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。

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。

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。

Al-Li合金研究进展

摘要:时效强化Al-Li 合金具有低密度、高比强度、高弹性模量和较好的低温性能等特点,广泛应用于航空航天、军事工业等领域。概述了Al-Li 合金的发展历程及存在问题,简述了主要组织因素及相应解决办法,详细阐述了合金化、热变形及热处理工艺对新型Al-Li 合金组织性能的影响,并对Al-Li 合金的发展提出展望。

冷喷涂制备钛基复合涂层的研究进展

摘要:冷喷涂过程的低温特性带来了热输入小与涂层氧含量极低的特性,在制备氧化敏感的钛基涂层上有着极大的优势。结合冷喷涂在制备颗粒增强复合涂层方面的便利性,不仅能够弥补纯钛或钛合金材料耐磨性差的缺点,制备兼具良好力学性能与耐蚀耐磨的高性能涂层,而且在结构涂层与功能涂层的制备上也有很大的潜力。本文根据现有的研究报道,对冷喷涂钛基复合涂层制备过程中的沉积行为和机制进行总结;通过分析孔隙率和沉积效率,阐明强化相对冷喷涂钛基复合涂层的微观组织影响规律;揭示了强化相对钛基复合涂层的力学性能和摩擦磨损性能的作用机制。最后,对冷喷涂钛基复合涂层在未来的应用进行了展望,并列举了几个值得深入研究的方向。

镁合金表面自愈性化学转化膜的研究进展

摘要:介绍了镁合金表面具有自愈性的钒酸盐转化膜、锡酸盐转化膜、稀土转化膜、植酸转化膜和石墨烯转化膜的制备和性能特点,对现阶段镁合金表面无铬自愈性化学转化技术存在的问题进行了探讨,并展望了其未来发展的方向。

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。