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高性能复杂铸件轻合金材料与控形控性工业软件
(1)研发了系列新型高强高韧铸造轻合金材料,支撑了复杂铸件性能提升。 1)研发出一种新型高强韧铝硅合金。开发出一种新型高强韧铝硅合金及其制备方法;提出一种混合稀土和Sr元素的复合变质方法,缩小枝晶间距并细化共晶硅;研究出合适的热处理制度;阐明了变质剂组成与含量对变质效果的影响规律,基于此显著提高了铝硅合金的综合力学性能。有效解决了现有铝合金铸件易发生的裂纹、伸长率低、屈服强度不达标等缺陷和问题。 2)研发出一种低成本高强耐热稀土镁合金。开发出一种添加低成本混合稀土的新型多元稀土镁合金材料;揭示了混合稀土对镁合金相变规律的影响机制;研究出准晶增强稀土镁合金的高温固溶T6热处理工艺;开发出兼具优良的室温与高温力学性能的低成本稀土镁合金;解决了现有镁合金铸件易产生冷隔、强度低、韧性差等问题。 3)研发出一种新型高强韧钛合金。开发出一种α+β型双相高强高韧钛合金,揭示了合金在凝固-热等静压-热处理过程中微观组织的演变规律;研究出调控相组成及相形态的双级固溶时效热处理制度,形成了以等轴和篮网为主要特征的基体组织,使合金的强度和韧性同步提升。解决了现有铸造钛合金强度和韧性偏低、铸造成形性差等问题。 (2)研发了铸造全流程模拟仿真系统,提出了高效的单件化铸造数值模拟方法,实现了高性能复杂铸件的数字化工艺设计。 1)提出了一种铸造原辅材料热物性参数高精度求解方法。提出了基于实验测温与数值模拟反求的热物性参数求解方法,实现了面向数值模拟的热物性参数高精度求解;建立了反热传导法求解铸件/铸型界面换热系数的数学模型,降低了界面关键参数求解误差;研发了高精高效的热物性参数反求平台-华铸PIS,创建了铸造原辅材料高精度热物性参数数据库。 2)研发了铸造合金熔炼-复杂铸件充型凝固-热处理的铸造多物理场全流程高效模拟平台。建立了电磁、速度、压强、浓度、温度的多物理场耦合数学模型,自主研发了从铸造合金熔炼到复杂铸件充型凝固到热处理的铸造全流程模拟仿真平台,为铸造工艺优化提供了工具;提出一种数据内存动态自适应划分技术,解决了SOLA流动场求解数据耦合干扰难题,实现了大规模铸造流动场模拟问题的并行高效求解。 3)提出缩孔缩松缺陷定量预测与单件化模拟工艺优化方法。提出双高分配原则缩孔缩松预测模型,解决了复杂铸件缩孔缩松高精度预测难题;提出了针对高性能复杂铸件不同批次的单个铸件模拟方法,建立关键工艺参数波动对典型缺陷的多元回归关系模型,实现了基于单件化模拟仿真的高性能复杂铸件缺陷控制与工艺优化。 (3)建立了铸件生产全生命周期的单件化柔性化质量管理模型,实现了高性能复杂铸件质量问题的单件化、全过程、全要素溯源。 1)创建了基于PLM理论和TQM理论的铸件单件化管理模型。基于产品全生命周期PLM理念以及多智能体技术,构建了铸造串并联多工位单件化的缺陷溯源模型;建立铸件单件及作业过程信息模型和组批、混批、拆批模式下单件自动生成、感知、标记、进度跟踪的控制机制,实现高性能复杂铸件单件化缺陷溯源。 2)创建了支持业务即时重构的参数配置式多维度铸造柔性化管理模型。创建了支持铸造数字化管理系统业务即时重构的参数配置式多维度铸造柔性化管理模型,解决了刚性管理系统可重用性低、应变能力弱和实施周期长的难题,支撑不同领域不同类型铸造企业随环境变化、自身发展等柔性进行的组织变革、流程变更和管理改善,实现了企业按需柔性化管理。 3)创建了基于TLBO\GA\BSA元启发式算法优化理论的铸造智能化管理模型。创建基于改进性教与学算法(TLBO)、遗传算法(GA)、回溯搜索算法(BSA)等元启发式算法优化理论的铸造智能化管理模型和技术,解决了铸件异步热工序组炉复杂条件下工序生产调度IPPS组合优化难题,实现了系统智能决策管理以及多品种大容量铸件高效生产。
华中科技大学 2023-05-24
航空铝合金大尺寸板、带材制备项目
我国的大飞机发展计划,为我国铝合金的发展提供了新的机遇。飞机的60-75%的构件是铝合金。航空铝合金是铝合金中高技术含量,高投资,高附加值产品。我国的C919客机已下线,但是该飞机所用的材料主要依赖进口,急需国产化。同时我国军用飞机的大型铝合金材料依然不能满足军机发展的需要。最近,国务院和中央军委大力倡导“民参军”,鼓励民营企业参加国防军工生产。所以该项目计划建设年产20万吨铝合金板带生产线,其中航空铝合金板带5万吨,其余为工业中厚板。 该项目采用了东北大学发明的两项关键技术-1)电磁-气刀连铸技术;以解决高质量锭坯制备,这一制约航空铝合金发展的关键技术,和2)铝合金电流场热处理技术,包括电流场均化和电流场固溶时效,在降低成本的同时,保证材料的性能,均有较高的效益。 一般客机自重为30吨左右,战斗机为10-20吨,大型运输机为60-80吨,其中60-70%为铝合金,则按一架飞机平均自重30吨估算,约需铝合金20吨左右,则需要的铝合金材料为200吨左右,80-90%被加工掉。如果我国飞机材料能达到500架/年,这需要10万吨铝合金。由于现在飞机大部分部件都采用板材机加工方法,所以板材要占80%,既8万吨。 同时我国的战车、炮车、军车等正在实现轻量化,也需要航空铝合金,预测每年要达到30-50万吨。 同时,该生产线还可以生产民用中厚板,包括罐车、动车车厢、铝合金煤车等,预测需要30-50万吨。 因此包括航空铝合金在内,我国每年铝合金中厚板的需求量可以达到80-100万吨,且随着我国飞机制造和高铁发展,需求量还会增加。 招商方向引导 金属结构材料,轻合金加工行业。可以新建,也可以在原铝合金加工厂改造升级。
东北大学 2021-04-11
可用于增材制造的高强铝镁合金
铝及其合金是工程应用最广泛的结构材料之一。传统的铝合金零件通过铸造、锻造和粉末冶金等方法制造,与这些传统制造过程相关的工具设备增加了制造成本和交付周期。3D打印技术由于为制造设计提供了丰富的自由度而广泛应用于工程零件的制造。现有3D打印技术中,选择性激光熔化(SLM)是发展最为广泛的方法之一。但是SLM工艺中的冶金缺陷如许多裂纹、球化和气孔导致只有有限数量的金属适合该种工艺,且具备满足要求的密度、微观结构和强度。中南大学粉末冶金研究院李瑞迪研究员和新西兰奥克兰大学、中车工业研究院有限公司等单位合作通过对合金元素进行调控和热处理工艺的探索,发展了一种适用于SLM制备工艺,具有良好抗裂性和高强度Al-Mg-Si-Sc-Zr合金。相关论文以题为“Developing a high-strength Al-Mg-Si-Sc-Zr alloy for selective laser melting: crack-inhibiting and multiple strengthening mechanisms”于4月13日在金属材料顶级期刊《Acta Materialia》在线发表。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.03.060在该项工作中,研究人员设计了一系列Al-Mg(-Si)-Sc-Zr合金,并用雾化合金粉末进行3D打印制备。在没有Si元素的情况下,Al-xMg-0.2Sc-0.1Zr(x=1.5,3.0,6.0wt.%)合金在制备过程中均易发生热裂纹,平均裂纹密度随Mg含量的增加而增大。发现在Al-6Mg-0.2Sc-0.1Zr合金中加入1.3wt%的Si能够有效地抑制SLM过程中的热裂纹,同时细化制备合金的微结构,从而提高打印试样的力学性能。图1:不同成分的打印样品晶粒尺寸和形貌EBSD分析结果:(a)1.5 wt%Mg,合金1;(b)3.0 wt%Mg,合金2;(c)6.0 wt%Mg,合金3;(d)6.0 wt%Mg+1.3 wt%Si,合金4。晶体学取向用倒极图(IPF)表示。图2:Mg和Si元素对试样断裂行为的影响。(a)不同合金成分(合金1,合金2,合金3,合金4)的拉应力应变曲线。(b-e)合金1(b)、合金2(c)、合金3(d)、合金4(e)的断口SEM图像。通过对合金成分的进一步微调,研究人员设计了一种新型合金Al-8.0Mg-1.3Si-0.5Mn-0.5Sc-0.3Zr。这种新合金具有明显的细化微观组织,由亚微米胞体和胞体中存在的共晶Al3(Sc,Zr)纳米粒子(2-15nm)和粒间Al-Mg2Si共晶(Mg2Si直径10-100nm)组成。打印试样中形成了高密度的层错和独特的9R相。试样的拉伸强度和延伸率分别达到497MPa和11%。经过时效处理后,试样的拉伸强度达到550MPa,塑性在8%~17%之间。除了固溶强化、晶界强化和纳米颗粒强化外,高密度层错也有助于强化。图3:不同组分(a1-4)合金#4;(b1-4)合金#5的SLM打印样品的细晶区TEM图像:(a1-2)合金4的胞状结构;(a3-4)合金的柱状结构;(b1-5)合金(b2)的胞状结构是(b1)的暗场图像;(b3-4)合金的柱状组织#5;图(a2),(a4),(b2)和(b4)显示了晶间共晶组织;(b5)是SLM-printed Alloy#5细胞的干HAADF图像和主要元素(Al、Mg、Si、Sc、Mn和Zr)的相应EDX图谱。图4:(a)SLM打印合金#5时效前后的拉伸应力应变曲线。曲线“#5”表示打印合金#5;曲线“#5-HT1”表示360℃时效8h的合金#5;曲线“#5-HT2”表示300℃时效8h的合金#5。(b)在合金#5-HT2断裂处拉伸试样的透射电镜显示具有高密度位错和SFs的变形组织。(c)沿[001]方向的变形亚晶中滑移带和滑移方向的HRTEM图像。(d)在(-100)面上用(c)图中标记区域的傅里叶逆变换图像显示出高密度位错。这项研究成果通过在原有3D打印Al-Mg-Sc-Zr合金中添加Si元素,形成了精细打印微观组织,获得了无裂纹的打印合金成分。随后通过热处理时效工艺引入高密度层错并细化晶粒,开发出了一种具有低热裂敏感性和高强度的新型铝镁合金。这项工作提供了一种解决和消除SLM工艺中的冶金缺陷的铝镁合金成分设计方法和热处理工艺,推动了SLM制造技术的工程应用。
中南大学 2021-04-11
高强韧硬质合金工模具坯材
以自主开发的超细 / 纳米 WC 类复合粉末为原料,基于目前国内企业常用烧结设备,开发出特色烧结工艺,制备出不同粘结相含量和晶粒尺寸级别、性能达到国际先进水平的系列超细晶硬质合金块体材 料, 平均晶粒尺寸 200 - 500nm,硬度 HRA 90 - 93.5,断裂韧性 12.0 - 20.0MPa.m1/2,横向断裂强度4500 - 5200MPa,性能得到国际著名硬质合金企业和国内权威资质机构检测认定。利用真空烧结、热压烧结、热等静压烧结等技术,结合原料粒径匹配和烧结工艺优化,制备出平均晶粒尺寸>8µm  的组织均匀、性能稳定的超粗晶硬质合金块材,具有硬度 > HRA 90.0、断裂韧性 >15.0 MPa.m1/2 的优良力学性能。
北京工业大学 2021-04-13
高强韧硬质合金工模具坯材
北京工业大学 2021-04-14
新型节材三层复合双向电触点
新型三层复合双向电触点是公司自主研发创新产品并已经在全行业推广生产,头部直径范围 2.0 mm∽9.0mm,尾部直径范围 1.5 mm∽7.0mm;而国内外触点头部直径范围 3.0 mm∽6.8mm,尾部直径范围 1.5 mm∽3.0mm,且我公司研发的三层复合电触点铆钉头部直径与尾部直径比例不受限制, 而国内外触点铆钉头部直径与尾部直径比例限制为 2:1 左右 。
中国科学技术大学 2021-04-14
一种异质多材料增材制造系统
本发明属于增材制造领域,并公开了一种异质多材料增材制造 系统。该系统包括关节臂机器人、打印装置、减材装置和监测反馈装 置,通过采用旋转式多喷头切换打印装置,以多个送丝打印机构旋转 切换的方式进行多材料多工艺实时切换打印,实现了多材料多工艺的 高效 3D 打印成形;双目立体视觉在线实时监测反馈装置及时反馈加工 零部件的层层温度信息及三维轮廓信息并与原始模型对比标定,确定 减材加工时机及相应减材加工参数。通过本发明,高精
华中科技大学 2021-04-14
一种增减材复合加工设备及其应用
本发明公开了一种增减材复合加工设备,包括在线金属弧焊增 材制造装置和数控多轴联动加工装置,所述在线金属弧焊增材制造装 置包括焊接机器人和焊机系统,所述焊机系统安装在所述焊接机器人; 所述多轴联动加工系统包括三维测量装置和多轴联动精密加工系统, 所述三维测量装置用于测量零件的轮廓信息并发送给计算机,计算机 通过接收的轮廓信息获得零件的实际轮廓,再与理论三维模型进行比 较得到误差,所述多轴联动精密加工系统用于对零件实施减
华中科技大学 2021-04-14
高回弹/自润滑耐磨PTFE唇形密封片材
项目简介: 针对传统橡胶油封不能满足现代高端装备(如汽车、工程机械等)对旋转轴唇形油封的更高要求(即要求油封能承受高低温&n
西华大学 2021-04-14
智能缆控无人潜航器
无人潜航器,英文名Unmanned Underwater Vehicle是指没有人驾驶,靠遥控或自动控制在水下航行的器具,主要指那些代替潜水员或载人小型潜艇进行深海探测、救生、排除水雷等高危险性水下作业的智能化系统。因此,无人潜航器也被称为“潜水机器人”或“水下机器人”。 此潜航器的主要特点: 1.推力强劲:采用六个大功率无刷电机为动力源,推力强大,适用于多种水下环境; 2.自主供电:内置大容量锂电池自主供电,电池更换方便,摆脱了实际作业环境中外接电源的限制; 3.智能控制:具备定深巡游、定向巡游等多种运动模式,配备人造侧线系统,水下运动更加智能; 4.载荷扩展:可搭载声呐、深度计及定位系统等设备,满足水下通信、水下定位和水下探测等需求。 Robo-Rov具有大深度、长航时的优势,适合用于长时间的水下搜寻、目标打捞等任务。可完成海洋勘探,包括海洋科考、水质监测、地貌测绘等任务;水下作业,包括水下打捞、大坝巡检等任务。RoboRov智能缆控无人潜航器根据应用场景和使用需求,除高精度GPS、深度计、九轴姿态传感器以及通信控制等标准模块外,还可以搭载声呐设备、水声通讯设备,满足水下复杂任务需求。
北京大学 2021-02-01
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