金刚石及其复合材料增材技术研究进展

摘要:金刚石在硬度、热导率、热震性能以及强度等多个性能方面具有其它材料无可比拟的优势,自金刚石人工合成后,在工业中的应用越来越广,相应的制备和应用技术也得到了快速发展,增材制造技术的出现更是为金刚石的应用带来了新的机遇。文中对金刚石及其复合材料的增材制造技术进行了系统的阐述,介绍了金刚石及其复合材料的主流增材制造技术,概述了增材制造过程的质量影响因素,梳理了主要的金刚石及复合材料结构,归纳了不同结构、不同材料的主要应用领域。结合国内外相关技术的发展现状,总结了金刚石及其复合材料增材制造技术面临的问题,提出了后续的发展建议,以期为金刚石及其复合材料的进一步研究和应用提供参考。创新点: (1) 从主流的金刚石及复合材料结构出发,阐述了国内外有关金刚石及其复合材料增材制造的研究及应用。(2) 提出金刚石及其复合材料增材制造技术面临问题,并对其发展趋势进行展望,具有重要的理论指导意义。

搅拌摩擦增材制造关键技术与装备发展

摘要:搅拌摩擦增材制造 (friction stir additive manufacturing, FSAM) 是一种全新的固相增材技术,解决了材料熔化而产生气孔、裂纹等问题,大幅度提高增材制造零件的力学性能,提升制造组件的结构利用率,被认为是金属增材制造领域的重大突破。介绍了增材制造技术发展历史及特点,总结了固相增材技术优势,阐述了FSAM技术的基本概念、成形原理、发展趋势、组织微观结构演变行为以及力学性能;归纳了当前FSAM所采用的设备类型及其控制系统,重点分析了该技术未来发展应用所面临的挑战及机遇。创新点:(1) 系统总结了搅拌摩擦增材制造技术与设备的发展历史及趋势,分析该技术的特点。(2) 剖析了搅拌摩擦增材制造技术中不同参数对材料晶粒、性能的影响。

钨基合金与钢异质材料连接研究进展

摘要:钨基合金具有高熔点、高强度、低热膨胀系数等优异性能,钢是目前应用最广泛的结构材料,钨基合金与钢连接形成结构部件在核工业的聚变反应堆与压铸模具等领域具有广阔的应用前景。钨与钢的物理、化学、力学性能差异巨大,发展钨基合金与钢高性能连接存在一定挑战,且已成为焊接领域关键问题。文中综合阐述了钨基合金与钢扩散焊、钎焊的研究现状,并结合应用需求,提出了钨基合金与钢异质金属连接的未来展望,为后续研究提供了相关参考。创新点:(1) 从焊接工艺、接头界面结合以及力学性能等方面阐述了钨基粉末合金与钢连接的现状。(2)提出了钨基粉末合金/钢复合构件的未来研究方向,并给出具体建议。

高熵非晶材料及其增材制造技术研究进展

摘要:高熵非晶合金具有独特的物理、化学和力学性能以及更好的热稳定性,因而其制备技术成为国内外重要的研究热点之一. 然而利用传统技术制备高熵非晶材料时会产生晶粒粗大及材料浪费等缺点,难以满足工艺生产需要。而增材制造技术的精准制造和快速冷却等特点可以解决这一问题,制备出各项性能优越的高熵非晶合金。简要介绍了高熵非晶材料的研究体系和常用制造方法,着重阐述了高熵非晶材料的断裂强度、耐腐蚀性和热稳定性的研究,对增材制造技术的工艺特征和优势,以及利用增材制造技术制备高熵非晶合金的科学难点作出了总结。结果表明,利用增材制造技术有利于获得致密均匀的高熵非晶材料,但对于非晶相形成的解释仅限于高熵合金4大效应.最后阐述了近年来利用常用的两种增材制造手段制造高熵非晶合金的研究,并对增材制造技术制备高熵非晶材料的发展趋势提出了展望。创新点:(1) 阐明了高熵合金中非晶相的形成机理。(2) 阐述了常用于制造高熵非晶材料的两种增材制造方法。

激光增材制造技术制备高熵合金的研究进展

摘要:目前基于焓变的传统合金化材料设计理念趋于极限,而基于熵变设计的新型金属材料中高熵合金设计自由度大,弥补了亚稳态材料室温脆性以及亚稳晶化的不足,且在性能上不断取得突破。激光增材制造技术具有不同于传统的加工设计和制造理念,为推动先进合金材料的发展提供了新的可能,已经成为链接材料与产品的关键技术。本文基于不同维度的激光增材制造技术,从2D、3D和4D 这3种维度分别介绍了激光熔覆技术制备高熵合金涂层、3D打印技术制备高熵合金和4D打印技术制备高熵高温形状记忆合金的研究现状,并结合目前研究中所面临的关键技术问题及解决方案进行了讨论,最后对激光增材制造技术制备先进合金材料进行了总结和展望。

超细钼粉制备技术的研究现状与进展

摘要:金属钼因低的热膨胀系数、高温强度、高弹性模量等特性,广泛用于航空航天、军工、石油化工以及核工业等尖端行业,是推动高科技领域发展不可或缺的材料。钼粉作为钼制品的基础原料,其物化性质与钼制品的性能密切相关。相比于普通钼粉,超细钼粉具有更大的比表面积、更高的活性以及更低的烧结温度。目前制备超细钼粉的方法主要有热还原法和热分解法,热还原法通过调整还原工艺达到阻止晶粒长大的目的;而热分解法的发展主要涉及到装备的升级改造与工艺的优化完善。本文着眼于超细钼粉的制备工艺、反应机理以及产物状态,重点分析了典型工艺的发展历程和技术特点,总结了超细钼粉制备技术的研究现状与进展,提出当前技术工艺所面临的问题以及未来的研究方向,以期为超细钼粉制备工艺的发展与工业化应用提供思路。

辊冲复合成形研究现状

摘要: 辊冲复合成形( 链模成形) 是一种新型轻量化的金属成形工艺,该工艺融合了辊压和冲压的相关技术特点,具有节能、成本低和效率高的显著优势,特别适合轻量化、变截面材料的成形。该工艺通过扩大虚拟圆弧半径来延伸有限成形长度,将成形过程变成一种近似于连续成形的方式,该过程类似于具有超巨大辊轴半径的辊压成形过程。随着成形长度的增加,峰值和残余长轴应变减少。因此,辊冲复合成形的产品中有着更低的冗余塑性变形和残余应力。目前,该工艺是新能源汽车、建筑、电子以及轨道交通等行业中轻量化、变截面零部件的最有前景的成形工艺之一。系统回顾了辊冲复合成形等截面和变截面技术理论在国内外的研究现状、辊冲复合成形仿真和实验工作在国内外的发展及应用。介绍了辊冲复合成形相关装备开发的研究进展。展望了辊冲复合成形的前沿和发展趋势,包括可折叠曲面、最优成形曲面、轻量化材料、柔性辊冲复合成形、微辊冲复合成形和智能制造。

先进金属材料制备成形与质量管控理论技术研究

摘要: 为解决先进金属材料制备成形及表征基础理论研究薄弱的问题, 从先进金属材料制备成形基础理论以及金属材料服役全生命周期质量管控方面, 对先进金属材料本构关系、制备和疲劳理论等进行了分析阐述。为解决金属材料的强各向异性行为所导致的塑性成形问题, 研究了多向复合加载下强各向异性金属塑性流动规律、异构结构低碳超高锰低温钢的低温形变与相变机理, 提出了联系宏细微观损伤机理的多尺度应力场强理论, 吻合高周疲劳失效现象。建立了冲击作用下金属材料裂纹动态失效理论, 揭示了其损伤机理, 是新型应力场强理论的重要补充, 实现了复杂服役条件下结构件疲劳强度的高精度预测。对镍基单晶涡轮叶片在不同工况下的蠕变和疲劳损伤展开了研究, 揭示了镍基单晶合金晶体各向异性和晶体取向敏感性的微细观机理, 并且分析了结构对构件性能的影响。

高氮钢连接技术研究进展

摘要:高氮钢具有高强度、高韧性、耐磨损和耐腐蚀等独特优势,相关连接件已广泛用于医疗仪器和采矿器械等领域。主要对近年来国内外有关高氮钢钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、激光焊与激光复合焊、搅拌摩擦焊和钎焊技术研究报道进行详细综述. 根据熔焊、固焊、钎焊3大分类,从保护气体、热输入、工艺参数等方面系统评述现有各类高氮钢焊接方法与工艺调控,并介绍了医疗器械、石油钻铤、装甲防护领域国内高氮钢材料的应用现状,最后指出现有高氮钢连接体系研究中存在的不足及展望,期望对高氮钢焊接、高强材料功能性连接等相关领域研究和应用提供参考信息和理论依据。创新点:(1) 系统梳理了高氮钢连接技术的研究现状,对比分析了高氮钢焊接技术的重要报道。(2) 指出现有高氮钢连接技术研究不足,对相关领域功能性连接具有理论指导意义。

高温合金:航空发动机关键战略材料

航空发动机作为飞机的心脏,是航空工业中技术难度最大、要求最高的部件之一。而高温合金是航空发动机领域的核心战略资源,也是决定航空发动机性能的重要瓶颈。高温合金作为一种能在600°C以上及一定应力条件下长期工作的金属材料,很好地满足了现代航空发动机对材料的苛刻要求,因此成为航空发动机热端部件不可替代的关键材料。随着航空装备的快速发展,对配套航空发动机的需求不断增长。高性能高温合金的研制是国内航空发动机产业的短板之一,国内目前仅有少数公司具备批量生产的能力,供需缺口巨大,国产替代空间十分广阔。