大吨位高强高导铜材料的连续化绿色生产

系统研究了高强高导铜材料的强化机理和制造技术,提出了“增强强化相”(提高弥散强化相强度)、“超饱和固溶”(提高基体中弥散强化相浓度)、“柔性包裹铜晶界”(提高材料高温强度等新型强化机制)的创新思路,为同时具有高强度和高导电、高导热的铜基材料成份和显微组织设计提供了理论基础,并在材料学科权威期刊发表相关论文20余篇。发展出高强高导铜的大吨位、连续化、绿色制造技术,实现了全真空大吨位铬锆铜材料的规模生产,具有工艺简单、流程短,所制备的材料结构全致密、显微组织无偏析、性能均匀一致等优点。高强高导铜材料生产项目技术评估价为1500万元,采用混合实施模式(支付西安交通大学300万元现金,发明人技术入股1200万元),与陕煤集团合作成立了发明人技术入股、骨干团队现金参股的混合所有制企业。建成了一期千吨量级生产线,产品在多个国家龙头企业获得规模应用,并即将建设万吨量级生产线,对于国家高铁、芯片、发动机等多个领域关键材料的升级换代具有重要意义。

低合金钢/不锈钢双金属复合结构件界面行为研究进展

低合金钢/不锈钢双金属复合结构件兼具优异的耐蚀性能和较低的生产成本,被应用于含CO_(2)、H2S油田地面集输管道等领域,但由于低合金钢与不锈钢热物性能存在差异,在冶金结合过程中,双金属界面附近会存在较大的残余应力,在残余应力与腐蚀介质的双重作用下,双金属复合结构件界面附近容易发生应力腐蚀开裂。简要介绍了低合金钢/不锈钢双金属复合结构件的制造技术,对双金属连接界面附近不锈钢侧合金元素的扩散、应力腐蚀开裂的研究现状和关键技术进行了总结,分析了低合金钢/不锈钢双金属结构件过渡材料的选用原则,并提出了过渡材料或焊接材料的选用建议,为双金属复合结构件的研究和应用提供参考。

基于误差最小化的铸造不锈钢零件高速切削工艺方法研究

铸造不锈钢零件在切削过程中容易产生变形和振动,导致表面粗糙、切削尺寸偏差大。为了解决这一问题,提出基于误差最小化的铸造不锈钢零件高速切削工艺方法研究。在数控机床的支持下,采用在线测量的方式测量铸造不锈钢零件数据,将数控机床测量的坐标值转换为零件表面实测点,获取合适的测量点完成对加工路径的规划,在此基础上通过粗加工和精加工结合的形式对铸造不锈钢零件进行高速切削处理,并以误差最小为目的对加工误差进行补偿处理。实验结果表明:提出的基于误差最小化的高速切削工艺方法加工误差小、精度高,零件表面质量高,该工艺方法的实用性得到了增强。

可伐合金预氧化工艺对金属-玻璃封接气密性的影响研究

可伐合金和硅硼玻璃是通过可伐合金表面的氧化物与玻璃互溶而紧密结合在一起的,因此可伐合金的预氧化工艺是金属-玻璃封接的关键工序,是直接影响金属-玻璃封接气密性的重要因素。基于空气预氧化方法分析预氧化温度、时间、曲线等工艺因素对可伐合金在空气中预氧化及封接外壳气密性的影响。结果表明,可伐合金在空气中的氧化层厚度随温度和时间单调增加,在500~550℃空气气氛中氧化15~20 min,可伐合金表面形成0.7~1.6μm厚的氧化层,金属-玻璃封接外壳可获得较高的气密可靠性。

考虑微刃口几何的Ti-6Al-4V钛合金加工切削力仿真预测与试验研究

切削刀具刃口半径对材料加工过程有着重要影响,其中如切削力、切削应力以及刀—屑交界面的温度分布,这些参数最终都会作用在刀具寿命和工件已加工表面完整性上。刀具刃口圆形钝化处理能够使刀具不易在切削过程中出现崩刃。本研究借助有限元方法对钝圆刃口刀具切削过程进行深入研究,其中有限元模型采用耦合欧拉—拉格朗日(Coupled Eulerian Lagrangian,CEL)方法建立。为研究刀具刃口对切削过程影响,本研究的切削工况包括四种刀具刃口半径(10μm,20μm,30μm,40μm)和三种未变形切屑厚度(0.1mm,0.15mm,0.2mm),对12种工况分别进行仿真和试验研究,验证所提出的有限元模型的准确性和合理性。在此基础上,进一步对仿真结果中的切削温度、切削应力和材料流动状态等过程量进行深入分析研究发现,随着刀具刃口半径的增加,两向切削力的刃前切削应力和最高切削温度都呈增长趋势,最高切削温度由前刀面向后刀面移动。本研究或为钛合金切削过程的机理理解及难加工材料刀具和切削参数设计提供支持。

镍基铸造高温合金返回料回收再利用现状及发展趋势

镍基铸造高温合金材料通常含有多种稀贵金属,因此,其返回料具有重要的回收再利用价值。本文综述了国内外镍基铸造高温合金的返回料的回收再利用的现状以及主流的返回料净化处理工艺技术。在此基础上,对未来返回料的有效再利用技术及发展趋势进行展望,为国内相关行业中返回料的回收再利用提供借鉴。

聚焦声透镜对钛钽合金微切削的影响

功率超声振动加工钛钽合金时,空化微射流的数量与速度是微切削加工效率的关键影响因素,使用聚焦声透镜可以提高聚焦区域的声压和空化效率,加工效率随着微射流的数量和速度增大而增大。设计并制作了基于35kHz声源频率的菲涅尔衍射透镜,借助COMSOL软件对透镜工作环境进行模拟,确定最佳工作位置,透镜会改变超声场内声压分布,将声压汇聚在更窄范围内,透镜聚焦增益2~10倍。根据仿真结果进行的钛钽合金空蚀实验结果表明,相较于无透镜组,有透镜组的钛钽合金表面粗糙度变化更大,空蚀坑数量更多,坑深与径宽更大,可以认为菲涅尔聚焦声透镜对钛钽合金微切削有促进作用。

稀盐酸对铸造镁合金回炉料混料判定的影响

在铸造镁合金熔炼过程中添加回炉料时,用稀盐酸滴在回炉料锯切的光洁面上,可根据合金表面与稀盐酸反应时不同的反应现象区分铸造镁合金材料牌号。有效识别回炉料成分,防止发生混料、造成成本浪费。

淬火应力引起的车轮钢焊接裂纹研究

对出现焊接裂纹的车轮钢裂纹处进行微观结构分析、能谱分析,检测结果显示,焊接热影响区晶粒长大严重,且焊接后焊缝位置从高温急冷至室温,冷却速率较快,产生了较大的淬火应力,最终在焊缝位置处产生较大面积的晶粒裂纹,导致焊接开裂。用户制作轮辋焊接工艺结束后,设定焊接电流范围为7800~9500 A、顶锻时间为0.2 s,并对焊缝位置进行空冷或者缓冷,大大提高了车轮钢产品焊接质量,降低了焊接裂纹产生的几率。

等离子堆焊工艺对新能源柴油机气阀机械性能的影响

采用等离子堆焊技术在42CrMo合金结构钢基体制备不同热输入条件下的Colmonoy56 SPL粉末合金堆焊层,通过金相显微镜、扫描电镜、硬度测试等手段对合金层的微观组织、成分、稀释率、洛氏硬度、显微硬度进行分析.结果表明:合金层主要由3种相组成,分别是γ-Ni基体相、富Cr的碳化物相、菊花状的共晶组织相;不同热输入条件下合金层的稀释率、微观组织存在差异,不同相的单相显微硬度差异明显,共晶组织的相比例影响合金层宏观洛氏硬度,随着共晶组织相比例的增大,合金层硬度呈减小的趋势.

某车型后桥稳定杆销断裂分析和优化

某车型后桥稳定杆销在车辆路试过程中出现断裂故障,通过对后桥稳定杆销故障件进行材质、硬度和断口金相分析,结合该车型后桥稳定杆销的结构应力分析结果、零件制造工艺以及台架试验复现故障。结果表明,后桥稳定杆销断裂的根本原因是同一位置(应力集中处)在生产过程中焊接两次,使得后桥稳定杆销冷淬硬化、硬度变异,进而导致零件早期疲劳,最终导致路试过程中后桥稳定杆销早期疲劳断裂。确认故障原因后,通过优化后桥稳定杆销结构、调整焊接工艺等方法解决此断裂故障。通过此次故障的分析解决,还归纳总结出后桥稳定杆销结构台架试验方法,为后续新车型的开发提供试验方法,以提早识别风险。

2024铝合金电阻点焊与回填式搅拌摩擦点焊接头组织和性能

为了研究铝合金材料回填式搅拌摩擦点焊搭接接头与电阻点焊搭接接头的性能差异,采用2024铝合金材料分别开展了回填式搅拌摩擦点焊以及电阻点焊焊接试验。针对采用不同焊接方法获得的焊接接头的微观组织结构、显微硬度以及十字剥离强度进行了分析与对比研究。结果表明,2024铝合金回填式搅拌摩擦点焊接头相对于电阻点焊接头,焊点形貌更加美观,可获得小尺寸的等轴细晶组织,不存在柱状晶组织结构,焊接接头力学性能明显提高,体现出了该焊接方法的技术优越性。

增材制造高强度钢的研究与应用进展

高强度钢的增材制造已成为金属增材制造领域发展的主要方向之一,首先,对增材制造金属材料与技术的研究进展与前沿动态进行了追踪,分别对低合金超高强度钢、高合金超高强度钢以及高强度不锈钢三种类型高强度钢重点牌号的相关研究进行分析,详细总结了各种典型高强度钢的制粉和打印工艺、热处理工艺以及组织性能等方面的相关工作。其次,重点关注了国内外增材制造高强度钢的典型应用和主要研究成果。针对目前高强度钢增材制造领域标准体系建设的不足,在专用合金的正向设计与研发、大尺寸高精度与智能化装备发展以及标准体系建设三个方面提出了相关建议。基于对增材制造高强度钢的研究与应用进展的分析,提出了领域重点关注方向以及相关技术进一步发展的趋势,以助于促进增材制造高强度钢的工业化推广应用。

大尺寸钛合金阀体石墨型铸造工艺研究

针对某大尺寸钛合金阀体铸件,对其结构进行分析后,设计了不同的浇注工艺,采用Pro-cast软件对该钛合金阀体铸件在不同浇注工艺下进行了石墨型铸造计算模拟。结果发现,不同的浇注系统会影响铸件内缺陷分布情况,且铸型预热温度的改变也会使铸件内缺陷体积发生变化。浇注工艺优化后,实际生产验证显示阀体铸件成形完整、无明显表面缺陷;X光检测结果显示铸件内部缺陷分布与模拟结果基本吻合。

基于干切削与MQL的稀土镁合金铣削性能对比研究

本文在干切削与微量润滑(MQL)条件下对GW63K稀土镁合金开展铣削试验,分析不同铣削参数与冷却条件对GW63K镁合金铣削力和铣削温度的影响规律,并对已加工表面的形貌与表面质量进行研究。结果表明:在两种冷却条件下,增大切削速度和每齿进给量都会导致GW63K镁合金的铣削合力增加,且每齿进给量的影响更为显著;在MQL条件下,镁合金铣削合力较干切削有所上升;稀土镁合金的铣削温度亦随切削速度与每齿进给量的增大而上升;在干切削条件下,稀土镁合金的铣削温度较高。此外,每齿进给量对GW63K镁合金的已加工表面质量影响显著,而MQL有助于降低已加工表面粗糙度,提高表面质量。综上所述,采用MQL冷却方式,同时选取较低的每齿进给量与较高的切削速度,有助于提高GW63K镁合金的铣削性能。

多组元高熵合金强化及性能调控研究进展

多组元高熵合金是一种新型合金材料,对其通过成分设计,并采用合理的制备方法即可获得优异的性能,已越来越广泛地应用于交通工程(如桥梁、轨道等)、装备制造业、航空航天等领域。多组元高熵合金的强化及性能调控对合金的使用起到举足轻重的地位。文章针对目前国内外研究现状,对其强化及性能调控进行了论述。

国家标准《铝合金石膏型铸造通用技术规范》解读

详细介绍了GB/T 39314—2020《铝合金石膏型铸造通用技术导则》国家标准制定过程。分别在标准范围、规范性引用文件、工艺过程、石膏型制备、石膏铸型粉及铸型性能检测、铸件浇注工艺及设备、铸件清理等方面详细解读了标准内容。论述了标准的技术特点和应用范围。

急冷塔循环泵叶轮激光熔覆强化工艺研究

针对叶轮母材2205双相不锈钢失效原因进行研究,通过激光熔覆和激光重熔制备耐磨涂层进行防护和强化。研究在2205双相不锈钢上采用正交试验研究激光功率、扫描速度、送粉速度对熔覆层成形效果的影响。对该钢的磨损性能测试进行分析。结果表明:当激光功率1000 W、扫描速度6 mm/s、送粉速度1.5 r/min时,熔覆层的效果最好,无明显裂纹和气孔等缺陷,熔覆层表面硬度为487.2 HV0.2。在此参数下进行激光重熔试验,得出在工艺参数为激光功率1000 W、扫描速度12 mm/s条件下,重熔层表面形貌平整,重熔层表面硬度为658.5 HV0.2。基材磨损量为0.0751 g,熔覆层磨损量0.0350 g,重熔后的磨损量为0.0211 g,熔覆层磨损量是相对于基材的46.6%,重熔层的磨损量是基材的28.1%。与原始基材比较,熔覆层使基材表面耐磨性能增强,再采用激光重熔处理后,熔覆表面耐磨性进一步提升,可为进一步修复循环泵叶轮提供参考。

激光立体成形AlSi10Mg合金的微观组织及力学性能

激光立体成形已逐渐成为大型高性能复杂铝合金构件制造的一条重要途径。采用具有不同波长的CO_2和YAG激光器在铸态基材上进行了AlSi10Mg合金的激光立体成形,研究了不同激光器对AlSi10Mg合金沉积态和T6热处理态下的微观组织和力学性能的影响。利用XRD、OM和SEM研究了AlSi10Mg合金成形件的微观组织;利用电子拉力试验机测试了AlSi10Mg合金成形件的力学性能。结果表明:相比铸态基材,AlSi10Mg合金沉积态组织主要由<100>取向沿沉积方向外延生长的柱状α-Al枝晶和枝晶间呈纤维或颗粒状生长的Al-Si共晶组成,组织显著细化;且在530℃,3~5 min固溶处理后可实现共晶Si的球化。与CO_2激光相比,采用更短波长的YAG激光进行成形时组织更为细化。经T6热处理后,采用YAG激光成形的AlSi10Mg合金力学性能明显优于压铸铝合金。

稀土Y及固溶处理对AM60镁合金组织和力学性能的影响

研究了添加少量稀土Y及固溶处理对AM60合金显微组织和室温力学性能的影响。结果表明:稀土Y的加入能显著提高合金的抗拉强度σb、屈服强度σ0.2、伸长率δ。AM60铸造合金中加入Y后,与Al形成颗粒状的稀土化合物Al2Y,使合金中的γ相Mg17Al12数量减少,合金组织得到细化。固溶处理(T4)后,-γMg17Al12相基本溶解,热稳定性较高的稀土化合物相未溶解,使合金的抗拉强度进一步提高。AM60-0.4%Y合金的拉伸试样断口为带有局部韧窝的解理断裂和韧性断裂的混合特征。