铝合金金属粉末注射成形技术研究进展

摘要:铝及铝合金具有密度低、耐腐蚀、比强度高、导热性良好等特性,常被用于轻量化、功能化零部件,广泛应用于交通运输、电子产品、医疗以及化工等领域。铝合金金属粉末注射技术能实现精细复杂结构铝合金制品的低成本高效制造,具有力学性能优良、组织均匀、尺寸精度高、原料利用率高等优点,对推动铝合金注射成形零部件的产业化进程,加速其在电子信息产品、医疗器械、新能源汽车中的应用具有重要作用。本文介绍了铝合金金属粉末注射成形的发展现状,综述了铝合金注射成形用喂料制备要求,分析了粘结剂组分设计、脱脂方式、气氛烧结制度及合金元素对烧结致密化的作用机制,并展望了铝合金粉末注射成形亟待解决的问题与发展方向。

增材制造铝锂合金的研究进展

摘要:锂作为最轻的金属元素,将其以1%的含量熔入铝合金,可使合金密度下降3%,弹性模量提高6%。铝锂合金凭借其优异的强度、防腐蚀性、抗疲劳特性及延展性,已成为航天领域中理想的轻质高强度材料。传统的熔铸法制作铝锂合金时存在一定的局限性,如需要特殊的熔铸设备,易产生气孔、裂纹等缺陷,且铸造后需进行锻造、挤压等工序,这增加了制造成本并延长了制造周期。然而,增材制造技术可避免这些问题,为铝锂合金的加工制造提供了一种新的解决方案。本文旨在对增材制造铝锂合金的组织结构与性能进行概述,总结了增材制造铝锂合金的主要技术研究概况,并分析了未来增材制造技术在铝锂合金制备过程中的发展趋势与前景。

3D打印铜及铜合金的研究与应用现状

摘要:铜及铜合金具有优良的导热性、导电性等特性,将其与设计自由度灵活的3D 打印技术相结合,能够显著提升构件的热交换效率、电流传输效率等性能。综述了近年来3D打印铜及铜合金的最新成果,深入对比了不同成形方法的优缺点以及现存问题。大量研究表明,3D打印构件要实现控形与控性,需进行材料—结构—工艺—性能的一体化调控与优化。然而,采用3D打印技术制备铜及铜合金仍面临诸多挑战,因铜对激光的吸收率低、反射率高,激光选区熔化和激光熔化沉积工艺不易使其成形;电子束选区熔化所制构件表面质量较低,不适宜于制造精密零件;粘结剂喷射技术成形后需进行热处理,容易产生收缩变形等问题。此外,介绍了3D打印铜及铜合金的应用领域,这些应用与发展有助于推动这一先进制造领域不断进步和创新。

超疏水涂层在镁合金防腐蚀领域中的研究进展

摘要:镁合金因其优良的性能在工业和生物医用等领域表现出巨大的应用潜力。然而,镁合金在空气与潮湿环境中极易被腐蚀,限制了其广泛应用。通过在镁合金基体表面构建纳米粗糙结构,并使用低表面能物质修饰,以形成超疏水涂层,可有效防止其在空气与潮湿环境中被腐蚀。本文首先对固体表面润湿性理论进行简要介绍,随后综述近年来镁合金表面超疏水涂层的制备方法,包括蚀刻法、水热法、微弧氧化法、电沉积法、浸渍法等,分析各方法通过不同的实验条件所获得的超疏水涂层结构和性能的差异,并介绍了超疏水涂层的发展趋势。最后指出目前超疏水涂层在实际应用中存在的问题,并对未来镁合金表面超疏水涂层的发展方向进行展望。

细晶镁合金超塑性研究进展

摘要:随着航空航天领域对复杂薄壁结构件的需求越来越迫切,轻质镁合金的超塑性成形受到广泛关注。本文综述了挤压、轧制和大塑性变形技术对镁合金晶粒细化和超塑性的影响,总结了超塑性变形机制。研究发现,通过搅拌摩擦加工、等通道转角挤压工艺制备的样品具有更优异的超塑性表现。最后,本文还针对细晶镁合金超塑性的发展方向提出了建议。

TiAl合金的高温抗氧化涂层研究进展

摘要:TiAl合金具有低密度、高熔点、良好的阻燃能力和优异的力学性能,成为航空航天领域具有竞争力的结构材料之一。但是TiAl 合金在高温服役过程中抗氧化能力不足的问题严重阻碍了其发展。近年来,众多学者在TiAl 合金表面高温抗氧化涂层方面开展了大量研究。本文主要从铝及铝化物涂层、硅改性铝化物涂层、MCrAlY涂层、Ti-Al-Cr 涂层和氧化物涂层五种不同的涂层体系出发,系统总结了各类涂层常见的制备工艺、组织形成机理、氧化行为及其失效机制,并对抗氧化涂层未来的发展趋势做了展望。

Al-RE系耐热铝合金的研究进展

摘要:近年来,铝合金作为轻量化材料在汽车工业、航空航天、船舶海洋及其他装备制造领域得到广泛应用。上述工业应用场景对300 ℃以上的中、高温环境的服役需求越来越迫切,而现有的耐热铝合金并不能满足其需求。新近发展的以稀土元素(RE)作为主合金化元素的Al-RE 系耐热铝合金,鉴于其优异的高温性能与蠕变抗力,以及微观结构所具备的可设计性和可控调性,展现出了巨大的工程应用潜力。本文综述了近年来国内外关于Al-RE 系耐热铝合金的主要进展,包括以Al-Sc 和Al-Er 等为代表的时效析出强化型合金、以Al-Ce 为代表的共晶强化型合金和兼具前述时效析出相和共晶组织的复合强化型合金。本文对Al-RE合金中,不同合金体系的优缺点进行了充分的分析和总结,从主合金化元素、其他非稀土合金元素、热处理工艺制度和微观组织热稳定性等方面探讨了Al-RE 系合金的微观组织调控思路,并参考现有的耐热铝合金,综合评价了合金的室温拉伸性能和高温蠕变性能。最后,对Al-RE系耐热铝合金的发展进行了展望。

机器学习在增材制造轻合金疲劳寿命预测中的应用

摘要:增材制造作为一种先进制造技术,被广泛用于航空航天、生物医疗、汽车制造等领域。但是,由于其快速加热和冷却的工艺特征,导致增材制造产品的力学性能和疲劳行为与传统技术制造产品存在显著差异,因此采用常规方法很难准确预测其疲劳寿命。机器学习凭借其高效处理高维物理量之间复杂非线性关系的能力,为预测疲劳寿命开辟了新的途径。本文在综述疲劳寿命预测常用的机器学习模型基础上,以影响疲劳寿命的不同因素作为输入参数,综合分析了机器学习在增材制造轻合金疲劳寿命预测中的应用,阐明了机器学习在精确预测疲劳寿命中所面临的挑战,提出了机器学习预测增材制造疲劳寿命的研究方向,为改善增材制造轻合金疲劳寿命提供了新思路。

Mg-Zn系耐热镁合金抗蠕变性能的研究进展

摘要:当温度高于120 ℃时,镁合金的抗蠕变性能降低,耐热性能差,这限制了镁合金的广泛应用。为了扩大其应用范围,有必要提高其抗高温蠕变性能。本文从合金化方法、热处理工艺和变形工艺三个方面综述了Mg-Zn系耐热镁合金抗蠕变性能的研究进展。采用合金化方法,包括添加稀土元素、碱土元素、其他非稀土元素和混合添加稀土及非稀土元素,形成高热稳定性或半连续网络的析出相,钉扎晶界、阻止高温孪生;热处理产生的高密度片层有效防止蠕变变形;塑性变形虽会细化晶粒,促进晶界滑动,但含稀土元素的Mg-Zn合金变形后,合金产生晶界偏聚,界面能降低,晶界热稳定性提高,高温蠕变后细晶甚至纳米晶粒可保持不变,抗蠕变性能显著提高。最后对Mg-Zn系耐热镁合金的发展趋势进行了展望。

免热处理铝合金大型结构件一体压铸研究进展

摘要:在“双碳”目标下,新能源汽车市场占比逐年增加,同时其车身质量大、续航里程短等问题日益凸出,较重的车身会直接影响车辆的续航性能。免热处理铝合金大型结构件一体压铸技术为解决上述问题提供了可能。本文首先总结了免热处理铝合金材料的研究现状,针对元素配比及合金体系划分进行梳理;其次,分析不同工艺参数对压铸技术的影响规律,针对大型结构件一体压铸流程长、构型复杂等特点提出相应建议;再次,对大型压铸机结构优化、模具优化及热平衡问题进行分析,总结一体压铸装备发展现状,探讨未来关键技术走向。最后,对材料发展、模具设计、结构工艺优化等潜在问题进行总结与展望,为免热处理铝合金大型结构件一体压铸研究提供参考和指导。