一种新型铸造铝铜合金的热处理工艺研究

铸铝铜合金成分多,熔炼工艺复杂、成型工艺困难、力学性能稳定性差,严重制约了其在高端装备关键零部件上的广泛应用。通过正交试验确定了一种新型铸造Al-Cu合金的最佳热处理工艺,采用OM、SEM和TEM表征了合金的显微组织,分析了合金组织与性能的关系。结果表明:新型铸造Al-Cu合金获得高强度的最佳热处理工艺为:固溶535℃/8h、时效170℃/6 h。热处理后该合金的平均抗拉强度达到518 MPa,平均伸长率为5.8%,具有良好的力学性能;合金平均晶粒度为7级,时效过程析出的第二相在境界弥散分布;拉伸试样断口有大量细小韧窝,且有明显的河流状的撕裂棱。

双尺度SiC_(p)增强Al基复合材料的制备及耐磨性研究

采用粉末冶金法制备了双尺度SiC_(p)增强Al基复合材料,SiC_(p)双粒径50μm:10μm的比例分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1及5∶1,添加总含量为20vol%。通过销盘式摩擦磨损试验机对复合材料及对比试样HT300材料的耐磨性能进行了测试,使用SEM、EDS对复合材料及HT300摩擦磨损前后的微观形貌进行了表征,并对复合材料摩擦磨损机理进行了分析。结果表明,SiC_(p)与Al基体界面结合良好,无界面脱粘及孔隙产生。任一碳化硅颗粒粒径配比的SiC_(p)/Al基复合材料的耐磨性能均优于HT300,其中颗粒粒径配比为3∶1时耐磨性能最优,HT300磨损量约为颗粒粒径配比3∶1时的7~13倍。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增材制造研究进展

Al-Zn-Mg-Cu系(即7xxx系)铝合金是军民两用最为广泛的一类超高强度铝合金,Al-Zn-Mg-Cu系铝合金增材制造技术具有复杂零件精密成形与轻量化设计等显著优势,市场需求广泛。本文综述了Al-Zn-Mg-Cu系合金增材制造技术的研究进展,总结了国内外增材制造7075铝合金目前存在的问题和改进措施。对7075铝合金增材制造技术未来的研究热点和发展方向进行了展望。

金属表面梯度增强层的制备研究进展

碳化物增强金属表面复合材料兼具碳化物的高硬度、高模量及基体的高韧性、高塑性优势,是提高金属材料使用寿命的有效途径。但是,随着碳化物颗粒体积分数提高,复合材料强度显著增大的同时韧性却大幅下降。如何改善碳化物/金属复合材料的强韧性倒置问题成为复合材料研究领域基础性难题之一。目前,报道的碳化物/金属基复合材料的表面复合强韧化方式主要有表面梯度化、纳米复合、表面应力以及新型结构等方式。主要讨论了金属表面工程技术的重要性以及表面梯度增强层的研究进展和制备现状,详细探讨了表面梯度增强层的优势,并提出了利用表面处理技术制备金属表面碳化物陶瓷梯度复合层,以期实现零件表面增强体的连续或逐级变化;同时保持基体的良好性能,有望提高金属材料的使役性能,增强表面特性,延长使用寿命,具有重要的工程实际价值。

静电纺丝法制备自支撑Zn_(2)VO_(4)/N-CNFs复合中间层及电化学性能研究

应用静电纺丝技术设计了一种具有3D网状结构的Zn、V双金属化合物-氮掺杂碳纳米纤维自支撑中间层(Zn_(2)VO_(4)4/N-CNFs),被用于锂硫电池。结果表明,吡啶氮和吡咯氮能与锂离子发生强的相互作用,Zn_(2)VO_(4)4对多硫化锂有极强的吸附和催化效果。碳纳米纤维网络捕捉多硫化锂的同时还可以提供长程电子传导路径,在促进电子转移的同时又能存储电解液,提供了电化学反应空间。Zn_(2)VO_(4)4/N-CNFs中间层发挥了对多硫化锂从捕捉到促进转化的双功能作用。因此,采用Zn_(2)VO_(4)4/N-CNFs中间层的锂硫电池在0.2 C下的初始放电比容量为796.1 mAh·g^(-1),循环100圈后仍可保持727.2 mAh·g^(-1)的容量,容量保持率为91.3%。在1.0 C时,电池的初始容量为593.4 mAh·g^(-1),循环1000圈后仍保有353.3 mAh·g^(-1)的容量,每圈的容量衰减仅为0.0024%。

激光增材制造铜/钢复合材料的组织与性能研究

室温下采用自由落体式对正火态45钢进行冲击强化,对冲击强化正火态45钢进行中温时效处理,分别加热至450、550、650℃,每组温度均保温10、20、30、40 min,同时对各组试样进行显微硬度测试,并对加热至650℃的4种试样进行显微组织观察;以试样的实际状态参量作为学习样本对3层BP神经网络进行训练。结果表明:BPANN能够对冲击强化正火态45钢的中温热稳定性进行预测,且误差可以控制在3%~6%;BPANN的预测值均大于实测值,但是预测值的变化趋势与实测值的变化趋势一致,网络的预测精度可以通过提高误差函数的收敛速率来得到提高。通过对650℃试样显微组织的观察,可以判定网络的输入层涉及的相关内容能让BPANN的预测结果反映出材料的真实状态。本研究可以降低实验成本、减少实验数量,有助于对冲击强化正火态45钢在其他加热温度下的热稳定性进行预测。

Fe元素对Al-Si系再生铝合金组织性能的影响机理及其控制技术研究

Al-Si系铸造铝合金以其良好的铸造工艺性,高强度、耐磨和抗腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、船舶、交通、建筑车等具有轻量化需求的行业。同时Al-Si系铸造铝合金可多次循环利用,具有显著的经济优势。然而,铝合金在循环使用过程中的Fe元素杂质累积问题,影响了其品质和综合性能。综述了Fe含量对铝合金微观组织和性能的影响机理,并对添加元素中和法、熔体处理法以及热处理方法对Fe元素的控制进行了论述,对铝合金中Fe杂质元素的控制方法进行了展望。

搅拌摩擦增材制造技术研究进展

搅拌摩擦增材制造技术是一种全新的固相增材工艺,具有增材效率高、材料范围广、性能优、成本低等优点。搅拌摩擦增材制造方法主要分为板材叠加增材制造、搅拌摩擦沉积增材制造和损耗型摩擦堆焊增材制造。本文对搅拌摩擦增材制造技术的基本原理、沉积层微观组织演变和力学性能进行了论述,最后对搅拌摩擦增材制造技术的潜在应用进行了展望。

SiC_(p)/2024铝基复合材料冷压成形致密化特性研究

采用单轴模压法,以50μm、10μm双粒径SiC_(p)和2024铝粉混合粉末为原料,研究在102、204和306 MPa冷压条件下混合粉的冷压致密化行为、机理。采用粉末冶金法制备了SiC_(p)含量为20vol%的SiC_(p)/Al基复合材料,研究了热压烧结成形复合材料的组织和断口特征。结果表明,随着冷压压力的增大,冷压坯和复合材料的致密度均增加,204 MPa之后冷压坯致密度的增幅不明显,306 MPa冷压条件下冷压坯致密度最高达到85.8%,烧结后铝基复合材料的致密度最高达到99.87%。铝基复合材料的双粒径SiC_(p)与Al基体界面呈冶金结合,未出现SiC/Al界面脱粘现象及孔隙产生,复合材料断口中SiC_(p)均发生穿晶断裂,显示出良好的界面结合性能。

电子束选区熔化增材制造金属材料研究进展

电子束选区熔化增材制造技术具有高能量密度、低反射率、高效率、高致密和低残余应力的特点,在高真空氛围下成形可以防止金属材料被氧化,特别适合活泼、难熔和脆性大的高性能复杂金属材料零件的精密成形制造。然而,电子束增材制造金属材料往往面临工艺参数难调控,成形零件存在孔隙、裂纹缺陷以及低致密度、元素蒸发、力学性能不足等问题。因此,开展电子束增材制造工艺-成形性-组织-性能的关系及其内在机制的研究具有重要意义。本文对采用电子束选区熔化成形技术在制备合金钢、钛及高温合金、铝合金和高熵合金的工艺参数调控及优化、微观组织演变和力学性能进行了综述,最后对电子束增材金属材料的热点和发展方向进行了展望。

应急柴油机组电动泵M3402不锈钢泵壳精密铸造工艺研究

针对应急柴油机组电动泵用奥氏体-铁素体不锈钢泵壳的材料成分、力学性能要求和结构尺寸,设计了泵壳精密铸造成型初始工艺,首次试制后对浇注系统进行了优化,对优化工艺后泵壳的成形过程开展了ProCAST铸造工艺模拟仿真和缺陷预测,以验证该工艺的可行性,最后采用该优化工艺开展了试制生产。结果证明:采用ProCAST铸造工艺仿真有效预测了缺陷位置,验证了浇注系统优化后工艺的可行性。泵壳铸件尺寸满足精度要求,无裂纹、缩松等缺陷,材料的铁素体含量约为13.5%,各项力学性能符合M3402铸件力学性能的检测要求。

添加第三组元调控Al-Bi偏晶合金凝固组织研究进展

Al-Bi偏晶合金熔体冷却过程中由均一的液相经液-液相转变为两互不混溶的液相,在常规重力铸造条件下极易形成宏观偏析严重的凝固组织,极大限制其工业应用,因此有必要对Al-Bi偏晶合金凝固组织进行有效调控(细化和均匀化)。近年来,研究者对如何改善Al-Bi等偏晶合金偏析组织开展了大量研究,如快速凝固、施加外场和添加第三组元等,其中添加第三组元最有可能实现其低成本/规模化制备。基于此,本文主要综述了Al-Bi偏晶合金添加第三组元(合金元素、Al-(Ti)-(B)体系、陶瓷颗粒)的相关研究进展,其中添加含陶瓷颗粒的第三组元能够有效细化和均匀化富Bi相,获得弥散型Al-Bi基偏晶合金,该研究对于实现其大规模工业应用具有重大意义。

K648高温合金回用料的遗传性研究

对K648合金全新料和回用料(50%母合金新料+50%回炉料)进行真空感应熔炼并浇注成梅花试样,分别对铸态、固溶态和热处理态的微观组织、相成分进行了对比研究,得到了K648合金回用料和全新料微观组织的基本特征信息,研究回用料的遗传性。结果表明:回用料和新料初生相的成分并无明显差异,铸态试样组织形貌差别不大,α相均呈规则块状,尺寸为5~15μm,MC相多呈不规则的形状;热处理后回用料样品中除了针状次生α相更为稠密外,析出相特征与新料的基本一致。

变形态TC4钛合金热压缩本构方程及热加工图研究

为了精确获得变形态TC4钛合金塑性变形特征和适合的热变形条件,以指导变形工艺参数设计,利用MMS-100动态热模拟机进行热压缩试验,研究了变形态TC4钛合金在应变速率0.01~10·s^(-1)、变形温度880~1030℃条件下的热变形行为,推导了基于Arrhenius公式的本构方程,并采用Zerner-Hollomon参数验证了该本构方程的可靠性。利用动态材料模型建立了变形态TC4钛合金的热加工图。结果表明,变形态TC4钛合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小。稳态应力与补偿因子Z的线性拟合系数为0.96,所建立的热变形本构模型能够用来描述变形态TC4钛合金的热变形行为。变形态TC4钛合金的热加工安全区为变形温度880~920℃、应变速率0.01~0.15·s^(-1)和变形温度990~1030℃、应变速率0.01~4·s^(-1)。

船用螺旋桨噪声研究进展

船用螺旋桨位于船舶最末端,既是驱使船舶前进的一个重要部件,又是船舶航行中引起噪声问题的一个主要因素。文章概述了螺旋桨空泡噪声、螺旋桨无空泡噪声和螺旋桨鸣音产生的原理,详细介绍目前国内外对这3种螺旋桨噪声的研究现状,分析并归纳研究螺旋桨噪声采用的方法,指出未来研究船用螺旋桨噪声的方向。

石墨烯增强铝基复合材料制备方法及效果研究进展

石墨烯具有优异的力学性能、热学性能和导电性能,被认为是复合材料理想的增强相,石墨烯用于增强铝基复合材料具有巨大的研究和应用价值。首先介绍了石墨烯增强铝基复合材料强韧化机理研究情况,综述了液态法、固态法和增材制造等石墨烯/铝复合材料制备技术的研究进展,分析了各制备技术中石墨烯分散方法、效果和成型工艺特点,最后对石墨烯增强铝基复合材料的发展趋势进行了展望。

钛合金锥形筒体复合铸型成形工艺研究

针对某型复杂薄壁钛合金锥形筒体铸件,设计了陶瓷型芯、机加工石墨型相结合的复合铸型成形方法。采用陶瓷型芯成形复杂内腔,以提高铸件的尺寸精度和表面质量;采用机加工石墨制得石墨外模,便于浇冒系统设置。采用该复合铸型成功制得具有较高的内部质量、表面质量的钛合金锥形筒体铸件。

AlSi10Mg合金电子束选区熔化成形工艺及组织成分研究

采用电子束选区熔化(electron beam selective melting,EBSM)成形技术制备AlSi10Mg试样,主要研究了工艺参数对AlSi10Mg合金成形形貌的影响及成形过程中合金成分的变化。结果表明,当电子束束流为4 mA,扫描速度为1000 mm/s时,可获得缺陷较少、组织均匀的AlSi10Mg合金件。在EBSM成形AlSi10Mg过程中,会出现Mg元素烧损现象,最终导致EBSM成形件Mg元素含量降低。

TiAlNb合金真空熔炼工艺的研究

对TiAlNb合金的真空熔炼工艺进行研究。通过对熔炼电流、熔炼电压、伺服调节、稳弧电流、循环冷却等参数进行优化设计,制定出合理的工艺方案。经过生产实践验证,工艺方案可行并取得良好的应用效果。

防止高速机气缸盖铸件渗漏工艺研究

通过控制浇注温度和增加随流孕育剂试验,验证了这两种因素对其型高速机气缸盖渗漏问题的影响,找到防止该型高速机气缸盖渗漏问题的方法。试验发现,起浇温度在1389℃,最低温度不低于1351℃时,可以获得组织致密的气缸盖铸件,能消除该型气缸盖的渗漏缺陷;加入0.1%的随流孕育剂也可有效解决气缸盖的渗漏现象,但在增加试验压力和延长保压时间后,还会发生渗漏现象。因此,提高浇注温度要比加入的随流孕育剂防止该型高速机气缸盖渗漏更有效。