选区激光熔化成形铝合金材料体系研究进展

铝合金是工业生产中运用最为广泛的金属材料,高比强度、良好的耐蚀性使其适用于生产各种复杂结构件。选区激光熔化技术不仅具有定制化成形能力,高加工精度与短生产周期也可大幅推进铝合金构件的成形与应用。本文介绍了近年来选区激光熔化铝合金的研究进展,简述了选区激光熔化技术所生产铝合金的工艺缺陷及形成机理,聚焦于不同合金的组织演变和力学性能,着重分析不同合金体系下元素对微观形貌的影响及强化效应。针对选区激光熔化铝合金的应用现状与存在壁垒,指出实现普及的关键在于通过成分设计实现成形性能与力学性能的平衡。

镁合金电弧增材制造研究现状及展望

电弧增材制造由于其高沉积速率、高材料利用率、低成本以及具有制造大尺寸构件的能力而得到研究人员的广泛关注,有望广泛应用于镁合金的快速成形。本文概述了电弧增材制造用镁合金丝材的种类及其对丝材的要求,总结了现今适合于镁合金电弧增材制造用丝材的制备方法,重点论述了镁合金电弧增材制造工艺的制备技术、基本原理、微观组织及力学性能,讨论了不同电弧增材制造工艺制备不同镁合金的影响因素,分析了镁合金电弧增材制造目前可用丝材种类少以及增材制造构件形性尚不可控等问题,并且在优化电弧增材制造镁合金构件性能和推进应用方面进行了展望。

镁基复合材料增材制造技术研究进展

镁基复合材料通过基体与增强体的协同配合,克服了传统镁合金绝对强度和刚度较低、承载能力较差的难题,而增材制造技术的强成形能力、高制备精度、短制备周期为定制复杂结构且组织均匀的镁基复合材料提供可能。因此,本文从镁基复合材料的组成出发,简单介绍传统制备方式后,归纳梳理了镁基复合材料增材制造技术的研究进展,总结不同制造过程中工艺参数对成形件组织和性能的影响规律,最后在分析所存在的问题和挑战的基础上,对镁基复合材料增材制造技术未来的研究方向进行聚焦和展望。

水下EGaIn对7075铝合金的脆化机理研究

用EGaIn涂覆7075铝合金表面,并进行液态金属脆化研究,探究在大气与水两种环境下腐蚀脆化对铝合金微观结构、力学性能的影响规律。结果表明:与大气相比,在水下样品的腐蚀速率和力学性能弱化程度更高,其抗拉强度、伸长率和弹性模量分别降低了37.5%、57.7%和44.2%。对断口形貌和腐蚀产物表征发现,EGaIn在7075铝合金内部沿晶界扩散,促进了铝和水反应。铝水反应与液态金属扩散脆化协同作用,使水下EGaIn对7075铝合金的拉伸性能削弱程度更高,证明水是液态金属脆化的重要影响因素。

AZ31B镁合金轧板差温剪切旋压成形组织和性能的研究

在100~300℃成形温度开展了AZ31B镁合金薄板差温剪切旋压实验,并分析研究了温度对成形工件微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:AZ31B板材在150~300℃具有良好的差温剪切旋压成形性;150℃成形时,工件微观组织中以变形孪晶为主,晶界分布着亚微米级再结晶晶粒,随着温度上升,再结晶体积分数增加,在250、300℃成形时,获得完全动态再结晶组织。工件在200℃成形后获得最佳综合力学性能,在150℃旋压后工件强度最高。

高导热镁合金滤波器壳体压铸工艺、组织与性能研究

以Mg-4La-2Al-0.3Mn(LA42)合金为研究对象,利用OM、XCT、数值模拟等方法,对比AZ91D常规压铸工艺,优化出适用于LA42合金滤波器壳体的压铸工艺。研究表明,滤波器壳体的最优压铸工艺是浇注温度720℃、模具温度250℃、增压压力90 MPa。该工艺下成形的滤波器壳体,其背部与散热齿的显微组织与性能相差较大。壳体背部冷却速率慢,晶粒尺寸大,伴随大量预结晶组织,而散热齿冷却速率快,晶粒尺寸细小,伴随冷隔和孔洞缺陷。散热齿热导率[107.7W/(m·K)]低于壳体背部热导率[112.3W/(m·K)]。散热齿屈服强度(170.1 MPa),远高于壳体背部屈服强度(138.4 MPa)。但散热齿区域因为含有明显冷隔和孔洞缺陷,显著影响伸长率。

镁合金液态精密成型研究进展

介绍了镁合金液态精密成型技术的研究进展,包括镁合金熔炼气体保护,熔体净化、细化,镁合金压铸、挤压铸造、消失模铸造和半固态加工的研究成果,展示了镁合金广阔的应用前景.最后,对镁合金液态精密成型技术的发展方向作了展望.

“镁合金材料的表面工程技术”专题前言

镁是最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、导热导电性能好、阻尼减振、电磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等优点，在汽车、电子通信、航空航天和国防军事等工程结构领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。

三维X射线衍射技术与工程材料研究

第三代同步辐射光源可以产生高能X射线,实现对使役条件下工程材料内部晶体结构的原位无损表征。三维X射线衍射(3DXRD)是一种基于同步辐射技术的新兴表征技术,其采用单色高能硬X射线对多晶材料沿不同方向采集衍射信号,得到材料内部晶粒的晶体取向、空间位置、晶内局部应力张量等信息。当结合原位实验对材料进行3DXRD分析时,可以得到各晶粒状态的动态演化。该技术已经在欧洲的ESRF光源、美国的APS光源、日本的SPring-8光源以及德国的DESY光源等的衍射线站应用并向用户开放。综述了3DXRD技术的基本原理及其在工程材料研究中的应用案例,包括测量材料内部晶粒取向的演化、晶粒尺度应力测量、六方晶系材料变形机制研究、材料失效过程研究、晶体塑性有限元模型的验证等。最后基于3DXRD技术的现状,对其发展方向进行了展望。

VW103Z镁合金舱体铸件铸造工艺研究

针对VW103Z镁合金舱体铸件的结构特点,设计了缝隙式浇注系统,利用Anycasting软件对舱体铸件低压铸造工艺进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明:对于VW103Z镁合金舱体铸件,应将缝隙浇道延伸超出铸件下端面,使合金液以底注方式进入,可以保证合金液以层流方式平稳充型。缝隙浇道数量采用N=(πD_(上端面)+πD_(下端面))/320进行计算获得。对于本研究中VW103Z镁合金舱体铸件,采用8根缝隙浇道,缝隙浇道厚度为铸件壁厚的0.75~1倍,宽度为35 mm,直径为铸件壁厚的4倍,充型速度≤42 mm/s时,可以获得合格的铸件。

汽车轻量化技术:铝/镁合金及其成型技术发展动态

为了推动我国汽车工业轻量化进程,文章从新材料、成型新技术、新应用三个方面对铝合金、镁合金两类轻金属材料的国内外研究动态进行了回顾,分析了两类轻金属材料在汽车工业应用的阻力,提出了我国汽车工业铝/镁合金可能的发展建议。

镁合金材料表面处理技术研究新动态

对镁合金材料近年来在表面微弧氧化、表面超疏水膜层、激光表面改性以及溶胶-凝胶涂层四个方面的研究动态进行了简要综述。镁合金材料采用双极性和混合(单极和双极的组合)电流模式微弧氧化处理的膜层生长速率较快,膜层更致密且硬度更高,膜层的耐磨性和耐腐蚀性能更好。在高浓度苛性碱为主的强碱性溶液中添加适量的添加剂,经短时间(~3 min)微弧氧化处理,即可获得中性盐雾试验达200 h以上的致密耐腐蚀膜层。采用水热法、电化学刻蚀、微弧氧化和电沉积等方法,可在镁合金材料表面形成具有微纳米多级结构的粗糙表面,再用低表面能物质对粗糙表面进行修饰,可在镁合金表面获得超疏水膜层,从而提高镁合金的耐腐蚀性能。镁合金材料激光表面改性处理可改善其表面成分,细化晶粒,使组成相分布更均匀以及提高表层的固溶度极限,从而提高镁合金材料的耐腐性能、摩擦磨损抗力和疲劳强度。溶胶-凝胶有机/无机杂化涂层与镁合金基材良好的附着力,不仅可提高镁合金的耐腐蚀性能,还可以使镁合金具有抗氧化、耐磨损、防水性以及其他性能。

铝锂合金材料研究应用现状与展望

铝锂合金是一类具有广阔应用前景的航空航天结构材料,已经历经90余年的发展历程.从铝锂合金的研发、生产和应用角度看,我国与国外仍存有不小差距.按成型方式铝锂合金可分为变形和铸造2大类,目前研究较多和广泛应用的是变形铝锂合金.文中从析出相、热处理、腐蚀性和焊接性等方面介绍了变形铝锂合金的研究现状.同时从发展应用以及合金开发等方面,总结了铸造铝锂合金的研究现状.结合当前国内外铝锂合金的研究现状对铝锂合金的未来发展做出了展望.

并行工程环境下的压铸模CAD研究

探讨了并行工程在压铸模计算机辅助设计中的一些关键环节,分析了多功能产品开发小组的工作过程,提出了获得最佳压铸模设计应采用的方法策略,并在具体的镁合金产品的压铸模设计中得到体现。

镁合金陶瓷型精密铸造工艺及界面反应的研究

大型、表面形状复杂的镁合金制件大多需要在铸件基础上进行机加工,采用陶瓷型铸造镁合金铸件,不仅缩短生产周期,提高生产效率,且能在少无切削条件下生产出合乎精度要求的制件,从而降低生产成本。对镁合金陶瓷型铸造的生产工艺做了探索性试验,分析了镁合金的表面反应,并进行了反应温度的计算。

航空超高强度钢表面防护技术的研究进展

超高强度钢同时具有高强度和高韧性,是航空航天领域的重要承载构件,在飞机起落架、主梁、传动件、承力螺栓等领域有着广泛的应用。由于其使用时经常暴露在海洋大气环境下,腐蚀现象比较严重,通过对其进行表面保护,可以有效地改善其耐蚀、耐磨等性能,延长相关零件的使用寿命。针对目前常用的几种表面防护技术(热喷涂、真空镀、电镀、化学镀、表面组织转化、激光熔覆、离子注入等),综述了这些表面防护方法对不同超高强度钢耐磨、耐蚀、氢脆、疲劳等方面的影响,分析了这些防护方法的优缺点,并对其今后的发展方向进行了展望。

增材制造镁合金的研究现状与展望

航空航天、武器装备等重要领域对轻量化材料的需求日益迫切,镁合金作为质量最轻的金属结构材料逐渐受到广泛关注。随着科学技术的高速发展,经过拓扑优化设计的增材制造镁合金零部件可以进一步在结构上实现轻量化,成为镁合金成形及应用的重点研究方向。本文详细介绍了关于镁合金增材制造的国内外研究现状,综合分析了镁合金增材制造研究中目前存在的主要问题,对镁合金增材制造成形技术的未来发展进行了展望。

Sc对铸造Al-Li合金组织及力学性能的影响

铸造Al-Li合金可用于成型复杂薄壁构件,在航空航天、国防军工等领域具有广阔的应用前景。细化铸造Al-Li合金组织,提高合金强塑性对其实际应用具有重要意义。本文通过金属型铸造制备不同Sc含量的Al-2Li-2Cu-0.5Mg-xSc合金,分析了Sc含量对合金组织及力学性能的影响规律。结果表明,随着Sc含量逐渐增加,合金晶粒由树枝晶向近等轴晶转变,晶粒尺寸逐渐减小。δ'(Al_(3)Li)相倾向于以Al_(3)Sc相为形核核心,形成Al_(3)(Li, Sc)复合粒子,这些粒子在变形过程中不易被位错切过,减少了Al_(3)Li粒子引起的共面滑移。当添加0.3%Sc(质量分数)时,合金具有较好的综合力学性能,经过175℃/32 h的峰值时效处理后,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别可以达到381.3 MPa、449.5 MPa和5.8%。

钢铁表面有机涂层的耐蚀与摩擦性能的研究进展

钢铁材料由于其优异的力学性能广泛应用于各个领域,然而钢铁的腐蚀失效一直是人们困扰的问题。有机涂层因其优异的结合力、简单的制备工艺和出色的长期防腐性能常用于钢铁表面的腐蚀防护。有机涂层中材料种类、填料取向、改性方法等对涂层腐蚀性能和摩擦性能都有一定的影响。综述了近年来钢铁表面有机涂层耐蚀与摩擦性能的研究进展。首先从物理阻隔、牺牲阳极的阴极保护、自修复技术和超疏水技术4种提高有机涂层耐蚀性的方法入手,阐述了各种方法的基本原理,探讨了4种方法所制备的用于钢铁表面防护的有机涂层的防腐性能,并对目前各种方法所制备的有机涂层存在的问题以及改善措施进行了分析。接着主要从掺杂填料的角度,探究了不同填料对钢铁表面有机涂层摩擦性能的影响,提出了润滑相/增强相协同作用、软硬协同作用和自润滑微胶囊3种提高有机涂层摩擦性能的策略。最后总结了目前钢铁表面有机涂层面临的一些挑战,并对钢铁表面有机涂层的发展方向进行了展望。

我国先进镁合金材料产业2035发展战略研究

本文在梳理我国镁合金材料产业发展现状的基础上,分析了其发展面临的国内外主要问题,展望了我国镁合金材料产业在高性能稀土镁轻质结构合金材料、高强高导热镁合金材料、高强高导电镁合金材料、超高强镁合金材料等11个方面的未来市场需求前景。面向2030年和2035年的阶段性发展规划,本文从提高自主创新能力、优化资源配置、加强企业合作力度、构建完善的镁合金材料整体研究体系、完善平台建设等方面提出了促进我国先进镁合金材料产业可持续发展的相关战略。最后,从注重研究体系的构建、优化产业发展格局、构建高质高效产业、完善配套政策体系、构建精尖人才体系等方面提出了对策建议,以期满足国民经济、国家重大工程和社会可持续发展对先进镁合金材料的需求。