TiC颗粒对半连续铸造Al-Cu-Mn合金组织和性能的影响
Gao-song Wang, Sheng-xiao Zhou, Zhi-yu Gao, Tao Zheng, Da Xu, Wen-tao Sun, and Zai-hong Wang
王高松、周升晓、高志宇、郑涛、徐达、孙文韬和王在宏（东北大学）
引用格式：Wang G S,Zhou S X, Gao Z Y, et al. Impact of TiC particles on microstructure and properties of Al-Cu-Mn alloys by semi-continuous casting. China Foundry, 2025, 22(6): 603-614. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4267-y
摘要：通过采用半连续铸造工艺制备了不同TiC含量的铝基TiC颗粒增强复合材料。系统分析了TiC颗粒对合金显微组织、晶界偏析和力学性能的影响。讨论了TiC颗粒细化晶粒、抑制晶界偏析、改善硬度和耐磨性的机制。研究结果表明，TiC颗粒在Al-Cu-Mn合金中充当α-Al的异质形核质点，导致晶粒细化。随着TiC颗粒含量的增加，合金的晶粒尺寸先下降后上升，由粗大的枝晶转变为细小等轴晶。当TiC含量为1.3wt%时，合金的晶粒尺寸最小，由不含TiC的139±42μm减小到90±38μm。 TiC 颗粒含量超过1.3wt.%后，合金晶粒发生粗化。TiC 颗粒能够抑制Cu元素在晶界的偏析，改善Al-Cu-Mn 合金的组织均匀性。添加TiC颗粒可以提高合金的硬度和耐磨性，当TiC含量从0增加到1.8wt.%时，合金材料的硬度和耐磨性都呈现出先增加后降低的趋势。
扫描策略对激光粉末床熔合GH3536合金组织和性能各向异性的影响
Ming-song Hao, Lin Zhou, Kai Wang, Guan Wang, Jing-jing Liang, and Jin-guo Li
郝铭淞，周林，王凯，王冠，梁静静，李金国（东北大学）
引用格式：Hao M S, Zhou L, Wang K, et al. Influence of scanning strategies on microstructure and properties anisotropy of GH3536 alloy formed by laser powder bed fusion. China Foundry, 2025, 22(6): 615-627. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4207-x
摘要：GH3536 ( Hastelloy-X )镍基高温合金因其优异的抗氧化性能和高温强度，在航空航天领域得到了越来越广泛的应用。激光粉末床熔化（L-PBF）是一种成熟的增材制造（AM）技术。长期以来，关于消除L-PBF技术成形GH3536各向异性的研究一直存在争议。本文通过采用不同的扫描策略（0°、90°、67°、棋盘状和轮廓状），对激光粉末床熔化成形GH3536合金的显微组织和力学性能各向异性进行了研究。通过对扫描策略进行优化，使激光粉末床熔化成形GH3536合金显微组织水平和竖直方向的织构差异降低，进而降低两个方向性能的各向异性。拉伸试样结果显示，水平试样表现出比竖直试样更高的屈服强度和更低的抗拉强度和延伸率，表明激光粉末床熔化成形GH3536合金在成形过程中出现了各向异性。根据电子背散射衍射（EBSD）分析，沿水平方向拉伸时存在晶界强化和阻碍位错运动的几何必须位错（GNDs）。因此，对水平方向的抗拉强度和塑性不利。抗拉强度和塑性出现各向异性可归因于两个拉伸方向的裂纹敏感性不同。此外，采用不同的扫描策略成形的试样由于不同程度的织构强化、晶界强化和位错强化效应表现出不同程度的各向异性，以及强度和延伸率。无论拉伸方向如何，在两种温度拉伸条件下，0°和轮廓状试样综合拉伸性能。67°试样的综合拉伸性能。因此，调整扫描策略对缓解激光粉末床熔化成形GH3536合金机械性能的各向异性有积极作用。
A method for enhancing ductility of a polycrystalline Ni-based superalloy K417G
一种提高镍基多晶高温合金塑性的方法
Hou-fan Cao, Wei-dong Xuan, Zhi-ming Fan, Lei-xin Duan, Jun Bao, Han-song Li, Bao-jun Wang, and Zhong-ming Ren
曹后帆, 玄伟东, 樊志明, 段磊鑫, 鲍俊, 李寒松, 王保军, 任忠鸣（上海大学）
引用格式：Cao H F, Xuan X D, Fan Z M, et al. A method for enhancing ductility of a polycrystalline Ni-based superalloy K417G. China Foundry, 2025, 22(6): 628-636. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4049-6
摘要: 本文研究了热等静压和热处理对镍基多晶高温合金 K417G 高温拉伸性能的影响。实验结果表明，经过热等静压和热处理后，合金的孔隙率从铸态试样的 0.072% 降低至 0.043%。γ' 相的体积分数由43.28% 增加到 56.54%，且立方度更高。在 900 °C 时，合金的塑性从 5.1% 提升至 9.8%，而拉伸强度保持不变。铸态试样中存在大尺寸的微孔，裂纹在微孔处萌生并扩展。经过热等静压和热处理后，微孔被有效消除，避免了裂纹源的产生。这使得裂纹的出现延迟，从而提高了塑性。此外，热等静压和热处理后的试样中的位错通过Orowan机制绕过γ' 相，进一步提高了塑性。
亚微米TiB2颗粒对Al-Cu合金显微组织、铸造性能及力学性能的影响
Xiao-lu Hong, Peng Hu, Da-hui Chen, Liang-yu Wu, Yu Fu, Jiang Zhang, Yong-qiang Liu, Pei-yu Zhou, Ying-jiang Peng, and Lin-chong Hou
洪晓露、胡鹏、陈大辉、吴良玉、付玉、张将、刘永强、周沛瑜、彭银江、侯林冲（内蒙金属材料研究所）
引用格式：Hong X L, Hu P, Chen D H, et al. Impact of submicron TiB2 particles on microstructure, casting performance, and mechanical properties of an Al-Cu alloy. China Foundry, 2025, 22(6): 637-645. https://doi.org/10.1007/s41230-025-5018-9
摘要：尽管TiB2颗粒对铝合金的强化和晶粒细化作用已得到广泛研究，其对铸造行为的影响仍缺乏系统认识。本研究系统研究了不同添加量亚微米TiB2颗粒对Al-Cu（ZL205A）合金显微组织、铸造性能及力学性能的影响。结果表明，TiB2颗粒的引入可显著细化晶粒，通过提供额外的异质形核核心并抑制晶粒长大，使合金组织由粗大晶粒转变为细小等轴晶。SEM与TEM分析显示，所添加的亚微米TiB2颗粒对金属间化合物相及析出相的分布影响较小。通过螺旋流动性试验和热裂倾向试验对铸造性能进行评估，结果表明TiB2的加入可明显改善合金的铸造性能。当TiB2含量为3wt.%时，流动长度提高约20%，热裂倾向系数降低约29%。上述改善主要归因于晶粒细化以及TiB2增强合金中晶间搭桥的形成。然而，在TiB2添加量为0.2–3wt.%范围内，铸造性能的整体提升幅度变化不大。力学性能测试结果表明，当TiB2添加量为1wt.%时，合金获得的硬度和强度，这主要归因于晶粒细化效应及铝基体的增强作用。综合上述结果，推荐TiB2颗粒添加量为1wt.%，以实现ZL205A合金铸造性能与力学性能的协同优化。
Effect of alumina fibers on ceramic shell mold properties
氧化铝纤维对陶瓷型壳的性能影响研究
Bing-zheng Fan, Ling Zhang, Lei Jin, Xin-li Guo, Lan-bo Ma, Guo-yan Shui, and Xun Sun
范秉政，张玲，金磊，郭新力，马岚波，税国彦，孙逊（中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司）
引用格式：Fan B Z, Zhang L, Jin L, et al. Effect of alumina fibers on ceramic shell mold properties. China Foundry, 2025, 22(6): 646-653. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4054-9
摘要：以长径比9~27的氧化铝纤维为硅溶胶陶瓷型壳增强材料，研究了不同氧化铝纤维添加量对陶瓷型壳湿强度、室温与高温抗弯强度及自重变形的影响。研究结果表明：当氧化铝纤维添加量为0.2wt.%时，型壳的湿强度达到值6.20 MPa。随着氧化铝纤维含量的进一步增加，氧化铝纤维对型壳湿强度没有显著影响。随着氧化铝纤维添加量从0.2wt.%增加到1.0wt.%，陶瓷型壳的高温抗弯强度和抗自重变形能力呈现先增大后减小的规律。当氧化铝纤维添加量为0.6wt.%时，烧结后的型壳表现出的室温强度17.33 MPa和的高温强度（1100 °C时为18.97 MPa；1200 °C时为17.78 MPa；1300 °C时为15.3 MPa），以及在1000 °C时最小的自重变形量0.022%。型壳基体中适量的纤维通过桥连和拔出等机制，能够消耗裂纹扩展所需的能量，从而提高型壳的强度。综上所述，当纤维添加量为0.6wt.%时，型壳的综合性能。
液固复合A356/6061双金属界面组织与力学性能研究
Chang-li Liu, Peng-fei Xing, Hong Zheng, Qi Gao, and Meng-wu Wu
刘常立，邢鹏飞，郑泓，高琦，吴孟武（武汉理工大学）
引用格式：Liu C L, Xing P F, Zheng H, et al. Interfacial microstructure and mechanical properties of A356/6061 bimetal fabricated by liquid-solid compound casting. China Foundry, 2025, 22(6): 654-663. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4231-x
摘要：利用重力铸造制备了A356/ 6061双金属复合试样，研究了不同表面预处理工艺和不同浇注温度对复合试样界面组织与力学性能的影响。结果表明：化学沉积锌+电镀锌处理能够在6061铝棒表面形成一层致密的保护层，实现了双金属界面的完全冶金结合。界面过渡层组织主要为等轴晶组织，并且晶界分布着共晶硅，而镀锌层厚度对界面过渡层组织没有影响。浇注温度对于实现双金属界面的冶金结合至关重要，随着浇注温度的升高，过渡层宽度也相应增加。此外，双金属复合界面的硬度介于两组分材料硬度值之间。尽管镀锌层厚度对界面剪切强度影响较小，但随着浇注温度上升，界面剪切强度略有降低，其值为68 MPa。
添加锡对镁基材料微观组织、力学及摩擦学性能的影响
John Iruthaya Raj Manuvel, Senthil Murugan Subramanian, Raja Venkatesan, and Jebapriya Mani（Mar Ephraem College of Engineering and Technology）
引用格式：Manuvel J I R, Subramanian S M, Venkatesan R, et al. Effect of alumina fibers on ceramic shell mold properties. China Foundry, 2025, 22(6): 664-672. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4276-x
摘要：本研究探讨了添加锡（Sn）对纯镁（Mg）的微观组织、力学性能及耐磨性的影响。研究采用搅拌铸造工艺制备了Sn质量分数分别为 2.5%、5% 和 7.5% 的Mg-Sn合金，并按照美国材料与试验协会（ASTM）标准制备试样以开展性能评价。结果表明，Sn含量越高，共晶相的体积分数越低；当锡Sn质量分数达到 5%及以上时，合金中会出现 Mg₂Sn 析出相。对Mg-7.5wt.% Sn合金的扫描电子显微镜（SEM）分析发现了 Mg (OH)₂的存在，X 射线衍射（XRD）测试证实其氧的质量分数为 18%。Sn的添加可减少铸造孔隙率，提升合金质量。研究结果显示，Sn含量的增加与合金强度及耐磨性的提升呈正相关。与低锡添加量（2.5% 和 5%）的合金相比，Mg-7.5wt.% Sn合金因晶粒细化和清晰晶界的形成，拉伸性能显著提升，不过其显微硬度略有下降。摩擦学性能评价表明，该合金的磨损量和摩擦力均有所降低，表面性能更优。本研究强调了锡含量、微观组织演变与Mg-Sn合金力学及摩擦学性能之间存在复杂的相互作用。
光固化3D打印制备含添加剂的硅基陶瓷型芯的高温性能
Yue-ting Ma, Rui-long Yu, Ying-wei Zhou, Peng-wei Wang, Ren-xiao Zou, Tian-jiao Gao, and Ming Kang
马月婷，于瑞龙，周英伟，王鹏伟，邹仁啸，高天娇，康明（中国机械总院集团沈阳铸造研究所有限公司）
引用格式：Ma Y T, Yu R L, Zhou Y W, et al. High-temperature performance of silica ceramic cores with additives prepared by stereolithography 3D printing. China Foundry, 2025, 22(6): 673-680. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4184-0
摘要：陶瓷型芯是形成空心叶片内腔冷却结构的关键，采用光固化（SL）3D打印技术无需模具有助于制备形状复杂的陶瓷型芯。目前已有很多研究采用光固化技术制备3D打印硅基陶瓷型芯，然而有关型芯高温性能的研究较少。本研究采用光固化3D打印陶瓷技术制备了添加纳米3mol%氧化钇稳定氧化锆（3YSZ）和微米氧化钇去促进方石英和硅酸锆生成以提高高温性能的硅基陶瓷型芯，对型芯试样的25 °C和1500 °C抗弯强度、1500 °C挠度、收缩率和开气孔率进行了测试，研究了烧结温度（1170 °C、1185 °C、1200 °C、1215 °C和1230 °C）对型芯室温和高温性能的影响，并通过试样的横截面形貌、元素分布及物相进一步分析了型芯高温性能的影响机制。随着烧结温度升高，型芯的收缩率和25 °C抗弯强度增加，开气孔率和1500 °C挠度下降。当烧结温度达到1200 °C及以上时，可测得1500 °C高温强度数据，并随烧结温度升高而增大。型芯在1200 °C及以上的温度下烧结抗蠕变性能良好，结合对型芯的综合性能需求，选择烧结温度为1200 °C。在1200 °C的烧结温度下获得了具有低挠度的硅基陶瓷型芯，型芯收缩率为3.76%（X）、3.38%（Y)、3.95%（Z），25 °C抗弯强度为9.01 MPa，开气孔率为26.39%，1500 °C挠度为0.15 mm，这有助于浇铸时保持陶瓷型芯形状的稳定。XRD结果表明室温断裂的样品内部仍存在非晶石英玻璃，并存在大量钇稳定氧化锆和少量氧化钇，高温断裂的样品内部大量非晶石英玻璃析晶转化为方石英，并且氧化硅和3YSZ结合生成了硅酸锆。氧化钇为网络修饰体破坏了硅氧键中的桥氧，降低了玻璃析晶所需要的能量，促进石英玻璃发生析晶反应生成方石英。由于方石英和硅酸锆为晶体，两者都拥有极强的抗蠕变能力，从而提高了型芯的高温强度和抗变形能力。
原位纳米碳化物与石墨烯协同强化激光粉末床熔融制备的镍基高温合金
Shi-ling Min, Li Wang, Jia-sheng Li, Jing Liu, Dong-yan Liu, Xiang-wei Li, Zhong Chen, Jia-sheng Dong, Lang-hong Lou
闵师领，王莉，李佳声，刘静，刘冬艳，李相伟，陈忠，董加胜，楼琅洪（中国科学院金属研究所）
引用格式：Min S L, Wang L, Li J S, et al. Ni-based superalloy synergistic strengthened by in-situ nano-carbides and residual graphene fabricated via laser powder bed fusion. China Foundry, 2025, 22(6): 681-690. https://doi.org/10.1007/s41230-025-5161-3
摘要：随着工业燃气轮机功率与航空发动机推重比的不断提升，通过调控难熔元素含量进行强化的传统手段已难以满足高温合金日益增长的性能要求。本研究基于石墨烯纳米片（GNs）与原位纳米碳化物的协同强化效应，设计了一种具有高硬度与高强度的新型镍基高温合金。通过增材制造过程中GNs与高温合金粉末的原位反应诱导了纳米碳化物的形成，并结合SEM, EBSD, TEM, DSC与SANS技术对原始合金(ASE100)与引入0.1wt.% GNs后的新型合金(ASE100-0.1GN)进行了微观结构表征与热物性能分析。DSC与SANS结果表明：引入GNs的新型合金中仍然存在残留GNs，与合金基体中弥散分布的纳米碳化物共同细化了合金的胞状组织。相比于原始合金，新型合金的硬度由315 HV提升至346 HV，屈服强度由756 MPa提升至842 MPa。在成形过程中，熔池中的GNs在Marangoni效应的作用下与合金熔体充分反应，形成大量弥散分布的纳米碳化物，可有效阻碍位错运动，从而提升新型合金硬度与强度。
Hot deformation behavior of 2707 hyper duplex stainless steel
2707特超双相不锈钢的热变形行为
Ai-qin Wang, Pei Liu, Chen-lu Liu, Hang Wang, and Jing-pei Xie
王爱琴，柳培，刘晨璐，王行，谢敬佩（河南科技大学）
引用格式：Wang A Q, Liu P, Liu C L, et al. Hot deformation behavior of 2707 hyper duplex stainless steel. China Foundry, 2025, 22(6): 691-700. https://doi.org/10.1007/s41230-025-3078-5
摘要：通过在950 °C 至 1250 °C 温度范围内、应变率为 0.01s-1至10 s-1的条件下进行的热压缩试验，对 2707特超双相不锈钢（HDSS）的热变形行为进行研究。流动应力曲线表明，在变形初期，加工硬化和动态回复之间存在平衡，随着应变的增加，表现出不同的软化机制。在高应变率下，动态回复是主要机制，而在中低应变率下，动态再结晶占主导地位。构建了本构方程，并计算出变形激活能为645.46 kJ·mol-1。基于动态材料模型在应变为 0.8 时绘制了热加工图。结果表明，由于其高合金含量，2707 HDSS的热加工性能下降。通过电子背散射衍射和透射电子显微镜确定了 2707 HDSS 在1050 °C时的微观结构演变。结果表明，在应变率为1s-1秒时，铁素体完成了动态再结晶。奥氏体的软化过程受铁素体的影响，并主要经历动态回复。位于α/β相界处的奥氏体则倾向于发生动态再结晶。
A new oolitic content test method for green sand by repeated approximation
一种基于多次逼近的湿型砂鲕化率测试新方法
Yu-yang Qi, Jian-xin Zhou, Xin Peng, Si-yuan Pan, Ya-jun Yin, Xiao-yuan Ji, Yuan-cai Li, Peng-fei Lin and Peng Wan
祁雨阳，周建新，彭昕，潘思源，殷亚军，计效园，李远才，林鹏飞，万鹏（华中科技大学）
引用格式：Qi Y Y, Zhou J X, Peng X, et al. A New Oolitic Content Test Method for Green Sand by Repeated Approximation. China Foundry, 2025, 22(6): 701-709. http://doi.org/10.1007/s41230-025-4043-z
摘要：在铸造生产中，鲕状层的积累会影响湿型砂的重复使用，这些沉积物主要由表面失效的黏土黏结剂组成，可能会对型砂的性能产生不利影响。目前，缺乏量化鲕化率的标准化方法。准确测量鲕化率对于湿型砂的重复使用具有重要意义。使用氢氧化钾（KOH）和磷酸（H3PO4）方法来测定鲕化率遇到了挑战，因为它们与砂中的二氧化硅发生过度反应。在本研究中，提出了一种多次逼近的测量湿型砂中鲕化率的改进方法。该方法通过测量样品表面的质量变化来判断其化学活性，从而准确获取反应的鲕化层质量。铸造厂的旧砂样品测试结果表明，与KOH溶液在300 °C保温20 min反应3次后鲕化层恰好完全去除。扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）也表明，经过三次反应后，砂粒表面变光滑，且含Al的鲕化层含量极低。说明该方法能够控制反应的程度。将该方法应用于东贝铸造厂，其测试结果稳定可靠，有效地反映了生产线上湿型砂鲕化率的变化。这种新方法有望被广泛采用，以提高铸造生产中型砂再利用的效率和质量。
Deep learning retrieval of 3D casting models combined with professional knowledge for process reuse
用于工艺重用的融合专家知识的铸件三维模型深度学习检索方法
Xiao-long Pei, Hua Hou, Li-wen Chen, Zhi-qiang Duan, and Yu-hong Zhao
裴小龙，侯华，陈利文，段志强，赵宇宏（中北大学）
引用格式：Pei X L, Hou H, Chen L W, et al. Deep learning retrieval of 3D casting models combined with professional knowledge for process reuse. China Foundry, 2025, 22(6): 710-722. https://doi.org/10.1007/s41230-025-4145-7
摘要：铸造三维模型的准确检索是实现工艺复用的关键手段。然而，目前的方法主要基于铸件的形状相似性，忽略了工艺设计特征，无法保证所检索工艺的可重用性。在本研究中，我们提出了一种新的融合工艺设计相关特征的铸件三维模型深度学习检索方法，该方法在铸件模型的三视图和剖视图的基础上，通过模型迁移利用CLIP模型提取形状特征，然后与模数、主要壁厚、对称度、长高比等工艺设计特征融合，在形状相似的基础上提高工艺的可重用性。建立了一个包含230个实际生产铸件模型的3D模型数据库用于模型验证。结果表明，通过引入工艺设计特征，模型的准确率提高了6.09%达到了97.82%，工艺相似度提高了30.25%。通过铸造数值模拟软件EasyCast对工艺的可重用性进行了验证，结果表明将引入工艺设计特征后检索的工艺应用于查询模型所产生的缩孔最少，体现了该方法在工艺复用的突出能力。本研究提出的方法无需庞大的数据集进行训练以及模型优化便可检索到可重用的相似工艺，在铸造工艺设计以及相关类型的制造领域具有相当大的应用潜力。