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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
高熔体强度聚丙烯的制备及其发泡技术
生产发泡聚丙烯的关键难点在于通用聚丙烯的熔体强度极低,在发泡过程中包裹不住气 体,而产生熔体破裂,不能发泡或发泡倍率很低。此外,发泡聚丙烯的生产方式和品种主要分 为挤出发泡聚丙烯、珠粒发泡聚丙烯以及注塑发泡聚丙烯三种,所有这些发泡聚丙烯都需要采 用高熔体强度聚丙烯作为原料才可能得到。可当今采用齐格勒-纳塔催化剂合成的通用大宗聚 丙烯树脂都属于线形半结晶高聚物,未融化之前是坚硬的固体,一旦融化后其熔体就几乎没有 强度,无法包裹气泡形成泡沫材料。要将通用聚丙烯改成高熔体强度,可以包裹气泡形成泡沫 材料的聚丙烯,世界上目前只有巴赛尔、北欧化工等少数公司拥有该技术。 反应挤出研究室从2000年即开始了发泡聚丙烯的研究。分别在聚丙烯分子链长枝化、基础 发泡理论以及与该理论相应的发泡工艺等几方面进行了深入的研究。本项目的研究抓住了问题 的核心,首先从聚丙烯分子链长枝化方面取得突破,获得了熔体强度以及可发性超出国外最优 秀产品的长枝化聚丙烯。并且完成了从基础理论、小试、中试到工业化技术路线确定的全过 程。 为了对发泡聚丙烯发展进行实质性的推动,我们对高熔体强度聚丙烯的下游产品挤出发泡 聚丙烯 (XPP) 、珠粒发泡聚丙烯 (EPP) 以及注塑发泡聚丙烯展开了全面的研究。着重进行了基 础发泡理论的研究,特别在建立聚丙烯拉伸黏度与聚丙烯泡沫可发性之间的对应关系,以及如 何通过工艺技术实现发泡过程等方面进行了大量深入的研究。
华东理工大学 2021-04-11
原位测定坡面表层土壤抗剪强度的方法
测定土的抗剪强度是定量计算土壤流失量以及合理利用与管理土地资源的重要前提条件之一。原位测定坡面表层土壤抗剪强度的方法不仅能够实现原位、原状条件下测定,而且考虑了顺坡剪切方向与土壤剪切面位置的影响,是一种更加科学、客观、准确的测定方法。该方法应用条件宽泛,所用设备仪器重量轻、尺寸小、安全稳定、成本低廉,操作简单易行,极具推广应用价值。
西安科技大学 2021-04-11
高精度光纤大气光学湍流强度与结构测量系统
已有样品/n在相关需求和学科发展的驱动下, 2004年开展了基于光纤干涉测量技术原理的大气光纤湍流测量技术研究, 次年完成了可行性方案论证工作, 2006年建成了原理样机系统, 该成果被国际光学权威刊物Applied Optics发表, 2011年完成实验样机系统的研制, 2015年完成了便携式光纤湍流测量系统的研制。 此后与相关大学和公司合作, 攻克了包括调制解调技术、 噪声抑制、 信号衰退等问题在内的多项关键技术, 并且在模块
中国科学院大学 2021-01-12
一种高水材料强度快速检测仪
本实用新型公开了一种高水材料强度检测仪,该检测仪由支架系统、动力系统、贯入系统和测算系统四部分构成。该发明的新颖之处在于采用球冠状测头贯入,并在测算过程中测量球冠状测头在材料上撞出的圆坑直径而非深度。鉴于测量直径更为直观便捷,采用球冠状测头所测数据更为准确稳定,本实用新型实现安全便捷快速测量高水材料强度的技术效果。
四川大学 2016-10-10
高粘接强度EVA热熔胶粘剂制备技术
EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)热熔胶粘剂是一种不需溶剂、不含水份、100%的固体可熔性的聚合物体系。在常温下为固体,加热到一定温度变为能流动的粘性液体。因其不含任何溶剂,故属于环保型胶粘剂。EVA热熔胶对几乎所有的材料均有热胶接力,综合性能好。其主要缺点是粘接强度低。 该技术通过加入一种粘接强度改性剂,很大程度地提高了EVA热熔胶的粘接强度,其胶接强度与反应型聚氨酯热熔胶相当。该热熔胶制备方便,设备简单。该技术已获国家发明专利授权(专利号:CN100350011C) 通过该技术制得的EVA热熔胶具有更广泛的应用领域。不仅能广泛用于制鞋,服装粘贴,书籍无线装订,木材积层板制作,无纺布制作,汽车坐席、车灯等的组装,电子、电器中的绝缘捻子封缄,电子部件灌封,光盘制作等方面。还可作为结构胶粘剂应用于汽车、建筑、道路施工等领域。
上海理工大学 2021-04-13
往复泵曲轴强度计算软件 CS3 1.0
项目简介 1、已开发出三柱塞往复泵(三拐、两支点)曲轴的强度计算软件,并在国家版权局 完成计算机软件著作权登记,登记号:2009SR035505。 2、软件以现代强度计算分析理论为基础,以 Windows XP 等为操作平台,运行稳定, 占用资源省,界面友好,简单实用,计算结果精度高,完全可以满足往复泵曲轴强度校 核的需要。200 3、软件已被国内多家知名往复泵生产企业使用,反映情况理想。
江苏大学 2021-04-14
一种向钢液中加入纳米粒子以优化钢组织的方法
(专利号:ZL 201310211127.3) 简介:本发明公开了一种向钢液中加入纳米粒子以优化钢组织的方法,属于钢铁冶金领域。其步骤为:将纳米粉体与纯铁粉进行混合分散,纳米粉体与纯铁粉的质量百分比分别为1~40%、60~99%,纳米粉体的平均粒径为10nm~5000nm;混合料在惰性气体气氛下利用热压技术烧结成纳米粉体棒,该纳米粉体棒的芯材为钢棒,纳米粉体棒的外层为混合料,热压烧结的压力为5~40MPa,烧结温度为1000~1400℃,
安徽工业大学 2021-01-12
高氮特种不锈钢项目
本项目主要依托东北大学近十年来在加压冶金装备和超高强韧、耐蚀高氮不锈钢品种开发方面的长期技术积淀,投资工业化规模的加压冶金装备(一台1吨的加压感应炉和一台5吨的加压电渣炉),联合开发和生产超高强韧、耐蚀高氮不锈钢材料系列,用于制造航空航天、军工、高端装备制造用高端轴承、海洋工程耐海水腐蚀部件、医用生物材料、高端医疗工具、民用特种刀具、特种塑料模具和高端阀门等。目前该项目在国内属于首创。 高氮耐蚀塑料模具钢M303、M333(0.1%N)和M340(0.2%N),其组织更均匀细小,同时具有最佳的抛光性能以及极佳的耐腐蚀性能、良好的韧性、加工性能和尺寸稳定性,可高端耐蚀镜面塑料模具市场需求。P900N(18Cr-18Mn-0.9N)和P900NMo(18Cr-18Mn-2Mo-0.9N)和P2000(16Cr-14Mn-3Mo-0.9N )该类钢具有高的屈服强度和塑性,良好的耐腐蚀性能特别是耐应力腐蚀和低的导磁性能,强度级别更高的P900N、P900NMo和P2000在航母、潜艇和各种舰船上的大型电机用护环以及航母弹射器上用的护环制备中具有广泛的应用前景,同时P2000可以用与人体植入材料、以及高强紧固件。 Fe-Cr-Mn-N系高氮奥氏体不锈钢(氮含量0.8-1.5wt%),其无磁性而大幅提高武器装备的隐蔽能力和抗磁干扰能力,其优良抗弹性能和高防护系数,同时兼有优良的耐蚀性能,可作为两栖坦克的高强结构材料和两栖装甲的理想防护材料,为装甲钢方面的发展添加了一条新途径。Fe-Cr-Ni-N体系的高氮不锈钢具有优异的耐应力腐蚀性能和高的屈服强度,可应用于压力水(PWR)和沸腾水(BWR)核反应的冷却材料。因此,在核动力航母和核潜艇上也将有潜在的应用。目前东北大学已成功开发出制备超高强韧、耐蚀高氮不锈钢的加压冶金关键设备和核心工艺技术,并实验室规模成功制备性能优异的高氮马氏体不锈钢Cronidur30、M303、M333和M340,高氮奥氏体不锈钢P900N、P900NMo和P2000等,已经基本完成了航空用轴承、高端耐蚀塑料模具、生物植入器件和高强紧固件等用材料的实验室规模试制。
东北大学 2021-04-11
不锈钢化学抛光技术
一、项目简介采用不锈钢化学抛光技术可得到银白色的不锈钢表面,该技术不需要直流电源设备,可对形状复杂的不锈钢制品进行加工,生产工艺简单,操作方便,生产效率高,适于大批量生产。与传统化学抛光技术相比,温度从高温降至中温,可节省大量能源,而且该抛光液采用对环境友好成分,使用过程无酸雾逸出,操作环境良好。二、市场前景不锈钢化学抛光技术可用于不锈钢加工的各个行业,应用前景广阔。三、规模与投资可根据不同单位生产量灵活安排。四、生产设备化学抛光槽、除油槽及相应加热设备。五、效益分析化学抛光液成本低廉,劳动保护要求低,而且可为单位节省环保投资。六、合作方式面议。
河北工业大学 2021-04-13
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