合金领域文献检索方法——以TC4 钛合金和镍基GH4169 合金为例

供稿|张秀丽 /

作者单位：国家图书馆参考咨询部，北京 100081

合金是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素通过熔炼、烧结或其他方法组合而成的具有金属特性的物质。由于合金具有的优良特性在许多方面优于纯金属，因而在工业上合金的用途比纯金属更广[1]。

合金的命名有系统命名、商品名、俗名、习惯名等。不同的金属或合金有反映其特征的代号。对当前已出现的或将出现的合金材料的牌号、状态进行科学统一的命名是材料标准化工作中十分重要的内容之一。目前，世界各国的金属及合金的牌号表示方法不尽相同，有采用字母、阿拉伯数字表示的，有用化学元素符号、成分数字表示的，也有混合表示的[2]。

随着科学技术的飞速发展，新材料产品层出不穷。世界各个国家关于合金牌号的命名规则不同，造成同样技术条件的合金通常对应多个标准牌号。在合金相关的专题文献检索、科技查新及专利检索的实践中，快速、准确、全面地获取被检索合金的各个标准牌号，有助于提高查全和查准率，有利于相关科研及生产人员全面地掌握和了解国内外相关合金材料的研究和生产情况。

合金牌号

牌号是按照一定的规律对产品的命名[2]。合金牌号一般由世界各国标准化机构发布。

标准中关于合金牌号的规定

材料标准是技术、创新和贸易的基本要素，是考核材料质量的技术依据。对于合金领域，材料标准在该行业的生产管理、质量控制中扮演着重要的角色。在合金领域相关专题文献检索、科技查新及专利检索的过程中，查对相关标准是了解现有技术十分有效的途径，可以准确了解合金标准牌号在合金领域检索中的作用[3-4]。截至2019 年6 月13 日，中国国家标准全文公开系统公开的现行“合金”强制性国家标准23 件、推荐性国家标准1099 件，具体包括：黑色金属和有色合金的牌号和化学成分、化学成分允许偏差、术语、金相图谱等基础标准，化学分析方法等方法标准，以及产品标准等。如GB/T 3620.1—2007“钛及钛合金牌号和化学成分”标准规定了钛及钛合金产品的牌号、化学成分等，该标准中还列明了参照的国际标准ISO 5832-2 和美国ASTM标准的相关内容。

合金标准化机构

标准化组织是制定和发布标准及技术规则的机构，执行各种功能旨在确保标准化的有效协调运作。中国国家标准化管理委员会 (SAC) 是我国负责全国标准化工作管理的政府机构，负责标准的制定及修订工作[3]。美国的标准化工作是由民间组织根据市场需求逐步发展起来的，其管理机制的两大支撑点就是市场驱动和民间组织。民间机构与政府机构互不相联，但相互配合，依据相应规则发挥各自管理机制的功能。美国的绝大多数领域的标准都是由民间机构的行业协会和专业学会主导的。欧洲标准化委员会 (CEN) 是一个区域性的标准化协会，包含34 个欧洲国家的国家标准化机构。德国标准化的主管机构——德国标准学会 (DIN) 是德国最大的具有广泛代表性的公益性标准化民间机构。日本工业标准调查会 (JISC) 属于政府标准化组织，是根据《工业标准化法》设立的全国性标准化管理机构，主要负责组织制定、审议日本工业标准 (JIS)[4]。

世界上其他主要国家和地区颁布合金相关标准的标准化机构和代号有：美国材料与试验协会(ASTM)、美国钢铁学会(AISI)、美国航天航空材料技术规范(AMS)、美国军用规范与标准(MIL)、美国国家标准学会(ANSI)、国际标准化组织(ISO)、欧洲标准化委员会(EN)、德国工业标准化协会(DIN(EN))、英国标准化协会(BS(EN))、法国标准化协会(NF(EN))、俄罗斯标准(TOCT)、日本工业标准化协会(JIS)、瑞典标准化委员会(SIS)、瑞典金属标准中心(MNC)等[5]。

合金牌号的复杂性

标准颁布机构性质不同、管理方式不同对合金牌号的命名方式也不同。世界上不同国家合金牌号的相关标准中关于同样成分合金的牌号表示方法的规定五花八门。不同种类的合金在同一国家的标准中表示方法也不尽相同。这对检索某种合金的相关文献造成了困扰。

美国对金属与合金制订了统一的数字代号标准，称为“金属和合金统一数字编号系统”，即UNS，用数字对各种有色金属和钢铁材料进行统一编号。UNS 制度综合了美国有关金属学会、贸易协会、个体用户及制造商等目前采用的代号系统，既避免了同一种材料有几种牌号的混乱状况，又避免了两种甚至多种不同的材料采用同一牌号的情况。UNS 代号为索引、记录保管、资料贮存、检索、相互参照等提供了极大的便利[1]。但其他国家尚未建立统一的金属牌号表示方法。

以加工钛及钛合金为例。中国国家标准GB/T 3620.1—2016“钛及钛合金牌号和化学成分”钛及钛合金牌号的命名采用注册制，牌号命名前应进行牌号注册，统一命名，采用字母和数字表示钛及钛合金的牌号。牌号的第一位用“T”表示钛及钛合金，第二位用A、B、C 表示合金的类型。A 表示工业纯钛、α 型和近α 型合金，B 表示β 型及近β 型合金，C 表示α-β 型合金。牌号中的阿拉伯数字按注册的先后自然顺序排序。相同的超低间隙合金在数字后加大写字母“ELI”。俄罗斯的压力加工钛及钛合金牌号由组合字母代号“BT”、“OT”、“AT”或“ΠT”与阿拉伯数字相结合而成。T 是基体元素钛的字母代号，B、O 等与钛及钛合金的原研制单位有关。如为新研制合金，则应在原合金牌号的后面加数字或字母，中间需加一短横线[6]。美国ASTM 标准中没有专用的牌号表示方法，一般由各产品标准分别规定。从产品标准中可归纳为牌号用等级单词Grade 与附加字母和顺序号表示。钛及钛合金附加字母C 表示铸件，F 表示锻件。顺序号1～4 表示纯钛，5 以上表示钛合金。例如，Grade5 表示加工用钛合金，GradeC5表示铸件用钛合金[5]。日本钛和高钛合金加工材牌号用钛元素字母代号T、产品形状代号、抗拉强度值和加工方法代号来表示[6]。

合金牌号对照的基本原则

鉴于合金牌号的复杂性，如何进行材料牌号的对照，对世界各国来说都是非常棘手的问题。熟悉和掌握国内外合金牌号的表示方法、标准是十分必要的。

中国、美国、英国、法国、德国及日本等都编写了本国与外国材料对照的参考书。在此基础上，通过对比分析，可以找到与本国材料相对应的其他国家的材料牌号。

材料牌号对照及其代料原则可根据化学成分、力学性能对照。化学成分是表征材料最基本的数据，按化学成分对照是一种基本的对照方法，相应牌号对照主要依据金属主成分或合金元素成分是否相同或相近而定，而不苛求各元素的含量(包括杂质元素含量) 完全相同，因此有可能一个牌号可以与两个或两个以上牌号相对应[2,7]。从某种程度上来说，按力学性能的对照是一种更直接、更偏重于实用的捷径，但当按力学性能对照时应注意各国试验方法和取样的不同。由于世界各国矿产资源和技术水平的不同，各国间完全相同的材料牌号是极少的，大多数也只能是相当材料或相近材料。完全按化学成分和力学性能来查找对应的国外材料牌号是困难的，也只能是近似对照。在许多手册中对照的材料牌号绝大多数是根据其化学成分基本相同，在同一状态下力学性能基本相同而进行的对照[7]。

合金牌号对照手册的应用

金属或合金牌号对照手册是汇集国家标准、行业标准以及各国有色金属产品牌号的实用工具书，能帮助读者快捷获得金属材料的牌号、化学成分等技术数据和用途以及相应的各国牌号对照等资料，节省查阅时间，避免漏查漏检[5]。

金属及合金牌号手册中一般列出了各国合金牌号对照表，便于读者查找各国合金牌号。例如，中国国家标准GB/T 3620.1—2016 中规定的TC4 合金对应的其他国家牌号如表1 所示。可见，不同的对照手册中关于某些具体合金的对应有可能存在分歧，这与TC4 和TC4ELI 合金成分接近度高有关系。对于大多数合金而言，合金对照一致性较高。对照手册所列出的合金对照牌号为查全文献提供了重要的参考资料。特别是不同的手册编著者关注的国家不同，参考的对照手册不同，有利于发现更全面的信息。

表1 各国加工钛及钛合金牌号对照表

检索技巧

在利用合金牌号检索制定检索策略时，还需特别注意各个数据库的切词规则和检索规则的差别，有针对性地制定检索策略。例如，在万方数据平台中可选择精确检索和模糊检索。以Ti6Al4V 为检索词，精确检索条件下只能检索到包含“Ti6Al4V”的文献。模糊检索条件下，系统将其解析为“Ti AND 6 AND Al AND 4 AND V”，可检索到包含“Ti-6Al-4V”、“Ti-6%Al-4%V”、“Ti-6wt.%Al-4wt.%V”和“TiAl6V4”的文献。对于SCI 和EI 数据库来说，以Ti6Al4V 为检索词，系统将其切分为一个词组，与输入“Ti6Al4V”精确检索效果等同，不能检索到其他包含符号的形式。在SCI 和EI 数据库中，“-”字符用于精确短语检索，以Ti-6Al-4V 为检索词，会检索出包含“Ti-6Al-4V”和“Ti6Al4V”的文献，各单词的位置和顺序与输入的检索词一致，中间不会插入其他词语。因此，合金牌号在检索的具体应用过程中，要充分尝试、验证、调整检索策略，尽可能多地覆盖不同切词的情况，做到即查全又查准。

STN 平台中合金文献检索

CA 和CAS REGISTRY 数据库

美国化学文摘简称(CA)，是报导世界各国化学化工领域方面文献的文摘性刊物，同时还有系统的、完整的配套索引，是检索化学化工领域方面文献的最有用的检索工具。CA 收录内容占全世界化学化工专业方面文献总量的98% (其中70%的内容是摘自美国以外的文献)[9]。CA 从1972 年开始给予合金物质化学登记号。CAS REGISTRY 是有关化学物质注册的数据库，是世界上最大最全的化学物质数据库[10]。到2019 年8 月，CAS REGISTRYS(物质数据库) 包含超过1.55 亿种有机和无机化学物质，如合金、配位化合物、矿物质、混合物、聚合物和盐，以及超过6800 万条序列信息。可回溯到19 世纪早期的文献中报道的物质。所有物质都拥有惟一的CAS 登记号。记录还包含CA 索引名、其他化学名、结构式、立体化学结构、分子式、环系数据、合金成分表、蛋白质和核酸序列、聚合物类别以及在CA/CAplus 数据库中的文献数量。以上所有信息均可在STN 上显示和检索[11]。

STN 平台中合金文献数据库的选择

STN 平台是世界著名的国际联机检索系统之一。该系统目前有200 多个数据库，涉及数学、物理、化学、生命科学、生物技术、工程、专利、商业等基础学科领域和综合技术应用领域。每个数据库都是本专业领域内的权威数据库，包含了期刊、专利、图书、学位论文、会议信息、网络预印本、新闻、报告等多种类型的文献信息。STN 平台将数据库按照收录文献的学科领域分为55 个集群，每个数据库可能被分入多个集群中。其中，金属材料文献集群有Metals Cluster 和Materials Cluster。实际上Materials Cluster 全覆盖Metals Cluster 中的数据库，具体包括SCISEARCH、COMPENDEX、INSPEC、PQSCITECH 等综合学科数据库，还有CAPLUS(化学文摘)、CIN/HCIN (化学工业札记)、METADEX(金属文摘)、TEMA(技术与管理)、WELDASEARCH(焊接检索)、WSCA(世界表面涂层文摘)、INSPHYS(物理文摘)等非专利文献数据库，以及USPATFULL、USPATOLD 等专利数据库[12]。

STN 平台中合金牌号获取及合金文献检索方法

STN 平台中可检索CAPLUS 和CAS REGISTRYS数据库。CAPLUS 对文献中涉及的合金都进行了CAS 登记号标引，可直接采用CAS 登记号检索。STN 中LC(locator) 字段中，列出了STN 里会出现CAS 登记号的数据库。但对于SCI、EI、INSPEC 等其他未标引RN 号的大多数数据库而言，仍需采用化学名称、分子式和合金牌号信息检索。因此需要在CAS REGISTRYS 数据库中获取已知的物质名称和合金牌号，作为检索词检索。

在CAS REGISTRYS 数据库中通过化学式、化学物质登记号、常用合金牌号可查询到该合金在世界各国的金属牌号和名称。对于大多数合金而言，采用中国标准牌号都能在CAS REGISTRY 数据库中检索到该合金在世界各国的金属牌号和名称。以镍基高温合金GH4169 为例，以GH4169 作为检索词在CAS REGISTRY 数据库检索，可检索到“18 ALLOY”、“ALLOY 718”、“IN718”、“DIN 1.4790”

等牌号和名称信息。

对于成分比较新或复杂的合金，可采用指定元素比合金组分(/MAC 或/RC)的方法检索化学物质登记号和合金牌号。大部分合金通过成分质量组成列于REGISTRY 中。MAC 和RC 两个检索字段专门用于检索合金。利用MAC 字段，通过限定所要求的组分及质量百分比检索物质组成。组分可以通过元素符号、分子式、CA 索引名称或CAS 号来限定，质量百分比可以通过单一值、范围或关系来限定。组分和质量百分比限定不论次序。同时限定二者可以用AND、OR 或NOT 连接。利用RC 字段，通过合金主要成分检索物质组成。

在STN 平台CAS REGISTRY 数据库中提供了提取CAS 登记号和物质名的指令，并可将提取的登记号和所有物质名称用于其他文摘和全文数据库检索。

(1)利用在CAS REGISTRY 数据库中检索到的化学物质信息在CAPULS 数据库检索。

FILE REG(进入REGISTRY 数据库)

S GH4169(检索常用合金牌号GH4169)

L1 1 GH4169(获得检索结果)

D L1(显示检索结果)

SEL L1 1- CHEM(提取化学物质名称和登记号信息)

D SEL(显示E1-En 个化学名称和登记号信息)

FILE CAPLUS(进入CAPLUS 数据库)

S E1-En(检索以上选择的化学物质名称和登记号信息)

(2)在STN 里其他没有输入CAS 登记号的数据库，需要在REGISTRY 数据库提取物质名称，用物质名称作为检索词检索。

FILE REG(进入REGISTRY 数据库)

S GH4169(检索常用合金牌号)

L1 1 GH4169(获得检索结果)

D L1(显示检索结果)

SEL Ln 1- NAME(提取化学物质名称)

D SEL E1-(显示E1-En 个化学名称)

FILE METADEX(进入金属文摘数据库)

S E1-En(检索以上选择的化学物质名称)

采用以上方法获取合金牌号信息比较全面准确，避免了对照手册收录信息不全造成的漏检。

结束语

信息化高度发展的今天，获取文献的途径越来越多，在人们认为获取文献更便捷的今天，人们更容易忽视哪些文献未被发现。特别是生物、医学、化学、材料学等学科的文献，用自然语言作为检索词检索，在现有技术条件下效果并不理想。为了达到查全查准的效果，仍需要在了解行业知识的基础上，熟料掌握各个数据库的标引、收录规则。对于合金领域文献检索而言，利用合金牌号对照手册和STN 查找各国对应的标准牌号能够大大提高查全率，特别是为从事金属领域科研和生产的工作人员获取相关文献提供了便利而准确的途径。