镁合金专用熔剂研究进展与应用展望

摘要:熔剂常用于粗镁及镁合金精炼、铸造等成形过程,通过造渣、助熔、阻燃、变质等效用形式提升铸造品质,是当前镁合金制造—服役—循环回收全寿命服役过程中重要的辅助材料,对合金品质影响巨大。对于不同合金成分及杂质的镁合金,不同成分熔剂的作用效果差异显著,因此熔剂作用机理的阐明与系统研究对镁合金品质提升、镁合金产品的开发与工业化应用具有重要意义。本文系统性总结了在粗镁精炼、镁合金熔铸等应用背景下熔剂各组分的效用与机理,阐述了专用熔剂在熔体除Fe、稀土合金化、含钙镁合金制备、合金化等方面的应用难点与举措。展望了在熔剂作用机理、应用品质管控、专用材料场景、回收循环利用以及标准化推广等方面的研究需求。

大吨位高强高导铜材料的连续化绿色生产

摘要:系统研究了高强高导铜材料的强化机理和制造技术,提出了“增强强化相”(提高弥散强化相强度)、“超饱和固溶”(提高基体中弥散强化相浓度)、“柔性包裹铜晶界”(提高材料高温强度等新型强化机制)的创新思路,为同时具有高强度和高导电、高导热的铜基材料成份和显微组织设计提供了理论基础,并在材料学科权威期刊发表相关论文20余篇。发展出高强高导铜的大吨位、连续化、绿色制造技术,实现了全真空大吨位铬锆铜材料的规模生产,具有工艺简单、流程短,所制备的材料结构全致密、显微组织无偏析、性能均匀一致等优点。高强高导铜材料生产项目技术评估价为1500万元,采用混合实施模式(支付西安交通大学300万元现金,发明人技术入股1200万元),与陕煤集团合作成立了发明人技术入股、骨干团队现金参股的混合所有制企业。建成了一期千吨量级生产线,产品在多个国家龙头企业获得规模应用,并即将建设万吨量级生产线,对于国家高铁、芯片、发动机等多个领域关键材料的升级换代具有重要意义。

钛合金高质高效切削加工刀具技术

摘要:钛合金以其高比强度、优异的耐蚀性和耐热性等性能优势,在国防工业和民用领域中被广泛应用。然而,钛合金属于典型难加工材料,切削加工时温度高、切削变形和冷硬现象严重、易粘刀,导致刀具易磨损且表面质量差。目前针对钛合金加工多采用低切削用量,制约了加工质量和生产效率的提升,高质高效切削技术成为钛合金加工领域所关注的热点及难点问题。设计与优选切削刀具是实现钛合金高质高效加工的关键要素,通过刀具材料与刀具结构设计、刀具涂层制备、刀具加工状态监控和数据库开发等手段可为钛合金高质高效加工奠定技术基础,也将为研制钛合金加工的新刀具和提高刀具寿命与加工质量提供解决思路。

耐600℃及以上高温钛合金研究进展

摘要:概述了国内外耐600℃及以上高温钛合金的研究现状,在总结英国IMI834、美国Ti-1100、俄罗斯BT36、中国Ti60、TG6、Ti600、Ti65、Ti750 等合金组成及性能的基础上,指出了制约高温钛合金发展的主要瓶颈,并针对目前的研究现状,提出了一些可供借鉴的解决办法。从提高高温钛合金的热稳定性、热强性和高温蠕变强度的角度对制备Ti基复合材料、优化合金成分、优化热加工工艺调控组织、控制α2相的尺寸、数量、体积分数和形态等方面进行了未来展望,为高性能高温钛合金的研制提供了理论基础和参考作用。

泡沫铝填充管的研究进展

摘要:泡沫铝填充管是在一个或多个不同横截面形状的薄壁金属管内填充泡沫铝而形成的一种结构功能一体化材料。泡沫铝的填充不仅提高了薄壁金属管的轴向压缩性能和抗弯曲性能,也避免了泡沫铝本身强度不高的劣势。从泡沫铝填充管的制备、结构及性能方面综述了其研究现状,从泡沫铝单管、双管与多管填充的角度分析了结构对泡沫铝填充管压缩和弯曲性能的影响。单管填充泡沫铝改变了薄壁管压缩及弯曲的失效形式,提高了薄壁管的吸能性;双管填充泡沫铝的内管多数以同心管形式排列,在管内部所填充的泡沫铝支撑的基础上,内管进一步支撑起泡沫铝填充管的承载和吸能作用,其压缩及弯曲性能较单管填充更为突出;多管填充泡沫铝在双管基础上进行拓展,可以同心或并列排布,对薄壁管性能的提升各有不同,平行排列的多管结构能量吸收效率高于泡沫铝填充单管,但低于相应的薄壁空管结构。泡沫铝填充管的制备技术通常是分别制取泡沫铝和管材再进行填充,尽管过于单一且工艺复杂,但由于其具有优异的承载和吸能能力,仍然在交通运输、航空航天等领域极具应用潜力。

耐热铝合金导线的研究进展

摘要:耐热铝合金导线是一种性能良好的特种导线,在现有输电走廊增容改造、大容量线路建设等领域具有技术优势与广阔应用前景。综述了耐热铝合金导体材料的技术水平及发展趋势,介绍应用了高性能加强芯的新型耐热铝合金导线的种类及性能特点,并提出了未来耐热铝合金导线的研究方向。

3D打印钛及钛合金的发展现状及挑战

摘要:3D打印技术正在挑战传统制造工艺的主导地位,尤其是在以钛合金为代表的金属领域凸显出巨大潜力。本文重点介绍了当前用于钛及钛合金制造的主流打印技术的研究现状,详细分析了每种技术的基本成形机理和存在问题,指出了工艺应用挑战和如何解决这些问题的可能措施。同时,对这些技术的主要优缺点进行了比较,以便于根据实际应用需求选择最佳的3D打印工艺,归纳了各种类型的3D打印钛及钛合金的代表性应用及相关性能,指出了3D打印高性能钛部件的发展方向。

TiAl合金热成形技术研究现状与展望

摘要:轻量化是航空航天领域永恒的主题。TiAl合金的密度为3. 9~4. 2 g/cm3,是镍基高温合金的1/2,其兼具轻质与耐热的优异性能,在航空航天装备热端构件制造方面具有重要的应用价值。然而,TiAl 合金具有本征脆性,存在室温塑性低和热变形能力差等问题,造成加工与成形难度大、成本高,限制了其大规模应用。本文在回顾总结TiAl 合金发展历程及应用现状的基础上,综述了TiAl 合金的铸造、粉末冶金、热塑性成形、增材制造等热成形技术的研究进展,其中重点讨论了热塑性成形技术,包括包套挤压、等温锻造、近等温锻造和包套轧制等。现有塑性成形技术存在的问题主要是TiAl合金塑性差、成形难度高、成形效率低以及性能不足,今后TiAl 合金塑性成形的发展方向应是高效率、低成本近净成形,同时提高材料的利用率和力学性能。

7xxx系变形铝合金研究进展

摘要: 7xxx(Al-Zn-Mg-Cu)系铝合金作为可热处理强化的高强铝合金,在航空航天、轨道交通领域等已得到广泛应用。近年来,针对7xxx 系铝合金的研究主要集中在成分优化设计、微观组织调控以及加工工艺改进等。本文综述了近年来7xxx 系铝合金在挤压、轧制和大塑性变形技术方面的研究进展。详细介绍了合金成分、不同塑性加工方式(挤压、轧制、等通道转角挤压、高压扭转、累积叠轧)以及热处理工艺对7xxx 系铝合金微观组织和力学性能的影响,旨在为深入探究高性能7xxx 系铝合金强韧化机制及其可控制备提供参考,推动它们在工业领域的应用与发展。

不锈钢纤维增强镁基仿生复合材料制备与力学性能

摘要:利用Mg熔体浸渗不锈钢纤维编织骨架的方法,制备了具有类似天然鱼鳞的正交层合板和双螺旋层合板结构的镁基仿生复合材料,并选用二维平面随机取向结构作为对比,表征了复合材料的相组成、微观结构以及在室温与200℃条件下的力学性能,揭示了其微观结构与力学性能之间的关系。结果表明,镁基复合材料中不锈钢纤维能够起到显著的强化作用,并且其力学性能与微观结构密切相关。与二维平面随机取向结构相比,类鱼鳞仿生结构表现出更高的拉伸强度和塑性,并且能够通过不锈钢纤维从Mg基体中拔出促进变形和消耗能量。特别是,类鱼鳞双螺旋层合板结构在室温条件下塑性更高,而在高温条件下强度更高,其不同取向的纤维之间能够协调变形,诱导裂纹发生偏转,并减弱变形和损伤的局域化程度。本工作通过探索构筑新型仿生结构,有望为优化设计镁基复合材料的结构以提高其性能提供参考。