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。

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。

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。

建筑铝合金模板的表面改性与耐蚀耐磨性能研究

摘要:为了提升建筑铝合金模板的表面耐蚀性和耐磨性,在6061铝合金模板表面制备了聚氨酯/Al(Ni基非晶合金)涂层,研究了Ni基非晶合金粉替代Al粉比例对复合涂层表面形貌、截面形貌、硬度、耐磨性和耐蚀性的影响。结果表明:随着Ni基非晶合金粉替代率的升高,复合涂层表面孔洞数量减少,孔洞等缺陷所占面积分数有所减小,不同Ni基非晶合金粉体积分数的复合涂层的厚度都约为125μm。在涂层中加入Ni基非晶合金粉后,复合涂层的显微硬度、耐磨性有不同程度提高,与基体的结合强度有不同程度减小,且随着复合涂层中Ni基非晶合金粉体积分数的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,与基体的结合强度和磨损率逐渐减小。添加Ni基非晶合金粉的复合涂层的腐蚀速率都小于未添加Ni基非晶合金粉的T0涂层,且Ni基非晶合金粉体积分数为45%的复合涂层具有较高的硬度、耐磨性及最佳耐蚀性能。

镁合金在模拟人体体液中降解及摩擦磨损机理

摘要: 镁金属具有良好的生物学特性,且植入人体内后能够迅速降解直至完全消失,但由于镁的化学性质较活泼,容易与人体体液发生氧化反应,从而被迅速腐蚀,无法满足髓内钉需要一定降解周期的使用要求,尤其是承载后,摩擦-腐蚀耦合作用可能进一步加剧其降解。通过腐蚀形貌观察、腐蚀速率测试、电化学极化曲线以及摩擦磨损试验等,综合分析了纯镁和镁合金在模拟人体体液(SBF)中的腐蚀速率及摩擦磨损性能。结果表明:镁合金在模拟人体体液中的腐蚀速率较纯镁降低了50%,约为3.98 mm/a;在干摩擦条件下,镁合金的摩擦因数较纯镁的略有下降,磨损量也明显降低;在SBF介质环境中,两种材料的腐蚀都以吸氧腐蚀为主,决定腐蚀速率的主要因素是阳极的极化过程。

3D打印铜及铜合金的研究与应用现状

摘要:铜及铜合金具有优良的导热性、导电性等特性,将其与设计自由度灵活的3D 打印技术相结合,能够显著提升构件的热交换效率、电流传输效率等性能。综述了近年来3D打印铜及铜合金的最新成果,深入对比了不同成形方法的优缺点以及现存问题。大量研究表明,3D打印构件要实现控形与控性,需进行材料—结构—工艺—性能的一体化调控与优化。然而,采用3D打印技术制备铜及铜合金仍面临诸多挑战,因铜对激光的吸收率低、反射率高,激光选区熔化和激光熔化沉积工艺不易使其成形;电子束选区熔化所制构件表面质量较低,不适宜于制造精密零件;粘结剂喷射技术成形后需进行热处理,容易产生收缩变形等问题。此外,介绍了3D打印铜及铜合金的应用领域,这些应用与发展有助于推动这一先进制造领域不断进步和创新。

架空导线用高强铝合金导体材料研究进展

摘要:Al-Mg-Si系铝合金导体材料因其良好的力学性能与电导率被广泛用于高强铝合金导线中,在大跨越、强覆冰等服役场景输电线路中具有技术优势。Al-Mg-Si 合金的力学和电学性能存在相互制约关系,限制了高强铝合金导线的推广应用。综述了高强铝合金导体材料性能提升技术研究进展,讨论了主要合金元素含量控制、微合金化元素添加、热处理制度优化等手段对Al-Mg-Si 合金特征微观结构、综合性能的影响,并介绍了高强铝合金导体材料的应用情况。