钛及钛合金钎焊技术研究现状及发展趋势

摘要:钎焊料的选择对钎焊效果和钎焊接头质量具有重要影响。用于钛及钛合金钎焊的钎料可分为银基钎料、钯基钎料、铝基钎料、钛基钎料4 大类。分别介绍了这4 类钎料的特点,其中钛基钎料是钛及钛合金钎焊连接以及与其他材料钎焊连接的最佳选择,具有润湿性能好、耐腐蚀性好、高温强度高等特点。系统阐述了钛基钎料钎焊钛及钛合金以及钛及钛合金与C/C 复合材料、不锈钢、陶瓷等材料钎焊的研究进展,重点介绍了钎焊接头的界面结构以及最佳钎焊工艺下钎焊接头的抗剪强度,最后展望了钛及钛合金钎焊技术的发展方向。

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。

基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展

摘要:金属增材制造技术自诞生以来,经快速发展,已在诸多领域得到了广泛的应用,被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高,近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料,针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术,分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上,介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后,指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足, 提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法,并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系,有助于推广其在各领域的大规模应用。

高强高导铜合金的强化机理及发展现状

摘要: 高强高导铜合金因其良好的机械性能、出色的导电性和导热性能,广泛应用于机械制造、电子电气工程、交通运输、航空航天等工业领域。纯铜虽然具有出色的导电和导热特性,但其强度不足,难以满足工程部件对性能的要求,限制了其进一步应用和发展。因此,开发高强高导铜合金的主要目标是在确保高导电性的基础上,显著提升其强度。本文详细介绍了高强高导铜合金的三个发展阶段:第一阶段抗拉强度为400—500 MPa,电导率在80%IACS 以上;第二阶段抗拉强度高达450—600 MPa,电导率为60%—80%IACS;第三阶段抗拉强度超过600 MPa,同时电导率大于80%IACS。综述了高强高导铜合金的机理,对4 种强化方式(固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化)的原理进行了说明,对不同强化机理的强化效果及其微观层面进行了分析,阐述了当前典型高强高导Cu-Cr 系合金(Cu-Cr-Zr、Cu-Cr-Ag、Cu-Cr-Mg 和Cu-Cr-Ti)添加不同微量元素后系列合金的强化机理和研究进展。最后,对高强高导铜合金未来的发展趋势和研究方向进行了展望:借助机器学习、第一性原理计算以及热力学计算等手段进行理论指导开发多组元微合金化铜合金;深入研究析出相Cr 与Cu 基体的取向关系来提升Cu-Cr 系沉淀强化型铜合金的性能;此外,如何控制Cr 析出相的成核、生长和分布以最大限度地提高强度,亦是未来研究的关键方向。

含Ho镁合金的研究现状

摘要:镁合金作为轻质金属结构材料目前已获得广泛的研究应用,新型稀土镁合金的开发是进一步提高镁合金应用价值的重要体现。Ho在Mg中具有较高的固溶度,能显著细化晶粒,提高合金的室温和高温力学性能,增强合金的耐腐蚀性。本文主要从Mg-Ho二元合金、Mg-Ho-X(RE,Zn)、Mg-X-Ho(X=Al,Zn,RE)系合金进行了综述。对目前含Ho镁合金的研究现状进行了归纳总结,指出了目前含Ho镁合金的优势及不足之处,希望能对含Ho镁合金的研究提供新的思路。

低密度高强可焊铝合金的开发设计思路及展望

摘要: 随着航空航天和交通运输等领域对材料轻量化与高性能的迫切需求, 低密度高强可焊铝合金逐渐成为研究热点。传统高强铝合金虽然在强度和耐蚀性方面表现优异, 但普遍存在密度较高、焊接性能差的问题。因此, 探索兼具低密度、高强度和优良焊接性的铝合金体系, 成为当前铝合金研究与应用的关键课题。针对这一需求, 基于合金成分调控、组织及相结构优化以及与先进的焊接工艺相结合的方法路径, 提出了低密度高强可焊铝合金的开发设计思路与发展展望。在合金成分方面, 通过大幅度提高低密度Mg 元素含量来降低整体合金密度。在组织及相结构方面, 通过加入Zn 元素形成T-Mg32(Al,Zn)49 相来抑制低密度高强可焊铝合金中有害β-Al3 Mg2 相出现, 同时形成的T-Mg32(Al, Zn)49 相弥散细小, 不仅可以细化组织, 还可以进一步提高基体强度。在焊接工艺方面, 通过采用搅拌摩擦焊这类先进的加工技术, 可以解决低密度高强可焊铝合金的焊接问题。除此之外, 对低密度高强可焊铝合金中应力腐蚀开裂敏感性问题进行了分析并提出了合理的解决方案, 以实现低密度高强可焊铝合金的密度、强度、焊接性和耐蚀性的全面平衡, 进而推动其在高端装备制造领域的工程化应用。

冶金设备用铜及其合金表面处理技术的发展现状

摘要:目前,表面技术在冶金设备上的应用已有较大量尝试,铜及铜合金的表面处理技术研究报道也较多,但系统梳理铜合金关键冶金部件失效形式和铜合金的表面处理技术研究现状的相关报道还较少. 本文综述了连铸结晶器、高炉风口小套、转炉氧枪头三种关键冶金部件面临的表面失效形式以及电镀、热喷涂与冷喷涂、表面熔覆、激光处理和合金共渗等几种表面处理技术在铜合金表面改性领域的研究发展现状,对比分析了几种表面处理技术的优缺点,并对高熵合金材料在铜合金表面强化领域的应用潜力进行了展望. 开发新的涂层材料、优化镀膜工艺以及复合表面处理技术,如将激光表面处理与表面涂层技术复合,是实现表面处理技术在冶金设备用铜合金部件长寿化领域应用的可能方向.

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。

钛合金无缝管制备技术研究现状与进展

摘要: 钛合金无缝管因具有优异的综合性能而在航空航天、船舶、石油化工等领域得到重要应用。目前, 钛合金管材产量已占据钛产品产量的20%, 在我国需求用量也越来越大, 在钛及钛合金市场中占据重要的地位。然而, 钛合金无缝管的制备对设备要求高、工艺复杂, 不同类型钛合金无缝管的制备具有不同的工艺路线和工艺参数。重点对采用挤压和斜轧穿孔制备不同类型钛合金无缝管坯, 以及对管坯进一步轧制、旋压、特种锻造加工制备成品管材的方法和研究进展进行了归纳和评述, 以期为制备钛合金无缝管选择合适的方法提供参考。

镁合金激光焊接技术的研究现状

摘要:镁合金具有轻质、环保等特性,是一种绿色金属结构材料,如今已成为实现装备制造轻量化、复杂化的必要选择。激光焊接作为目前最常用的焊接方法之一,具有高自动化、热输入控制性好、焊后接头性能优良等优点,是焊接镁合金的理想方法。综述了近年来国内外镁合金激光焊接研究现状,分析了镁合金激光焊接中最主要的焊接缺陷和一些有针对性的解决方法,并对镁合金激光焊接未来的应用发展趋势进行了展望。