研究了缺口应力集中系数不同的深海潜水器耐压壳用TC4 ELI(Extra-low-interstitial) 合金板材在恒总应变幅控制下的低周疲劳行为。结果表明，在应变幅较低(0.7%以下)和应变幅较高(0.8%和0.9%)条件下的光滑试样在循环初期分别发生了循环硬化和循环软化，而缺口试样在0.2%~0.7%应变幅条件下的循环初期均发生了循环硬化。通过循环载荷作用下材料滞回能的变化描述了TC4 ELI合金试样低周疲劳的损伤程度，得到了缺口应力集中系数与低周疲劳性能参数之间的关系，建立了相对裂纹萌生寿命预测模型。利用该模型能较好地预测缺口应力集中系数较低的TC4 ELI合金在高应变幅条件下的相对疲劳裂纹萌生寿命。

采用EBSD、SEM等手段研究了固溶温度对GH4742合金的微观亚结构、力学性能和γ'相的影响。结果表明，固溶温度为1080℃~1120℃时，随着固溶温度的提高基体发生静态再结晶的比例提高，小角度晶界的比例由13.2%降低为3.2%；同时，晶粒显著粗化，平均晶粒尺寸由11.0 μm增大到111.6 μm，Σ3孪晶界的比例由13.2%提高到58.6%。随着固溶温度的提高，基体内一次γ'相的体积分数显著降低、尺寸增大，二次γ'相的体积分数和尺寸增加，三次γ'相的体积分数和尺寸变化较小。在不同固溶温度下γ'相强化增量的变化较小，晶粒粗化是导致其强度降低的主要因素。随着固溶温度的提高GH4742合金的室温强度显著降低，而高温强度提高和持久断裂时间显著增加。固溶温度为1100℃时，GH4742合金的室温和高温力学性能良好。

对Al-2Mg-0.8Cu合金进行室温拉伸实验，并用显微硬度测试、差示扫描量热、扫描电镜和透射电镜观察等手段对其表征，研究了冷轧变形和添加Si对其时效析出行为和力学性能的影响。结果表明，轧制能加速这种合金的时效析出行为和缩短峰时效出现的时间。80%的变形量和1 h退火，使Al-2Mg-0.8Cu合金达到峰时效。添加Si能进一步加速时效析出动力学和细化S相，添加0.3%(质量分数)的Si能完全固溶到Al-2Mg-0.8Cu合金的基体中。冷轧变形量为40%的Al-2Mg-0.8Cu-0.15Si合金，其屈服强度为240 MPa、抗拉强度为353 MPa、断后伸长率为16.5%和抗拉强度塑性乘积为5.66 GPa·%。使这种合金具有最佳力学性能的轧制变形量和Si元素添加量，分别为40%和0.15。

在Fe-Cr-Al-Mo-Nb合金中添加Ta和Zr元素，在高纯Ar气氛中制备了四种合金铸锭。对铸锭在1473 K进行2 h均匀化处理后再进行固溶处理，然后将四种合金板在1473 K下退火10 min进而在1073 K和873 K下进行多道次轧制得到金属板材，再对板材进行873 K/24 h时效处理和在不同温度的回溶处理。对不同状态的合金进行金相和扫描电镜组织表征以及力学性能测量，研究了Ta/Zr对这种合金温轧板材中第二相析出演变和显微硬度的影响。结果表明，时效合金主要由粗大的初生Laves相和细小的Laves相粒子构成，Zr元素的添加增加了细小Laves相粒子的析出，延缓了粗大Laves相粒子的析出；随着回溶温度的提高第二相粒子都发生显著的粗化和回溶，Zr和Ta/Zr元素改良的合金都表现出较高的组织稳定性，显著抑制了第二相粒子的高温回溶，在1473 K/1 h热处理后Laves相的体积分数分别为0.1%和0.2%。Zr元素的添加显著抑制了高温时晶粒的粗化，这种粗化与高温下Laves相粒子对晶界的钉扎有关。

使用石墨作为固体润滑剂、硅酸钠为粘结剂、二氧化硅为填料、去离子水为分散介质，用浆料法在Ti-6Al-4V钛合金表面制备石墨基粘结固体润滑涂层。用球盘式摩擦磨损试验机测试这种涂层在500~800℃的摩擦学性能，使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等手段分析其物相、显微组织结构、元素组成及其化学态，研究了这种涂层的润滑机理。结果表明：这种石墨基粘结固体润滑涂层在600~700℃的摩擦学性能优异，在660℃其摩擦系数(0.03)和磨损率(0.953×10-4 mm3/(N·m))最低。涂层中的熔融硅酸钠与SiO2的协同润滑作用降低了石墨的热损失，在摩擦界面上生成的易剪切的粘性成分减少了摩擦磨损；在摩擦过程中，石墨通过层间剪切和吸附气体产生了良好的润滑性能，SiO2增强了涂层的承载能力和涂层与基体之间的粘结强度，使涂层的耐磨性能提高。

分别在980℃/200 MPa和870℃/430 MPa条件下对镍基单晶高温合金DD413进行应变量为0.2%、0.5%和1%的蠕变中断实验，模拟在热-力耦合作用下这种合金的组织损伤特征并进行量化表征，对比研究了预应变对其蠕变性能的影响并建立了组织损伤参量-剩余蠕变性能的关系。结果表明：DD413合金的组织退化损伤，主要有γ'相体积分数的降低和γ'相筏化程度的提高。蠕变温度越高其组织损伤越严重，合金的再蠕变性能越差。与γ'相筏排化相比，γ'相体积分数的降低对合金蠕变性能的影响不大。

用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察两种“W替Re”型低成本第二代镍基单晶高温合金分别在982℃/248 MPa和1070℃/137 MPa条件下持久变形断裂后的微观组织，研究了其变形的机制。结果表明，两种合金的持久性能均达到第二代单晶高温合金的水平；持久变形断裂后γ'相连接并合并成“N型筏”结构，随着与距离断口位置的接近γ'相的扭曲变形程度加剧。在相同条件下8.5W+1.0Re合金γ'相的筏形化程度比8.0W+1.5Re合金低；与982℃/248 MPa条件相比，在1070℃/137 MPa下两种合金持久变形断裂后的界面位错网更加致密。在相同条件下，8.0W+1.5Re合金比8.5W+1.0Re合金的位错网更致密，8.5W+1.0Re合金在两条件下持久变形断裂后都能观察到剪切进γ'相的a<010>超位错；两种合金失稳断裂的主要原因是，γ基体中的a/2<110>位错剪切进入γ'相使筏形γ'相变形加剧，裂纹在γ/γ'界面处萌生和扩展，最终使合金断裂；γ/γ'两相界面上的位错网和a<010>超位错可在一定程度上提高合金的持久变形抗力。

研究了Mn对Mg95.5Y3Cu1.5合金的组织、拉伸性能和腐蚀行为的影响。结果表明，随着Mn含量的提高合金中的初生α-Mg相细化，其形貌由树枝晶转变为等轴枝晶状，而LPSO相的形貌和体积分数未发生明显的变化；合金的屈服强度、极限拉伸强度和伸长率都提高，与未添加Mn的合金相比Mn含量为0.9%(原子分数)的合金分别提高了20.7%、17.6%和41.0%。合金试样在1%(质量分数)NaCl溶液中的析氢速率、质量损失速率和腐蚀电流密度都降低，腐蚀电位向正向移动，表明其耐腐蚀性能提高。

高性能粉末冶金铝基粉体材料是一种应用广泛的新型材料，具有良好的热导性、抗氧化性和耐磨性等优异性能。该材料在航空航天、汽车制造和工程建筑等领域具有重要的应用价值。近日，榆林新材料集团高性能粉末冶金铝基粉体材料中试生产线开始联动调试。高性能粉末冶金铝基粉体材料中试生产线由原铜川铝业厂房改造建设而成，承担高性能冶金用铝颗粒和3D打印用铝合金粉生产工艺的中试研究认证及试验开发任务。

用化学腐蚀方法制备出3D多孔自支撑型Mn50Fe12.5Co12.5Ni12.5Cr12.5高熵合金。电化学测试结果表明，将这种高熵合金放入1 mol/L KOH的碱性溶液中，电流密度为10 mA·cm-2时过电位为281 mV，Tafel斜率为63 mV/dec,表明其电催化性能优于商业RuO2的性能。在电流密度为50 mA·cm-2的条件下连续工作50 h，工作电压没有明显的升高，表明这种富锰高熵电催化电极材料具有优异的析氧稳定性。电化学阻抗谱表明，这种自支撑型结构的块体高熵合金催化剂具有出色的导电性，与负载型催化剂相比其电子转移能力显著提高。

设计并用真空铜模吸铸制备了近α型双相Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr合金系列，其成分框架满足Ti-6Al-4V的α+β双相团簇式，即α和β相团簇式的比例为12:5。同时，通过多元合金化尤其是改变Zr含量，可将后者改造成具有更高β稳定性的形式[Al-Ti14-x Zr x ](Mo0.6Nb0.2V1.2Al)，x=0.6~3。这些合金的铸态组织其特征为网篮状，并含有大量针状α'马氏体。随着Zr含量的提高这些合金的晶粒细化，其强度和硬度也随之提高，Zr含量最高的Ti-6.7Al-2.2V-2.1Mo-0.7Nb-10.0Zr合金达到超高强水平，其铸态的拉伸强度为1404 MPa，维氏硬度为451HV，与热处理后的典型超高强钛合金β-21S的性能接近，与在相同条件下制备的Ti-6Al-4V相比其强度和硬度分别提高52%和39%，比强度和比硬度分别提高45%和33%。

用磁控溅射方法制备了低粘结TaO与低摩擦系数WS复合的TiAlTaN/TaO/WS复合涂层。该涂层由Ti过渡层、TiAlTaN耐磨层、TaO低粘结层和低摩擦系数WS层组成。涂层复合使表面形貌从多边形变为球形，但是不影响原涂层的相组成和柱状晶组织。复合涂层使原涂层的硬度和弹性模量降低，但是使摩擦系数从0.648降低到0.102。低摩擦系数复合涂层的润滑性能使切削钛合金的效率提高了84%，比商用涂层提高33%。

用匀速提拉法在氟化处理的AZ31镁合金表面制备PBA防护涂层，然后再进行等离子处理。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外测试(FT-IR)和接触角测量仪等手段对其表征，研究了等离子处理对PBA防护涂层表面的微观形貌、物相组成以及表面润湿性的影响；用动电位极化曲线(PD)和电化学阻抗谱(EIS)表征防护涂层处理镁合金的耐蚀性；对在等离子处理前后样品表面细胞的铺展进行比较，以验证防护涂层的生物活性。结果表明，等离子处理使PBA防护涂层表面粗糙化提高了氧原子的占比，从而显著提高了防护涂层表面的浸润性；等离子处理在一定程度上降低了防护涂层处理镁合金的耐蚀性，但是与未经防护处理的AZ31镁合金和氟化处理的镁合金相比其电流密度仍高2~3个数量级，表明防护涂层能有效防护镁合金基体；等离子处理，使样品表面黏附的细胞显著增多。

用激光熔覆工艺在40Cr钢表面制备CoCrFeNiTi x (x=0、0.2、0.5、0.8)高熵合金涂层并计算其热力学参数，使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度仪、摩擦磨损试验机等手段检测合金的物相组成、组织、元素分布、硬度及耐磨性，研究了Ti元素含量对其显微组织和耐磨性能的影响。结果表明：随着Ti元素含量的提高，合金物相在面心立方(FCC)结构的基础上形成了体心立方(BCC)结构，熔覆层中部的组织由晶界明显、晶粒分布均匀的等轴晶组成，最后形成了柱状树枝晶；随着Ti元素含量的提高，合金横截面的硬度逐渐提高，最高为412.32 HV0.2，比基体的硬度提高了1.8倍；涂层的磨损量和摩擦系数均随之降低，Ti含量为0.8时涂层其耐磨性能最优，磨损量最小为6.8 mg，摩擦系数为0.35。涂层的磨损机制，以磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损为主。

用真空感应熔炼惰性气体雾化法(Vacuum induction melting inert gas atomization, VIGA)制备预合金粉末，然后用热等静压(Hot isostatic pressing, HIP)工艺制备粉末冶金Inconel 718板材。用钨极惰性气体保护焊(Tungstun inert gas arc welding, TIG)将板材连接并进行焊后固溶时效、均匀化和热等静压处理。用SEM和EBSD表征焊接接头的组织并测试接头区域的显微硬度，研究了焊后热处理对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明，母材为细小的等轴晶，晶粒尺寸约为28 μm，拉伸强度接近对同牌号变形高温合金的要求。在粉末冶金Inconel 718合金的接头处未观察到宏观气孔和夹杂等焊接缺陷，热处理后接头的强度与母材的性能相当。均匀化处理后Laves相基本上溶解了，组织均匀、塑性明显提高；热等静压处理可消除焊接后板材的显微孔洞，使力学性能的稳定性提高。在拉伸过程中合金的焊接接头优先在Laves相与基体的界面产生微气孔，其聚集产生微裂纹并最终发生断裂。

研究了在不同固溶及时效热处理条件下Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe亚稳β钛合金的显微组织演变和元素的再分配行为。在β单相区固溶保温后炉冷至(α+β)两相区的两阶段固溶处理，合金中生成了连续粗大的α晶界(αGB)和少量的晶内初生α相(αp)；进一步进行低温/高温两阶段的时效热处理，在低温时效过程中初步形成的ω相对在高温终时效过程中生成的次生α(αs)片层尺寸有显著的影响。用电子探针显微分析表征热处理过程中α相和β相之间的元素再分配行为并讨论了对上述显微组织演变的影响。结果表明，在固溶热处理过程中αGB和αp附近的元素再分配使α相附近局部β稳定元素的含量较高，提高了该区域β基体的稳定性，在低温时效过程中出现了无ω相析出的区域。在高温终时效过程中，在ω相辅助形核的作用下晶内析出的αs片层尺寸较小，而在αGB附近约2 μm范围内，因没有ω相的辅助生成的αs片层尺寸较大。

使用不同品质的铬原料用真空感应熔炼制备GH4169母合金。用光学显微镜和扫描电镜等设备研究合金锭中夹杂物的特征，并分析其形成机理。结果表明，铬的纯度提高则母合金中N、P、S和Mn元素的含量降低，母合金中夹杂物的类型由为氧化物、碳氮化物和复合型夹杂转变为单一氧化物且其含量降低。

在不同温度区间、不同条件下进行GH4169合金的热机械疲劳实验测试其热机械疲劳数据，研究了这种合金的热机械疲劳行为。结果表明：GH4169合金在热机械条件下的迟滞回线具有明显的拉压不对称性；同相位时材料承受压应力，反相位时承受拉应力。拉应力，是影响疲劳寿命的主要因素。应变幅较高时GH4169合金出现平均应力松弛，在高温半周为先循环软化后循环稳定，在低温半周始终趋于循环稳定。

使用高度为50 m的落管研究了Sn-20% (质量分数) Ni包晶合金在重力和微重力作用下的凝固行为。用金相显微镜(OM)观察了合金的凝固组织并使用图像处理软件IPP(Image Pro Plus)统计了样品中的初生相、包晶相以及终凝相的含量，使用能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)仪分析了样品凝固组织中的成分分布和组成相。结果表明，Sn-20%Ni包晶合金的凝固以初生相在固液界面前沿形核、枝晶生长和包晶反应的形式进行，重力对初生相的生成和包晶反应都有显著的影响，在微重力作用下的微观组织配比、分布以及合金元素的分布都与在重力作用下明显不同。在重力的作用下残余初生相的含量和残余初生相和包晶相的总量总是比在重力作用下的低，而包晶相的含量则总是比在微重力作用下的高。同时，样品中溶质元素的分布与残余初生相和包晶相的总量的分布趋势基本一致。结果表明，微重力环境有利于Sn-20% Ni合金初生相的形核和长大，而重力环境则促进包晶反应，其原因与重力导致的浮力对流和晶核沉积有关。

“2024中国结构材料大会暨第十届全国有色金属结构材料制备/加工及应用技术交流会”拟定于2024年5月24-26日在湖南省长沙市举办，中国有色金属智库与中冶有色技术平台牵头，联合中南大学、河南省科学院、北京科技大学、河南科技大学、陕西理工大学等单位主办。

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​丁淑蓉，教授，复旦大学航空航天系教授、博士生导师。专业领域 固体力学：在该领域主持过国家自然科学基金面上和重大研究计划类项目、973项目子专题、国家重点实验室运行基金、以及来自科研院所的协作课题，并参加多项国家自然科学基金、国家863项目、教育部博士点基金和上海市科委项目。相关研究成果在国内外权威期刊或会议上发表论文60余篇。