综述

  • 机器学习的发展现状及其在激光增材制造中的应用

    李翔;张亮;李京伟;

    激光增材制造技术可以快速制造出形状结构复杂且尺寸精度高的零件,被广泛应用于汽车、航空航天和医疗器械等领域。在激光增材制造过程中,为了得到性能更佳的合金和适用于不同材料的工艺参数,需要进行大量的反复试验,耗时且成本较高。机器学习通过输入试验数据和采用特定的算法,建立起能泛化的模型并通过自我更新和优化来不断提高结果的准确性,可以有效预测增材制造材料的成分、性能和缺陷,在高性能辅助材料开发方面具有广阔的发展前景。从上述三方面总结了近年来机器学习在激光增材制造中的应用实例,并提出了其未来发展的趋势及应用方向。

    2025年04期 v.47;No.268 1-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2535K]
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材料组织与性能

  • GCr15轴承钢从奥氏体化温度冷却过程中的组织转变

    任珺;李慧改;

    为了探索GCr15轴承钢中魏氏组织和针状铁素体的形成机制,对GCr15轴承钢铸坯和线材以一设定的速率30℃/min从900℃冷却至600℃,随后空冷至室温。采用金相显微镜、扫描电子显微镜对从900℃冷却至600℃的过程中铸坯和线材的组织转变进行了原位检测。结果表明:铸坯的奥氏体晶粒平均尺寸为237μm,线材为145μm;在以30℃/min的速率从900℃冷却至600℃的过程中,由于其奥氏体晶粒平均尺寸不同,铸坯中形成了魏氏组织,而线材中未形成魏氏组织;铸坯和线材中均发生了晶内针状铁素体在尺寸小于6μm的Al_2O_3上形核和长大。

    2025年04期 v.47;No.268 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2403K]
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  • 富铜相对17-4PH不锈钢400℃时效过程中G相析出的影响

    张春风;王泽民;刘文庆;

    对17-4PH不锈钢进行1 040℃加热1 h水冷的固溶处理,随后于580℃回火4 h使富Cu相析出和在400℃进行长期时效处理。利用显微硬度计、原子探针层析技术(atom probe tomography, APT)及高分辨率透射电子显微镜(high resolution transmission electron microscope, HRTEM)研究了富Cu相对17-4PH不锈钢时效过程中G相析出的影响及其硬度随G相微观结构的变化。结果表明:回火后时效的试样硬度低于直接时效的试样,预回火生成的粗大富Cu相周围富集了Ni、Mn元素,在随后的时效过程中,Si元素在Ni、Mn富集区偏聚,加速了Ni-Mn-Si团簇向G相的转变。

    2025年04期 v.47;No.268 20-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 2444K]
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  • 1300MPa级低合金20SiMnMo钢的相变特性与力学性能

    张啸哲;葛琛;赵洪山;刘光穆;董瀚;

    在25CrNiMo钢成分的基础上,采用以SiMn替代CrNi的成分优化,设计了1 300 MPa级低合金20SiMnMo钢。通过经验公式计算结合热膨胀试验、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、硬度测试、拉伸试验和冲击试验等,对两种钢的相变特性、微观组织与力学性能进行对比研究。结果表明:20SiMnMo钢的贝氏体和马氏体临界冷速与25CrNiMo钢的相近,分别为1和5℃/s。300℃回火后20SiMnMo钢的屈服强度和抗拉强度分别为1 316和1 546 MPa,室温及-40℃冲击吸收能量分别为70和25 J,达到了与25CrNiMo钢相近的强韧性匹配。

    2025年04期 v.47;No.268 26-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2842K]
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  • 水蒸气对热轧先进高强钢板内氧化的影响机制研究

    张耀泽;吴广新;严定峰;

    由于锰和硅含量较高,先进高强钢板在高温卷取过程中会发生选择性氧化,影响后续的酸洗效率,且热轧过程中存在水蒸气可能降低钢板的表面质量。为此,研究了水蒸气对含0.18%C、1.80%Si和2.50%Mn(质量分数)的热轧先进高强钢板高温卷取过程中发生内氧化的影响。结果表明:水蒸气的存在明显增加高强钢板的内氧化深度,并影响氧化皮的构成;在含水蒸气的气氛中还原铁从氧化皮-基体界面向外生长,而在干燥气氛中还原铁从氧化皮表面向内生长;水蒸气的存在未导致钢板脱碳深度显著增加。

    2025年04期 v.47;No.268 33-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 2012K]
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  • 温度对CoCrFeMnNi和Fe40Mn20Cr20Ni20高熵合金拉伸性能的影响

    刘昆阳;潘少鹏;晋玺;乔珺威;

    使用分子动力学方法模拟了退火态CoCrFeMnNi和Fe_(40)Mn_(20)Cr_(20)Ni_(20)高熵合金在300和77 K的单轴拉伸试验过程,并结合公共邻域分析、位错分析和平面缺陷分析等研究了温度对合金微观组织演变和塑性变形行为的影响。结果表明:由于堆垛层错和层错结构的差异,CoCrFeMnNi和Fe_(40)Mn_(20)Cr_(20)Ni_(20)高熵合金在室温拉伸时的塑性变形机制不同。Fe_(40)Mn_(20)Cr_(20)Ni_(20)合金的不稳定堆垛层错能较低而固有堆垛层错能较高;温度降低使合金屈服强度升高,广义堆垛层错能降低,合金中更易产生堆垛层错和其他平面缺陷结构。

    2025年04期 v.47;No.268 41-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2489K]
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金属材料及其应用

  • 海洋工程用耐蚀钢筋开发

    周玉丽;晁月林;宫翠;邸全康;周洁;王勇;

    采用50 kg真空中频感应炉冶炼和二辊轧机轧制制备了3种Cr、Mo含量不同的海洋工程用耐蚀钢筋,对比分析了Cr、Mo添加量对钢筋显微组织、力学性能、极化曲线和耐蚀性能的影响。结果表明:在模拟的碱性混凝土环境中,3种钢筋的耐蚀性能均较好,72 h内的平均腐蚀速率分别为HRB400钢筋的22.1%、9.6%和12.7%,Cr、Mo能改善钢筋在饱和Ca(OH)_2溶液中的耐蚀性;在2%NaCl溶液中,随着Cr和Mo含量的增加,钢筋的开路电位E_(op)均明显向正极移动;随着Cr含量的增加,钢筋的极化阻抗增大,表明钢筋的耐蚀性提高。

    2025年04期 v.47;No.268 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1439K]
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  • 钛对Nb-V微合金化C110级油套管钢抗硫化物应力开裂性能的影响

    刘奕辉;周高阳;操光辉;董晓明;张忠铧;

    采用NACE标准中的双悬臂梁(NACE-D)法和拉伸试验、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能量色散X射线光谱仪和电子背散射衍射研究了钛对Nb-V微合金化C110级油套管钢的力学性能、微观组织及抗硫化物应力开裂(sulfide stress cracking, SSC)性能的影响。结果表明:Nb、V元素易在Ti元素所在区域偏聚,形成大量氢捕获能力不佳的(Ti, Nb, V)(C,N)碳氮化物,导致VC、NbC、(Nb, V)C等纳米级氢陷阱含量下降,从而使Ti-Nb-V微合金化油套管钢的力学性能和抗SSC性能下降。

    2025年04期 v.47;No.268 54-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 3614K]
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  • 23CrNi3Mo钎具钢带状组织形成的原因及控制

    张慧峰;易敏;穆相林;刘洋洋;

    在凿岩过程中断裂的23CrNi3Mo钎具钢存在严重的带状组织。分析了形成带状组织的原因,结果表明:23CrNi3Mo钎具钢中的带状组织是由贝氏体中M-A岛的分布差异和碳偏析造成的。此外,还试验验证了采用扩散退火、正火等热处理工艺或优化轧制工艺可减少或完全消除23CrNi3Mo钎具钢的带状组织。

    2025年04期 v.47;No.268 63-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 4994K]
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  • 多道次拉拔4043铝合金焊丝均匀化过程中的组织和性能变化及其温度场数值模拟

    王江林;李俊;李绍宏;彭明军;卜恒勇;李萌蘖;起华荣;

    将4043铝合金杆经多道次拉拔成不同直径的焊丝。采用金相检验、硬度测试、拉伸试验、能谱分析等方法研究了焊丝均匀化过程中的组织和性能变化。结合有限元软件对焊丝均匀化过程中温度场进行了数值模拟。结果表明:随着焊丝直径的减小,其硬度升高。当均匀化温度为550℃时,焊丝第二相尺寸细化、分布均匀、力学性能最优;随着均匀化温度的进一步提高,焊丝第二相粗化聚集并析出针状AlFeSi相,力学性能下降。温度场的有限元模拟结果对4043铝合金焊丝均匀化工艺的制定有一定的参考价值。

    2025年04期 v.47;No.268 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1979K]
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  • 后处理对选区激光熔化成形Cu-1Cr-0.1Zr合金组织与性能的影响

    邵立;庄一强;施慧;徐屹峰;陈卓;闵永安;

    对选区激光熔化(selective laser melting, SLM)制备的Cu-1Cr-0.1Zr合金进行930、980与1 030℃保温60 min的固溶处理,随后于430℃时效30、300 min,以提高铜合金的硬度和导电性能。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、维氏硬度计和X射线衍射仪等,研究了不同固溶-时效处理工艺对合金显微组织和性能的影响。结果表明:SLM成形Cu-1Cr-0.1Zr合金经不同固溶时效工艺处理后,硬度为70.6~137.1 HV0.1,电导率为28.4~87.3%IACS;固溶温度为930℃时,Cr与Zr原子从基体脱溶,慢冷试样的硬度升至115.6 HV0.1,电导率高达87.3%IACS;固溶温度为980℃时,Cr、Zr原子在铜基体中固溶度达到最大,慢冷试样的硬度降至75.8 HV0.1,电导率降至33.7%IACS;1 030℃固溶时,温度过高导致晶界熔化,形成孔洞缺陷,合金性能下降。纳米级第二相的共格析出能显著提升硬度,Cr、Zr固溶度的降低以及非共格析出相的粗化明显提升电导率。

    2025年04期 v.47;No.268 79-84+88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1567K]
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  • 汽车用6×××系铝合金薄板的波纹度研究

    顾华锋;孟双;迟蕊;徐志远;胡国强;李涛;于宏;

    采用万能拉伸试验机、金相显微镜、粗糙度仪等研究了化学成分、表面类型和预拉伸变形量对6×××系铝合金薄板粗糙度R_a、波纹度W_(sa)的影响。结果表明:随着预拉伸变形量从2%增加至10%,薄板的R_a和W_(sa)增大,预拉伸变形量为10%的薄板R_a和W_(sa)增大最明显,普通轧辊轧制的表面(MF表面)的R_a增大较电火花毛化的轧辊轧制的表面(EDT表面)明显,EDT表面的W_(sa)大于MF表面;提高硅和铁含量、降低镁含量均使薄板的W_(sa)增大;预拉伸变形量为10%、表层晶粒尺寸约为38μm的6×××系铝合金薄板波纹度较易控制。

    2025年04期 v.47;No.268 85-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1049K]
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钢铁冶金

  • 纵向弱磁场对单晶高温合金定向凝固突变截面处杂晶形成的影响

    周屹林;梁少峰;杨佳豪;张丛江;任维丽;

    研究了纵向磁场强度、抽拉速度和温度梯度对单晶高温合金定向凝固过程中平台杂晶形成的影响。结果表明:随着纵向磁场强度的增加,变截面平台处杂晶形成的范围扩大。此外,温度梯度和抽拉速度的提高均使纵向磁场促进的杂晶形成的倾向增大。模拟和试验结果均表明,纵向弱磁场使平台边缘和中心的温差增大,这是由于该磁场抑制了液-固界面前沿熔体的径向流动,从而减少了变截面平台区域的径向热交换,使平台边缘的过冷度增大,最终导致杂晶形成。

    2025年04期 v.47;No.268 89-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2379K]
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生产经验

  • 冷轧钢板表面线状缺陷的形成原因和预防措施

    余志军;梁泽成;宁子识;熊柳强;周明科;

    冷轧板表面常常出现线状缺陷。根据3种典型线状缺陷的分布规律、宏观和微观形貌,确认线状缺陷的形成是卷渣、气孔及粗轧过程中板坯边部过度冷却所致的。根据缺陷的形成原因提出了相应的预防措施。

    2025年04期 v.47;No.268 99-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 1013K]
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