钛合金热等静压粉末冶金研究...基于近20年论文数据的分析_鲍芳芳.pdf

-125-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 8 期科技工作的具体年度数量及其变动情况可反映出 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金研究的推进状况。整体来看，20022021 年钛合金热等静压粉末冶金论文数量呈上升趋势，从2002 年的 26 篇论文逐渐增加到 2020 年的 90 篇论文，2021 年的论文数量略有下降，为 76 篇。从研究国家来看，20022021 年 Web of Science 核心集中钛合金热等静压粉末冶金论文数量排名前 10 位的国家有：中国、美国、日本、德国、西班牙、英国、巴西、印度、澳大利亚和新西兰。10 个国家刊发钛合金热等静压粉末冶金的论文数量分别为：185 篇、161 篇、91 篇、67 篇、51 篇、44 篇、44 篇、43 篇、41 篇和 35 篇。通过 CiteSpace 软件制作出 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金主要研究国家及相互合作关系，见图 2，数据显示，全球有 65 个国家展开了相关研究，论文数量前 10 位的国家在图中的位置较为明显，且由于各自的年发文量不同而呈现出不同的圆圈特征。图的中心位置聚集了高中心性国家，有印度尼西亚、澳大利亚、法国、加拿大、卡塔尔、英国、马来西亚、荷兰、沙特阿拉伯和西班牙，中心性分别为0.97、0.82、0.79、0.48、0.45、0.41、0.38、0.31、0.26 和 0.22。从研究机构来看，20022021 年钛合金热等静压粉末冶金论文刊发排名前10位的机构有：怀卡托大学（University of Waikato）、中国科学院金属研究所（Institute of metal research，Chinese Academy of Sciences）、马 德 里卡洛斯三世大学（University Carlos III de Madrid）、中图 1 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金研究发文趋势钛合金热等静压粉末冶金研究态势基于近 20 年论文数据的分析鲍芳芳 孙志雨 朱郎平鲍芳芳1，2 孙志雨1，2 朱郎平1，21.中国航发北京航空材料研究院2.北京市先进钛合金精密成型工程技术研究中心钛合金热等静压粉末冶金作为一种典型的材料-工艺一体化技术，被认为是钛合金构件成形最有效的方法之一，备受国内外学者的关注，相关研究推进越来越深入。本文通过对 Web of Science 核心集数据库收录论文数据进行专业的搜集、整理和分析，揭示出钛合金热等静压粉末冶金近 20年客观发展轨迹，呈现出钛合金热等静压粉末冶金研究的整体态势。数据来源与方法通 过 Web of Sciences 核 心 集 数 据 库 检 索 钛 合 金热等静压粉末冶金论文数据。具体方法：检索式为：AB=（“Titanium alloy”OR“Ti alloy”OR“Ti-6Al-4V alloy”）AND AB=（“HIP”OR“hot isostatic pressing”OR“heat isostatic pressing”OR“hot iso-hydrostatic forming”OR“hot isostatic pressure”OR“hot-isostatic pressing”）OR（“PM”OR“powder metallurgy”OR“particle metallurgy”OR“powder metal”OR“sinter”OR“power metallurgy”），选择 Research in 为“Web of Science Core Collection”，Edtions 为“All”，Publication Date 为“20020101-20211231”。结果显示有1009篇文献，含论文、会议录论文、综述论文、书籍章节、在线发表等类型。勾选“Articles、Proceeding Papers”精简后获得 969 篇论文，本文基于 969 篇论文展开分析。结果与讨论整体情况从发文趋势来看，20022021 年 Web of Science 核心集共收录钛合金热等静压粉末冶金论文 969 篇，图 1 给出中国科技信息 2023 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-126-科技工作南大学（Central South University）、瓦伦西亚理工大学（Universidad Politcnica de Valencia）、北京科技大学（University of Science and Technology Beijing）、大 阪 大 学（Osaka University）、昆 士 兰 大 学（The University of Queensland）、东北大学（Northeastern University）和日本东北大学（Tohoku University）。10个机构刊发钛合金热等静压粉末冶金论文的数量分别为：28篇、22 篇、19 篇、16 篇、15 篇、14 篇、13 篇、11 篇、10 篇和 9 篇。研究机构之间有不同程度的合作关系，其中心性越大表示研究机构的影响力和重要程度越大，图 3 中心性数值较高的机构有中国科学院、中国航发北京航空材料研究院、中南大学、北京科技大学、广东省科学院、怀卡托大学和日本东北大学，数值分别为 0.02、0.01、0.01、0.01、0.01、0.01 和 0.01。热点趋势从研究热点来看，20022021 年间 Web of Science核心集上刊发钛合金粉末冶金热等静压论文的关键词能够揭示呈现出该领域研究热点，结果显示关键词有 276 个，其中，出现频次 20 以上的有粉末冶金、钛合金、微观结构、力学性能、钛、Ti-6Al-4V、生物材料、全髋关节置换术、热等静压、腐蚀、增材制造和烧结，详见表 1。图 3 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金研究主要机构及合作情况图 2 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金研究主要国家及其合作关系表 1 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金研究热点频次中心性关键词中文含义1610.19powder metallurgy粉末冶金1590.26titanium alloy钛合金1020.22microstructure微观组织740.41mechanical property力学性能690.19titanium钛540.31ti-6al-4vTi-6Al-4V460.47biomaterial生物材料290.09total hip arthroplasty全髋关节置换术290.4hot isostatic pressing热等静压230.4corrosion腐蚀230.04additive manufacturing增材制造210.27sintering烧结从研究趋势来看，20022021 年间 Web of Science核心集上刊发钛合金热等静压粉末冶金研究论文关键词的时间演变状况呈现出该领域研究热点变动趋势，详见图 4。近20 年钛合金热等静压粉末冶金的研究主要围绕粉末冶金、力学性能和微观组织而展开。过程中不同时期的研究论文有相对应的不同研究关注点，具体来看，20042005 年的研究对全髋关节置换术、生物材料、孔隙率的关注较多，20062007 年的研究对 Ti-6Al-4V、腐蚀和烧结的关注较多，20082009 年的研究对植入物、有限元分析和疲劳的关注较多，20102011 年的研究对热等静压的关注较多，20122013 年的研究对增材制造、硬度和力学性能的关注较多，20142015 年的研究对拉伸性能、相变和低成本钛合金的关注较多，20162017 年的研究对选择性激光熔化、电子束熔化和硅化物的关注较多，20182019 年的研究对疲劳强度、晶粒细化、热处理和 EBSD 的关注较多，20202021 年的研究对摩粒腐蚀、热机械加工、应变能、形变性、金属基化合物、抑菌活性、显微硬度和全髋置换术的关注较多。从高被引论文来看，中国和美国的科研质量较高，被引用次数较多的文章揭示出钛合金热等静压粉末冶金技术的研究热点集中于力学性能方面，包括疲劳性能、弯曲性能、冲击性能、拉伸性能等。20022021 年间在 Web of Science 核心集上刊发钛合金热等静压粉末冶金研究的论文中，被引次数最高的一篇论文被引 218 次，为 2006 年中 南 大 学 刘 咏 在Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing 刊 发 的Design of powder metallurgy titanium alloys and composites一文，论文研究了合金元素、热处理和颗粒强化对粉末冶金（PM）Ti 合金及其复合材料的显微组织和力学性能的影响。主要国家研究实力在Web of Science核心集中，20022021年间中国、美国和日本的钛合金热等静压粉末冶金发文数量位居前三，三个国家的发文变动趋势详见图 5。图中数据揭示出，近 20年中的前 10 年里，美国的发文数量高于中国和日本的发文数量，近 20 年的后 10 年里，中国的发文数量高于美国和日-127-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 8 期科技工作本的发文数量；近 20 年里，中国发文数量整体呈上升趋势，美国、日本发文数量相对平稳。进一步，对三国发文数量、主要机构和高被引论文进行相应揭示，详见下文：（1）中国在 Web of Science 核心集数据库中，我国钛合金热等静压粉末冶金论文发文数量最多。20022021 年的 20 年时间里，近 8 年的发文数量增幅较为明显，从 2014 年的 4篇增加到 2021 年的 30 篇。其中，中国科学院金属研究所、中南大学、北京科技大学、西北有色金属研究院和东北大学的论文数量较多，分别有 23 篇、22 篇、15 篇、12 篇和10 篇。高被引论文有 2006 年刊发在Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing的Design of powder metallurgy titanium alloys and composites一文，该论文已被引 218 次，该期刊影响因子 5.234。2021 年同样刊发在 Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing的Hot isostatic pressing of a near alpha-Ti alloy：Temperature optimization，microstructural evolution and mechanical performance evaluation一文，该 论 文 已 被 引 60 次。2019 年 刊 发 在Composites part b-engineering的In-situ TiB/Ti-6Al-4V composites with a tailored architecture produced by hot isostatic pressing：Microstructure evolution，enhanced tensile properties and strengthening mechanisms一文，该论文已被引 60 次，该期刊影响 因 子 9.078。2013 年 刊 发 在Journal of alloys and compounds的In situ formation of Ti alloy/TiC porous composites by rapid microwave sintering of Ti6Al4V/MWCNTs powder 一 文，该 论 文 已 被 引 56次，该期刊影响因子 5.316。2015 年刊发在Materials science&engineering c-materials for biological applications 的Powder metallurgical low-modulus Ti-Mg alloys for biomedical applications一文，该论文已被引 44 次，该期刊影响因子 7.328。（2）美国在 Web of Science 核心集数据库中，美国在钛合金热等静压粉末冶金的发文量位居第二。20022021 年间的 20 年里，发文量整体变化并不明显，在最少 3 篇和最图 4 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金研究演变趋势多 14 篇的区间曲折变动。发文量较多的机构有拉什大学、犹他大学、加利福尼亚大学、美国国防部和美国能源部，论文数量分别为 14 篇、14 篇、11 篇、8 篇和 8 篇。高被引论文有 2004 年刊发在Jom的The technologies of titanium powder metallurgy一文，该论文已被引 101次，该期刊影响因子 2.474。2008 年刊发在Diffusion and diffusional phase transformations in alloys的Diffusion during powder metallurgy synthesis of titanium alloys，该论文已被引 61 次，该期刊影响因 子 0.438。2018 年 刊 发 在International journal of fatigue 的 Significance of hot isostatic pressing（HIP）on multiaxial deformation and fatigue behaviors of additive manufactured Ti-6A1-4V including build orientation and surface roughness effects，该 论文已被引 60 次，该期刊影响因子 5.186。2015 年刊发在Scripta materialia的A powder metallurgy method for manufacturing Ti-6Al-4V with wrought-like microstructures and mechanical properties via hydrogen sintering and phase一文，该论文已被引46 次，该期刊影响因子 5.611。2017 年刊发在Scripta materialia的New approach to achieve high strength powder metallurgy Ti-6Al-4V alloy through accelerated sintering at beta-transus temperature and hydrogenation-dehydrogenation treatment 一文，该论文已被引 31 次。（3）日本在 Web of Science 核心集数据库中，日本在钛合金热等静压粉末冶金的发文量位居第三。20022021 年间的 20年里，发文量整体变化并不明显，在最少 1 篇和最多 8 篇的区间曲折变动。其中，发文量较多的机构有大阪大学、东北大学、日本先进科学技术研究所、立命馆大学和京都大学，分别有 16 篇、14 篇、8 篇、8 篇和 7 篇。其中，2012 年刊发在Materials&design的Microstructures and mechanical properties of titanium alloy connecting rod made by powder forging process 一 文，该 文被 引 27 次，该 期 刊 影 响 因 子 7.991。2016 年 刊 发 在Powder metallurgy的Strengthening behaviour and mechanisms of extruded powder metallurgy pure Ti materials reinforced with ubiquitous light elements一文，该文被引 19 次，该期刊影响因子 1.911。2017 年 刊 发 在Journal of alloys and compounds的Strengthening-toughening mechanism study of powder metallurgy Ti-Si alloy by interrupted in-situ tensile tests 一文，该文被引19次，该期刊影响因子5.316。2017 年 刊 发 在Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processing的Study of twinning behavior of powder metallurgy Ti-Si alloy by interrupted in-situ tensile tests 一文，该文被引10次，该期刊影响因子5.234。2018 年 刊 发 在Jom 的Advanced Mechanical Properties of a Powder Metallurgy Ti-Al-N Alloy 中国科技信息 2023 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-128-科技工作表 2 20022021 年钛合金热等静压粉末冶金研究高被引论文序号名称刊发时间来源期刊第一作者单位国家被引次数1Design of powder metallurgy titanium alloys and composites2006Materials science and engineering a-structural materials properties microstructure and processingLiu，YCentral South UniversityChina2182The technologies of titanium powder metallurgy2004JomF.H.FroesUniversityof IdahoRussia1123A critical review of mechanical properties of powder metallurgy titanium2010International Journal of Powder MetallurgyHongtao WangUniversity of UtahUSA944Enhanced fatigue behavior of powder metallurgy Ti-6A1-4V alloy by applying ultrasonic impact treatment2015Materials Science&Engineering，A-Structural Materials：Properties，Misrostructure and ProcessingDekhtyar，A.IKurdyumov Institute for Metal PhysicsUkraine715Microstructure and mechanical properties of hot isostatically pressed Ti-6Al-4V alloy2014Journal of Alloys and Compounds：An Interdisciplinary Journal of Materials Science and Solid-state Chemistry and PhysicsYoungmoo KimDefense materials and evaluation technology directorate，Agency for defense developmentSouth Korea676The positive effect of hot isostatic pressing on improving the anisotropies of bending and impact properties in selective laser melted Ti-6Al-4V alloy2016Materials Science&Engineering，A-Structural Materials：Properties，Misrostructure and ProcessingWu Ming WeiNational Taipei University ofTechnologyChina667Diffusion during powder metallurgy synthesis of titanium alloys2008Defect and Diffusion ForumIvasishinKiev Met Phys InsUkraine658Hot isostatic pressing of a near alpha-Ti alloy：Temperature optimization，microstructural evolution and mechanical performance evaluation2021Materials Science&Engineering，A-Structural Materials：Properties，Misrostructure and ProcessingCai ChaoNanyang Technological UniversitySingapore619In-situ TiB/Ti-6Al-4V composites with a tailored architecture produced by hot isostatic pressing：Microstructure evolution，enhanced tensile properties and strengthening mechanisms2019Composites，Part B.EngineeringCai ChaoHuazhong University Science&TechnologyChina6110Significance of hot isostatic pressing（HIP）on multiaxial deformation and fatigue behaviors of additive manufactured Ti-6A1-4V including build orientation and surface roughness effects2018International Journal of FatigueMolaei RezaUniversity of ToledoUSA60Journal of alloys and compounds的Effect of TiBp particle reinforcement on the creep resistance of near alpha titanium alloy made by blended elemental powder metallurgy一文，该文被引 8 次，该期刊影响因子 5.316。结语以 Web of Science 核心集数据库为数据源，通过对20022021 年钛合金热等静压粉末冶金领域论文的可视化揭示，呈现出近 20 年钛合金热等静压粉末冶金研究的整体态势。即：钛合金热等静压粉末冶金研究的受关注程度整体在提升；中国是钛合金热等静压粉末冶金研究领域最活跃的国家，美国、日本和俄罗斯也是该领域活跃度高的国家；中南大学、中国科学院金属研究所和北京科技学等是钛合金热等静压粉末冶金研究领域的活跃度高的机构；钛合金热等静压粉末冶金研究中粉末冶金、力学性能和微观组织是热点主题；钛合金热等静压粉末冶金高被引论文中围绕力学性能展开的研究较多，反映出提升力学性能一直是受关注的研究方向。图 5 20022021 年中美日三国钛合金热等静压粉末冶金研究发文趋势Doped with Ultrahigh Nitrogen Concentration一文，该文被引 7 次，该期刊影响因子 2.474。2003 年刊发在