增材制造铝合金残余应力研究现状及展望

摘要:增材制造铝合金构件在制造过程中产生的残余应力已成为影响其性能的关键因素。全面了解导致残余应力形成的潜在机制并制定有效的预测和控制策略,对提高铝合金部件的结构性能至关重要。本文系统地阐述了增材制造铝合金残余应力领域的最新研究进展。首先,讨论了残余应力在增材制造铝合金性能方面的影响,包括对缺陷、组织及机械性能的影响;其次,分析了残余应力的产生机制,涉及复杂的热应力场与显微组织演变;同时,审查了影响残余应力的各种因素,发现其主要与构件结构和制造工艺有关;然后,探讨了多种先进检测技术的应用情况,包括X 射线衍射法、中子衍射法等;此外,综述了基于精确模型的预测方法及表面处理等调控策略对改善构件残余应力方面的效果。最后,总结并展望了增材制造铝合金残余应力的发展趋势和方向。

镁合金专用熔剂研究进展与应用展望

摘要:熔剂常用于粗镁及镁合金精炼、铸造等成形过程,通过造渣、助熔、阻燃、变质等效用形式提升铸造品质,是当前镁合金制造—服役—循环回收全寿命服役过程中重要的辅助材料,对合金品质影响巨大。对于不同合金成分及杂质的镁合金,不同成分熔剂的作用效果差异显著,因此熔剂作用机理的阐明与系统研究对镁合金品质提升、镁合金产品的开发与工业化应用具有重要意义。本文系统性总结了在粗镁精炼、镁合金熔铸等应用背景下熔剂各组分的效用与机理,阐述了专用熔剂在熔体除Fe、稀土合金化、含钙镁合金制备、合金化等方面的应用难点与举措。展望了在熔剂作用机理、应用品质管控、专用材料场景、回收循环利用以及标准化推广等方面的研究需求。

稀土基添加剂对Mg基材料的储氢性能影响及其作用机理

摘要:Mg基材料由于具有高储氢量而被认为是一类存在良好应用前景的固态储氢材料,然而储氢动力学和热力学方面的缺陷限制了其应用步伐。已有研究表明,稀土元素及其化合物对提升Mg 基材料的储氢性能具有显著效果。本文综述了有关稀土对Mg 基材料储氢性能提升效果及其作用机制的研究进展。首先,概述了一系列稀土金属、稀土氢化物、稀土氧化物、稀土卤化物、稀土复合催化剂等稀土材料,对Mg 基材料储氢量、储氢动力学、储氢热力学和储氢循环性能的影响;其次,深入探究了稀土添加剂影响Mg 基材料吸氢和放氢过程的微观机理,重点关注稀土添加剂的晶体结构、微观形貌、化学价态演变规律,及其对Mg 基材料储氢性能的影响机理;最后,总结了本领域存在的若干问题,提出了对应的建议,并展望未来的研究趋势。

大吨位高强高导铜材料的连续化绿色生产

摘要:系统研究了高强高导铜材料的强化机理和制造技术,提出了“增强强化相”(提高弥散强化相强度)、“超饱和固溶”(提高基体中弥散强化相浓度)、“柔性包裹铜晶界”(提高材料高温强度等新型强化机制)的创新思路,为同时具有高强度和高导电、高导热的铜基材料成份和显微组织设计提供了理论基础,并在材料学科权威期刊发表相关论文20余篇。发展出高强高导铜的大吨位、连续化、绿色制造技术,实现了全真空大吨位铬锆铜材料的规模生产,具有工艺简单、流程短,所制备的材料结构全致密、显微组织无偏析、性能均匀一致等优点。高强高导铜材料生产项目技术评估价为1500万元,采用混合实施模式(支付西安交通大学300万元现金,发明人技术入股1200万元),与陕煤集团合作成立了发明人技术入股、骨干团队现金参股的混合所有制企业。建成了一期千吨量级生产线,产品在多个国家龙头企业获得规模应用,并即将建设万吨量级生产线,对于国家高铁、芯片、发动机等多个领域关键材料的升级换代具有重要意义。

综述:近α型和α+β两相钛合金的微织构

摘要:近α和α+β两相钛合金是航空、航天关键工程领域的核心材料。提高钛合金锻件性能,特别是大型锻件的性能稳定性一直是工程领域的研究热点。钛合金锻件中普遍存在微织构,严重降低了锻件的疲劳等关键性能,是制约钛合金锻件综合性能的关键因素之一。通过优化热加工工艺提高材料晶体取向分布均匀性是进一步改善合金性能的可行手段。本文综述了钛合金锻件微织构产生原因以及潜在的负面影响,并讨论了其控制措施。最后,针对改善钛合金锻件组织均匀性进行了展望。

钛合金高质高效切削加工刀具技术

摘要:钛合金以其高比强度、优异的耐蚀性和耐热性等性能优势,在国防工业和民用领域中被广泛应用。然而,钛合金属于典型难加工材料,切削加工时温度高、切削变形和冷硬现象严重、易粘刀,导致刀具易磨损且表面质量差。目前针对钛合金加工多采用低切削用量,制约了加工质量和生产效率的提升,高质高效切削技术成为钛合金加工领域所关注的热点及难点问题。设计与优选切削刀具是实现钛合金高质高效加工的关键要素,通过刀具材料与刀具结构设计、刀具涂层制备、刀具加工状态监控和数据库开发等手段可为钛合金高质高效加工奠定技术基础,也将为研制钛合金加工的新刀具和提高刀具寿命与加工质量提供解决思路。

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。

铝基锂吸附材料的制备与应用研究进展

摘要:随着新能源发展对锂资源需求的不断提升,吸附法对盐湖卤水中锂资源开发的优势越来越明显。铝基锂吸附材料因具备优异的选择性、低成本以及环境友好等特点,成为目前盐湖提锂中应用最为广泛的吸附剂。本文系统比较了铝基锂吸附材料不同制备方法的特点,分析了各种制备方法对锂吸附性能的影响;并从离子掺杂、纳米孔道设计、工业成型设计、修复与再生四个方面,全面综述了近年来铝基锂吸附材料在性能优化以及工业应用方面的研究进展。在此基础上,进一步揭示了铝基锂吸附材料结构与性能之间的内在联系。针对铝基锂吸附材料现阶段存在的问题,提出了推进其进一步工业化应用的发展方向。本综述为后续研究新型铝基锂吸附材料、优化制备技术和推动吸附法在盐湖卤水提锂中的工业化应用提供有益参考。

泡沫铝填充管的研究进展

摘要:泡沫铝填充管是在一个或多个不同横截面形状的薄壁金属管内填充泡沫铝而形成的一种结构功能一体化材料。泡沫铝的填充不仅提高了薄壁金属管的轴向压缩性能和抗弯曲性能,也避免了泡沫铝本身强度不高的劣势。从泡沫铝填充管的制备、结构及性能方面综述了其研究现状,从泡沫铝单管、双管与多管填充的角度分析了结构对泡沫铝填充管压缩和弯曲性能的影响。单管填充泡沫铝改变了薄壁管压缩及弯曲的失效形式,提高了薄壁管的吸能性;双管填充泡沫铝的内管多数以同心管形式排列,在管内部所填充的泡沫铝支撑的基础上,内管进一步支撑起泡沫铝填充管的承载和吸能作用,其压缩及弯曲性能较单管填充更为突出;多管填充泡沫铝在双管基础上进行拓展,可以同心或并列排布,对薄壁管性能的提升各有不同,平行排列的多管结构能量吸收效率高于泡沫铝填充单管,但低于相应的薄壁空管结构。泡沫铝填充管的制备技术通常是分别制取泡沫铝和管材再进行填充,尽管过于单一且工艺复杂,但由于其具有优异的承载和吸能能力,仍然在交通运输、航空航天等领域极具应用潜力。

耐热铝合金导线的研究进展

摘要:耐热铝合金导线是一种性能良好的特种导线,在现有输电走廊增容改造、大容量线路建设等领域具有技术优势与广阔应用前景。综述了耐热铝合金导体材料的技术水平及发展趋势,介绍应用了高性能加强芯的新型耐热铝合金导线的种类及性能特点,并提出了未来耐热铝合金导线的研究方向。