基于搅拌摩擦的钢铁材料固相增材再制造技术综述

摘要:在基础设施与装备制造领域,钢铁材料有着广泛的应用,随着部件服役年限的逐渐延长,不可避免地产生磨损、裂纹、腐蚀等损伤,进而引发材料性能衰退乃至结构失效等问题。增材再制造技术,由于其快速成形、材料利用率高、修复精度可控等特点,为修复与延寿提供了新方法。基于搅拌摩擦的增材制造以搅拌摩擦焊为原理,利用摩擦热和塑性变形实现材料的逐层堆积,具有热输入低、致密度高、残余应力低、力学性能优、效率高、绿色环保等优势,并且避免了熔融增材制造中的气孔、裂纹和元素烧损等缺陷,是一种新型固相增材制造技术。因此,在金属材料部件的修复与再制造中得到越来越多的关注。该文首先阐述了基于搅拌摩擦的固相增材制造技术原理、特点与工艺分类,并综述了用于钢铁材料增材制造的研究现状,最后探讨了针对修复与再制造的工业应用场景与技术发展方向。

轻质耐磨高锰钢的研究进展

摘要: 在“碳达峰”、“碳中和”成为全社会共识的背景下,轻质耐磨高锰钢因具有良好的强韧性、耐磨性以及较低的密度在冶金、矿山等行业中具有广阔应用前景。本文综述了轻质耐磨高锰钢的成分轻量化设计进展,以及基体组织、析出相以及表面改性对其耐磨性能影响,并展望了轻质耐磨高锰钢未来的发展趋势,以期为高锰钢轻量化及耐磨性能的协同提升设计提供参考。

热冲压成形钢的强度与塑性及断裂应变

摘要:轻量化是支撑汽车电动化和智能化的重要赋能技术之一。抗拉强度为1500MPa的热冲压成形用硼钢(22MnB5)是目前最经济有效的车身轻量化技术解决方案,而汽车工业对轻量化需求的日益提高正引领热冲压成形钢向着更高强度、更高塑性及更高断裂应变的方向发展。本文首先分析了车身轻量化对碰撞过程中构件变形抗力和断裂抗力的要求,解释了强度与塑性及断裂应变等材料的力学性能参量对碰撞变形抗力和断裂抗力的影响,然后介绍了作者及其他研究人员在研究开发更高强度、更高延伸率的新一代热冲压成形钢的最新进展。

基于机器学习方法的冷轧硅钢磁性能预报模型研究

摘要:冷轧硅钢生产路径长,过程工艺控制复杂,在最终成品退火工序进行离线检测磁性能的生产组织模式,无法满足在中间工序进行过程工艺纠偏来提升产品性能稳定性的质量管控要求。本文利用XGBoost、LightGBM、多层感知机MLP等机器学习算法,通过对比不同算法的优劣,采用XGBoost和LightGBM 算法构建的磁性能预报模型可满足大生产条件下选择性采纳应用的要求,可支持实现各中间工序的生产过程中预报成品磁性能水平,从而达到指导过程工艺调整,并进而稳定最终成品磁性能的目的。

板带轧制装备-工艺-产品质量综合控制融合发展综述

摘要:精品板带钢生产涉及装备、工艺和产品质量等多方面,其中,装备为工艺提供平台支撑,工艺优化和装备革新直接决定产品质量提升,而终端用户需求和产品质量的提升再次驱动装备和工艺的再创新,这种螺旋式融合发展推动了板带轧制装备、工艺和产品质量系统集成和协同发展。然而,当前装备-工艺-产品质量之间适配度偏低己成为制约精品板带钢产品质量提升的瓶颈,催生出由传统单一学科向多学科交叉融合联合攻关板带轧制领域关键核心技术难题的新发展趋势。围绕板带轧制理论及轧机系统柔性适配理论技术、轧机装备稳健运行控制、产品形性一体化控制理论技术,总结分析板带轧制装备、工艺、产品质量综合控制的最新进展。在板带轧制理论及轧机系统柔性适配理论技术方面,针对轧机负载辊缝变化以及瞬态突变状态下缺乏柔性适配调控能力的技术难题,讨论当前板带轧机负载辊缝形状控制理论技术,提出板带轧制过程装备-工艺-产品适配理论技术,进一步提升装备对工艺和产品的支撑作用和平台功效。在板带轧机装备稳健运行控制方面,分析板带轧机装备传感测试和系统稳健运行控制理论技术等亟待解决的关键科学问题与技术难题,为轧机高质量稳健运行提供技术支撑。在板带轧制产品形性一体化控制理论技术方面,针对轧制产品形状尺寸、表面质量、组织性能跨尺度协同控制难度大的问题,提出轧辊-轧件综合控制理论技术,为板带轧制形性一体化智能高效协同控制提供理论支撑。最后围绕以装备为基础,工艺为关键,产品质量为目标,对板带轧制综合控制融合发展进行了总结和展望。

新能源汽车驱动电机用硅钢的性能需求研究进展

摘要:伴随全球“双碳”战略的深入推进,新能源汽车产业发展迅猛,高牌号无取向硅钢的需求量也随之增长。新能源汽车的设计装配及复杂工况要求驱动电机具备高效率、大转矩、小体积及宽转速范围等特性。基于新能源汽车的行驶特点,其驱动电机对高牌号无取向硅钢的核心要求包括高磁感、高频低铁损、高强度,以及优良的力学性能、良好的冲片性、钢板表面光滑平整且厚度均匀、绝缘薄膜性能优良及磁时效现象微弱等。

双相不锈钢热等静压粉末冶金成形技术研究进展

摘要:热等静压技术可用于粉末冶金制造高性能零部件,近年来广泛应用于铸件致密化、扩散连接和近净成形领域。热等静压粉末冶金(HIP-PM)作为一种绿色高效,工序简单,性能可控的构件制备技术,未来将在航空航天、核电工程、电子信息、轨道交通等众多工业领域广泛应用。从双相不锈钢(Duplex StainlessSteel, DSS)粉末制备、制品微观组织和力学性能、腐蚀性能等方面介绍了双相不锈钢HIP-PM技术研究进展,并总结了该技术应用领域及发展趋势。

超塑性材料现状及新型超塑性低中碳合金钢研发

摘要:在分析超塑性金属材料现状及发展趋势的基础上,对低中碳钢、高碳钢和双相不锈钢、奥氏体钢等钢铁材料的超塑性研究进行了归纳分析,提出了低成本量大面广低中碳合金钢将成为超塑性材料研发的一个重要方向。研究结果表明,通过科学合金化设计、精细组织调控和初步超塑性行为研究,可以获得在10-2/s应变速率和750~850℃下具有1 000%超塑性的低成本超塑性低中碳合金钢。这种优异超塑性性能主要归因于形成超细晶组织的合金化设计与组织调控。该研究成果打破传统低中碳钢不具有超塑性的局面,实现了可工业化超塑性能的低中碳合金钢创新发展,将推动超塑性钢材在航空航天和交通运输等领域的广泛应用。

轻量化的钢材表面缺陷检测方法

摘要:钢材表面缺陷广泛存在于机械制造及自动化生产线中,其检测结果直接影响产品质量与生产可靠性。针对工业现场中检测系统对高精度与实时性的实际需求,提出一种改进的轻量化钢材表面缺陷检测算法。该算法在YOLOv8n的基础上作以下优化:在主干网络中使用动态幽灵卷积替换C2f(CSP Bottleneck with 2 Convolutions)中Bottleneck 的卷积层,显著降低模型参数量和计算复杂度,同时保持高效的特征提取;在SPPF(Spatial PyramidPooling-fast)模块后嵌入轻量级坐标注意力机制,实现通道与空间信息的协同重标定,强化关键细节反馈;在检测头部分,提出一种基于双向特征金字塔网络动态权重融合机制与跨阶段局部多尺度卷积模块的多尺度空间注意力特征金字塔,并通过空间—通道解耦下采样和高效上卷积模块进一步增强跨尺度特征融合,提升对小目标缺陷的检测能力。实验结果表明,相比于原来的YOLOv8n,改进模型不仅能够提升检测精度,还实现轻量化,模型参数量为原模型的36. 6%,平均精度均值提升3. 9%,模型体积和计算量分别降低至2. 6 M和3. 4 GFLOPs,相比原模型分别降低57. 3%和61. 8%。模型轻量化设计具备较快的推理速度,为资源受限场景的工业自动化检测提供高效可行的解决方案。

高品质特殊钢关键生产技术

摘要:介绍了21世纪国际上以轴承钢为代表的特殊钢发展新趋势,分析了国内外轴承钢产品质量的差距和问题,重点介绍了近几年国内在转炉高碳脱磷低氧钢冶炼、降低还原势的炉外精炼工艺、大型夹杂物来源与控制、超低钛钢冶炼和大方坯连铸凝固末端凸辊压下等高品质特殊钢冶炼技术的发展状况和研究成果。