《金属学报》主要刊登冶金科技和材料科学与工程方面具有创新性的原始学术论文和高水平的综述性文章，是我国在该领域历史悠久、学术水平高的核心期刊之一。 自创刊伊始，《金属学报》一直坚持正确的出版导向，模范贯彻执行党和国家的各项方针、政策，全心全意为国民经济和科学技术现代化服务，为我国的冶金和材料工业发展做出了巨大的贡献。
Keywords: 三元铝合金; 形核模型; 元胞自动机; 枝晶生长; 二次枝晶臂间距;
DOI：10.12074/202303.00612V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：针对铝合金砂型铸造较低冷速特点, 通过实测和分析不同凝固条件下的冷却曲线, 建立了适用于铝合金形核密度随最大形核过冷度呈指数性变化的形核函数. 通过与Pandat 软件热力学、动力学、平衡相图数据库相耦合, 并利用空间坐标变化等算法, 建立了适用于三元铝合金二维、三维枝晶生长的CA模型. 在该模型中, 同时考虑了溶质扩散、成分过冷、曲率过冷、晶体择优取向以及不同组元之间相互作用等重要因素的影响. 利用建立的形核和生长模型, 模拟了Al-7Si-0.36Mg合金在不同凝固条件下的二维枝晶演化及形貌特征, 描述了溶质组元的分布特征以及定量地预测了二次枝晶臂间距的变化, 并与实验结果进行了对比. 三维枝晶的模拟结果有效反映了枝晶空间结构复杂性和多样性, 并与实验结果吻合良好.
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Keywords: 0Cr16Ni5Mo钢; 氢脆; 氢陷阱; Eshelby等效夹杂;
DOI：10.12074/202303.00546V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：利用升温脱氢分析(TDS)实验研究了1000 MPa级0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢的氢陷阱行为. 同时, 采用慢应变速率拉伸实验(SSRT)研究了该钢缺口与光滑试样的氢脆敏感性, 并利用SEM观察了试样的断口形貌. 结果表明, 位错和晶界为该钢的主要氢陷阱, 充氢后缺口试样与光滑试样的伸长率均下降明显, 但强度变化不大. 随着氢含量的升高, 断口形貌由韧窝型韧性断裂向穿晶、准解理断裂, 甚至向沿晶断裂方式过渡. 由于C含量较少, 该钢的不可逆陷阱含量极少, 大量的可扩散氢使得该钢具有较高的氢脆敏感性. 最后利用与Eshelby 等效夹杂理论有关的氢致应力模型, 验证了应力集中与氢含量之间的变化关系.
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Keywords: 镍基单晶高温合金; 组织均匀性; 一次枝晶; 偏离角;
DOI：10.12074/202303.00575V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：采用一次枝晶间距、最小生成树(minimum spanning tree, MST)、Voronoi 多边形、FFT以及RO-XRD和EBSD等方法,研究了DD6 单晶高温合金枝晶分布的均匀性. 结果表明: DD6 单晶高温合金一次枝晶平均间距为325.7 mm, 变化率7.38%.Voronoi 多边形法给出的最近邻枝晶个数对应在5.87~5.93, 所占比例变化率超过30%; 另外, MST的枝干长度变化也比较明显, 达到26.95%, 不同位置处的FFT频谱也不同, 说明实验中选晶法获得的DD6 单晶高温合金组织均匀性有待于进一步提高. 上述结果也表明, 定向凝固单晶高温合金枝晶生长是一个动态调整的过程, 通过测量一次枝晶间距结合Voronoi 多边形和MST法可量证枝晶生长过程的变化程度, 而通常采用一次枝晶平均间距来衡量凝固过程稳定性是不充分的. 对选晶法获得的DD6 单晶高温合金择优取向与轴向(Z 轴)之间的偏离角进行了测量, 发现其值在10°以内, EBSD 测试的结果比ROXRD相应结果大, 这是由于RO-XRD在计算偏离角时选用了强度最大值所对应的衍射峰所致.
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Keywords: CO2腐蚀; 超临界CO2; X65 钢; Cl-; 腐蚀机制;
DOI：10.12074/202303.00615V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：利用高温高压反应釜研究了X65 管线钢在含有超临界CO2 (supercritical CO2, SC CO2)的3.5%NaCl 溶液、去离子水以及溶解有NaCl溶液的超临界CO2相中的腐蚀行为. 结果表明, Cl-的存在导致X65 钢在含有饱和SC CO2的NaCl溶液中的腐蚀速率显著升高, 腐蚀产物膜的晶粒形貌发生改变. X65 钢在超临界CO2相中的腐蚀速率远远低于在NaCl溶液中的腐蚀速率, 但出现局部腐蚀. X65 钢在含有SC CO2的NaCl溶液中的腐蚀分为3 个阶段: 第一个阶段为基体快速溶解阶段, 表面没有FeCO3生成; 第二阶段为FeCO3开始沉积阶段, 形成的FeCO3腐蚀产物膜不完整, 增大了阴极还原反应面积, 导致腐蚀加速; 第三阶段为腐蚀产物膜保护阶段, 形成的腐蚀产物膜致密性逐渐提高, 保护性好, 但Cl-仍然可以穿过腐蚀产物膜到达膜基界面, 从而加速钢的腐蚀. 建立了普通管线钢在含Cl-溶液中的超临界CO2腐蚀模型.
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Keywords: 纳米材料; 梯度纳米结构; 性能; 制备加工;
DOI：10.12074/202303.00639V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：本文简要综述了近年来国内外关于梯度纳米结构材料的研究进展, 包括梯度纳米结构的分类, 梯度纳米结构材料的主要性能特点及制备加工技术. 对梯度纳米结构材料面临的一些基础科学问题和工业应用探索进行了讨论和展望.
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DOI：10.12074/202303.00627V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：对Be, Mg, Ti 和Zr 4 种六方结构的纯金属进行不同表面的功函数和表面能的计算. 结果表明, 对于这4 种金属而言,不同表面取向之间的功函数和表面能差别很大, 其中(0001)表面的功函数最高, 表面能最低, (0111)表面的功函数最低, 表面能最高; 同族的2 种金属, 其不同表面的功函数F 变化规律相似, 表现为: F(0001)>F(0221)>F(1010)>F(1231)>F(1230)>F(0111), 而表面能g 的变化规律完全相反, 表现为: g(0001)
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Keywords: 显微计算机断层成像; 磁控溅射; 透射靶材; W薄膜;
DOI：10.12074/202303.00462V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：根据端窗透射Micro-CT靶材的理论模型设计了W-Al 透射靶材的基本结构, 结合Geant4 计算模拟软件和Müller 的靶温升计算模型分别确定了W靶面和Al 基体的厚度. 以YXLON光机的W-Al 透射靶材结构参数为依据, 采用磁控溅射法在Al 基体表面分别制备了厚度为2, 5 和8 mm的W薄膜, 并借助SEM进行微观形貌分析, 得到了致密度和均匀度均较好的W薄膜靶面. 借助YXLON的X射线管, 对3 种不同厚度靶材的X射线出射率及其对应所需功率进行了实验研究, 结果表明: W靶面的最佳厚度是5 mm, 此时, 靶材的X射线出射率最大且产生X射线所需的功率最小. 在此基础上, 进行了X射线出射率和X射线成像效果的对比实验, 结果表明: 无论在X射线出射率及其所需功率方面, 还是在X射线成像效果方面, W靶面厚度为5 mm的W-Al 透射靶材的性能均优于YXLON W-Al 透射靶材, 能够满足Micro-CT 所需的高质量靶材的应用要求.
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Keywords: 热自压连接; 热应力-应变过程; 束流功率; 显微组织; 力学性能;
DOI：10.12074/202303.00567V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：以电子束为热源, 采用不同的束流功率对TC4 钛合金进行刚性拘束热自压连接, 测试分析了连接接头界面焊合质量、组织和力学性能. 同时, 在实验基础上对刚性拘束热自压连接热应力应变过程进行有限元数值分析, 实验研究和数值模拟相结合分析了束流功率对连接接头界面焊合质量以及组织和性能的影响规律. 结果表明, 束流功率增加, 加热温度、高温区停留时间、高温区体积以及界面金属压缩塑性变形随之增加, 促进界面两侧原子扩散, 界面焊合质量提高. 束流功率显著影响连接接头组织, 小束流功率加热时能获得组织均匀的连接接头, 大束流功率加热时, 界面加热区产生针状a 相, 且a/a相界取向差主要位于59.85°附近, 呈现出在同一b 相晶粒内部产生的特点. 连接接头的力学性能受界面焊合率和加热区组织共同影响, 束流较小时, 界面未焊合缺陷多, 结合强度低; 束流较大时, 加热区发生显著组织转变, 晶粒粗大, 接头塑性差.束流功率为330W时, 接头组织均匀且界面焊合质量好, 获得综合力学性能优异的连接接头.
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Keywords: {114}<418>织构; 薄规格取向硅钢; 异常长大; 抑制剂;
DOI：10.12074/202303.00608V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：运用EBSD技术观察HiB钢在大压下率冷轧条件下薄规格样品的二次再结晶行为, 从而研究薄规格样品二次再结晶难以发生的原因. 通过渗氮处理添加抑制剂使二次再结晶能顺利发生, 并研究渗氮量对薄规格样品二次再结晶的影响,以及{114}<418>织构对黄铜与Goss 取向晶粒异常长大的影响. 结果表明, 在二次再结晶退火时, 相对于其它取向的晶粒, 两侧表层的{114}<418>取向附近的晶粒具有明显的长大优势, 并向中心层生长, 如果样品表层抑制剂强度不足, 其容易长大到样品的中心层吞并掉二次再结晶的核心而不利于二次再结晶的发生, 经渗氮补充抑制剂后能有效抑制表层晶粒的长大,从而有利于二次再结晶的发生和磁性能的提高; 在二次再结晶初期, {114}<418>取向附近的晶粒容易保留在发生异常长大的偏转Goss 取向晶粒和黄铜取向晶粒的中心处并形成岛晶而不利于它们的异常长大, 但该取向的晶粒对Goss 取向晶粒异常长大的影响较小.
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Keywords: 11Cr 铁素体不锈钢; 双环电化学动电位再活化法; 晶间腐蚀; M23C6;
DOI：10.12074/202303.00542V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：利用TEM, EDS和SAED等分析方法, 研究了11Cr 铁素体不锈钢409L在600 ℃敏化下析出物特性, 并将双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)用于评价409L钢的晶间腐蚀敏感性, 通过研究DL-EPR的扫描速率、介质成分、介质温度对测试结果的影响, 对该方法进行了优化, 并用该优化法研究了敏化处理对409L钢晶间腐蚀敏感性的影响. 结果表明, 敏化的409L钢发生晶间腐蚀是由于M23C6沿晶界析出. 在最优化条件下, DL-EPR法能定量评价409L钢的晶间腐蚀敏感性且具有良好的重复性. 随敏化处理时间延长, 沿晶界析出的M23C6增多, 晶间腐蚀敏感性也随之增强.
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