金属成形轻量化技术研究进展

在金属成形的轻量化设计中,材料选用、组件功能整合以及成形方法的选用都会起到至关重要的作用,主要目标是降低组件的重量并节省资源。本文介绍了常用的传统工艺,如用于加工混合轻量化材料的挤压工艺,同时也介绍了新的成形技术,以更好地满足轻量化的要求。最后对轻量化成形工艺的发展前景进行了简要分析。     

汽车轻量化焊接技术发展现状与未来

随着人们对生活与生存环境质量的要求越来越高,"绿色环保、节能减排"已经成为我国社会的发展方向。汽车作为一种便民工具的同时也给能源和环境带来了负担。因此,各大汽车厂商都在为提高燃油效率、减少尾气排放设计解决方案。实现这些目标的一个有效方法就是降低汽车质量,汽车轻量化也由此成为汽车行业研究的热点。目前实现汽车轻量化的方法主要有优化结构设计、使用轻量化材料以及采用先进制造技术。在汽车轻量化技术途径中,使用轻量化材料替代部分钢材是一个主要的研究方向,如采用铝合金、镁合金等有色金属以及高强度钢、复合材料等。但是铝、镁合金与钢材在热物理性质和化学性质上存在着较大的差异,传统焊接技术很难得到可靠的铝-钢、镁-钢焊接接头。近年来,国内外学者对铝-钢、镁-钢的焊接进行了大量的研究并取得了许多重要成果,为汽车轻量化材料的应用奠定了理论基础。先进焊接技术的应用离不开相关材料焊接性能的提高和焊接工艺的改进,为了提高铝、镁合金与钢的焊接性能,许多研究者选择在钢的表面镀上一层金属,如Zn、Cu、Ni等。镀层金属在一定程度上改善了材料之间的润湿铺展,并使得界面处的连接方式得到改变,从而提高焊接接头的连接强度和焊接接头的可靠性。各种先进焊接技术的应用也突破了传统焊接技术的局限性。冷金属过渡技术是数字化控制与焊接过程结合的产物,实现了对热输入的精准控制,在选择适当工艺的情况下得到了理想的焊接效果。电弧熔-钎焊和激光焊接技术效率较高,在异种金属的连接中应用十分广泛。搅拌摩擦焊是一种新型的固相连接技术,其焊缝中存在冶金结合和机械结合两种结合方式,且所得的焊接接头美观、牢固,受到了人们的关注。火焰钎焊自动化程度高,焊接方式灵活。本文综述了几种在汽车轻量化领域潜在应用范围广阔的先进焊接技术,总结、归纳、分析了其研究现状和优缺点,对焊接工艺的选择、不同焊接技术的特点进行了评述,分析了轻量化材料的焊接性和适用性,并展望了所述焊接技术的未来发展趋势,为汽车轻量化焊接技术的发展提供借鉴与参考。     

汽车轮毂材料轻量化与造型设计研究

随着汽车工业化发展进程加速,能源使用量日益增加,同时环境污染问题也增加.汽车轻量化是减少环境污染的有效途径,汽车轻量化设计已成为重要的研究方向.轮毂作为乘用车的重要组成部分,是当前汽车轻量化研究的重点内容之一.本文通过对近现代多种品牌汽车轮毂的材料以及材料加工工艺和轮毂造型设计进行分析,发现轮毂的轻量化与轮毂的材料、轮毂加工方式、轮毂的造型三方面有关.轻金属材料的运用是实现汽车轻量化的有效方式,轮毂材料以及加工工艺的演变为:从传统的锻造、铸造加工发展为数字3D打印技术的个性化定制,小批量生产.加工工艺的进步在很大程度上影响轮毂造型设计,轮毂造型设计的轻量化可以直接影响到汽车的刹车系统安放,以及行驶过程中的舒适性、安全性、稳定性等特性.     

轻量化材料在车身上的应用

本文介绍了现阶段车身常用的轻量化材料种类、特性,着重阐述了铝、镁合金和高强度钢在车身上的应用,轻量化材料的连接工艺及设计中应用轻量化材料的注意事项,表明轻量化材料在车身上的应用是车身设计与开发的趋势和方向。     

汽车车身轻量化发展方向探讨

系统阐述了汽车车身轻量化设计过程中运用的3种主要方法：在车身结构优化设计方面,详细介绍了拓扑优化、灵敏度分析和形貌及尺寸优化在车身轻量化设计中应用的步骤及方法;在先进工艺应用方面,介绍了激光拼焊板、热冲压成形技术、辊压成形技术的优缺点,以及这些先进工艺应用于车身的位置;在车身新材料应用方面,介绍了高强度钢板、铝合金、塑料及高分子复合材料、静音钢板和结构发泡材料等在车身上的应用及发展情况.以大量实例和统计数据,并通过表征车身轻量化的关键指标——车身轻量化系数验证,得出汽车车身轻量化设计的步骤及发展方向.     

铝合金在汽车上的应用

摘甍作为未来汽车节能环保重要措施的汽车轻量化越来越多的受到研究者的关注,而铝合金作为轻量化材料也得到了很大的关注,本文通过介绍铝合金在汽车上的一些应用介绍。使铝合金材料得到更好的应用与发展,指出铝合金在汽车上应用的重要意义。     

转向直臂锻造成形工艺改进

目的以某型号转向直臂为研究对象,针对现有锻造成形时材料利用率较低的问题,改进锻造成形工艺,减少材料消耗,节约能源。方法对转向臂进行工艺分析、计算和有限元模拟;在原有工艺上增加制坯工序,合理分配坯料横截面积。结果对改进后的工艺方案进行了有限元数值模拟,得到了金属流动、载荷以及等效应变的分布情况。结论改进后的成形方案在保证锻件质量的前提下,材料利用率由80%提高至90%,提高了材料利用率,同时也改善了金属流动,以提高模具寿命,对大批量件的实际生产有一定的指导作用。     

等温锻造用模具材料的国内外研究发展状况

综述了不同温度范围内使用的等温锻造模具材料，对它们的使用情况和优缺点进行了讨论，分析了高强、难变形涡轮盘和粉末盘材料用高温合金以及金属间化合物，如TiAl等，形变对等温锻造模具材料的需求，并根据我国国情提出了1050℃以上使用的等温锻造模具材料的发展思路。     

锻造技术的应用发展模式分析

伴随着我国机械行业的不断发展和完善,我国的锻造行业取得了非常大的进步和提升,同时国家经济的高速发展也在很大程度上推动了锻造行业的发展。目前我国的锻造行业已经是一项非常成熟、独立的经济行业,锻造技术也是一项非常成熟的独立技术。我国针对锻造行业的发展给予了大力的支持,在提升锻造核心技术的基础上,对锻造相关企业也进行着不断的系统升级改造及完善。这一系列的举措在很大程度上保障了锻造技术以及锻造行业的发展,能够有效地对我国锻造企业的技术力量以及生产能力给予提升和完善,同时也为我国的机械行业的进一步发展提供技术支撑。但是,需要我们警醒的是在我国锻造行业快速发展的过程中,虽然取得了较好的成绩,还存在一定的问题。这些问题在锻造行业高速发展的情况下很难被发现,但在我国锻造行业不断成熟的今天,这些问题就逐渐地显现出来。本文主要针对锻造技术的应用发展前景进行详细的论述以及分析,希望通过本文的阐述能够有效的提升我国的锻造技术,让我国的锻造技术得到进一步提升和发展,同时也为我国锻造行业更好、更快、更完善的发展贡献一份自己的力量。     

粉末钛合金锻造技术研究进展

粉末钛合金锻造是将粉末冶金与精密锻造相结合而发展的一种近净成形工艺,在获得完全致密、高性能粉末钛合金构件方面具有广阔的应用前景。介绍了粉末钛合金锻造技术在改善粉末钛合金的组织和性能、高性能低成本粉末钛合金、医用钛合金、金属间化合物、钛基复合材料等方面的应用情况,分析了粉末钛合金锻造技术促进粉末钛合金运用和发展所取得的技术进步。     

液态模锻材料及其研究进展

液态模锻作为一种精密成型技术应用范围不断扩大,液锻件正在不断替代普通铸件和固态锻件用于各行各业。但液态模锻的材料范围不够明晰,导致铸造合金液态模锻研究与应用很多,而各种变形合金的液态模锻却鲜有报道。如果定义适于液态模锻技术成型的材料统称为液态模锻材料,并用流变充型能力、流变补缩能力以及开裂敏感性定量表征液锻材料的工艺性能,则各种合金钢、球墨铸铁、铝合金、镁合金、锌合金、铜合金、生物材料及金属基复合材料都属于液锻材料,且都具有较好的液锻工艺性能。目前只有液锻铝合金、液锻镁合金、液锻锌合金和一些液锻合金钢研究应用活跃,并取得了工业应用。建议今后加强液锻材料的工艺性能预报、变形合金特别是宽结晶温度范围合金的液态模锻以及金属基复合材料的研究开发。     

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。     

精密锻造技术的研究进展与发展趋势

热精密锻造技术不仅能赋予零件近净复杂形状和尺寸,而且能使零件宏观性能在坯料性能基础上得到提高,是少无废料产生、绿色、节约型的高效高性能制造技术。综述了热精密锻造技术的应用现状,介绍了热模锻造、等温锻造、基于数值模拟的预制坯优化设计和精密锻造全过程工艺优化设计的国内外研究现状,最后对热精密锻造技术发展方向进行了展望。     

高熵合金摩擦磨损性能的研究进展EI北大核心CSCD

近年来,高熵合金成为金属材料领域的研究热点。高熵合金处于相图中心区域,具有广阔的合金成分空间和组织结构形成可能;成分和制备工艺的协同调控,能够获得更丰富的组织结构;非常规的化学结构有望突破传统抗磨、润滑合金的性能极限。本文讨论了耐磨高熵合金的分类,分析了化学活泼金属、软金属、难熔金属的添加对高熵合金抗磨、润滑性能的影响规律;总结了非金属元素和陶瓷相的添加对高熵合金基复合材料摩擦磨损性能的影响;综述了热处理和表面工程技术对高熵合金表面组织结构和摩擦磨损行为的作用;讨论了苛刻工况下抗磨润滑高熵合金的设计方法。对未来高熵合金在摩擦磨损领域的研究和应用进行了展望,高熵合金在解决传统合金的瓶颈问题上具有巨大潜力,如在极端工况下实现稳定润滑抗磨、保证特定功能作用下实现抗磨。     

钛合金在航天飞行器上的应用和发展

主要介绍了高强韧钛合金、高温钛合金、低温钛合金和铸造钛合金及钛合金的先进成形技术在航天飞行器上的应用,指出了钛合金发展现状和趋势。其中对粉末冶金技术和超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术做了较详细的介绍。重点介绍了美国和俄罗斯的粉末冶金技术发展现状和我国粉末钛合金技术在多种型号产品研制中的应用情况。同时指出超塑成形/扩散连接新技术为克服钛合金成形昂贵又难以加工而受到限制的问题提供了新途径。     

低氧TZM合金研究进展

钼合金作为一种高温结构材料、功能材料,被广泛应用于冶金工业、航空航天、核工业等诸多领域.近年来,随着相关行业的技术升级,钼合金凭借特有的优势,其应用范围也不断扩大.同时,对钼合金的使用性能也提出了更高的要求.尤其是有色金属、医疗器械材料等加工行业已明确提出对钼合金材料中氧含量的技术要求.详细介绍了目前国内外TZM钼合金低氧制备技术的研究现状,分析了TZM钼合金中氧的来源,明确了钼合金制备过程中起氧化作用的主要因素,讨论了烧结过程中氧含量的变化以及料层厚度对氧含量的影响规律,总结出目前国内外TZM钼合金低氧制备的关键技术.在此基础上,对现在国内外TZM钼合金低氧制备技术的研究未涉及且还需完善之处提出补充意见,并展望了低氧TZM钼合金制备技术的发展前景.     

喷管精密锻造工艺及模具设计

通过对喷管加工工艺进行了分析,提出了采用精密锻造工艺生产该部件,介绍了毛坯直径的选择方法,同时介绍了精密锻造工艺及模具的设计,并对生产中注意的问题做了介绍,从而保证了该零件生产的顺利进行。     

Joining of metal matrix composites using friction stir welding: a review

The application of fusion welding process is restricted to certain grades of alloys and materials. Solid-state joining process offers greater advantages over fusion welding process such as fumeless and effective joining, minimum or no preparation time, environment friendly, etc. One such solid-state joining process is friction stir welding (FSW), which uses a non-consumable rotating tool. This rotating tool joins the two faying surfaces of the workpiece by forging them. This joining technique successfully joins metals, alloys and metal matrix composite (MMC), which are considered as difficult to join using conventional processes. The present study is an endeavor to review a specific domain of FSW, i.e. joining of MMCs. The initial part of the study provides a detailed introduction about the FSW process, and along with it, an overview of the published literature related to FSW of alloys has been presented. The later part of the study pays specific attention to macrostructure, microstructure, joint properties and residual stresses in welded joints along with wearing of tool during welding of MMC. The observations of this study provide a basis for future research in the specified domain.     

细晶变形镁合金的研究进展

综述了变形镁合金的种类、基本变形特性和优良性能,介绍了轧制、挤压、锻造、超塑成形等常用成形技术,探讨了变形镁合金晶粒细化的机理及常用方法如等径角挤压、形变热处理等,阐述了变形镁合金的研究现状、存在的问题,并指出了未来变形镁合金研究开发的方向.     

喷射成形技术制备高性能铝合金材料

采用喷射成形技术制备了过共晶Ａｌ－Ｓｉ系高强耐磨铝合金和Ａｌ－Ｚｎ系（７０００系）超高强铝合金,并对上述喷射成形材料的组织、性能进行了研究。结果表明,喷射成形材料与传统铸造材料或铸造变形加工材料相比,基本组织被显著细化、析出相尺寸更为细小且分布更加均匀、各种析出相的宏观和微观偏析得到了有效控制,从而使其各项力学性能得到了明显的提高。还同时介绍了上述喷射成形高性能铝合金在工业发达国家中的大规模应用情况,以及我国的应用开发现状。