2026年, 第44卷, 第2期　刊出日期：2026-04-15

  

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试验研究
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  42CrMo钢脱碳层深度理论计算模型探讨

  张尚文, 禚孝儒, 孙明月, 高金柱, 乔岩欣, 宋亚东, 马苏

  物理测试. 2026, 44(2): 1-8.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250035

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  在工业生产中往往需要车削掉表面的脱碳层,以防后续加工过程由于硬度组织不均匀出现工件开裂现象,因此脱碳层深度的预测具有重要意义。本文探讨了42CrMo钢在不同保温温度下的脱碳行为,用金相显微镜观察脱碳层形貌的差异,并统计对比了脱碳层深度。根据菲克第二定律,并结合分析 42CrMo钢在1 023~1 373 K保温温度下的脱碳动力学行为,建立了42CrMo 钢脱碳层深度的理论计算模型;同时通过金属高温氧化理论结合氧化增重实验,讨论了 42CrMo 钢在不同保温温度下的氧化烧损行为,对模型进行了修正。通过金相法与显微硬度分布分析,证明修正后的脱碳层深度计算模型所得脱碳层深度理论值与金相法测定值基本一致,验证了模型的准确性,说明本工作设计的脱碳层深度计算模型可以有效预测脱碳层深度。
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  钛铝铌合金机匣模锻件试制与性能验证

  史晓强, 何建, 丁凯, 马雄, 李克, 罗俊鹏, 于佳澳, 姜佳宜

  物理测试. 2026, 44(2): 9-15.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250064

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  针对Ti₂AlNb金属间化合物存在的显著成形难题,本研究基于Deform-2D数值模拟技术,系统优化了模锻成形工艺参数。经系统实验验证及严格工艺执行,实现了航空发动机机匣模锻件的试制。实验结果表明:模锻件轮廓充型饱满完整;全域性能分析显示高、低应变区力学性能极差控制在5%以内;超声检测杂波可达ø1.2 mm-6 dB,显示了其优良的组织均匀性。该研究成果为航空发动机关键Ti₂AlNb模锻件的可靠制造提供了有效的工艺解决方案。
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  奥氏体化温度对40Cr2Ni4MoV钢组织转变和性能的影响

  范秀风, 闫永旺, 侯渊, 高占勇

  物理测试. 2026, 44(2): 16-20.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250015

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  奥氏体化温度的选择对试验钢的固态相变具有重要影响。本文采用淬火热膨胀仪、激光共聚焦显微镜等分析技术,研究了40Cr2Ni4MoV钢在不同奥氏体化温度下组织转变和性能。结果表明:随着奥氏体化温度的不断升高,显微组织由马氏体和少量贝氏体逐渐转变为全部马氏体,未溶碳化物由少量沿晶界析出逐渐转变为大量析出,最终析出方式发展为晶界和晶内共同析出,试样平均硬度也随着奥氏体化温度的升高而增大。因此,在保证40Cr2Ni4MoV钢组织和性能的前提下,奥氏体化温度优选为920 ℃。
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  钛及铌-钛微合金化托盘式集装箱用钢的连续冷却相变行为

  刘志众, 刘志伟, 佟欣儒, 艾铖珅, 宋晓明, 孙继鸿

  物理测试. 2026, 44(2): 21-27.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250011

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  开展Ti及Nb-Ti微合金化托盘式集装箱用钢连续冷却相变行为研究,对推动该类钢材工业化应用、提升托盘集装箱装备质量具有重要意义。采用膨胀法并结合金相-显微硬度法,用热力模拟试验机测定了Ti与Nb-Ti微合金化托盘式集装箱用钢在不同冷却速率下的组织相变行为,绘制了两种试验钢的动态连续冷却转变(CCT)曲线,分析了其连续相变规律。结果表明,随着冷速升高,两种试验钢组织均向贝氏体转变,硬度呈上升趋势;Nb-Ti试验钢因析出Nb(C,N)和Ti(C,N)等粒子,钉扎晶界细化晶粒,推迟了贝氏体转变,并在较高冷速下会出现马氏体组织。结合组织与析出物分析可知,在冷速为0.2~1 ℃/s时晶粒细化主导硬度;冷速为2~10 ℃/s时两者硬度差距较小;冷速为20~50 ℃/s时,Nb-Ti试验钢凭借晶粒细化、马氏体相变及沉淀强化,硬度达330HV 5,显著高于Ti试验钢的290HV 5。此外,Nb-Ti试验钢CCT曲线新增马氏体转变区,相变温度与临界冷速更优,证明Nb可有效提升钢的组织致密性与硬度。
测试技术
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  一种基于单目视觉的简易工件尺寸测量系统设计

  陈颖妮, 赵汝海, 李锦鹏, 刘涛

  物理测试. 2026, 44(2): 28-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250020

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  本文研究了一种基于嵌入式图像采集与MATLAB图像处理的轻量化非接触式尺寸测量系统,能够实现工件尺寸的快速准确测量。系统硬件以STM32F407ZGT6为主控制器,驱动OV2640摄像头采集图像,并通过液晶显示器(LCD)屏幕实时显示;软件部分基于MATLAB平台开发,实现了系统标定、畸变校正、图像降噪、边缘检测等功能,最终完成对图像中任意选定两点间距的精确计算。实验测试表明,该系统测量重复性良好,样本测量标准不确定度为0.023~0.030 mm,相对误差为0.08%~0.43%。与传统接触式测量方法相比,本系统具备非接触、操作便捷等特点,适用于不宜接触或需快速检测的工业应用场景。
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  原子力显微镜表征纳米粉末粒度测试方法探讨

  刘志文, 张淑兰, 李桂兰

  物理测试. 2026, 44(2): 37-43.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250002

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  纳米粉末的粒度分布是影响材料组织结构与性能的关键因素之一,对其粒度进行准确表征一直是该领域的研究热点。本文系统探讨了基于原子力显微镜(AFM)精确表征纳米粉末粒度及其分布的测试方法,重点围绕样品制备、图像分析与统计可靠性等关键环节展开研究。以金属镍粉和非金属氧化锆粉为研究对象,解决了纳米颗粒因表面能高易团聚而导致的测量误差问题。结果表明,以水或乙醇为溶剂进行简单分散,超声30 min后将分散液滴在云母上,干燥30 min即可获得均匀分布的纳米颗粒;利用AFM高度图中颗粒与基底之间的明显高度差,通过Image Pro软件将每个颗粒精确分离提取,可实现对单个颗粒直径、长宽比等参数的精准测量,对不小于10 nm粉末的粒度表征具有普适性与高精度。通过分析颗粒数量与平均粒径稳定性之间的关系,得出测量的颗粒数量需不少于1 000个,才能保证平均粒度结果具有统计代表性和准确性。
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  洗片机对胶片射线检测质量的影响

  沈海红, 周祥琦, 杨博, 刘宇杰, 郑恩雨, 张建卫

  物理测试. 2026, 44(2): 44-49.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20240088

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  洗片机作为胶片射线检测技术暗室处理环节中关键设备,经其处理后获得的底片是判定检测结果的唯一媒介,底片质量直接影响检测结果的准确性,因此正确使用洗片机是获得高质量合格底片的关键。本文从胶片射线检测技术原理出发,结合国际宇航Nadcap审核要求,从洗片机传送辊轴的材质及洁净情况、传输速率、洗片药液及其补充速率、显影液温度、烘干温度、暗室环境、定期维护保养和洗片机一致性校验8个方面进行详细讨论了洗片机对底片质量的影响。通过理论分析及实际应用经验,提出从以下5个方面保证洗片机正常工作清洗出高质量的合格底片的应对措施:洗片药液补充速率、显影液温度控制、暗室环境控制、洗片机的定期保养、洗片机一致性校验。
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  数字射线在内部结构成像方面的应用

  朱贵锋, 臧莉莉, 李帅, 孟全胜, 焦钟斌, 王琰, 张洪华

  物理测试. 2026, 44(2): 50-53.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250032

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  在实际应用中,存在利用数字射线(DR)技术对构件内部简单结构进行成像的需求。本文探讨了DR技术在内部结构成像方面的可行性。选取4种内部结构较为简单的样品作为试验对象,在对焦点尺寸、透照管电压、管电流、放大倍数、图像采集模式等参数进行优化的基础上,采用DR技术对其内部结构进行成像。结果表明:对于圆环形腔体内部单层线束的分布情况、圆柱形腔体内金属线圈的变形情况、复合抗弹陶瓷横截面处增强纤维的分布情况及陶瓷复合装甲板靶试试验后的弹孔形貌情况等简单内部结构,利用DR技术可以获得较好的成像效果。
缺陷分析
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  三聚氰胺装置焊缝腐蚀原因分析

  张欣耀, 郭海霞, 杨晓, 李雪峰, 赵阳

  物理测试. 2026, 44(2): 54-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250028

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  利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜和X射线衍射仪等对三聚氰胺装置中的哈氏合金焊缝腐蚀原因进行了分析,为三聚氰胺装置的防腐提供了参考。宏观分析表明腐蚀最严重部位是焊缝,化学成分检测结果表明成分满足C-276哈氏合金要求,金相组织检测结果表明材料组织正常。X射线衍射结果表明焊缝外表面腐蚀产物主要为NiO。扫描电子显微镜能谱结果表明腐蚀最严重的焊缝Mo、Cr、W含量最低。通过综合分析,结果表明,哈氏合金焊缝中的Mo、Cr、W合金元素含量低于母材是焊缝发生严重腐蚀的原因。合金元素Cr在表面会形成致密的钝化氧化膜,Cr含量低降低了焊缝的抗氧化能力;Mo含量低降低了焊缝的抗还原能力;W含量低降低了焊缝的高温强度和耐腐蚀性。为提高焊缝部位的耐蚀性,建议选用比母材耐腐蚀级别更高的焊丝进行焊接。
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  凿岩锤头失效分析及性能提升探讨

  段修刚, 张心金, 李晗, 许诺, 张洪生, 聂义宏

  物理测试. 2026, 44(2): 60-66.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250040

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  凿岩锤头失效分析的研究对于提高凿岩船作业效率,保障项目进度及航道安全有重要意义。本文采用金相分析、化学检测及力学性能试验等手段对失效锤头进行了组织、成分及力学性能等分析,并采用JMatPro热力学软件对锤头在制造过程中的热处理过程进行了模拟计算;探讨了凿岩锤头失效的原因,同时提出了性能提升的具体措施。结果表明,凿岩锤头失效的原因是锤头基体部位严重变形所致,主要是由于凿岩锤头基体合金中Si、Cr含量低于标准GB/T 5680—2010对ZGMn13Cr2钢的要求值,Mn、Mo含量处于标准要求下限,对锤头的强化效果不足;另外,锤头水韧处理温度低于高锰钢常规水韧温度1 050~1 100 ℃,对锤头的强化效果有限,导致锤头强度达不到标准要求。采取以下措施可提高锤头强度、硬度等性能:增加锤头合金元素Si、Mn及Cr、Mo元素含量,按标准要求的中上限含量控制;水韧温度提高到1 060 ℃,以及增加精炼工艺等措施。
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  斜井箕斗拉杆断裂原因分析

  喻峰, 秦渐津, 杨青, 王小琴, 高兰

  物理测试. 2026, 44(2): 67-72.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250030

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  某煤矿用原煤提升装置斜井箕斗拉杆,材质45钢,使用35 d发生拉杆断裂事故。本文借助电子探针、直读光谱分析仪、硬度计、冲击试验机、拉伸试验机和金相显微镜,对箕斗拉杆进行了断口形貌、化学成分、硬度、冲击性能、拉伸性能和显微组织分析,讨论了其失效原因。结果表明:箕斗拉杆失效模式为脆性解理断裂,其主要原因是拉杆金相显微组织呈网状铁素体、珠光体和魏氏组织、局部粗大晶粒,导致箕斗拉杆抗冲击性能严重降低;在拉杆的R角处存在明显的车刀痕加工缺陷加剧了应力集中,箕斗拉杆由于冲击力的作用发生了早期解理断裂。
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  SWRCH22A盘条表面结疤原因及改进措施

  赵云龙

  物理测试. 2026, 44(2): 73-77.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250045

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  研究SWRCH22A 盘条表面结疤的原因,对提升紧固件用钢质量稳定性、降低下游加工废品率具有重要意义。本文旨在明确 SWRCH22A 盘条表面结疤的成因并制定全流程改进措施,实现结疤缺陷的有效控制。通过采集表面结疤的SWRCH22A盘条试样,观察结疤的分布特征与宏观形貌;对结疤部位进行金相分析,观察夹杂物分布及基体组织;采用扫描电子显微镜(SEM)与能谱分析(EDS)确定结疤区域的夹杂物类型及元素组成,并对钢中夹杂物进行评级。结果表明氧化铝类(B类)夹杂物是导致 SWRCH22A 盘条表面结疤的主要原因,源于钢水脱氧产物上浮不充分而形成的大颗粒富集。通过转炉出钢挡渣控制、优化脱氧制度、研发专用精炼渣系(w(CaO)/w(Al₂O₃)在1.3~1.8范围内,w(Al₂O₃)在25%~35%范围内)、控制钢中w(Ca)/w(Al)大于0.1、加强连铸保护浇注及优化保护渣等措施,钢中夹杂物显著减少,盘条结疤率从0.63%降至0,连铸过程无絮流,有效提升了产品质量稳定性。
专题探讨
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  LF精炼过程钢液温度预测与控制模型的开发与应用

  田运辉, 田陆, 谢尧, 邓力文

  物理测试. 2026, 44(2): 78-84.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250033

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  本文以120 t LF炉为研究对象,针对LF精炼过程中钢水温度控制精度不足、人工调整滞后性等问题,设计了一种结合机理模型与线性回归方法的新型温度预报与控制模型。该模型旨在实现钢水温度的高精度预测与动态控制,以满足现代炼钢生产对温度稳定性的严格要求。在模型设计中,机理模型基于热力学原理,构建了钢水温度变化的理论框架。与此同时,线性回归模型则充分利用历史操作数据,提取关键操作参数与钢水温度之间的线性关系。研究结果表明,该复合模型能够实时预测钢水温度变化,并根据预测结果动态调整操作参数,从而实现温度的精准控制。在实际生产测试中,当模型运行条件满足且生产过程稳定时,终点温度预测误差在±5 ℃以内的命中率超过95%。此外,该模型已成功集成到LF炉的自动化控制系统中,实现了温度的自动调节与闭环控制。结合现代控制技术,该系统能够根据实时数据自动优化操作参数,减少了人工干预的不确定性和滞后性。实际应用表明,该模型不仅提升了温度控制的稳定性,还降低了能源消耗和生产成本,为LF炉的智能化生产提供了有力支持。未来,该模型有望进一步推广至其他类型的精炼炉,为钢铁行业的智能化转型提供技术借鉴。
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  Web技术在实验室设备信息化管理系统的应用

  臧昊良, 李铸铁, 崔文明, 胡雪涛, 周政, 张继宝

  物理测试. 2026, 44(2): 85-89.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250027

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  为推进企业数字化转型,实现实验室设备全流程动态管理,解决传统设备管理中统筹不到位、利用率低、信息共享不足、过程监控不全面等痛点问题,本文采用Web技术为核心架构,结合规则引擎、多类型数据库及3D渲染引擎等技术手段,构建实验室设备信息化管理系统,实现设备集成调度、信息共享查询、数据实时采集存储、远程监控与数字孪生可视化等功能。该系统显著提升了设备利用率与管理效率,实现了试验过程的24 h全程监控,有效降低了试验过程安全与质量风险,为实验室数字化转型与企业高质量发展提供了可行的技术方案。
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  700L汽车大梁钢低温夏比V型冲击试验结果的概率统计分析与数据处理

  习新鹏, 焦梦卓, 谢玉宽, 孙志丽, 杜雪飞, 卢素景

  物理测试. 2026, 44(2): 90-94.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0777.20250084

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  700L钢在-40 ℃条件下的摆锤冲击试验结果离散度较高,通常采用求冲击功算术平均值来表征材料的冲击试验结果,然而,低温环境下试验影响因素复杂多样,导致试验测量值往往难以准确反映材料的抗冲击性能。为更可靠地获取材料的冲击功试验结果,本文采用摆锤冲击试验机,对纵向和横向取样开展-40 ℃低温夏比V型冲击试验;试验过程中,重点探讨了2 mm摆锤刀刃下的V型缺口试样的冲击功检验结果的分布特性,系统研究了纵、横向两种取样方式对700L钢对冲击功取值离散度的影响,并求得对应置信度为90%的安全冲击功来评价材料相应的抗冲击性能。结果表明:两种取样方法的冲击功均符合正态分布特征,对应90%置信度时,纵向与横向试样的安全冲击功分别为31.58 J和38.83 J。该分析结果为700L钢夏比冲击试验的应用以及结果的准确获取提供了理论与实践指导。