增材制造使能的航空发动机复杂构件快速研发

为满足航空发动机控制系统复杂构件快速研制需求，研究了基于数字化模型驱动和SLM（selective laser melting, 选区激光熔化）增材制造技术的快速研发迭代技术。通过建立增材制造使能的高效正向研发模式，打通 “设计—仿真—制造—验证—认证”一体化迭代流程和技术路径，实现了系统级产品功能和性能最优化开发。工程应用实践表明，该技术促进了航空发动机控制系统向轻量化、集约化、高性能、高可靠性方向发展，推动复杂关键零部件/组件的创新研发与应用，不仅可以缩短研制周期，还可降低研发成本，使系统研发效能大幅提升。     

先驱体聚合物在陶瓷增材制造中的应用进展

先驱体陶瓷具有分子结构可设计、化学组成可调控、加工成型方便、力学性能优异、易于成型复杂构件、便于实现结构/功能一体化等优点,克服了传统粉末烧结制备陶瓷材料难于设计与成型的问题,对解决航空航天、国防尖端武器装备面临的材料瓶颈问题具有重要意义。在陶瓷增材制造技术的带动下,先驱体陶瓷的发展迎来了新的契机,增材制造先驱体陶瓷的研究得到了越来越多的关注。介绍了增材制造先驱体陶瓷的研究与应用进展,总结了各类陶瓷增材制造技术的优势和不足,并对先驱体陶瓷增材制造目前存在的问题与发展趋势进行了探讨和展望。     

石墨烯基储能材料的增材制造研究进展

石墨烯是一种具有大比表面积、高电导率和良好的力学性能的二维材料,在高容量和大功率储能器件方面具有广阔的应用前景。然而现有的各种石墨烯电极制造技术无论从技术层面还是在生产率、性能方面都难以满足当前工业应用的需求。石墨烯增材制造(石墨烯3D打印)在复杂三维石墨烯结构的制造方面具有突出的优势和潜力,而且还具有设备简单、成型结构可控性高等优点。关于石墨烯基电极材料的增材制造及应用在近两年内迅速发展。概述了基于增材制造制备石墨烯结构的典型技术——直写成型(DIW)的机理和优点,介绍了基于该技术制备的石墨烯基电极材料在超级电容器和锂离子电池领域的应用,最后对石墨烯基电极材料的增材制造面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。     

激光增材制造超高温氧化物共晶陶瓷研究进展

超高温氧化物共晶陶瓷具有优异的高温强度、高温蠕变性能、高温结构稳定性以及良好的高温抗氧化和抗腐蚀性能, 成为1400 ℃以上高温氧化环境下长期服役的新型候选超高温结构材料之一, 在新一代航空航天高端装备热结构部件中具有重要的应用前景。基于熔体生长技术, 以选择性激光熔化和激光定性能量沉积为代表的激光增材制造技术具有一步快速近净成形大尺寸、复杂形状构件的独特优势, 近年来已发展成为制备高性能氧化物共晶陶瓷最具潜力的前沿技术。本文从工作原理、成形特点、技术分类等方面概述了基于熔体生长的两种典型激光增材制造技术, 综述了激光增材制造技术在超高温氧化物共晶陶瓷制备领域的研究现状和特点优势, 重点介绍了选择性激光熔化和激光定向能量沉积超高温氧化物共晶陶瓷在激光成形工艺、凝固缺陷控制、凝固组织演化、力学性能等方面的研究进展。最后, 指出了实现氧化物共晶陶瓷激光增材制造工程化应用亟需突破的关键瓶颈, 并对该领域未来的重点发展方向进行了展望。     

低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势

低压铸造成型技术是现代大型薄壁复杂构件整体精密制造的重要研究方向之一。介绍了低压铸造技术的发展历程,概述了目前低压铸造技术的研究进展,重点对低压铸造充型过程和铸件合金材料的研究现状进行了综述和分析,探讨了充型过程和铸件合金材料研究中存在的问题,并提出了今后需要重点研究的方向。     

高性能大型金属构件激光增材制造技术研究现状与发展趋势

高性能大型金属构件激光增材制造技术,将"高性能金属激光熔化/快速凝固材料制备"与"大型构件近净成形制造"结合,为航空、航天、船舶、电力、石化、海洋工程等高端装备中大型难加工金属构件的制造提供了新途径。综述了北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室在钛合金等高性能大型关键承力构件激光熔化沉积增材制造技术方向的主要进展:突破以"凝固晶粒"、"内部缺陷"及"显微组织"为核心的钛合金大型关键主承力构件激光增材制造"质量性能"控制瓶颈难题;提出系列激光增材制造工艺新方法,揭示激光增材制造过程内应力形成机理与演化规律,初步建立"变形开裂"预防方法;研制出具有原创核心关键技术的系列化大型激光增材制造工程化成套装备;自主制定了整套应用技术标准体系。北航团队研究成果在国家大型运输机、舰载机、大型运载火箭等重大装备研制生产中的工程应用,为解决装备研制生产制造瓶颈难题、提升装备结构设计制造水平、促进装备快速研制等发挥了重要作用,同时使我国在此领域处于国际领先地位。     

聚合物前驱体转化陶瓷增材制造技术研究趋势与挑战

近年来,增材制造技术作为一种新兴的制造技术受到了广泛关注。该技术在高性能陶瓷材料的成型制造领域具有巨大的发展潜力,有望突破传统陶瓷加工和生产的技术瓶颈,极大提升高性能陶瓷产品的设计和制备的自由度,从而为高性能陶瓷材料制造技术的发展提供变革性的推动力。前驱体转化陶瓷通过化学方法制得聚合物,再经热处理转化为陶瓷材料。聚合物前驱体充分利用了自身良好的可加工性特点,实现了目标结构的预成型,并通过热处理工艺获得传统陶瓷工艺难以获得的先进陶瓷材料。而聚合物前驱体材料与增材制造技术的结合更受到了极大关注。本文在介绍聚合物前驱体增材制造技术特点的基础上,系统阐述了聚合物前驱体增材制造技术的研究与应用前沿的现状与趋势,并分析了聚合物前驱体增材制造技术面对的挑战以及未来发展方向。     

增材制造的现状与应用综述

目的 为推动增材制造技术与新材料、新工艺和产业应用的加速融合提供技术信息参考.方法 首先通过文献计量分析法,以"增材制造"为关键词,分别对2016—2021年的WOS和CNKI核心文献数据库的进行分析,得出近5年国内外增材制造的研究方向和研究热点;然后从增材制造技术的发展阶段、技术标准体系、材料类型、成形工艺类型等方面介绍增材制造技术的研究现状,着重梳理了不同材料与工艺类型增材制造技术的对应关系,归纳了各类增材制造技术的成形原理、材料、工艺特点和技术优势;接着探讨了增材制造技术在航空、航天、船舶、汽车、模具、铸造、建筑、医疗、文化创意等产业领域的应用场景和应用案例,以及产业化应用的问题;最后分析了国内增材制造面临的挑战和发展前景.结论 综述了增材制造技术的现状与应用情况,为增材制造技术成果推广和产业应用提供技术资讯,具有一定的参考意义.     

我国增材制造技术与产业发展研究

增材制造作为新兴的制造技术,应用领域不断扩展,成为先进制造领域发展最快的技术方向之一;增材制造产业的发展为现代制造业的培育壮大以及传统制造业的转型升级提供了宝贵契机。本文在分析全球增材制造技术发展态势与产业发展动态的基础上,全面梳理了我国增材制造技术与产业的发展态势,剖析了我国增材制造产业面临的共性技术研究及基础器件能力不足、面向国际市场的专利布局滞后、产业规模与产业集群建设有待深化等问题。着眼增材制造产业前瞻布局,论证提出了生物医药与医疗器械增材制造、大型高性能复杂构件增材制造、空间增材制造、基于增材制造的结构创新与新材料发明等重点发展方向。研究建议：建立增材制造协同创新机制并支持企业开展应用创新,围绕重大装备需求开展增材制造工艺变革专项技术攻关,深化区域性增材制造产业集群建设。     

3D打印陶瓷铸型研究与应用进展EI北大核心CSCD

陶瓷铸型是一类应用于熔模精密铸造领域、用于成型铸件内外部结构的复杂部件。随着铸件复杂度的提升,需要更加精细、复杂的铸型来满足铸造需求,然而传统的陶瓷铸型成型手段如注射成型等存在成本高、研发周期长等问题,难以满足复杂精细结构的成型要求。3D打印技术作为一种快速成型手段能够精准成型复杂精细结构,将其应用于铸型生产,不仅能够解决复杂结构的成型问题,同时也能降低生产成本、缩短生产周期。本文主要阐述了3D打印技术在陶瓷铸型生产中的应用,从应用于铸型3D打印陶瓷材料的种类及特性、典型铸型3D打印技术及铸型打印后处理手段三个方面对3D打印技术陶瓷铸型的研究与应用进行介绍,并对该技术未来的发展进行展望,指出3D打印技术能够有效解决复杂陶瓷铸型的成型问题,从而满足复杂空心结构金属件的铸造需求。     

精铸型壳的增材制造技术研究进展

增材制造技术用于精密铸造领域,可以满足市场对精密铸件的短周期、个性化、多样化、柔性制造的需求.增材制造技术可以制作树脂模型代替蜡模进行精密铸造,但更高效的方法是用增材制造技术直接制备精铸型壳.目前可用于制备精铸型壳的增材制造技术主要有三维打印法(3DP)、选择性激光烧结法(SLS)、光固化成形法(SLA)以及浆料挤出法...     

铸件凝固过程的宏观及微观模拟仿真研究进展

面向市场经济,迎接全球化竞争的挑战,为国民经济的发展作贡献,就要十分重视制造业特别是铸造行业的发展。但是,我国铸造行业与国外相比有很大差距,它制约着国民经济的发展。世界各国在铸造成形加工技术的发展趋势方面,认识是一致的,即：一是大型工程中特大型铸件的关键铸造技术;二是向精确成形技术方向发展;三是用计算机模拟仿真逐步代替传统的经验性研究方法。铸造过程计算机模拟仿真是改造传统铸造产业的必由之路,是当今世界各国专家学关注的热点。铸造充型凝固过程的数值模拟可以帮助工程技术人员优化工艺设计,缩短试制周期、降低生产成本、确保铸件质量,已成为铸造领域最热门的研究课题之一。目前,凝固过程的流场、温度场数值模拟及缩孔缩松预测已应用于实际生产,应力分析、微观组织模拟等方面的基础研究及实用化进程都取得了很大进展。     

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...     

铝(镁)合金消失模铸造近净成形技术研究进展

阐述了铝(镁)合金消失模铸造技术的研究现状,着重介绍了铝(镁)合金消失模铸造在金属液充型、振动凝固、压力凝固以及消失模壳型铸造等技术方面的最新研究进展。研究表明,铝(镁)合金在消失模铸造过程中,需重点解决针孔、缩松等缺陷,提高液态合金的充型能力和铸件的力学性能;通过采用振动凝固和压力凝固的手段,可以提高金属液充型能力、细化组织、提高组织致密性,明显提高铸件力学性能。真空低压消失模壳型铸造技术,可以解决普通消失模铸造易于出现的孔洞和夹杂等缺陷以及浇不足和浇注温度高等问题,是一种生产复杂薄壁高质量铝、镁合金精密铸件的新方法。     

Molybdenum alloying in cast iron and steel

Metal casting is an important manufacturing technology for efficiently producing massive components with complex shape. A large share of industrial castings is made from iron and steel alloys, combining attractive properties and low production cost. Upgrading of properties in cast iron and steel is mainly achieved by alloying and in fewer cases by heat treatment. Molybdenum is an important alloying element in that respect, increasing strength, hardness and toughness. It also facilitates particular heat treatments such as austempering. The paper describes the metallurgical functionality of molybdenum alloying in iron-based castings and demonstrates its effectiveness for applications in the automotive and mining industry.The full text can be downloaded at https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s40436-019-00282-1.pdf     

石墨铸型材料对钛合金内环铸件冶金质量的影响研究

目的研究不同石墨铸型材料对钛合金内环铸件冶金质量的影响。方法试验选取颗粒直径分别2,0.8,0.04 mm的3种典型石墨材料,制备内环石墨铸型,采用离心浇注,然后对3种不同石墨材质研制的ZTC4钛合金铸件进行表面目视检验、荧光和X光检测。结果 2,0.8,0.04 mm这3种颗粒直径的石墨铸型材质研制的铸件表面外观和荧光质量依次提高,其中荧光缺陷平均数量依次为21.4,13.9,2.2个/件;铸件内部缺陷数量均小于1.5个/件,夹杂均小于0.7个/件。结论不同颗粒度直径的石墨铸型对铸件的外观和荧光质量会产生显著的影响,而对铸件内部冶金质量影响较小。     

Sensitivity of different Al–Si alloys to centrifugal casting effect

This paper is concerned with the sensitivity of different Al–Si alloys to centrifugal effect of the vertical centrifugal casting technique on castings as compared to the traditional gravity casting technique.     

精密铸件反重力铸造凝固组织与缺陷控制研究进展

镍基高温合金、钛合金和铝镁合金等精密铸件是航空航天重大装备中重要的热端部件,目前,更高的使用温度、更大的构效比和更高的机动性等航空航天装备建设的需求,促使精密铸件向大型化、复杂化和薄壁化方向发展。反重力铸造技术具有充型稳定、压力可控等优点,是生产优质精密铸件的理想方法。早在20世纪70年代,国外就能够利用反重力精密铸造技术制造大型精密铸件。近年来,我国一些高校和研究院所也相继在反重力铸造方面开展了大量研究,在铝镁轻合金方面积累了大量经验,也具备了小批量生产能力。目前,国内的产品技术水平与国外还有一定的差距,特别是在高温合金反重力铸造方面,国内还处于起步阶段。在精密铸造过程中,疏松、裂纹、变形和尺寸超差等各类铸造缺陷的形成严重影响了铸件的使用性能,降低了铸造产品的合格率。基于此,结合反重力铸造工艺原理及技术特点,概述了反重力铸造技术的应用现状,详细综述了精密铸件反重力铸造过程中组织、缺陷的形成规律和重要的铸造缺陷预测模型,并对反重力铸造技术的发展趋势进行展望。     

钛合金精密铸件基准传递形式应用综述

随着钛合金精铸工艺技术的日益提升,钛合金精铸因其低廉的成本以及灵活的制造工艺,特别是针对形状复杂的零件的时候,存在明显的优势,在现代制造业中占据了重要的位置。介绍了目前钛合金精铸件的基准传递形式在制造、检验、机加过程保持一致的重要性。在此基础上,着重综述了基准的作用以及基准的表现形式,对不同基准形式在使用时的优缺点进行了评述。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。