金属功能材料
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2020年 27卷 4期
刊出日期：2020-08-20
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从合金废料中回收铼的技术现状和发展趋势
许荡 陈鹏起 程继贵 操齐高 陈昆昆 赵盘巢
随着稀有金属资源的稀缺性和重要性日益突显，从二次资源中回收稀有金属受到国内外学者的广泛关注，特别是金属铼的回收利用已经成为时下研究的热点。本文简要介绍了铼的性质、应用以及铼合金废料的主要形式，对国内外从含铼合金废料中回收铼的工艺方法做出总结，主要包括火法、湿法、电化学法以及火湿法联合冶金工艺等，重点阐述了不同工艺方法的铼回收率、纯度、优缺点及应用范围。并在此基础上对铼合金废料回收铼工艺的发展方向提出了展望。
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Ti6242钛合金电子束冷床熔炼（EB）技术研究
杜彬 张志斌 辛社伟 曹寿林 周伟 王福清
利用3150KW型电子束冷床熔炼（EB）炉制备Ti6242钛合金大规格扁锭，采用Langmuir定律建立了Ti6242钛合金EB熔炼过程熔体中各元素饱和蒸气压及挥发规律的数学模型，分析了熔炼工艺参数与铸锭化学成分均匀性之间的关系。结果表明：Ti6242钛合金EB炉熔炼过程中Al、Sn元素挥发严重，实际挥发率分别为12.27%和7.86%，与挥发模型吻合度较高（理论挥发率分别为11.68%和9.825%）。3150KW型电子束冷床熔炼（EB）炉的最佳熔炼速度为1.28×10-4 m/s（即700 Kg/h），在此工艺下铸锭化学成分均匀性良好，完全符合国标GB/T 3620.1-2007的要求。Ti6242钛合金EB铸锭的低倍组织为等轴晶组织，明显不同于VAR铸锭。利用EB炉一次熔炼制备的Ti6242钛合金扁锭可用于直接轧制成形Ti6242钛合金板材，圆锭可用于制备高品质、大规格棒材，实现钛合金的低成本、短流程制备。
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热等静压对激光选区熔化制备高温合金的影响
张建庭
采用一种氩气雾化制得的新型镍基高温合金粉末，通过激光选区熔化（SLM）方法制备样品，其中激光功率为315 W，扫描速率为750 mm?s-1，用扫描电镜分析其横截面及纵截面组织特征；然后进行1200℃/150 MPa/4h的热等静压处理，随后进行固溶及时效处理，分别在650℃和850℃下进行拉伸试验，并分析组织及断口微观形貌；探讨热等静压和热处理分别对组织及性能的影响。结果表明，该粉末SLM工艺成形性能好，裂纹及孔洞等缺陷少，HIP处理后SLM试样内部的微裂纹得到修复，组织形貌发生改变，晶粒得到细化，且晶粒内部和晶界上析出较多 MC相；HIP处理后合金高温力学性能大幅提升，其中850℃下断裂强度提升36%，达到912 MPa，延伸率提升125%，达到12.6%。该镍基粉末高温合金材料及“SLM+HIP”工艺有望应用于850℃下复杂形状的关键承载部件。
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烧结钕铁硼磁体表面Zn-Co合金镀层制备工艺与耐蚀性能
张鹏杰 邓少杰 孙威 徐光青 李炳山
采用氯化物镀液体系在钕铁硼磁体表面制备Zn-Co合金镀层，优化了Zn-Co合金镀层制备过程中的电镀工艺参数（镀液PH值、镀液温度、电流密度以及添加剂浓度），通过中性盐雾试验（NSS）、扫描电子显微镜（SEM）和动电位极化曲线，系统研究了Zn-Co合金镀层的显微组织结构及耐蚀性能。结果表明：烧结钕铁硼电镀Zn-Co合金镀层的最佳电镀工艺参数为：添加剂浓度为15 mL/L，PH值为4，电镀温度为25℃，电流密度为1 A/dm2。在最佳工艺条件下制备的Zn-Co合金镀层经钝化后其耐中性盐雾时间可达120 h。合金镀层结构致密，有效地填补了钕铁硼磁体的固有缺陷，为后期钝化形成致密钝化膜提供了材料基底基础。钝化后的Zn-Co合金镀层表面平整光亮，动电位极化曲线测试表明，相比钝化后的Zn镀层，钝化后的Zn-Co合金镀层的自腐蚀电流密度下降了一个数量级，说明Zn-Co合金镀层钝化后具有更加优异的耐腐蚀性能。
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超导复合线用小规格Nb47Ti棒材加工工艺研究
李小平 张亚军
Nb47Ti合金是一种具有良好机械性能、极好的塑性、韧性的超导材料。由于其具有极高的磁通钉扎强度和临界电流密度，同时又具有很好的加工性能，因而成为近年来发展最快、应用最广的低温超导合金材料，目前在超导应用领域占据主导地位。本文通过对旋锻、型轧及真空热处理工艺的研究，开发适合于超导复合线用小规格Nb47Ti棒材的加工工艺。
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化学镀Sn含量对p型Bi0.5Sb1.5Te3块体合金电传输及机械性能的影响
代雪婷 黄中月
通过化学镀和氢气还原法制备Bi0.5Sb1.5Te3/Sn核壳结构粉末，再使用放电等离子烧结的方法制备成块体。经实验分析发现，随着Sn含量的上升，Seebeck系数和电导率均先上升后下降，含有1 wt.%Sn的Bi0.5Sb1.5Te3/Sn块体合金的Seebeck系数上升至278μV/K，电导率略低于未镀层样品，为475.6S/cm。因此，室温下的功率因子从24.6 W·cm-1·K-2提高到35.4 W·cm-1·K-2，这证明样品的电传输性能得到提高。此外，随着Sn含量的上升，Bi0.5Sb1.5Te3/Sn块体合金的密度及显微硬度不断升高，机械性能得到提高。
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梁柱节点刚度对空间多层钢框架结构抗震性能的影响
王磊
针对空间多层钢框架结构的抗震性能，本文结合节点弯矩-转角本构模型分析了梁柱节点刚度对其抗震性能的影响。研究结果表明：在模拟地震荷载作用下，当梁柱节点铰接时，多层钢框架结构的顶层侧移峰值和顶层峰值加速度分别为14.95cm、65cm/s2；当梁柱节点刚接时，多层框架结构顶层加速度峰值和其顶层的侧移峰值分别下降了27.4%和49.3%。其次，当梁柱节点影响系数在1/30~1之间时，此时的节点处于半刚性节点状态，多层钢框架结构表现出良好的承载能力和抗震性能。
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Z向钢厚度1/4部位焊接裂纹成因及控制
赵迪 康文举 石教兴 程业 朱先兴
针对南阳汉冶特钢有限公司生产的Q345DZ25钢板厚度1/4部位焊接裂纹缺陷，采取金相、电镜及能谱分析，发现裂纹部位主要是铝钙的氧化物夹杂所致。通过对钙处理工艺研究，环节取样进行成分、炉渣检测，得出造成钢水中铝钙氧化物夹杂含量高原因与生产过程中钙处理时机不合适有关。通过调整钙处理时机，控制钙线加入量，保证钢水中[Ca]/[Als] =0.10-0.14，改善了钙化处理效果，提高了钢水纯净度。
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选区激光熔化制备蜂窝状多孔钛及表征
亢宁宁 陈文革 杨鑫
本文把球形粉与异形粉按一定的质量比混合作为原料，采用选区激光熔化技术以不同的构建方向制备出不同孔隙率的蜂窝状多孔纯钛，运用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、万能拉压试验机等手段系统研究多孔钛的形貌和性能，结果表明，当平均粒径75 μm 的球形粉与平均粒径25 μm的异形粉按照8:2的质量比混合后，以121 J/mm3的激光能量制备预设孔隙率为55%的蜂窝状多孔纯钛，实际孔隙率为63.93%, 其晶体结构为α-Ti与α’-Ti，孔形状具有典型的六边形形状，孔大小为900μm，孔壁呈典型的冶金结合，缺陷较少，抗压强度为70 MPa，弹性模量为4.419 GPa。
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钛镍形状记忆合金医疗器械评价方法研究进展
袁志山
近年来，钛镍形状记忆合金医疗器械结构设计方法如有限元分析和体外模拟验证技术等不断进步，相关监管法规和标准不断完善。钛镍合金医疗器械应用取得显著进展，多种类型钛镍合金医疗器械取得注册证，包括心血管、脑血管和外周血管器械，心血管器械包括支架、心脏瓣膜和封堵器等。然而，钛镍形状记忆合金医疗器械仍面临镍离子释放防护和关键原材料进口替代等问题，亟待开发高疲劳钛镍合金原材料，包括丝材、管材和棒材；亟待开发记忆合金表面改性技术和相关医疗器械结构设计、性能测试评价技术；亟待完善相关器械测试方法标准和相关器械评审技术指导原则。需要制定相关标准，弥补有限元分析中血管、血液边界条件和参数个性化设置方面标准缺少，以及弥补体外模拟验证中血管、血液材料选择、血管力学和血液环境模拟、支架和血管交互作用模拟等方面的标准缺少的问题。
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体育设施用碳纤维复合材料的性能与工艺优化
贾晓飞
体育器材的设计与研发，不仅能够帮助运动员提升自身成绩，同时也能够帮助普通人在参与某项运动时能够获得更舒适、更安全的健身体验。从材料科学的角度来说，新型碳纤维符合材料在如今体育设施设计和使用体系中占据着越来越重要的地位。研究以碳纤维材料性能为主要研究对象，介绍了该类型材料在体育设施及各类型运动装备中的应用，对其应用于体育设施中的优势进行了阐述；最后详细分析了碳纤维及其复合材料的工艺优化方法，开发出一种基于功能化NdFeB粉体、改性碳纤维及其他材料的体育设施用碳纤维复合材料——碳纤维布增强环氧基复合材料。研究既从宏观角度分析了碳纤维材料的应用前景，又从微观角度对现有碳纤维复合材料的工艺进行了优化，可以同时供产品研发领域人员和纤维材料研究领域人员参考和借鉴
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关于K465合金涡轮导向器铸件缺陷工艺的研究
李杨
某型号K465合金熔模精密铸造涡轮导向器是由内环、外环、内锥、法兰和叶片五部分构成,最大直径Φ331mm，叶片数多达31个，且外环及内锥壁厚相差悬殊，叶片最薄处仅为0.7 mm。由于该部件的结构特点，所以极易在内锥处出现疏松，以及在叶片排气边产生裂纹。设计采用合理的浇注系统及对型壳面层进行晶粒细化的工艺方案，很好的解决了铸件内锥疏松及叶片裂纹等问题。采用模具分体压制，精密夹具组合定位，蜡模拼装组合成型的工艺方案，很好的解决了涡轮导向器熔模的成型问题，并简化了模具结构，降低了模具制造成本。采用适当的模壳温度和浇注温度，浇注出的铸件冶金质量优良，很好地满足了设计和使用要求。
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低膨胀合金磁特性及其温度稳定性研究
严飞 于一鹏
导磁材料的磁性和热膨胀性能对石英挠性加速度计中的力矩器的稳定性有重大影响，通过软磁直流磁性测试仪、激光膨胀仪研究了不同热处理温度、不同测试温度对4J32A合金的磁性能、磁性温度稳定性及热膨胀系数的影响规律。结果表明，软磁合金热处理方法适用于处理4J32A合金导磁体；热处理后，4J32A合金的磁导率、矫顽力和剩磁性能大幅改善。热处理温度对合金软磁性能的温度稳定性影响不大。4J32A合金的μm平均温度系数在10-4数量级，Bs、Br、Hc 的平均温度系数在10-3数量级。
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