激光熔覆碳化物增强钛基硬质合金涂层的性能研究进展

摘要:钛合金因其良好的密度、耐腐蚀性和生物活性被广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。然而,由于硬度不足、耐磨性差、高温易氧化和生物相容性较差等因素,严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。针对这一系列问题,国内外学者利用高硬度、高耐磨性、高温抗氧化性的陶瓷材料,以及激光熔覆层(是一种高效、狭窄的热影响区、高结合强度和致密的工艺),进行了一系列的研究工作。系统深入探讨了在激光熔覆技术中,如何精确选择碳化物增强相以及掌握激光熔覆过程中的关键参数(如激光功率、扫描速度、光斑直径、比能量和送粉量等因素)对所制备涂层的耐磨性能的影响,其次详细探讨了激光熔覆碳化物增强钛基硬质合金涂层在耐磨性、耐腐蚀性、高温抗氧化性及力学性能等方面的使用性能研究,最后,结合原位合成、梯度复合设计等创新方法,重点阐述其涂层在航空航天、生物医学、海洋工程、冶金等工业领域中的应用。并在现有的研究成果上对其未来发展进行了展望和总结。

增材制造铝合金成分设计研究进展

摘要:铝合金作为重要的工程材料,其应用越来越广泛,对应零部件的结构复杂性也越来越高。增材制造技术作为复杂结构零件的重要制备方法之一,近年来得到快速发展。但是,铝合金增材制造过程也面临诸多问题,需要从增材制造工艺方法和合金设计方面进行改善。本文总结了常用合金元素在增材制造铝合金中的作用,并对几种主要的增材制造合金体系及其合金设计的研究现状进行了介绍,包括Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn-Mg-Cu、Al-Ce 等成分体系;同时,还总结了通过合理选择合金元素消除增材制造过程中的冶金缺陷的方法,以期为增材制造高性能铝合金的研究和应用提供参考。

6系铝合金复杂车身构件超低温成形研究

摘要:针对当前铝合金超低温成形技术研究中构件形状简单和较少关注尺寸精度的问题,建立复杂车身构件超低温成形工艺研究平台,并进行了铝合金A6111-T4 构件的超低温成形研究,在成形性、尺寸精度和力学性能三个方面将超低温成形构件与室温成形构件进行对比。研究结果表明超低温成形技术可在不改变构件力学性能的前提下实现更高的壁厚均匀性,证明了其成形复杂形状零部件的优势和能力,这是材料超低温变形条件下应变硬化指数升高导致的。然而,也同时发现铝合金超低温成形构件存在回弹量大的现象,这可能和超低温下材料强度较高有关,未来需进一步发展相应的回弹预测和调控方法。研究结果有望促进铝合金超低温成形技术在车身复杂薄壁构件制造中的研究和应用。

高成形镁合金板材最新研究进展

摘要: 镁合金作为当前应用广泛的轻量化金属结构材料,具有高比强度和比刚度、优良的阻尼性能以及可回收等优点。同时,中国拥有丰富的镁资源,其应用与推广可起到缓解中国铁、铝矿等传统金属材料的短缺问题和降低污染的作用。 变形镁合金在航空航天、交通运输和生物医用支架等领域受到广泛青睐。但是, 大部分变形镁合金具有密排六方(hcp)晶体结构,室温下能够开动的独立滑移系较少,因而在塑性变形时易形成强基面织构导致其室温塑性成形能力差。如何提高镁合金板材的室温成形性能是扩大镁合金应用当前亟待解决的主要问题之一。综述了近年来国内外研究学者在改善镁合金板材室温成形性的工作及研究进展,主要集中在添加合金元素和塑性预变形调控来消融强织构与低成形壁垒,阐述了添加稀土元素、微合金化、新型轧制及挤压加工、预变形塑性加工等手段对镁合金板材微观组织结构、晶体取向及成形性能的调控规律,为制备高成形性镁合金板材制备提供参考。

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。

免热处理铝合金大型结构件一体压铸研究进展

摘要:在“双碳”目标下,新能源汽车市场占比逐年增加,同时其车身质量大、续航里程短等问题日益凸出,较重的车身会直接影响车辆的续航性能。免热处理铝合金大型结构件一体压铸技术为解决上述问题提供了可能。本文首先总结了免热处理铝合金材料的研究现状,针对元素配比及合金体系划分进行梳理;其次,分析不同工艺参数对压铸技术的影响规律,针对大型结构件一体压铸流程长、构型复杂等特点提出相应建议;再次,对大型压铸机结构优化、模具优化及热平衡问题进行分析,总结一体压铸装备发展现状,探讨未来关键技术走向。最后,对材料发展、模具设计、结构工艺优化等潜在问题进行总结与展望,为免热处理铝合金大型结构件一体压铸研究提供参考和指导。

海洋钛合金低成本化应用技术进展与展望

摘要:海洋经济已成为全球经济发展的重要支柱之一。南海海洋环境的高温、高湿、高盐雾、强辐照,导致海洋工程材料和装备服役出现严重的腐蚀问题。钛合金具有低密度、高比强度、高耐蚀性等突出优点,是海洋工程装备的优选材料,但昂贵的应用成本严重制约了其应用拓展。如何降低钛在海洋领域的应用成本已成为海洋钛合金发展的重点。文章从钛的低成本提取和钛的减量使用两个方面,回顾了国内外钛的低成本应用研究进展,剖析了3 种钛的低成本提取技术,概述了钛钢热机复合工程、高能束流制备钛合金涂层和钛钢超声复合3 种钛的减量使用技术途径,展望了海洋钛合金低成本规模化应用的发展模式,针对性提出了深化基础研究、开展产品应用研究、强化人才培育与引进、加强产学研结合与技术转化等发展建议,以期促进中国海洋钛合金产业整体水平提升和高质量发展。

工业纯钛TA2的电解抛光/腐蚀工艺

摘要: 对工业纯钛TA2的电解抛光/腐蚀的电解液配方和工艺参数进行了研究与优化,得到的最佳电解液配方是90 mLHF,20 g (NH4) 2S2O8,200 mL CH3CH2OH,360 mL H2O,与之匹配的工艺参数是抛光电压50 V,电解液流量20 mL/s,抛光时间50 s,电解抛光/腐蚀后得到的试样表面平整,组织清晰,无污染,且制样时间短,较机械抛光/腐蚀有很大的进步,采用该配方,调整相应工艺参数便可电解抛光其他钛合金材料。

Mg-Zn系耐热镁合金抗蠕变性能的研究进展

摘要:当温度高于120 ℃时,镁合金的抗蠕变性能降低,耐热性能差,这限制了镁合金的广泛应用。为了扩大其应用范围,有必要提高其抗高温蠕变性能。本文从合金化方法、热处理工艺和变形工艺三个方面综述了Mg-Zn系耐热镁合金抗蠕变性能的研究进展。采用合金化方法,包括添加稀土元素、碱土元素、其他非稀土元素和混合添加稀土及非稀土元素,形成高热稳定性或半连续网络的析出相,钉扎晶界、阻止高温孪生;热处理产生的高密度片层有效防止蠕变变形;塑性变形虽会细化晶粒,促进晶界滑动,但含稀土元素的Mg-Zn合金变形后,合金产生晶界偏聚,界面能降低,晶界热稳定性提高,高温蠕变后细晶甚至纳米晶粒可保持不变,抗蠕变性能显著提高。最后对Mg-Zn系耐热镁合金的发展趋势进行了展望。

析出强化铝合金氢脆行为研究进展

摘要:氢脆是材料科学与工程中的一种复杂现象,会导致高强度时效强化铝合金的力学性能下降,严重影响铝合金产品的服役寿命。首先介绍了氢进入材料的形式,包括制造过程引入的吸氢、氢气暴露、腐蚀引起的吸氢以及人工充氢;其次综述了氢与微观组织的相互作用,重点关注不同时效状态合金内部析出相、位错和晶界状态对氢脆的影响;最后探讨了氢脆的相关机理,包括氢增强脱粘机制、氢增强局部塑性机制、吸附诱导位错发射机制以及混合机制,并对未来该领域研究工作进行了展望,以期为抗氢脆铝合金以及储氢铝合金设计提供理论参考。