增材制造铝合金残余应力研究现状及展望

摘要:增材制造铝合金构件在制造过程中产生的残余应力已成为影响其性能的关键因素。全面了解导致残余应力形成的潜在机制并制定有效的预测和控制策略,对提高铝合金部件的结构性能至关重要。本文系统地阐述了增材制造铝合金残余应力领域的最新研究进展。首先,讨论了残余应力在增材制造铝合金性能方面的影响,包括对缺陷、组织及机械性能的影响;其次,分析了残余应力的产生机制,涉及复杂的热应力场与显微组织演变;同时,审查了影响残余应力的各种因素,发现其主要与构件结构和制造工艺有关;然后,探讨了多种先进检测技术的应用情况,包括X 射线衍射法、中子衍射法等;此外,综述了基于精确模型的预测方法及表面处理等调控策略对改善构件残余应力方面的效果。最后,总结并展望了增材制造铝合金残余应力的发展趋势和方向。

Mg-Zn-Y系镁合金的研究现状与展望

摘要:镁合金作为“21 世纪的绿色工程材料”,在航空航天、汽车、电子等领域具有广阔的应用前景。在诸多镁合金中,Mg-Zn-Y合金由于其独特的组织结构和优异的力学性能而成为研究热点。综述了近年来Mg-Zn-Y合金的研究现状。介绍了Mg-Zn-Y合金的物相与显微组织,主要对其存在的三种平衡相进行了简介,即准晶I相(Mg3YZn6)、W相(Mg3Y2Zn3)和LPSO-Z相(Mg12YZn);重点综述了主要合金元素(Zn、Y、Zr、Nd、Mn、Ca等)、变形加工处理对其微观组织及强韧化行为的作用规律,并总结了相应的铸态及变形态合金的力学性能。基于已有的研究基础展望了合金的未来发展方向。

铜合金的腐蚀与防护研究进展

摘要:铜合金具有良好的导电性和导热性,是应用最广泛的工业材料之一。铜合金服役过程中常与酸、碱、盐等腐蚀介质接触,易引起铜合金的腐蚀, 最终导致失效,对生产制造带来危害。提高铜合金的耐腐蚀性有利于进一步扩展其应用领域。本文主要归纳了Cr,Pb,Ti,Al,Mn,Ni以及稀土元素的添加对合金耐蚀性能的影响,通过合金元素的添加可以改变铜合金表面腐蚀产物膜的组成和形貌,减小相与相之间腐蚀电位差, 以及减少有害杂质的存在,以此来改善铜合金的耐蚀性能。塑性变形和热处理是改善铜合金力学性能的常用手段,经塑性变形和热处理过后的铜合金,其微观组织形貌和分布发生了变化, 因此对合金耐蚀性能也有一定的影响。本文主要从合金化、塑性变形及热处理3个方面对铜合金耐蚀性能影响进行综述,最后对铜合金的腐蚀防护研究进行总结和展望。

氧化铝材料的强韧化研究进展

摘要:氧化铝(Al2O3)材料因其高强度、高硬度、低导热性以及化学稳定性, 被广泛应用于航空航天、牙齿修复、汽车制造、电子器件等领域. 然而, 其本征脆性导致的低断裂韧性显著限制了其在主承重部件中的规模化应用.因此, 同步提升Al2O3材料的强度和韧性, 已成为材料领域亟需突破的技术瓶颈. 本综述首先简要概述了Al2O3材料的基本属性, 随后从物相、组分及仿生微纳结构三个方面系统总结了Al2O3材料的强韧化研究进展, 为后续高强高韧陶瓷基复合材料的高效构筑提供理论基础与技术参考.

冷喷涂制备铝基复合涂层研究现状

摘要:陶瓷颗粒增强铝基复合涂层具有低密度、高强度、高刚度以及良好的耐磨性能等优点,在航天航空和汽车工业领域被广泛应用。冷喷涂可以避免材料熔化引起的氧化和相变问题,还具有沉积效率高、孔隙低、结合强度高等优点,在铝基复合涂层制备领域应用前景广阔。对冷喷涂技术制备铝基复合涂层的研究现状进行归纳和总结,介绍了不同方法制备铝基复合粉末在喷涂过程中的沉积原理, 围绕常用的Al2O3、SiC、B4C、TiN 和其它增强颗粒铝基复合涂层,分析了冷喷涂沉积铝基复合涂层的微观结构和性能,同时阐述了热处理对铝基复合涂层性能的影响规律。最后,对潜在的铝基复合涂层性能优化方法进行了展望。

铜及其合金梯度结构制备及性能研究进展

摘要:高性能铜及铜合金由于其高导电性、 高导热性、高强度、高耐蚀及可镀性、易加工性等系列优良特性而成为多个领域开发中必不可少的材料。研究发现,梯度结构的存在可有效提高铜及铜合金的强度,同时保持原有的塑性。区别于传统铜及其合金,表面细晶到心部粗晶的逐渐过渡及位错缺陷等的相互作用使梯度结构铜表现出更好的强塑性协同效应,正是这种异质性促使材料性能进一步提升。然而,基于梯度结构材料的异质性,传统铜及其合金的变形机制、制备技术及仿真模拟等并不适用于梯度结构铜及其合金,这使得梯度结构铜及其合金的实际生产应用受到极大限制。鉴于此,本文从梯度结构的制备工艺其性能改善方面综述了现有梯度结构铜及其合金的研究进展,梳理了诸多领域内梯度结构铜及铜合金材料的发展及现状, 并分析了梯度结构铜合金材料的研究趋势与应用需求。

镁合金半固态注射成型技术的发展现状与应用前景

摘要: 半固态注射成型技术近年来为镁合金行业注入了新的活力,综述了镁合金半固态注射成型技术的发展现状与应用前景。首先,阐述了镁合金半固态注射成型工艺的原理及优势,总结了镁合金半固态注射成型机的发展历程,指出中国在大型化装备技术领域正逐步成为创新引领者。进一步分析了基于半固态工艺技术的镁材料组织与性能研究的最新进展,指出该技术是充分挖掘镁合金性能潜力、减少铸造缺陷的重要方法之一。除Mg-Al体系外,随着新型半固态镁合金的研究,半固态注射成型的镁基复合材料因具有短流程、高性能的特点而受到关注。镁合金半固态注射成型技术已在消费电子、交通工具等领域得到应用,正逐步拓展至大型结构件的生产制造,特别是在新能源汽车领域展现出巨大的应用潜力和前景。

高强高导铜合金的强化机理及发展现状

摘要: 高强高导铜合金因其良好的机械性能、出色的导电性和导热性能,广泛应用于机械制造、电子电气工程、交通运输、航空航天等工业领域。纯铜虽然具有出色的导电和导热特性,但其强度不足,难以满足工程部件对性能的要求,限制了其进一步应用和发展。因此,开发高强高导铜合金的主要目标是在确保高导电性的基础上,显著提升其强度。本文详细介绍了高强高导铜合金的三个发展阶段:第一阶段抗拉强度为400—500 MPa,电导率在80%IACS 以上;第二阶段抗拉强度高达450—600 MPa,电导率为60%—80%IACS;第三阶段抗拉强度超过600 MPa,同时电导率大于80%IACS。综述了高强高导铜合金的机理,对4 种强化方式(固溶强化、沉淀强化、细晶强化和形变强化)的原理进行了说明,对不同强化机理的强化效果及其微观层面进行了分析,阐述了当前典型高强高导Cu-Cr 系合金(Cu-Cr-Zr、Cu-Cr-Ag、Cu-Cr-Mg 和Cu-Cr-Ti)添加不同微量元素后系列合金的强化机理和研究进展。最后,对高强高导铜合金未来的发展趋势和研究方向进行了展望:借助机器学习、第一性原理计算以及热力学计算等手段进行理论指导开发多组元微合金化铜合金;深入研究析出相Cr 与Cu 基体的取向关系来提升Cu-Cr 系沉淀强化型铜合金的性能;此外,如何控制Cr 析出相的成核、生长和分布以最大限度地提高强度,亦是未来研究的关键方向。

多孔阻尼镁合金制备及性能的研究进展

摘要:多孔金属是一种新型轻质的结构-功能材料,其内部连通或不连通的孔隙结构,使其具有优良的阻尼性能、热物理性能、电磁学性能等,被广泛应运在航空航天、轨道交通、生物医学、散热器等领域。基于此,以多孔镁为出发点,简述了多孔镁几种常用的制备方法,概述了多孔镁阻尼性能、力学性能和耐腐蚀性能等方面的研究现状。分析了提高其力学性能和耐腐蚀性能的强化措施,并对多孔金属未来的研究方向进行了展望,以期为制备工艺成熟、性能优良的多孔镁合金提供参考。

镍基高温合金载能束增材修复技术研究现状

摘要:镍基高温合金在高温下具有较强的抗蠕变、耐氧化和防腐蚀性能,被广泛应用于航空航天发动机和工业燃气轮机等热端部件。在恶劣的工作条件下,热端部件受到磨损、冲击、高温侵蚀和交变应力的作用易产生烧蚀、热裂纹、断裂等损伤,直接影响装备的服役安全。因此,如何恢复镍基高温合金损伤件的使役性能是目前亟待解决的问题。载能束具有能量集中、穿透性强、热输入低等特点,可用于快速恢复镍基合金受损零件的尺寸和性能,且修复区与基体形成良好的冶金结合,为镍基高温合金的优质、高效修复提供了可行途径。本文介绍了激光、电子束、电弧和等离子等载能束增材修复工艺的技术原理,归纳了镍基高温合金修复的瓶颈难题,综述了当前针对镍基合金修复难点所取得的重要研究进展,指出了载能束增材修复镍基高温合金的发展方向。