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ISSN 1005-3093
CN 21-1328/TG
创刊于 1987 年 (月刊)
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  2026年, 第40卷, 第9期 刊出日期:2026-09-25 上一期    下一期
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2026年第9期封面和目录
材料研究学报. 2026, 40 (9): 0-.  
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研究论文
稀土Ce对渗碳齿轮钢摩擦磨损性能的影响
何一梅, 付志豪, 杨超云, 刘航, 刘朋, 李星, 石帅, 赵燕青, 栾义坤, 李殿中
材料研究学报. 2026, 40 (9): 641-652.   DOI: 10.11901/1005.3093.2026.135
摘要   HTML   PDF (25940KB)

冶炼三种不同稀土Ce含量的18CrNiMo7-6齿轮钢,将其保温和正火处理后渗碳并进行油润滑滑动摩擦磨损实验。使用接触式轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、透射菊池衍射(TKD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征其磨损轨迹表面的形貌、次表层组织的演变以及磨面氧化膜的组成和分布,研究了稀土Ce对这种齿轮钢摩擦磨损性能的影响,揭示其摩擦磨损行为以及耐磨性能提高的机制。结果表明,稀土Ce能降低渗碳齿轮钢的磨粒磨损,改善稳定磨损阶段的摩擦磨损行为,将磨粒磨损和氧化磨损机制转变为以氧化磨损为主的磨损机制,使其耐磨性显著提高。与不含稀土的渗碳齿轮钢相比,含0.0078%和0.0126% Ce (质量分数)的渗碳齿轮钢磨损体积分别降低了55.3%和49.2%。Ce使钢的耐磨性提高,可归因于渗碳层硬度的提高和夹杂物状态的改变。Ce提高了渗碳齿轮钢表层的硬度,降低了次表层的塑性变形,有利于生成氧化膜使氧化磨损性能提高。随着Ce含量的提高,渗碳齿轮钢的表面硬度随之提高、次表层的变形减小。因夹杂物数量的增加和尺寸的增大而生成薄且小的块状氧化膜使这种钢的耐磨性能提高程度下降。

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热等静压参数对Ti2AlNb粉末合金力学性能的影响
李冰冰, 徐磊, 尹一峰, 田晓生, 卢正冠, 吴杰
材料研究学报. 2026, 40 (9): 653-664.   DOI: 10.11901/1005.3093.2025.365
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用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备洁净的Ti2AlNb预合金粉末,然后对其进行不同工艺参数的热等静压(HIP)制备出粉末合金,使用扫描电镜、场发射扫描电镜、透射电子显微镜、氧氮氢分析仪、激光衍射粒度分析仪、X射线三维成像系统、场发射电子探针、超高温综合热分析仪以及万能试验机等手段表征了Ti2AlNb预合金粉末和Ti2AlNb粉末合金的组织和性能,研究了热等静压参数(温度、保温时间)和二次热等静压对Ti2AlNb粉末合金的显微组织演变和力学性能的影响。结果表明:这种Ti2AlNb预合金粉末的球形度良好、氧含量低(0.072%),其显微组织主要由亚稳B2相构成。当HIP温度从1030 ℃提高到1050 ℃时,粉末合金中的B2相体积分数从26.8%提高到31.2%,室温抗拉强度提高到1168 MPa,650 ℃延伸率提高到11.2%;将保温时间从3 h延长至5 h,α2相含量降低到12.0%,室温延伸率标准差从±2.7%减少到±1.2%,表明其力学性能的稳定性显著提高。二次热等静压处理促进了O相在α2/B2相界处优先形核和析出,并使α2相组织的尺寸分布呈现峰宽增加的单峰特征。TEM分析表明,O相与母相间存在特定的晶体学取向关系[21¯1¯0]α2//[1¯1¯0]O和[111]B2//[1¯1¯0]O,证实了O相可通过两种路径析出。

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Al+Ti对一种Ni-Cr合金组织及力学性能的影响
张丰之, 吴云胜, 管现军, 侯介山, 周兰章
材料研究学报. 2026, 40 (9): 665-676.   DOI: 10.11901/1005.3093.2025.332
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对一种低Al+Ti含量和低Nb固溶强化的Ni-Cr基高温合金进行热力学计算和组织表征,研究了Al+Ti含量的变化对其组织和力学性能的影响。结果表明:Al+Ti含量的提高使合金的固液相变温度降低和凝固区间缩小,并促进Nb、Al元素偏析。长期时效过程中,两种合金呈现不同的析出行为:0.2Al+0.2Ti合金中的主要析出相为M23C6碳化物,而0.5Al+0.5Ti合金中的主要析出相是γ′相。随着时效时间的延长,γ′相发生粗化且其形貌由立方状转变为圆方状。Al+Ti含量的变化对这种合金的固溶强化没有显著影响,时效10000 h后两种合金的强度没有明显的差异,但强化作用机制不同。0.2Al+0.2Ti合金在时效过程中析出的离散分布的细小M23C6碳化物,能使其强度提高。0.5Al+0.5Ti合金中的粗大γ′相在长期时效10000 h后分裂,使得γ′相数量密度提高和平均尺寸减小,合金强度提高。

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GH3536镍基高温合金电阻点焊电极的失效及其机理
胡峰, 易润华, 邓黎鹏, 徐康, 高鹏飞, 蒋志坚, 徐忠, 朱高东, 谢思中, 何毅涛, 赵嘉成
材料研究学报. 2026, 40 (9): 677-684.   DOI: 10.11901/1005.3093.2025.361
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使用DZ-3×100型三相次级整流点焊机点焊1.3 mm厚的GH3536高温合金构件,研究了铍钴铜(BeCoCu)球面电极的失效并揭示其机理。结果表明,BeCoCu电极失效后其表面的合金层粘连,电极端面微观组织的尺寸明显增大,其服役寿命点数为220点;焊接时,合金试样中的Fe、Ni、Cr等元素向电极扩散生成(Fe, Ni)置换固溶体和Fe0.7Cr0.19Ni1.1、Cr0.19Fe0.7Ni0.11以及Cu0.81Ni0.19等脆性金属间化合物。电极的合金化使其表面产生微裂纹并脱落;电极的失效是强度较高的Cubic{100}<001>和{110}<100>织构转变为强度较低的Cubic<111>||ND织构,使试样的相对强度由4.12和5.62降低到3.05;在BeCoCu电极的服役过程中,大角度晶界的含量提高。以上因素的共同作用,使电极发生合金化而失效。

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基于聚苯胺/ZIFs填料的复合涂层的构建及防腐蚀性能研究
徐淳, 廖中义, 张晗, 徐梦, 袁妍, 蒋莉
材料研究学报. 2026, 40 (9): 685-696.   DOI: 10.11901/1005.3093.2026.144
摘要   HTML   PDF (17069KB)

构建了基于沸石咪唑骨架ZIF-8、氧化石墨烯(GO)与1,10-菲罗啉(Phen)缓蚀剂的复合纳米填料ZIF-8/GO/Phen,并将其添加至环氧丙烯酸树脂(EA)中制备ZIF-8/GO/Phen-EA防腐涂层。并引入聚苯胺(PANI)构建了具有多重协同防护功能的双层涂层体系(PANI/ZIF-8/GO/Phen-EA),可实现物理阻隔、阳极保护与缓蚀剂释放于一体。通过Fourier变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及扫描电子显微镜(SEM)等手段表征了所制备材料的成分、结构与形貌,并以0.1 mol/L盐酸溶液模拟酸性腐蚀环境,利用电化学手段系统评价了涂层的防腐性能与服役稳定性。结果表明,ZIF-8/GO/Phen的引入显著提升了涂层的致密性,赋予了涂层主动防护功能,强化了其对腐蚀介质阻隔作用;在填料含量为1.5%时,ZIF-8/GO/Phen-EA内层涂层耐蚀性最佳,引入PANI外层后,复合涂层的自腐蚀电流密度进一步降低,其阻抗模量显著提高,并展现出良好的自修复能力,可有效抑制酸性环境中不锈钢的腐蚀进程。

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高氯煤烟中的氯腐蚀锅炉换热器的机理
郭非凡, 马继刚, 陈丽娟, 谢伟智, 魏博, 马瑞, 安田田, 李奕华, 李新月
材料研究学报. 2026, 40 (9): 697-709.   DOI: 10.11901/1005.3093.2025.354
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模拟高氯煤烟气(Cl2/HCl + CO2 + H2O + N2,550 ℃/650 ℃)的多组分可控气氛,进行了其对锅炉换热器12Cr1MoVG钢的高温腐蚀实验,根据腐蚀产生的质量损失、SEM-EDS、XRD谱和热力学计算结果研究了腐蚀的机理。结果表明温度对12Cr1MoVG钢腐蚀的影响较大。温度从550 ℃提高到650 ℃,这种钢表面氧化膜的厚度增加了232.4 µm,腐蚀产生的质量损失增加了21.26 mg/cm2,钢的表面氧化膜产生了微裂纹等缺陷。在相同的条件下,Cl2对12Cr1MoVG钢的腐蚀比HCl严重。这种钢的试样被HCl腐蚀后表面生成易挥发的FeCl2,FeCl2挥发产生的孔隙使HCl穿过氧化膜与金属基底发生反应,使氧化膜产生横向和纵向裂纹;而试样被Cl2腐蚀后表面生成的FeCl3在更低的温度挥发后产生密集的孔洞,Cl2通过孔洞向内渗透与基底反应使表面的氧化膜严重分层和脱落。Cl2对锅炉换热器12Cr1MoVG钢的高温腐蚀是一种自催化循环过程:HCl、Cl2与钢反应生成易挥发的铁基氯化物(FeCl2、FeCl3),这种铁基氯化物挥发后与H2O发生氧化反应生成HCl,于是形成循环腐蚀最终使氧化膜分层脱落。Cl2的氧化性更强,生成的易挥发腐蚀产物比HCl更多。

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激光冲击强化对 AlxCoCrFeNi高熵合金激光熔覆层组织及耐磨性能的影响
刘志辉, 张世一, 邹爱华, 张凱尧, 曾卓, 张世翼, 涂嘉剑, 严旭
材料研究学报. 2026, 40 (9): 710-720.   DOI: 10.11901/1005.3093.2026.120
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用激光熔覆在304不锈钢基材表面制备了AlxCoCrFeNi (x = 0、 0.3和0.7)高熵合金层,并对其进行了激光冲击强化处理。表征了激光冲击前后熔覆层的物相组成、微观结构、元素分布、显微硬度及耐磨性能。结果表明,经激光冲击后,AlxCoCrFeNi熔覆层的物相组成不变,熔覆层中上部区域出现了塑性变形区(冲击影响区),随着Al元素含量的增加,熔覆层物相由单相FCC (Al0, Al0.3)转变为FCC+BCC (Al0.7),且熔覆层均由底部的柱状晶和中上部的等轴晶组成;熔覆层(x = 0、0.3和0.7)硬度分别提升了53.9%、42.1%和25.8%;磨损率和摩擦系数均随之降低,x = 0.7时耐磨性能最优,磨损率最小为4.29 × 10-5 mm3/(N·m),摩擦系数为0.542。x = 0和x = 0.3时熔覆层主要磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,x = 0.7时磨损机制仍以磨粒磨损为主,但磨损表面的裂纹和剥落减少。

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