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。

粉末冶金钛基层状材料研究进展

摘要:日益严苛的服役环境对钛材性能提出新的要求与挑战,层状结构的引入使钛基材料突破强度–韧性的桎梏有了新的思路。近年来,钛基层状结构材料成为研究热点,通过不同制备技术获得的钛基层状结构材料展现出了优异的力学性能。粉末冶金技术具有工艺简便、高效,易于实现组元调控与钛材性能优化等优点。本文对目前钛基层状材料的类型、主流制备技术进行阐述,着重介绍了粉末冶金钛基层状材料的研究进展,总结了高性能钛基层状结构的强韧化机制,最后对钛基层状结构材料的基础研究与实际应用进行了展望。

轻质合金电弧熔丝增材制造研究现状及展望

摘要:电弧熔丝增材制造由于沉积速率高、 材料利用率高、 成本低以及具有制造大尺寸复杂构件的能力, 得到工业界和学术界的广泛关注。以镁、 铝、 钛等为基体的轻质合金因其密度低、 比强度高、 阻尼减震性能好、 耐蚀性强、 生物相容性好等优点, 可以减轻重量, 促进节能减排, 在航空航天、 汽车工业和医疗器械等领域有广阔的应用场景。本文综述了这几类轻质合金电弧熔丝增材制造的研究现状, 重点论述了电弧熔丝增材制造工艺对其组织和性能的影响, 表明电弧熔丝增材制造工艺对构件的成型精度起着至关重要的作用, 且对材料有较强的敏感性, 即不同轻质合金适用的最优工艺不同。同时, 讨论了常用电弧增材制造构件性能的优化手段, 热处理工艺可通过调控第二相类型、 组织形貌等来提升综合力学性能, 指出了镁、 铝、 钛等合金材料电弧熔丝增材制造存在的主要问题及发展方向, 对于轻质合金电弧熔丝增材制造技术的快速发展有一定促进作用。

铝合金电弧增材制造调控手段的研究现状

摘要: 铝合金应用领域广,电弧增材制造(WAAM) 成形大型结构件快,使铝合金电弧增材制造技术取得了长足的进步. 然而,使用 WAAM 工艺加工的铝合金零件易存在较多缺陷,成形质量也难以达到实际应用要求,常需要采用各种手段进行调控,以改善电弧增材制造铝合金的成形过程、组织和性能. 针对铝合金电弧增材制造,总结了国内外过去十年来的研究情况,包括高水平论文发表数量和引用情况以及工程化应用等;针对电弧增材制造铝合金中存在的主要问题及其形成机理,从单一调控手段和复合调控手段两个角度进行综述,重点论述了各调控手段的优势和局限性,并对未来需要突破的研究方向进行了展望.创新点: (1) 分析和总结了各单一调控手段的优缺点.(2) 阐述了电弧增材复合制造的优势及其局限性.

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。

超硬材料包覆新技术研究综述

摘要:为了提高超硬材料工具或制品的性能并延长其使用寿命,对超硬材料进行表面包覆,不仅可以明显提高超硬材料与基体的机械结合强度,还具有改善超硬材料耐用性、热稳定性、分散性和抗氧化性能等作用。通常,超硬材料表面包覆的方法主要有化学镀、电镀、真空微蒸发镀、物理气相沉积、化学气相沉积等。采用超硬材料表面包覆新技术,包括熔盐处理、钎焊、溶胶凝胶法、异质外延生长、等离子体烧结、自蔓延烧结、静电纺丝等新技术实现了超硬材料的表面包覆,可以针对特定的使用目的和需求,采用不同的技术在超硬材料表面对组织结构、形貌、物理和化学成分进行复合设计、修饰和性能调控,对相关研究成果进行了综述。

Mg-Zn-Y系镁合金的研究现状与展望

摘要:镁合金作为“21 世纪的绿色工程材料”,在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景。在诸多镁合金中,Mg-Zn-Y合金由于其独特的组织结构和优异的力学性能而成为研究热点。综述了近年来Mg-Zn-Y合金的研究现状。介绍了Mg-Zn-Y合金的物相与显微组织,主要对其存在的三种平衡相进行了简介,即准晶I相(Mg3YZn6)、W相(Mg3Y2Zn3)和LPSO-Z相(Mg12YZn);重点综述了主要合金元素(Zn、Y、Zr、Nd、Mn、Ca等)、变形加工处理对其微观组织及强韧化行为的作用规律,并总结了相应的铸态及变形态合金的力学性能。基于已有的研究基础展望了合金的未来发展方向。

AFSD高强铝合金析出强化的研究现状及发展趋势

摘要:增材搅拌摩擦沉积(additive friction stir deposition, AFSD)具有沉积温度低、增材质量好、制造效率高等特点,在航空航天制造领域具有广阔的应用前景。本文详细介绍了AFSD 技术,深入剖析了AFSD 对三类析出强化型铝合金组织和性能的影响规律及机理,并指出了制约高强铝合金构件AFSD 制造的关键问题。AFSD 在固相下进行沉积,克服了基于激光和电弧沉积的气孔和热裂纹缺陷。然而,在AFSD 过程中,由于沉积金属的冷却速度较慢,敏感温度区间的停留时间较长,在增材时后续沉积层对前一层,甚至前几层均有热作用。因此,沉积样品中部与底部的晶内强化相粗大,使得沉积层中下部的强度急剧下降。沉积层顶部不受二次或多次热循环的影响,析出相分布均匀,力学性能较好,但仍低于基体材料。时效处理可使AFSD 过程固溶的部分元素再次析出,性能轻微提升,但始终无法达到固溶+时效(T6)的水平。虽然沉积态经过T6 处理后可再次形成均匀细小的强化相,使其强度重新达到峰值,但在固溶的同时,沉积材料将发生晶粒的异常长大(abnormal grain growth,AGG)问题,因此,通常不建议对AFSD 沉积金属进行固溶处理。为了实现高强度析出强化铝合金构件的AFSD 制造,未来还需要在合金化设计、复合强化、工艺创新等方面开展进一步的研究工作。

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。

激光增材制造镍基高温合金研究进展

摘要:激光增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术,具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点,按照其材料送进方式可分为铺粉式选择性激光熔化技术与送粉式激光熔化沉积技术。激光增材制造高温合金部件因其晶粒细小、组织均匀、力学性能优异,在航空航天领域已经得到了应用。从技术原理、微观组织、力学性能、致密度几个方面,综合论述激光增材制造在镍基高温合金的研究现状,指出了激光增材制造技术在轻量化设计、结构功能一体化器件方面的应用和发展趋势。