【摘 要】
:
选区激光熔化成形(Selective laser melting,SLM)铝合金被广泛研究,但是SLM成形铝合金的体系、组织和强韧性都尚需进一步深入研究。5XXX系铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好等特点,被广泛用于航空工业和国防领域。近期,研究人员发现SLM成形含微量Sc和Zr元素的Al-Mg系合金具有较优的综合力学性能,但在成形过程中产生的冶金缺陷会降低合金的力学性能。本论文研究了SLM成形
【基金项目】
:
国家重点研发计划(2020YFB2008300); 高端外国专家引进计划(G2021163004L); 广东省自然科学基金资助项目(2020A1515011242); 广东省国际科技合作领域粤港澳大湾区国际科技创新中心建设基金(2021A0505050002);
论文部分内容阅读
选区激光熔化成形(Selective laser melting,SLM)铝合金被广泛研究,但是SLM成形铝合金的体系、组织和强韧性都尚需进一步深入研究。5XXX系铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好等特点,被广泛用于航空工业和国防领域。近期,研究人员发现SLM成形含微量Sc和Zr元素的Al-Mg系合金具有较优的综合力学性能,但在成形过程中产生的冶金缺陷会降低合金的力学性能。本论文研究了SLM成形AlMgMnScZr合金的微观组织和力学性能;研究了塑性变形对消除其打印缺陷、微观组织和力学性能的影响;同时基于SLM成形AlMgMnScZr合金的点阵结构,制备出了一种AlMgMnScZr点阵结构增韧纳米铝合金的复合材料。主要内容和结论如下所示:(1)研究了SLM成形AlMgMnScZr合金打印态和时效态的组织和力学性能的关系。结果表明,打印态合金的微观组织主要由熔池内部的柱状晶区和熔池边缘的细等轴晶区组成,柱状晶区呈<001>择优取向,相组成主要为过饱和铝固溶体以及Mg2Si析出相和Al3(Sc,Zr)析出相,其中Al3(Sc,Zr)析出相主要分布在细等轴晶区。发现时效处理促进弥散Al3(Sc,Zr)相的析出,阻碍位错运动进而提高强度;随着时效温度的升高,析出相尺寸增大,合金的显微硬度和强度逐渐降低,塑性逐渐升高;其中合金经325℃时效处理获得较优的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为483 MPa、525 MPa和19.4%。(2)研究了热挤压变形和时效处理对SLM成形AlMgMnScZr合金组织和力学性能的影响。结果表明,热挤压能够显著减少SLM成形合金内的冶金缺陷;热挤压变形可以调控打印态的熔池形貌,使熔池形貌拉长,产生了纤维状组织,柱状晶区形成了<001>和<111>的择优取向。时效处理能够进一步促进析出相从过饱和铝基体中析出和提升力学性能,合金经325℃时效处理时具有较优的力学性能,其屈服强度、抗拉强度和延伸率分别为550 MPa、630 MPa和21.9%。(3)结合SLM技术和热挤压制备出一种AlMgMnScZr点阵结构增韧纳米铝合金的复合材料。结果表明,复合材料由点阵结构区域和纳米铝合金区域组成,点阵结构中的熔池形貌呈纤维状组织,其中柱状晶区域沿挤压方向形成了<001>和<111>择优取向,纳米铝合金由高体积分数的纳米金属间化合物和纳米Al晶粒组成。经300℃热挤压成形的复合材料压缩屈服强度高达745 MPa,压缩塑性应变约为30%。其强化机制除了混合规则外,还存在背应力强化,而其压缩塑性与点阵结构对纳米铝合金中裂纹扩展产生的限制效应有关。
其他文献
随着微电子集成技术的不断进步,电子设备向着轻量化、小型化、高集成化方向发展,但是其高集成度也加剧了电子设备的热流密度升高。因此,为了保证电子器件运行的安全可靠性,利用聚合物的轻质、易加工特性,开发具有优良综合性能的导热高分子复合材料成为重要的研究方向。近年来,研究学者发现六方晶型氮化硼(h-BN)具有优异的热传导性、稳定的化学性质和独特的层状结构,在导热领域展示出巨大的应用潜力。但目前聚合物基氮化
基于激光粉末床熔融技术(Laser powder bed fusion,LPBF)的自由成形与快凝特性制备高性能7xxx系铝合金构件,为航空航天领域实现零部件结构功能一体化、轻量化目标提供新的可行方案。然而,包括7075铝合金在内的大多数高强铝合金材料的凝固温度区间宽,在LPBF快速冷凝条件下容易形成热裂纹,严重恶化成形件的力学性能。本研究采用低能球磨组装工艺向7075铝合金粉末中添加亚微米TiH
Al-Zn-Mg-Cu系铝合金因具有较高的比强度和良好的韧性而被广泛应用于飞机翼板蒙皮等部位,通常需要制作成具有一定曲率的大型结构。而蠕变时效成形工艺兼顾蠕变变形及时效强化的优势,适用于铝合金大构件、小变形、高强度的整体式结构的成形。目前,利用简便的时效工艺制备高性能铝合金是蠕变时效成形工艺的发展方向。基于以上发展方向,本文首先改善了等温蠕变时效成形工艺,研究了时效温度和时效时间对Al-Zn-Mg
难熔高熵合金具备的四大核心效应使得该类合金具有简单的相结构、高强度、高硬度、耐磨性、耐腐蚀和良好的结构稳定性。选区激光熔化技术是块体难熔高熵合金的主要增材制造方法之一,所使用的原料为球形粉末。但采用传统制粉技术难以制备难熔高熵合金球形粉末,这极大限制了难熔高熵合金增材制造技术的发展。本论文着重研究了Ti VNb Ta难熔高熵合金增材制造用球形粉末的制备方法及其选区激光熔化成形技术应用。论文探索了粉
激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion,LPBF)是应用最广泛的增材制造技术之一,适合生产高性能的复杂零部件。LPBF制备的铝基复合材料近年来取得较大进展,AlSi10Mg合金具有良好的LPBF加工性,常用作铝基复合材料的基体材料。颗粒增强铝基复合材料同时具有增强颗粒和铝合金的优点,具有密度小、比强度高等一系列优势,广泛运用于航空航天领域。但单种颗粒对AlSi10Mg合金的
为了全面推进和完成西藏自治区乡村振兴战略和乡村建设的任务,更好地巩固西藏自治区脱贫攻坚成果,加快推进西藏自治区农牧业农牧区的现代化进程,对西藏自治区的乡村建设存在的问题进行分析。建议从全面统筹推进乡村建设的规划布局、加强农牧区公共基础设施建设、提升农牧区人居环境水平、推进农牧区公共服务一体化、增进民生福祉提高农牧民的生活品质等五个方面,全方位、多角度、针对性地推进西藏自治区的乡村建设。
近年来,超级电容器因具有出色的循环稳定性和快速充放电能力,以及超高功率密度等优点,被视为应对能源和环境挑战的主要手段之一。随着人们对储能设备需求的增加,开发具有更优电化学性能,尤其是具有更高能量密度的超级电容器是非常有必要的。超级电容器的充放电机理主要是通过多孔电极内部对离子的吸附来实现充放电。因此,提高其电极材料吸附离子的能力以及吸附速率就成为了提高超级电容器电化学性能的关键。其中,提高电极材料
环氧树脂(EP)具有优异的机械性能、热稳定性能和电绝缘性能,应用广泛,但EP韧性差、冲击强度低的缺点使其应用受到了限制。以芳香族异氰酸酯和胺类固化剂为硬段制备的浇注型聚氨酯(PU)弹性体,力学强度高、耐热性能好,是增韧EP的理想材料。但该类PU与EP反应活性相差悬殊,导致PU/EP混合物结构不均而影响其性能。气相二氧化硅(FS)能有效增强高分子材料,但浇注型PU通常难以使用FS增强,原因是浇注型P
7×××系铝合金具有质量轻、比强度高、热处理强化效果好等特点,是轨道交通列车车体的理想材料。7×××系铝合金采用传统的熔化焊连接时,通常焊接性能较差,易出现热裂纹、气孔、偏析、夹渣、元素烧损和工件严重变形等问题。搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)作为一种优质、高效、环保的固相连接技术,可有效避免焊接过程中产生的气孔、热裂纹等缺陷,因此被广泛地应用于铝合金焊接。由于在7
聚乳酸(PLA)因其优异的生物降解性、生物相容性和生物来源性而受到广泛关注,但固有的脆性严重削弱了其与传统合成塑料的竞争优势,阻碍了PLA在工业领域中的大规模应用,因此迫切需要对PLA进行增韧改性。传统的增韧方式是在剪切流场作用下通过加入弹性体来实现的,但弹性体的加入不可避免导致强度的急剧劣化以及透明度的降低。目前鲜有加工方法能够同步实现聚乳酸增韧、增强并且保持PLA原有的高透明度。本文采用以体积