高强铝合金增材制造技术的研究进展

增材制造技术是实现高端航空航天产品功能优化设计及轻量化制造的重要途径。高强铝合金作为航空航天业使用最广泛的金属材料,其增材制造结构应用潜力巨大。高强铝合金对激光吸收率低、热导率高、易氧化,含大量易烧损合金元素,而且有很强的热裂倾向,成形难度极大,目前其增材制造成形技术远落后于其他合金材料,已成为各国竞相发展的科研领域。根据近年高强铝合金增材制造技术方面的主要研究进展,结合国内外激光选区熔化成形(Selective Laser Melting, SLM)和电弧熔丝增材制造成形(Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM)的研究现状,综述了高强铝合金增材制造技术的发展趋势及存在的主要问题。     

制浆-成形分离式铝合金变成形技术

采用自主研制的双向多级速电磁搅拌装置、浆料转移工具和涂料、阶梯板流变性能试件和半固态合金压铸模具,开发出一种半固态合金浆料制备系统与工件成形系统分离的铝合金流变成形技术.结果表明:该技术可在20～25 s内制备出形状因子为0.85左右,晶粒尺寸为70～80 μm(空冷尺寸)的A356合金半固态浆料,实现制浆设备与成形设备"一对一"配套;可在浆料温度下降不超过3℃的情况下,实现合金浆料从制备系统到压铸机压室的平稳输送:试件的抗拉强度和伸长率分别比液态压铸提高11.6%～18.2%和42.5%～50%;该流变成形技术与传统的成形技术衔接简便.     

7000系铝合金及其复合材料挤压铸造研究进展

7000系高强铝合金在航空航天领域已有广泛的应用,但是由于其铸造性能差,成形方法以轧制、挤压等塑性变形为主,产品主要为板材和型材,很难成形形状复杂的零件。挤压铸造和半固态挤压铸造为7000系铝合金铸造成形及其复合材料的制备提供了可行的途径,有望实现"以铸代锻",成为近年来高强铝合金成形技术发展的重要方向。介绍了7000系铝合金及其复合材料挤压铸造成形技术的研究进展,提出了目前存在的问题,并讨论了其发展方向。     

制浆-成形分离式铝合金流变成形技术

采用自主研制的双向多级速电磁搅拌装置、浆料转移工具和涂料、阶梯板流变性能试件和半固态合金压铸模具,开发出一种半固态合金浆料制备系统与工件成形系统分离的铝合金流变成形技术。结果表明:该技术可在20～25 s内制备出形状因子为0.85左右,晶粒尺寸为70～80μm(空冷尺寸)的A356合金半固态浆料,实现制浆设备与成形设备“一对一”配套;可在浆料温度下降不超过3℃的情况下,实现合金浆料从制备系统到压铸机压室的平稳输送;试件的抗拉强度和伸长率分别比液态压铸提高11.6%～18.2%和42.5%～50%;该流变成形技术与传统的成形技术衔接简便。     

喷射成形快速凝固技术在铝合金中的应用

喷射成形作为一种新兴的快速凝固技术,已经被广泛地应用于研制和开发各种高性能的快速凝固材料,近年来发展非常迅速。叙述了喷射成形技术在高强铝合金系,高比强、高比模量Ａｌ－Ｌｉ合金系,低膨胀、耐磨Ａｌ－Ｓｉ合金系,耐热、高强Ａｌ－Ｆｅ合金系及铝基复合材料等方面的研究概况及应用;着重讨论了该技术对不同系列铝合金的组织和性能的影响。     

半固态Y112铝合金成形组织与性能

采用近液相线半连续多模铸造法制备出Y112铝合金半固态坯料。分别考察了半固态合金流变成形件、触变成形件和常规压铸件的组织与性能。结果表明：Y112铝合金的半固态流变成形件的组织细小、均匀，硬度为112HV，优于触变成形件和常规压铸件的。     

流变成形的两个本质问题

提出流变成形的两个本质问题,即卷入性缺陷和晶间偏析,两者是流变成形材料的力学性能一致性差、综合力学性能没有竞争力或不明确的本质因素,是阻碍设计和优化流变成形专用合金的重要因素。开发无卷入性缺陷半固态浆料的制备方法和工艺是研究和发展流变成形首要解决的关键问题,对此提出获得优质半固态浆料的三项原则。同时,总结晶间偏析的4种表现形式,提出将"晶间偏析"作为流变成形专用合金的设计准则之一。     

合金温度对7075半固态模锻液相偏析的影响

应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态模锻充型过程进行了模拟,研究了合金温度对7075铝合金杯形件充型过程的影响规律。在模拟的基础上,利用压力机及杯形实验模具,进行了半固态7075铝合金流变模锻成形,研究了合金温度对7075铝合金杯形件半固态模锻液相偏析的影响,模拟和实验结果表明:合金温度越高,充型越不平稳;在压头温度400℃、成形速度3.5 mm/s、成形比压50 MPa的条件下,随着合金温度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当合金温度为628℃时,杯形件的液相偏析度为14.02%。     

大压下量轧制喷射成形5A12铝合金的显微组织演变及强化机制（英文）

基于大压下量轧制工艺对喷射成形5A12铝合金挤压坯进行热轧变形,采用透射电镜(TEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)和能谱(EDS)分析合金显微组织的演变规律,进而探讨合金的强韧化机理。研究结果表明:喷射成形5A12铝合金在热轧变形过程中,发生了不连续动态再结晶和连续动态再结晶,晶粒组织显著细化,形成了亚微米级组织结构;同时,不完全动态再结晶导致合金的位错密度显著增加和胞状组织大量形成。喷射成形工艺实现了5A12铝合金中Mg原子完全固溶,并在热变形过程中保留下来,而未生成沉淀相析出。均匀分布在铝基体中的过饱和Mg原子与位错发生交互作用,阻碍了位错运动,提高了位错密度,因而固溶强化效果显著,是合金获得高强高韧性能的最根本原因。喷射成形5A12铝合金经3道次热轧变形后的室温拉伸强度和伸长率分别达到622 MPa和20%。     

制备工艺对高强铝合金组织及性能的影响

通过金相观察、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试研究了铸造方法和喷射成形方法对高强铝合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,采用喷射成形法制备合金可克服铸造法制备合金的缺点,所得合金微观组织均匀,晶粒细小,无明显微观和宏观偏析。经挤压后基体组织细小均匀,第二相颗粒大小一致。经适当热处理后,合金综合性能较好。     

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。     

变形条件对2124铝合金超厚板流变行为与显微组织的影响

在Gleeble-1500热/力机上进行了变形条件对2124铝合金超厚板流变行为与显微组织的影响规律的系列实验研究,得到了不同变形条件下2124铝合金超厚板高温压缩成形过程中的流变曲线。实验结果表明,2124铝合金在0.01s-1~1s-1范围内,高温压缩变形过程存在近稳态流变特征,近稳态流变应力随着应变速率的降低和变形温度的升高而降低。当应变速率为10s-1时,真应力-真应变曲线出现锯齿状,说明合金发生动态再结晶现象。利用OM和TEM分别研究了变形温度、应变速率、应变量对2124铝合金高温压缩变形显微组织的影响,在此基础上,分析并建立了2124铝合金热压缩变形发生动态再结晶的临界条件。     

7A52铝合金TIG-拉弧螺柱焊工艺

以高强铝合金7A52为主要研究对象,研究TIG-拉弧复合热源焊接高强铝合金螺柱的工艺特点,利用正交试验分析焊接规范对焊缝成形的影响。试验结果表明:TIG热源的加入大大增加了高强铝合金螺柱焊接时电弧的稳定性。在最佳的工艺条件下高强铝合金螺柱接头焊缝成形良好,无烧损、裂纹等缺陷,焊接接头抗剪强度可达母材强度70%以上,表明TIG-拉弧复合热源螺柱焊是一种理想的高强铝合金焊接工艺。     

微量元素对增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金组织及性能的影响

电弧增材制造铝合金构件及技术应用的潜力巨大,但是增材制造的高强铝合金通常存在着缺陷多、力学性能差的问题。文中以电弧增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金为研究对象,探索微量Zr和Ti元素对成形合金的微观组织和力学性能的作用机制。研究结果表明,添加这些微量元素以后,可以在合金中析出Al₃（Zr, Ti）纳米亚稳相,并且细化晶粒组织,提高了合金的硬度、强度和塑性,提高了断口的韧性断裂比例,以及减少了合金中的气孔和裂纹缺陷。研究结果为增材制造铝合金材料的开发和设计提供了思路和参考。     

Al-Zn系高强铸造铝合金强韧化研究现状与展望

轻质高强铸造铝合金在航空航天、汽车轻量化等方面展现出独特的优势。对铸造铝合金成形性能和力学性能进一步优化,对拓宽其应用领域意义重大。本文综述了Al-Zn系高强铸造铝合金的研究现状与进展,重点归纳了高强铸造铝合金(微)合金化、晶粒细化、组织纯净化、热处理优化等方面的强化机制及现有研究成果,并对铸造铝合金目前研发中所存在的问题进行探讨,最后对高强铸造铝合金的发展方向进行了展望,对高强铸造铝合金的发展具有一定的实践和理论指导意义。     

半固态金属成形技术的一些新进展

半固态金属加工被誉为跨时代的 2 1世纪的新技术。从 2 0世纪 70年代初开始 ,到 90年代金属的半固态流变和触变成形已进入工业化应用阶段 ,主要是铝合金用于压铸汽车零件 ,使合金用于压铸笔记本电脑、照相机和摄像机外壳等。在 2 0 0 1年 11月于海南举办的中国有色金属学会材料科学与合金加工学术研讨会上 ,相关文章报导了这方面的一些新进展。丁志勇、谢水生报导了在半固态金属成形的基础理论研究方面的进展主要是 :半固态合金非技晶组织的获得及其成形机制研究和半固态流变力学模型的研究方面的新成果。在成形工艺方面 ,目前进入实用的流…     

难变形材料薄壁筒形件强力旋压研究进展

高强铝合金、钛合金、高温合金等比强度高的难变形材料薄壁筒形件是航空、航天和兵器等领域广泛应用的高强、轻量化结构件.然而,此类薄壁壳体零件强力旋压成形是一个多场、多因素耦合作用下集三维连续局部变形、非均匀变形及非稳态等特点于一体的复杂成形过程.从难变形材料的可旋性、变形行为与制件的缺陷分析、组织性能和工艺模具的优化设计几个方面综述了薄壁筒形件强力旋压的研究进展、存在问题和发展趋势.     

铝合金流变成形标准试样的压铸模设计

根据铝合金半固态浆料的充型特点，为防止出现卷气、夹杂和充型不完整等常见缺陷，设计了一套铝合金流变成形标准试样的压铸模具。用该模具成形的试样可用于铝合金流变成形工艺、组织与性能的研究。     

AA6061管件颗粒介质内高压成形性能及强化机制（英文）

提出一种管材成形新工艺:固溶处理→颗粒介质内高压成形→人工时效。通过热处理工艺调整合金变形前后的力学性能,应用颗粒介质内高压成形技术实现管件塑性成形,以期建立一种工艺实施简便、设备要求较低、产品设计灵活的高强铝合金管件加工方法。结果表明,固溶温度560°C且保温时间120 min时,合金伸长率提高了313%,但强度和硬度大幅减低;对合金进行固溶后时效处理,当人工时效温度180°C且保温360 min时,合金塑性下降,强度和硬度等性能指标恢复至固溶前状态,确保成形零件具备母材力学性能。此工艺方法使AA6061挤压管材的最大胀形率提高了25.5%,管件材料性能达到了原材料的性能指标。     

铝合金板温成形流变应力模型的建立与应用

为实现铝合金Al5083-O温成形的数值模拟与合理制定其成形工艺参数,研究了Al5083-O铝合金板在不同温度和应变速率条件下的温成形特性.引入Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述Al5083-O铝合金板温成形时的流变应力与变形温度和应变速率之间的关系,建立了预测这种铝合金在温成形条件下应力-应变曲线的数学模型.计算结果与试验数据吻合较好,证实了Al5083-O铝合金板温成形流变应力预测模型的正确性.