选区激光熔化制备高熵合金的研究进展

高熵合金因优异的性能被广泛应用于航空、船舶、医疗器材等领域，传统的制备方法存在很多局限。增材制造因快速凝固成形，制备的高熵合金晶粒更细、性能更好，与传统制备方法相比更有优势，可直接由金属粉末原料获得三维立体制品的选区激光熔化（SLM）技术备受瞩目。本文介绍了SLM工艺参数、合金成分和后处理对高熵合金显微组织结构、力学性能的影响，汇总近年来国内外在选区激光熔化制备高熵合金领域的研究成果，旨在为该领域进一步的研究提供参考。     

Ti-Nb合金激光粉末沉积增材制造显微组织的相场模拟

将传统有限元传热模型和定量相场模型结合,模拟Ti-Nb合金多层激光粉末增材制造过程中金属凝固过程的温度历史及其显微组织。研究Ti-Nb合金在激光粉末沉淀过程中各层的晶粒演化,与已有试验对比验证模型的准确性。将有限元传热模型得到的不同增材层的温度历史用于定量相场模型模拟合金在局部稳态条件下的定向凝固行为,采用Fortran编写程序求解以凝固速度和温度梯度作为输入参数的相场方程。结果表明:不同增材层的热历史及凝固形态是有区别的,随着增材的层数增加,每层熔池边界的温度梯度呈非线性降低,相应的显微组织的枝晶间距随着温度梯度的降低而增大。     

高熵合金的增材制造分析

正据Journal of Materials ScienceTechnology杂志2021年第77卷第131-162页介绍:合金化新概念是基于利用高浓度的多元元素创建一类有前景的新材料——高熵合金。目前发现几类高熵合金具有超出传统合金的优异性能,期望开发性能卓越的高熵合金,但传统制造技术使高熵合金制造工艺受限制,增材制造利用原位修正微观组织为制造形状复杂的高熵合金提供新思路。近几年对高熵合金增材制造兴趣渐涨,     

TiAl基合金成形技术的研究现状

TiAl基合金密度低且具有优异的高温性能,是未来航空航天领域重要的高温结构材料之一。但TiAl基合金塑性差,采用传统方法加工成形困难,且成本高、耗时长。论述铸锭冶金、精密铸造、粉末冶金几种TiAl基合金的传统成形工艺,介绍激光增材制造这一先进成形方法,总结激光增材制造TiAl基合金的研究现状以及存在的问题。目前,利用激光增材制造技术制备TiAl基合金挑战性较大,高品质、低成本合金粉末的制备、开裂现象的预防以及组织的调控等问题都需要进一步研究。     

增材制造316L不锈钢球形破片的弹道性能

为探索增材制造316L不锈钢球形破片的弹道性能,采用选择性激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)技术制造316L不锈钢材料毛坯,通过机加工、抛光等操作得到了直径12 mm的增材制造316L不锈钢球形破片。开展打印态316L不锈钢材料的显微计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)和静动态力学试验研究,获得了打印态316L不锈钢在材料沉积方向的Johnson-Cook(JC)模型参数,进行了增材制造和传统冷轧工艺制造的316L不锈钢球形破片侵彻6 mm厚Q235钢靶的弹道试验。研究结果表明：增材制造球形破片的弹道极限速度比传统冷轧制造破片低2.5%左右,弹道性能有小幅提升,暗示了增材制造工艺用于制造战斗部预制破片的潜力;开展的数值仿真研究获得了与试验结果一致的剪切冲塞穿靶机理,仿真与试验穿靶速度数据比较吻合,弹道极限速度误差仅为1.4%左右,仿真结果也表明JC模型用于描述增材制造316L不锈钢材料穿靶行为的可行性。     

浅析增材制造技术对高超声速技术发展的推动

高超声速飞行器工作环境恶劣,对材料性能提出了新的要求,在传统加工制造技术不能满足使用要求时,增材制造技术提供了一个全新的途径。这种成型工艺可以加工性能更优的特殊材料与异型组件,加工周期与工件整体性较传统加工方式有显著优势,已经在高超声速技术应用中有所体现。目前在高超声速领域逐步实现了材料-组件-分系统等阶段由低到高的提升,能够承担的制备任务趋于多样化,逐渐开拓了属于自己的领地。介绍了增材制造开始成为分系统级产品的主要制备方式,叙述了增材制造成为复杂结构件的有效制备手段。分析了增材制造成为耐高温复合材料的可选制备方法,并对发展趋势进行了展望。     

美国陆军、NASA和阿拉巴马大学联合探索“改变游戏规则”的3D打印技术

<正>据《3D打印》网站报道,美国陆军陆航和导弹研发工程中心(AMRDEC)、NASA马绍尔太空飞行中心(MSFC)和阿拉巴马大学成立集成产品团队(IPT),联合探索增材制造在国防和太空探索中的应用,开展研发基于增材制造的技术。导弹研发工程中心正在着眼共同研究增材制造作为导弹最小成本和优化性能的技术,目的是提高结构件的设计以及材料和不同工艺的表征。军方和太空署     

生产中3D打印的优缺点

正2020年4月20日,据匈牙利Daily News Hungary报道:3D打印是直接制备三维物体和产品的工艺,把不同材料一层层有序排放,通过连接或硬化把材料连接成整体,整个工艺在计算机操控下完成,这种制造工艺也叫增材制造,近几年为制造领域奠定了基础。3D打印一般为商业制造商和制造爱好者所用。每年有新品质3D打印机问世,设计者和制造者会用性能更好、更有效的工艺制造出3D815     

金属材料激光增材制造气氛保护系统

为满足高性能金属材料激光增材制造对稳定气氛环境的需求,对大型送粉式激光增材制造设备中的大容 器气氛保护环境系统进行设计与研究。结合传统的惰性气体环境形成特点,设计金属材料激光增材制造气氛保护环 境系统,用ANSYS 软件对系统的核心部件进行了稳定性、可靠性模拟计算分析,同时优化了惰性气体环境形成的 工艺过程,并进行实验测试验证。验证结果表明：该系统大幅提高了气氛保护环境的形成效率,降低了使用成本, 突破了大容积气氛保护环境快速形成与保持技术,可为后续的高性能金属构件成形工艺研究提供快速、稳定的惰性 气体环境。     

十年磨一剑,五二所成功研制新型防护与结构一体化镁合金材料获国家合金牌号VW91M

五二所轻合金装甲技术团队历经10年成功研制了我国具有自主知识产权的最新型中高强防护与结构功能一体化变形镁合金材料。2021年2月24日全国有色金属标准化技术委员会授予该合金牌号VW91M,正式列为国家合金牌号。VW91M镁合金具有优良的防护、焊接及耐蚀性能,综合性能优异。VW91M合金同时具备十分优良的加工性能,特别适合制造大规格轧制板材、锻材及型材。VW91M防护与结构功能一体化材料的研制成功,使五二所突破性获得了拥有镁合金国家合金牌号的称号,标志着五二所在变形镁合金研制领域进入国内领先新阶段,对轻型武器装备轻量化制造水平的提升意义重大。     

工艺参数对电沉积钴镍合金镀层成分及耐磨性能的影响

利用电沉积技术在碳钢表面制备纳米晶钴镍合金镀层,并辅助超声波分散加机械搅拌,获得具有良好减摩性能的纳米晶、低微摩擦系数的钴镍合金镀层材料。研究了电流密度、温度、pH值等工 艺参数对合金镀层成分及耐磨性的影响。利用扫描电镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪分析了镀层表面的显微组织、相结构及成分含量,通过UNMT1微纳米材料力学综合测试系统考察镀层的微磨损性能。结果表明,获得的合金镀层组织细密、结构均匀,工艺参数对合金层的微摩擦系数影响较大,在最佳工艺参数电流密度1.5 A/dm²、温度50 ℃、pH值为4.0时合金镀层的平均摩擦系数最小为0.18,合金具有较好的耐微摩擦磨损性能。     

宾州州立大学增材制造研究促进高性能钢3D打印

正据美国2021年2月15日Erin Cassindy Hendrick于news/psu.edu/story(宾州州立大学网页)报道:宾州州立大学工程学院的研究人员收到434 000美元科研资助用以开发增材制造(3D打印),用于高强钢和合金材料。高强钢适合军用,如个人装备、装甲车辆、爆轰和弹道保护专门设施、舰船壳体材料。但这些钢具有高开裂敏感性和低焊接性能,用传统制备方法很难制造,宾州州立大学计划通过增材制造扩大这些材料的利用,使之既节约成本又增加效用。这些材料是用于增材制造的全新材料,有助于进一步研究新的使用途径。     

Al-Mg合金薄装甲板材

<正>法国专利FR2899598中公布了一种德国技术人员研制的Al合金薄装甲板的化学成分和制造工艺,这种Al合金薄板具有高的抗弹性能,可以用于制造10 mm以上厚度的抗弹装甲板。该Al合金薄板材的化学成分(质量分数)为:4.95%~6%Mg、0.45%~     

高侵彻性能钨合金研究进展

主要介绍高密度钨合金穿甲弹材料侵彻性能的国内外研究发展状况,从改变合金中钨颗粒性质、粘结相组成与含量,以及结合工艺改善的角度,总结目前国内外改善高密度钨合金侵彻性能的主要途径,并对当前国外先进钨合金穿甲弹产品的材料成分、制备工艺及侵彻效果进行了简要介绍和分析;同时针对国外穿甲弹的研究概况和发展趋势,提出我国今后研究和开发新型高侵彻性能钨合金穿甲弹的主要研究方向。     

合金元素对RS-PM Al-Li合金组织和性能的影响

本文采用快速凝固技术制备了四种不同合金的Al—Li合金粉末,粉末体经冷压、真空除气、真空热压致密化,之后热挤压成捧材。研究了合金元素Cu、Mg、Zr对合金组织结构与性能的影响。讨论了影响合金组织与性能的原因以及改善合金塑性的可能途径。     

多元微合金化对高铬铸铁凝固组织及冲击磨损性能的影响

通过在2.85C-31Cr合金中加入多元微量合金元素V、Ti、Nb、Mo制备多元铬系合金,研究多元微合金化对高铬铸铁的凝固组织和冲击磨损性能的影响。结果表明:铁液中部分C与强碳化物形成元素结合生成碳化物或合金碳化物;随合金元素加入量的增加,高铬铸铁凝固组织从稍微过共晶转变成共晶、亚共晶组织;相同成分的合金质量损失率随冲击磨损载荷(2.0、2.5、3.0、3.5 J)的增加呈先增加后减小、再增大的变化规律,这与材料在冲击磨损过程中的硬化行为有关;凝固组织中奥氏体数量越多,磨损质量损失率越大,尺寸细小和分布均匀的凝固组织能减小磨损质量损失率;在同一冲击载荷下,共晶成分的合金质量损失率最小,亚共晶成分的质量损失率最大。     

降低铝-锂合金成本和提高材料的使用寿命

<正>根据Alcoa、Pittsburgh、Pa的报告,铝-锂合金2099能够得到较好的燃烧效果,减少二氧化碳的排放,同时降低成本,提高使用寿命和一系列航空器元件的可靠性。通过控制冶炼合金成分、煅烧和微观结构的工艺,铝合金2099样品提高了耐蚀性和抗裂性能。与其它合金制成的部件相比,它们抗疲劳的性能有所增强。     

新型固态金属沉积工艺及军事应用

MELD是用于沉积金属或金属基复合材料的固态热机械工艺,不同于基于能束的金属增材制造工艺,也不同于基于片材层压的固态金属增材制造工艺,其具有可扩展、开放式操作、高沉积速度、产生近锻造微观结构、适用材料范围广、应用领域多等特点,已开始在战地废金属回收再利用、高抗弹性能装甲防护涂层制备等领域获得应用,具有良好的军事应用前景。     

Al-Mg合金薄装甲板材

<正>法国专利FR2899598中公布了一种德国技术人员研制的Al合金薄装甲板的化学成分和制造工艺,这种Al合金薄板具有高的抗弹性能,可以用于制造10mm以上厚度的抗弹装甲板。该Al合金薄板材的化学成分和含量为:4.95%~6%Mg,0.45%~1.4%Mn,0.2%     

运载火箭大型关键承力产品激光沉积增材制造技术研究

针对TC11钛合金芯级捆绑支座激光熔化沉积成形制造过程开展了工艺研究和产品试制,通过对比分析验证了不同成形方向结合区对本体性能无明显影响,证明了原材料粉末中氧元素对本体性能的强化作用,并提出了合理的粉末原材料含氧量控制范围.试制件1.5倍工作载荷静力试验考核合格,通过材料升级与增材制造技术结合实现了结构减重和快速制造的目的,为运载火箭大型复杂结构关键承力产品制造提供了一条新的途径.