冷喷涂增材制造铝系金属间化合物研究进展

摘要:铝系金属间化合物以其优异的高温力学性能、抗高温氧化与腐蚀性能和低密度的特点,作为防护涂层和结构件在航空航天等领域具有广泛的应用前景。室温脆性大的特点导致铝系金属间化合物在激光选区熔化或电子束熔化等高能束增材制造时,存在缺陷多、易开裂等系列工艺难题。冷喷涂技术作为一种低温固态材料沉积技术,有望在较低的热输入条件下制备铝系金属间化合物,避免高能束增材制造中的开裂难题。对此总结近年来国内外在冷喷涂技术制备铝系金属间化合物方面的研究进展。总结包括采用直接金属间化合物粉末沉积、单质金属混合粉末冷喷涂与后热处理、机械球磨伪合金粉末与热处理等粉末设计与制备技术路线对冷喷涂沉积行为及沉积体性能的影响;归纳搅拌摩擦后处理与热等静压等后处理工艺对沉积体显微结构和性能的影响规律;对比分析不同技术路线的优点与局限性,以期为冷喷涂增材制造铝系金属间化合物提供指导。

镁合金表面氧化石墨烯复合涂层的研究现状

摘要:镁合金具有密度小、阻尼减振降噪性好和导电性好等优点,是目前工程应用中最轻的金属结构材料。但镁合金电极电位低、易腐蚀的缺点,限制了其在工业上的应用。目前,表面涂层防护技术是提高镁合金耐腐蚀性最有效的方法之一。氧化石墨烯(GO)因具有显著的热学和阻挡性能,在金属保护等方面具有广阔的应用前景。基于GO设计的涂层可以对腐蚀性介质提供良好的物理屏障,已成为防腐蚀涂层的候选材料之一。本文对单一组分的GO纳米片本身存在团聚和相容性差等局限性问题提出了解决方案。主要回顾了GO复合涂层制备方法和类型,总结了在镁合金防腐领域的最新研究进展,并深入分析了其保护机理。最后,对GO运用到的镁合金表面腐蚀防护涂层的未来发展趋势进行展望。重点阐述了镁合金表面氧化石墨烯复合涂层的制备方式以及种类,综合说明了镁合金表面氧化石墨烯涂层的研究进展以及腐蚀保护机制。

铝水解-聚合形态及机理研究进展

摘要:铝水解聚合形态长期以来是分析化学、材料科学、农业科学、地球化学、环境科学和生物毒理学等众多领域研究的前沿。 铝形态主要分为3种形态: 单体羟基形态、聚合羟基形态、溶胶或凝胶形态。 现今主流铝形态分析研究方法有Al-Ferron逐时络合比色分光光度法、27Al核磁共振(27Al NMR)法和电喷雾电离质谱(ESI-MS)。 铝聚合形态中Keggin结构的聚十三铝(Al13)、聚三十铝(Al30)形态具有高正电荷密度和高稳定性等优点,对无机高分子混凝剂开发具有重要意义。 本文介绍了铝水解形态分布、铝形态主要分析方法以及铝水解聚合机理,总结和归纳了Al13和Al30形态的形成机理及其应用,并对铝水解-聚合未来研究方向进行了展望。

高阻尼高强镁合金协同发展新策略:引入孪晶及晶粒细化

摘要:镁合金因其优异的阻尼特性而备受关注,然而传统阻尼镁合金普遍存在强度不足的缺陷。究其根源,镁合金的强化机制与阻尼机制存在本征性矛盾,导致两者难以协同提升。近年来研究发现,通过塑性变形引入孪晶组织可有效解决这一难题:一方面,孪生作为镁合金重要的塑性变形机制,能显著提升材料强度;另一方面,孪晶界面可增强界面阻尼效应,同步改善阻尼性能。此外,晶粒细化不仅能通过晶界滑移促进塑性变形,提升合金力学性能,还可能开辟新的阻尼耗散源。本文系统综述了孪晶组织和晶粒尺寸调控对镁合金力学−阻尼协同增强效应的研究进展,深入分析了现有研究中存在的关键科学问题与技术挑战,并对高强高阻尼镁合金的未来发展方向提出了前瞻性展望。

耐热铝合金的研究及应用现状与展望

摘要:文章综述了航空航天、高压输电、核乏燃料贮存、石油钻探等主要领域用耐热铝合金的性能特点、开发及应用现状,对耐热铝合金应用前景进行了展望,并提出了我国耐热铝合金研发和产业化发展建议。

深海钛合金耐压结构水下内爆流固耦合动态响应机理研究

摘要:深海钛合金耐压结构外表面承受高压静水载荷,当结构出现损伤失效时,可能会产生一种持续时间极短,冲击波峰值极大的水下内爆现象。基于任意拉格朗日欧拉方法结合Johnson-Cook本构和失效模型,对深海钛合金耐压结构的内爆流固耦合过程及毁伤特性开展研究。首先对比了水下内爆试验中的冲击波载荷及结构坍塌形态,验证数值方法的准确性。然后分析了钛合金球形耐压壳内爆时的流固耦合机制、结构动态响应及能量演化机理,探究超大深度载荷下钛合金球形耐压壳由于极限强度失效而破坏的物理机制。结果表明:钛合金球形耐压壳内爆后完全破坏成大碎块和小碎片;相同距离处的冲击波峰值随静水压力的增大而线性增大,但增长率随距离的增大而递减。

我国先进铜基材料发展战略研究

摘要:铜及铜基材料以其优异的力学、功能和工艺综合性能而广泛应用于电力电子、汽车、机械制造以及航空、航天、通信、集成电路等高技术制造领域。我国是世界上最大的铜材生产国和消费国,广阔的应用市场使先进铜基材料拥有良好发展前景。本文在综述铜加工行业宏观环境和发展概况的基础上,分析了我国铜基材料发展取得的成绩和不足,深层次剖析了我国铜加工产业“大而不强”的原因,重点梳理了我国高强导电铜合金材料、高性能电子铜箔、耐蚀铜合金、耐磨铜合金、铜基热管理材料、特殊用途铜材和新能源用铜材的发展现状、存在问题及未来发展趋势。面向重大应用需求布局前沿方向,推动我国先进铜基材料的进一步发展,研究提出了形成有效的“产学研用”互动机制,建立国家铜基材料产业和技术发展协调平台等发展建议。

镁合金的多系滑移与塑性调控

摘要:镁合金绝对强度低的瓶颈问题现已取得重大突破,但是其塑性仍旧偏低,可加工性和成形性欠佳,且强塑性匹配不足,导致镁合金构件在应用过程中存在诸多限制。本文从Mg的晶体结构特性及塑性变形机制出发,深入阐述了镁合金塑韧化的思路,指出了“多系滑移增塑”的调控方向:(1) 内在通过调整合金成分及温度,降低Mg的非基面与基面滑移系临界剪切应力比值,激发多系滑移,缓解塑性变形的各向异性;(2) 外在通过调控晶粒尺寸或引入可变形第二相,激活Mg基体位错滑移之外的塑性变形新机制,进一步实现镁合金塑性应变的高效协调。这为镁合金塑性、可加工性及成形性的提升提供了新思路,助力镁合金在高强塑性匹配方面发挥巨大潜能。

基于中子衍射技术对钛铝合金有序-无序相变计算的研究与展望

摘要:Ti-Al合金能有效提升航空发动机的性能,在航空航天领域具有不可或缺的应用价值。然而,该合金在升温、加压等加工过程中可能经历多个有序−无序相变,这会对其力学性能产生显著影响。X 射线衍射在材料分析中应用广泛,但难以区分具有相同点阵结构的有序相和无序相(如α2 和α 相),相比之下,中子衍射通过入射束流与物质的原子核相互作用产生衍射,具有比实验室传统X 射线更强的穿透能力。而且中子衍射与X 射线衍射的峰强度分布呈现出差异性,这使得中子衍射不仅能辅助区分Ti-Al 合金有序相和无序相,还能进一步测量物相的有序度。中子衍射与X 射线衍射技术在衍射图谱上的互补特性,为深入研究Ti-Al 合金的有序−无序相变提供了强有力的支持。本文系统阐述了基于中子衍射和X 射线衍射技术,计算Ti-Al 合金衍射峰强度和有序度的方法,详细介绍了两种衍射技术的实验方法及其在Ti-Al 合金相变研究中的应用,并展望了其在相关领域的应用与发展前景。

钛合金在新型水下航行器上的应用研究进展

摘要:进入21世纪,水中兵器、水下机器人、水下输送器、载人深潜器等新型水下航行器成为军民领域科学研究应用的前沿和热点。钛合金综合性能优异,在新型水下航行器上的应用有利于保障装备耐腐蚀、抗高压、轻量化等功能的可靠实现,可以有效提升水中兵器、水下机器人、载人深潜器等新型水下航行器整体技术指标。基于水下航行器用钛合金的物理力学特性,研究了国外、国内水下航行器用钛合金的研究和应用进展,总结了钛合金在新型水下航行器领域应用的重要性,分析了今后水下航行器应用钛合金技术发展方向,为钛合金在新型水下航行器上的应用提供参考。