高应变速率下钛合金变形行为研究进展

摘要:随着战斗部壳体、装甲防护等高端装备对轻质高强钛合金需求的持续增长, 其在高应变速率(102 ~104 s-1 )和强冲击载荷等极端服役条件下的应用性能面临严峻挑战。系统综述了钛合金在高应变速率加载下的动态力学响应及变形特征, 揭示了其在宏观力学特征与微观组织演化方面相较于准静态加载条件的显著差异。研究表明, 钛合金在高应变速率下普遍表现出明显的应变速率强化效应, 剧烈的绝热温升诱发热软化, 进而促进绝热剪切带(ASB)的形成, ASB 成为钛合金材料动态失效的关键特征。ASB 内部通常由取向随机的等轴纳米晶粒构成, 关于其形成机制尚存争议, 主要包括不连续动态再结晶与连续动态再结晶两类理论。此外, β 型钛合金在高速变形过程中常伴随位错滑移、孪生与应力诱导相变等多机制的复杂耦合作用, 其相互作用关系仍需进一步厘清。希望本综述的总结和分析为深入理解钛合金在极端动态载荷下的力学响应与塑性变形行为提供理论依据与研究参考。

金属丝网多孔材料研究进展

摘要:金属丝网多孔材料是一类孔隙可控、高比表面积、高强度、价格低廉的多孔材料,由于具有高透气性和高过滤精度,在高温烟气、油浆等过滤分离领域得到了广泛应用。由于金属丝网多孔材料同时具有高比表面积、开孔特性、高孔隙度、高强度和孔隙可逐级调控等特性,在光催化、机车尾气净化、高效换热、爆燃冲击防护等领域得到重视。本文介绍了金属丝网多孔材料的结构及制备方法,着重总结了金属丝网多孔材料在过滤分离、催化、高效换热、爆燃防护等领域的应用进展,并对其应用前景和发展方向进行了展望。

超轻Mg-Li合金的合金化和塑性变形研究进展

摘要:Mg-Li合金具有低密度、高比强度和比刚度、良好的成形性、优异的电磁屏蔽性等特性,是航空航天、武器装备、3C 产业等领域理想的减重材料。对Mg-Li 合金进行了简单概述,重点介绍了合金元素和塑性变形对Mg-Li合金组织与性能的影响,总结了Mg-Li合金的变形织构,探讨了Mg-Li合金研究中存在的问题及发展方向。

基于深度学习的铝合金自冲铆接头成形质量预测

摘要:为了解决模拟建模过程复杂、试验成本高、效率低的问题,提出了一种基于数据驱动的自冲铆接头成形质量预测方法。采用图像分割技术对试验获得的自冲铆接头截面图像进行预处理,生成了用于模型训练的接头成形截面类别区分图,详细标注了铆钉、上板、下板和背景的不同部分,为模型提供了丰富的视觉信息;基于试验图像获得模型的数据集,建立基于卷积神经网络的条件生成对抗模型体系结构的深度学习模型,将上下板材厚度与铆钉长度整合成一个包含3个标量的向量作为该网络模型的输入;在模型训练阶段,设计了15种不同的铆接工艺参数组合,分2个阶段对模型进行训练和预测,通过大量试验数据的训练和参数调整,模型的学习效果不断优化;在预测阶段,将模型的输出与试验获取的接头截面图像进行了对比分析,重点对标了钉脚张开度和残余底厚这2个关键几何参数。研究结果表明:训练后的深度学习模型可以准确预测不同基板厚度和铆钉长度组合的接头截面形状,钉脚张开度和残余底厚的平均预测精度分别为92.03%和92.48%;构建的自冲铆接头成形质量预测模型精度较高,提高了连接工艺的设计效率。

镁合金电弧增材技术基本工艺及工艺因素影响综述

摘要:轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm3,是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一。这两点使电弧增材镁合金大型复杂构件的生产研究受到重视。然而,电弧增材涉及电磁、传热、流体等复杂物理变化,同时镁合金又存在易氧化、易挥发等问题,这对电弧增材的工艺控制提出严峻考验。为此本文归纳总结了镁合金电弧增材技术基本工艺类别,分析了主要工艺参数对电弧增材制造镁合金成型质量、微观组织、力学性能的影响规律和深层机理,指出了镁合金电弧增材技术的现有问题,最后对镁合金电弧增材技术的未来研究方向提出了一些建议和展望。

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。

导热稀土镁合金研究进展

摘要:本文系统综述了导热稀土镁合金领域的最新研究进展,重点聚焦含La、Ce稀土元素合金体系的开发动态。通过分析稀土元素对镁合金热传导性能的作用机理,深入剖析了导热与力学性能协同强化的内在关联机制,并对现有镁合金热导率预测模型进行系统归纳。创新性提出高导热稀土镁合金多尺度设计策略:(1)通过优选固溶度较低的稀土元素(如La、Ce)作为主要合金元素,同时严格控制其他高固溶元素含量,实现晶格畸变最小化与力学性能协同提升;(2)结合热处理工艺优化第二相形貌、尺寸及分布特征,构建高效导热网络。研究表明,La、Ce 稀土元素通过净化基体、调控析出相分布等机制,可显著提升镁合金热导率至20%以上。基于此提出的成分-工艺协同优化设计框架,为开发热导率超过120W/(m·K)且抗拉强度突破250MMPa的新型高性价比稀土镁合金材料提供了理论指导。该研究对推动镁合金在电子封装、航空航天等热管理领域的工程应用具有重要参考价值。

铝基非晶合金的制备、性能与应用研究进展

摘要:铝基非晶合金因其独特的物理和化学性能在诸多领域具有广泛的应用前景,综述了铝基非晶合金的成分体系、制备方法、性能特点及应用研究进展。首先,介绍了铝基非晶合金的发展历史和成分体系,目前铝基非晶主要分为3 大体系:二元、三元和多元体系,以及综合性能和形成能力2 大方面,多元体系表现更佳,并逐渐向更多元化发展;其次,系统介绍了铝基非晶合金的制备方法,包括粉末状、薄带状、块体样品的制备,相较于非晶薄带的制备,块体和粉状的制备方法较为丰富,而粉状非晶通常作为铝基非晶涂层的预制材料;随后,详细介绍了铝基非晶合金的性能特点、应用现状及发展趋势,从性能上来看,铝基非晶在强度和硬度以及耐腐蚀性能上表现良好,目前主要以涂层的形式参与应用,除此之外,研究者们也开始对磁性和热塑性展开研究,由于玻璃形成能力的限制,作为结构材料的应用较少;最后,对其未来应用前景进行了展望,认为涂层是目前铝基非晶合金最具应用前景的工程化方式。

层状复合钛合金增材制造研究进展及发展趋势

摘要:层状复合钛合金是由不同种钛合金制成的、成分和组织性能逐层变化的先进材料,能够发挥多种钛合金的性能。层状复合金属的结构设计是保证成形性能和满足服役需求的前提。增材制造相比传统制造技术,具有设计灵活便捷、试制周期短、可成形复杂结构等优势,在层状复合钛合金研制领域应用广泛。本文介绍了层状金属直接过渡、成分过渡和阻挡层过渡结构设计方法,综述了几种增材技术研制层状复合钛合金,包括激光定向能量沉积、电弧熔丝增材制造和电子束熔丝增材制造的研究进展。围绕过渡区组织性能优化、热处理制度建立、残余应力控制和失效机制判据等方面,展望增材制造层状复合钛合金未来的发展方向。

机器学习在轻质合金研究中的应用

摘要: 轻质合金以其低密度和高强度特性在航空航天、汽车、电子和建筑等领域具有重要应用。然而, 传统的基于经验的“试错法”和基于理论的模拟计算方法, 需要进行大量实验, 周期长、成本高, 难以满足现代轻质合金的发展需求。随着人工智能和数据驱动技术的迅猛发展, 机器学习作为目前人工智能领域应用最广泛、发展最快的分支之一, 已广泛应用于材料科学, 显著加速了新材料的发现和优化。对机器学习计算在轻质合金研究中的应用进展进行了综述, 介绍了机器学习在材料研究中的工作流程, 阐述了机器学习在轻质合金性能预测、成分设计以及工艺优化方面的研究进展及应用实例。最后, 对当前机器学习在轻质合金领域的研究中面临的挑战进行了总结, 并对其发展前景进行了展望。