石墨烯增强铜基复合材料的挑战及其对策

摘要:铜具有优异的电学性能、热学性能和化学稳定性,被普遍应用于各工业领域。但铜的力学性能相对较差,而限制铜的更进一步应用。如何在提高铜的力学性能的同时维持铜优异的电学和热学性能是目前的研究热点。由于石墨烯凸显的力学、热学和电学性能,以及二维片层结构,因而成为增强铜基复合材料力学性能的理想增强体。但研究者们通过不同的合成方法制备的石墨烯/铜复合材料的性能增强并没有达到预期效果,主要是因为石墨烯在铜基体中易于团聚、铜与石墨烯的润湿性比较差及其制备过程中造成石墨烯的结构受损。随着近几年来研究者的不断探索,一些新的解决方法不断出现。主要综述石墨烯增强铜基复合材料面临的挑战及其应对策略方面的研究进展,并指出石墨烯增强铜基复合材料可能的发展新趋势。

深海环境对钛合金应力腐蚀影响的研究进展

摘要:钛合金广泛用于深海探测和资源开发的装备设施,但深海的严酷环境对钛合金服役性能提出了严峻挑战。钛合金具有非常优异的耐腐蚀性能,但在深海环境中存在应力腐蚀风险。本文详细分析了深海环境中的关键影响因素(静水压力、温度、盐度和微量物质)以及多种应力(拉伸应力、残余应力和交变应力等)对钛合金应力腐蚀的影响,探讨了钛合金的成分设计和微观组织对应力腐蚀敏感性的影响。目前针对钛合金微观组织对应力腐蚀的影响、钛合金焊接接头的深海应力腐蚀规律、多环境因素耦合和复杂应力影响机制等方面的研究存在明显不足,且研究基本局限于材料水平而未拓展到结构水平,钛合金深海应力腐蚀防护技术也存在一定空白,急需开展钛合金深海防护涂层技术的研发,因此本文还展望了钛合金深海应力腐蚀的多环境因素耦合机制、蠕变-腐蚀协同效应、焊接接头微观组织及残余应力影响、新型防护技术开发,以及多轴复杂应力条件的模拟及其影响下的应力腐蚀行为探究等方面的研究方向。

镍基高温合金载能束增材修复技术研究现状

摘要:镍基高温合金在高温下具有较强的抗蠕变、耐氧化和防腐蚀性能,被广泛应用于航空航天发动机和工业燃气轮机等热端部件。在恶劣的工作条件下,热端部件受到磨损、冲击、高温侵蚀和交变应力的作用易产生烧蚀、热裂纹、断裂等损伤,直接影响装备的服役安全。因此,如何恢复镍基高温合金损伤件的使役性能是目前亟待解决的问题。载能束具有能量集中、穿透性强、热输入低等特点,可用于快速恢复镍基合金受损零件的尺寸和性能,且修复区与基体形成良好的冶金结合,为镍基高温合金的优质、高效修复提供了可行途径。本文介绍了激光、电子束、电弧和等离子等载能束增材修复工艺的技术原理,归纳了镍基高温合金修复的瓶颈难题,综述了当前针对镍基合金修复难点所取得的重要研究进展,指出了载能束增材修复镍基高温合金的发展方向。

镁合金表面激光熔覆的研究现状与发展趋势

摘要: 镁合金是最有前途的轻质结构材料之一, 但较差的耐蚀性和耐磨性限制了其在工业领域的进一步应用。激光熔覆作为一种表面改性技术, 以其独特的高效性以及涂层与基体间可形成冶金结合等优点, 可有效提升镁合金表面性能。但镁合金的低熔点特性使得激光工艺参数和材料选择对镁合金表面性能的改善至关重要。为此, 详细讨论了激光熔覆工艺参数(激光功率、扫描速度和波长)对熔覆后涂层组织和性能的影响, 同时对目前镁合金表面激光熔覆的主要材料体系进行总结; 综述了镁合金表面激光熔覆技术的发展和现状, 提出了镁合金表面激光熔覆面临的主要问题; 对今后镁合金表面激光熔覆研究的发展方向进行了展望。

铝基非晶防腐涂层研究进展

摘要:铝基非晶合金具有良好的耐腐蚀性和可控的合金成分,非常适合作为一种防腐功能材料应用于航空航天、海洋装备等领域。然而,铝基非晶合金的尺寸受限,非晶形成能力较差,严重限制了其大规模应用。研究发现,将铝基非晶合金以涂层形式应用可以很好地解决上述问题。目前,我国对铝基非晶涂层的研究处于起步阶段,不足以实现工业化应用。因此,综述铝基非晶防腐涂层的研究进展对推动其工业化应用具有重要意义。铝基合金粉末作为制备涂层的基础材料,是铝基非晶涂层面向应用的重要环节。概述铝基非晶合金的发展、介绍铝基非晶合金的腐蚀现象,对于铝基非晶涂层的体系设计、耐腐蚀性能和作用机理的理解具有指导意义。阐述铝基非晶合金的晶化行为和铝基非晶涂层的设计准则,讨论铝基非晶涂层的非晶形成能力和耐腐蚀性能,阐释合金成分和后处理对涂层耐腐蚀性能的影响效果,并揭示铝基非晶涂层的腐蚀机理。梳理并对比不同合金体系、制备技术条件下铝基非晶涂层的组织结构和耐腐蚀性能,总结并展望铝基非晶防腐涂层存在的问题与未来发展方向。在非晶防腐涂层的开发方面,铁基、锆基和镍基等非晶涂层均有获得优异的耐蚀性能及工业应用案例,而铝基非晶涂层仍然处于实验室研究阶段。梳理并揭示铝基非晶涂层的研究现状,对开发高性能铝基非晶防腐涂层起到积极作用。非晶涂层能够很好地满足酸、碱等强腐蚀性工况环境的使用需求,有望成为新一代防腐材料,将理论数据与应用需求相结合,深入分析铝基非晶涂层的晶化过程与腐蚀行为,对铝基非晶涂层材料与表面防护技术朝着适应复杂多变环境的多重功能一体化以及超长寿命方向发展与应用具有重要意义。

超高导电铜基材料的研究现状与展望

摘要: 超高导电铜是指导电性能优于国际退火铜标准的一类铜材料,其在机械、电子和电力等领域具有广阔的应用前景。综述了超高导电铜的研究现状,介绍了纯铜、铜合金和铜基复合材料3类超高导电铜体系,其中,最有望实现大规格超高导电铜的材料体系是在铜基体中加入碳纳米管或石墨烯等碳纳米材料。随后,指出了现阶段超高导电铜基复合材料制备存在的3个关键问题: 良好的电学接触界面、优化复合材料的构型和实现碳纳米材料良好的结构/本征性能与均匀分散的协同。基于这3个关键问题,介绍了铸造、电解共沉积、化学气相沉积法、粉末冶金法等一系列有望制备超高导电铜基复合材料的方法,并总结了其优缺点。最后,对超高导电铜未来发展趋势进行了展望。

镁合金超疏水涂层研究进展

摘要: 在镁合金基体上构建超疏水涂层可提高镁合金的耐腐蚀性能。介绍了镁合金超疏水涂层的研究进展、超疏水涂层的定义及其疏水原理,归纳了在镁合金基体上制备超疏水涂层的主要方法,对刻蚀法、喷涂法、水热合成法、溶液沉积法、电化学沉积法、溶液-凝胶法等方法进行了重点论述,讨论了各种制备方法的优缺点,分析了目前超疏水涂层制备及应用中所存在的主要问题。结合镁合金超疏水涂层的最新研究进展,指出了镁合金超疏水涂层未来研究及发展趋势是构建双层以及多层粗糙结构的表面,达到提高超疏水涂层的机械性能以及化学稳定性的目的。

增材制造铝合金成分设计研究进展

摘要:铝合金作为重要的工程材料,其应用越来越广泛,对应零部件的结构复杂性也越来越高。增材制造技术作为复杂结构零件的重要制备方法之一,近年来得到快速发展。但是,铝合金增材制造过程也面临诸多问题,需要从增材制造工艺方法和合金设计方面进行改善。本文总结了常用合金元素在增材制造铝合金中的作用,并对几种主要的增材制造合金体系及其合金设计的研究现状进行了介绍,包括Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn-Mg-Cu、Al-Ce 等成分体系;同时,还总结了通过合理选择合金元素消除增材制造过程中的冶金缺陷的方法,以期为增材制造高性能铝合金的研究和应用提供参考。

铝型材挤压生产新技术与装备

摘要:文章介绍了几种新型挤压机,以及近年来国内采用的新型挤压润滑系统、等温挤压、CAE系统应用、封闭式模具碱洗系统、感应式模具加热炉等新技术和设备。