激光增材连接TC4-DT钛合金的组织及力学性能

摘要:采用激光增材连接技术对“X”型坡口TC4-DT钛合金锻件进行连接,利用OM 和SEM 对连接后TC4-DT钛合金基材、热影响区和连接区三个区域的宏微观组织形貌进行表征分析;采用维氏硬度计测量三个区域的显微硬度;采用万能试验机和摆锤冲击仪对不同取样类型的试样进行室温拉伸和冲击实验。关键词:激光增材连接;TC4-DT钛合金;显微组织;力学性能

铝板带短流程生产工艺及发展趋势

摘要:对比了铸轧、扁锭热轧、连铸连轧3种生产工艺,其中连铸连轧属于短流程工艺; 对Hazelett、Micromill两种工艺进行详细介绍; 指出在解决产品表面质量、生产工艺等问题后,连铸连轧工艺是未来铝加工的发展趋势之一。

含镁矿物提取金属镁工艺的研究进展

摘要:镁基材料以其优异的物理化学性质广泛应用于汽车、储氢材料、电子产品等领域,伴随着镁基材料消费市场的迅速增长,金属镁生产行业的发展对整个镁基材料市场的重要性将会进一步增加。中国目前主要的工业生产金属镁工艺为Pidgeon 法,该工艺较高的生产成本以及废弃物排放对环境的影响等问题日益凸显,对Pidgeon法工艺机理的研究与改进以及采用其他含镁矿物进行金属镁冶炼的工艺研究,一直是国内外学者不断研究的课题。本文归纳了包括白云石、菱镁矿、蛇纹石、水氯镁石、光卤石、盐湖卤水在内的含镁矿物作为原料的炼镁工艺,系统综述了不同原料不同工艺的反应机理与最新研究进展,展望了不同生产工艺的未来研究方向。

钛合金材料超声滚压加工的仿真分析与实验研究

摘要: 采用普通滚压加工工艺对钛合金材料进行加工时,存在因低频冲击造成的工件残余应力分布不均匀和表面硬度低等问题,为此,开展了钛合金材料超声振动滚压工艺仿真及实验研究。首先,从理论层面分析了超声滚压加工的运动学及动力学特性,找出了影响超声滚压加工性能的相关因素; 然后,采用ABAQUS 有限元软件建立了钛合金材料的仿真模型,分析了超声滚压对残余应力的影响及强化机理; 最后,设计了钛合金工件的超声滚压实验,研究了不同参数指标对工件加工质量的影响,并根据实验结果对仿真模型和残余应力结果进行了验证。研究结果表明: 随着静载荷和超声振幅的增加,工件表面残余应力分布相对均匀且趋于平稳,表面粗糙度呈现先降低后增加的趋势,表面硬度随强化层深度的增加逐渐降低; 在振幅为20μm时,工件表面质量和性能相对较好,此时残余应力均值为849MPa,表面粗糙度均值为0.1μm。该实验结果与仿真分析结果一致,验证了所建模型的可靠性,可为滚压制造工艺参数的选取提供参考。

基于钛合金丝材的增材制造技术研究进展

摘要:金属增材制造技术自诞生以来,经快速发展,已在诸多领域得到了广泛的应用,被列入决定未来经济的十二大颠覆性技术之一。基于丝材的金属增材制造技术由于其沉积效率高、制造成本低、制造周期短和材料利用率高,近年来成为国内外研究和应用的热点。本文以钛合金丝材为原材料,针对广泛采用的电弧/等离子弧熔丝、电子束熔丝和激光熔丝增材制造技术,分别从成形工艺参数优化、宏微观组织结构分析、后热处理组织性能调控及专用原材料开发等方面所取得的最新研究成果进行了详细论述。在此基础之上,介绍了基于钛合金丝材的增材制造在工程化应用及相关标准规范的制定情况。最后,指出钛合金丝材增材制造技术在组织和性能等方面存在的固有不足, 提出了采用锻造+增材复合成形复合后处理和专用丝材研制等方法,并建立有别于传统锻造和铸造的新标准体系,有助于推广其在各领域的大规模应用。

高强高导铜合金的强化机理及发展现状

摘要: 高强高导铜合金因其良好的机械性能、出色的导电性和导热性能,广泛应用于机械制造、电子电气工程、交通运输、航空航天等工业领域。纯铜虽然具有出色的导电和导热特性,但其强度不足,难以满足工程部件对性能的要求,限制了其进一步应用和发展。因此,开发高强高导铜合金的主要目标是在确保高导电性的基础上,显著提升其强度。本文详细介绍了高强高导铜合金的三个发展阶段:第一阶段抗拉强度为400—500 MPa,电导率在80%IACS 以上;第二阶段抗拉强度高达450—600 MPa,电导率为60%—80%IACS;第三阶段抗拉强度超过600 MPa,同时电导率大于80%IACS。综述了高强高导铜合金的机理,对4 种强化方式(固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化)的原理进行了说明,对不同强化机理的强化效果及其微观层面进行了分析,阐述了当前典型高强高导Cu-Cr 系合金(Cu-Cr-Zr、Cu-Cr-Ag、Cu-Cr-Mg 和Cu-Cr-Ti)添加不同微量元素后系列合金的强化机理和研究进展。最后,对高强高导铜合金未来的发展趋势和研究方向进行了展望:借助机器学习、第一性原理计算以及热力学计算等手段进行理论指导开发多组元微合金化铜合金;深入研究析出相Cr 与Cu 基体的取向关系来提升Cu-Cr 系沉淀强化型铜合金的性能;此外,如何控制Cr 析出相的成核、生长和分布以最大限度地提高强度,亦是未来研究的关键方向。

含Ho镁合金的研究现状

摘要:镁合金作为轻质金属结构材料目前已获得广泛的研究应用,新型稀土镁合金的开发是进一步提高镁合金应用价值的重要体现。Ho在Mg中具有较高的固溶度,能显著细化晶粒,提高合金的室温和高温力学性能,增强合金的耐腐蚀性。本文主要从Mg-Ho二元合金、Mg-Ho-X(RE,Zn)、Mg-X-Ho(X=Al,Zn,RE)系合金进行了综述。对目前含Ho镁合金的研究现状进行了归纳总结,指出了目前含Ho镁合金的优势及不足之处,希望能对含Ho镁合金的研究提供新的思路。

低密度高强可焊铝合金的开发设计思路及展望

摘要: 随着航空航天和交通运输等领域对材料轻量化与高性能的迫切需求, 低密度高强可焊铝合金逐渐成为研究热点。传统高强铝合金虽然在强度和耐蚀性方面表现优异, 但普遍存在密度较高、焊接性能差的问题。因此, 探索兼具低密度、高强度和优良焊接性的铝合金体系, 成为当前铝合金研究与应用的关键课题。针对这一需求, 基于合金成分调控、组织及相结构优化以及与先进的焊接工艺相结合的方法路径, 提出了低密度高强可焊铝合金的开发设计思路与发展展望。在合金成分方面, 通过大幅度提高低密度Mg 元素含量来降低整体合金密度。在组织及相结构方面, 通过加入Zn 元素形成T-Mg32(Al,Zn)49 相来抑制低密度高强可焊铝合金中有害β-Al3 Mg2 相出现, 同时形成的T-Mg32(Al, Zn)49 相弥散细小, 不仅可以细化组织, 还可以进一步提高基体强度。在焊接工艺方面, 通过采用搅拌摩擦焊这类先进的加工技术, 可以解决低密度高强可焊铝合金的焊接问题。除此之外, 对低密度高强可焊铝合金中应力腐蚀开裂敏感性问题进行了分析并提出了合理的解决方案, 以实现低密度高强可焊铝合金的密度、强度、焊接性和耐蚀性的全面平衡, 进而推动其在高端装备制造领域的工程化应用。

生物技术在有色冶金废水处理中的应用

摘要:有色冶炼废水中含有大量的重金属、难降解有机物、NH+-N等,生物处理技术因其成本低和可持续性受到了广泛关注。本文在文献计量分析基础上对不同类型生物技术的性能特点进行了阐述,并对未来生物技术的发展进行了展望。 文献计量分析证实采用生物技术冶炼废水是未来的主流技术,但在基础研究方面仍旧缺乏、不够深入;驯化后的MBR(Membrane bio-reactor)侧重于去除重金属污水中的氮素和有机物,BF(Biological filter)、SBR(Sequencing batch reactor)更适用于同时去除包括重金属在内的多种污染物,通过工艺改进、耦合可以有效应对含多种重金属的污水;菌剂技术更加清洁、可持续,不仅可以应对多金属共存的高浓度污水,还可以通过矿化实现有色金属回收,但是应用时需要采取措施加以固定,考察菌株之间的相互竞争、协同关系,探明最优参数;微生物电化学技术、植物-微生物耦合技术、菌藻共生技术是近年来新发展的废水处理技术,三者可以相互耦合形成高效污水处理集成技术体系。 未来,构建多技术集成体系和循环经济技术体系是重要的关注方向。