2026年第12期

>ARTICLE

• 稀土元素Ce对Al-Cu-Mn-Mg合金显微组织及力学性能的影响

  余文涛, 张晗, 张卫霞, 吕亚东, 杨海燕, 薛彦庆, 郝启堂

  2026,55(12):2993-3002   DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(2.81 M)( 0)

  摘要：采用OM、SEM、TEM及XRD等表征技术研究了微量Ce对Al-Cu-Mn-Mg合金显微组织与力学性能的影响。结果表明：随着Ce含量的增加，合金中会形成两种不同的含Ce化合物，一种是凝固过程中形成的初生Al₂₀Ti₂Ce相，该相的出现消耗了Al熔体中有效的晶粒细化元素Ti，导致合金的晶粒粗化。另一种是凝固后期通过共晶反应形成的Al₁₆Cu₄Mn₂Ce相，该相在高温下不稳定，热处理过程中会转变为Al₂₄Ce₃Cu₈Mn和Al₂₀Cu₂Mn₃，无法使Al₁₆Cu₄Mn₂Ce相中的Cu、Mn元素固溶入Al基体，导致热处理后合金基体中Cu、Mn元素的过饱和度下降。此外，Ce的添加会延缓Al基体中θ′′相向θ′相的转变过程，同等热处理条件下，含Ce合金的Al基体中的主要强化相为θ″，而不含Ce合金中的强化相为θ′。稀土元素Ce对合金相组成及显微组织的影响直接体现在合金力学性能的变化上，当Ce含量由0wt%增加至0.3wt%时，与不含Ce的基础合金相比，含0.3wt% Ce合金的极限抗拉强度和屈服强度分别下降了95.0和45.5 MPa，伸长率下降了约50%。

• Nb对锆合金表面及氧化膜中杂质元素C分布的影响

  黄娇, 陈纪丹, 姚美意, 樊立峰, 马文

  2026,55(12):3003-3010   DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(3.08 M)( 0)

  摘要：以Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr-xNb合金为研究对象，在360 ℃/18.6 MPa去离子水中进行580 d静态高压釜实验，借助SIMS检测碳元素由氧化膜表面到氧化膜/基体界面的浓度梯度分布，通过XPS分析基体表面碳的化合价态。实验结果表明：Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金轧制面（S_N）上氧化膜中C浓度明显高于横向垂直面（S_T）氧化膜中的C浓度，添加0.15wt% Nb可以显著降低S_N面氧化膜中的C浓度，减小不同表面氧化膜的C浓度分布差异。不含Nb合金S_N表面的碳/锆比值随温度升高增幅更大，说明Nb与Zr在与C的结合方面可能存在竞争关系。结合Zr-0.75Sn-0.35Fe-0.15Cr合金在实验条件下表现出的腐蚀各向异性特征，从Nb对杂质元素C分布影响的角度讨论了C与各向异性腐蚀的关系。

• 热轧对N08120镍基高温合金微观组织与力学性能的影响

  陈智祥, 贾智, 汪彦江, 任彬, 赵志鑫, 苏沛龙

  2026,55(12):3011-3021   DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(3.54 M)( 0)

  摘要：研究了N08120高温合金在780 ℃和单道次变形量为10%的热轧过程中，通过累计变形获得40%、60%、80%变形量试样的微观组织演变和力学性能。结果表明，变形过程中，晶界及晶内均有MC和M₂₃C₆碳化物析出，这些弥散分布的碳化物能够有效阻碍位错运动，提升材料强度。动态回复是热轧过程中的主要软化机制，位错通过滑移和重组逐步形成位错胞结构。由于晶界对位错的强烈阻碍作用及较高的界面能，位错优先在晶界处聚集，进而诱发局部再结晶，形成细小的再结晶晶粒。随着变形量增大，合金织构由Rotated Goss {110}<110>逐渐转变为Rotated Cube {110}<112>，并最终演化为Copper {112}<111>类型。在40%变形量下，加工硬化效应显著，屈服强度由322 MPa提升至867 MPa，硬度由196 HV_0.5增至337 HV_0.5；当变形量超过40%后，材料的屈服强度与硬度趋于稳定。这主要归因于热轧过程中的N08120高温合金的碳化物、位错密度、亚结构以及再结晶演变。

• 采用预置焊丝和偏心阶梯焊具实现高质量Al/Cu T-搭接FSW接头

  刘世玺, 陈芙蓉, 茹利利, 曹四龙

  2026,55(12):3022-3036   DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(4.18 M)( 0)

  摘要：通过搅拌摩擦焊（FSW）制备的Al/Cu T-搭接接头中，焊核区存在的钩状结构是裂纹的萌生源，严重影响接头性能。采用偏心阶梯焊具对6061铝合金与纯铜进行T-搭接FSW，通过在内角预置两种成分焊丝，试验了3种焊具对T-搭接接头的适用性，以期改善钩状结构与基体的结合质量，从而获得高质量的接头。优选两种焊具，观察其对Al/Cu交界面处晶粒形态及金属间化合物（IMCs）形貌影响，并评估了接头沿壁板和筋板方向的力学性能。结果表明，在减小界面IMC层厚度的同时，小针偏心的焊具减薄了Cu钩端部厚度，扩大了焊核区体积，且Cu钩外围与基体达到了冶金结合，提高了焊接质量。小针偏心加三切面的M800Al焊具，其周期性剪切作用促使形成涡流状互锁界面，且从Cu钩内刮擦的更多碎片混入整个焊核区，细化晶粒的同时有助于不连续动态再结晶和几何动态再结晶。采用偏心焊具制备的M800Al接头沿筋板方向的抗拉强度达176 MPa，与无偏心焊具制备的接头强度相比增加了23.9%，这为异种金属T-搭接接头性能改善提供了一种可行的解决方案。

• 钛双极板TaTiN涂层耐腐蚀性与导电性的协同增强

  辜国松, 吕源江, 高建平, 孙雯倩, 罗巧梅, 谭智颖, 畅庚榕, 刘明霞, 孟瑜, 包宏伟, 马飞

  2026,55(12):3037-3052   DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(10.53 M)( 0)

  摘要：质子交换膜水电解（PEMWE）的大规模应用迫切需要双极板具有强耐腐蚀性和高导电性的涂层。通过磁控溅射制备了高性能TaTiN涂层。结果表明，具有(111)晶面择优取向和晶粒细化的TaTiN涂层表现出更高的耐腐蚀性和更好的导电性。一方面，密排(111)晶面有利于形成致密结构，同时晶粒细化可使表面平整，促进连续致密钝化层的形成，从而提升耐腐蚀性能。另一方面，TaTiN (111)晶面与Ti (0001)基底之间较小的晶格失配增强了界面结合，进而改善了界面导电性，降低界面接触电阻（ICR）。优化后的TaTiN涂层腐蚀电流密度低至6.56×10^-7 A·cm^-2，ICR值仅为9.11 mΩ·cm²，表明TaTiN涂层在保护PEMWE系统中金属双极板方面具有巨大潜力。

• 水润滑下刻划速度对γ-TiAl合金纳米刻划性能的影响

  周宝成, 黄倩倩, 刘世伟, 曹卉, 芮执元, 冯瑞成

  2026,55(12):3053-3066   DOI:

  摘要(2) HTML(0) PDF(3.37 M)( 0)

  摘要：γ-TiAl合金具有优异高温轻质特性，但其本征脆性导致精密加工困难。水润滑可降温并缓解摩擦热积聚、刀具磨损及裂纹问题，是极具前景的加工γ-TiAl合金手段。探索了水润滑下单晶γ-TiAl合金纳米刻划速度对材料刻划力、温度变化、塑性变形和表面质 量的影响。结果表明，刻划速度与水润滑共同决定单晶γ-TiAl合金的加工性能与表面质量。划擦速度增大会显著提升划擦力与摩擦热，导致局部升温与应力集中。然而，在水润滑条件下，当水层厚度为1 nm时，基底温度波动较小，具有良好的冷却效果。刻划速度为400 m/s时，水润滑能减轻表面塑性变形与损伤，切屑堆积增多，表面粗糙度降低。实验结果同样说明，刻划速度对表面质量存在显著影响。

>REVIEW

• 炭黑负载钌镍原子簇用于强化酸性体系下析氢反应电催化性能

  赵盘巢, 李安金, 陈相平, 皮和木, 张卜升, 雷驰, 董刚刚, 张国君, 操齐高

  2026,55(12):3067-3075   DOI:

  摘要(1) HTML(1) PDF(2.63 M)( 0)

  摘要：研发高性能、低成本析氢反应（HER）催化剂是推动氢能规模化开发与实际应用的关键瓶颈突破方向。当前的研究难点在于如何使用廉价金属替代铂（Pt）以在保障HER催化性能的同时降低催化剂成本。采用简单可控的喷雾干燥-热分解还原法，在氢气中还原温度为300 ℃，制备出炭黑负载钌镍原子簇催化剂（RuNi-ac/C）。表征结果显示，所制备的钌镍原子簇在炭黑载体表面实现均匀分散，粒径分布集中于0.5~2.5 nm。电化学测试表明，该催化剂在0.5 mol/L硫酸电解液中，电流密度在10 mA·cm^?2时的HER过电位仅为37 mV；稳定性测试中，经过4000圈循环伏安扫描后，过电位增幅仅为2 mV，展现出优异的电化学稳定性。相较于同步制备的Ru/C（300 ℃）、Ni/C（400 ℃）催化剂，以及在200、400、500 ℃条件下合成的RuNi/C催化剂，RuNi-ac/C的HER催化活性最优。更为重要的是，与商用Pt/C催化剂相比，RuNi-ac/C不仅具备更出色的HER活性，同时拥有显著的成本优势，为低成本高效HER催化剂的产业化应用提供了新思路。

• 铜钛合金强度与导电率协同提升:成分设计、微观结构和加工工艺

  郑哲帅, 许广华, 金益广, 李伟, 周昱, 谢攀, 张晓敏, 岳全召, 谷月峰, 赵新宝, 夏万顺

  2026,55(12):3076-3096   DOI:

  摘要(1) HTML(0) PDF(4.65 M)( 0)

  摘要：Cu-Ti合金因具有出色其优异的的机械强度，已在航空航天、电气工程、轨道交通等领域得到广泛应用。然而，较低的导电率限制了其应用领域，Ti元素的偏析、氧化和不连续析出等问题也限制了其综合性能的提升和工程领域的应用。本文综述了Cu-Ti合金微观组织演变及性能调控方面的研究进展，阐述了连续析出相与不连续析出相形成机理及其演变对合金力学性能与导电性能的影响规律。此外，还总结了成分设计策略、先进制备技术以及热机械处理。在此基础上，提出了基于成分优化调控、热处理工艺优化和显微组织调控等综合手段，构建多尺度多相协同强化的异质结构是进一步提高Cu-Ti合金拉伸强度、屈服强度和导电率的可行技术路径，有望制备出具有良好加工性能、高强、高导铜合金，满足电气、航空等高端制造领域的高速发展需求。

>材料科学

• FGH4113A粉末高温合金的裂纹扩展性能研究

  张高翔, 龙安平, 尹超, 熊江英, 肖磊, 刘咏

  2026,55(12):3097-3106   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250432

  摘要(2) HTML(1) PDF(3.02 M)( 1)

  摘要：对自主研发的第三代粉末高温合金FGH4113A的裂纹扩展性能进行了研究，包括制备工艺、温度、加载频率对裂纹扩展性能的影响，并与国内外同类高温合金进行了比较。采用热等静压、热挤压、等温锻造（isothermal forging，ITF）与热处理的组合工艺制备合金，实验测试温度包含室温、650 ℃、700 ℃，加载频率为0.33和20 Hz，分析了工艺、温度、加载频率对合金高温裂纹扩展性能的影响，对比了同类合金牌号FGH95、FGH96、FGH97、FGH98、ME3、LSHR的裂纹扩展性能。结果表明：原始粉末颗粒边界（prior particle boundary，PPB）和晶界周围粗大的一次γ′相是合金裂纹扩展性能的不利因素，增大合金晶粒尺寸有利于降低裂纹扩展速率。挤压与锻造工艺能够有效消除PPB，从而提高合金的抗裂纹扩展能力。室温裂纹扩展速率远低于650和700 ℃的裂纹扩展速率，合金0.33 Hz测试频率的裂纹扩展速率明显高于20 Hz，升高温度与降低测试频率均会增大合金的裂纹扩展速率。ITF态FGH4113A合金在稳定裂纹扩展阶段超出FGH98、LSHR和ME3合金，达到了国际上第三代粉末高温合金的先进水平。

• 精确控冷热处理对盘用粉末高温合金FGH4113A高温塑性的影响

  程俊义, 赵春玲, 刘朝峰, 马向东, 肖磊, 郭建政, 冯干江

  2026,55(12):3107-3116   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250430

  摘要(1) HTML(1) PDF(4.01 M)( 0)

  摘要：以粉末高温合金FGH4113A为研究对象，设计并实施了固溶阶段精确控冷，研究了不同冷却路径对其微观组织演变及800 ℃拉伸性能的影响机制。结果表明，冷却路径对合金的强度-塑性协同性具有重要影响。采用传统的150 ℃/min连续冷却工艺时，合金800 ℃拉伸屈服强度为920±7 MPa，抗拉强度为1079±9 MPa，断后延伸率为13.4%±2.9%。相比之下，采用第一阶段慢冷（44~75 ℃/min）与第二阶段快冷（459~594 ℃/min）相结合的工艺（CP2），屈服强度和抗拉强度分别提升至978±7和1112±5 MPa，同时延伸率优化至14.6%±1.1%。通过将工艺参数优化为第一阶段48~65 ℃/min冷却及第二阶段275~326 ℃/min冷却（CP3），在保持屈服强度975±10 MPa、抗拉强度1108±6 MPa的同时，将延伸率提升至18.5%±0.8%。微观组织表征揭示，阶段控冷工艺通过高温区间慢冷促进位错回复与中温区间快冷冻结低缺陷结构的组合，有效获得了低晶粒取向差、低位错密度的晶粒组织。此外，γ''相析出行为分析表明，第一阶段冷却速率主导了二次γ''相的尺寸，第二阶段冷却速率会影响三次γ''相的尺寸，而冷速转折温度则调控三次γ''相的体积分数。通过γ''相的多尺度协同分布，具体而言，适中的二次γ''相通过促进位错绕过机制，增强材料的应变硬化能力；弥散分布的三次γ''相则通过位错切割机制补偿二次γ''相粗化造成的强度损失。本研究表明，阶段精确控冷是一种无需改变合金成分即可实现FGH4113A粉末高温合金的800 ℃强度-塑性协同优化的有效途径，为该合金的热处理工艺设计提供理论依据和实践指导。

• 连接温度对Zr/Ta扩散连接接头界面组织及性能的影响

  赵梓诚, 高宇, 刘忠亮, 胡锡文, 李茜茹, 牛士玉, 杨振文, 王颖

  2026,55(12):3117-3124   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250471

  摘要(0) HTML(1) PDF(2.09 M)( 0)

  摘要：锆合金凭借优异的耐腐蚀性能和低的热中子吸收截面，在核工业领域受到了极大的关注及应用，特别是用于腐蚀环境的溶解器设备。本工作对Zr-3合金和难熔金属钽的扩散连接界面组织及力学性能进行了研究，探究了扩散连接温度对锆/钽接头剪切强度的影响，并对连接接头界面结构和断口进行分析，以及对连接接头的耐腐蚀性能做了初步研究。结果表明，接头典型界面结构为Zr/α-Zr+β-(Zr,Ta)固溶体/Ta，扩散层厚度随连接温度升高逐渐增厚。接头剪切强度随温度升高呈现先上升后下降的变化趋势，900 ℃-30 min-10 MPa的连接工艺下接头强度达到最大值，为385 MPa，断口呈现混合断裂特征。此外，锆/钽扩散连接接头展现出较好的耐腐蚀性能。

• 微量元素Zr添加对K492M高温合金微观组织及力学性能的影响

  徐志恒, 杨光昱, 杨一琰, 程会民, 介万奇

  2026,55(12):3125-3136   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250437

  摘要(1) HTML(0) PDF(6.25 M)( 0)

  摘要：研究了微量Zr元素添加对K492M高温合金微观组织、室温和高温力学性能的影响。实验合金中的Zr含量在0.006wt%~0.058wt%范围内变化。结果表明，微量Zr元素添加并未影响铸态和热处理态K492M合金的主要相组成，铸态K492M合金主要由γ基体相、γ''沉淀相、MC型碳化物和(γ+γ'')共晶相组成，热处理后(γ+γ'')共晶相基本消失，析出M₂₃C₆型碳化物。微量Zr元素添加显著细化K492M合金的晶粒组织，当Zr含量为0.016wt%时，铸态和热处理态合金的晶粒组织细化效果最显著。随着Zr含量由0.006wt%增加至0.058wt%，铸态和热处理态K492M合金中MC碳化物趋于细化；Zr元素添加对合金中γ''相体积分数及尺寸影响较小。Zr元素含量变化对热处理态K492M合金的室温拉伸性能及高温（760 ℃）拉伸强度影响较小，但显著影响合金的高温塑性和持久性能（760 ℃/662 MPa），Zr含量为0.016wt%时，合金的高温拉伸延伸率及持久寿命最高，相比于0Zr合金分别提高了53.8%和16.8%。

• 均匀化态GH4975合金热变形行为研究

  陈硕, 朱兴, 江河, 万志鹏, 吴晗, 王涛, 董建新

  2026,55(12):3137-3144   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250493

  摘要(0) HTML(1) PDF(3.29 M)( 0)

  摘要：基于Gleeble热压缩模拟实验，研究了应变速率为0.1和1 s^–1及变形温度为1140~1200 ℃条件下均匀化态GH4975合金的热变形行为。通过EBSD、SEM等实验表征手段，结合合金微观组织演变情况探讨了均匀化态GH4975合金的动态再结晶机制。结果表明，在较低变形温度下，合金内以晶界处的不连续动态再结晶机制为主；随着变形温度的提高，逐渐向第二相粒子促进新晶粒形核的机制转变。这与合金内析出相的形态与分布密切相关。在GH4975合金内，γ′相促进动态再结晶。随着变形温度的提高，γ′相部分回溶，稀疏分布的γ′相将实现良好的动态再结晶晶粒组织。(γ+γ′)共晶相表面可作为再结晶形核点，促进动态再结晶。

• 激光定向能量沉积Ti6Al4V合金组织调控及力学性能研究

  周庆军, 潘宇, 况帆, 岳连生, 路新

  2026,55(12):3145-3154   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250495

  摘要(2) HTML(0) PDF(5.12 M)( 0)

  摘要：固溶时效热处理是优化激光定向能量沉积Ti6Al4V合金显微组织，提升其力学性能的重要途径。研究结果表明，沉积态Ti6Al4V试样由宽度为200~500 μm的初生β柱状晶构成，包含晶界α相、晶界魏氏组织和晶内网篮组织。垂直和平行于打印方向的抗拉强度分别为1010和996 MPa，延伸率分别为8.1%和11.2%。在β相变点以下固溶后并经随后中温时效处理，显微组织演变为不连续的晶界α相、短棒状α相和β转变组织（由残余β相和次生α相组成）。而当固溶温度提升至β相变点以上时，晶粒显著粗化并形成粗大魏氏组织。经850 ℃/2 h+500 ℃/4 h AC处理，Ti6Al4V合金展现出优异的室温力学强塑性匹配，其中垂直于打印方向和平行于打印方向的抗拉强度分别为1033和1007 MPa，延伸率分别为12.1%和15.8%。强塑性协同提升主要源自β相变点以下固溶配合中温时效所构建的多尺度α/β结构，晶界α相由连续转为不连续/球化状态以削弱边界开裂通道，晶内α相适度粗化并由片状向短棒状演化以提升变形协调，β转变组织中弥散析出的次生α相与残余β相共同促进滑移传递与加工硬化。

• B₄C添加Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr合金高温压缩蠕变性能与机理研究

  于宏宝, 耿雪莹, 杨胜参, 肖树龙, 于红艳, 林升垚, 卢照

  2026,55(12):3155-3167   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260009

  摘要(2) HTML(0) PDF(5.66 M)( 0)

  摘要：研究了B₄C添加对一种β凝固γ-TiAl基合金在250 MPa/800~850 ℃下和850 ℃/200~250 MPa下高温压缩蠕变行为的影响机制。结果表明，B₄C的改性使Ti-43Al-6Nb-1Mo-1Cr合金的高温压缩蠕变性能显著提升，其稳态蠕变速率平均降低38.42%，50 h后的蠕变应变值平均下降46.32%。合金稳态蠕变速率与应力和温度之间的关系符合Norton-Bailey幂律模型，其应力指数由1.96增加至4.16，蠕变激活能从335.02 kJ/mol提升至368.52 kJ/mol，这表明合金主导变形机制从晶界滑移转变为位错攀移。合金抗压缩蠕变性能的显著提升归因于多种强化机制：析出的棒状TiB作为硬质第二相，通过阻碍位错运动和钉扎晶界强化基体，并与固溶于基体中的C元素协同细化了片层团。0.2at% B₄C的添加显著抑制了合金的动态再结晶行为，延缓其片层组织的退化，从而有效减弱动态再结晶所引起的软化效应。此外，在高温压缩蠕变过程中动态析出的Ti₂AlC和Ti₂Al颗粒分别钉扎于α₂相界面与B2相内，强化晶体结构，增强了合金显微组织的稳定性。

• 一种硅增强型9Cr铁素体/马氏体钢持久性能的研究

  杨宁, 胡小锋, 郑永峰, 杨志荣, 姜海昌, 戎利建

  2026,55(12):3168-3179   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250429

  摘要(1) HTML(0) PDF(5.81 M)( 0)

  摘要：利用SEM、TEM、EBSD、维氏硬度计等表征手段对一种硅增强型9Cr铁素体/马氏体钢（记为H-Si钢）在550 ℃条件下的持久性能以及持久断后样品夹持段和平行段的组织和硬度差异进行研究，深入分析了H-Si钢在温度和应力耦合作用下的组织演变规律及其对持久性能的影响。结果表明：H-Si钢具有良好的持久性能，在550 ℃、167 MPa条件下，持久断裂时间为2252 h，且本实验应力条件下样品的断裂模式均为韧性断裂。不同应力下，H-Si钢断后夹持段的基体组织均相对稳定，板条宽度在380?440 nm之间，硬度基本不变，保持在230 HV左右。相比而言，H-Si钢断后平行段在应力作用下的微观组织发生明显退化，位错密度快速降低，板条发生显著宽化，位错强化和晶界强化作用均显著减弱，导致硬度明显下降，持久断裂时间最长的167 MPa@2252 h试样平行段硬度下降至193 HV，导致其高温持久性能低于9Cr-1Mo-V-Nb马氏体耐热钢（P91）。

• 钎焊温度对柔性镍基碳化钨金属布真空钎焊涂层组织及性能的影响

  浦娟, 李欣竹, 龙飞, 石晓辉, 许祥平, 施清清, 徐九颉

  2026,55(12):3180-3189   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250424

  摘要(1) HTML(1) PDF(3.80 M)( 0)

  摘要：将由WC粉末、NiCrBSi粉末和粘结剂构成的混合金属粉末制备成柔性镍基碳化钨金属布，借助真空钎焊在Q235钢表面制备镍基碳化钨涂层。这种柔性金属布可以任意裁剪、任意折叠，实现了一些曲面异形结构件表面厚度可控涂层的制备。本工作探讨了钎焊温度对镍基碳化钨涂层组织、界面结合强度、显微硬度和耐磨性的影响。结果表明：钎焊温度的升高不改变涂层微观组织构成，镍基碳化钨涂层/钢基体界面处主要由Fe的固溶体、Ni₃Si和Ni₃B构成，钎缝区主要是Ni的固溶体、WC、W₂C、CrB和Cr₇C₃等化合物构成。随着钎焊温度的升高，镍基碳化钨涂层的孔隙率逐渐降低，孔隙平均面积先减小后略有增大，涂层的致密度逐渐提高，从而涂层的硬度和耐磨性逐渐增加，这主要是因为柔性碳化钨金属布熔化后，随着钎焊温度的增加，熔融NiCrBSi金属对WC颗粒的包裹性和填充WC颗粒之间间隙的能力增强，减少了涂层中孔隙，提高了涂层的致密度，涂层具有较高的硬度和耐磨性。而镍基碳化钨涂层/钢基体结合强度随着钎焊温度的升高先增大后减小，当钎焊温度为1080 ℃时，涂层抗剪切强度最大，为336.5 MPa。这是因为随着钎焊温度升高至1080 ℃，涂层/基体界面化合物层厚度从4.7 μm增加至9.2 μm，厚度适宜的化合物增加了涂层与基体之间的结合强度。但钎焊温度进一步升高至1140 ℃，界面化合物层厚度增加至13.9 μm，过厚的化合物层导致涂层抗剪切强度降低。

• 低维材料协同增强AZ91D镁合金表面纳米复合电沉积

  李智, 段慧帆, 刘崇宇, 刘广科, 杨文奇

  2026,55(12):3190-3203   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250441

  摘要(2) HTML(0) PDF(6.63 M)( 0)

  摘要：为提高镁合金表面综合性能，采用纳米复合电沉积技术在AZ91D镁合金表面制备添加零维材料纳米金刚石（ND）和一维材料碳纳米管（CNTs）的Ni基复合层。结果表明，ND与CNTs复配的协同作用改善了沉积层的组织结构并提升其综合性能。ND作为异质形核核心，促进Ni晶粒沿(111)面择优取向生长，降低Ni基沉积层表面粗糙度，并提升其组织均匀性与致密性；CNTs的高比表面积与优异导电性进一步优化了沉积层组织结构与性能。两种碳基纳米材料复配表现出优异的协同增效作用：ND的晶粒细化效应与CNTs的导电增强作用相辅相成，使沉积层在结构致密性、晶粒取向稳定性以及界面结合强度等方面显著优化，进一步提高了耐磨性与耐蚀性。当ND与CNTs添加量分别为12、0.15 g/L时，沉积层组织结构均匀致密，硬度达1212.7 HV，摩擦系数降至0.34，自腐蚀电流密度降至1.458×10^–7 A·cm^–2（较镁合金基体降低3个数量级），抗铜绿假单胞菌性能良好，抑菌率达90%。本研究为低维材料协同增强高性能镁合金表面复合沉积层提供了理论依据和工艺参考。

• 组织特征对GH4151合金冲击性能的影响

  唐超, 刘洁, 罗俊鹏, 张麦仓, 谢兴飞, 曲敬龙, 张继

  2026,55(12):3204-3214   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250461

  摘要(1) HTML(1) PDF(5.18 M)( 0)

  摘要：采用示波冲击实验对不同热处理后的GH4151合金样品进行了测试，并结合金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和相图计算等系统分析了组织特征及晶界特征对GH4151合金冲击韧性的影响。结果表明，随着固溶温度的升高，GH4151合金的一次γ′相含量逐渐降低，平均晶粒尺寸逐渐增大，仅固溶态合金的冲击韧性也逐渐增大。JMatPro相图计算显示，晶界会存在一定量的μ相（TCP相）和M₂₃C₆相。对示波冲击曲线和断口分析后发现，仅固溶处理的合金，其弹性变形功E_e、塑性变形功E_p和撕裂功E_c都较大，因此抵抗裂纹萌生及扩展的能力较好，冲击韧性较高；经固溶及两阶段时效处理后，其弹性变形功E_e和塑性变形功E_p均较小，撕裂功E_c甚至接近零，因此冲击韧性大幅降低。与仅固溶态相比，两阶段时效处理后合金冲击韧性大幅降低的主要原因是晶粒细化和时效过程中晶界μ相及M₂₃C₆相的协同析出，而与基体晶界特征关联性较小。

• ZM6稀土镁合金铸件荧光线性缺陷形成机理

  王晓明, 宋志, 张伦勇, 韩永华, 康洪岩, 沈红先, 邱子傲, 蔡增辉, 韩朝伟, 赵银虎, 曹福洋, 孙剑飞

  2026,55(12):3215-3221   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250454

  摘要(1) HTML(1) PDF(2.16 M)( 0)

  摘要：当前稀土镁合金作为一种新型高强轻合金材料在航空航天领域的应用日益广泛，但其铸造缺陷问题日益凸显。荧光线性缺陷是该类合金典型缺陷，其形成机制尚不明确，缺乏精准调控方法。本工作以砂型低压铸造ZM6（Mg-Nd-Zr）合金机匣构件为研究对象，系统表征荧光线性缺陷的成分、形貌与微观结构，结合充型流场数值模拟揭示缺陷演化规律。结果表明，该合金荧光线性缺陷由具有多尺度、多形态特征的双层氧化膜形成。氧化膜以疏松MgO为基体，包含Nd₂O₃颗粒。膜体韧性差，易破碎，在氧化膜周围形成小尺寸氧化夹杂。充型流场分析表明，熔体充型过程中存在的汇流与回流现象造成熔体表面氧化膜折叠并卷入熔体，进而产生双层氧化膜，导致荧光线性缺陷。

• 超音速火焰喷涂NiCrBSi涂层高温摩擦磨损性能研究

  杜鹏程, 杨壬涛, 吴正江, 范明祯, 张岩, 袁振南, 陈同舟

  2026,55(12):3222-3230   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250615

  摘要(2) HTML(0) PDF(2.00 M)( 0)

  摘要：采用超音速火焰喷涂技术在304不锈钢基体上制备了NiCrBSi涂层，系统考察了涂层在室温以及200、400和600 ℃条件下的摩擦磨损行为，旨在揭示高温对涂层磨损机制的影响规律。通过扫描电子显微镜和高温显微硬度计分别分析了温度对涂层微观结构和力学性能的作用机制，并借助白光干涉仪与拉曼光谱对磨痕形貌及其化学成分进行了表征。结果表明，NiCrBSi涂层在约505 ℃附近出现明显结晶放热峰，高于该温度后涂层结晶程度与微观结构得到显著优化。随着温度升高，涂层孔隙率与显微硬度总体呈下降趋势，在低于505 ℃时下降较为平缓，而超过该温度后降幅显著增大。摩擦过程中，涂层与对磨球间的机械作用及高温环境共同诱导氧化反应发生，生成NiO、Cr₂O₃与NiCr₂O₄等一系列氧化物。在温度低于505 ℃时，高温环境引起摩擦系数一定程度降低；随着温度进一步升高，氧化物所起的润滑作用进一步促使摩擦系数下降。与此同时，涂层磨损率随温度上升持续增大，由室温下的2.0×10^-5 mm³/(N·m)升高至600 ℃时的11.3×10^-5 mm³/(N·m)。室温条件下涂层的磨损机制主要表现为疲劳磨损；随着温度升高至600 ℃，因涂层硬度显著下降而产生大量磨屑，磨损机制转变为以磨粒磨损占据主导的复合磨损。在工程应用中，NiCrBSi涂层非晶转变温度的确定为涂层使用温度的设计和热处理工艺的制定提供重要的数据支撑。

• 材料特性和工艺参数对粘结剂喷射制造93W-4.9Ni-2.1Fe合金坯体质量的影响

  肖鹏, 杨凯, 李腾飞, 张庆霞, 刘安晋

  2026,55(12):3231-3235   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250425

  摘要(3) HTML(0) PDF(1.32 M)( 1)

  摘要：粘结剂喷射是实现钨镍铁合金中大尺寸复杂异形部件低成本整体近净成形的可行方法，但面临坯体固化和脱脂易开裂的问题，需发展高强度坯体的粘结剂喷射制造工艺。本工作分别以粉末粒径、粘结剂种类、粘结剂饱和度及单层打印层厚为变量，基于粘结剂喷射工艺制造了系列93W-4.9Ni-2.1Fe合金坯体并测试其压缩强度，分析材料特性和工艺参数对坯体质量的影响规律。结果表明，在所选数值范围内，粘结剂喷射制造93W-4.9Ni-2.1Fe合金坯体的压缩强度与粉末粒径及单层打印层厚呈现负相关关系，随粘结剂饱和度的提高持续增大。选用水性醇基粘结剂、D₅₀粒径为7.65 μm的粉末，粘结剂饱和度为70%、单层打印层厚为60 μm，粘结剂喷射制造93W-4.9Ni-2.1Fe合金坯体兼顾较高强度和尺寸精度。

• 事故容错燃料Cr涂层锆合金包壳研究进展

  王顺, 李毅丰, 林晓冬, 李强, 姚美意, 周邦新

  2026,55(12):3236-3248   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250608

  摘要(0) HTML(1) PDF(2.15 M)( 0)

  摘要：事故容错燃料可进一步提高商用核反应堆的安全性和经济性。目前，Cr涂层改进锆合金包壳是短期内能实现工业化应用的事故容错燃料包壳的最佳方案。本文综述了Cr涂层锆合金包壳目前的研究进展，从Cr涂层锆合金包壳的发展现状、制备工艺及显微组织、服役性能等三方面展开。首先介绍了Cr涂层在国内外的发展概况。然后阐述了Cr涂层的主要制备工艺，包括冷喷涂、激光熔覆与物理气相沉积等，并分析不同工艺与显微组织特征。同时，系统总结了Cr涂层锆合金包壳的腐蚀、辐照及力学性能研究结果，对腐蚀氧化机理、辐照损伤机制与塑性变形机制进行了深入剖析。最后对当前研究中存在的问题以及未来的发展方向进行了分析和展望。

• 铂族金属高熵合金的设计、制备与应用研究进展

  王一晴, 唐可, 闻明, 张秋波, 刘洪喜

  2026,55(12):3249-3259   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250450

  摘要(1) HTML(0) PDF(2.01 M)( 0)

  摘要：高熵合金（high-entropy alloys，HEAs）由5种或更多主元素以等摩尔比或近等摩尔比组成，具有高熵效应、晶格畸变、缓慢扩散和多元协同效应等独特性质。铂族金属高熵合金（platinum-group metal high-entropy alloys，PGM-HEAs）兼具优异的催化活性与耐腐蚀性，同时在超导和磁制冷等领域也展现出独特优势，已成为高熵合金研究的重要分支。本文围绕成分设计、制备技术到功能应用这一主线，系统综述了PGM-HEAs的研究进展。成分设计方面，概述了基于相图计算、第一性原理计算及机器学习辅助筛选的多尺度设计方法，重点展示了机器学习在吸附能预测中的应用。针对块体材料，归纳了真空熔炼、粉末冶金及激光增材制造等主要制备技术，并评述了其力学性能、超导性、形状记忆效应及磁热效应的研究现状。针对纳米材料，梳理了“自上而下”与“自下而上”两类制备方法，讨论了其在燃料电池、电解水制氢等电催化反应中的应用与机理。最后，分析了高成本、规模化制备及成分均匀化等现存挑战，并对低贵金属化设计、绿色合成工艺及多尺度模拟等方向作了展望。

• 石墨与金属钎焊技术研究进展

  徐国轩, 陈比武, 洪显智, 陈辉, 李远星

  2026,55(12):3260-3277   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250459

  摘要(0) HTML(1) PDF(4.49 M)( 0)

  摘要：石墨因具有诸多优良的特性被广泛应用于航空航天、核能及电子散热等领域，在现代工业中占有越来越重要的地位，实现石墨与合金及金属的可靠连接对于完成异种材料的性能互补及拓宽应用领域具有重要意义。然而，在石墨与异种材料的焊接过程中存在一些亟待解决的难题，其中主要是钎料润湿性差、控制界面生成脆性相和缓解界面应力的问题。本文回顾了相关石墨和合金及金属的钎焊研究进展，阐述了石墨与金属直接钎焊与间接钎焊两种方法对接头性能的影响，着重分析了各种钎焊方法对解决石墨润湿性差的问题的思路，最后对异种材料连接提出了展望。

• 航空发动机用惯性摩擦焊接关键技术研究现状、应用及展望

  乌彦全, 周军, 张春波, 袁明强, 梁武, 秦丰, 杨海峰, 黄彩艳

  2026,55(12):3278-3288   DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250421

  摘要(1) HTML(1) PDF(2.65 M)( 0)

  摘要：惯性摩擦焊作为一种先进的固相焊接工艺，以其绿色、高效及优异的焊接质量在航空发动机转子组件制造上得到了广泛应用。本文系统总结了近年来各方学者在航空用钛合金与高温合金的惯性摩擦焊接头的微观组织、力学性能及数值模拟等方面的研究成果，针对航空用大吨位、高精密惯性摩擦焊机及在各型先进航空发动机转子组件上的应用进行了总结概括，未来研究应着力解决新材料、新结构的工程应用中的关键技术难题，并对未来发展方向进行了展望，惯性摩擦焊技术的持续创新也将为新一代航空发动机的高性能、轻量化与可靠性提供关键技术支撑。

优先出版

• 稀土Y对不同组织状态近α钛合金力学性能的影响

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260071

  摘要(88) 全文(78)

  摘要：对稀土钇(Y)元素含量为0~0.20 wt.%的Ti6321铸锭进行了多道次热轧,并通过不同退火工艺获得了等轴组织(EQ)、双态组织(BM)及魏氏组织(WM)。利用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对不同组织状态下合金的显微组织进行了观察,并结合拉伸试验和示波冲击试验,系统研究了Y含量对不同组织状态Ti6321合金显微组织演变及力学性能的影响机制。结果表明：Y对三种组织都起到了显著的细化作用。随着Y含量增加,三种组织的合金基体中均形成了亚微米至微米级且尺寸逐渐增大的Y₂O₃第二相,且在不同组织中的分布特征存在明显差异。等轴组织和双态组织中的Y₂O₃主要分布在α_p、α_p/β_t相界及β_t中,而魏氏组织中的Y₂O₃主要分布在片层α/β相界。同时,发现变形过程中Y₂O₃与Ti6321基体间存在变形不协调性,Y₂O₃作为潜在微裂纹源引入的损伤加剧效应与Y元素引入多种强化效应间存在竞争关系,最终导致等轴组织Ti6321合金的抗拉强度大幅下降,而双态组织的降幅较小。在魏氏组织中,片层α相有效抑制了Y₂O₃引起的裂纹萌生及扩展,使抗拉强度随Y含量变化呈现先升高后降低的趋势。此外,Y的添加显著降低了双态和魏氏组织Ti6321合金的冲击性能,其主要原因在于Y₂O₃削弱了裂纹扩展阶段的能量吸收能力。

• 高氧含量低温钛合金的组织性能和低温变形机理

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260097

  摘要(84) 全文(75)

  摘要：本文研究了不同氧含量低温钛合金棒材的组织性能及低温变形行为，阐明了高氧含量合金的低温（20K）强韧化机制。经750℃退火后，低温钛合金棒材呈等轴态组织，β相弥散分布于等轴αp相颗粒间。950℃退火后，超低氧含量（0.07.wt%）棒材为魏氏组织，中、高氧含量棒材为双态组织。随氧含量升高，棒材的抗拉强度升高，高氧含量（0.16wt.%）棒材20K下最大抗拉强度为1686.42MPa，延伸率为10.96%，室温抗拉强度为838MPa，延伸率为19.0%，高于TA34合金（GJB9583）的性能指标。等轴组织中等轴αp相和弥散分布的β相无取向关系、αp/β相晶界对位错的阻碍成为提高低温强度的关键。高氧含量合金20K下通过柱面和锥面多系滑移的开动及层错、孪晶变形的共同作用保证低温塑性，突破了传统高氧含量对孪晶的抑制作用，硬取向晶粒形成的T型织构、位错在界面的堆积及交互作用保证了高的抗拉强度。

• 舰船及海洋工程用钛合金研究进展

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260103

  摘要(116) 全文(72)

  摘要：随着海洋强国战略的深入推进，钛合金因其低密度、高比强度、优异耐蚀性，在深潜器耐压壳体、海水管路系统展现了良好的减重和耐腐蚀效果，延长装备服役寿命，降低维护保养费用和综合使用成本，在舰船及海洋工程领域展现出重要应用价值。本文首先阐述了舰船及海洋工程对钛合金大型化、高强高韧，耐腐蚀和长时服役性能等的核心要求。随后，重点围绕深潜器耐压壳体、海水管路系统、动力系统等不同服役工况环境，系统介绍Ti80、TC4等典型钛合金的成分、组织、性能及其工程应用研究进展。此外，还着重探讨了钛合金在深海环境下的应力腐蚀行为、蠕变及疲劳等长时力学性能的研究现状。当前，钛合金在真实海洋环境下的长时性能数据仍较为匮乏，且尚未形成统一的评价体系和标准。本文指出了钛合金在海洋领域规模化应用仍存在的制造成本高、深海环境下材料实验数据不足等关键问题与技术挑战，仍需进一步开展系统化研究，以支撑我国海洋重大装备的高质量发展。

• 亲锂且分布均匀的富锂合金制备及其在高倍率金属锂电池应用

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260130

  摘要(87) 全文(72)

  摘要：锂金属电池（LMBs）作为最具前景的下一代储能系统，其实际应用因严重的枝晶问题受阻。制约长循环寿命与高倍率性能的关键因素，在于亲锂位点匮乏及分布不均。本研究报道了一种通过熔融锂与金属反应生成富锂的锂合金，该合金Li9Al4具有强的亲锂性，且在基体均匀分散。这种结构提供了丰富且均匀的亲锂位点，实现锂的均匀沉积/剥离、抑制枝晶的形成。因此，所得对称电池可稳定循环超过1200 h，过电位低至56 mV，所组装全电池在5 C下循环400 次后容量保持率仍达93.2%。该工作为高倍率锂金属电池的开发提供了新的思路。

• 两种新型低铼单晶高温合金的高温氧化行为

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260132

  摘要(74) 全文(72)

  摘要：为满足先进燃气轮机叶片的需求，开发低成本、高性能镍基单晶高温合金已成为一种趋势。本工作对比研究了两种新型低Re单晶高温合金A1、A2与商用DD5合金在1100℃循环氧化100 h的氧化行为。采用静态增重法评价了合金的氧化性，利用XRD、SEM及EDS系统分析了合金的氧化动力学、氧化产物演变及氧化层结构。结果表明：A1合金表面形成了约7 μm厚的连续致密Al2O3层，氧化增重最低（平均氧化速率K''=0.0081 g/(m2·h)），氧化皮剥落量最小（G''=0.28 g/m2），抗氧化性能最优。A2合金因Cr含量不足（6.5%），NiO和尖晶石优先形成并主导氧化路径，形成疏松混合氧化层，内层形成不连续的Al2O3，氧化皮严重剥落（G''=15 g/m2），抗氧化性能最差。DD5合金虽Cr含量（7%）较高，但因没有Hf等元素协同调控，高Re含量（3%）的DD5内层未形成连续Al2O3，并出现内氮化，抗氧化性能介于两者之间。合金元素对不同合金氧化过程的协同作用，使得三种合金具有不同的氧化机制。

• 变形高温合金表面换热系数的系统性测定研究

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260139

  摘要(92) 全文(73)

  摘要：为了准确预测变形高温合金在制造过程的升温与降温过程，实现热应力准确评估与损伤控制，降低能源消耗与生产成本，有必要围绕变形高温合金各类换热情况进行系统性的表面换热系数研究，并确定可靠的表面换热系数供实际工艺设计与模拟计算使用。本文以GH4169合金盘锻件制造过程所涉及的10种典型换热情况为例，采用实验测温与有限元参数优化方法确定了GH4169合金的表面换热系数。研究发现，直接升温过程测定的表面换热系数可以全面地描述合金在不同升温过程中的温度变化规律；炉冷过程可以使用直接升温过程测定的表面换热系数进行描述；保温包套可使得合金具有极低的表面换热系数，并且在较大的温度区间范围保持稳定；采用实验室小试样测定的表面换热系数能够准确描述工业大型铸锭的升降温过程。

• TA33合金保载疲劳裂纹萌生的取向依赖性与微织构效应

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260143

  摘要(69) 全文(67)

  摘要：近α型 TA33合金因具有优异的高温性能以及良好的室温疲劳强度，已成功应用于先进航空发动机整体叶盘。然而，准确理解微观尺度的疲劳裂纹萌生仍是工程领域一大挑战，核心原因在于裂纹萌生过程对微观组织的固有敏感性。因此，针对两种微织构区域（MTR）特征不同的TA33合金，开展了疲劳寿命及保载疲劳敏感性的研究。研究表明，MTR显著增加了保载疲劳敏感性并导致了更大的裂纹萌生面，这与MTR内位错滑移及裂纹传递性密切相关。消除MTR后，no-MTR合金萌生区被限制在2~3个晶粒范围内，裂纹源区面积显著缩小。同时，由于晶粒取向比较分散，多位置形核使合金保载疲劳敏感性降低至2.86。这些萌生特征均与[0001]取向域内的基面滑移密切相关，不仅在低施密特因子（SF）的硬晶粒基面上开裂，在高SF范围内同样存在萌生现象，均表现出显著的“近基面”取向依赖性。

• 时效处理对搅拌摩擦沉积增材稀土镁合金组织及性能的影响

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260144

  摘要(86) 全文(72)

  摘要：采用压力控制的固相摩擦挤压增材设备进行Mg-Gd-Y-Zr(GW83K)稀土镁合金搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition，AFSD)工艺试验，探讨时效处理对沉积层微观组织及力学性能的影响。研究表明:在工艺参数250 rpm/min主轴转速及100 mm/min横移速度下获得无宏观缺陷及完全致密的GW83K稀土镁合金沉积试样，与原始棒料比较沉积区具有显著混晶组织特征，沉积层前进侧局部粗晶区平均晶粒尺寸为17.37±7.29 μm，但中部及后退侧大部分区域平均晶粒尺寸显著细化为5.66±2.58 μm和4.36±2.32 ?m。沉积态试样在215℃下时效30小时后，获得均匀细小晶粒组织，硬度由85.8 HV提升至109.5 HV，其屈服强度(YS)和抗拉强度(UTS)最高可达329.5±11.7 MPa、384.25±7.5 MPa，延伸率保持为8.125±0.25%，拉伸试样具有韧-脆混合断裂特征。研究证实时效处理在保留沉积层细小晶粒的基础上，析出细小β"强化相，显著改善了AFSD制备的GW83K稀土镁合金的强塑性协同性能。

• 孔挤压强化对Ti-4Al-5Mo-5V-6Cr-1Nb钛合金微观组织及疲劳性能的影响

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260146

  摘要(92) 全文(75)

  摘要：为提高航空Ti-4Al-5Mo-5V-6Cr-1Nb钛合金中心孔试样的疲劳性能，采用开缝芯棒对其板材中心孔进行了孔挤压强化实验，分析了孔挤压强化对合金微观组织和疲劳性能的影响，揭示了孔挤压强化的抗疲劳增益效果和微观机制。结果表明，孔挤压强化层由靠近孔边缘的晶粒细化区域和远离孔边缘的变形区域组成，变形程度呈梯度分布。孔壁内侧残余压应力层深度达2000 μm，最大残余压应力达-700 MPa，强化层深度达100 μm，最高硬度值为380 HV0.1，比基体硬度值提高20%。孔挤压强化显著提高合金的疲劳寿命和降低疲劳寿命分散性，中值寿命和平均寿命分别提高2.74倍和2.53倍，变异系数从48.7%降至29.6%。残余压应力场和强化层能有效抑制孔壁内表面疲劳裂纹的产生，使疲劳裂纹萌生从表层转移至亚表层，辉纹更细密，辉纹间距从1.94 μm降低至0.92 μm。

• Cr2O3掺杂UO2-锆合金包壳燃料稳态服役性能研究

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260218

  摘要(64) 全文(76)

  摘要：Cr?O?掺杂UO?芯块可促进晶粒长大，并具有提高裂变气体滞留能力和缓解芯块-包壳相互作用（pellet-cladding interaction，PCI）的潜力。针对燃料棒尺度与晶粒尺度裂变气体行为难以统一描述的问题，本文在燃料性能分析程序BEEs中耦合裂变气体行为程序SCIANTIX：BEEs向积分点处的晶粒尺度模型传递局部温度、燃耗、裂变率和晶粒尺寸，SCIANTIX返回裂变气体释放（fission gas release，FGR）、气体肿胀等状态量并参与燃料棒内压与自由体积计算。采用BR-3反应堆36i8燃料棒终点数据进行验证，耦合模型预测FGR为28.49%，较实验值33.80%低15.7%；预测空腔体积为5.890×10-7 m3，较实验值8.046×10-7 m3低26.8%。由于仅有单棒终点实验值，该结果用于检验量级与变化趋势，尚不足以证明模型具有普遍预测精度。进一步的10～50 μm晶粒尺寸敏感性计算表明，在其余模型和边界条件不变时，晶粒增大可延缓晶内气体向晶界迁移并降低连通释放贡献，但会增加滞留气体肿胀。

• 镁精炼熔剂与固态杂质的结合机制研究

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260148

  摘要(96) 全文(70)

  摘要：针对镁精炼熔剂与固态夹杂之间的作用机制不完全明确的现状，以镁精炼熔剂、MgO粉末、二者混合物、精炼环节产生的炉内底渣为对象，分别采用DSC/TG综合热分析、XRF、XRD、SEM和TEM等手段进行了多尺度表征研究，结果表明：在本研究条件下 1）镁精炼熔剂与MgO等固态夹杂之间的结合机制为“物理结合”，而非化学结合；2）镁精炼熔剂与固态夹杂之间呈现出显著的“核壳包裹”特征：固态夹杂为核，熔剂为壳包裹在外。

• Al-Si(-Cu)系耐热铸造合金组织调控策略的研究进展

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260153

  摘要(90) 全文(65)

  摘要：Al-Si(-Cu)系铸造合金兼具铸造性能、气密性和时效强化潜力，是发动机缸体、缸盖等热端复杂零部件的重要候选材料；但在300~350℃服役条件下，传统θ′、β′等亚稳强化相易粗化、溶解或相变，共晶Si和晶界组织也会退化，导致高温强度和蠕变抗力下降。本文在分析高温软化机制和研究瓶颈的基础上，系统梳理了近年来Al-Si(-Cu)系铸造合金的微观组织调控策略，重点归纳三类强化路径：低扩散过渡族/稀土元素构建热稳定纳米弥散相，相界面偏聚工程稳定θ′、Q′等亚稳析出相，以及晶间金属间化合物和共晶Si构成的刚性互联网络。在此基础上，讨论CALPHAD计算、机器学习、多尺度模拟和增材制造快速凝固技术在耐热组织设计中的作用。本文认为，Al-Si(-Cu)系耐热铸造合金的后续发展应从单一强化相设计转向兼顾高温强度、铸造工艺性、热裂敏感性和长期服役稳定性的多尺度协同调控。

• 位移级联对钼铼单晶固溶体合金力学性能影响的分子动力学模拟研究

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260159

  摘要(80) 全文(89)

  摘要：钼铼合金因其高熔点、优异的高温力学性能和抗辐照特性,被认为是先进核反应堆燃料包壳和堆芯结构材料的重要候选材料。本工作采用分子动力学方法,通过与纯Mo单晶结果对比,系统研究了位移级联不同Re含量(5%和14%)的Mo-Re单晶固溶体合金力学性能的影响规律。研究结果表明,Re含量的增多会使MoRe单晶固溶体合金在拉伸应力下更多滑移系统启动,有效提高其塑性；位移级联则显著降低了Mo-Re单晶固溶体合金的拉伸强度和塑性,其底层的物理机制源于级联引入的缺陷诱发了局部的应力集中和能量变化,导致滑移系统启动的临界应力下降,加速材料屈服并降低单晶固溶体合金的均匀延伸率。本工作的研究结果揭示了位移级联对Mo-Re单晶固溶体合金拉伸力学性能的影响规律及其原子机制,对先进核反应堆材料的设计与选材具有科学参考价值。

• 4H-SiC热辅助纳米切削机理的分子动力学研究

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260160

  摘要(69) 全文(70)

  摘要：4H-SiC因其优异的热导率、高击穿电压和良好的高温稳定性，在功率电子与高频器件等领域具有重要应用。然而，其极高的硬度和较低的断裂韧性导致在纳米尺度切削加工面临亚表面损伤严重、刀具磨损严重等问题。研究表明热辅助加工能显著改善材料的加工性能，调控不同的切削温度有益于促进塑性变形和提高加工效率，因此探究温度对4H-SiC纳米切削过程中材料去除机理的影响具有重要意义。本研究采用分子动力学模拟方法，系统研究了不同切削温度(100-1000?K)下4H-SiC的切削力学行为、表面形貌、亚表面损伤、应力分布及位错演变规律。结果表明：随着切削温度升高，平均切削力显著降低，在1000?K时切向与法向切削力较常温(300?K)分别下降15.4%和29.3%；中高温(500-600?K)切削能有效抑制亚表面损伤、缓解应力集中并减少位错密度；但温度过(≥800?K)则会因位错增殖与缠结加剧而导致损伤加深、应力分布范围扩大。本研究揭示了温度调控下4H-SiC的塑性去除机制与损伤演化规律，为其高效低损伤纳米切削加工提供了理论依据。

• 镁合金焊丝加工研究进展

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260165

  摘要(79) 全文(68)

  摘要：镁合金作为轻量化核心结构材料，在航空航天、汽车、电子及生物医用等领域应用潜力巨大，但塑性成形能力不足、耐蚀性较差等问题制约其工程应用。焊接是复杂构件制造的关键手段，焊丝品质直接决定焊接接头性能。本文系统综述镁合金焊丝研究现状，分析了合金元素的作用机制与协同/拮抗效应，阐明镁合金密排六方结构下的塑性变形规律，梳理热挤压?拉拔、热拉拔、电脉冲及超声辅助等制备工艺的技术特点与应用进展，并指出不足。未来应聚焦专用焊丝开发、先进加工技术及全链条性能优化等发展方向，为高性能镁合金焊丝研发与工程应用提供参考。

• LTCC内电极铜浆组分设计与共烧行为研究进展

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260205

  摘要(115) 全文(72)

  摘要：随着5G/6G通信和高密度电子封装的发展,低温共烧陶瓷(low-temperature co-fired ceramics,LTCC)器件对高频传输、高密度集成和高可靠服役提出了更高要求。内电极浆料是LTCC多层互连结构的关键材料,其组成与共烧行为直接影响电极的导电性能和服役可靠性。与贵金属电极相比,Cu因成本较低、抗电化学迁移能力较强,逐渐成为LTCC内电极体系的重要发展方向,但其易氧化的特性也增加了材料组分设计和共烧调控的难度。本文围绕LTCC内电极材料由Au、Ag向 Cu演进的技术背景,综述了内电极铜浆中有机载体、无机粘结相和导电相的组分设计进展,重点归纳了其在共烧过程中的抗氧化、烧结致密化、共烧匹配和界面结合行为及影响因素,并概述了当前研究中存在的问题及后续的发展方向。

• Ti750s钛合金板材轧制过程中的微观组织与织构演变研究

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260213

  摘要(74) 全文(70)

  摘要：本文选取一种近α的新型高温钛合金Ti750s合金作为实验材料，将板材从11.5 mm多火次轧至1.5 mm，研究轧制变形过程中的微观组织和织构演变过程，研究表明:11.5 mm板材轧态的显微组织保留了明显的变形特征，原始β晶粒被严重拉长，晶粒内部析出大量的片状α相，板材呈现{0001}//TD方向的T型织构，具有较多的60 °和90 °大角度晶界，内部位错密度较低。换向轧至5.2 mm后，组织中出现大量呈扭折状的条状α相，且一致向TD方向倾斜，且T织构消失，出现{0001}//ND方向的B织构，此时α晶粒的{0001}轴均匀分布在极图偏离ND约20°方向上，板材大角度晶界较少，位错密度较大。二次换向轧至1.5 mm后，显微组织主要是变形的条状α晶粒构成，晶粒尺寸较小，且B型织构消失，T型织构重新出现，板材几乎没有大角度晶界，位错密度较大。

• 高熵合金储氢材料：核心效应、吸脱氢行为与应用展望

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260215

  摘要(73) 全文(71)

  摘要：氢能作为一种重要能源，其发展受限于储氢技术的落后。传统储氢材料在储氢容量、吸放氢速度及结构稳定性方面仍有不足。近年来，高熵合金展现出极具前景的储氢性能，但其储氢行为复杂，亟需深入研究。本文探讨了高熵合金的四大核心效应（高熵效应、晶格畸变效应、缓慢扩散效应和鸡尾酒效应）与储氢性能的关联，重点综述储氢动力学与热力学行为，解析微观机制与性能调控策略，探索其潜在应用。研究结果表明：①高熵效应促进单相固溶体形成；晶格畸变效应扩大间隙空间，提升储氢容量；缓慢扩散效应增强材料稳定性；鸡尾酒效应提升综合性能；②JMAK、Chou等动力学模型系统解析材料吸脱氢、扩散及相变等关键步骤，揭示速率控制机制，量化活化能与扩散系数。③基于Van’t Hoff方程，计算吸/脱氢焓变与熵变，阐明储氢平衡行为。高熵合金兼具高容量、快动力学与长循环稳定性等优势，具备良好工程应用前景。最后，对高熵合金储氢材料的发展前景进行展望，助推该类材料的研发与应用。

• (Fe60Mn20Cr10Ni10)95(AlSiC)5中熵合金的室温静动态力学性能研究

  优先出版日期:2026-09-29  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260224

  摘要(74) 全文(67)

  摘要：高熵合金以其独特的合金设计理念和优异的综合力学性能成为材料科学领域广泛研究的热点之一。然而，传统的高熵合金体系往往含有贵重的Co元素且倾向于以等原子比设计，这使得合金的成本大大提升，进而限制了合金的工业化应用。基于此，本文设计开发了无钴的(Fe60Mn20Cr10Ni10)95(AlSiC)5中熵合金，通过适当降低Cr、Ni元素和大幅提升Fe元素的含量，可以有效地降低合金成本；基于经典的热力学判据，微量添加Al、Si和C元素可以显著提升合金基体的固溶强化，同时引入一定的碳化物颗粒强化。结果表明，(Fe60Mn20Cr10Ni10)95(AlSiC)5中熵合金具有简单的面心立方（FCC）晶体结构，其相组成包含有无序的FCC固溶体和有序的M23C6碳化物。基于FCC/M23C6的立方体-立方体取向关系和近似共格的界面特征，(Fe60Mn20Cr10Ni10)95(AlSiC)5中熵合金在准静态下展现出了优异的室温塑性和加工硬化能力，其压缩屈服强度为360±10 MPa，而压缩应变甚至可以达到70%；合金的拉伸屈服强度为365±15 MPa，最大抗拉强度为715±25 MPa，同时还具有约为40%的断后延伸率。在动态加载条件下，合金表现出了明显的正应变率敏感性，其动态屈服强度为910±35 MPa，相比准静态加载约提升了153%。同时仍然表现出了可见的加工硬化行为，且在压缩应变约为40%时，合金没有发生明显的破坏。TEM分析表明，准静态加载下FCC基体内部可见的位错墙和位错胞以及M23C6与位错的交互作用促使合金表现出了优异的强塑性结合；动态条件下，变形孪晶、9R相、堆垛层错和Lomer-Cottrell锁的产生促使合金具备了多重的强韧化机制，这使得该合金在高速冲击下表现出了潜在的抗冲击损伤容限能力。

• 锆化氢表面MAO/ZrO2-Y2O3复合涂层的微观结构优化与阻氢机制

  优先出版日期:2026-09-21  DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20260135

  摘要(65) 全文(62)

  摘要：本研究通过结合微弧氧化（MAO）与溶胶-凝胶技术，在锆氢ZrH1.8基体表面成功制备了复合MAO/ZrO?-Y?O?氢阻涂层。系统研究了Y?O?含量（0-16 mol%）和热处理温度（300-600°C）对涂层微观结构、相组成及氢阻性能的影响。结果表明，当Y?O?含量为12 mol%时，复合涂层性能最优：孔隙率低至2.9%，氧化锆四方相（t-ZrO?）含量达18.32%，氢渗透降低因子（PRF）提升至19.3，氢损失温度升高至682°C。600°C热处理进一步优化了涂层的表面完整性和结晶度，并使氢损失温度升至686°C。涂层的氢阻机制归因于物理屏障、氧空位化学捕获与相稳定化的协同作用。

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