电弧增材制造高强度Al-Mg-Sc系合金研究进展:冶金缺陷、微观组织和力学性能

摘要:电弧增材制造(WAAM)技术因其制造成本低、沉积效率高、成形构件无尺寸限制等特点,成为大型复杂构件一体化制造最具潜力的技术之一,尤其适用于焊接性能优异的Al-Mg-Sc 系合金。基于此,本文详细综述了WAAM成形Al-Mg-Sc 系合金的研究进展,包括冶金缺陷、微观组织和成形性能。在WAAM中,通过优化丝材成分、打印工艺和引入层间搅拌摩擦加工(FSP)均能有效降低气孔率,改善微观组织和提升合金性能。成形合金最低气孔率约为0.026%;由于Sc 强烈的微合金化作用,微观组织均为等轴晶,平均晶粒尺寸约为10 μm,成形合金表现出优异的性能,直接时效后,合金最高抗拉强度可达470 MPa,且具有优异的塑性。然而,WAAM专用Al-Mg-Sc 系合金丝材的研发、冶金缺陷形成的内在机理、粗大微米级Al3(Sc1 - x, Zrx)相的调控以及多性能的探究仍需进一步解决。最后,基于机器学习在智能制造中的优势,对未来机器学习在WAAM成形中的应用进行了展望:正向性能预测与逆向成分/工艺求解,从而加速WAAM专用高强度铝合金丝材研发,并降低生产成本、缩短研制周期。

镁合金及其复合材料电磁屏蔽性能研究进展

摘要:航空航天、信息通信等领域不断发展,随之产生的电磁干扰也逐渐被人们重视,面对电磁屏蔽材料兼顾结构轻量化的功能/结构一体化发展趋势,已经有越来越多的研究者将关注点放在了镁合金及其复合材料上。镁合金作为一种密度极低的金属材料,具有较高的比强度和比刚度、优异的阻尼和电磁屏蔽性能,以镁合金为基体制备复合材料可进一步提升材料的综合性能,兼具高导电性、导热性和优异力学性能的碳纳米管(CNTs)、纳米石墨烯(GNPs)等纳米碳基材料和具有特殊空心结构的粉煤灰球(FACs)均可作为镁合金复合材料的增强体,综合提升材料的力学和电磁屏蔽性能。目前,针对镁合金及其复合材料的电磁屏蔽性能研究主要集中于合金化元素选择及成分设计、热处理及加工工艺、晶粒尺寸、织构及相分布、复合材料体系设计等方面。从电磁屏蔽原理出发,综述了近年来镁合金及其复合材料电磁屏蔽性能的研究,主要对镁合金及其复合材料导电、导磁性的影响因素进行了介绍,并讨论了作为复合材料提升镁合金电磁屏蔽性能的机理,最后针对这类轻量化电磁屏蔽结构材料的应用前景进行了展望。

镁合金电弧增材制造研究现状及展望

摘要:电弧增材制造由于其高沉积速率、高材料利用率、低成本以及具有制造大尺寸构件的能力而得到研究人员的广泛关注,有望广泛应用于镁合金的快速成形。本文概述了电弧增材制造用镁合金丝材的种类及其对丝材的要求,总结了现今适合于镁合金电弧增材制造用丝材的制备方法,重点论述了镁合金电弧增材制造工艺的制备技术、基本原理、微观组织及力学性能,讨论了不同电弧增材制造工艺制备不同镁合金的影响因素,分析了镁合金电弧增材制造目前可用丝材种类少以及增材制造构件形性尚不可控等问题,并且在优化电弧增材制造镁合金构件性能和推进应用方面进行了展望。

高性能镁合金轧制成形研究进展

摘要:随着社会的快速发展,轻量化产品的需求不断增加,镁合金作为最轻的结构材料在汽车、航空航天领域受到广泛关注。在众多的镁合金制品中,镁合金板材为其主要的应用之一。但是镁合金的密排六方结构导致镁合金板材在轧制过程中的成形性较差,也影响着轧后板材的性能,这些影响主要体现在:(1)轧制过程中板材由于应力集中容易产生边裂;(2)轧后板材的强度塑性仍较差,具有较强的各向异性,大大限制了镁合金的实际应用。世界范围内生产镁合金板材的厂家通常采用在线加热轧制、高速轧制、限宽轧制、立辊预轧、电塑性轧制、累积叠轧、衬板轧制、等径角轧制、异步轧制、交叉轧制等制备镁合金板材,同时提高了镁合金板材的各项性能。本综述主要集中在对镁合金板材的边裂、晶粒的细化和织构的演变方面的研究。此外,还对上述轧制方法对镁合金板材的微观组织、织构强度和综合性能的影响进行了综述和分析。最后,总结了各种轧制方法的优缺点,并对镁合金板材的发展前景进行了展望。

铜合金耐蚀性研究进展

摘要: 铜合金因其优异的耐蚀性、导电性等被广泛应用于建筑、海洋及电力工程等领域。但随着应用场景的复杂化和影响因素的多元化,一些高新技术领域对铜合金的耐蚀性要求在不断提高。由此,分析了国内外铜合金耐蚀性研究现状,总结了铜合金耐蚀性提升的主要方法如表面处理、热处理和多元合金化等,重点分析了各方法对铜合金晶粒尺寸、腐蚀产物、相变及晶体缺陷等的影响及耐蚀性提升的作用机制,展望了铜合金耐蚀性研究的未来方向。

架空导线用高强铝合金导体材料研究进展

摘要:Al-Mg-Si系铝合金导体材料因其良好的力学性能与电导率被广泛用于高强铝合金导线中,在大跨越、强覆冰等服役场景输电线路中具有技术优势。Al-Mg-Si 合金的力学和电学性能存在相互制约关系,限制了高强铝合金导线的推广应用。综述了高强铝合金导体材料性能提升技术研究进展,讨论了主要合金元素含量控制、微合金化元素添加、热处理制度优化等手段对Al-Mg-Si 合金特征微观结构、综合性能的影响,并介绍了高强铝合金导体材料的应用情况。

镁合金表面自修复防护膜层的研究进展

摘要:对镁合金表面自修复防护膜层的研究进行了综述,通过介绍自修复膜层的作用机理、制备及性能特点,为设计镁合金表面自修复防护涂层提供参考。

高性能轧制稀土镁合金研究进展

摘要:作为车辆制造、国防等轻量化关键材料,镁合金绝对强度低和室温成形性差等缺点限制了其在相关领域的进一步应用。目前,挤压和轧制是生产高性能镁合金板材的重要手段,而高强塑组织调控是高强韧、高成形性镁合金的关键技术。本文综述了高强韧轧制稀土镁(Mg-RE)合金微观组织及力学性能调控的最新研究进展,重点讨论了从多元合金化成分设计及轧制工艺手段创新等方面调控Mg-RE 合金组织,进而改善其成形性和力学性能,并指出未来低成本高强韧镁合金板材的研发需要基于对工艺-组织-性能关系的深入探索,从多元合金化成分设计及短流程高效率轧制工艺角度,为轧制镁合金组织调控和高性能镁合金制备提供借鉴。

钛合金抗高温腐蚀涂层的研究进展

摘要:钛合金因其密度低、比强度高等优异的综合性能,被广泛应用于航空航天、船舶等领域。然而,钛合金抗高温腐蚀性较差,限制了其在高温反应性环境中的应用。在钛合金表面制备防护涂层可大幅提高其抗高温腐蚀性能。首先综述了钛合金常用的抗高温腐蚀涂层体系(金属涂层、非金属涂层及金属/非金属复合涂层等),并分析了其防护机理,其次总结了钛合金抗高温腐蚀涂层常用的制备方法,最后对抗高温腐蚀涂层的发展方向进行了总结与展望,提出利用计算、模拟等先进技术手段辅助设计具有优异综合性能的抗高温腐蚀涂层是未来趋势。

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。