激光粉末床熔融制备热作模具H13钢的研究进展

摘要: 近年来,激光粉末床熔融( laser powder bed fusion,LPBF) 作为一种先进的增材制造技术,已吸引了广泛的关注和研究。利用其高自由度的成形方式,可以设计制造出合适的冷却流道来对热作模具进行控温,从而提高模具的冷却效率及使用寿命。因此,LPBF 技术在热作模具的成形制造中得到了广泛应用。H13 钢具有高强度、高硬度、良好的耐回火性等优点,是热作模具最常用的工具钢之一。关于LPBF 技术在H13 钢中的应用一直是该领域的研究焦点,也已取得显著进展。基于此,首先阐述了LPBF 制备H13 钢的成形性能,分析了打印工艺参数对成形缺陷的影响,介绍了控制打印开裂的方法; 其次,对沉积态与热处理态的LPBF 成形H13 钢的微观组织和力学性能进行介绍,详细论述了打印成形及后续热处理过程中的组织演化,在此基础上分析了微观组织对强度、硬度、塑性等方面的影响; 同时也对LPBF 成形H13 钢在热作模具中的服役性能进行了总结,沉积态的LPBF 成形H13 钢具有良好的抗回火软化及抗热疲劳性能。最后,对具有随形冷却流道的LPBF 成形H13钢热作模具在实际中的应用情况进行了总结分析,指出随形冷却流道在提高冷却效率、延长模具使用寿命等方面的显著优势。

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。

电化学还原法制备金属铁研究进展

摘要:CO2 排放量的急剧增长导致全球环境恶化。钢铁行业作为CO2排放大户,CO2排放量占全球总排放量的7%,其中70%来自炼铁过程。目前,作为备受关注和开发的技术,电化学还原具备反应过程易控制、能量效率高等优势,为钢铁行业提供了一种潜在的低碳生产路径。综述了电化学还原法制备金属铁的研究进展,并对影响电化学还原反应的参数进行了讨论。依据电解质性质的不同,铁化合物的电化学还原可分为熔盐体系、酸碱溶液体系及离子液体体系,每种体系各有优缺点。熔盐体系因电解质相容性特性强,可直接以铁矿石为原料,这有利于降低成本,但反应温度较高且电解质易腐蚀设备;碱性溶液体系具有电解条件温和、析氢副反应小等优点,但目前仍处于实验室开发阶段;酸性溶液体系中电解制铁已被商业化应用,相较其他体系下的电解技术更具发展前景,但目前存在的主要问题是高浓度氢离子引发的竞争性析氢副反应会导致电流效率下降;离子液体体系具有离子电导率高、热稳定性好等优点,且含铁化合物组成的电解质可以克服水溶液体系的局限性,但高成本的离子液体限制了其规模化应用前景。最后,针对目前存在的问题以及未来的技术发展方向进行了总结与展望。

2400MPa级超高强钢粉末及SLM成形合金的组织与性能

摘要:折叠屏手机日益轻薄化的发展趋势对3C领域精密转轴部件材料的强度提出了更高要求,但当前用于转轴件生产的金属注塑成型(metal injection molding,MIM)工艺难以同时满足零件的超高强度和良好塑性需求。因此,基于选区激光熔化(selective laser melting,SLM)工艺特点,分别采用真空感应熔炼气雾化(vacuum inductionmelting gas atomization,VIGA)和等离子旋转电极雾化(plasma rotating electrode process,PREP)法制备了2400 MPa级超高强钢粉末,并利用SLM方法成形合金试样。利用SEM(scanning electron microscope)、EBSD(electronbackscatter diffraction)、XRD(X-ray diffraction)等表征技术,对比研究了VIGA 与PREP 2 种超高强钢粉末的特性以及SLM 合金的微观组织与力学性能。研究表明,VIGA 与PREP 超高强钢粉末微观组织均以柱状晶和胞状晶为主,但PREP 粉末具有更低的气体和杂质含量、更优异的松装密度和流动性。由于PREP 制粉工艺极快的冷却速度,使PREP粉末出现晶体择优取向和较少的FCC(face center cubic)相。对SLM成形合金的研究表明,沉积态(as-built,AB态)和热处理态(heat-treated,HT 态)下的VIGA试样的位错密度均高于PREP试样,但由于VIGA粉末氧含量较高,SLM VIGA成形件中存在明显氧化物夹杂,导致材料塑性下降。经固溶时效处理后,PREP-HT试样相较于VIGA-HT试样呈现出显著的晶粒细化,提高了材料的强塑性,实现了抗拉强度2 406 MPa和伸长率4.3% 的良好匹配。研究结果验证了PREP 粉末在SLM超高强钢制备中具有显著优势,为突破3C领域精密零部件的“高强-复杂-轻量化”协同设计瓶颈提供了新的技术路径。

机器学习在板带冷轧工业的深度应用:机遇与挑战

摘要:板带冷轧是钢铁制造流程的关键环节,但长期以来面临着板形缺陷、厚度波动和轧机振动等问题,这些因素显著影响冷轧生产效率和产品质量。机器学习技术通过分析海量工艺数据,为实时预测和消除潜在缺陷提供解决方案。基于历史与实时数据,机器学习算法能够识别轧制力、辊缝、轧速等工艺参数与板形、厚度均匀性等质量指标间的复杂关联规律,实现工艺参数的动态优化,在保证产品一致性的同时有效降低废品率和停机时间。机器学习驱动的预测模型支持对轧制过程进行前瞻性调控,从源头上减少缺陷产生,提升整体效能。机器学习技术的应用不仅提高了冷轧过程的精度与可靠性,更带来显著的成本节约和产能提升。

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。

宝钢0.18mm取向硅钢产品在高能效变压器上的应用

摘要:随着国家能效新标准的实施和国家政策的推动,要求变压器制造企业提高变压器能效等级,也促使取向硅钢生产企业提高产品等级。宝钢目前已形成六大系列-70余个牌号取向硅钢产品系列,可以满足不同客户的使用需求,近年来宝钢开发出0.18mm系列取向硅钢新产品,磁性能优异,目前已经实现批量化生产。本文对宝钢0.18mm取向硅钢产品及应用进行介绍,可为变压器制造厂家选材起到参考作用。

输氢管线钢中氢脆行为研究现状

摘要:氢能作为未来能源结构中的关键组成部分,其高效输运方式对能源转型至关重要。目前,管道运输因具安全性和经济性,成为氢气长距离输送的首选方式。然而,输氢管线钢的氢脆现象是影响运输安全的主要因素之一,其涉及氢原子行为、位错运动等多尺度机制,现有的表征技术难以全面揭示其机理。本文综述了输氢管线钢中几种常见的氢脆机理,主要介绍了氢增强脱聚、氢促进局部塑性变形、氢吸附诱导位错发射等理论及其之间的相互作用,从化学成分、微观组织、析出相、夹杂和偏析等角度探讨了氢脆的影响因素。同时,针对氢在输氢管线钢中的跨尺度行为,总结了从宏观力学测试到微观结构表征的多维度表征方法。随着能源转型的需要,提高输氢管线钢的抗氢脆性能已成为氢能规模化输送领域的关键和研究焦点,针对这一问题,介绍了机器学习和跨尺度研究在开发抗氢脆材料设计中的创新应用,这种逆向设计思路为开发高强韧抗氢脆输氢管线钢提供了解决方案。最后,结合输氢管线钢现阶段研究现状,对未来输氢管线钢研究的重点进行了总结和展望。

激光精密加工降低取向硅钢铁损的研究进展

摘要:取向硅钢的发展对电力系统具有至关重要的影响。在国家“双碳”战略的驱动下,通过激光精密加工来实现对取向硅钢的磁畴细化,成为当前降低能耗的主要方法。阐述了磁畴结构为取向硅钢变压器损耗的关键因素,激光精密加工通过高能激光束在硅钢表面形成热应力区来细化磁畴结构,从而降低铁心损耗(以下简称铁损),综述了非耐热型和耐热型两种激光精密加工细化磁畴技术的研究现状,分析了不同的激光功率、激光斑点形状、刻痕速度、刻痕间距及深度等参数加工硅钢表面与其铁损的关系。

“十四五”期间我国重要钢管品种的发展与创新

摘要:回顾了“十四五”期间我国钢管企业在主要产品发展与创新方面取得的进步;重点介绍了我国深井、超深井用管和13Cr抗腐蚀系列油套管在相关领域的应用,输氢、输CO2管线管及海底管线管的开发与发展,超超临界机组用P92、Super304等高压锅炉管及冶金复合管等产品取得的成绩。认为,我国虽已成为世界钢管生产大国,但开发的产品很多都是借鉴国外产品发展的经验而开发的,我们应该提高产品质量、创新钢管品种,加快产品的升级换代和原创产品的开发。