钛合金气门在高海拔环境中的应用优势与表面处理

摘要:在高海拔环境下,低温低压环境会导致柴油发动机的动力下降和燃烧不完全,这也会导致气门组件磨损加剧。虽然几十年来,气门制造技术已经得到了广泛探索,但是气门组件经常面临高温高压、频繁冲击和摩擦的严峻工作条件,导致摩擦磨损机制变得异常复杂,过去的气门制造优化措施并没有完全解决气门组件磨损的问题。为此,提出了一种新的解决方案,即使用铝化钛合金作为气门材料。该材料具有热强度高和重量轻的优点,非常适合用作柴油发动机气门材料。然而,由于钛铝合金的耐磨性存在短板,因此在投入实际使用之前,需要通过表面处理工艺来改善其摩擦学性能和疲劳特性。总结了多种钛铝合金表面处理方法的研究情况,包括超声表面轧制、激光表面熔覆技术、化学热处理工艺、激光表面微织构等。这些表面处理技术可以有效地改善铝化钛合金材料的摩擦学性能和疲劳特性,并消除对材料表面的负面影响。研究者们还通过使用不同的表面处理技术的复合处理来达到更好的效果。指出了未来的研究重点和方向是深入研究铝化钛合金的精确加工参数以及使用多种加工方式的可行性和作用。这将有助于更好地解决气门组件的磨损问题,提高柴油发动机的性能和可靠性。此外,还需要对铝化钛合金在其他领域的应用进行更广泛地研究和探索。

我国先进铜基材料发展战略研究

摘要:铜及铜基材料以其优异的力学、功能和工艺综合性能而广泛应用于电力电子、汽车、机械制造以及航空、航天、通信、集成电路等高技术制造领域。我国是世界上最大的铜材生产国和消费国,广阔的应用市场使先进铜基材料拥有良好发展前景。本文在综述铜加工行业宏观环境和发展概况的基础上,分析了我国铜基材料发展取得的成绩和不足,深层次剖析了我国铜加工产业“大而不强”的原因,重点梳理了我国高强导电铜合金材料、高性能电子铜箔、耐蚀铜合金、耐磨铜合金、铜基热管理材料、特殊用途铜材和新能源用铜材的发展现状、存在问题及未来发展趋势。面向重大应用需求布局前沿方向,推动我国先进铜基材料的进一步发展,研究提出了形成有效的“产学研用”互动机制,建立国家铜基材料产业和技术发展协调平台等发展建议。

轧制工艺对粉末复合轧制法制备泡沫铝孔结构的影响

摘要: 以铝粉、硅粉为基体粉末,以TiH2为发泡剂,通过粉末复合轧制法制备泡沫铝,并采用扫描电镜、能谱仪、X 射线衍射方法分析泡沫铝前驱体的微观组织成分、泡沫铝宏观形貌和孔结构参数,研究不同轧制工艺下泡沫铝的孔结构特性。研究结果表明: 随着轧制变形量的增加,泡沫铝前驱体中Si/Ti金属粉末在基体中的分散性提高,致密化程度提升; 发泡后孔壁厚度与轧制变形量成反比,实体区域面积随着轧制变形量的增加而增加; 随着轧制温度升高,泡沫铝发泡时间更短,膨胀率更高,发泡程度更高; 在轧制温度500℃下,前驱体中基体粉末结合更紧密,粉末间隙减小,前驱体致密层厚度及硬度小,且发泡过程气体扩散动力大,发泡后形成的实体层面积小、试样泡孔壁厚度变薄、圆度值更高; 粉末复合轧制法制备泡沫铝在轧制温度500℃、轧制变形量60%下具有最优的孔结构特性。

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。

第一性原理研究钛合金中的沉淀强化

摘要:为研究合金化对沉淀强化行为的影响,采用第一性原理方法计算了二元Ti-xM (M = Al、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Mo、Ta、W)合金弹性模量随成分的变化,提出了弹性模量Mo当量概念,以高效计算复杂成分钛合金(如Ti-Al-V 合金以及Ti55521)的弹性模量;结合弹性模量及Russell-Brown 沉淀强化模型,研究了二元Ti-xM (M = V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Nb、Mo、Ta、W)合金以及Ti55521 合金中的沉淀强化。结果显示,在体积分数及沉淀相颗粒尺寸相同的情况下,Co、Fe、W、Mo、Ni、Mn沉淀强化作用较强,Cr、Nb、Ta 强化作用居中,V强化作用最弱。随合金元素含量x 增加,沉淀强化作用均有所增强。热机械处理Ti55521 合金经短时时效后,沉淀强化作用有所减弱,但长时时效后,沉淀强化效果增强。

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。

金属丝网多孔材料研究进展

摘要:金属丝网多孔材料是一类孔隙可控、高比表面积、高强度、价格低廉的多孔材料,由于具有高透气性和高过滤精度,在高温烟气、油浆等过滤分离领域得到了广泛应用。由于金属丝网多孔材料同时具有高比表面积、开孔特性、高孔隙度、高强度和孔隙可逐级调控等特性,在光催化、机车尾气净化、高效换热、爆燃冲击防护等领域得到重视。本文介绍了金属丝网多孔材料的结构及制备方法,着重总结了金属丝网多孔材料在过滤分离、催化、高效换热、爆燃防护等领域的应用进展,并对其应用前景和发展方向进行了展望。

重力对镍基单晶高温合金枝晶生长和微观偏析的影响

摘要:使用长50 m的落管研究Ni-Cr-Al-W-Ta 镍基单晶高温合金在重力(1g)和微重力(μg)条件下的凝固行为。用金相显微镜(OM)观察合金的凝固组织并用图像分析软件测量和统计一次和二次枝晶间距,使用扫描电镜能谱(SEM-EDS)测定不同位置枝晶干与枝晶间的化学成分并计算微观偏析系数。结果表明,在重力和微重力条件下这种合金的枝晶特征和合金元素的微观偏析明显不同。重力样品一次和二次枝晶间距比微重力样品的大,随着凝固距离的增大一次枝晶间距的差异变大,而二次枝晶间距的差距变化不大。随着凝固的进行,微重力样品枝晶间Ta、Cr 和Al 元素的含量呈现先明显升高后略微降低的趋势,W元素含量呈现逐渐下降的趋势,枝晶间液相的密度呈现略微降低的趋势。重力样品枝晶间Ta、Cr 和Al 元素含量的分布趋势与微重力样品基本相似,W元素含量的分布则与微重力样品明显不同,大部分凝固阶段呈上升趋势,使枝晶间液相的密度沿逆重力方向提高。上述结果表明,在重力条件下凝固前沿溶质密度差导致的对流作用微弱,不是造成枝晶间距增加的主要原因,主要原因应该与凝固前沿热对流造成的温度梯度的降低有关。

镁合金电弧增材技术基本工艺及工艺因素影响综述

摘要:轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm3,是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一。这两点使电弧增材镁合金大型复杂构件的生产研究受到重视。然而,电弧增材涉及电磁、传热、流体等复杂物理变化,同时镁合金又存在易氧化、易挥发等问题,这对电弧增材的工艺控制提出严峻考验。为此本文归纳总结了镁合金电弧增材技术基本工艺类别,分析了主要工艺参数对电弧增材制造镁合金成型质量、微观组织、力学性能的影响规律和深层机理,指出了镁合金电弧增材技术的现有问题,最后对镁合金电弧增材技术的未来研究方向提出了一些建议和展望。

钛合金智能手表零件连续选择性阳极电泳工艺优化

摘要:介绍了智能手表钛合金转轴的连续选择性阳极电泳工艺。先通过单因素实验研究了极间距、温度、电压、电泳时间及电泳液电导率对涂层厚度的影响,再通过正交试验对电泳液配方进行优化。所得较佳的电泳液配方和工艺条件为:固体分10.0%,异丙醇体积分数4.0%,乙二醇丁醚体积分数2.0%,极间距13.5cm,电压80V,温度25℃,电泳时间25s,电导率500~600μS/cm。列举了生产过程中常见故障的产生原因和解决措施。