任军帅;高贝特;薛少博;
本文以TA1纯钛为研究对象，采用电子背散射衍射（EBSD）技术及拉伸试验机对不同变形温度下轧制的退火态TA1纯钛板材的微观组织、织构和力学性能进行表征和测试，分析了TA1纯钛板材力学性能的影响因素，揭示织构对力学性能影响的机制。结果表明，退火态板材随变形温度的升高，抗拉强度和屈服强度升高，断后延伸率呈现降低，晶粒尺寸呈现增大的趋势。随变形温度变化，板材晶体发生转动，导致织构差异，在拉伸过程中，较低温度轧制的退火态板材形成的‖ND（法线方向）的锥面织构更容易激活■柱面滑移系，导致其较容易变形，强度较低。随变形温度的升高，Hall-Petch关系中受织构影响的强度系数k值增大，即晶粒间变形传递的难度增大，进而导致强度的升高。具有随机的晶体取向可以开动更多类型的滑移系，晶粒间激活多种变形转移模式，从而削弱取向对晶界变形转移的影响。
2025年06期 v.49;No.351 816-827页 [查看摘要][在线阅读][下载 3373K] - 周琳;刘运玺;付明杰;徐严谨;曾元松;
针对三次真空自耗电弧熔炼及近等温热塑性变形所获原位自生TiB/Ti-55531复合材料锻坯，本文研究了热轧制变形对其组织力学性能及加工硬化速率的影响。结果表明：经两相区热轧制变形处理后，TiB/Ti-55531复合材料组织中TiB增强相破碎细化且呈定向分布，弥散分布于β相基体的细针状α相回溶，并伴有球状或条棒状α相析出，导致其塑性增大、强度和加工硬化速率降低。经固溶时效热处理后，轧态TiB/Ti-55531复合材料组织中TiB增强相的形貌变化不大，球状或条棒状α相长大并在局部区域沿晶界连成网状，细针状次生α相形核析出，使其强度、塑性明显增加并达到良好匹配，即：抗拉强度R_m=1444.3 MPa，屈服强度R_(p0.2)=1415.8 MPa，断后延伸率A=10.3%。另外，固溶时效热处理促进了Ti B/Ti-55531复合材料组织中残余位错的湮灭，导致其初始加工硬化速率明显降低，且随着塑性变形的进行，复合材料的加工硬化速率逐渐低于经相同处理工艺的Ti-55531基体合金，并快速达到趋近于0的状态。不同变形量的电子背散射衍射（EBSD）表征分析与核平均取向差（KAM）统计分布表明，经固溶时效热处理的轧态TiB/Ti-55531复合材料在低塑性变形条件下具有较高几何位错密度，随着塑性变形的持续进行逐渐低于Ti-55531基体合金，这与上述钛基复合材料加工硬化速率随塑性变形的变化规律一致。
2025年06期 v.49;No.351 828-837页 [查看摘要][在线阅读][下载 1821K] - 任嘉腾;刘欢;徐俊杰;董龙龙;李鹏远;毛小琦;李明佳;张鹏飞;
本文通过调控成分，利用低能机械球磨与放电等离子烧结（spark plasma sintering,SPS）技术制备了TiB_2+Si/TA19复合材料块体。研究了不同含量Si与TiB_2增强相对TA19钛合金的微观组织和力学性能的影响，确定了Si与TiB_2增强相的最佳配比。结果表明：单独添加Si元素时，β相被细化，片层α相间距变大，在烧结过程中大量Si以固溶强化的形式溶于基体，在降温过程中少量Si在低于α/β相变点的温度以细小的弥散分布的硅化物（Ti,Zr)_5Si_3析出在β相周围或α/β的相界面处，强化机制为固溶强化与弥散强化。继续添加TiB_2引入TiB_w晶须，分布在晶界处，为Si提供了形核位点，形成二级准网状结构，明显细化晶粒，主要的强化机制为位错强化、细晶强化与固溶强化。Si添加量为0.3%时，复合材料获得了良好的强塑性匹配，Si/TA19复合材料的抗拉强度达到1181.1 MPa，延伸率高达16.4%。在Si添加量为0.3%基础上加入0.5%的TiB_2时，TiB_2+Si/TA19复合材料的抗拉强度达到1270.1 MPa，延伸率仍然保持10.2%。在0.3%的Si基础上随着TiB_2增加含量，增强相在晶界处富集，产生位错塞积，在拉伸过程中导致微裂纹数量增加，聚集长大，导致了材料塑性的下降。复合材料的断裂方式由塑性断裂逐渐转变为塑性断裂与脆性断裂的混合断裂。
2025年06期 v.49;No.351 838-847页 [查看摘要][在线阅读][下载 2498K] - 李雪倩;范红丽;杨晓宁;韩日宏;齐海波;
本文针对钛合金表面激光熔覆羟基磷灰石（Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2,HA）过程中HA粉末送粉困难的问题，通过球磨工艺将不规则、难输送的HA粉末附着在球形度高、送粉特性好的Ti-6Al-4V(TC4）粉末表面，研究了球磨工艺参数对HA/TC4复合粉末包覆效果的影响。在球磨过程中，粉末颗粒之间不断发生破碎、吸附、冷焊，最终HA粉末能够较为均匀的包覆在TC4粉末表面从而形成HA/TC4复合粉末。优化后的球磨工艺参数为：球磨时间为10 h，球料比为2.5∶1，转速为300 r·min~(-1)。继而采用送粉式激光熔覆技术在TC4钛合金基板上进行了梯度生物陶瓷涂层的制备及表征。结果表明：高能球磨得到的包覆状复合粉末解决了激光熔覆过程中HA粉末送粉困难的问题；梯度涂层的设计减少了涂层之间的开裂现象，各熔覆层之间结合良好；涂层的显微组织主要为柱状晶、胞状晶、胞状树枝晶、树枝晶和等轴晶；涂层物相主要由HA,TiO_2,Ca_3(PO_4)_2,CaTiO_3和CaO组成；硬度测试结果显示，随着HA含量的增加，HA/TC4梯度生物陶瓷涂层的硬度随之增加，30%HA+70%TC4（质量比）功能层中涂层硬度为HV 1356。
2025年06期 v.49;No.351 848-858页 [查看摘要][在线阅读][下载 1394K] - 王强;胡宁;牛文娟;李楠;宋蒲;钱润玲;万明帆;
本文采用冷喷涂技术分别制备了纯铝涂层和不同B_4C/Mo S_2添加量的Al/B_4C/Mo S_2复合涂层，探究了硬质增强相和软质润滑相在铝基复合涂层中的协同作用对涂层组织及磨损性能的影响规律。结果表明，Al/B_4C/Mo S_2复合涂层中保留了原始粉末的相成分，硬质相的引入以及粒子的锤击作用使复合涂层的硬度均高于纯铝涂层，30%B_4C增强的铝基涂层硬度为HV_(0.2) 90.12,28%B_4C/2%Mo S_2,26%B_4C/4%Mo S_2以及24%B_4C/6%Mo S_2双相增强的涂层硬度较单一B_4C增强的涂层分别降低4.4%,8.9%和17.5%。24%B_4C/6%Mo S_2双相增强的涂层的摩擦系数为0.39，磨损率为1.32×10~(-6) mm~3 N~(-1) m~(-1)，此时摩擦系数和磨损率均低于单一B_4C增强的复合涂层。纯铝涂层的磨损机制主要为粘着磨损、氧化磨损和疲劳磨损；仅添加30%B_4C时，涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损。B_4C/Mo S_2双相复合涂层中，表面摩擦膜的形成降低了氧化磨损。28%B_4C/2%Mo S_2双相增强的涂层释放到摩擦界面的Mo S_2含量较低，涂层磨损机制主要为磨粒磨损和较高的氧化磨损；26%B_4C/4%Mo S_2双相增强的涂层释放到摩擦界面的Mo S_2含量增加，促进表面摩擦膜的形成，磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层磨损；24%B_4C/6%Mo S_2双相增强的涂层中较多的Mo S_2虽降低了涂层硬度，但更多的Mo S_2释放显著降低了剪切作用，涂层具有更低摩擦系数，磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和严重剥层磨损。
2025年06期 v.49;No.351 859-873页 [查看摘要][在线阅读][下载 1964K] - 王彪;严继康;卢俊熙;李国超;赵建华;冷曼希;
本文采用Ni元素作为掺杂组元，利用高温熔炼技术制备了Cu_6Sn_5-x Ni合金（x=0,3%和6%，质量分数）。采用X射线衍射仪（XRD），扫描电镜（SEM）等设备对合金的微观组织进行表征，并对合金的硬度进行了测试，分析了Ni添加对Cu_6Sn_5金属间化合物合金结构、显微组织的影响。研究了不同含量Ni元素添加对高温相Cu_6Sn_5金属间化合物性能的影响，基于第一性原理对η-Cu_6Sn_5和（Cu,Ni)_6Sn_5的力学性能和态密度进行了计算。结果表明：Cu_6Sn_5-x Ni合金主要以3种不同形式的物质存在，都为较大的块体且无其他杂质以及沉淀物生成。添加Ni元素后，对η-Cu_6Sn_5的体积模量（B）、杨氏模量（E）和硬度（H）的各向异性都有抑制作用，在（001）面上的弹性各向异性降低更为显著，而（100）面上的各向异性略有增加。态密度分析得出Ni元素的轨道杂化使η-Cu_6Sn_5的成键效应得到增强，有利于形成稳定的（Cu,Ni)_6Sn_5结构。
2025年06期 v.49;No.351 874-883页 [查看摘要][在线阅读][下载 2217K] - 赵帅;杨芳;刘吉星;张胜楠;闫果;张平祥;
随着超导材料在超导电机、超导电缆、超导磁悬浮列车以及超导磁体等多方面实用化的推进，对超导材料规模化和产业化的需求也越发紧迫。通过研究超导体的特性及机制来开发性能更好的超导材料，是推动超导实用化的基础。铁基超导体是Ⅱ类超导体，会在一定的外置磁场及温度下出现常态和超导态共存的混合态。这种混合态拥有较高的上临界磁场和较大的临界电流，使这种超导材料的实用化成为可能。为了扩大超导材料的应用范围，需要提高超导体的上临界磁场和临界电流。当前，对于超导机制的研究已经取得了相当大的进展，研究学者尝试用Dew-Hughes理论模型、 Griessen理论模型和强、弱钉扎理论等诸多理论模型来描述超导特性，分析超导磁通钉扎的机制，提升其超导性能，并最终达到推动铁基超导材料实用化的目标。本文概述了关于Fe(Se, Te)材料磁通钉扎机制方面的不同观点，并对研究学者提出的理论及所用的研究方法做了分析比较。
2025年06期 v.49;No.351 884-897页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K]