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金属学报

基本信息

  • ISSN:0412-1961
  • 出版时间:1956-
  • 出版者:中国科学院金属研究所
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  • 语种: Chinese;
  • 出版格式: Print;

出版信息

  • 总访问量:1397107次
  • 溅射Al对Si3N4润湿性的改善与钎焊

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:研究了溅射Al对Si3N4的润湿作用和Al及Al-Ni合金薄膜钎料对Si3N4陶瓷的钎焊。结果表明,高能量溅射Al粒子的直接撞击可以实现Al对Si3N4的“润湿”,使Al和Al-Ni合金薄膜熔化后即可对Si3N4陶瓷进行钎焊。所获得接头的钎缝致密饱满,与陶瓷形成无反应过渡层的良好冶金结合,纯Al钎焊接头的剪切强度为106 MPa,Al-1.0 at.% Ni亚共晶钎焊接头的强度提高到148 MPa,Al-3.0 at.% Ni接头的强度因钎缝形成共晶组织而略有降低,为132 MPa。相对于以上各接头的剪切断裂均产生于钎缝之中,当溅射Al粒子因Ni层阻挡不能直接撞击Si3N4表面时,Al-1.0 at.% Ni薄膜钎料熔化后不能润湿Si3N4,所得接头的剪切断裂发生在钎缝与陶瓷的界面,强度也降低为81 MPa。

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  • 基于氰胺锌复合光催化剂结构与可见光催化性能

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:应用锌盐与氨水以及单氰胺水溶液间配体交换反应,制备了氰胺锌(ZnNCN)颗粒。并通过在前驱体盐溶液中共混银盐,利用相同的配体交换反应过程,制备了氰胺银(Ag2NCN)/ZnNCN复合颗粒。利用XRD、SEM、红外光谱(FT-IR)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对光催化剂的结构进行表征。结果表明,单一ZnNCN为花瓣状颗粒,宽禁带半导体材料(Eg=4.66 eV)。Ag2NCN/ZnNCN复合颗粒形貌与单一ZnNCN和Ag2NCN相比较有很大变化,两种金属氰胺化物以弱的物理作用力结合形成异质结构,复合颗粒的光谱响应范围扩展至可见光区,禁带宽度Eg=2.05 eV。以罗丹明B为光催化降解对象,研究了ZnNCN、Ag2NCN/ZnNCN复合颗粒在氙灯激发下的光催化活性。与单一ZnNCN以及Ag2NCN、ZnNCN机械混合物相比,Ag2NCN/ZnNCN复合颗粒表现出增强的光催化性能,表现为一级反应动力学特征。

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  • 铝合金薄板高转速搅拌摩擦焊接头组织与力学性能

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:采用高转速微型搅拌摩擦焊接工艺实现了0.8 mm厚6061-T6铝合金薄板对接。利用OM、SEM、TEM及EBSD等测试技术探讨了高转速对接头微观组织及力学性能的影响规律。结果表明,高转速焊接6061-T6薄板时,焊缝表面成型良好,焊缝各区域组织呈连续均匀过渡。与常规搅拌摩擦焊相比,高转速工艺下,焊缝区β-Mg2Si、S相(Al2CuMg)和Al8Fe2Si析出相数量增多,特别是长条状β-Mg2Si数量增多,焊缝区显微硬度值明显提升;转速8000 r/min,焊速1500 mm/min条件下,接头最大抗拉强度高达301.8 MPa,是母材抗拉强度(351.7 MPa)的85.8%;转速对6061-T6铝合金超薄板高转速搅拌摩擦焊对接接头抗拉强度影响较小,接头断裂模式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂。

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  • 近共晶成分Ni-P非晶合金的微结构特征分析

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:采用分子动力学方法模拟了液态金属Ni100-xPx (x=19.0, 19.4, 19.6, 19.8, 20.0, 21.0)合金在冷速为5×1012K/S下的快速凝固过程,并采用Voronoi多面体指数?n_3,n_4,n_5,n_6 ?和团簇类型指数(Z n_i?(ijkl)_i …)对其局域原子结构进行了表征。结果发现:Ni原子的团簇属性主要是高配位(Z≥12)的Frank-Kasper团簇及其变形结构,典型的化学短程序为NiZ-2P3,基本团簇间可通过IS联结形成中程序结构;而P原子的局域结构除了Z=10的BSAP多面体外,还存在大量高配位(特别是Z=12)的Frank-Kasper结构形态,典型的化学短程序为Ni12P;并且,P芯基本团簇的壳层原子全部为Ni,其间只能通过VS、ES和FS联结形成扩展团簇。BSAP多面体及其相关结构被证实对Ni100-xPx非晶合金的形成具有重要影响,其数量在共晶点x=19.6时最多,偏离共晶点越远,所占比例越小,其结果与不同浓度下Ni100-xPx合金非晶形成能力的变化趋势一致。这也许就是Ni-P合金在共晶点具有最强非晶形成能力的原因。

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  • 超超临界电站用镍基合金热加工过程的再结晶机理分析

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:以一种超超临界电站用新型镍基合金为研究对象,结合合金管材的冷热加工过程及系列压缩热变形与固溶退火试验,利用光学显微镜和透射电子显微镜等手段对该合金热加工过程中的动、静态再结晶行为进行系统分析。结果表明:新型镍基合金的动态再结晶过程以晶界弓弯方式形核的非连续动态再结晶为主,静态再结晶则以应变诱导晶界迁动形核机制为主。此外,动态再结晶与静态再结晶过程中产生的不同形态的台阶晶界,其本质是实现表面对低指数面的偏离,保证更多晶界面为低能密排面,以使晶界界面能降低;其形态取决于晶界面的晶体学关系以及晶界位错的伯氏矢量;台阶晶界的存在还可以促进晶界迁移,加速再结晶过程。而且,在再结晶过程进行完全后,台阶晶界仍部分保留,以降低界面能并继续促进后续的晶粒长大过程。

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  • Sn对TiAl基合金烧结致密化与力学性能的影响

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:以TiAl-8.5Nb预合金粉末为原料,添加1at.%Sn粉为强化烧结剂,采用无压烧结技术制备了高致密度的高铌TiAl合金,探究了Sn添加对TiAl基合金的烧结致密化过程、微观组织、力学性能的影响规律。研究表明:添加1at.%Sn元素可降低高铌TiAl合金粉末的烧结致密化温度,提高烧结坯的致密度及线性收缩率,从而有利于降低合金组织晶粒度、改善合金综合性能。添加Sn元素后,合金粉末经1500℃/2h烧结,其致密度可达到99.1%,线收缩率达到9.3%;合金显微组织为均匀细小的α2/γ全片层结构,片层团尺寸为40-60μm;Sn元素主要固溶于γ相中,使其轴比c/a值及晶胞体积增大;所制备合金的洛氏硬度为50.1HRC,抗压强度为2938MPa,屈服强度为680MPa,压缩率为29.1%,其性能指标均高于未掺杂Sn元素的高铌TiAl基合金。

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  • 碳钢在模拟海洋工业大气环境中初期腐蚀行为研究

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:本文采用失重分析、X射线衍射分析及扫描电镜测试分析方法对碳钢Q235在模拟海洋工业大气环境中的初期腐蚀历程和机理开展深入研究,并着重探究了不同比例SO2和Cl-的协同效应对碳钢初期腐蚀行为机制的影响。结果表明,碳钢Q235在模拟海洋工业大气环境中的初期腐蚀呈现由加速过程向减速过程转化的特点,且加速过程的腐蚀动力学仍遵循幂函数规律D=Atn;腐蚀24h后,腐蚀产物呈现双层结构,即疏松的外层和相对致密的内层。SO2和Cl-的协同效应会加速碳钢的腐蚀,但二者比例的变化对碳钢腐蚀失重影响并不明显,也没有改变腐蚀产物成分,SO2的存在促使碳钢腐蚀形态由局部腐蚀向均匀腐蚀转变。

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  • 国产核用不锈钢辐照损伤研究

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:采用2 MeV质子束在360 ?C对国产核用304不锈钢试样进行了辐照实验,利用显微硬度仪,透射电子显微镜(TEM)和三维原子探针(3DAP)等研究了材料的辐照损伤,分析了辐照剂量对辐照损伤演化的影响规律。结果表明,304不锈钢辐照损伤微观结构以位错环和少量孔洞为主,位错环的数量密度为1022 m-3量级,平均尺寸小于10 nm。材料在晶界和位错环处发生元素偏析,其中Cr、Ni在晶界和位错环处偏析程度相近,而Si在位错环处的偏析程度数倍于晶界。位错环平均尺寸和数量密度、晶界偏析程度以及辐照硬化程度均随辐照剂量增加而增加,并在3-5 dpa范围内趋于饱和。

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  • 奥氏体化温度对中碳淬火-配分钢干滑动摩擦磨损性能的影响

    提交时间: 2017-11-21

    摘要: 对中碳Fe-0.4 C-1.5 Mn-1.5 Si钢,以传统的淬火-回火试样作对比,研究了三种奥氏体化温度处理后淬火-配分试样的干滑动摩擦磨损性能。结果发现,860 ?C和1000 ?C全奥氏体化处理的两种淬火-配分试样中残余奥氏体的含量相近(分别为~14.37 vol.%和~13.79 vol.%),其内的碳浓度较高(分别为1.37 wt.%和1.38 wt.%),机械稳定性较强。在恒定低载荷(50 N)和恒定低滑动速度条件(40 mm/s)下,摩擦过程中不易诱发马氏体相变,导致两种试样的耐摩擦摩损性能均很低。受显微组织细化影响,奥氏体化温度较低的试样具有更高的耐摩性。当奥氏体化温度降低到800 ?C时,获得临界淬火-配分的试样。显微组织分析表明,该试样中不仅包含少量的铁素体(~6.75 vol.%),而且存在最高含量的残余奥氏体(~22.28 vol.%),使得在四组试样内的显微硬度值最低。但由于低的碳浓度(~1.06 wt.%),残余奥氏体的机械稳定性较弱,在摩擦过程中易诱发马氏体相变,不仅贡献额外的硬化,而且马氏体相变体积膨胀引起的材料表面层压应力对提高耐磨性也有利,由此导致临界淬火-配分试样表现出最好的耐磨损性能。因此,在给定的摩擦参数条件下,残余奥氏体对马氏体钢抗磨损性能的影响主要决定于在摩擦过程中是否能经相变而引起附加的硬化作用。

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  • 离子镀过程中基体“热影响区”的演变及其对镀层的影响

    提交时间: 2017-11-21

    摘要: 采用离子镀技术于金属基体表面沉积镀层的过程中,因沉积粒子的轰击和放电靶面的热辐射作用导致基体升温,形成温度由表及里渐次降低的“热影响区”。本文以淬火态40CrNiMoA为基材,研究了靶功率密度对“热影响区”升温幅度、区域尺度及镀层结构的影响规律。结果表明,随着靶功率密度从20.61 W/cm2提高到143.01 W/cm2,不仅与镀层比邻的基体温度从310 ℃升高到525 ℃、“热影响区”的尺度从0.37 mm增加到2.51 mm,而且纯Ti镀层的择优取向由(002)转变为(110)、平均晶粒尺寸由9.9 nm增大至19.5 nm、表面粗糙度先减小后增大。同时,当基体温度大于300 ℃时,镀层的内应力随着晶格微观缺陷的消除而释放。

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  • MS X70酸性环境用管线钢焊接接头氢致开裂敏感性及氢捕获效率研究

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:摘 要: 依据NACE TM0284-2011标准对MS X70管线钢母材及其焊接接头氢致开裂(HIC)敏感性进行了评估;运用金相显微镜(OM),场发射扫描电镜(FE-SEM)和电子背散射衍射(EBSD)对其显微组织、HIC裂纹及周围的晶界结构进行了观察和分析,并通过计算渗透通量(J∞L)和氢有效扩散系数(Deff)对母材及焊接接头的氢捕获效率进行了比较研究。结果表明:MS X70管线钢母材及其焊接接头的HIC敏感性均不能达到欧标要求,且焊接接头比母材具有更高的HIC敏感性。焊接接头较高的HIC敏感性主要归结于:(1)以条状贝氏体为主的焊缝组织对氢原子的捕获效率高于母材,(2)焊接接头中较多作为氢通道的小角度晶界可通过提高大角度晶界氢捕获效率从而增加其裂纹敏感率,(3)焊接接头中较少量低能CSL晶界和Σ13b、Σ29b重位晶界降低了大角度晶界裂纹扩展抗力从而使其具有更高的HIC敏感性

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  • 六角结构金属中基面/柱面取向转变的孪晶路径及合金化效应的第一性原理研究

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:本文采用第一性原理的方法系统研究了在不同六角结构金属中这种新的孪晶方式的形成过程,以及合金化对形成过程的影响。结果表明在不同的六角结构金属中,形成这种基面/柱面的垂直界面需要不同的激发能,其中Mg的激发能最低,而Os最高;基面/柱面垂直界面的形成由“剪切变形”和“原子重排”两部分构成。在典型六角金属,如Mg中“原子重排”贡献了一个激发能的主要部分,而在Ti中,当“剪切变形”足够大时,随后的“原子重排”过程是一个能量下降的过程;合金化在Mg合金中主要影响纯“剪切变形”部分的激发能,而在Ti合金中主要影响“原子重排”部分的激发能;在一定的“剪切变形”或“原子重排”下,合金化对后续激发能的影响依赖于体系和合金元素。

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  • CM247LC高温合金单晶凝固过程中MC碳化物 对γ/γ′共晶反应的影响

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:在0.2 mm/min的抽拉速率下对高温合金CM247LC进行了单晶定向凝固实验,并对液淬的糊状区内组织进行了观察分析。结果显示,合金凝固时首先是γ枝晶作为领先相长出,然后初生MC碳化物在γ枝晶尖端稍后的位置开始形成,在凝固最后阶段γ/γ′共晶体从液体中析出。值得注意的是,γ/γ′共晶反应是以化学成分和晶体结构都完全不同的MC碳化物作为异质形核核心,而不是依附在形核条件更好的γ相上。检测结果表明,在MC碳化物基底上形成的γ/γ′共晶体具有杂乱的晶体取向,与单晶γ相基体的晶向完全不同。这说明,宏观上为单晶体的高温合金铸件实际上可能含有许多微小杂晶晶粒,使得铸件的单晶性受到影响。

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  • 兼具成骨和抗感染性能的医用金属材料研究进展

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:材料的成骨性能(即材料表面或周围促进新骨生成的性能)一直以来是大部分骨科植入性医疗器械的首要临床要求。近年来,材料的抗感染或者抗菌性能(尤其是不依赖抗生素的抗感染或者抗菌性能)逐渐成为骨科植入物的另一重要临床要求。因此,开发同时具有成骨和抗感染能力的生物材料对于骨科临床具有重要意义。医用金属材料在骨科植入物中占有重要地位,但兼具这两种性能的金属材料在以往的临床实践或基础研究中都极为少见,最近才得以广泛研究。本综述将介绍同时具有成骨和抗感染性能的新型医用金属材料的研究进展,首先介绍相关金属材料以及金属材料表面改性的研究成果,然后对材料兼具成骨和抗感染的机理进行分析讨论,最后提出此类新型医用金属材料的研究展望。

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  • 节Ni型2101双相不锈钢的高温热加工行为研究

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:采用Gleeble-3800热力模拟实验机在温度为1123~1423 K,应变速率为0.001~10 s?1的条件下对2101双相不锈钢进行了热压缩实验,以研究热变形参数对其热加工行为影响规律。相同应变速率下,随温度升高,流变曲线由动态再结晶向动态回复转变。变形速率由0.001 s?1增至0.01 s-1和0.1 s-1提高了动态再结晶温度范围,而1 s-1和10 s-1的较高应变速率不利于动态再结晶。在0.001-0.1s-1较低应变速率的1253-1323 K中温区,峰值应力所对应的应变值越小,奥氏体动态再结晶越容易发生,有利于等轴状再结晶组织形成。低应变速率下,变形温度升高使奥氏体再结晶晶粒长大,且Z值较大时,动态再结晶效果变差与Mn稳定奥氏体能力较Ni弱有关。基于热变形方程计算得到该不锈钢热变形激活能Q=464.49 kJ/mol,略高于2205双相不锈钢,并建立了峰值流变应力本构方程。结合不同变形条件下的应变曲线和显微组织,根据热加工图确定了最佳热加工区域为应变速率在0.001~0.1 s-1,变形温度为1220~1350 K,该区域功率耗散系数处于0.40~0.47的较高值,发生了明显奥氏体动态再结晶。

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  • 各向异性稀土永磁薄膜的磁粘滞性

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:利用直流磁控溅射技术成功在Si基底上制备了性能优异的NdFeB、CeFeB和NdFeB/CeFeB薄膜。薄膜的XRD结果和磁滞回线表明,所制备的薄膜样品都具有良好的c轴取向,其中NdFeB单层薄膜垂直于薄膜表面方向的室温矫顽力Hc?达到17.3 kOe。研究了三种不同薄膜样品的磁粘滞系数S随温度(5 K- 300 K) 变化的趋势,发现在低温(5 K)条件下,三种薄膜的磁粘滞系数S值非常接近,且都小于1,这是由于低温时薄膜晶格内的热起伏已经不足以使畴壁跃过位垒达到能量更小的位置。通过研究温度和外场对三种薄膜磁粘滞性的影响,发现NdFeB/CeFeB薄膜的磁粘滞更接近于CeFeB单层薄膜,且远小于NdFeB薄膜的磁粘滞,说明通过双硬磁复合能够有效降低薄膜磁化强度对时间的依赖性,提高其时间稳定性。

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  • 医用多孔钛及钛合金的研究现状

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:多孔钛既继承了钛合金较高比刚度、比强度等物理化学特性、优异的耐腐蚀性和生物相容性,独特的孔隙结构又赋予其超低密度和大比表面积等特点,是结构功能一体化的人体替代材料,近年来在临床医学领域得到了非常广泛的应用。众多研究和应用表明,多孔钛的性能和功能强烈依赖于不同方法制备多孔钛的孔隙结构。表面活化技术可显著提高多孔钛的表面活性,缩短植入人体后的愈合期。本文针对多孔钛的结构和性能特点,介绍了多孔钛常见制备方法,对多孔钛的表面改性、生物活性与骨诱导性及国内的研究现状进行了总结,展望了生物医用多孔钛及钛合金的发展。

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  • 晶体取向和He浓度对bcc-Fe裂纹扩展行为的影响

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:采用分子动力学模拟研究了300 K时不同He浓度下(0 0 1)[010]和(-1 2 1)[1 1 -1]两种bcc-Fe取向裂纹模型的扩展行为。结果表明,当模型中不存在He时,裂纹取向不同,裂纹扩展机制不同:(0 0 1)[010]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、相变、裂纹尖端沿相变区解理断裂;(-1 2 1)[1 1 -1]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、堆垛孪晶、孪晶尖端应力集中诱发多空洞合并断裂。 (-1 2 1)[1 1 -1]取向裂纹的屈服应力和应变大于(001)[010]取向裂纹,说明(-1 2 1)[1 1 -1]取向裂纹取向具有较强的抵制裂纹扩展的能力。He浓度对裂纹扩展行为的影响主要体现在2个方面:当He含量较低(0.9%原子分数)时,He的存在减缓了相变或者孪晶转变速率,降低了裂纹扩展速率;当He含量较高(6.0%原子分数)时,大量He团簇的存在促进了空洞形成,导致2种裂纹模型的断裂机制均变为He团簇诱发多空洞合并断裂,未出现相变或者孪晶。

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  • 深海用X70管线钢焊接接头耐蚀性能研究

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:本文通过浸泡实验、失重实验、电化学实验对深海用厚规格X70管线钢焊接接头各区域耐蚀性进行研究,利用X射线衍射仪(XRD)分析其钝化膜的组成,利用扫描电镜(SEM)观察其显微组织。结果表明,焊缝的耐蚀性最优,热影响区耐蚀性次之,近热基体耐蚀性最差,且对于相同区域,内焊的耐蚀性优于外焊。内层腐蚀产物Fe3O4形成致密的钝化膜能有效减缓反应的进行,外层疏松的腐蚀产物Fe2O3、FeOOH、Fe(OH)3对基体无保护作用。焊缝处微观组织多为晶内形核铁素体,且马氏体-奥氏体(M-A)组元细小且均匀分布,耐蚀性最好;热影响区组织梯度变化最大,M-A组元粗大,耐蚀性次于焊缝;近热基体由铁素体和贝氏体组织,贝氏体呈岛状分布,耐蚀性最差。内焊部分受外焊热循环的影响,微观组织更加细化,M-A组元体积分数较多,耐蚀性好于外焊。

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  • 690合金中三晶交界及晶界类型对碳化物析出形貌的影响

    提交时间: 2017-11-21

    摘要:利用SEM和EBSD技术研究了镍基690合金在715 ℃时效15 h后不同类型的三晶交界附近三个晶界上碳化物的析出形貌。结果表明:对于不同类型三晶交界处,Σ3c晶界上析出的碳化物的形貌存在明显的差异,碳化物按照Σ3-Σ3-Σ9、Σ3-Σ9-Σ27、Σ3-Σ27-R、Σ3-R-R三晶交界顺序逐渐增多增大。Σ3i和Σ9晶界上析出的碳化物的形貌在不同类型的三晶交界附近基本相似。Σ27晶界上碳化物的析出形貌在三晶交界处与晶界内部存在一定差异,三晶交界处析出的碳化物相对于晶界内部离散且大。当两条随机晶界与Σ3或Σ9晶界相连时,其中一条随机晶界上析出的碳化物比另一条上的小。

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