模糊神经网络在钛合金研究领域中的应用

模糊神经网络具有较强的非线性问题处理能力,可直接处理"不确定性"结构化知识,已成为材料科学研究领域中重要的使用技术。综述了模糊神经网络在钛合金材料化学成分设计与优化、材料成分与性能关系、微观组织定量研究等领域的应用情况,指出将该方法应用于钛合金材料研究领域,不仅可精确地描述材料成分-工艺-组织-性能之间高度复杂非线性关系,而且能够应用到材料加工的智能控制以及性能预测等领域。     

钛合金搅拌摩擦焊研究现状

搅拌摩擦焊是目前钛合金焊接技术研究的热点.从搅拌头材料与结构设计、焊接工艺与组织性能关系、焊接过程数值仿真等方面综述了钛合金搅拌摩擦焊国内外研究现状.以现有的研究结果来看,搅拌摩擦焊是实现钛合金高强可靠连接的有效途径,选择合适的焊接参数和焊后热处理工艺可获得高质量钛合金焊接接头;但由于对钛合金用高温高强高耐磨搅拌头研制...     

组合材料芯片技术在钛合金研究中的应用

综述了组合材料芯片技术在钛合金研究中应用的新进展.利用组合材料芯片技术在短周期内制备出合金元素梯度变化的多元钛合金样品,由于样品的加工状态和热处理条件相同,可以确定某种合金元素含量与整个钛合金体系组织和力学性能的定量关系.利用多种表征手段,从样品库中系统地分析组织和力学性能的变化规律并筛选出目标成分,显示出组合材料芯片技术在钛合金相变研究和合金设计中的优势.     

β钛合金成分设计:理论、方法、实践

随着科学技术的不断发展,高性能钛合金特別是β型钛合金的研究开发越来越受到世界各国的重视,伴随着应用过程,其合金设计方法得以不断地完善与提高。在新的设计方法指导下,近年来经常有新型高性能β钛合金被研发出来并得到实际应用。为了使广大冶金科技工作者,特别是从事钛合金研究的工程技术人员能够熟悉合金设计理论,着重分析讨论了β钛合金成分设计时应考虑的因素,包括β钛合金成分设计基本原理,合金化对钛合金性能的影响,Kβ稳定系数和Al、Mo当量设计准则,电子浓度因素和d-电子合金设计方法等。并简要介绍了在高强度、低模量、低成本等方面β钛合金的成分设计思路与研究进展。     

选区激光熔化成型铝合金的研究现状及展望

随着航空航天、汽车轻量化的需求不断上升,经过结构优化的复杂金属构件采用增材制造技术一体成型必然是今后高端产品制造业的发展趋势.铝合金优异的综合性能与远低于钛合金原料的价格,使其在增材制造领域中极具应用和研究潜力.金属增材制造方法繁多,选区激光熔化技术(SLM)由于成型件表面质量优良、综合性能优异,在复杂结构与薄壁结构集成化的零件成型中具有显著优势,颇受科研和工业界关注.然而,由于铝合金粉末具有激光反射率高、热导率较大、流动性较差且易与氧气发生反应等特点,使得成型件极易产生球化、裂纹、孔隙、氧化夹杂等冶金缺陷,不能满足实际应用中的性能要求.其中,研究较为深入的AlSi10Mg、Al-12Si等铸造系铝合金并不能满足很多领域对强度的要求,高强合金在SLM成型过程中极易发生元素烧损、产生裂纹等不良现象.因此,明确各类缺陷的形成机理辅助调控SLM成型铝合金的工艺参数以减少缺陷产生,开发适用于SLM成型的新型铝合金粉末成为学者们的研究焦点.本文主要从Al-Si系铸造合金、高强铝合金以及铝基复合材料三个方面来介绍近年来SLM成型铝合金的研究进展.针对SLM成型的铝合金种类少、成型工艺条件不成熟、冶金缺陷难以控制以及零件性能与微观组织间的量化研究不系统的困境,提出可以引入材料基因工程(MGE)的理念,结合人工智能技术寻求成分-组织-工艺-性能之间的量化关系,开发适用于SLM成型特点的新型铝合金粉末,实现从应用需求出发反向设计材料成分与工艺的目的.     

锌铜钛合金的研究进展与应用

简述了锌资源概况、锌合金的研究历程和以锌代铜的可行性,主要介绍了锌基抗蠕变合金——锌铜钛合金的使用状况及优点,特别是锌铜钛板材的情况。综述了国内外锌铜钛合金的研究和应用进展,论述了铜、钛及各合金元素在锌基合金中的作用,并阐明成分优化、形变热处理对其组织演变和性能方面的影响,最后对锌铜钛合金的应用和前景进行了探讨和展望。     

1200MPa级新型高强韧钛合金

随着飞机结构件用钛量的大幅度增加,对钛合金的性能要求也随飞机设计概念的改变而改变,在追求钛合金高强度的同时,也要求合金具有高的韧性。为设计一种强度高于1200 MPa、断裂韧性大于65 MPa·m~(1/2)的新型高强高韧钛合金,在计算合金Mo当量的基础上,合金设计时综合考虑了合金元素对α相、β相的强化和韧化的影响,以及微观组织对强韧性的影响,设计获得一种新型高强高韧富β型的钛合金Ti-5321。实验室条件下30 kg铸锭和中试条件下500 kg铸锭试制的棒材在较理想的显微组织下,新设计的合金室温抗拉强度大于1200 MPa、延伸率大于8%、断裂韧性大于65 MPa·m~(1/2),相比于现有高强高韧钛合金,显示出明显优势。     

高性能钛合金的关键“基因”及高通量实验与计算技术的应用

加快高性能钛合金的研发速度、降低研发成本对我国高端装备制造至关重要。作为关键结构材料,强度、塑性与韧性是保障钛合金构件安全运行的关键力学性能指标。通过高通量计算可预测合金的模量、比热、热膨胀系数等多种物理性能指标,但是对于强度、塑性与韧性等力学性能指标尚缺少预测模型和公式,原因是力学性能间接依赖合金的化学成分,直接影响力学性能的因素是合金的微观组织。高性能钛合金的关键"基因"是成分、相/组织结构与晶体缺陷。高通量计算和扩散多元节建立合金成分与相的对应关系,相场动力学计算与模拟实现对相与微观组织演化的预测,通过微纳尺度力学性能测试技术获得微观组织结构的力学性能数据。期望通过以上各环节研究结果与数据的有机整合,建立钛合金成分、相与微观组织、力学性能数据库,有助于提升高性能钛合金的研发速度,满足我国关键技术领域对先进钛合金的需求。     

Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形的研究现状与应用

半固态成形技术为实现Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金"以铸代锻"的目标提供了有效途径。主要综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆与成形技术、半固态成形合金的成分调控、微观组织结构与性能等方面的研究现状与进展,同时结合笔者所在学术团队的研究经历,对半固态成形件的组织和性能进行了简要分析。详细综述了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态制浆和成形方法,着重介绍了环缝式电磁搅拌技术、蛇形通道浇注法及复合式半固态成形技术。进而综述了Al-Zn-Mg-Cu半固态成形合金的成分及微观组织结构调控方面的研究进展,介绍了合金成分调控及热处理工艺优化对性能的积极影响,分析比较了Al-Zn-Mg-Cu合金半固态成形后的微观组织和力学性能的研究现状。最后,对该成形方向的研究和应用现状进行了总结,分析了其需要解决的主要问题,并对其发展方向进行了展望。     

铁碳合金相图的应用研究

在研究铁碳合金的时候,铁碳合金相图是非常重要的工具,在研究铸铁以及碳钢的温度、性能、成分以及组织之间关系的时候有重要作用,也是各种热加工工艺的基础。本文结合了一些实际例子来对铁碳合金相图的应用进行了研究。     

Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高温钛合金的蠕变性能

为大幅度拓展Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高温钛合金的工程应用,优化了Ti-Al-Sn-Zr-W-Si高温钛合金的热处理工艺,研究了该钛合金的蠕变性能,并采用扫描电子显微镜观察了蠕变实验前后合金的微观组织特征及断口形貌。研究表明,经合理热处理工艺后,该合金在550和600℃均体现出优异的蠕变性能。蠕变实验后,合金的微观组织发生了明显的变化:在颈缩区呈明显的纤维状,而在均匀塑性变形区,由于回复再结晶,合金的显微组织呈现细小的晶粒。     

钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究进展

钛合金比强度优异,是适用于轻量化设计的轻金属合金,然而钛合金表面硬度低、耐磨性差的问题严重地限制了其实际应用。微弧氧化技术是提升钛合金摩擦学性能的有效方法。归纳了电解液体系的选用对钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的影响,梳理总结了工艺参数对微弧氧化膜层摩擦学性能的影响规律,详细介绍了微弧氧化复合技术改善钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究现状,进一步展望了改善钛合金微弧氧化膜层摩擦学性能的研究趋势和攻克难点。     

钛合金的设计方法及其研究进展

根据选材判据的变化和钛合金发展重点的转变,综合评述了钛合金成分设计方法及其关键问题,提出了钛合金痧组织和工艺设计的概念及方法,从成分和组织工艺两方面分析了钛合金的设计思想及设计准则,并指出了钛合金研究的发展方向.     

铀铌合金结构及性能调控研究进展

铀铌合金作为一种重要的核工程材料,因其较高的密度、优异的耐蚀性能和良好的力学性能等特点,被广泛应用于核工业领域。铀铌合金受成分及热处理工艺影响显著,表现出复杂的相转变和组织结构特征,使得铀铌合金耐腐蚀性能及力学性能可在较大范围内获得调控。本文按照"成分/工艺-结构-性能"主线,综述了近年铀铌合金在结构、性能调控方面的研究进展,认为:低温时效机制和杂质控制技术仍是铀铌二元合金研究中需要重点关注的问题;高通量设计、制备及表征手段的出现,为未来铀铌多元合金结构及性能调控研究带来了新的机遇与挑战。     

TC11钛合金断裂性能的研究

本文观察了 TC11钛合金在常规锻、近β锻和正β锻等三种工艺下的组织,讨论了组织与性能间的关系,建立了 TC11钛合金拉伸性能与断裂韧性和韧窝尺等的关系,并得到了验证。     

典型α+β钛合金组织对静态和动态性能的影响

α+β钛合金具有优异的综合性能,在航空航天、生物医学、船舶及国防工业等领域得到了广泛的应用.α+β钛合金的强度、塑性、冲击韧性以及断裂韧性主要取决于其内部的显微组织.因此,阐明α+β钛合金组织和性能之间的关系,对设计性能优异的材料至关重要.本文主要综述了TC21、TC4、TC11、TC4-DT等典型两相钛合金的组织与静态和动态力学性能之间关系的研究进展,并指出研究中存在的问题,以期为获得两相钛合金的理想显微组织和优异的力学性能提供理论指导.     

航空发动机用600℃高温钛合金的研究与发展

综述了国内外600℃高温钛合金的发展历程及其应用.分析了各国600℃高温钛合金的成分特点、热加工工艺和组织特点等.提出了我国600℃高温钛合金的研究重点.     

钛合金功能梯度构件渐变组织主动调控的新思路

为主动调控高温钛合金大型功能梯度构件的渐变组织,提出了局部控温局部加载成形的新思路。基于实现组织的渐变过渡以避免不同组织之间的"弱连接"这一难题,在钛合金功能梯度构件的成形制造过程中,通过对钛合金组织-性能关系与其功能梯度构件成形方法的国内外的研究现状进行分析,拟协同控制温度梯度分布和材料的定向流动,在保证高性能、低成本制造的基础上,实现高温钛合金大型功能梯度构件的柔性成形。     

我国创新研制的主要船用钛合金及其应用

钛及钛合金因优异的综合性能在航空、航天、舰船、化工等行业获得广泛应用,为满足不同的应用需求,近20年我国新型钛合金的研制非常活跃,其中舰船用钛合金是我国钛合金研究和发展的重要研究方向之一。经过近50多年的努力,我国创新研制的不同强度级别船用钛合金已基本形成体系,也制备出这些合金不同规格的管、板、棒、丝材等,已基本能够满足我国工程的需求。简要介绍了中国创新研制的主要船用钛合金及其应用,如中强高韧Ti75合金、中强高塑Ti31合金、高强高韧Ti-B19合金、中强Ti91和Ti70合金、高强Ti80合金等,同时也简要介绍了可能用于海洋工程的其他创新研制的钛合金,如高强(1 100 MPa)高韧损伤容限型TC21合金、中强(900 MPa)高韧损伤容限型TC4-DT合金、强度为1 300 MPa的Ti-1300、强度为1 500 MPa的Ti-1500、强度为1 600 MPa的Ti-1600合金以及中强的低温钛合金CT20等。     

真空电子束焊接技术应用研究现状

简要概括了真空电子束焊接技术在不同材料连接方面的应用现状及研究发展动态,包括铝及其合金、钢铁材料、铜及铜合金、钛及钛合金、难熔金属钨/钽/铌/钼及其合金、金属间化合物及复合材料电子束焊接的发展现状。针对电子束焊接技术,简述了国内外学者已取得的部分研究成果,包括工艺试验、组织分析、数值模拟和力学性能等;分析了目前电子束焊接技术在材料连接方面还存在的问题,并展望了电子束焊接技术应向高温新型结构材料、异种材料、功能复合材料等方向发展,丰富了连接过程中的理论基础,揭示了工艺与组织及性能的对应关系,扩展了电子束焊接技术的应用领域。