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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
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
含锂高强铝合金材料及其制备技术
锂元素作为最轻的金属元素加入铝合金中可以降低合金的密度,提高合金的比强度和弹性模量。本发明公开了一种含锂高强铝合金材料及其制备方法,它由锌(Zn) 5.0%~12.0%、镁(Mg) 1.0%~5.0%、铜(Cu) 1.0%~5.0%、锂(Li) 0.8%~1.7%、锰(Mn) 0.1%~0.3%、锆(Zr) 0.1%~0.5%、铬(Cr) 0.05%~0.2%和余量为铝(Al)组成。本发明的材料与此合金成份相当的美国商用7075合金在T73状态下比强度提高了28%,较国产LC4提高了24%,材料的密度降低了3.7%。 主要性能指标:1. 抗拉强度:为650~850Mpa;2. 屈服强度:400~700Mpa;3. 延伸率:8~16%;4. 比强度:170×105mm~200×105mm。
北京航空航天大学 2021-04-13
新型高强高导铝合金节能导线制备技术研发
:本项目拟开发的新型高强高导铝合金节能架空 导线,主要用于远距离高压输电。与目前广泛使用的高压输电 用普通钢芯铝绞线不同,新型全铝合金导线 AAAC 采用单一的 铝合金材料,具有抗弧垂性能好,电阻小,耐热好,载流量大 等非常突出的优势。由于其拉重比大、直流电阻小,此类产品 的应用,能够极大的增加塔距,减小输电线路建设成本,同时 降低输电线路的损耗和运行成本,符合我国建设“两型三新”的
合肥工业大学 2021-04-14
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
复合微合金化的镍铝青铜及其制备方法
项目简介 一种复合微合金化的镍铝青铜及制备方法,其特征是它包括钪(Sc)(0.025∼0.078%)、 锆(Zr)(0.028∼0.082%)、锶(Sr)(0.012∼0.057%)和余量的镍铝青铜。它的制备方法 为:首先,将镍铝青铜熔化后,依次加入 Al-Sr 中间合金、Al-Zr 中间合金和纯 Sc;其 次,加入淸渣剂,接着通入高纯氮气精炼;最后倒入浇包,静置后除渣并浇铸成锭。 产品性能、指标\ 本发明具有组织细小、致密,其硬度提高 13.4%,在 3.
江苏大学 2021-04-14
高强度多元低合金耐磨铸钢工程化应用
以硅、锰为主要元素,加入适量铬和微量氮、钛、稀土等元素,开发了强度和硬度高、韧性和耐磨性好、生产工艺简单、生产成本低和焊接性能好的新一代高强度多元低合金耐磨铸钢,特别适合于制造    坦克履带板、球磨机衬板、破碎机锤头、挖掘机斗齿、破碎机鄂板、破碎机齿冠以及各种耐磨输送管道等。 主要特点如下:1. 基体组织以马氏体为主,马氏体板条间含有大量纳米级的奥氏体薄膜。 2. 主要力学性能如下:抗拉强度 σb ≥ 1600 MPa,硬度≥ 50 HRC,冲击韧性 Akv ≥ 20J,断裂韧性 K1c ≥ 80 MPa.m1/2 。相同条件下的耐磨性比高锰钢提高 2 倍
北京工业大学 2021-04-13
高强度多元低合金耐磨铸钢工程化应用
北京工业大学 2021-04-14
大盘重埋弧焊丝
山东索力得焊材股份有限公司 2021-09-01
SLD-70氩弧焊丝
山东索力得焊材股份有限公司 2021-09-01
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