海洋钛合金低成本化应用技术进展与展望

摘要:海洋经济已成为全球经济发展的重要支柱之一。南海海洋环境的高温、高湿、高盐雾、强辐照,导致海洋工程材料和装备服役出现严重的腐蚀问题。钛合金具有低密度、高比强度、高耐蚀性等突出优点,是海洋工程装备的优选材料,但昂贵的应用成本严重制约了其应用拓展。如何降低钛在海洋领域的应用成本已成为海洋钛合金发展的重点。文章从钛的低成本提取和钛的减量使用两个方面,回顾了国内外钛的低成本应用研究进展,剖析了3 种钛的低成本提取技术,概述了钛钢热机复合工程、高能束流制备钛合金涂层和钛钢超声复合3 种钛的减量使用技术途径,展望了海洋钛合金低成本规模化应用的发展模式,针对性提出了深化基础研究、开展产品应用研究、强化人才培育与引进、加强产学研结合与技术转化等发展建议,以期促进中国海洋钛合金产业整体水平提升和高质量发展。

工业纯钛TA2的电解抛光/腐蚀工艺

摘要: 对工业纯钛TA2的电解抛光/腐蚀的电解液配方和工艺参数进行了研究与优化,得到的最佳电解液配方是90 mLHF,20 g (NH4) 2S2O8,200 mL CH3CH2OH,360 mL H2O,与之匹配的工艺参数是抛光电压50 V,电解液流量20 mL/s,抛光时间50 s,电解抛光/腐蚀后得到的试样表面平整,组织清晰,无污染,且制样时间短,较机械抛光/腐蚀有很大的进步,采用该配方,调整相应工艺参数便可电解抛光其他钛合金材料。

Mg-Zn系耐热镁合金抗蠕变性能的研究进展

摘要:当温度高于120 ℃时,镁合金的抗蠕变性能降低,耐热性能差,这限制了镁合金的广泛应用。为了扩大其应用范围,有必要提高其抗高温蠕变性能。本文从合金化方法、热处理工艺和变形工艺三个方面综述了Mg-Zn系耐热镁合金抗蠕变性能的研究进展。采用合金化方法,包括添加稀土元素、碱土元素、其他非稀土元素和混合添加稀土及非稀土元素,形成高热稳定性或半连续网络的析出相,钉扎晶界、阻止高温孪生;热处理产生的高密度片层有效防止蠕变变形;塑性变形虽会细化晶粒,促进晶界滑动,但含稀土元素的Mg-Zn合金变形后,合金产生晶界偏聚,界面能降低,晶界热稳定性提高,高温蠕变后细晶甚至纳米晶粒可保持不变,抗蠕变性能显著提高。最后对Mg-Zn系耐热镁合金的发展趋势进行了展望。

析出强化铝合金氢脆行为研究进展

摘要:氢脆是材料科学与工程中的一种复杂现象,会导致高强度时效强化铝合金的力学性能下降,严重影响铝合金产品的服役寿命。首先介绍了氢进入材料的形式,包括制造过程引入的吸氢、氢气暴露、腐蚀引起的吸氢以及人工充氢;其次综述了氢与微观组织的相互作用,重点关注不同时效状态合金内部析出相、位错和晶界状态对氢脆的影响;最后探讨了氢脆的相关机理,包括氢增强脱粘机制、氢增强局部塑性机制、吸附诱导位错发射机制以及混合机制,并对未来该领域研究工作进行了展望,以期为抗氢脆铝合金以及储氢铝合金设计提供理论参考。

铜及铜合金管材三辊行星旋轧研究及应用现状

摘要: 随着对铜管材产品质量及效率的要求越来越高,管材需要满足薄壁化、大螺旋角化和高齿化等更高标准。现有三辊行星旋轧工艺对管材组织未定量控制, 组织及性能均匀性难以保证,对后续产品质量及性能产生不利影响。针对以上问题,对三辊行星旋轧工艺的研究与应用进行了文献调研,对相关研究机构、进展以及目前存在的研究盲点和问题进行了梳理和归纳。结果表明,科研院所、高校及企业对铜及铜合金三辊行星旋轧工艺的宏观规律做了大量研究,对轧制过程中的微观组织演变也有一定研究,但目前还缺少对轧制水冷流量及组织定量调控的相关研究。三辊行星旋轧的定量化、差异化、精准化冷却,将可能成为解决现有轧制管材缺陷的最有效途径之一,为管材三辊行星旋轧工艺的智能化奠定理论模型及机理基础,成为未来的研究热点。

钛合金内衬薄壁腔体结构设计与性能研究

摘要:二极磁铁真空管道是强流重离子加速器装置增强器的关键设备,为了降低涡流效应、减小磁铁气隙及降低真空管道加工难度,采用厚度为0.3mm 的不锈钢包裹3D打印钛合金内衬骨架制作薄壁腔体.通过仿真模拟对内衬骨架进行结构优化设计,制作薄壁腔体进行变形量测试和高温烘烤强度测试.完成了3D打印钛合金出气性能评价、薄壁腔体镀TiGZrGV 薄膜前后极限真空测试和涡流发热对真空性能影响的研究.研究结果表明,内衬骨架厚度为4mm、宽度为11mm、间距为15mm 时,不锈钢和钛合金应力小于强度极限;拱形高度为0.5mm 的内衬骨架实测变形量为0.78mm,经过35次250℃高温烘烤后结构稳定;TC4钛合金材料的出气性能和薄壁腔体的极限真空性能满足设计指标要求.

冷喷涂铜涂层研究进展

摘要: 冷喷涂技术自其发现,就在制备致密金属涂层方面表现出突出的优势,但有时候涂层性能并不能满足工业需要。鉴于此,以被广泛关注的纯铜为例,主要综述了近年来国内外冷喷涂铜涂层的工艺与性能特征,讨论了4种后处理工艺对冷喷涂铜涂层组织及性能的影响,并给出了冷喷涂铜涂层在主要领域的应用,最后对冷喷涂制备纯铜仍然存在的难题与解决策略进行了分析展望。

机器学习在增材制造轻合金疲劳寿命预测中的应用

摘要:增材制造作为一种先进制造技术,被广泛用于航空航天、生物医疗、汽车制造等领域。但是,由于其快速加热和冷却的工艺特征,导致增材制造产品的力学性能和疲劳行为与传统技术制造产品存在显著差异,因此采用常规方法很难准确预测其疲劳寿命。机器学习凭借其高效处理高维物理量之间复杂非线性关系的能力,为预测疲劳寿命开辟了新的途径。本文在综述疲劳寿命预测常用的机器学习模型基础上,以影响疲劳寿命的不同因素作为输入参数,综合分析了机器学习在增材制造轻合金疲劳寿命预测中的应用,阐明了机器学习在精确预测疲劳寿命中所面临的挑战,提出了机器学习预测增材制造疲劳寿命的研究方向,为改善增材制造轻合金疲劳寿命提供了新思路。

铝合金框梁零件加工变形仿真与预变形装夹技术

摘要:铝合金框梁薄壁零件被广泛应用于航空航天领域,然而在机械加工过程中该类零件往往出现严重变形,铝合金毛坯的初始残余应力是导致加工变形最主要的因素。本研究以典型单面三框零件为研究对象,并以“生死单元”的方式开展了加工变形有限元仿真,提出了以预变形装夹方法为核心的加工变形控制方法,设计了适用于典型单面三框零件的装夹布局,开展了加工变形控制方法的有效性验证。实验结果表明,相对于传统的真空吸盘装夹方式,本研究提出的预变形装夹方式能够在最大变形量和平面度两个指标方面分别实现66.5%和55.8%的优化。

镁合金电弧增材技术基本工艺及工艺因素影响综述

摘要:轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm3,是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一。这两点使电弧增材镁合金大型复杂构件的生产研究受到重视。然而,电弧增材涉及电磁、传热、流体等复杂物理变化,同时镁合金又存在易氧化、易挥发等问题,这对电弧增材的工艺控制提出严峻考验。为此本文归纳总结了镁合金电弧增材技术基本工艺类别,分析了主要工艺参数对电弧增材制造镁合金成型质量、微观组织、力学性能的影响规律和深层机理,指出了镁合金电弧增材技术的现有问题,最后对镁合金电弧增材技术的未来研究方向提出了一些建议和展望。