- 张维;胡斌;胡明磊;贺星;戴坤杰;倪晓晴;张亮;孔德成;董超芳;
镍基高温合金具有优异的承载耐高温性能，被广泛用作航空航天装备热端部件的关键结构材料。然而，传统牌号高强镍基高温合金在增材制造强约束、快速非平衡凝固过程中易形成裂纹缺陷，严重限制其应用，凝固末期关键合金元素的非平衡偏析是影响裂纹形成的主要因素。在典型难打印γ′强化镍基高温合金（CM247LC）中，铪元素（Hf）对固液相线温差影响较大。本文分析了铪元素在增材制造高温合金中的分布特征以及对合金裂纹敏感性的影响，讨论了铪元素对增材制造典型高强镍基高温合金热处理组织演变的影响规律，总结了铪元素对增材制造高强镍基高温合金高温力学性能的作用规律。
2025年05期 v.43;No.223 525-536页 [查看摘要][在线阅读][下载 1372K] - 何豪;李凯旋;刘洋;吴朝阳;黄贞益;王锐;
为了探索CaO作为绝缘层在软磁复合材料中的应用潜力，提出了在CaO绝缘层和铁基体之间引入Fe_x O_y作为中间过渡层的策略，以缓解铁粉基体与CaO绝缘层之间的晶格失配和裂纹形成。以还原铁粉为研究对象，采用表面氧化、水热合成以及(CH_3COO)_2Ca热分解结合冷压成形的工艺，成功制备了具有优异软磁性能的Fe/Fe_x O_y/CaO软磁复合材料。深入研究了CaO绝缘层的形成机理，进一步探讨了乙酸钙添加量对Fe/Fe_x O_y/CaO软磁复合材料结构和电磁性能的影响。结果发现，Fe_x O_y中间层的引入有效缓解了铁粉基体与CaO绝缘层之间的晶格失配，显著减少了裂纹形成。同时，CaO绝缘层有效提高了材料的电阻率，减少了涡流损耗，从而实现了更低的磁损耗和更高的磁导率。通过精确控制乙酸钙的添加量，可以进一步优化Fe/Fe_x O_y/CaO软磁复合材料的磁性能和电性能，达到减少能量损耗的目的。
2025年05期 v.43;No.223 537-547页 [查看摘要][在线阅读][下载 1109K] - 王力;王兆宇;胡平;韩嘉彧;赵卫国;高黎黎;王快社;
以Na_2B_4O_7、B_4C、NaCl、KCl、NaF、Na_2SiF_6和Si粉作为熔盐成分，采用熔盐法在钼合金表面制备Mo–Si–B复合涂层，探究B含量对复合涂层微观结构及抗氧化性能的影响。结果表明，当熔盐中B含量为每500 g熔盐0.4 moL时，制备Mo–Si–B复合涂层完整，主要成分为MoSi_2，涂层厚度为12.17μm，在800～1200℃高温下具有较好的抗氧化性能；当B含量≥每500 g熔盐0.6 moL，涂层主要成分为MoB，并未成功制备得到Mo–Si–B复合涂层，涂层的抗氧化能力差。随着B含量升高，涂层表面硬度下降，涂层抗氧化性能逐渐下降。但是经1200℃高温氧化，硅化物涂层逐渐生成SiO_2相，并附着于涂层表面，阻碍了氧的传输，提高了钼合金的抗氧化性能。
2025年05期 v.43;No.223 548-558+576页 [查看摘要][在线阅读][下载 1627K] - 郭荣臻;郭世柏;官慧;钟韬;王佳鑫;黄英杰;
以钨酸、硝酸铜、六水硝酸镧为原料，甘氨酸为燃料，硝酸铵为助燃剂，采用低温自蔓燃法制备前驱体粉末，经氢气还原获得纳米W–30Cu–La_2O_3复合粉末，在氢气气氛烧结制备W–30Cu–La_2O_3合金。研究了钨酸与甘氨酸、硝酸铵的摩尔比对前驱体粉末和还原复合粉末物相、形貌和性能的影响。分析了不同烧结温度下W–30Cu–La_2O_3合金的相对密度、微观组织和综合性能。结果表明，钨酸与甘氨酸、硝酸铵的摩尔比分别为1:10、1:25时，粉末均匀性好，比表面积为6.6271 m_2·g_(-1)，粉末尺寸为100～200 nm。1350℃为最佳烧结温度，在1350℃烧结制备的合金相对密度、抗弯强度、维氏硬度和热膨胀系数分别为99.0%、1205 MPa、HV 307和9.17×10_(-6) K_(-1)，组织细小均匀，断裂方式为韧性断裂。
2025年05期 v.43;No.223 559-567页 [查看摘要][在线阅读][下载 1238K] - 万金华;贺毅强;董琦;彭亚珍;顾航;王英杰;冯立超;王童;薛浩;冯文;
采用雾化法制备AlFeNiCoCr高熵合金粉末，通过先冷等静压、后等径角挤压工艺制备AlFeNiCoCr颗粒增强7075Al基复合材料（(AlFeNiCoCr)_p/7075Al）。将(AlFeNiCoCr)_p/7075Al复合材料在490℃固溶温度下经过不同时长的固溶处理，研究固溶时间对(AlFeNiCoCr)_p/7075Al复合材料显微组织与力学性能的影响。结果表明：固溶处理使材料内部原子间运动加剧，高熵合金增强颗粒与Al基体间产生元素扩散，形成高强度界面结合的扩散层，良好的结合界面可以有效地传递载荷，从而有效提高材料的综合性能。固溶处理1.5 h时，复合材料力学性能最佳，抗拉强度、伸长率和硬度分别为507.14 MPa、11.43%和HV 158.27，与7075Al合金基体相比，抗拉强度和硬度提升特别明显。固溶处理3.0 h时，由于固溶处理时间长，使得低熔点的Al、Ni元素从扩散层脱离，原扩散层中固溶体元素比例失衡，Cr元素与基体中Al、Mg元素结合产生Al_(18)Mg_3Cr_2新相。固溶处理3.0 h以后，复合材料出现孔洞等缺陷，7075Al合金基体晶粒粗化，扩散层开始消失，增强体与基体界面结合变差，复合材料性能严重下降。
2025年05期 v.43;No.223 568-576页 [查看摘要][在线阅读][下载 1232K] - 张妍;徐燕军;刘一波;黄霞;韩欢庆;
为了制备出热物理性能良好的金刚石/铜复合材料,对金刚石颗粒进行了表面镀铬改性,采用真空热压烧结工艺制备镀铬金刚石/铜复合材料,分析了复合材料的微观结构和断口形貌,测试了材料的弯曲性能、热导率和热膨胀系数,讨论了真空热压烧结法制备复合材料的最佳工艺参数。结果表明:金刚石表面镀铬可以改善复合材料的界面结合,其弯曲强度随烧结温度提高不断增加,1100℃制备的复合材料弯曲强度达到278 MPa;在其他条件相同的情况下,烧结温度为850℃时,制备的镀铬金刚石/铜复合材料的热导率为417 W·m~(-1)·K~(-1),而未镀铬的复合材料的热导率仅为127 W·m~(-1)·K~(-1)。随着烧结温度升高,热导率增加,在烧结温度为1050℃、压力20 MPa时,镀铬金刚石/铜复合材料热导率可达574 W·m~(-1)·K~(-1);在25～300℃范围内,热膨胀系数在(4.90～8 50)×10~(-6) K~(-1)之间,并随测试温度升高而增长,复合材料表现出良好的低热膨胀性。
2025年05期 v.43;No.223 577-584页 [查看摘要][在线阅读][下载 1391K] - 张忠强;薛航;陈安琦;脱锦鹏;尚伟;朱明;董龙龙;陈明华;
针对石墨烯在金属基体中严重团聚造成复合材料力学性能不佳的问题，选用有机溶剂聚醚胺（polyether amine,PEA）对氧化石墨烯纳米片（graphene oxide nanosheets,GONs）进行表面原位改性，合成了氧化石墨烯单体（graphene oxide monomers,GOMs），然后利用超声搅拌和放电等离子烧结技术制备了氧化石墨烯增强Ti–6Al–4V(TC4)基复合材料GONs/TC4和GOMs/TC4，研究了GONs和GOMs对TC4基体显微组织和力学性能的影响，并探讨了GOMs/TC4复合材料的断裂行为和强化机制。结果表明：相比TC4合金，GONs/TC4复合材料基体组织细化，且形成了片层结构TiC颗粒，其长度约为15.0μm；而GOMs/TC4复合材料的基体组织细化更明显，复合材料相对密度高，TiC在基体中以等轴颗粒状分布，说明GOMs在TC4基体中的分散性得到显著改善。通过聚醚胺改性GONs显著提升了TC4基复合材料的力学性能，GOMs/TC4复合材料的抗拉强度达到1054.0 MPa，较TC4合金和GONs/TC4复合材料分别提高了20.6%和6.0%，而且仍然保持较高的断后延伸率（约为8.0%），其断口呈现韧性断裂特征。GOMs/TC4复合材料的主要强化机制是细晶强化和GOMs载荷传递强化。
2025年05期 v.43;No.223 585-592+609页 [查看摘要][在线阅读][下载 1162K] - 李剑;王广达;熊宁;李兆森;
半导体是国家的支柱产业和战略基础，随着第三代半导体技术的发展，芯片集成电路的制造与材料供应成为制约产业发展的关键。钨、钽等难熔金属靶材是制造半导体集成电路的关键材料，通过溅射制备的各种功能薄膜已应用到电子信息产业的各个领域。我国拥有丰富的难熔金属资源和较大的产业规模，但高端靶材仍然依赖进口。近年来，国内企事业单位从原材料提纯、制备加工以及性能调控等方面持续改进和提升难熔金属靶材质量，已突破高纯原料的制备和高性能靶材的加工，在高纯钨、钨钛合金靶材、钨硅合金靶材以及高纯钽靶等领域取得了显著的进步。本文分析了近年半导体用难熔金属靶材的研究现状，介绍了国内在高纯难熔金属靶材方面的技术进展，并对未来发展提出了建议。
2025年05期 v.43;No.223 593-600页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K] - 郭建威;董帝;吴壮志;陈福鸽;吴昊阳;刘洁;
采用传统无压烧结技术制备金属碳化物掺杂钨铼合金，对比研究了不同种类金属碳化物（ZrC、TiC、HfC）对钨铼合金微观组织和力学性能的影响，并分析讨论其强化机理。结果表明，金属碳化物可以增加钨铼合金的相对密度，减小晶粒尺寸，进而提高强度。碳化钛的强化效果最明显，最佳样品（W–4Re–0.8TiC）的相对密度、硬度和室温抗拉强度分别为96.77%、HV 396.1和233 MPa，对比钨铼合金基体分别提高了4.25%、21%和65%。同时，该合金在1200℃下具有585 MPa的抗压强度，对比钨铼合金基体提高了33%。
2025年05期 v.43;No.223 601-609页 [查看摘要][在线阅读][下载 1310K] - 侯世璞;张奎良;霍岩;马宽;唐洪奎;王永哲;李少强;瞿宗宏;赖运金;王庆相;
通过热等静压工艺在06Cr13Ni4Mo不锈钢基体上制备Mo_2FeB_2金属陶瓷涂层，研究了热等静压温度对涂层组织及性能的影响。结果表明：Mo_2FeB_2基金属陶瓷涂层主要由硬质相、粘结相和过渡相组成，并存在少量孔洞，其中硬质相主要为Mo_2FeB_2陶瓷强化相，粘结相主要为Fe，过渡相以Fe–Ni为主。随着热等静压温度升高，涂层组织从大块硬质相+粘结相逐渐转变为均匀细小的硬质相，热等静压后的涂层硬度均大于HV 1100。热等静压温度升高增强了界面元素扩散能力，当温度达到1150℃时，界面过渡层消失。06Cr13Ni4Mo基体材料的强度和硬度随着热等静压温度升高有所降低，塑性和冲击功提升。
2025年05期 v.43;No.223 610-616页 [查看摘要][在线阅读][下载 1242K] - 戴海辉;卢林;吴文恒;
采用选区激光熔化工艺制备了Ti_2AlC/Inconel 718复合材料试样，分别对复合材料试样进行了直接双时效、固溶双时效、均匀化+固溶双时效3种热处理，研究了不同热处理工艺对复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明：经过直接双时效热处理后，试样的组织中含有大量白色Laves相析出物；经过固溶双时效处理后，在试样晶界处析出大量针状的白色δ相析出物，同时在晶内析出γ′相与γ″相，形状为球状与圆盘状；相较于直接双时效与固溶双时效，经过均匀化+固溶双时效处理的Ti_2Al C/Inconel 718复合材料组织中的Laves相明显减少，但是碳化物的析出增多，并且大多沿晶界分布。由于γ′相与γ″相的析出，直接双时效处理试样显微硬度和拉伸强度明显提升，但由于强度的提升及沉积态Laves相未被充分溶解，导致断后延伸率及收缩率下降。固溶双时效处理和均匀化+固溶时效处理后的材料组织均发生了再结晶，抵消了选区激光熔化成形工艺获得的快速凝固组织，同时由于在晶界处析出了针状δ相，消耗了强化元素Nb，降低了γ″相与γ′相的析出，导致强度相对于直接双时效处理试样明显下降，塑性提升，达到了10.5%，满足了该材料的使用标准。
2025年05期 v.43;No.223 617-623页 [查看摘要][在线阅读][下载 976K] - 胡明磊;胡斌;张维;刘晓鸥;戴坤杰;倪晓晴;张亮;孔德成;董超芳;
试样重组技术对于核电厂反应堆压力容器的服役安全及延寿具有重要意义。为评估电子束焊接用于重组试样技术的可行性，本文针对核电厂常用的三种钢（16MND5合金钢、10Cr12Ni3Mo2VN马氏体不锈钢、X6NiCrTiMoVB 25-15-2奥氏体不锈钢）的夏比冲击试样进行电子束焊接重组，采用渗透剂无损探伤、光学显微镜和扫描电子显微镜等进行焊接效果评价与组织表征，并测试了试样的维氏硬度、冲击韧性等力学性能。结果表明，三种钢的焊缝区域组织相对致密，无明显裂纹缺陷产生，其中，10Cr12Ni3Mo2VN马氏体不锈钢重组试样的焊接质量最优，力学性能与重组前试样较为接近，说明电子束焊接在核电领域试样重组中具有较好的应用潜力。
2025年05期 v.43;No.223 624-632页 [查看摘要][在线阅读][下载 1372K] - 夏浙源;陈志辉;李嘉诚;邹泽昌;陈学永;唐翠勇;
基于传统成分设计理念提出新的“近混合焓+有效原子尺寸差”组元不平衡扩散设计思想，并首次应用于钛基非晶态合金粉末设计，通过机械合金化法成功制备出Ti_(60)Mn_(20-x) Cu_(20+x)(x=0, 10)非晶态合金粉末，并对合金系的非晶形成能力、热稳定性和微观形貌进行研究。结果表明，“近混合焓+有效原子尺寸差”组元不平衡扩散设计思想能够实现Ti-Mn-Cu合金系组元成分的优化设计，Ti_(60)Mn_(20-x) Cu_(20+x)(x=0, 10)合金粉末均具有良好的非晶形成能力和较高的热稳定性能；相较于Ti_(60)Mn_(20)Cu_(20)合金粉末，Ti_(60)Mn_(10)Cu_(30)合金粉末更易形成非晶态合金粉末，该结论与非晶形成能力理论模型预测结果一致。
2025年05期 v.43;No.223 633-640页 [查看摘要][在线阅读][下载 1578K] - 董清妍;王慧可;郑皓宇;汤黎辉;张群飞;肖长江;
以平均粒径5μm金刚石微粉为原料,Ti粉和A1粉为结合剂,使用六面顶压机在高温(1350～1550℃)、高压(5.5 GPa)下制备聚晶金刚石,研究了烧结温度对聚晶金刚石物相组成、微观结构和力学性能的影响。结果表明:在高温高压下,Ti和A1分别与金刚石完全反应生成TiC和Al_4C_3,聚晶金刚石主要由金刚石、TiC和Al_4C_3组成。随烧结温度的升高,聚晶金刚石的相对密度、磨耗比、维氏硬度、断裂韧性均出现先增加后降低的现象。当烧结温度为1500℃时,金刚石被结合剂紧密包裹,颗粒之间无明显孔洞,聚晶金刚石有最大的相对密度、维氏硬度、断裂韧性和磨耗比,分别为98.8%、54.2 GPa、5.23 MPa·m~(1/2)和6210。
2025年05期 v.43;No.223 641-646页 [查看摘要][在线阅读][下载 982K] - 李海英;苗天越;刘吉恺;薛海瑞;李国良;
针对烧结烟气微细粉尘处理效率低等问题,提出了一种新型的相变团聚与湍流团聚耦合的多场协同处理技术。采用数值模拟方法,深入研究了在多场效应下烧结微细粉尘的团聚行为及其演化参数对团聚效率的影响。结果表明:较低的入口速度能显著提高团聚效率,表现为烧结微细粉尘平均粒径的减小和出口处大粒径粉尘数密度的增加。入口速度为2m·s~(-1)时平均粒径为16.10μm,大粒径粉尘数密度为5.08×104个·cm~(-3)。初始体积分数的提高虽然不利于粉尘长大,但与出口处大粒径粉尘数密度成正比。体积分数为0.23%时平均粒径最大,为19.80μm;体积分数为0.62%时,大粒径粉尘数密度最大,可达7.40×10~4个·cm~(-3)。这表明较高的体积分数有利于粉尘处理效果。粉尘初始粒径的增加会导致其最终粒径数密度的减小,并与出口处大粒径粉尘的数密度呈反比关系,当初始粒径为0.78μm时,最终粒径最小,为38.90μm,出口处数密度却最高,为8.17×10~4个·cm~(-3)。这表明较小的初始粒径更有利于协同处理工艺的效果。
2025年05期 v.43;No.223 647-655页 [查看摘要][在线阅读][下载 1060K] - 鲍芳芳;孙志雨;朱郎平;丁贤飞;
基于Incopat专利数据库，从专利数据角度对全球钛合金热等静压粉末冶金技术专利进行文献检索、数据提取和计量分析，从专利申请趋势、技术趋势和主要国家申请等方面呈现全球热等静压钛合金专利的整体态势。结果显示：我国对热等静压钛合金的探索关注多，技术专利具备数量优势。热等静压钛合金专利申请主要围绕制备技术展开，三个细分主题分别为烧结粉末金属/硬颗粒/粉末冶金钛合金、烧结时间/烧结温度/钛合金金属、镍钛合金/热等静压/冷加工；专利申请机构主要以高校为主，中国、美国和俄罗斯为全球主要钛合金热等静压粉末冶金技术专利申请国家。今后需关注热等静压钛合金专利的数量提升和质量优化，增强校企间合作，推进热等静压钛合金粉末冶金研制主题的深化与专利布局。
2025年05期 v.43;No.223 656-662页 [查看摘要][在线阅读][下载 802K] 下载本期数据