γ-GTiAl合金的加工特性及能场辅助技术研究进展

摘要:γ-GTiAl合金密度小、比强度高,具有优异的高温抗氧化性能,在航空航天领域有着广泛的应用潜力,然而,由于其高脆性和低室温塑性,被认为是典型的难加工材料,加工过程中存在高切削力、快速刀具磨损和表面缺陷等挑战.近年来,能场辅助加工技术为解决这些问题提供了新的思路.系统分析了γ-GTiAl合金的材料特性、加工特性及表面完整性,并重点探讨了能场辅助加工技术的研究进展,包括在减小切削力、延长刀具寿命及提升表面质量中的应用效果.同时梳理了当前研究的局限性,并提出了未来发展趋势,以期为γ-GTiAl合金的高效加工提供理论与技术参考.

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。

钛提取技术现状与新兴熔盐电解工艺研究进展

摘要:钛金属因其轻质和高强度的优良性能,广泛应用于高端科技领域。推动钛金属的发展对社会具有重要影响。钛的发展与其提取技术密切相关,钛提取技术是现代钛工业中的关键环节,其进步对于将钛材料从高端应用转向大众化和大规模化应用具有决定性意义。因此,本文梳理了工业提取钛所采用的Kroll法的现状,并重点对比了近年来提出的新型熔盐电解工艺。钛冶炼中使用的Kroll法具有良好的还原性、大规模产能和成熟的技术等优点但也存在诸多缺点,主要包括对环境的影响和生产过程中的高能耗。这些生产问题未能得到有效解决,导致生产成本居高不下,从而使钛金属的价格难以降低。近年来,多种熔盐电解技术在钛提取方面取得了研究进展, 如碳热硫化-电解、铝热还原-电解联合、难熔含氧酸盐直接电解、氟化物体系溶解TiO2电解以及KCl-MgCl2-YCl3熔盐镁热还原和熔盐固态脱氧法。这些新技术在钛提取上取得了显著进展。通过不断的创新与实践,有望在不久的将来形成更高效的钛提取工艺,以替代现有的工业工艺。随着科技的不断创新,金属钛行业将在未来实现更加蓬勃的发展。

可降解铝合金在油气田开采中的开发应用进展

摘要:可降解金属是完成设定功能后,在含水体环境中可分解成粉体的材料。随着非常规油气田开采技术的迭代进步,可降解金属的潜在应用包括但不限于压裂球、桥塞、球座等。本文以可降解铝合金为例,概述了可降解的含义、铝的降解原理、可降解铝在油气田开采装备中的优势;归纳了压裂工具的力学性能、降解性能、环境相容性等要求;介绍了Al-Ga-In-X、Al-Ga-Sn-X和Al-Ga-In-Sn-X(X为Mg、Cu、Zn、Ti等元素)等较为成熟的可降解铝合金体系及降解机理;总结了温度、介质类型、制备技术等影响降解性能的因素;列举了可降解金属在油气田开采装备中的应用案例。提出了目前函需解决的产学研用合作、行业标准等问题,展望了今后的发展方向。

高强铝合金薄壁构件超低温成形制造研究进展

摘要:新概念、长寿命、可重复使用航空航天器对传统高强铝合金薄壁构件的制造工艺和服役性能提出更高要求,如何实现该类复杂构件的高性能成形制造是当前亟待解决的难题。分析高强铝合金薄壁件整体成形技术存在的巨大挑战,在发现铝合金超低温“双增效应”的基础上,概述高强铝合金超低温成形技术的提出背景,综述分析近年来国内外学者在铝合金超低温变形双增效应与微观机制、超低温宏微观变形原位测试方法、超低温成形工艺与关键技术、超低温成形装备与典型应用等方面的研究进展,展望铝合金超低温成形技术未来的发展方向,为制造高性能航空航天器、电动汽车以及新能源储运装备等铝合金整体复杂曲面构件提供新途径。

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。

镁基合金微弧氧化热控涂层的研究进展

摘要:镁基合金因质轻、高比强度、优良的阻尼和加工性能等特点,在航空航天等多个领域应用广泛。热控涂层是航天器热设计常用的一种被动热控制技术。选用合适的热控涂层,能使航天器某些部位处于期望的温度范围内,这对于航天器正常在轨运行具有重要的作用。而微弧氧化(MAO)技术可在镁合金表面原位生长结合力强的陶瓷膜,对镁基合金进行有效防护的同时,还可通过改变实验参数对涂层的热控性能进行调控,使其温度处在一个适宜的范围。目前,镁基合金热控涂层存在热控效率低、耐太空辐照性能差、耐蚀性和热震性能差等问题,围绕提升镁基合金热控涂层性能,简单介绍其热控机理,并从实验参数和色度性质两方面对热控性能的影响进行了综述。反应时间作为关键实验参数,通过改变氧化涂层的厚度、粗糙度及孔洞数量等表面结构影响其热控性能。氧化过程中,占空比、电源频率和电流密度等电参数,通过改变能量供给状况,显著改变涂层的表面形貌与微观结构,进而调控其吸收率、发射率及抗紫外辐照等性能。此外,在电解液中添加不同的着色盐可以改变氧化涂层的色度值,进而影响其吸收率、发射率、耐腐蚀及抗热震等性能。这些实验参数对热控涂层各方面性能影响的研究,对研制综合性能更好、应用更广的微弧氧化热控涂层具有重要的指导意义。

钛合金增材制造工艺的研究进展

摘要:钛合金因其高比强度、优异的耐蚀性和良好的生物相容性,在航空航天、船舶和生物医疗等领域得到了广泛应用。增材制造技术能够成形复杂结构和形状,其与钛合金的特性相结合,可以展现出巨大的应用潜力。 然而增材制造过程中复杂的热历史会导致钛合金成形件出现力学性能各向异性、塑韧性不足以及孔缺陷引起的强度降低等问题,目前常采用事前工艺参数优化,事后后处理的方法对成型件质量进行把控。本研究综述了选区激光熔化(SLM)、激光近净成形(LENS)、电弧熔丝增材制造(WAAM)和电子束增材制造(EBAM)4种主要钛合金增材制造工艺的研究进展,分析了这些工艺的共性问题,并对未来的发展方向进行了展望.

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。