高性能大型铝合金铸造技术现状及展望

摘要:铝合金材料在航空航天领域占据重要地位,且航空航天铸件朝着精密、薄壁轻质化、结构一体化及高性能方向发展。了解并掌握大型铝合金复杂产品制造技术至关重要。铸造工艺在大型复杂薄壁产品领域具有明显优势,本文系统梳理了大型复杂铝合金铸件生产中的瓶颈问题,并归纳了大型铝合金铸件国内外研究现状。从铸件材料、熔体处理、热处理、组织调控及铸造生产装备等方面总结分析了其研究现状,为高性能、高精度大型铝合金铸件的开发及应用提供相应的解决思路。针对未来大型铝合金复杂铸件制造技术的发展,从现有应用材料和新型高强铝合金的角度出发进行了展望。

高强铝合金电弧增材制造的研究进展

摘要:高强铝合金因具有高强度、低密度、优异的延展性和抗腐蚀性,成为了航空航天和汽车应用零件最常用的金属材料之一。电弧增材制造技术具有快速原位成形制造复杂结构零部件的能力,非常适用于中型或大型高强铝合金铝部件的制造。本文综合分析了高强铝合金电弧增材制造工艺和设备研发现状、高强铝合金电弧增材的固有属性和缺陷以及主要的性能优化手段,讨论了组织和性能的固有特征和复合增材制造技术对组织和性能的影响。针对电弧增材制造高强铝合金不可忽略的本质冶金缺陷、特征性能需求和多种优化工艺的优劣等问题,提出了电弧增材制造高强铝合金综合评价体系、成分设计和丝材开发、专用热处理制度和复合增材制造技术的协同性等发展方向,以期为电弧增材制造高强铝合金的性能提升和应用推广提供重要参考。

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。

铝/镁合金特种精密铸造技术的研究进展及发展趋势

摘要:阐述了铝/镁合金压力铸造、挤压铸造和消失模铸造等特种精密铸造技术的最新研究进展。研究表明:高真空压铸可以显著提高铝/镁合金压铸件的致密性,实现铝/镁合金压铸件热处理强化,进一步提高铝/镁合金压铸件的性能。充氧压铸技术适用于制备高致密、高强铝合金压铸件。半固态压铸和铸锻双控成形技术也是制备高致密、高强度铝/镁合金压铸件的新方法,未来有较大应用潜力。铝/镁合金挤压铸造技术可显著提高金属熔体充型、补缩能力,实现高压凝固和少量塑性变形,提高铸件的致密性和力学性能。铝/镁合金真空低压、振动和压力消失模铸造技术可以提高金属液充型能力、细化组织、提高组织致密性,明显提高铸件力学性能。真空低压消失模壳型铸造技术可以解决普通消失模铸造易出现的孔洞、增碳和夹杂等缺陷,以及浇不足和浇注温度高等问题,是一种生产复杂薄壁高质量铝/镁合金精密铸件的新方法。

镁合金变形机制及室温塑性调控策略研究进展

摘要:较低的室温塑性和变形能力限制了镁合金的工程应用。深入理解其塑性变形机制,并明确合金化、热塑性变形、热处理等手段对于镁合金的增塑作用,是实现镁合金塑性调控的基础。介绍了镁合金的塑性变形机制,并指出镁合金室温塑性差的根本原因在于可启动的位错滑移系数量不满足Von Mises 准则。现有的镁合金塑性调控策略大致可以分为内禀塑性以及外禀塑性两类。其中内禀塑性调控策略主要包括降低非基面/ 基面位错的临界剪切应力比值以及降低合金的层错能、激活非基面滑移系的启动;外禀塑性调控策略包括调控晶粒尺寸、析出相、织构和元素晶界偏聚等,即通过组织特征结构的调控,促进多种位错滑移系的启动。

高导热铝合金的研究进展

摘要:铝合金因质轻、价廉、导热性能好被广泛应用于电子通信领域,而电子产品和通信设备更加轻量化和集成化,单位体积的热耗不断增加,常规导热铝合金已经不能满足需求。总结了国内外高导热铝合金的研究进展,简述了铝合金的导热机理,详细阐述了合金元素、铸造方式和热处理工艺对合金热导率的影响,综述了铝合金热导率量化模型(Wiedemann-Franz Law、串联并联模型、Maxwell模型和Hashin-Shtrikman 模型)的研究近况,并对高导热铝合金的未来发展进行展望。

高应变速率下钛合金变形行为研究进展

摘要:随着战斗部壳体、装甲防护等高端装备对轻质高强钛合金需求的持续增长, 其在高应变速率(102 ~104 s-1 )和强冲击载荷等极端服役条件下的应用性能面临严峻挑战。系统综述了钛合金在高应变速率加载下的动态力学响应及变形特征, 揭示了其在宏观力学特征与微观组织演化方面相较于准静态加载条件的显著差异。研究表明, 钛合金在高应变速率下普遍表现出明显的应变速率强化效应, 剧烈的绝热温升诱发热软化, 进而促进绝热剪切带(ASB)的形成, ASB 成为钛合金材料动态失效的关键特征。ASB 内部通常由取向随机的等轴纳米晶粒构成, 关于其形成机制尚存争议, 主要包括不连续动态再结晶与连续动态再结晶两类理论。此外, β 型钛合金在高速变形过程中常伴随位错滑移、孪生与应力诱导相变等多机制的复杂耦合作用, 其相互作用关系仍需进一步厘清。希望本综述的总结和分析为深入理解钛合金在极端动态载荷下的力学响应与塑性变形行为提供理论依据与研究参考。

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。

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。

超轻Mg-Li合金的合金化和塑性变形研究进展

摘要:Mg-Li合金具有低密度、高比强度和比刚度、良好的成形性、优异的电磁屏蔽性等特性,是航空航天、武器装备、3C 产业等领域理想的减重材料。对Mg-Li 合金进行了简单概述,重点介绍了合金元素和塑性变形对Mg-Li合金组织与性能的影响,总结了Mg-Li合金的变形织构,探讨了Mg-Li合金研究中存在的问题及发展方向。