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2026年 31卷 2期
出版日期：2026-04-15
工艺技术
理论研究
综合评述
综合评述
113
反应堆用难熔合金疲劳性能和断裂韧性研究进展
陈鹏旭, 刘旭东, 豆艳坤, 贺新福
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2026001
难熔合金具有优异的高温力学性能以及抗辐照性能,在第四代核能系统中具有广阔的应用前景。本文重点总结了加工工艺、合金组分以及反应堆极端服役条件对难熔合金疲劳性能和断裂韧性的影响等方面的研究进展,发现目前对反应堆用难熔合金的研究已从传统的材料制备及性能表征深化至围绕加工工艺-合金组分-服役环境三者交互作用的系统性探索;进一步梳理了目前研究存在的问题,并对未来反应堆用难熔合金的主要研究方向进行了展望。
2026 Vol. 31 (2): 113-124 [
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理论研究
125
零维TTF铋基卤化物钙钛矿电子结构和光学性质的第一性原理研究
张坚, 李萍
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025085
针对铋基卤化物钙钛矿在空气中易水解、实验表征受限的问题,本研究通过第一性原理计算,系统探究了3种不同价态(+2、+1及混合价态)零维四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene, TTF)铋基卤化物钙钛矿[TMT-TTF]BiCl
5
、[TMT-TTF]Bi
3
Cl
11
和[TMT-TTF]Bi
4
Cl
16
的电子结构、光学性质及弱相互作用机制。结果表明：3种零维TTF铋基卤化物钙钛矿材料的能带结构均表现为直接带隙,导带底和价带顶均集中于X|Y高对称点;均呈现弱光学各向异性,并展示出特征性光学响应;TTF阳离子与铋基卤化物骨架之间的相互作用以范德华力为主导,材料内部则以化学键作用为主。本研究可为开发高稳定性、高效率低维钙钛矿提供关键理论支撑。
2026 Vol. 31 (2): 125-135 [
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工艺技术
136
热压烧结碳化硼陶瓷的显微组织和力学性能
周志辉, 袁铁锤, 周翔幸
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025084
本文以不同粒度的碳化硼粉末为原料,采用热压烧结方法制备碳化硼陶瓷,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计和万能力学试验机等研究原料粉末粒度和烧结工艺参数对碳化硼陶瓷显微组织和力学性能的影响。结果表明：碳化硼陶瓷的孔隙率和晶粒尺寸随粉末粒度降低不断减小,但晶粒尺寸增大率不断增加。烧结温度的提高、烧结压力的增加和保温时间的延长均有利于促进碳化硼陶瓷的致密化。碳化硼陶瓷的力学性能受孔隙率和晶粒尺寸的影响,当孔隙率由13.49%降低至0.31%时,显微硬度由15.1 GPa提高至31.7 GPa,断裂韧性由3.04 MPa·m
1/2
降低至2.07 MPa·m
1/2
;当平均晶粒尺寸由1.47 μm增大至150.51 μm时,显微硬度由31.3 GPa降低至28.9 GPa,断裂韧性由2.55 MPa·m
1/2
降低至1.42 MPa·m
1/2
。
2026 Vol. 31 (2): 136-145 [
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146
拉伸速率与温度对电弧熔丝增材制造4043铝合金拉伸性能的影响
郑皓然, 耿国梁, 曲芳, 许佳淼, 于诗琪
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025079
本文采用电弧熔丝增材制造技术制备4043铝合金,并通过光学显微镜、X射线衍射仪、数显显微硬度计、电子万能试验机等设备,对沉积态4043铝合金进行组织和性能研究。结果表明：合金组织均匀,主相为Al-Si共晶相和α-Al相,断口均呈韧性断裂,气孔缺陷会削弱韧性。室温下,随拉伸速率增大,合金横向和纵向的屈服强度和抗拉强度升高,伸长率降低,合金具有拉伸速率敏感性;固定拉伸速率为1 mm/min,随温度升高,合金横向和纵向的屈服强度和抗拉强度降低,伸长率升高。
2026 Vol. 31 (2): 146-154 [
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155
时效工艺对QBe2.0合金微观组织和弹性后效行为的影响机制
梁伟晗, 刘梓屹, 王兴, 徐宇轩, 陈德山, 姚萍屏
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025087
在高频插拔与振动工况下,弹性后效的存在使得电连接器接触压力不稳定,从而导致传输性能和传输效率降低。本文对QBe2.0合金分别进行单级时效和双级时效处理,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜和高频试验机等研究不同时效条件下QBe2.0合金的微观组织及弹性后效行为,并揭示其强化机制。结果表明：在240 ℃/150 min+290 ℃/180 min的双级时效条件下,QBe2.0合金的弹性后效性能最佳,弹性后效值为2.83%。相较于单级时效处理,该优化工艺有利于促进细小均匀的γ′析出相形成。这些析出相可以有效地钉扎位错,缩短位错自由段的长度,提高位错迁移的能量势垒,减小位错回弹的幅度和特征时间尺度,从而显著抑制弹性后效。该研究成果可为开发适用于高性能电连接器的弹性元件提供理论依据和实用工艺指导。
2026 Vol. 31 (2): 155-162 [
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163
油菜籽衍生铋基活性炭粉末的制备及吸附性能
刘润卓, 张立强, 马先成, 陈招科
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2025088
为实现农业废弃物油菜籽渣的高值化利用并解决放射性碘的高效捕获难题,本文以油菜籽渣为前驱体,经水热-碱活化制备多孔活性炭载体,并采用溶剂热法构筑不同铋负载量的复合材料(Bi/RS),结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等分析复合材料的微观结构,并通过气相碘、碘/环己烷溶液及碘水溶液吸附实验,系统探究其吸附动力学及吸附机理。结果表明：纳米铋(Bi
0
)均匀分散于碳骨架表面及孔道中,使得材料的比表面积略微减小,但仍保持发达的微孔结构;铋的引入显著增强了复合材料的化学固碘能力,Bi/RS-0.4在气相吸附中循环3次后的碘保留率高达83.1%;在液相吸附中,低负载量的Bi/RS-0.1表现最佳,对碘/环己烷溶液去除率超99%,在碘水溶液中的饱和吸附量高达 2 293 mg/g。物理吸附(孔道截留)与化学吸附(Bi-I沉淀及官能团络合)的协同作用是Bi/RS能高效固碘的关键。Bi/RS不仅实现了废弃油菜籽渣的资源化利用,且在气液两相中均具有优异的吸附性能与稳定性,为放射性碘废物的治理提供了理论与材料基础。
2026 Vol. 31 (2): 163-175 [
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176
三维铝框架新型石墨片/6061Al基复合材料的显微结构与性能
彭子月, 刘俊夫, 聂强强, 汤文明
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2026005
针对石墨片(graphite flakes, GFs)/Al基复合材料各向异性显著、垂直热导率及力学性能欠佳等关键问题,本研究尝试引入泡沫铝(Al
f
),采用放电等离子烧结制备GFs/6061Al
f
基复合材料,并与常规的GFs/6061Al基复合材料对比,揭示其显微结构及性能的不同特征。结果表明：610 ℃烧结的GFs/6061Al基和GFs/6061Al
f
基复合材料结构致密,未检测到界面反应产物Al
4
C
3
。随GFs含量增加,两种复合材料的相对密度、垂直热导率、热膨胀系数、抗弯强度与弯曲应变均下降,而平面热导率逐渐增大。GFs/6061Al
f
基复合材料中的Al
f
具有三维连续结构,有利于提高其塑性;同时,GFs被分割在各个小的Al
f
腔体内部,GFs分布取向性降低,有利于提高其垂直热导率。GFs体积分数为45%时,GFs/6061Al
f
基复合材料的垂直热导率和弯曲应变分别可达38 W/(m·K)和4.4%,较GFs/6061Al基复合材料分别提高了23%和100%。该技术方案在降低GFs/Al基复合材料的各向异性和减小脆性方面具有较明显优势。
2026 Vol. 31 (2): 176-187 [
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188
晶界α相构型对TC18近β钛合金强韧性的影响机制
范静娴, 刘超强, 詹孝东, 杨秀烨, 盖晋阳
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2026010
近β钛合金凭借优异的强度与韧性,成为航空航天关键结构材料,但强度-塑性-韧性协同匹配仍是其面临的关键挑战。本研究以片层组织的TC18近β钛合金为研究对象,通过双重退火和热锻+双重退火两种工艺,制备不同晶界α构型的合金(C-GB和D-GB),探究晶界α构型对合金强韧性的影响机制。结果表明：C-GB和D-GB合金晶内初生α的含量和尺寸相似,主要区别在于C-GB合金的晶界α相呈连续分布,而D-GB合金的晶界α相为不连续分布。晶界α构型对合金的抗拉强度影响较小,D-GB合金的抗拉强度(1 052.8 MPa)较C-GB合金(986.3 MPa)提升约6.7%,但其对塑性和断裂韧性具有决定性作用,D-GB合金的伸长率和断裂韧性(12%和91.5 MPa·m
1/2
)均显著高于C-GB合金(3%和76.7 MPa·m
1/2
)。C-GB合金中连续的晶界α相成为裂纹萌生与扩展的优先通道,而D-GB合金中不连续的晶界α相和取向分布杂乱的α片层能避免局部位错塞积,使塑性变形更均匀,进而有效抑制孔洞形核和裂纹扩展。本研究为设计兼具高强度与高损伤容限的钛合金提供了思路。
2026 Vol. 31 (2): 188-198 [
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