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磁场对合金材料服役性能影响的研究进展

材料导报 2024年第10期38卷 196-208页

作者：周安阳郭伟玲黄艳斐王志远王海斗邢志国陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

随着我国海洋工程、运载火箭、天地往返等重大战略工程的实施,合金作为各种装备的主要材料,在苛刻工况下的服役性能提升尤为迫切,如合金材料在海洋大气、深海、高原严寒等复杂环境中的防腐性能提升,在高温、重载环境中关键部件的长寿命... 详细信息

随着我国海洋工程、运载火箭、天地往返等重大战略工程的实施,合金作为各种装备的主要材料,在苛刻工况下的服役性能提升尤为迫切,如合金材料在海洋大气、深海、高原严寒等复杂环境中的防腐性能提升,在高温、重载环境中关键部件的长寿命可靠服役,在航空航天、地质钻探环境中的减摩,在高速、高压环境中的力学性能提升等问题,使得实现合金材料高性能、高可靠的研究成为近年来的热点话题。磁场处理区别于传统合金加工方法,为提高合金材料性能提供了新的途径和方法,具有无接触、清洁、降低资源能耗等特点,对合金材料的制备以及加工工艺而言具有极其重要的意义。本文首先从固态和熔融态合金两条路线出发归纳了磁场不同的典型作用机理及其研究进展,梳理分析了磁场处理下凝固过程中的晶体结构以及磁场对固态合金微观组织(包括磁畴、相变和位错)的影响;其次针对磁场对合金性能影响的问题,从力学、摩擦、疲劳性能、耐腐蚀四个方面来阐述,对比分析不同类型、强度、方向的磁场对合金性能的影响效果差异;最后展望了磁场处理合金的未来发展趋势,并提出了亟待解决的问题。

关键词：磁场处理合金机理微观组织性能

钛含量对ThMn型SmFe合金的磁性能、微结构与磁化行为的影响

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中国稀土学报 2024年

作者：邢梓操刘冰玉俞能君李迎畅杨杭福吴琼葛洪良中国计量大学材料与化学学院绵阳量大技术创新服务有限公司

本文系统研究了熔体快淬速率和Ti含量对Sm0.8Zr0.2(Fe0.8Co0.2)12-xTix(x=0.50， 0.75， 1.00， 1.25)合金磁性能、相组成、显微结构及磁化行为的影响。研究发现，合适的Ti含量和熔体快淬速率有利于磁体磁性能的优化，熔体快淬速率为30 ... 详细信息

本文系统研究了熔体快淬速率和Ti含量对Sm0.8Zr0.2(Fe0.8Co0.2)12-xTix(x=0.50， 0.75， 1.00， 1.25)合金磁性能、相组成、显微结构及磁化行为的影响。研究发现，合适的Ti含量和熔体快淬速率有利于磁体磁性能的优化，熔体快淬速率为30 m/s的Sm0.8Zr0.2(Fe0.8Co2)11Ti合金表现出较好的磁性能。X射线衍射图谱显示，Ti有助于合金中形成ThMn12型SmFe12相。然而，合适的Ti含量和熔体快淬速率均无法抑制析出α-(Fe，Co)相。熔体快淬速率为30 m/s的Sm0.8Zr0.2(Fe0.8Co0.2)12-xTix合金的Henkel曲线显示，x = 1.00时合金表现出最强的交换耦合作用。TEM结果表明x = 1.00时合金的晶粒尺寸更加细小且尺寸分布更加均匀，是其交换耦合作用较强的主要原因，进而优化合金剩磁比和最大磁能积。此外，针对ThMn12型相的元素含量分析证明过量的Ti含量会导致ThMn12型相中的Ti含量增加而Co含量下降，从而导致ThMn12型相磁晶各向异性下降，使合金内禀矫顽力下降。

关键词：稀土永磁材料 SmFe 合金熔体快淬磁性能微观结构

飞秒-纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对合金的定量分析

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中国无机分析化学 2024年第2期14卷 214-222页

作者：何亚雄王一钦韩晶阳许淼陈楠谭金宝温起帆柯川高亮才来中赵栋烨核工业西南物理研究院成都610225 西南交通大学电气工程学院成都611731 哈尔滨工业大学物理学院哈尔滨150006

激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术几乎不受聚变环境中的强磁场影响,是一种最有希望实现托卡马克装置中面向等离子体材料(Plasma facing materials,PFMs)原位在线诊断的技术,已被用于多个托卡马克PFMs... 详细信息

激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术几乎不受聚变环境中的强磁场影响,是一种最有希望实现托卡马克装置中面向等离子体材料(Plasma facing materials,PFMs)原位在线诊断的技术,已被用于多个托卡马克PFMs壁诊断。然而,LIBS技术对PFMs表面元素的探测限、定量分析以及PFMs的服役状态判定依旧面临很大挑战。采用同轴飞秒-纳秒激光协同技术,建立了飞秒-纳秒双脉冲激光诱导击穿光谱(fs-ns-DP-LIBS)技术,通过高峰值功率、低激光能量的飞秒激光诱导等离子体,再用纳秒激光增强常规单脉冲LIBS技术信号发射强度,进而提升常规单脉冲LIBS的探测灵敏度,同时结合6种合金标准样品,采用fs-ns-DP-LIBS技术对样品中的主要元素进行了定量分析,并进一步结合机器学习方法对6种合金进行种类判别。结果显示:在纳秒单脉冲和飞秒单脉冲LIBS检测中,Ni、Fe和Mo在400~800 nm波段没有观察到明显特征峰,仅观察到Cr的特征峰;在飞秒-纳秒脉冲间2μs延时,NiⅠ498.02 nm、FeⅠ517.16 nm、FeⅠ523.85 nm、MoⅠ588.83 nm和MoⅠ603.07 nm均被激发,且Cr的特征峰强度增强明显;并且相比对纳秒单脉冲LIBS技术,Cr的信号强度提高约7倍。定量分析结果显示,fs-ns-DP-LIBS技术绘制的定标曲线拟合度(R ^(2))更高,且Cr的探测限提高约3.5倍。进一步采用决策树、最近邻、线性判别和支持向量机等算法对6种合金进行了分类研究,线性判别和支持向量机的分类预测准确率大于99%。研究有望为原位LIBS技术诊断PFMs壁表面元素、定量分析及其服役状态判定提供检测方法。

关键词：托卡马克激光诱导击穿光谱飞秒-纳秒双脉冲定量分析合金

激光熔覆FeCoCr NiBNb高熵合金涂层组织调控及耐磨耐蚀性能研究

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热加工工艺 2024年

作者：张国松王文超刘涛陈兵张宗佳山东科技大学机械电子工程学院山东能源重型装备制造集团有限责任公司

针对真空泵转子轴在实际工况中的表面磨损、腐蚀问题，采用激光熔覆技术在球墨铸铁(QT500-7)表面制备了FeCo0.5Cr Ni1.5B0.5Nb0.1高熵合金涂层，并研究不同激光扫描速度(300、400、500、600 mm/min)对涂层物相组成、显微组织、显微硬度... 详细信息

针对真空泵转子轴在实际工况中的表面磨损、腐蚀问题，采用激光熔覆技术在球墨铸铁(QT500-7)表面制备了FeCo0.5Cr Ni1.5B0.5Nb0.1高熵合金涂层，并研究不同激光扫描速度(300、400、500、600 mm/min)对涂层物相组成、显微组织、显微硬度、耐磨及耐蚀性能的影响。结果表明，随着激光扫描速度的增加，涂层发生了局部相变，晶粒细化，晶间逐渐出现硼化物、碳化物沉淀，起到了析出强化作用。涂层显微硬度及耐磨耐蚀性能随扫描速度的增加先增加后降低。当扫描速度为500 mm/min时，涂层物相由FCC、Laves相和少量硼化物、碳化物组成，强韧兼具，涂层平均显微硬度最高，为632.3 HV0.2，大约为基体的2.75倍，且其具有最优的耐磨性和耐蚀性。

关键词：激光熔覆扫描速度 FeCo Cr Ni B Nb 合金磨损腐蚀

RH精炼过程中合金熔化混匀现象的水模型研究

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太原理工大学学报 2024年

作者：许智博陈超王佳李怡宏曹瑞云赵岩松薛利强范晋平太原科技大学材料科学与工程学院太原理工大学建筑学院太原理工大学材料科学与工程学院山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂

【目的】在RH精炼处理的不同阶段，根据需要会加入大量合金，以调整钢液成分，其在RH中的运动、熔化及均匀分布，决定了精炼过程的生产节奏。【方法】本文通过水模型实验与数值模拟，研究了NaCl饱和溶液与NaCl颗粒分别作为示踪物质，在R... 详细信息

【目的】在RH精炼处理的不同阶段，根据需要会加入大量合金，以调整钢液成分，其在RH中的运动、熔化及均匀分布，决定了精炼过程的生产节奏。【方法】本文通过水模型实验与数值模拟，研究了NaCl饱和溶液与NaCl颗粒分别作为示踪物质，在RH装置内的传输过程及混匀现象。以KCl溶液冻成的盐球类比重型合金，研究其由真空室顶部进入RH后的运动及混匀过程。【结果】结果表明：颗粒与溶液在各点处的无量纲浓度曲线变化趋势一致，颗粒方案的响应时间和第一峰值时间略晚于溶液方案，第一峰值浓度也较低，这和颗粒溶解过程有关。当溶液体积或颗粒质量增加后，在下降管出口处盐水溶液的浓度曲线第一峰浓度较大且峰值时间较短。颗粒作为示踪物质时的混匀时间均远高于（接近2倍）同等盐分溶液的方案。在RH加入盐球时，其在真空室底部短暂停留后流入下降管，随后停留在钢包底部直至融化，期间缓慢释放盐分，使得钢包底部区域达到混匀的时间较长。在实际RH精炼过程中，加入重型难熔合金后，应注意钢包底部区域物质的混合规律。

关键词：合金 RH 水模型熔化混匀

AuAl合金阳极氧化膜的制备与耐腐蚀性能研究

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昆明理工大学学报(自然科学版) 2024年

作者：杨荣清战明艺于杰崔小英曹栋宇唐淼赵小青昆明理工大学材料科学与工程学院

AuAl2合金作为彩色首饰用合金材料，其成分为79%的Au和21%的Al，满足18K金比例，与其他首饰用金合金相比，呈现鲜艳的紫色。在首饰镶嵌中得到广泛应用。但其在佩戴过程中容易被汗液腐蚀，本文对AuAl2合金采用阳极氧化的工艺，旨在AuAl2... 详细信息

AuAl2合金作为彩色首饰用合金材料，其成分为79%的Au和21%的Al，满足18K金比例，与其他首饰用金合金相比，呈现鲜艳的紫色。在首饰镶嵌中得到广泛应用。但其在佩戴过程中容易被汗液腐蚀，本文对AuAl2合金采用阳极氧化的工艺，旨在AuAl2合金表面形成Al2O3氧化层来提高AuAl2合金耐腐蚀性能。通过对真空熔炼后的AuAl2合金进行阳极氧化工艺探讨，并对阳极氧化后的AuAl2合金进行电化学工作站测试、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜、表面接触角、电感耦合等离子光谱发生仪(ICP)对比分析。实验结果表明：耐蚀性能较优的工艺为：电解液为PH1草酸，电压为5V，氧化时间为300s，氧化温度为30℃。阳极氧化后样品的表面粗糙度增加，接触角从亲水性变为疏水性。阳极氧化膜及稀土元素Y的掺杂降低了Al的释放量。

关键词：阳极氧化 AuAl 合金耐腐蚀性能电化学

基于AdvantEdge切削参数对Al-Mn合金车削温度的影响研究

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机械设计与制造 2024年

作者：史忠震许贞俊晏南军贵州中铝铝业有限公司贵州装备制造职业学院贵州交通职业技术学院

为了分析车削Al-Mn合金过程中切削参数对切削温度的影响规律，通过AdvantEdge FEM有限元仿真和实验相结合方法得出切削参数对切削温度影响重要程度依次为背吃刀量>进给量>切削速度。运用spss软件对数据进行方差分析和通过多元线性回归... 详细信息

为了分析车削Al-Mn合金过程中切削参数对切削温度的影响规律，通过AdvantEdge FEM有限元仿真和实验相结合方法得出切削参数对切削温度影响重要程度依次为背吃刀量>进给量>切削速度。运用spss软件对数据进行方差分析和通过多元线性回归分析得出切削用量对切削温度的影响均为显著，同时分析得到切削温度的预测模型，通过预测模型可提前预估出切削过程中刀具的最高温度从而优化切削参数可以改善切削性能，提高工件的加工精度。

关键词：合金切削参数切削温度有限元

磷化电流密度对A286合金电化学磷化膜组织结构和结合强度的影响

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材料保护 2024年第2期57卷 128-133,147页

作者：胡勇周昊杜孟飞曾宇乔张旭海方峰东南大学材料与科学工程学院江苏南京211189 宝钢金属有限公司上海200940

A286合金表面易钝化,通过传统化学磷化方法在其表面难以沉积磷化膜,而电化学磷化可避免钝化膜对磷化反应的抑制作用。因此,研究磷化电流密度对磷化膜组织结构和性能的影响规律很有必要。通过电化学磷化首次在A286合金表面形成了致密、... 详细信息

A286合金表面易钝化,通过传统化学磷化方法在其表面难以沉积磷化膜,而电化学磷化可避免钝化膜对磷化反应的抑制作用。因此,研究磷化电流密度对磷化膜组织结构和性能的影响规律很有必要。通过电化学磷化首次在A286合金表面形成了致密、高膜基结合力的磷化膜。利用电化学工作站对不同电流密度下磷化过程中电位-时间(ϕ-t)曲线进行测绘,研究电化学磷化膜生长过程的特点;使用扫描电子显微镜(SEM)观察磷化膜的显微组织形貌;使用能谱仪(EDS)分析磷化膜中不同区域的化学成分;使用X射线衍射仪(XRD)研究磷化膜的物相结构;使用划痕仪测定磷化膜与基体的结合力。结果显示:A286合金电化学磷化膜的沉积模式为逐层生长-堆叠的形式。低电流密度下,磷化膜为单一的Hopeite相,组织结构粗大、疏松,膜基结合力约为6 N。随着磷化电流密度的增加,磷化膜逐渐转变为Zn+Hopeite复相,组织结构细化、致密,膜基结合力提高。当阴极电流密度为160 mA/cm^(2)时,膜基结合力高于60 N。综合可知,磷化电流密度的增加有利于电化学磷化膜的致密化,有利于膜基结合力和耐磨性的提高。

关键词：电化学磷化膜电流密度 A286 合金组织结构膜基结合力

热压处理对气相合金化法制备的镁锌合金显微组织和耐蚀性的影响

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材料保护 2024年第2期57卷 12-17,97页

作者：张国琛牛立斌高波雷声媛牛艳娥西安科技大学材料科学与工程学院陕西西安710055 榆林职业技术学院机电工程系陕西榆林719000

为了有效改善镁合金的性能,探究在冷凝和热压2种状态下,锌对镁合金的显微组织和腐蚀行为的影响,采用气相合金化法制备出Mg-Zn二元合金,并通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)以及电化学工作站... 详细信息

为了有效改善镁合金的性能,探究在冷凝和热压2种状态下,锌对镁合金的显微组织和腐蚀行为的影响,采用气相合金化法制备出Mg-Zn二元合金,并通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDX)以及电化学工作站等手段进行研究和分析。结果表明:冷凝态和热压态的合金的物相均由α-Mg,MgZn,Mg_(7)Zn_(3)以及MgZn_(2)相组成。经300~360℃、压力为10 MPa条件下热压40 min后,合金的显微组织更均匀化、更致密,且逐渐形成条状组织;随着热压温度的升高,合金的腐蚀电流密度下降,耐蚀性增强。当热压温度为320℃,时间由4 h延长到12 h后,合金的塑性变形程度明显增大,析出细小的Mg_(7)Zn_(3)相增多,且分布均匀,合金的耐蚀性降低。

关键词： Mg-Zn 合金气相合金化热压耐蚀性