稀土基添加剂对Mg基材料的储氢性能影响及其作用机理

摘要:Mg基材料由于具有高储氢量而被认为是一类存在良好应用前景的固态储氢材料,然而储氢动力学和热力学方面的缺陷限制了其应用步伐。已有研究表明,稀土元素及其化合物对提升Mg 基材料的储氢性能具有显著效果。本文综述了有关稀土对Mg 基材料储氢性能提升效果及其作用机制的研究进展。首先,概述了一系列稀土金属、稀土氢化物、稀土氧化物、稀土卤化物、稀土复合催化剂等稀土材料,对Mg 基材料储氢量、储氢动力学、储氢热力学和储氢循环性能的影响;其次,深入探究了稀土添加剂影响Mg 基材料吸氢和放氢过程的微观机理,重点关注稀土添加剂的晶体结构、微观形貌、化学价态演变规律,及其对Mg 基材料储氢性能的影响机理;最后,总结了本领域存在的若干问题,提出了对应的建议,并展望未来的研究趋势。

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。

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。

高应变速率下钛合金变形行为研究进展

摘要:随着战斗部壳体、装甲防护等高端装备对轻质高强钛合金需求的持续增长, 其在高应变速率(102 ~104 s-1 )和强冲击载荷等极端服役条件下的应用性能面临严峻挑战。系统综述了钛合金在高应变速率加载下的动态力学响应及变形特征, 揭示了其在宏观力学特征与微观组织演化方面相较于准静态加载条件的显著差异。研究表明, 钛合金在高应变速率下普遍表现出明显的应变速率强化效应, 剧烈的绝热温升诱发热软化, 进而促进绝热剪切带(ASB)的形成, ASB 成为钛合金材料动态失效的关键特征。ASB 内部通常由取向随机的等轴纳米晶粒构成, 关于其形成机制尚存争议, 主要包括不连续动态再结晶与连续动态再结晶两类理论。此外, β 型钛合金在高速变形过程中常伴随位错滑移、孪生与应力诱导相变等多机制的复杂耦合作用, 其相互作用关系仍需进一步厘清。希望本综述的总结和分析为深入理解钛合金在极端动态载荷下的力学响应与塑性变形行为提供理论依据与研究参考。

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。

超轻Mg-Li合金的合金化和塑性变形研究进展

摘要:Mg-Li合金具有低密度、高比强度和比刚度、良好的成形性、优异的电磁屏蔽性等特性,是航空航天、武器装备、3C 产业等领域理想的减重材料。对Mg-Li 合金进行了简单概述,重点介绍了合金元素和塑性变形对Mg-Li合金组织与性能的影响,总结了Mg-Li合金的变形织构,探讨了Mg-Li合金研究中存在的问题及发展方向。

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。