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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。 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
钢丝绳芯耐热橡胶输送带接头新技术
小试阶段/n钢丝绳芯橡胶输送带接头损坏是钢丝绳芯输送带常见的损坏方式之一。目前钢丝绳芯橡胶输送带的连接方式通常采用对接搭接法或错位搭接法,连接后进行现场硫化。本项目采用全新的方法,使输送带的连接强度提高2~4倍,使用寿命提高2~4倍,生产成本仅仅增加不超过1-2%主要技术指标:148℃×30min后常温试样150℃×168h热试样芯胶与覆盖胶粘合强度≥12N/mm≥10N/mm(150℃)芯胶与钢丝绳粘合强度(GB/T5755-2000)¢3.0≥183N/mm(已经达到国标3.3倍)¢3.0≥10
湖北工业大学 2021-01-12
玉米芯废渣制备纤维素乙醇技术与应用
本项目成功地攻克了纤维素乙醇技术中的主要“瓶颈”问题:将原料和预处 理成本转移到了高附加值产品中;就地生产了廉价的纤维素酶;避开了戊糖乙 醇转化率低难题,同步酶解发酵生产了乙醇;结合提取木素生产生物材料技术 的开发,形成了完整的木质纤维素材料生物炼制生产液体燃料和高值化学品的 集成创新技术,率先进入了产业化进程。本技术可带动秸秆类生物资源的高效 利用,为逐步形成能部分替代石化产业的生物质炼制产业,促进人类社会的可 持续发展奠定基础。
山东大学 2021-04-13
一种二次芯蒸发器及其应用
本发明公开了一种二次芯蒸发器及其应用,其包括上主体、下端盖、主毛细芯和二次芯,所述上主体与下端盖相连,其上开设有入口和出口,入口与末端开设有多个孔的液体管路相连;主毛细芯和二次芯容置于密闭空间内,并分别与下端盖和上主体紧密接触;二次芯为环状结构,其内设有沿环状结构径向分布的将二次芯分为两个腔室直条筋,该腔室作为储存工质的补偿腔;直条筋上开设有孔道,液体管路末端直接插入孔道中;主毛细芯上开设有蒸汽槽道,蒸汽槽道的外围、上主体和下端盖围成的空间用于作为收集蒸汽的集气腔。本发明的二次芯蒸发器减小了过冷液的回流阻力、接触热阻以及背向导热,降低了补偿腔的温度,增加了系统的动力,提高了传热极限。
华中科技大学 2021-04-13
玉米芯废渣制备纤维素乙醇技术与应用
本项目成功地攻克了纤维素乙醇技术中的主要“瓶颈”问题:将原料和预处理成本转移到了高附加值产品中;就地生产了廉价的纤维素酶;避开了戊糖乙醇转化率低难题,同步酶解发酵生产了乙醇;结合提取木素生产生物材料技术的开发,形成了完整的木质纤维素材料生物炼制生产液体燃料和高值化学品的集成创新技术,率先进入了产业化进程。本技术可带动秸秆类生物资源的高效利用,为逐步形成能部分替代石化产业的生物质炼制产业,促进人类社会的可持续发展奠定基础。
山东大学 2021-04-14
一种夹芯复合建筑模板及其制备方法
本发明公开了一种夹芯复合建筑模板及其制备方法,属于复合建筑模板材料技术领域,本发明以风力发电机叶片回收的玻璃纤维,高密度聚乙烯,相容剂,第一润滑剂和第一成核剂为原料制成夹芯复合建筑模板的面层;以风力发电机叶片破碎颗粒,聚丙烯,增韧剂,第二润滑剂,阻燃剂,抗氧剂,紫外吸收剂和第二成核剂为原料制成夹芯复合建筑模板的面层;以回收的风力发电机叶片破碎颗粒与聚丙烯混合得到芯层,以从风力发电机叶片中回收的玻璃纤维填充到聚乙烯中得到面层,热压进行复合成型并控制厚度,即得风力发电机叶片回收材料的夹芯复合建筑模板。本发明所得夹芯复合建筑模板具有质量轻盈、抗变形能力强、高强度、高模量、制备成本低。
南京工业大学 2021-01-12
成都华芯众合电子科技有限公司
成都华芯众合电子科技有限公司位于成都高新技术开发区,是专业从事高等院校教学、科研及软件研发、生产、销售服务于一体的高新技术企业。产品适用于物理、材料、电子、光电等理工科专业教学和相关科研领域。
成都华芯众合电子科技有限公司 2022-05-26
中大规格棒材控轧工艺与成套装备
项目背景:大棒材是直径范围为φ70~200 圆钢,实现控温轧制是提高钢材性能、降低合金成本的重要手段。现代化棒材生产线上,根据工艺需要采用了不同的穿水冷却设备布置,以实现控轧控冷功能,但是大规格棒材因为冷却速度慢,水冷后内外温差过大,无法实现理想的控制轧制。开发新型的冷却工艺及配套装备,在不影响正常轧制效率前提下,实现大棒材的控制轧制是行业的难题与期待。关键工艺技术:控制轧制冷却:在精轧机组前置线外冷却装置,通过空冷时间的控制准确控制轧件在精轧机组内的轧制温度,最大限度第消除轧件内外的温度差,结合精轧机一定的变形量,使的φ70~200 圆钢获得较好的产品机械性能。轧后穿水:将终轧温度为 800~950℃的大规格棒材经过间断分布的水冷器,对钢材实现一定程度的加速冷却,同时减少表面快冷淬火组织深度,以达到提高钢材强度、塑性,改善韧性的目的,使钢材得到良好的综合性能。
北京科技大学 2021-04-13
长材(钢角槽)环保吹镀生产线
对于钢角槽一类长材的表面防腐采用吹镀法热镀锌。存在高污染,产品质量差性价比低的问题。本技术利用机械除锈和环保热镀工艺,采用卧式溢流热镀方式,可热镀锌及其合金。自动化程度高、环保、高效,成本低,质量好。工艺流程如下:机械除锈-循环高压水洗-表面精整-氮气保护下感应加热-溢流卧式热镀-水冷-收线-包装。
河北工业大学 2021-04-13
聚醚醚酮棒材专用料及制品研究
、成果简介:(500字以内) 聚醚醚酮棒材具有耐高温、耐腐蚀、耐辐射、抗老化和机械性能优异等综合性能,其可以在250℃下使用,在电子、汽车、机械、航空航天、石油化工等工业领域具有广泛的应用,适于制作高精度,小批量的零部件,特别是我国高铁列车、大飞机计划等的启动,对聚醚醚酮棒材的需求较为迫切,飞机的许多数量较少的零部件需要聚醚醚酮棒材经过机械加工制造。其他领域如汽车、客车、电子等也是如此,许多关键零部件可以采用PEEK棒材通过机械加工等方法制造。目前国际市场对PEEK棒材的需求十分旺盛,
吉林大学 2021-04-14
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