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。

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。