激光选区熔化成形高强钛合金研究现状及展望

摘要:以近/亚稳β钛合金为代表的高强钛合金具有高的比强度、良好的塑性加工性能、优异的淬透性以及可通过热处理强化获得强度-塑性-韧性匹配,已广泛应用于航空航天等领域重大装备承力构件。激光选区熔化(SLM)作为钛合金增材制造领域的一项重要技术,具有可以实现近净成形、复杂结构一体化成形等显著优势,成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文围绕SLM成形原理和特点,从SLM成形高强钛合金经历极高加热/冷却速率以及独特的热循环历史出发,重点介绍了高强钛合金微观结构特征、相组成以及力学性能特点。总结了SLM高强钛合金热处理工艺种类及其主要影响规律,旨在为获得优异的力学性能匹配提供参考。最后,根据对现有研究成果的分析,总结了SLM成形高强钛合金研究面临的挑战,并对未来该领域可能的研究方向作了展望。

钛合金材料超声滚压加工的仿真分析与实验研究

摘要: 采用普通滚压加工工艺对钛合金材料进行加工时,存在因低频冲击造成的工件残余应力分布不均匀和表面硬度低等问题,为此,开展了钛合金材料超声振动滚压工艺仿真及实验研究。首先,从理论层面分析了超声滚压加工的运动学及动力学特性,找出了影响超声滚压加工性能的相关因素; 然后,采用ABAQUS 有限元软件建立了钛合金材料的仿真模型,分析了超声滚压对残余应力的影响及强化机理; 最后,设计了钛合金工件的超声滚压实验,研究了不同参数指标对工件加工质量的影响,并根据实验结果对仿真模型和残余应力结果进行了验证。研究结果表明: 随着静载荷和超声振幅的增加,工件表面残余应力分布相对均匀且趋于平稳,表面粗糙度呈现先降低后增加的趋势,表面硬度随强化层深度的增加逐渐降低; 在振幅为20μm时,工件表面质量和性能相对较好,此时残余应力均值为849MPa,表面粗糙度均值为0.1μm。该实验结果与仿真分析结果一致,验证了所建模型的可靠性,可为滚压制造工艺参数的选取提供参考。

高强铝合金搅拌摩擦类增材制造研究进展

摘要:增材制造技术作为传统材料制备与加工方式的有效补充,有望满足先进制造领域对大尺寸、高性能构件短周期制备的新需求。基于能量束的熔化增材制造在使用商业高强铝合金制备大构件时难以避免凝固缺陷,导致所制备构件的材料力学性能下降。搅拌摩擦类增材制造技术避免了凝固缺陷,增材构件致密、组织均匀、晶粒细小、织构较弱,提升了增材构件材料的综合力学性能。本文对搅拌摩擦类增材制造技术在制备高强铝合金方面的研究与应用进展展开综述,分析了搅拌摩擦类增材制造技术面临的挑战及发展趋势,为相关领域的研究提供有益参考。

高纯度、低偏析GH4169合金研究进展

摘要:镍基高温合金GH4169镍含量高达50%以上,是一种以析出强化为主、固溶强化和晶界强化为辅的变形高温合金,在650℃以下高温环境工作时,不仅具有优异的高温强度、极高抗氧化和耐腐蚀性能,而且还具有良好的焊接性能,广泛应用于航空航天发动机等高温零部件。随着我国航空航天发动机不断的更新换代,对内燃机和发动机用镍基高温合金的高温热强性和耐候性提出了更高的要求。针对GH4169合金纯净化制备方法、焊接性能、热加工工艺和锻造等方面,系统介绍了制备技术和热加工的作用,总结了最优的熔炼技术、焊接工艺和热加工技术,分析了GH4169变形高温合金的应用和发展趋势。

镁合金增材制造技术研究与展望

摘要:镁合金是最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度、比刚度高、阻尼减震性能好、生物降解性良好等优点。传统的镁合金制造方式(铸造、挤压等)难以一步制备复杂的几何形状,铸造镁合金因冷却速率较低常常导致晶粒粗大,力学性能较差,挤压镁合金在成形过程中极易产生氧化夹杂等缺陷。相比之下,增材制造技术拥有快速一体化成形的优点,已逐步应用于镁合金的生产制造。目前,镁合金的增材制造技术主要包括:激光粉末床熔融技术(LPBF)、电弧熔丝增材制造技术(WAAM)、搅拌摩擦沉积技术(AFSD)以及粉末床粘合剂喷射技术(BJ)。本文首先综述了镁合金增材制造现状,针对以上4种增材制造技术分析了其成形原理、特性及成形合金特点。讨论了4种增材制造镁合金的研究现状及现存问题,总结了镁合金增材制造技术的优缺点,希望可以推动镁合金增材制造技术的研究进展。

铜及铜合金增材制造技术现状和发展趋势

摘要:文章介绍了目前用于增材制造(AM)的铜及铜合金原料粉末的种类及制备方法,总结了国内外铜基零件AM技术的现状。重点阐述了不同AM方法的工艺流程和优缺点,分析了影响零件质量的技术难点和相应的解决方案,并对铜基零件AM技术的发展方向进行了展望。

铝合金细化剂细化行为研究现状与展望

摘要:晶粒细化处理能够显著改善铝合金的综合性能,对拓展其应用领域意义重大。本文基于异质形核,探讨了点阵错配模型、边边匹配模型以及自由生长模型,肯定了边边匹配模型在筛选潜在晶粒细化剂方面的高效性;根据自由生长模型关于异质相尺寸、形态、分布等对晶粒细化效果影响的理论研究,归纳了物理、化学方法调控第二相进而优化细化效果的研究进展,并且对第二相尺寸影响细化效果的原因进行了理论阐述,最后对优化晶粒细化剂的方向做了展望。

变形高温合金氧化行为研究的现状

摘要: 变形高温合金是制造航空发动机涡轮盘的关键材料。随着发动机推重比的提高,变形高温合金的合金化程度和使用温度越来越高,导致其在使用和均匀化处理过程中的氧化愈发严重。评述了对变形高温合金氧化行为研究的现状,包括研究氧化行为的方法、氧化动力学、氧化产物、氧化膜形成过程以及提高变形高温合金抗氧化性能的主要措施。此外,探讨了现有研究的不足之处和展望了今后的研究方向,如变形高温合金不同氧化阶段的氧化特征及合金元素对变形高温合金氧化行为的影响机制等。

耐600℃及以上高温钛合金研究进展

摘要:概述了国内外耐600℃及以上高温钛合金的研究现状,在总结英国IMI834、美国Ti-1100、俄罗斯BT36、中国Ti60、TG6、Ti600、Ti65、Ti750 等合金组成及性能的基础上,指出了制约高温钛合金发展的主要瓶颈,并针对目前的研究现状,提出了一些可供借鉴的解决办法。从提高高温钛合金的热稳定性、热强性和高温蠕变强度的角度对制备Ti基复合材料、优化合金成分、优化热加工工艺调控组织、控制α2相的尺寸、数量、体积分数和形态等方面进行了未来展望,为高性能高温钛合金的研制提供了理论基础和参考作用。

镁合金电弧增材制造研究现状及展望

摘要:电弧增材制造由于其高沉积速率、高材料利用率、低成本以及具有制造大尺寸构件的能力而得到研究人员的广泛关注,有望广泛应用于镁合金的快速成形。本文概述了电弧增材制造用镁合金丝材的种类及其对丝材的要求,总结了现今适合于镁合金电弧增材制造用丝材的制备方法,重点论述了镁合金电弧增材制造工艺的制备技术、基本原理、微观组织及力学性能,讨论了不同电弧增材制造工艺制备不同镁合金的影响因素,分析了镁合金电弧增材制造目前可用丝材种类少以及增材制造构件形性尚不可控等问题,并且在优化电弧增材制造镁合金构件性能和推进应用方面进行了展望。