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钛合金专题 
激光增材制造近β 钛合金的微观组织调控 与强韧性协同提升机制 • 郝佳琦1，方虹泽1，2，薛兴芳1，于济畅1，李渤渤3，朱宝辉4，陈瑞润1，2 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Hf 对TiAl 合金凝固组织和 力学性能的影响 • 张新房1，2，仵艺文1，陈占兴1，2，邢秋玮1，2，赵 新1，方虹泽3，陈瑞润3 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 不同Zr/Si 含量对近α 高温钛合金组织 和性能的影响 • 渠彬琳，杨振博，邓玉磊，张长江 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 多相陶瓷颗粒增强对TiAl 基复合材料组织 与性能的影响 • 王玉鹏，曾根华，吴军琴，马腾飞，王晓红 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 基于逐块有限元方法TA15 钛合金LPBF 成形应力与变形模拟及试验研究 • 张晓杭1，黄雪莹1，冉 兴2，3，王 哲2，3，唐诚江2，徐 伟1，路 新1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] TC4 合金的抗高温氧化性能研究 • 赵城铭，林雪健，刘浩楠，胡德建，郑博文，袁晓光，黄宏军 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铸钢•铸铁 真空吸铸Fe6.5SixB 合金组织 演变及性能 • 向星宇1，刘雅俊1，董中奇2，4，潘恩宝3，张 雪2，董博阳5 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 凝固过程的快冷起始温度对Fe-Cr-B-C 合金 强韧性和耐磨性能的影响 • 赵广迪1，马 龙2，于江铖1，安芷颐3，韩思莹1，于镇铭1，王楚今1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 回火温度对Cr23 高铬合金铸铁 组织性能的影响 • 段艳刚 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 高强耐磨斗齿组织及性能研究 • 杜 阳1，杨佳欣1，杨裕丰2，王 端3，徐筱慧3，付立铭1，单爱党1，3 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铸铁孕育剂中Al 和Ca 元素 检测误差的分析 • 刘 旭1，4，赵益锋2，闫雪华3，武炳焕1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 有色合金 工业纯铝熔体稀土合金化对Fe 杂质的影响 与机制分析 • 窦志昂1，楼 岳2，吴 剑2，胡传彬2，李永春2，杜 军1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 工艺技术 3D 打印技术在链轮毂体铸件 研发中的应用 • 王长春1，杨国新1，史继之1，杨 超2，3 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] WPX 灰铁机体裂纹缺陷的分析与改善 • 刘继波1，李永亮1，陈秀明2，3，廉贞松1 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 定量座包浇注铸件的二次孕育工艺优化 • 李晓艳，马宏军，李东成，刘明宇，钱 峥 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
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钛合金专题 激光增材制造近β 钛合金的微观组织调控 与强韧性协同提升机制 • 郝佳琦1，方虹泽1，2，薛兴芳1，于济畅1，李渤渤3，朱宝辉4，陈瑞润1，2 近β钛合金因其高比强度和优异断裂韧性等卓越性能，是航空航天等领域不可或缺的关键结构材料，但其传统制造工艺在制备复杂构件时面临诸多挑战。激光增材制造（Laser Additive Manufacturing，LAM）技术作为一种颠覆性的制造范式，为近β钛合金复杂结构的一体化成形与微观组织的定制化调控提供了革命性的途径。本文系统综述了近年来通过激光增材制造技术实现近β钛合金微观组织调控与强韧性协同提升的研究进展，重点阐述了LAM独特的非平衡热过程如何诱导形成细晶、亚稳相（马氏体、ω相）及高密度位错等典型微观组织，并深入剖析了基于这些组织的相变强化、细晶强化、固溶强化和位错强化等多重强韧化机制。同时，系统总结了热等静压（HIP）、热处理（HT）及表面改性等后处理策略在消除缺陷、优化组织并最终实现卓越强韧性匹配中的关键作用。结果表明，将激光增材制造赋予的独特微观组织与精准的后处理调控相结合，是打破近β钛合金强度-韧性固有桎梏，实现其综合性能极限突破的核心策略，为其在高性能领域的工程化应用奠定了重要理论与技术基础。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] Hf 对TiAl 合金凝固组织和 力学性能的影响 • 张新房1，2，仵艺文1，陈占兴1，2，邢秋玮1，2，赵 新1，方虹泽3，陈瑞润3 利用真空电弧熔炼制备出不同Hf含量的Ti-48Al-2Cr-2Nb-xHf （x=0，1，2，4，at%）合金，通过光学显微镜和扫描电镜观察了不同Hf添加量下TiAl合金的组织，并分析了其室温及高温压缩性能的变化规律。结果表明：随着Hf元素含量的增加，合金片层组织细化，Hf元素富集在合金晶界处，阻止了晶粒的生长，从而使晶粒细化。未添加Hf元素的合金硬度为HV307，添加Hf元素后合金硬度均有所提升，当Hf添加量为4at%时合金硬度，达到HV399。随着Hf含量的增加，析出物逐渐增多，产生沉淀强化进而提高了合金的硬度。室温条件下，随着Hf添加量的增加合金压缩应变降低、抗压强度增加，4at% Hf合金的抗压强度，为1 773 MPa。高温条件下，2at% Hf合金的抗压强度，为850 MPa，而Hf含量为0、4at%、1at%合金的抗压强度依次降低。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 不同Zr/Si 含量对近α 高温钛合金组织 和性能的影响 • 渠彬琳，杨振博，邓玉磊，张长江 以自行设计的近α高温钛合金为研究对象，采用真空电弧熔炼制备试样并研究Zr/Si含量配比对其组织和热压缩性能的影响。结果表明：Zr、Si元素含量的增加会引起晶格畸变，细化铸态合金中的原始β晶粒和片层α相厚度。12Zr-0.45Si合金中出现了明显的硅化物偏聚，而9Zr-0.45Si合金中析出的硅化物较为弥散且细小。热压缩后，片层α相发生了扭转，等轴α相析出，在变形过程中发生了动态再结晶和动态回复。在动态软化阶段，动态回复占据主导。对比不同Zr/Si比合金，9Zr-0.45Si合金的室温和900 ℃热压缩性能综合，表现出的成分-性能组合。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 多相陶瓷颗粒增强对TiAl 基复合材料组织 与性能的影响 • 王玉鹏，曾根华，吴军琴，马腾飞，王晓红 通过向Ti-48Al-2Nb-2Cr 预合金粉末中同时添加氧化石墨烯（GO）和氮化硼纳米片（BN），结合放电等离子烧结技术制备了多相陶瓷颗粒增强TiAl基复合材料。研究了GO含量（0.1wt%）和BN含量（0.1wt%、0.3wt%、0.5wt%和1wt%）对TiAl 复合材料微观结构演变以及压缩性能的影响。结果表明，添加GO和BN能够显著细化TiAl复合材料的片层团尺寸，同时在片层团晶界处原位析出Ti2AlC、TiB2和Ti2AlN颗粒形成壳核结构，在α2/γ片层界面处原位析出Ti2AlC颗粒。多相陶瓷颗粒的析出能够在不明显降低TiAl复合材料断裂应变的情况下提高其室温和高温（850 ℃）压缩强度。分析其相应的断裂形貌发现，TiAl复合材料压缩性能的提升主要归因于多相陶瓷颗粒的细晶强化作用，此外，多相陶瓷颗粒阻碍位错移动，核壳结构协调变形效应也有利于提高其抗压强度。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 基于逐块有限元方法TA15 钛合金LPBF 成形应力与变形模拟及试验研究 • 张晓杭1，黄雪莹1，冉 兴2，3，王 哲2，3，唐诚江2，徐 伟1，路 新1 为实现TA15钛合金激光粉末床熔融（LPBF）成形过程中的应力与变形控制，提升高性能件的制造质量，提出了一种基于热-力间接耦合的改进型逐块有限元模型，并从工艺参数、扫描策略、支撑结构等多个维度进行了系统模拟分析与试验验证。结果表明，相较于传统逐点模型，逐块模型温度与应力场计算耗时缩减了56%~83%，模拟结果误差控制在5%以内；相较于逐层模型，逐块模型保证了温度与应力场的模拟精度。此外，不同成形参量下残余应力和变形量的预测值与试验值也较为接近。研究成果为LPBF成形钛合金复杂零件的应力/变形调控和高质量制造设计提供了理论依据。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] TC4 合金的抗高温氧化性能研究 • 赵城铭，林雪健，刘浩楠，胡德建，郑博文，袁晓光，黄宏军 ：以TC4合金为研究对象，采用高温氧化试验对TC4合金在氧化温度为500 ℃、氧化时间为0~100 h的高温抗氧化行为进行了研究。结果表明，TC4合金在500 ℃氧化100 h对应的氧化动力学曲线分为初期较快速增重和后期较缓慢增重两个阶段，氧化速率随氧化时间的增加而降低。氧化产物主要为TiO2和Al2O3。氧化反应的过程中钛、铝元素与氧元素发生氧化反应，形成了主要由TiO2和Al2O3组成的氧化膜。不同氧化时间下所生成的表面氧化物种类相同。随着氧化时间的增加，表面氧化物颗粒尺寸和数量增加，氧化膜截面厚度增加，氧化膜形态由平直转变为波浪状且分层现象更加明显。氧化过程基于氧原子的内扩散和基体内部钛、铝元素的外扩散完成。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铸钢•铸铁 真空吸铸Fe6.5SixB 合金组织 演变及性能 • 向星宇1，刘雅俊1，董中奇2，4，潘恩宝3，张 雪2，董博阳5 采用真空吸铸技术制备Fe6.5SixB合金，研究了B含量对合金凝固组织演变以及磁性能的影响。采用XRD测定合金组织结构，采用扫描电镜和透射电镜分析合金显微组织及相组成，采用高低温振动样品磁强计测定合金磁性能。结果表明，Fe6.5SixB合金基体相为A2（α-Fe）相，Fe6.5Si合金中存在少量层状B2（Fe-Si）相和DO3相，Fe6.5SixB合金中，同时存在e2B和Fe3B相层状共晶组织。Fe6.5SixB合金磁极化强度与柱状晶生长方向和晶粒直径紧密相关，随着B含量增加合金磁极化强度降低。添加微量B元素可显著细化晶粒，提高合金的抗压强度、硬度和挠度。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 凝固过程的快冷起始温度对Fe-Cr-B-C 合金 强韧性和耐磨性能的影响 • 赵广迪1，马 龙2，于江铖1，安芷颐3，韩思莹1，于镇铭1，王楚今1 Fe-Cr-B-C合金是一种新型低成本耐磨材料。利用凝固冷速较快金属型铸造工艺制备的该合金具有较高硬度和优异耐磨性能，拥有在铸态下直接使用的潜力。为了探索如何使砂型铸造Fe-Cr-B-C合金在铸态下同样具备优异的耐磨性能，本课题重点研究了凝固过程的快冷起始温度（1 130~1 220 ℃）对该合金显微组织、硬度、冲击韧性和耐磨性能的影响。结果表明，经快冷处理后Fe-Cr-B-C合金的基体为板条马氏体，且形成了由［γ+（Fe，Cr）2（B，C）］共晶和微量细小Nb（C，B）构成的网状硼碳化物共晶。随快冷起始温度由1 130 ℃升高至1 160 ℃，硼碳化物共晶的面积分数无明显变化；继续由1 160 ℃升高至1 220 ℃时，硼碳化物共晶的面积分数逐渐增大。随着快冷起始温度的升高，Fe-Cr-B-C合金的洛氏硬度先增大后降低，在1 160 ℃开始快冷的洛氏硬度为HRC（63.0±0.9）；而冲击吸收能量不断下降，耐磨性能先提高后降低。快冷起始温度为1 160 ℃的磨损失重率最小，耐磨性能。快冷起始温度对Fe-Cr-B-C合金耐磨性能的影响主要与马氏体基体的过饱和度和硼碳化物共晶的析出量有关。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 回火温度对Cr23 高铬合金铸铁 组织性能的影响 • 段艳刚 为优化Cr23高铬合金铸铁在建筑领域的综合性能，本研究系统探讨了回火温度对其组织演变与力学性能的影响机制。试验以Cr23高铬合金铸铁为基材，设置400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃四组回火温度梯，通过淬火+回火复合热处理工艺调控材料组织。结果表明：Cr23合金铸铁在不同回火温度下性能差异明显。500 ℃回火时，组织稳定，碳化物分布佳，宏观和显微硬度达，屈服与抗拉强度较优，磨损失重最小，耐磨性及抗高温氧化性能。400 ℃回火性能较差，450 ℃居中，550 ℃因过回火，碳化物粗化，性能低于 500 ℃的情况。综合来看，500 ℃回火工艺可实现强度、韧性与耐热性的协同优化，为建筑领域高铬铸铁的应用提供了关键技术参数。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 高强耐磨斗齿组织及性能研究 • 杜 阳1，杨佳欣1，杨裕丰2，王 端3，徐筱慧3，付立铭1，单爱党1，3 针对矿山机械领域对高强耐磨斗齿的需求，开发了集成铸造成形与淬火+回火复合热处理工艺的新型斗齿制备技术。通过系统表征斗齿切割试样的金相组织、XRD衍射图谱、硬度分布及力学性能，结合磨损表面形貌分析，揭示了铸造工艺参数与热处理制度对材料微观组织演变及性能的协同作用机制。研究表明：采用优化后的斗齿材料获得马氏体/残余奥氏体复相组织，呈现由表层至芯部的梯度硬度分布，屈服强度≥1 600 MPa，抗拉强度≥1 800 MPa，伸长率≥10%，在室温和-40 ℃条件下的冲击功分别达到30 J和20 J。耐磨性测试显示，新工艺试样磨损量较原工艺显著降低，实际工况使用寿命从76 h提升至91 h。该斗齿在矿山挖掘及重载作业中具有广泛的应用潜力，有望进一步推动高强耐磨斗齿的自主创新与应用。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 铸铁孕育剂中Al 和Ca 元素 检测误差的分析 • 刘 旭1，4，赵益锋2，闫雪华3，武炳焕1 铸铁孕育剂中的Al、Ca元素检测经常出现较大的差异。带来这些差异的因素不仅包括设备与检测方法的不同，还包括是否将Fe元素作为基体合金，以及选用合适相关元素的特征谱线。同时，由于孕育剂中的Si/O、Al/O和Si等颗粒不会被溶解，使用ICP发射光谱仪检测时，这些颗粒会被过滤掉，不会被检测到，更益于检测孕育剂的真实有效成分。铸铁孕育剂和硅铁合金类似，主要都是Si和FeSi两相组织，其中FeSi相的比例相对更少。检测发现，Al和Ca元素主要存在于FeSi相中。样品制备过程中要做成细粉末，由于含Al和Ca元素的FeSi相的颗粒更大，尤其是含Al元素的FeSi相，因此在筛分过程中，富集Al和Ca元素的颗粒就容易被过滤掉，从而导致检测结果中Al、Ca含量偏低。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 有色合金 工业纯铝熔体稀土合金化对Fe 杂质的影响 与机制分析 • 窦志昂1，楼 岳2，吴 剑2，胡传彬2，李永春2，杜 军1 铝提纯过程中高效去除Fe杂质存在困难，影响高纯度铝的进一步提纯。本试验研究了稀土元素La、Ce、Y和Yb添加对工业纯铝熔体中Fe杂质的影响，并综合分析其影响因素和机制。结果表明，稀土合金化可促进纯铝中杂质Fe的沉降以降低其含量，其中，Y和Yb效果更优，使Fe杂质降低接近40%。稀土可与Fe反应生成Al-Fe-RE化合物，结合RE/Fe原子比结果，利用第一性原理构建Al-Fe-RE化合物的稳定结构，分别为Al16Fe2La2、Al17FeCe2、Al17FeY2和Al16Fe2Yb2，其密度大于铝熔体会沉淀在熔体的底部，有利于Fe杂质的去除。Al17FeY2和Al16Fe2Yb2化合物的形成能更负，更易稳定生成，对Fe杂质的去除效果更佳。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 工艺技术 3D 打印技术在链轮毂体铸件 研发中的应用 • 王长春1，杨国新1，史继之1，杨 超2，3 采用砂芯3D打印技术和组芯造型进行链轮毂体铸件的研发，无需使用铸造模具，缩短新产品研发周期，节省模具制作费用。3D打印砂芯具有不受分型面和起模限制的特点，但为了方便清砂和刷涂，将砂芯分为底芯、中芯、盖芯和内芯。根据铸件的结构特点，采用法兰面朝下、轴孔向上的浇注位置，采用底注式浇注系统。为保证铸件内部质量，在进行初步数值模拟分析后，依据预测的热节和缩松位置，采用冷铁和冒口进行激冷和补缩。再次进行数值模拟和微调优化后，最终确定工艺。通过工艺试验验证了工艺的合理性，为链轮毂体类铸件产品的开发提供了借鉴。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] WPX 灰铁机体裂纹缺陷的分析与改善 • 刘继波1，李永亮1，陈秀明2，3，廉贞松1 对WPX机体的裂纹问题进行了多方面的分析。应力仿真分析表明，残余应力导致了较高的开裂风险，裂纹产生于固相线温度以下。从产品结构和生产工艺两个方面设计了3种改进方案，通过仿真评估确定了方案。试验验证表明，该方案有效改善了裂纹问题。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文] 定量座包浇注铸件的二次孕育工艺优化 • 李晓艳，马宏军，李东成，刘明宇，钱 峥 探讨在定量座包浇注过程中，不同的二次孕育工艺对风电球墨铸铁扭力臂性能的影响。通过优化二次孕育工艺的孕育剂粒度及添加方式，浇注5吨QT400-18AL扭力臂。结果显示，二次孕育工艺优化后，抗拉强度和屈服强度分别提升4.5 MPa和4.6 MPa，石墨球数量增加了约40个·mm-2，球化率保持不变。然而，二次孕育工艺优化前后试样在低温冲击性能方面的差异并不显著。二次孕育工艺优化前后试样金相石墨球化率保持一致，但经过二次孕育工艺优化后，单位面积石墨球数量的标准差较大，表明优化方案仍需进一步改进以提升其均匀性。 [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]