固溶处理对喷射成形7055铝合金组织及性能的影响

采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、常温拉伸、剥落腐蚀试验等研究了固溶处理对喷射成形7055铝合金组织和性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中粗大第二相面积分数逐渐减小,AlZnMgCu相和Al_(2)CuMg(S)相基本回溶,只残留少量的Al_(7)Cu_(2)Fe相,亚晶尺寸和再结晶面积分数随着固溶温度的升高和固溶时间的延长而增大,导致抗拉强度先增大后减小。合金经470℃固溶处理2 h+时效处理后,抗拉强度、伸长率和剥落腐蚀性能分别为613.4 MPa、8.9%和EB+级。喷射成形7055铝合金的静态再结晶机制包括“原有晶界弓出机制”和“亚晶合并机制”。

黏结剂喷射成形技术研究进展

黏结剂喷射成形是一种基于粉末床的增材制造技术,通过液态黏结剂的沉积以选择性地连接粉末颗粒,实现近净成形,最后通过烧结进行固结。该技术因为工艺简单、材料适应性广、成形效率高、批量化生产潜力大而受到关注。本文对黏结剂喷射成形的工艺流程进行了概述,总结了影响黏结剂喷射成形过程的因素。粉末特性、铺粉方式、黏结剂种类及其与粉床的相互作用是控制生坯密度、尺寸精度的关键。烧结及熔渗是主要的后处理方式,借助助烧剂、分步烧结工艺、超固相线液相烧结等方式可实现更高程度的致密化。黏结剂喷射成形已在铸造、医疗器械、3C行业等得到了广泛的应用,通过进一步优化黏结剂体系、全流程自动化设备和提升致密化及后处理技术可推动黏结剂喷射成形技术的大规模产业化。

热挤压对喷射成形7055铝合金微观组织及力学性能的影响

通过硬度、室温拉伸测试和断口形貌观察实验,并结合金相和扫描电镜结果分析,研究了7、10、16的热挤压比对喷射成形7055铝合金微观组织及力学性能的影响。结果表明,经均匀化热处理后,粗大的第二相大部分溶解,仅残余少量的富Cu、Fe粒子。随着热挤压比从7增大到10,T6态合金的硬度从205.7 HV增加到208.1 HV,屈服强度和抗拉强度分别从677.1、728.4 MPa增大至687.3、735.6 MPa。挤压比进一步增大时,硬度增加到212.95 HV,屈服强度和抗拉强度分别增加到700.5、747.2 MPa,伸长率从7.9%略微减小到6.7%,沿晶断裂趋势更为明显。随着挤压比增大,合金中孔隙的面积分数和尺寸显著减小,晶粒尺寸略有减小且亚结构密度增加,导致合金的硬度和强度增大,更高的晶界密度沿晶断裂倾向更明显。

喷射成形中的下级雾化器参数优化

针对喷射成形锭坯的孔隙较大问题,研究了下级雾化器参数优化策略。基于下级雾化器参数对气流场的影响规律控制熔滴的状态变化,以此来减小锭坯的孔隙。针对不同的下级雾化器的顶角、喷嘴直径和雾化气体压力,分析气流场的变化,得到这3个参数对气流场的影响规律,进行喷射成形实验。结果表明:在下级雾化器参数优化后,熔滴的雾化效果明显提高,且采用优化后的下级雾化器参数制备的铝合金锭坯孔隙更小。

高钒喷射成形高速钢HSF680钢锭组织的研究

喷射成形的原理是将熔融金属或合金在惰性气氛中雾化为细小固态、半固态或液态熔体射流,直接喷射到较冷的衬底表面上,熔滴在沉积器表面附着、堆积、铺展、融合、固结而形成沉积坯件。通过喷射成形工艺生产了HSF680高速钢钢锭,并利用扫描电镜、金相显微镜及直读光谱仪对退火处理后钢锭组织、成分进行了检测。对比了从边缘到中心的成分差异和微观组织差异、不同位置的体密度和气体含量。结果表明:HSF680钢锭从边缘到中心成分偏析较小,其中碳元素相差0.009%,钒元素成分偏析控制在0.015%以内;钢锭平均体密度为7.21 g/cm3,基本接近理论密度;组织均匀细小,为MC先共晶碳化物和铁素体;受冷却因素的影响,MC碳化物的尺寸从边缘到中心为5.8μm-7.1μm-9.0μm-9.7μm;MC碳化物钒元素的成分从49.76%到60.25%不等;氧含量小于25 ppm,夹杂物为DS1级,满足国标要求。

大规格喷射成形用条形雾化器结构及工艺参数优化

喷射成形是一种熔融金属的快速凝固成形方法,文章基于一种条形雾化器,使用正交试验方法,利用Fluent仿真模拟对条形雾化器的参数进行优化试验。试验结果显示,当气体喷射角度取30°、出气截面总面积为261mm^(2)、雾化气体压力取2MPa时,条形雾化器对微熔滴尺寸的控制能力最佳,基于此参数进行喷射成形实验,发现喷射成形锭坯金相组织细致均匀,未出现宏观偏析。

高速钢M42喷射成形余粉组织性能分析

喷射成形工艺不可避免会产生喷射余粉,对喷射成形高速钢M42喷射余粉进行了成分、气体含量、形貌以及组织性能研究。结果表明,M42喷射余粉氧含量为267×10^(-6)、氮含量为374×10^(-6),大部分粉末呈球形,尺寸为140μm;喷射余粉为树枝晶组织,内部组织为基体+网状碳化物,碳化物类型大部分为M2C类型碳化物,尺寸为0.4~0.6μm,存在少量的M6C类型碳化物,尺寸为2μm。M42喷射余粉粒度呈正态分布,具有较好的流动性且松装密度、振实密度较高,分别达到了理论密度的62%和68%,粉末在后续热等静压包套制备过程中具备良好填充性和均匀性。

基于GA-BP神经网络的喷射成形锭坯形貌调控技术

随着现代技术的发展,在汽车和航空航天等领域都在追求材料的轻量化,而材料的高强度高韧性是轻量化的基础。7000系铝合金(Al-Zn-Mg-Cu系铝合金)具有高强度、高硬度、良好的耐腐蚀性能等优点,其中7055铝合金是所有铝合金中强度最高的。喷射成形工艺是7055铝合金常用的制备方法。铝合金锭坯在沉积过程中的稳定生长是喷射成形工艺制备形貌一致、沉积质量均匀的大规格锭坯的基础。受喷射成形过程中众多工艺参数变化的影响,现有的理论模型难以满足实际生产过程中质量控制要求。文中通过所采集的喷射成形过程工艺历史数据与锭坯沉积表面直径的相关性分析,结合BP神经网络与遗传算法,构建锭坯直径的GA-BP神经网络预测模型及生长速度调控模型;根据工艺参数的实时波动,计算直径变化量,作为输入层导入经过训练的速度调节神经网络模型,对沉积基底的升降速度进行优化调控,使得锭坯沉积生长形貌均匀稳定。最后采用该方法对锭坯沉积生长速度调控工艺进行实验分析。结果表明,通过该工艺参数优化方法制备的大规格锭坯直径尺寸偏差在5%以内,验证了生长速度调节的可行性。

喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压工艺的ANN优化和组织研究

采用人工神经网络(ANN)的方法,研究挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率对喷射成形TiC_(p)/ZA35复合材料力学性能的影响,建立了TiC_(p)/ZA35复合材料热挤压的人工神经网络模型。模型的输入参数为挤压比、挤压比压、挤压温度和挤压速率,输出参数为复合材料的抗拉强度。该模型可以仿真TiC_(p)/ZA35复合材料在不同热挤压工艺参数下的力学性能,也可以优化热挤压工艺参数,模型结果与实验结果误差小于1.8%,拟合率为0.986。推荐热挤压工艺优化参数为:挤压比22,挤压比压415 MPa,挤压温度315℃,挤压速率8 mm·s^(-1),此工艺条件下复合材料的抗拉强度为486.7 MPa。热挤压间接对复合材料进行了时效处理,材料晶内析出晶须状和颗粒状的MnAl6强化相。弥散强化和位错强化作用使热挤压喷射沉积TiCp/ZA35复合材料较未挤压复合材料抗拉强度提高38.3%。

喷射成形(SiC_(p)+β-LiAlSiO_(4))/6092Al基复合材料的界面结构及性能

采用喷射成形技术和模锻工艺成功制备45%SiC_(p)/6092Al、5%β-LiAlSiO_(4)/6092Al和(45%SiC_(p)+5%β-LiAlSiO_(4)(Euc))/6092Al(质量分数)基复合材料。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对复合材料试样的显微组织、界面结构及物相成分进行分析,采用热膨胀仪和电子万能试验机分别对复合材料试样的热膨胀性能、弯曲强度和模量进行测试。结果表明:(45%SiC_(p)+5%Euc)/6092Al基复合材料中碳化硅颗粒和Euc颗粒在6092Al基体中分布均匀,并与铝基体形成强力结合界面,SiC_(p)/Al和Euc/Al界面平直清晰,没有发现界面反应。复合材料试样经固溶人工时效后,在303~473 K温度范围内,(45%SiC_(p)+5%Euc)/6092Al基复合材料试样的线膨胀系数为14.68×10^(−6)K^(-1),弯曲强度和模量分别达到589 MPa和165 GPa。

喷射成形技术在高合金工具钢中的应用及研究进展

喷射成形是制备高性能高合金化工具钢的一种先进工艺技术,具备短流程、成本低、绿色化的技术优势。目前,喷射成形制备高合金工具钢在国内已逐步实现规模产业化。本文重点介绍了国内外喷射成形高合金工具钢的发展及研究进展;总结了喷射成形高速钢、模具钢的微观组织和力学性能特征;提出未来喷射成形高合金工具钢的发展应注重利用数字化、智能化等控制技术进一步提高产品的质量和性能稳定性,系统研究及建立合金成分-工艺参数-组织性能特征-服役应用的关系,并通过探索新工艺和新方法,发挥喷射成形的工艺优势及应用前景。

高粘度导电浆料微滴喷射成形导电线路表面质量研究

为了评价高粘度浆料冲击喷射导电线路的成形质量,提出了线路水平轮廓精度与截面轮廓粗糙度指标。根据微滴融合特性建立了导电线路水平轮廓与截面轮廓质量模型,开展了不同单微滴直径和微滴间距的导电线路喷射成形实验。采用激光共聚焦显微镜扫描、MATLAB图像处理等手段,获取了成形线路的平均线宽、横向轮廓峰谷差以及纵向高度数据,计算了水平轮廓精度与截面轮廓粗糙度数值。结果表明:当微滴间距与单微滴直径的比值为(0,0.5]时,线路具有较小的水平轮廓波动;且该比值约为0.1时,线路同时具有最小的截面轮廓波动,并且截面轮廓质量随着比值的增大迅速下降。在高粘度浆料冲击喷射成形工艺中,针对不同的单微滴直径设置合理的微滴间距,可以有效改善线路表面形貌,提高导电线路喷射成形质量。

热变形对喷射成形7055铝合金挤压板微观组织的影响

通过单道次热压缩实验和Deform有限元模拟相结合的方法,研究了喷射成形7055铝合金挤压板在300~450℃、0.01~25 s^(−1)范围内的热变形行为。结合热压缩实验获得的热加工图、Deform模拟热压缩过程获得的真实应变和损伤分布以及计算出的几何必需位错(GND)和形变储能,综合分析了合金在热变形过程中的微观组织演变。结果表明:安全加工区位于低应变速率区,其中高温低应变速率区域(400~450℃,0.01~1.0 s^(−1))为其最适宜热加工条件,在该区域热加工后,功率耗散系数(η值)最大,损伤值最低。失稳区集中在高应变速率区域(即1.0~25 s^(−1)区间内),该区域具有最大的损伤值并易于开裂。此外,针对因挤压板在失稳区热加工后表层和中心样品在后续470℃/2 h固溶处理过程中出现的粗晶和晶粒异常长大问题,设计了在热变形前进行慢速升温长时热处理的工艺方案,并讨论了相关的再结晶行为。该热处理制度可以有效降低挤压板中的残余位错密度和形变储能,且在慢速升温过程中析出的大量Al3Zr粒子具有钉扎晶界、降低界面迁移率和阻碍位错运动的作用,从而抑制了热变形后板材在固溶处理过程中的静态再结晶。

喷射成形高速钢HSF640组织与性能研究

利用金相显微镜、SHT4305-W电液伺服万能试验机分析了喷射钢HSF640、粉末钢2004和电渣钢M4的退火组织和非金属夹杂物的级别,对比了三者淬回火后的硬度、冲击功和抗弯强度等力学性能,并研究了耐磨性能。结果表明,退火组织中,HSF640与粉末钢2004的碳化物不均匀度级别相当,电渣M4的碳化物不均匀度稍差;HSF640碳化物颗粒尺寸介于粉末钢2004和电渣M4之间;HSF640冲击功与抗弯强度介于粉末钢2004和电渣M4之间,HSF640的耐磨性能好于粉末钢2004。

粘结剂喷射成形多孔Inconel 625合金的孔隙结构及力学性能研究

采用粘结剂喷射成形与粉末烧结技术相结合制备多孔Inconel 625合金制品,研究了烧结温度对多孔试样的孔隙率、气孔特征、微观结构、烧结颈和拉伸性能的影响。首先采用粘结剂喷射成形技术制备生坯,然后进行脱脂烧结得到多孔试样,通过光学显微镜、扫描电镜对金相和拉伸断口形貌进行表征,对气孔特征、微观结构和烧结行为进行分析,利用阿基米德排水法和拉伸试验分别对孔隙率和力学性能进行表征。试验结果表明,烧结温度由1150℃升高至1280℃,烧结制品的孔隙率由24.8%降低至8.63%,抗拉强度由316 MPa提高至515 MPa,在1250℃烧结时可获得最佳综合性能,孔隙率为17.16%,拉伸强度达到451 MPa。该方法为多孔材料的制备提供了新思路,并为粘结剂喷射成形Inconel 625多孔材料,烧结温度对孔隙结构和力学性能的影响规律提供了参考。

超音速电弧喷射成形技术及其在贵金属领域中应用的展望

简述了国内外喷射成形技术的发展历程、特点和现状,着重讨论了超音速电弧喷射成形技术的原理、特点及应用,对比阐述了超音速电弧喷射成形技术的独特优点。针对目前国内外贵金属材料的应用领域、使用特点及制备方法,讨论了超音速电弧喷射成形技术在贵金属材料领域内应用的可行性。提出利用超音速电弧喷射成形技术制备贵金属基快冷材料是一种切实可行的途径,具有广阔的发展前景。

喷射成形技术的发展与应用

综述了国内外喷射成形技术的发展与应用;重点阐述了喷射成形合金材料的研究内容。

喷射成形Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金的组织与性能

利用喷射成形工艺制备了Al Zn Mg Cu系高强铝合金材料 ,研究了热挤压工艺与热处理工艺对材料微观组织与力学性能的影响。在峰时效的情况下材料表现出了高的力学性能指标 ,抗拉强度达到 75 4MPa ,屈服强度达到 72 2MPa ,断裂延伸率达到 8% ,与采用传统铸造变形工艺制备的同类合金相比 (σb≥ 6 10MPa,σ0 .2 ≥ 5 80MPa ,δ≥ 4% ) ,性能有了明显的提高。合金性能的提高与其基体中呈弥散分布的Mg7Zn3 相有很大的关系 。

CuCr25触头材料的喷射成形制备及其组织分析

研究了CuCr2 5合金的快速凝固喷射成形制备工艺 ,考察了喷射成形过程中各工艺参数对沉积坯件成形性的影响 ,观察和对比了喷射成形、真空熔铸和真空浸渗 3种不同工艺制备的触头材料的显微组织。结果表明 :喷射成形制备的材料具有典型的快速凝固组织 ,合金化状况良好 ,微观组织均匀 ,Cr析出相细小并弥散地分布在Cu基体中 ,Cr颗粒尺寸大约为 3～ 10 μm。这将大幅度提高材料的耐电压、抗电击穿等电学性能。

喷射成形Al-Fe-V-Si系耐热铝合金的制备工艺和性能

采用喷射成形方法制备了不同成分的Al Fe V Si耐热铝合金 ,对喷射成形工艺参数进行了优化 ,对沉积坯件的热挤压工艺进行了探索 ,对材料的组织进行了分析 ,并对不同成分材料的性能进行了比较。结果表明 :当喷射成形工艺参数选择合理时 ,沉积坯件具有良好的成形性与致密度 ,在随后的热挤压过程中 ,通过较低的挤压比即可使材料达到全致密 ;沉积坯件热挤压温度的降低有利于使材料获得更高的力学性能 ;同时 ,通过对合金成分的优化 ,可以获得加工和使用性能更加优良的Al Fe V