立式离心浇注精密铸造技术研究进展

摘要:离心铸造是将金属液注入高速旋转的铸型内,使其做离心运动充满铸型形成铸件的技术。根据转轴位置的不同,可将其划分为卧式和立式离心铸造。通过离心铸造的方式生产中空筒形和环形铸件及铸管等,生产效率高、成本低,且铸件组织细密。按照旋转轴位置分类,离心铸造可以分为水平(或卧式)离心铸造和立式离心铸造。立式离心铸造相较于卧式离心铸造占地小、操作方便、材料适用性好、工艺灵活性高,已有几十年的历史,最早用于生产火炮弹壳等军事产品。随着立式离心铸造技术的不断发展,已被广泛应用于民用领域。本文从关键技术、数值模拟、典型铸件3个方面,简述了国内外近几年立式离心铸造技术的研究进展,介绍了可铸金属的选择、铸造工艺设计、铸型选择与设计、离心铸造涂料、离心铸造机等的研究成果,呈现了光滑粒子流体动力学(SPH)法、粒子跟踪测速(PTV)法、夹杂物运动规律等方法在立式离心铸造数值模拟方面的应用,列举了双金属复合轧辊、锥段转鼓、大口径厚壁变径管等立式离心铸造技术的典型铸件案例。

TiAl基合金微合金化技术的研究进展

摘要:TiAl基合金具有质轻、高强、优异的抗高温氧化及抗蠕变性能等特点,在航空航天、汽车制造等领域具有重要的应用价值。在TiAl基合金的发展历程中,微合金化技术一直是研究的核心和关键。为此,本文综述近年来关于合金化元素对 TiAl基合金显微组织、力学性能和高温抗氧化性能的影响及作用机理的研究进展,并对进一步的研究工作提出建议。

NdFeB增材制造技术的研究现状及应用展望

摘要:NdFeB稀土永磁体常用于电机或硬盘驱动器,可将电能转换为机械能,其制备过程复杂,涉及多项加工工序。近年来,增材制造等近终成形制造技术迅猛发展,其加工工序具有短流程特点,可大幅降低材料损失、能源消耗、加工周期和人工成本。冷喷增材制造等工艺可用于生产粘结NdFeB磁体。烧结NdFeB磁体的粉末粒度较小,在与增材制造工艺结合过程中难度较大,选择性激光烧结等熔融增材制造法是比较可行的制备方式。间接3打印技术把3D打印与粉末冶金的挤出打印工艺结合起来,有望应用于NdFeB磁体制备。

航天复合材料结构健康监测技术应用进展

摘要:随着飞行器中复合材料的使用占比逐年增加,对其安全性的要求也日益严苛。复合材料的损伤部位隐蔽且情况复杂,使预测失效模式和使用寿命变得困难。因此,需要实时监测结构响应,收集状态信息,评估运行情况,判断损伤和剩余寿命,以确保飞行器结构的安全稳定运行。本文瞄准航天飞行器对复合材料结构健康监测的需求,首先简述了复合材料结构在典型飞行器结构应用情况以及复合材料结构健康监测技术的研究及应用情况,随后分别对常见的结构健康监测技术进行了详细的讨论,包括光纤传感监测技术、超声导波监测技术、声发射监测技术、机电阻抗监测法等技术的研究进展,接着针对结构健康监测技术在航天飞行器的各种结构如燃料贮箱结构、热防护结构、发动机结构以及机翼前缘结构等其他结构的应用情况进行了分析讨论,然后对典型的结构健康监测技术评估方法的研究进展进行了分析总结,最后讨论总结了航天复合材料结构健康监测技术的发展趋势与面临的挑战。

热管理用氮化硅陶瓷热导率影响因素及改善途径

摘要:随着电子功率器件向高电压、大电流、高功率密度发展,其在运行过程中会产生更多的热量,承受更大的热应力,这就对器件用陶瓷基板的散热性能及可靠性提出了更高的要求。传统陶瓷基板如氧化铝(热导率低)、氮化铝(力学性能差)已难以满足大功率器件要求。氮化硅陶瓷由于兼具较高的理论热导率与优异的力学性能而成为大功率器件用陶瓷基板的首选材料。但是氮化硅陶瓷的实际热导率与理论值尚存在较大差距,晶格氧含量是主要影响因素。另外,氮化硅陶瓷在制备过程中需要引入适宜的烧结助剂,由烧结助剂引入而引起氮化硅陶瓷显微结构(致密度、晶粒形貌、晶界相含量与分布及平均晶界薄膜厚度等)的变化也会影响其热导率。氮化硅陶瓷显微结构的演变又与其成型技术、烧结工艺密切相关。降低晶格氧含量,减少晶界相,获得具有由细小晶粒与大长柱状晶粒组成的双峰结构是获得高导热氮化硅陶瓷的关键。本文从氮化硅结构与热学性质入手,对晶格氧与显微结构对氮化硅陶瓷热导率的影响作用机制进行了讨论,从原料粉体、烧结助剂、烧结工艺、结构织构化4个方面对氮化硅陶瓷中晶格氧的调控作用、显微结构的演变过程及热导率的强化机理进行了阐述,对高导热氮化硅陶瓷发展现状及面临的挑战进行了探讨,最后对高导热氮化硅陶瓷未来发展前景进行了展望。

2024 年柔性电池研发热点回眸

摘要:随着柔性电子技术的发展,柔性电池因其可弯曲、折叠和拉伸等特点,成为可穿戴设备、软体机器人和植入式医疗设备等领域的重要技术。综述了柔性电池领域的研究进展,包括其关键组成部分、制造技术及实际应用案例等。详细探讨了柔性电池的核心组成材料,包括柔性电极、电解质和集流体的最新进展及其在性能提升方面的作用。介绍了柔性电池制造中所采用的先进技术,如静电纺丝、3D 打印等,并分析这些技术在柔性电池制造中的优势和局限性。结合当前技术瓶颈探讨了柔性电池的未来发展方向和潜力。

碳纤维粉末改性铁基粉末冶金材料的组织与性能

摘要:采用还原 Fe 粉作为基体,分别添加长度约为 20μm 的微米短碳纤维(micron short carbon fibers, MCsf)和粒径为 1~4μm 的碳纤维颗粒(carbon fiber particles, Cfp)作为弥散相,采用压制−真空烧结制备 MCsf/Fe 和Cfp/Fe 粉末冶金材料,并与平均粒度 10 μm 的天然石墨(natural graphite, NG)为原料制备的 NG/Fe 粉末冶金材料进行对比。研究微米短碳纤维、碳纤维颗粒对粉末冶金材料显微组织、物理性能、力学性能和尺寸变化的影响。结果表明:碳纤维颗粒的活性远高于石墨和脱胶短碳纤维(degummed short carbon fibers, DCsf),空气气氛下800 ℃的最大质量损失率为石墨的3.75倍,脱胶短碳纤维的16.6倍。与 NG/Fe 和 MCsf/Fe 粉末冶金材料相比,Cfp/Fe 粉末冶金材料在烧结过程中的尺寸稳定性大幅提高,最大径向膨胀率和收缩率分别为0.39%和 0.14%,且强度和韧性最高,密度、抗弯强度、剪切强度和抗拉强度分别为6.91 g/cm3、736.9 MPa、205.7 MPa和334.8 MPa,伸长率达到 10.5%,材料的断裂模式由脆性沿晶断裂向完全韧窝型断裂转变。