变形高温合金氧化行为研究的现状

摘要: 变形高温合金是制造航空发动机涡轮盘的关键材料。随着发动机推重比的提高,变形高温合金的合金化程度和使用温度越来越高,导致其在使用和均匀化处理过程中的氧化愈发严重。评述了对变形高温合金氧化行为研究的现状,包括研究氧化行为的方法、氧化动力学、氧化产物、氧化膜形成过程以及提高变形高温合金抗氧化性能的主要措施。此外,探讨了现有研究的不足之处和展望了今后的研究方向,如变形高温合金不同氧化阶段的氧化特征及合金元素对变形高温合金氧化行为的影响机制等。

高容量镁基储氢合金材料研究与应用进展

摘要:随着近年来氢能产业的迅速发展,镁基固态储氢材料及其储运氢系统得到了全球的广泛关注,出现了许多突破性研究和进展。在新材料体系设计方面,高性能纳米镁基储氢材料和改性镁基铸造合金的研发有效改善了Mg及其氢化物的热力学稳定性和动力学性能,实现了材料在中低温条件下的快速吸脱氢和低成本应用。在系统开发方面,借助先进的模拟方法和设计策略对镁基固态储氢系统的结构与操作参数进行优化,实现了镁基固态储氢系统的有效热管理。在工程应用方面,世界首台吨级镁基固态储运氢车落地,多个镁基固态储运氢示范应用和加氢站也陆续问世。本文从纳米镁基储氢材料、改性镁基储氢合金、镁基储氢系统开发和示范应用4 方面讨论了镁基储氢材料的重要研究进展,总结了其在氢能储运领域的相关工程示范及应用,并对未来的研究趋势进行了展望。

综述高温涂层对合金持久性能的影响

摘要:[目的]高温涂层技术是目前各类高温部件合金长效服役必须的手段。然而,高温涂层制备对合金原始力学性能的影响,以及涂层消耗、退化和耐蚀元素扩散对合金寿命的影响尚无统一结论。[方法]综述了三代高温涂层即扩散涂层、包覆涂层和热障涂层的制备对基体合金组织结构和性能的影响,重点讨论了铝化物涂层对合金持久性能的强化机制和恶化机制;在此基础上,总结了铝化物涂层在高温、长时电站锅炉服役环境下的持久强度。[结果]影响高温涂层的主要机制有涂层表面强化层的形成、元素互扩散,以及有效承载截面面积的变化。[结论]目前有关高温涂层技术的研究仍存在一些不足,服役退化问题的解决、相关机理的深入探讨、大型部件上的涂层制备、工艺方法的改进等方面是未来的研究方向。

多孔镁合金制备技术研究进展与展望

摘要:多孔镁合金因其具有多孔结构,轻量化效果显著,电磁屏蔽性能好,减震、吸能和消声性能佳,抗腐蚀破坏能力优于块体镁,以及生物相容性能优异而逐渐受到工业界重视,在工业高端领域具有较大的应用潜力。梳理了目前多孔镁合金在航空航天、轨道交通、国防军事、生物医用、电子3C、能源开发、机器人和无人机等领域的应用情况。针对多孔镁合金制备技术进行了系统的总结,分析了各制备技术的特点和研究进展,指出了各自的优势与弊端。最后,展望了多孔镁合金制备技术的未来发展方向。

Al-Si系合金晶粒细化技术研究进展与展望

摘要:A1-Si系合金具有优良的铸造性能,较高的强度与硬度、良好的耐磨和加工性能,因此在装备制造、5G通讯、电子工业等领域得到了广泛应用。近年来,制造业如汽车、高铁、3C等对A1-Si系合金的强度和塑性提出了更高的要求,发展细晶A1-Si系合金以同步提升强塑性是目前研究的重点。但是,商用晶粒细化剂存在Si"中毒”现象,当Si含量较高时这一现象愈发严重,甚至导致细化剂完全失效,α-A1晶粒尺寸达到厘米级并伴有羽毛晶等异常组织。另外,形核粒子在熔体中易沉降和团聚,随着保温时间延长,细化衰退程度加剧。本综述总结了A1-Si系合金用晶粒细化剂的研究现状和存在的问题,重点介绍了新型抗Si"中毒”A1-TCB晶种合金的特点和优势,对Al-Si系合金细晶技术提出了展望。

镁合金激光增材制造技术的研究现状

摘要:镁合金作为轻质金属结构材料,因其优异的性能以及良好的生物相容性,在汽车、航空航天、生物医疗等领域应用越加广泛。与传统制造手段相比,激光增材制造技术使得制造高性能复杂结构的镁合金零件成为了可能,拓展了镁合金应用的范围。通过介绍激光增材制造技术的工艺参数、存在缺陷,以及与传统制造工艺相比组织性能的变化,对进一步开展镁合金增材制造研究以及相关的生产应用具有很好的借鉴意义。

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。

铝基非晶防腐涂层研究进展

摘要:铝基非晶合金具有良好的耐腐蚀性和可控的合金成分,非常适合作为一种防腐功能材料应用于航空航天、海洋装备等领域。然而,铝基非晶合金的尺寸受限,非晶形成能力较差,严重限制了其大规模应用。研究发现,将铝基非晶合金以涂层形式应用可以很好地解决上述问题。目前,我国对铝基非晶涂层的研究处于起步阶段,不足以实现工业化应用。因此,综述铝基非晶防腐涂层的研究进展对推动其工业化应用具有重要意义。铝基合金粉末作为制备涂层的基础材料,是铝基非晶涂层面向应用的重要环节。概述铝基非晶合金的发展、介绍铝基非晶合金的腐蚀现象,对于铝基非晶涂层的体系设计、耐腐蚀性能和作用机理的理解具有指导意义。阐述铝基非晶合金的晶化行为和铝基非晶涂层的设计准则,讨论铝基非晶涂层的非晶形成能力和耐腐蚀性能,阐释合金成分和后处理对涂层耐腐蚀性能的影响效果,并揭示铝基非晶涂层的腐蚀机理。梳理并对比不同合金体系、制备技术条件下铝基非晶涂层的组织结构和耐腐蚀性能,总结并展望铝基非晶防腐涂层存在的问题与未来发展方向。在非晶防腐涂层的开发方面,铁基、锆基和镍基等非晶涂层均有获得优异的耐蚀性能及工业应用案例,而铝基非晶涂层仍然处于实验室研究阶段。梳理并揭示铝基非晶涂层的研究现状,对开发高性能铝基非晶防腐涂层起到积极作用。非晶涂层能够很好地满足酸、碱等强腐蚀性工况环境的使用需求,有望成为新一代防腐材料,将理论数据与应用需求相结合,深入分析铝基非晶涂层的晶化过程与腐蚀行为,对铝基非晶涂层材料与表面防护技术朝着适应复杂多变环境的多重功能一体化以及超长寿命方向发展与应用具有重要意义。

中国高纯电解铜制备工艺及工业应用现状

摘要:随着电子信息工业和智能化革命的发展,中国电子相关行业对原材料的需求和质量要求也愈发严苛。在半导体行业中,铜(尤其是高纯铜)因其本身卓越的物理、化学性质,如优良的电迁移抗力、导电性、导热性、延展性,较低的介电常数及抗腐蚀性等优点,在市场应用中展现出巨大潜力,但在生产供应的质量和数量上始终无法满足半导体行业需求。湿法冶金制备电解铜作为生产高纯铜的主要工艺,其凭借制备方法简单、工艺成熟、生产成本投入少、能量损耗低等优势在高纯金属制备行业中占据主导地位。然而,在高纯电解铜制备过程中,制备工艺、参数控制的差异性会导致高纯电解铜品质波动较大。本文通过论述不同的电解铜制备方案,详细分析电解铜制备生产工艺中的优缺点和实施案例,归纳总结超高纯金属制备方法的优势及挑战。最后,基于中国高纯电解铜生产和需求现状进行了展望,加速高纯电解铜产业化生产建设将有利于加快中国半导体发展所需的高纯电解铜国产化进程,缓解中国高、精、尖领域原材料依赖进口的问题。

铝合金细化剂细化行为研究现状与展望

摘要:晶粒细化处理能够显著改善铝合金的综合性能,对拓展其应用领域意义重大。本文基于异质形核,探讨了点阵错配模型、边边匹配模型以及自由生长模型,肯定了边边匹配模型在筛选潜在晶粒细化剂方面的高效性;根据自由生长模型关于异质相尺寸、形态、分布等对晶粒细化效果影响的理论研究,归纳了物理、化学方法调控第二相进而优化细化效果的研究进展,并且对第二相尺寸影响细化效果的原因进行了理论阐述,最后对优化晶粒细化剂的方向做了展望。