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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
一种智能化铝合金螺旋
焊
管定尺跟踪锯
本发明的目的在于提供一种智能化铝合金螺旋焊管定尺跟踪锯,用于解决对铝合金螺旋焊管平面切割的技术问题。一种智能化铝合金螺旋焊管定尺跟踪锯,包括电锯框架、切割机构、托举机构和随动夹持机构;电锯框架整体采用V形结构,其下端通过可前后滑动的安装在下方的随动导轨上;切割机构、托举机构以及随动夹持机构分别安装在电锯框架的两侧;托举机构包括从侧方滚动托举铝合金螺旋焊管的托举滚轮;随动夹持机构包括从侧方滚动夹持铝合金螺旋焊管的随动夹持滚轮,以及用于驱动随动夹持滚轮相对铝合金螺旋焊管移动的动力件;切割机构包括切割旋转锯、用于驱动切割旋转锯转动的切割驱动电机和用于带动切割旋转锯、切割旋转锯相对铝合金螺旋焊管移动的切割位置调节动力机构。
曲阜师范大学
2021-05-07
一种用于 FCB 法自动
焊
高强韧性药芯焊丝材料
本发明的一种用于 FCB 法大线能量埋弧自动焊的高强度、高韧 性药芯材料,用于细化焊接热输入量大于 150KJ/cm 以上焊缝金属的晶 粒,提高焊缝金属的强度与韧性。药芯焊丝材料是用 SPCC 市售钢带, 包覆各种合金粉。包覆的各种合金粉为:硅钙合金,电解锰,钒铁, 钛铁,氮化铬,钼铁,氧化物稀土铈,雾化铁粉。本发明用 Ti、V 的 氮化物与 Ce 的硫化物作为细化焊缝金属的质点,拖拽奥氏体晶界的迁 移和晶粒长大,细
华中科技大学
2021-04-14
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
增
材
制造纳米陶瓷牙材料、工艺和装备系统
从底层材料设计出发制备性能优异的可打印氧化锆浆料,研制快速高质量立体光固化打印系统,优化脱脂烧结工艺流程,实现机械性能优异、生物相容性极佳、美观性良好的氧化锆陶瓷快速、低成本打印制造。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 制备较低粘度、高固含量的氧化锆浆料和优化的脱脂、烧结过程成为光固化成型技术的关键步骤。为解决以上问题,推动增材制造氧化锆在口腔临床中的应用,申报人团队从底层材料设计出发制备性能优异的可打印氧化锆浆料,研制快速高质量立体光固化打印系统,优化脱脂烧结工艺流程,实现机械性能优异、生物相容性极佳、美观性良好的氧化锆陶瓷快速、低成本打印制造。
中山大学
2022-08-15
一种电弧增
材
和铣削加工装置
本发明公开了一种电弧增材和铣削加工装置,属于电弧增材技术领域。其包括电弧增材单元和铣削加工单元,所述铣削加工单元包 括铣削加工头,所述铣削加工单元和所述电弧增材单元相连接,电弧 增材单元包括焊枪、支撑板、滑块、固定槽、固定板、步进电机以及 丝杠,焊枪一端与滑块固定,焊枪另一端穿过支撑板的通孔,支撑板 与步进电机相固定,固定板也与步进电机相固定,固定槽与固定板相 固定,步进电机的输出轴连接有丝杠,丝杠穿过滑块上开设的螺纹通 孔。本发明装置能一次性进行增材制造和切削加工,使工件的加工精 确满足使用要求。
华中科技大学
2021-04-14
大面积铝(镁)与异种金属嵌入式搅拌摩擦缝
焊
一种异种金属嵌入式搅拌摩擦缝焊方法,尤为适用于铝或镁与较硬金属材料的大面积搭接连接。其工序为:首先在较硬的第二母材;上加工一个或多个燕尾槽;按搭接形式组装,要求将铝板置于较硬第二母材燕尾槽的上侧;使用无针搅拌头并倾斜安装;启动搅拌头旋转并使之与铝板上表面接触
西安交通大学
2021-04-11
一种棕榈藤
材
藤皮藤芯的区分方法
项目成果/简介:本发明公开了一种棕榈藤材藤皮藤芯的区分方法,该方法采用生物解剖方法,每隔一固定距离对藤茎径向的藤材纤维比量,维管束密度,导管比量和薄壁组织比量进行系统测试,计算,分析和研究,根据藤材上述解剖构造特征的......
安徽农业大学
2021-04-10
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