激光增材制造硬质合金的缺陷控制工艺与机理

摘要:选区激光熔化(SLM)技术是目前WC-Co硬质合金增材制造的主要工艺之一,但由于金属相和陶瓷相在物理性质上存在显著差异,如何基于SLM工艺打印得到无裂纹和孔洞、且具有高性能的硬质合金零件仍然面临重要挑战。本文首先基于熔点差异相对较小的WC-Ti粉,研究了激光功率、扫描速率、扫描间距对成形试样孔隙率的影响规律,由此建立了激光工艺参数与打印件致密性的函数关系,发现扫描速率对成形试样致密性的影响最为显著。在此基础上,通过进一步协同优化激光光斑尺寸和粉末粒径,SLM打印WC-Co硬质合金的孔隙率降低至1.5%,完全消除了裂纹,并结合分子动力学模拟揭示了激光光斑尺寸和粉末粒径的优化匹配对抑制打印硬质合金中形成裂纹、孔洞等缺陷的作用机理。基于优化的WC-Co复合粉末、SLM成形和后续热处理条件,打印获得了具有双晶组织特征、近全致密的硬质合金切削刀片,维氏硬度为(1300±20)HV30,抗弯强度为(1020±130)MPa,压缩强度达到(3520±240)MPa,综合力学性能与同成分、类似晶粒尺寸的烧结硬质合金相当,显示出良好的应用前景。

轻质高熵合金的研究进展与展望

摘要:高熵合金是一种具有优异物理化学性能的新型合金,其中含有轻质元素的轻质高熵合金具有较高的比强度和比硬度及耐蚀性能等突出特点,其潜在的工程应用价值引起了人们的关注。因此,本文详细阐述了轻质高熵合金的研究现状,归纳了轻质高熵合金的组元设计规则与方法,分析了轻质高熵合金的微观相结构,总结了高熵合金的各种性能,探讨了轻质高熵合金目前存在的问题,并提出了轻质高熵合金的发展趋势。

高纯钼粉的制备技术及研究进展

摘要:随着电子行业的精细化发展,高纯钼因其薄膜应力小、高温稳定性好,导电性能良好,比阻抗低广泛应用于电子行业。本文系统概述了高纯钼粉的制备技术,包括高纯钼原料(钼酸铵、MoO3、MoCl5、Mo(CO)6、MoS3等)清洁化还原分解技术和普通钼粉电子束熔炼及等离子球化提纯技术,重点讨论了沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、结晶法等提高钼酸铵纯度的方法,指出了不同提纯方法存在的优势与不足,并就高纯钼粉制备技术及应用前景进行了总结与讨论。

难熔金属表面抗氧化涂层研究进展

摘要:难熔金属由于优异的高温力学性能和可加工性能,被广泛应用于航空、航天以及核工业等领域,但其较差的抗氧化性严重阻碍了难熔金属在高温结构材料中的应用。在难熔金属表面开发涂层被认为是提高其抗氧化性最有效的方法。 本文综述了钼、铌、钽、铼等难熔金属合金抗氧化涂层的常用体系和制备方法,并对难熔金属表面抗氧化涂层未来的发展趋势进行了探讨。

锆基形状记忆合金的研究进展

摘要: Zr基形状记忆合金具有高的相变温度、大的形状记忆效应和低的磁化率等特点,逐渐受到研究者的关注,同时在航天、航空、能源和医疗等领域展现出良好的应用前景。Zr基形状记忆合金主要包括Zr-Cu基高温形状记忆合金和Zr-Nb 基生物医用形状记忆合金。Zr-Cu基合金相变温度最高可达1000 ℃ ,最大形状记忆效应为6.87%,具有价格较低和易加工成形的优点。Zr-Nb基合金相比奥氏体不锈钢、CoCr合金和钛合金等医用植入材料具有更低的磁化率,有效避免了对核磁共振成像(MRI)影响,可以提高检测准确度。本文对近年来国内外关于Zr-Cu 基和Zr-Nb基形状记忆合金的研究进展进行了综合评述,重点介绍了合金的微观结构、相变机制、形状记忆特性、力学性能、磁化特性和生物相容性,并提出了未来需要重点关注的研究方向。

高铁含量2∶17型钐钴永磁材料研究进展

摘要:新能源汽车和轨道交通等领域的快速发展对永磁材料的耐温能力和最大磁能积提出了更高要求。基于2∶17型钐钴(SmCo)磁体的高居里温度优势,适当增加铁对钴的替代量,是开发耐高温磁能积磁体的重要途径。然而,当铁的质量分数超过20%时,磁体中结构缺陷大幅增加,退磁曲线方形度和矫顽力急剧恶化,制约了最大磁能积的提升。基于高铁含量 2∶17型 SmCo永磁材料的研究现状及问题,本文从晶内和晶界两个方面概述了磁体中常见的结构缺陷,并总结了结构优化与磁性能提升的新进展,最后对高铁含量 SmCo永磁材料的研究趋势进行了展望。

碲的回收和高纯化制备研究进展

摘要:碲属于典型稀散金属,主要来源于铜阳极泥,是我国战略性新兴产业发展不可或缺的关键材料。随着近年来太阳能电池、热电材料、半导体快速发展,对碲的需求急剧增长,碲的回收及高值化利用越来越受到重视。本文对铜阳极泥的处理工艺、碲的分离、富集及高纯化制备进行了综述,为碲的高效回收及高值化制备提供理论指导,并进一步展望了碲纯化的重要发展方向。

高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷中的研究现状与展望

摘要:Ti(C,N)基金属陶瓷因其具有良好的硬度、耐磨性和化学稳定性,成为制造业中不可或缺的关键材料,进一步提高金属陶瓷材料的强韧性对扩大其应用领域和应用规模具有十分重要的意义。本文阐述了Ti(C,N)基金属陶瓷的相结构特点,并重点综述了高熵合金/陶瓷在Ti(C,N)基金属陶瓷的黏结相和添加相成分设计和制备中的应用。对高熵合金/陶瓷在金属陶瓷的主要研究方向进行了总结展望:在Ti(C,N)基金属陶瓷中加入高熵合金黏结相后组织的演变和对材料性能的影响机理需进一步研究;同时高熵陶瓷添加相在Ti(C,N)基金属陶瓷中的作用及机理也是一个重要的研究方向。

镍基单晶高温合金发展趋势:新型研究技术驱动合金化设计

摘要:镍基单晶高温合金成分复杂且任一元素合金化作用不同,传统的“经验-试错”及相图计算等合金化设计方法难以满足新型合金快速研发的需求。“材料基因组工程”可以快速获得材料成分-组织-工艺-性能之间的关系,极大提高了新型材料的研发速率,降低生产成本。本文简述了镍基单晶高温合金的合金化设计发展趋势,包括高通量制备与表征技术、机器学习等新型研究技术在合金化设计中的应用,并阐述了原子探针层析技术定量研究合金微观组织中元素特征的能力,以期为镍基单晶高温合金的合金化设计提供思路。

难熔金属材料增材制造工艺研究进展

摘要:难熔金属材料具有良好的高温力学性能和高温稳定性,常用于制备耐热部件,被广泛应用于航空航天、国防工业等领域。然而,难熔金属的熔点比较高, 室温塑性延展性能不佳,使用传统的加工方式制备复杂结构件时存在加工困难等问题。增材制造作为一项新兴的技术,基于三维模型数据,以激光、电子束、特殊波长光源、电弧及其多种组合作为能量源,利用“离散-堆积”成形原理制造实体部件,制备零件的尺寸可以从微米级到米级,为难熔金属复杂结构件的制备提供了新的途径。本文首先概述了增材制造技术的分类、特点及其应用,然后介绍了增材制造技术制备难熔金属的现状以及目前存在的主要问题,最后综述了增材制造工艺调控难熔金属材料微观组织和力学性能的研究进展,并对增材制造技术在难熔金属领域应用的发展方向进行了展望。