增材制造中高强铝合金的缺陷与力学性能研究进展EI北大核心

铝合金是一种重要的轻质金属结构材料,广泛应用于航空航天和交通运输等领域。行业的快速发展对铝合金零件的服役性能和制备过程都提出了更高的要求,传统减材制造已难以满足对铝合金零件高效敏捷、绿色环保的制备要求。增材制造作为一种新兴的快速成形技术,为铝合金零件的制备提供了一个崭新的思路。然而,由于增材制造的工艺特点和铝合金的本征性质,通过增材制造技术制备的中高强铝合金零件中易形成诸多缺陷,严重损害其力学性能,限制其实际生产应用。本文综述了增材制造中高强铝合金零件中的缺陷类型及其成因,并从优化工艺参数、合金成分和添加形核剂三个方面,重点讨论了目前消除增材制造中高强铝合金零件中缺陷,改善其力学性能的进展及发展趋势,并指出未来改善增材制造中高强铝合金微观组织和力学性能的努力方向应为综合调控工艺参数和合金成分,进一步探索增材制造铝合金的最佳热处理工艺,从而获得高强塑性增材制造铝合金。     

选区激光熔化成形铝合金的主要缺陷及调控方法

高性能铝合金因轻质、 高强、 耐腐蚀等特点,在航空航天、 车辆工程和海洋工程等领域应用前景广阔.然而,随着铝合金零部件形状和结构越来越复杂,传统成形方式难以满足需求.选区激光熔化(SLM)技术具有一体化成形复杂形状和精密零件的能力,因此在铝合金成形方面具有极大的发展潜力.但是,铝合金具有宽的结晶温度区间、 高的激光反射...     

激光选区熔化成形高强铝合金晶粒细化抑制裂纹研究现状EI北大核心CSCD

高强铝合金(2×××,7×××等)因具有比强度高、加工性好等优点而被航空航天、汽车等领域广泛应用。随着大推重比飞行器设计及汽车轻量化技术的发展,轻质结构材料的需求日益增加,同时零部件也面临着“薄壁化、中空化、复合化”的发展趋势,高强铝合金的传统加工方法越来越难以满足要求。近年来,激光选区熔化成形(selective laser melting,SLM)作为一种常见的金属增材制造技术(additive manufacturing,AM)在复杂零部件成形领域受到关注,有望成为进一步拓宽高强铝合金应用领域的新兴技术。然而,SLM成形高强铝合金因易产生周期性热裂纹和粗大柱状晶不良组织等问题而发展缓慢,晶粒细化是克服增材制造高强铝合金这一固有热裂问题的关键所在。本文综述了近年来SLM成形高强铝合金显微组织和力学性能调控等方面的研究进展,归纳了不同体系合金的力学性能,重点阐述了抑制SLM成形高强铝合金中热裂纹形成的主要策略,包括SLM工艺参数优化以及通过微合金化或添加纳米颗粒细化晶粒等方法。指出当前研究存在的主要问题是合金成分的改变对材料综合性能以及热处理制度的影响规律尚不清晰等,并展望了未来的发展趋势,如SLM成形新型高强铝合金成分设计与综合性能评价、利用后处理工艺等手段进一步提升合金综合性能以及专用晶粒细化剂的设计与细化机制探究等。     

高强铝合金半固态成形技术研究进展

利用半固态成形技术制备高性能铝合金是现代材料成形技术的重要研究方向.介绍了几种高强铝合金的新型半固态成形技术,如倒锥形通道浇注法、流变挤压成形法、原位反应液相线铸造法等,分析了半固态成形高强铝合金的组织和性能,找出了其中存在的问题,为今后的研究开发指明了方向.     

喷射成形技术在铝合金制备中的应用

介绍了喷射成形技术在超高强铝合金、高比强度和高比模量铝合金、高硅铝合金、低膨胀和耐磨铝合金、耐热铝合金、颗粒增强铝基复合材料制备上的应用.与传统工艺(普通粉末冶金、铸造)相比,喷射成形技术在铝合金的制备上体现了很大的优越性和开发潜力.     

航空航天轻质复合材料壳体结构研究进展

轻质复合材料壳体结构具有轻质、高强及可设计性等优点,被广泛地应用在航空航天结构中.轻质复合材料壳体结构包含网格壳体结构、加筋壳体结构和夹芯壳体结构.本文首先针对这几种轻质复合材料壳体结构从制备方法到力学性能表征方面进行概述,制备方法主要包括纤维缠绕工艺、模压工艺和嵌锁组装工艺等,力学性能方面包含失效模式、动力学性能和阻...     

铝合金弹壳的发展历程和研究现状

介绍了国内外铝合金弹壳的发展历程和研究现状,论述了铝合金弹壳的特点和优势,重点介绍了目前铝合金弹壳的制备方法和工艺流程,展望了铝合金弹壳的发展方向和应用前景。     

快速凝固和半固态成形制备铝基环保材料

利用半固态成形技术和快速凝固粉末冶金方法制备高强铝基复合材料,该方法制备的合金具有细化晶粒、增大合金元素的固溶度、减小偏析、形成亚稳相等独特的优势,因此大大提高了铝基复合材料的性能。利用原始创新的WAl6为增强相,制备出(1)高强铝合金:该铝合金的强度达于550MPa,硬度大于150HB,延伸率大于4%;(2)高强高硬铝合金:该铝合金的强度达大于600MPa,硬度大于180HB,延伸率大于2%。该铝合金的机械性能已经接近甚至超过美国产7075铝合金。     

高强铝合金的研究现状及进展

阐述了高强铝合金的微观结构及其与性能之间的关系,从材料自身和热处理工艺两方面介绍了强韧化制度,并介绍了当前比较成熟的制备Al-Zn-Mg-Cu系合金的新技术、喷射成形及金属基复合材料的制备,就今后的研究开发提出了一些建议.     

基于SIMA法的铝合金复杂构件触变锻造成形技术

采用半固态触变锻造技术成形铝合金构件,容易实现轻量化、低成本、短流程制造,因此在汽车、航空航天等领域应用广泛,但是对于高强铝合金复杂形状构件触变锻造存在半固态坯料制坯工序复杂、制件固液偏析严重和力学性能较弱等问题。基于SIMA制坯方法,提出了分级热处理、快速感应重熔和梯度等温处理等重熔工艺以及触变-塑变复合成形等新成形技术,优化了变形铝合金二次重熔半固态组织调控和触变锻造技术,获得了良好的半固态球晶组织并成形出合格的制件,最后提出了铝合金触变锻造成形中仍需解决的问题和发展方向。     

铝合金热成形晶粒异常长大现象研究进展

汽车轻量化技术的快速发展,使铝合金得到了广泛应用。在铝合金成形过程中,往往会出现热成形晶粒异常长大现象。为解决目前普遍存在的铝合金热成形晶粒异常长大问题。研究了铝合金拼焊热成形晶粒异常长大的理论基础,基于晶粒异常长大的影响因素,重点探讨了铝合金拼焊热成形晶粒异常长大的原因。着重介绍了铝合金热锻造临界变形粗晶现象、控制方法以及数值仿真模拟进展。最后提出了铝合金热成形晶粒异常长大的问题和发展方向。     

5系铝合金车门内板冲压成形及回弹研究

目的 在整体式车门内板上应用质量较轻的5系铝合金材质以达到新能源汽车的轻量化要求。方法 在工艺设计阶段,采用AutoForm数值分析软件及CAE数值仿真分析技术预测零件的成形难点及回弹趋势;分析整体式车门内板的深度,并提出几种改善零件成形性的方案;根据回弹结果对模具型面进行回弹补偿;对模具加工、调试等重要环节进行深度管控。结果 成功解决了零件9个区域的成形问题。对已量产的铝合金整体式车门内板深度进行了对标分析,提出了将零件的深度由171 mm降低至156 mm的方案,经CAE分析验证,铝合金整体式车门内板的合理深度参考值为150 mm。对钢、铝材质的理论回弹值进行了对比分析,计算出铝合金的回弹值为低碳钢回弹值的2.6倍。结论 通过对该门内板整个开发环节进行管控,形成了一套铝合金车门内板成形、回弹控制的模具开发体系;用首样件验证了整套开发方案的正确性,成功保障了该铝合金整体式车门内板的开发。     

铝合金汽车发动机缸体内壁表面改性的研究进展

节能减排是汽车制造行业面临的巨大挑战,发动机的轻量化结构设计及性能提升是解决该问题的重要途径之一。铝合金发动机缸体满足轻质要求,但其耐磨损性能较差,容易造成缸体内表面磨损失效,采用表面改性技术对铝合金发动机缸体内壁进行强化是有效的解决途径。相比于传统的铸铁内嵌式缸套,通过微弧氧化、等离子喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂等技术在铝合金基体上制备涂层可以极大地改善其耐磨性能,同时降低发动机的整体质量。本文详细阐述了适用于铝合金发动机缸体内表面改性技术的原理、特点及涂层制备等的研究进展,重点探讨了涂层的沉积成形机理及耐磨损机制研究现状,对涂层材料的设计及优化、涂层制备工艺参数的精细化调控及涂层设备的开发及改进等方面进行了展望。     

高真空压铸铝合金的研究进展

压铸铝合金主要应用于汽车工业领域,随着汽车轻量化和高真空压铸技术的发展,高真空压铸用高强韧铝合金越来越受到关注。本文介绍了压铸铝合金的特点及合金元素在其中的作用,并对基于高真空压铸的铝合金分类及研究进展进行了阐述。最后展望了高真空压铸铝合金的发展前景及研究方向。     

电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用

钛合金是航空航天领域主要的轻质结构材料,强度高,但不易成形且回弹大,而电磁成形技术的发展为钛合金零件的精密高效成形提供了新的有效途径.从高速增塑、成形工艺、数值仿真3个方面综述了电磁成形技术在钛合金板材成形的应用研究情况,并结合笔者的研究经历对钛合金电磁成形中存在的问题进行了简要分析.在此基础上,着重综述了电磁成形技术下材料的成形性能与变形机理,进而综述了钛合金电磁胀形、电磁翻边工艺研究进展,并介绍了钛合金电磁成形多物理场耦合仿真技术,最后对未来钛合金板材电磁成形技术的发展进行了展望.电磁成形技术可以提高钛合金板材的成形性能;厚度接近集肤深度的高导电性低强度板材是优质的驱动片.为了进一步促进电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用,需要开发更高强度的磁体线圈以及更优的驱动方式.     

车身材料轻量化及其新技术的应用

车身轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用，而轻质板材的应用是未来汽车轻量化的重要方向。减轻车重的材料可分为两大类，一类是铝合金等轻质材料，另一类是高强度钢等高性能材料。介绍了新材料在车身轻量化中的应用现状，综述了汽车车身轻量化材料及其新工艺、新技术的研究进展，总结了新材料在应用过程中需解决的问题及发展方向。     

TiAl合金精密成形技术发展现状及展望

TiAl合金是一种优异的轻质耐高温结构材料,在航空、航天、汽车、兵器等热端部件制造领域具有广阔的应用和发展前景,但其较低的室温塑性、韧性和较差的冷/热加工性能,限制了其工程化的进程.为挖掘TiAl合金的应用潜力,国内外研究机构和企业从材料设计、组织性能调控到成形工艺等方面开展了卓有成效的研究.总结了近年来国内外在TiA...