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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
铝合金微弧氧化复合涂层耐海水腐蚀技术
一、 项目简介     将铝合金作为阳极置于电解液中,施加电压对其进行微弧氧化,通电后合金表面通过微等离子体放电,在非法拉第区进行复杂的热化学、等离子化学和电化学过程,原位生成一层很薄的均匀绝缘氧化陶瓷层。该技术工艺简单、处理效率高、成本低、无污染,获得的陶瓷膜层具有很高的耐腐蚀、耐磨损、耐高温的特点。对微弧氧化的工艺参数进行调整,可以获得性能优良的耐海水腐蚀陶瓷膜,其耐海水腐蚀性能是纯铝的4倍。微弧氧化陶瓷膜耐海水腐蚀性能大大提高,对其在海水中的腐蚀机理进行分析,主要影响因素为陶瓷膜的厚度和陶瓷膜在生产过程中生的裂纹和孔洞,因此需要对其进行电沉积封孔,弥补这些缺陷。电沉积封孔后,陶瓷膜孔隙率大大降低,膜厚增加,复合涂层的耐腐蚀性能进一步提高,是微弧氧化陶瓷膜的2倍,是纯铝的8倍。     当前我国正在积极的发展海洋产业,耐海水腐蚀结构材料将会获得越来越多的应用,因此耐海水腐蚀复合涂层可以大大的提高材料的寿命,从节能和环保两个方面,可以获得很好的经济效益和社会效益。二、 项目技术成熟程度     微弧氧化复合涂层技术在实验室条件下,生产的可重复性和稳定性非常好,在实验室条件下,可以获得100cm2的复合涂层,其耐腐蚀性能稳定,是纯铝材料的8倍。三、 技术指标     微弧氧化陶瓷膜厚度20-40μm,电沉积膜层厚度15μm,耐海水腐蚀性能是海水的8倍;四、 市场前景     船舶、海上石油平台、海水养殖、海水制盐等产业中需要大量的结构材料,通过微弧氧化和电沉积复合技术,在金属表面生成一种复合涂层,其耐腐蚀性能是铝金属的8倍,从节能和环保两个方面,都具有很重要的意义。五、 规模与投资需求     投资规模1000 万元,其中厂房3000平米,电力2500千瓦。     主要设备有大功率微弧氧化电源,清洗池、氧化池、恒温冷却设备、天车,机加工等设备。六、 生产设备微弧氧化生产线。七、 效益分析按每年生产30万平米计算,产值3000万元,可获利约1000万。八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式项目负责人:曹晓明,电话:13902060727,联系人:李世杰,电话:60208474  邮箱:caoxiaoming@hebut.edu.cn 。十、 附件:成果图片图1 封孔前后试样浸泡海水45天后的腐蚀对比图a. 微弧氧化试样浸泡海水前;    b. 微弧氧化试样海水腐蚀后;c. 微弧氧化+封闭处理试样浸泡海水前; d. 微弧氧化+封闭处理试样海水腐蚀后图2 不同试样在质量分数为5%NaCl溶液中的动电位极化曲线
河北工业大学 2021-04-11
车用空调铝合金叶片耐磨复合镀层技术
针对车用空调铝合金叶片需要的硬度和耐磨型的要求,开发了基于 Ni-Co-P三元合金与硬质颗粒(Si N涂\A1203\Si02等的复合电镀或复合化学 镀层技术,产品性能与日本的表面处理技术相近,打破了日本对我国的技术封 锁,目前该技术已在重庆某厂使用。市场及经济效益分析:
重庆大学 2021-04-11
一种钛铝合金超细粉末的制备方法
本发明公开了一种钛铝合金超细粉末的制备方法,其技术方案是选择成分达标、直径3mm和6mm的钛铝合金棒材作为原材料,采用脉冲电火花加工机,在合适的脉冲宽度和脉冲间隔参数下,于液氩中对钛铝合金棒材进行一次加工得到钛铝合金超细粉末,而后采用真空低温干燥得到纯净的钛铝合金超细粉末。钛铝合金超细粉末广泛的应用于钛铝合金粉末冶金制备行业,钛铝合金材料广泛应用于航空、航天、汽车、冶金等。
西南交通大学 2016-10-24
高级桌面插座,铝合金桌面插座,不锈钢插座
产品详细介绍  产品名称:高级桌面插座 产品型号:P206-B 详细参数: 面板尺寸:266长×130宽×7mm高 底盒尺寸:230长×110宽×65mm高 开孔尺寸:268长×132宽×7mm高 材    质:不锈钢   颜    色:银色 模块配置:可安装六位模块,自由搭配 优点: 1.桌面主体直角斜面,可配供电接口和弱电集成;  2.强弱电接口均为对接式接口,安全方便 ,保证会议、通讯、视频设备可靠正常工作;      3.气动弹起式桌面插座,采用整体盒式启动与机械锁结构设计原理,无启动噪音、安全平稳;      4.面板为铝合金拉丝、工艺先进、美观大方,机身喷塑处理,高强度、防腐耐磨;      5.整体外观新颖独特、经济适用,广泛应用于高档会议场所和办公桌面。  
广州鑫苹视讯电子设备有限公司 2021-08-23
高强铝铜合金焊丝开发及其组织细化机理研究
铝铜合金广泛应用于航空航天、舰船、车辆等工业领域,目前国内外针对铝铜合金焊接及增材专用材料主要为ER2319,铝铜合金熔焊时焊缝金属不仅易产生热裂纹,而且焊缝的强度低、塑性差,影响了铝铜合金作为焊接结构件的推广应用;铝铜合金沉积态组织不均匀性,晶粒组织较粗大,增材试样性能较低。针对铝铜合金焊接接头及增材件性能较低,缺乏高性能的专用材料这一问题开展研究,开发一种高性能的铝铜合金焊接和增材用焊丝,通过对铸锭、焊丝及其增材试样组织进行观察分析,系统研究Ti和Zr的含量对铝铜合金微观组织结构、力学性能影响,探索增材制造过程中的组织演变机制;深入研究非均质形核核心的形貌、大小、分布以及其晶体结构和晶格常数,揭示Ti、Zr元素复合作用细化铝铜合金组织机理,丰富和发展铝合金细化理论,为高性能铝铜合金焊接增材专用材料的研发提供一条新的思路,推动铝铜合金在工业领域更广泛的应用。
南昌航空大学 2021-05-04
军民融合-轻质高强镁锂合金及衍生材料
西安交大科研团队研制的新型镁锂合金是目前世界上最轻的金属结构材料。材料成功地应用于“浦江一号”和“高分微纳”两颗卫星。其中,高分辨率微纳卫星几乎整颗都用了该型镁锂合金材料替代铝合金结构材料,大大减轻了自身的结构重量,有效载荷得到显著提高,是镁锂合金在航空航天应用史上的一次重大突破。   由高性能镁锂合金衍生出高性能镁合金(汽车用)、高性能铝镁合金(特种行业)等一系列民用产品。西安交大具备开发系列新型高性能铝、镁合金的能力。
西安交通大学 2021-04-11
新型高强复合金属材料用聚脂热熔胶
双金属复合板(带)可在不降低使用效果(装饰性能、防腐性能、机械强度等)的前提下节约资源、降低成本。一般要求复合用热熔胶具有较高的粘结强度、耐高温、耐酸碱及其它化学试剂腐蚀的能力。聚酯热熔胶对金属及高分子聚合物的粘结效果较好,可通过调整原料中酸和醇的成分与配比来满足不同的实际需求,但其是线性饱和聚酯材料,缺少交联中心,软化点低、耐酸碱性能差。 改性聚酯热溶胶其组分包括聚脂热熔胶和氯乙烯醋酸乙烯酯,其中还添加了增塑剂、热稳定剂及辅助填料。通过氯乙烯醋酸乙烯酯自由基的聚合反应,提高胶黏剂的
河海大学 2021-04-14
铝合金密封结构局部火焰加热超声波钎焊方法
本发明公开了一种钛铝合金超细粉末的制备方法,其技术方案是选择成分达标、直径3mm和6mm的钛铝合金棒材作为原材料,采用脉冲电火花加工机,在合适的脉冲宽度和脉冲间隔参数下,于液氩中对钛铝合金棒材进行一次加工得到钛铝合金超细粉末,而后采用真空低温干燥得到纯净的钛铝合金超细粉末。钛铝合金超细粉末广泛的应用于钛铝合金粉末冶金制备行业,钛铝合金材料广泛应用于航空、航天、汽车、冶金等。
西南交通大学 2016-10-24
一种低温烧结制备含Mg铝合金的方法
(专利号:ZL 201410632592.9) 简介:本发明公开了一种低温烧结制备含Mg铝合金的新方法,属于铝合金制备技术领域。该制备方法包括纳米晶第二相前驱体的制备、球磨混合制备含Mg的铝合金粉末、低温热压烧结铝合金制品以及烧结铝合金制品的脱模四个步骤。该方法有效避免了含Mg的铝合金常规制备过程中Mg烧损及设备和环境污染等问题,同时具有烧结温度低和可一次近成形制备复杂零件的效果。本发明制备的含Mg的铝合金中第二相颗粒细小、弥散增强效应佳
安徽工业大学 2021-01-12
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