镁合金微弧氧化膜致密化技术研究进展

摘要:镁合金作为轻质结构材料,在装备轻量化领域展示了巨大的应用潜力。由于镁合金的化学活性较高,表面生成的氧化膜疏松多孔,严苛的服役环境对其长效稳定性构成严重威胁。采用表面防护技术有效提升镁合金的耐蚀性,延长其使用寿命。在镁合金表面改性防护技术中,微弧氧化技术具有显著的技术特征,被认为是最有前景的镁合金表面防护技术之一。然而镁合金微弧氧化膜存在本质的多孔结构特征,影响膜的防护效果。为扩大镁合金的应用领域,需要对微弧氧化膜进行致密化处理。本文综述了镁合金微弧氧化膜致密化技术的发展概况,总结了微弧氧化膜致密化技术的主要策略,以期为高致密镁合金微弧氧化膜的设计提供理论指导。最后,对镁合金微弧氧化膜致密化技术的未来发展趋势进行了展望。

Al-Si系合金晶粒细化技术研究进展与展望

摘要:A1-Si系合金具有优良的铸造性能,较高的强度与硬度、良好的耐磨和加工性能,因此在装备制造、5G通讯、电子工业等领域得到了广泛应用。近年来,制造业如汽车、高铁、3C等对A1-Si系合金的强度和塑性提出了更高的要求,发展细晶A1-Si系合金以同步提升强塑性是目前研究的重点。但是,商用晶粒细化剂存在Si"中毒”现象,当Si含量较高时这一现象愈发严重,甚至导致细化剂完全失效,α-A1晶粒尺寸达到厘米级并伴有羽毛晶等异常组织。另外,形核粒子在熔体中易沉降和团聚,随着保温时间延长,细化衰退程度加剧。本综述总结了A1-Si系合金用晶粒细化剂的研究现状和存在的问题,重点介绍了新型抗Si"中毒”A1-TCB晶种合金的特点和优势,对Al-Si系合金细晶技术提出了展望。

增材制造镍基高温合金成形过程数值模拟研究进展

摘要:增材制造技术为镍基高温合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇,然而在实验研究和实际生产中仍然面临着较大的竞争压力,制约了增材制造镍基高温合金的快速发展。近年来,不同尺度的模拟方法逐步应用于指导镍基高温合金的增材制造和开发。宏观尺度模拟关注成形过程中的热历史、成形控制、残余应力分布和力学行为;介观尺度模拟主要用于解决成形过程中的激光吸收、熔池内熔体流动、熔化凝固、缺陷形成以及裂纹防治等问题;微观尺度模拟则聚焦于制造过程中构建材料的微观组织演化;而多尺度模拟通过耦合不同类型的模型,实现了材料成形过程中的跨尺度研究。本文通过综述宏观、介观和微观以及多尺度条件下镍基高温合金增材制造过程数值模拟研究进展,分析了不同模拟方法对于解决增材制造镍基高温合金成形和控性相关问题的策略和思路。最后,针对如何推动数值模拟在增材制造镍基高温合金开发中的应用进行了展望,并指出其发展方向。

预压缩镁板的冲压成形性能

摘要: 对AZ31镁合金薄板沿不同方向预压缩相同变形量引入{101-2}拉伸孪晶: 第1 组镁合金板沿轧向(RD)分别预压缩1%、3%和5%后再沿横向(TD)预压缩2% (命名为RT 镁板: R1T2、R3T2 和R5T2);第2 组镁合金板沿TD预压缩2%后再沿RD 预压缩1%、3%和5% (命名为TR镁板: T2R1、T2R3 和T2R5)。对所有镁板在400℃下退火3h,研究各预孪晶镁板的静态再结晶和冲压成形行为。结果表明: 镁板预压缩变形量越大,孪晶越多;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR 镁板中孪晶的体积分数更大。高温退火后,大预压缩程度的板材晶粒更加细小;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR 镁板晶粒尺寸更加细小, 分布更加均匀。随预压缩变形量的增加, 镁板的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均增大;且相同预压缩条件下, 相比RT镁板, TR镁板的屈服强度、极限抗拉强度和断裂伸长率更高。随着预压缩变形量的增加, 镁板的杯突值显著增加;且相同预压缩条件下,相比RT镁板, TR镁板的杯突值更高,这很大程度上归因于其优异的延展性、较小的塑性应变比和较大的加工硬化指数。

铸造铝合金耐蚀性能研究进展与展望

摘要:铸造铝合金作为用量最广泛的铝合金种类之一,其服役环境复杂多变。合金在海洋或潮湿环境下服役时通常面临腐蚀引起的结构破坏、寿命降低等问题,通过适当的方法改变其微观结构,影响表面钝化膜的成分和结构,可使合金的耐腐蚀性提升。本文综述了近年来铸造铝合金耐蚀性的研究进展,重点讨论了合金元素(如Cu、Si)、热处理工艺及钝化膜的作用。总结了强阴极性元素Cu、Si 会加剧电偶腐蚀,而通过微合金化(添加微量稀土/过渡金属)调整第二相组成,或采用固溶处理减少电化学反应界面均可以提升耐蚀性;表面钝化膜的失效机制(如Cl- 诱导点蚀)可通过多种模型解析。最后,针对铸造铝合金钝化膜问题,提出了若干待解决的开放性问题及研究方向建议。

环境友好型铝合金阳极氧化膜层封闭技术:Li、Ce、Mn盐体系工艺研究进展

摘要:针对铝合金阳极氧化膜传统重金属封闭体系的环境风险,亟需系统解析环境友好型封闭技术的反应机理与耐蚀机制。通过综述铝合金阳极氧化膜层制备工艺及多孔结构特性,剖析了传统封闭(热水/铬盐/镍盐)的技术局限;进而聚焦Li、Ce、Mn3类环保体系,从封闭反应路径、产物化学特性、耐蚀机制及自修复功能等多个维度展开讨论。Li盐体系存在pH值调控封闭行为,酸性条件下生成LiAlO2,碱性条件下形成LiAl-LDH层状双氢氧化合物),其耐蚀性源于物理屏障以及层间离子交换反应;Ce盐体系凸显其Ce3+/Ce4+价态间的转变赋予的动态自修复能力,耐蚀机制依靠水解产物协同物理封堵与化学钝化效应;锰盐体系通过构建Mn2+-Mn4+-Mn7+之间的多价态循环,模拟了铬酸盐的钝化机制。该循环所产生的氧化还原作用能够在材料表面损伤区被重新触发,从而驱动活性组分的再沉积与再钝化。基于所揭示的Li/Ce/Mn体系的构效关系与机制差异,为无铬封闭技术的设计提供理论框架,并指明通过价态调控与多机制耦合提升环境适应性是未来核心方向。

耐热铝合金及其复合材料的制备、应用和强化机制

摘要:铝合金及其复合材料( 铝基材料) 具有低密度、高导热性、高比强度和高比刚度等一系列优点,被广泛应用在航空航天、交通运输以及军工等领域。目前,铝合金及其复合材料在室温力学性能方面和微观结构设计方面的研究已经取得了一定的进展,高温力学性能方面却表现得差强人意。近年来,随着航空航天、军工以及交通运输等领域的快速发展,高强耐热铝合金及其复合材料在实际应用中的需求快速增长。本文综述了耐热铝基材料的制备方法以及应用现状,阐述了现有制备方法的特点与不足之处,指出限制材料实际应用的几点关键因素,包括制备成本问题、工艺方法问题,并分析了耐热铝基材料的强化机制。最后提出设计耐热铝基材料的重点因素,并展望了耐热铝基材料的发展趋势。

钛合金氢脆及防护技术

摘要:钛作为过渡金属对氢有极强的敏感性,微量氢可能导致钛合金发生氢脆,影响其作为液氢储罐、焊接承力架、飞机机身和航空紧固件等的服役性能。简述了氢在钛合金中的扩散与溶解行为,分析了航空用钛合金中氢的来源;基于氢增强脱粘、氢致局部塑形、应力诱导氢化物开裂和吸附诱导位错发射4 种常用理论,重点阐述了氢在α-Ti、β-Ti和(α+β)-Ti 这3 类钛合金中的作用机制,概述了影响钛合金氢脆的主要因素(如温度、应力等)。最后,从热处理、组分设计、结构优化、表面强化和涂镀层等方面综述了提高钛合金耐氢性能的防护措施,以期为钛合金在航空领域与能源领域组件或装备的选材与有效预防氢脆提供理论依据。

镁铝复合板制备工艺研究进展

摘要:镁铝复合板因兼具了镁和铝轻质、高强度和良好的耐腐蚀性等优点,在航空航天、汽车制造、3C 电子产品等领域展现出广泛的应用潜力。近年来,镁铝复合板的制备工艺和界面调控技术的研究取得了显著进展。综述了镁铝复合板的制备方法,包括轧制复合法、爆炸焊接法、挤压复合法和固-液复合法,每种方法都有其特点和应用场景。其中,轧制复合法受多种工艺参数影响,是当前最常用的技术。此外,探讨了界面调控技术,如超声振动辅助、脉冲电流辅助等,这些技术通过影响界面处的元素扩散和金属间化合物( IMCs) 的形成,从而改善复合板的力学性能。最后提出了镁铝复合板制备技术的未来发展趋势和挑战,为材料性能提升和应用拓展提供了理论基础和实践指导。

过滤用金属多孔材料力学性能研究进展

摘要:金属多孔材料作为功能与结构兼具的一类新型材料,已被广泛应用于吸声、吸能、流体分布、换热、催化、过滤分离等领域,其中在过滤分离领域应用最为广泛。金属多孔材料在石油石化、精细化工、煤化工等领域可以实现不同流体的液–固、气–固过滤分离,不同领域对所用金属多孔材料的材质及力学性能要求也不尽相同。过滤用金属多孔材料的制备工艺已相对成熟,但对其耐蚀性能及力学性能的表征研究较少,金属过滤元件的力学性能及耐腐蚀性能将直接关系到该类材料的使用效果和寿命。本文总结了近几年过滤用金属多孔材料力学性能及耐腐蚀行为的研究进展,探讨了该类材料在腐蚀与力学行为中存在的问题,最后展望了过滤用金属多孔材料的发展方向。