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。

电弧熔丝增材制造铜合金研究进展

摘要:文章介绍了电弧熔丝增材制造可分为熔化极惰性气体保护焊(GMAW)、钨极惰性气体保护焊(TIG)以及等离子电弧焊(PAW)增材制造技术3类,3类技术制备铜合金时各有优劣,而基于GMAW 改进的冷金属过渡技术(CMT)则由于其优势被采用最多。电弧熔丝增材制造技术制备的铜合金组织与性能存在明显各向异性,通过热处理、低温处理等后处理工艺可进行一定程度的改善。电弧熔丝增材制造技术制备铜合金未来还需要在复合电弧增材制造工艺、组织与性能改善、材料类型-工艺-内部缺陷之间影响关系等方面进行深入研究。

镁合金一体化压铸缺陷控制

摘要:镁合金一体化压铸技术在汽车轻量化方面潜力巨大。但由于镁合金具有活泼的化学性质和较高的热裂倾向,以及一体化压铸件尺寸大、壁厚薄、几何形状更加复杂,成形过程中容易出现孔洞、热裂等各种缺陷,极大地影响了一体化压铸件的性能。本工作在简述压铸镁合金缺陷形成原因及孔洞、缺陷带和热裂3 种典型缺陷防治措施的基础上,围绕熔体处理、合金开发、工艺优化和结构设计等方面,概述了镁合金一体化压铸缺陷控制方面的进展和挑战,为高性能镁合金一体化压铸缺陷控制提供了思路和方向。

镁合金半固态注射成型技术的发展现状与应用前景

摘要: 半固态注射成型技术近年来为镁合金行业注入了新的活力,综述了镁合金半固态注射成型技术的发展现状与应用前景。首先,阐述了镁合金半固态注射成型工艺的原理及优势,总结了镁合金半固态注射成型机的发展历程,指出中国在大型化装备技术领域正逐步成为创新引领者。进一步分析了基于半固态工艺技术的镁材料组织与性能研究的最新进展,指出该技术是充分挖掘镁合金性能潜力、减少铸造缺陷的重要方法之一。除Mg-Al体系外,随着新型半固态镁合金的研究,半固态注射成型的镁基复合材料因具有短流程、高性能的特点而受到关注。镁合金半固态注射成型技术已在消费电子、交通工具等领域得到应用,正逐步拓展至大型结构件的生产制造,特别是在新能源汽车领域展现出巨大的应用潜力和前景。

铝合金框梁零件加工变形仿真与预变形装夹技术

摘要:铝合金框梁薄壁零件被广泛应用于航空航天领域,然而在机械加工过程中该类零件往往出现严重变形,铝合金毛坯的初始残余应力是导致加工变形最主要的因素。本研究以典型单面三框零件为研究对象,并以“生死单元”的方式开展了加工变形有限元仿真,提出了以预变形装夹方法为核心的加工变形控制方法,设计了适用于典型单面三框零件的装夹布局,开展了加工变形控制方法的有效性验证。实验结果表明,相对于传统的真空吸盘装夹方式,本研究提出的预变形装夹方式能够在最大变形量和平面度两个指标方面分别实现66.5%和55.8%的优化。

Al-RE系耐热铝合金的研究进展

摘要:近年来,铝合金作为轻量化材料在汽车工业、航空航天、船舶海洋及其他装备制造领域得到广泛应用。上述工业应用场景对300 ℃以上的中、高温环境的服役需求越来越迫切,而现有的耐热铝合金并不能满足其需求。新近发展的以稀土元素(RE)作为主合金化元素的Al-RE 系耐热铝合金,鉴于其优异的高温性能与蠕变抗力,以及微观结构所具备的可设计性和可控调性,展现出了巨大的工程应用潜力。本文综述了近年来国内外关于Al-RE 系耐热铝合金的主要进展,包括以Al-Sc 和Al-Er 等为代表的时效析出强化型合金、以Al-Ce 为代表的共晶强化型合金和兼具前述时效析出相和共晶组织的复合强化型合金。本文对Al-RE合金中,不同合金体系的优缺点进行了充分的分析和总结,从主合金化元素、其他非稀土合金元素、热处理工艺制度和微观组织热稳定性等方面探讨了Al-RE 系合金的微观组织调控思路,并参考现有的耐热铝合金,综合评价了合金的室温拉伸性能和高温蠕变性能。最后,对Al-RE系耐热铝合金的发展进行了展望。

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。

铝锂合金熔炼及凝固成形技术研究进展

摘要:铝锂合金作为一种新型航空航天材料,因其具有低密度、高比强度和比刚度等优势,从而具有广泛的应用前景。现有关铝锂合金的研究多集中于微合金化及热加工工艺(如热挤压、热处理等),但忽视了热加工步骤前的原始铝锂合金锭料质量也会对合金最终性能产生很大影响。然而,目前对于铝锂合金锭料的熔炼及凝固成形技术的研究尚且不多。因此,本文从高真空和非真空2种环境下对铝锂合金锭料的制备技术进行了综述和总结,其中包括喷射成形、粉末冶金、超声辅助挤压铸造成形工艺等。本文深入分析了这些技术的优缺点,并提出制备铝锂合金锭料的一些新思路或展望。

超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr变形镁合金研究进展

摘要:超高强韧镁合金的研发对推广镁合金在高技术领域的应用具有重要意义。镁与稀土均是我国的优势资源,因此在我国发展超高强韧稀土镁合金具有得天独厚的优势,其中Mg-Gd-Y-Zn-Zr 系变形镁合金因其接近高强铝合金的超高强度和塑性,近年来受到研究者的广泛关注。综述了超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr 系变形镁合金的合金成分、常规塑性变形工艺、新型剧烈塑性变形工艺和热处理工艺对该合金显微组织和力学性能的影响规律,以及该超高强韧变形镁合金的显微组织特征和强韧化机理。T5 峰时效态超高强韧Mg-8. 2Gd-3. 8Y-1Zn-0. 4Zr( 质量分数) 挤压合金具有双峰分布的晶粒尺寸“软-硬”复合层片微结构,以及由高密度的基面γ'纳米片状析出相和棱柱面β'纳米析出相形成的近连续网状结构,该挤压合金室温拉伸屈服强度、拉伸强度和断裂延伸率分别为466 MPa、514 MPa 和14. 5%。介绍了哈尔滨工业大学等单位在超高强韧Mg-Gd-Y-Zn-Zr 系变形镁合金的规模化制备和应用方面的研究进展,并展望了Mg-Gd-Y-Zn-Zr 系变形镁合金的发展趋势。

高性能低成本钛合金生产应用现状

摘要:钛合金作为一种性能优异的新型稀有贵金属材料,广泛应用于航空航天、海洋工程、化工和新能源等领域。然而,高性能钛合金高昂的制备成本限制了其进一步发展。本文综述了国内外高性能、低成本钛合金的生产应用现状,并探索了未来高性能低成本钛合金的发展趋势,为实现低成本制备高性能钛合金指明了方向。