《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: 不锈钢; 核电材料; 应力腐蚀开裂; 高温碱性溶液; 断口形貌;
DOI：10.12074/202303.00620V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：利用电子背散射衍射(EBSD) 和显微硬度(HV) 测量技术, 表征了原始态、锻造固溶处理态和锻造去应力处理态316LN不锈钢(316LNSS) 的显微组织和残余应变. 利用U型弯曲应力腐蚀评价方法, 研究了3 种材料在325 ℃, 3.5%NaOH溶液中的应力腐蚀开裂(SCC) 行为的差异. 结果表明, 原始态316LNSS的SCC数量最多, 裂纹扩展速率最大, 而锻造固溶处理态316LNSS的SCC敏感性最低; 原始态和锻造固溶处理态的316LNSS在高温碱性溶液中发生明显的沿晶应力腐蚀开裂(IGSCC), 而锻造去应力态的316LNSS发生混合型SCC; 去应力处理不能有效消除锻造过程中可能产生的条带组织, 不利于316LNSS整体抗SCC性能的提高.
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Keywords: 高强铝合金; 铝合金结构材料; 铝合金设计; 铝加工;
DOI：10.12074/202303.00492V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：本文简述了国内外高强铝合金发展的理论基础及其材料的制备加工技术. 针对大规格高性能铝合金材料的成分设计、熔炼、均匀化、固溶、淬火、预拉伸以及时效各工序的相关技术的研究热点和发展进行了介绍和讨论. 并对我国该类铝合金及其发展和应用提出了建议.
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Keywords: 激光立体成形; 竖直外侧壁; 向内倾斜; 分析模型;
DOI：10.12074/202303.00610V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：采用激光立体成形制备了层数逐渐增加的块状试样, 分析了零件竖直外侧壁向内倾斜的原因. 基于利用粉末累积高度重构单道熔覆层横截面轮廓的方法, 构建了描述竖直外侧壁轮廓逐层演化的分析模型. 利用该模型重构了不同单道熔覆层宽高比和激光束有效作用范围下的竖直外侧壁轮廓, 并分析了2 者的影响. 结果表明, 逐层叠加过程中, 已沉积的熔覆层将影响之后熔覆层的形成; 由于单道熔覆层的横截面为弧形, 其与激光束相交形成的边界熔池将向零件内部收缩, 从而引起边界单道熔覆层向内收缩及竖直外侧壁向内侧倾斜; 随沉积高度增加, 倾斜程度减小并趋于消失. 初始单道熔覆层宽度一定时, 减小激光束有效作用范围有利于外侧壁趋于竖直但却增大其偏离量; 单道熔覆层宽高比对外侧壁的影响几乎可以忽略.
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Keywords: 高温合金; 定向凝固; 单晶; 涡轮叶片;
DOI：10.12074/202303.00560V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：分析了高温合金叶片复杂部位的凝固过程, 提出了单晶组织的三维生长机制和精确制导的新理念. 通过展示一系列的新发明, 如导热体引晶技术、平行式加热和冷却定向凝固设备、对叶片不同部位分别进行定点冷却和定点加热的复合控制引晶技术、薄壳降升法制造单晶叶片技术等, 显示了高温合金叶片单晶凝固技术发展的新思路和新举措. 这些新理念的提出和新发明的实施, 将有助于高温合金单晶叶片这种高精产品的制造方式实现从粗放式到精细式的根本转变.
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Keywords: HR3C钢; 时效; s 相; 相计算方法; 显微组织;
DOI：10.12074/202303.00589V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：利用OM, SEM和TEM研究了一种超超临界用HR3C钢在700 和750 ℃长期时效至2000 h 过程中s 相的析出行为, 借助相计算方法探究了影响s 相析出的因素. 结果表明, HR3C钢在700 和750 ℃时效1000 h 就有不规则块状第二相在晶界析出, 且随时效时间延长而增多和粗化; EDS分析表明该相主要含Fe 和Cr, 结合SAED的分析结果最终确定其为s-Fe-Cr 金属间化合物; 通过相计算方法对初始态HR3C钢进行分析认为, 显微组织或相结构等差异可能是影响后续s 相析出行为的原因.
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Keywords: 等离子弧; 焊接; 熔池; 耦合; 正交试验;
DOI：10.12074/202303.00540V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：针对穿孔等离子弧焊接工艺, 建立了定点焊的二维轴对称非稳态数理模型, 描述高温流动的电弧与工件熔池的耦合输运过程, 通过数值模拟获得了电场、磁场、流场与温度场的演变规律. 模拟焊缝熔合线与实验结果吻合较好, 验证了数学模型的合理性. 研究结果表明: W阴极尖端附近的电流密度与温度是最高的; 等离子弧在工件上部呈现出“钟形”, 而在中心轴线处因进入小孔呈细长的“锥形”; 高速Ar 气等离子体冲击到小孔壁面时速度急剧降低, 小孔内出现高压区和Ar 气等离子体的返流现象; 熔池内流动与传热的综合作用使焊缝熔合线呈倒“喇叭形”. 进一步对焊接的操作参数及焊枪结构参数进行了影响因素的正交试验模拟. 极差分析表明, 焊枪的结构因素比焊接操作参数更重要, 即对电极间距、电极内缩量、喷嘴孔径需予以重点考虑, 以获得良好的焊缝形状.
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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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DOI：10.12074/202303.00561V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：单晶高温合金是一种复杂组元多相组织材料, 随着合金化程度的不断提高、难熔元素的增多和叶片结构的复杂化与大型化, 凝固缺陷控制成为提高叶片质量和性能的关键. 单晶合金的凝固组织及凝固缺陷不仅与合金成分有关, 还取决于其凝固特性及工艺条件, 本文阐述了先进单晶合金固/液相变温度、凝固分配系数等凝固特性的特点和变化规律, 重点分析了晶体取向偏离和杂晶2 种典型凝固缺陷形成机制及其与凝固特性、工艺条件的关系, 探讨了解决复杂单晶叶片典型缺陷的方法和思路, 并评述了不同控制方法的实施效果.
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Keywords: 球墨铸铁; 凝固; 离异共晶; 元胞自动机; 显微组织模拟;
DOI：10.12074/202303.00504V1
submitted time 2023-03-19
Abstract：改进了前期工作建立的多相元胞自动机(multi-phase cellular automaton, MCA)模型, 模拟以离异共晶方式凝固的球墨铸铁的显微组织演化. 在模型中采用局部溶质平衡法计算石墨和奥氏体的生长动力学, 并在石墨的生长模型中考虑石墨与Fe 的密度比. 该模型可以模拟出与实验观测相符合的显微组织形貌. 应用该模型模拟分析了石墨与奥氏体的相互作用和竞争生长机制, 讨论了冷却速率对凝固结束时石墨球大小和尺寸分布的影响, 将模拟结果与实验结果进行了比较. 结果表明: 奥氏体的析出促进邻近石墨在液相中的生长; 奥氏体和石墨两相的生长受C 扩散控制; 当石墨被奥氏体包围后,生长速度减慢. 此外, 随着冷却速率的增大, 凝固时间缩短, 石墨球平均半径减小, 不同冷速条件下石墨球尺寸分布的变化规律与实验结果吻合较好.
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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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