高强度耐磨钢/结构钢轧制复合行为研究进展

摘要: 介绍了国内外高强度耐磨钢的生产研究现状,探讨了高强度耐磨钢研究及生产中存在的局限性。同时,总结了控轧控冷工艺、微合金化、热处理工艺在高强度耐磨钢相关性能调控方式中的研究进展。结合各种双金属结合机理,分析了影响耐磨钢/结构钢复合板在复合轧制过程中结合质量的工艺因素。最后,通过介绍有限元模拟技术在耐磨钢/结构钢复合板制备中的应用现状以及耐磨钢/结构钢复合板的实验研究现状,旨在为后续高强度耐磨钢以及耐磨钢/结构钢复合板的理论研究及工业应用提供一定参考依据。

碳纤维增经强树脂基复合材料特种加工综述

摘要:碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)具有高比强度、高比模量、可设计性强、耐腐蚀耐疲劳等优良特性,在航空航天、交通运输、风电能源及医疗等领域广泛应用。然而,其各向异性、非均质性、层间强度低和温度敏感性增加了加工难度,传统机械加工方法存在刀具磨损严重、加工表面质量及尺寸精度难以控制等问题,易产生分层、毛刺、纤维脱粘和表面空洞等加工缺陷,严重降低碳纤维增强树脂基复合材料构件的服役性能和可靠性。针对上述挑战,特种加工技术逐步受到研究和应用。针对激光束加工、电火花加工、水射流加工和超声振动加工四个最为广泛应用的特种加工技术展开综述,详细介绍各个特种加工技术的优势与存在的挑战,对缺陷形成机理进行分析,并总结缺陷抑制方法,最后归纳各特种加工技术的适用场景并得出结论展望未来研究。综述表明:与传统机械加工相比,特种加工在微细结构、高精度、复杂形状工件加工方面展现出独特优势;但是其材料去除率显著低于传统机械加工,因此在大批量加工中仍难以完全替代传统机械加工。未来研究应着重探索特种加工工艺优化、特种与传统加工的复合工艺、专用化与智能化装备开发等方面,同时关注电子束、离子束等其他特种加工工艺的潜力。特种加工技术将对提升先进复合材料加工的精度与效率有着重要意义,将推动高性能材料朝着更广泛的应用场景迈进。

高熵合金复合涂层研究现状及展望

摘要:高熵合金涂层能在经济实用的基础上发挥高熵合金的优良综合性能,但其强化方式主要为固溶强化,强化效果有很大局限性,因此有必要在高熵合金涂层中引入硬质颗粒实现复合增强,从而得到性能更加优良的高熵合金复合涂层。综述了制备高熵合金复合涂层的主要技术,如激光熔覆技术、等离子熔覆技术和氩弧熔覆技术,重点介绍了直接添加和原位合成硬质颗粒增强高熵合金复合涂层的研究现状,分析了其组织与结构,并分别从硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗高温氧化性这几个方面论述了硬质颗粒对高熵合金复合涂层性能的影响,最后针对高熵合金复合涂层研究中存在的问题进行了总结和展望。

碳纤维复合材料/钛合金叠层结构振动制孔技术研究进展

摘要:碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和钛合金(Ti6Al4V)以其卓越的高比强度、高比刚度、优异的耐腐蚀性和抗热冲击能力在航空领域广受青睐。然而在复/钛叠层结构制孔过程中,两种材料的显著力学性能差异常导致加工质量不佳和刀具磨损加剧。本文综述了国内外学者在切削参数、先进刀具设计和切削环境方面现阶段的研究进展;总结近年来振动制孔作为先进加工模式在复/钛叠层结构制孔中取得了卓有成效的工艺效果,详细分析了复/钛叠层结构超声、低频振动制孔中切削力、切削热、制孔质量和刀具磨损等关键技术问题;概述了新型精强一体波动超声制孔技术;最后展望了振动制孔技术对叠层结构制孔技术的进一步推动。

铝基复合材料弹性模量研究进展

摘要:随着高端制造领域对轻质高刚度结构材料需求的持续增长,铝基复合材料因其优异的比强度、导热性和可加工性成为研究焦点。然而,传统铝合金弹性模量较低(约70 GPa),难以满足高刚度构件的性能要求。为此,研究者通过引入高模量增强相、优化界面结构与组织致密性等策略,致力于改善其弹性响应性能。本文系统综述了近年来铝基复合材料模量提升的研究进展,重点聚焦于增强相设计(陶瓷颗粒、纳米碳材料等)、界面工程(载荷传递机制与残余应力调控)、微观结构调控(粒径、取向、致密度)及制备工艺(粉末冶金、熔体法、增材制造等)的协同作用机理。特别指出,多尺度杂化增强与结构-功能一体化设计正逐步成为实现模量-强度-韧性协同优化的关键路径。最后,本文展望了模量定向调控策略在智能构件及极端环境服役等领域的潜在应用前景。

航空级碳纤维增强树脂基复合材料的胶接研究进展

摘要 :结构轻量化对于航空领域至关重要,基于轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料的表面处理及胶接技术需求日益增长,本文系统回顾了航空级碳纤维增强树脂基复合材料的胶接相关研究进展,介绍了现有的胶接理论、胶粘剂与仿生粘附理论、常见的复合材料表面处理技术及表界面性能和胶接性能表征方法。重点对比了模压成型与热压罐成型、热塑性复合材料与热固性复合材料、同种材料胶接与异质胶接等对最终胶接性能的影响机制。结果表明:复合材料成型工艺影响制得复合材料表面情况,应选择与表面情况匹配的胶接前表面处理方法;对于新兴的热塑性复合材料,由于材料自身的高韧性和表面化学惰性,较传统的热固性复合材料需要更高能量的表面活化处理;对于异质胶接,不可忽视胶层两侧待胶接材料的表面性质差异对胶接的影响。目前,复合材料胶接相关技术正朝着多样化、规模化、自动化的方向发展,未来有望形成轻量化航空构件胶接成型技术体系,在航空制造业发挥更大的作用。

增材制造钛基复合材料体系与组织结构设计

摘要:增材制造技术作为一种样件快速成型制备技术,为基于成分调控与结构设计的高性能钛基复合材料的开发带来了机遇。本文介绍了增材制造钛基复合材料研究与应用的最新进展,分析了能量密度、打印路径及冷速控制等对材料显微组织与力学性能的影响。在此基础上,介绍了以陶瓷、金属间化合物及稀土元素为主的增材制造钛基复合材料成分调控策略。其中,以TiB、TiC 为代表的陶瓷增强相及Ti-Cu 体系的金属间化合物为目前钛基复合材料中广泛使用的增强体;以La、Ce 和Nd 为主的稀土元素则可有效解决氧偏聚问题并显著细化晶粒。进而以网状结构和层状结构为例介绍了增材制造钛基复合材料结构设计研究进展。其中,网状结构多通过Ti 与B 和C 元素的原位反应生成增强相,并通过控制凝固过程实现对增强相非均匀分布的调控;层状结构则多通过交替打印多种粉体获得。网状、层状结构设计对钛基复合材料强韧化有着积极的作用。本文最后通过对研究现状和未来研究趋势的简要分析与展望,为增材制造高性能钛基复合材料的设计与制备提供一定参考。

CFRP超声振动铣削辅助装备及智能加工研究进展

摘要:CFRP 以其轻质高强和易于近净成形等优势广泛应用于航空航天、轨道交通和清洁能源装备领域的各类结构件中。然而,由于CFRP 具有非均质和各向异性的材料特征,使其高质高效加工备受关注。因此,系统总结了CFRP 超声振动铣削辅助装备及智能加工研究进展,概述了超声振动铣削辅助装备种类及其性能,进而对超声振动铣削辅助装备的设计、制造和CFRP 性能测试开展详细论述,介绍了不同应用场景超声换能器的设计与仿真原理,分析了超声作用对CFRP 的作用效果;同时探讨了超声维数、振幅、工艺参数和纤维方向角对铣削力、温度、刀具磨损和表面质量的影响机制;结合新型传感器在工业上的应用,总结了超声振动辅助加工向新时代智能自适应超声铣削的转变,提出自适应调控振幅的技术变革;最后,对CFRP 超声振动铣削辅助装备及智能加工研究进行总结和展望。

激光增材制造高温合金复合材料研究进展

摘要:对增材制造技术在高温合金复合材料中的研究进行了系统全面地梳理归纳,综述了增材制造高温合金复合材料的粉末混合、治金过程以及强化机制,并且在增材制造高温合金复合材料显微组织、缺陷及其性能方面进行详细对比分析。在此基础上,分析了增材制造高温合金复合材料研究现状及进展,并且对高温合金复合材料新增强相设计、增强相添加方式及其对蠕变、疲劳性能的影响机制等的研究进行了展望。希望对增材制造高温合金复合材料的研究和发展提供参考。

高密度集成电路散热用高导热金刚石/铜复合材料研究进展

摘要:集成电路规模不断增大,体积越来越小,散热问题已成为高密度集成电路进一步发展的关键问题。金刚石/铜复合材料具有优异的高导热性和低膨胀特性,有望在未来解决高热流密度情况下的散热问题。然而,金刚石与铜的界面亲和性差,存在较高的界面热阻,改善金刚石/铜界面亲和性、提高其热导率通常从烧结方法和金刚石与铜的界面调控两方面入手。本文聚焦于新一代高密度集成电路散热用高导热金刚石/铜复合材料,综述了其主要制备工艺和高导热优化工艺等方面的研究进展。进一步分析了其导热性能提升的瓶颈问题。最后,展望了其发展方向与应用优势。将为金刚石/铜复合材料及其相关高导热材料的制备与应用提供指引与参考。