【摘 要】
：
随着航空航天、汽车轻量化的需求不断上升,经过结构优化的复杂金属构件采用增材制造技术一体成型必然是今后高端产品制造业的发展趋势.铝合金优异的综合性能与远低于钛合金原料的价格,使其在增材制造领域中极具应用和研究潜力.金属增材制造方法繁多,选区激光熔化技术(SLM)由于成型件表面质量优良、综合性能优异,在复杂结构与薄壁结构集成化的零件成型中具有显著优势,颇受科研和工业界关注.然而,由于铝合金粉末具有激光反射率高、热导率较大、流动性较差且易与氧气发生反应等特点,使得成型件极易产生球化、裂纹、孔隙、氧化夹杂等冶金缺
【机 构】
：
北京科技大学新材料技术研究院,北京100083
论文部分内容阅读
随着航空航天、汽车轻量化的需求不断上升,经过结构优化的复杂金属构件采用增材制造技术一体成型必然是今后高端产品制造业的发展趋势.铝合金优异的综合性能与远低于钛合金原料的价格,使其在增材制造领域中极具应用和研究潜力.金属增材制造方法繁多,选区激光熔化技术(SLM)由于成型件表面质量优良、综合性能优异,在复杂结构与薄壁结构集成化的零件成型中具有显著优势,颇受科研和工业界关注.然而,由于铝合金粉末具有激光反射率高、热导率较大、流动性较差且易与氧气发生反应等特点,使得成型件极易产生球化、裂纹、孔隙、氧化夹杂等冶金缺陷,不能满足实际应用中的性能要求.其中,研究较为深入的AlSi10Mg、Al-12Si等铸造系铝合金并不能满足很多领域对强度的要求,高强合金在SLM成型过程中极易发生元素烧损、产生裂纹等不良现象.因此,明确各类缺陷的形成机理辅助调控SLM成型铝合金的工艺参数以减少缺陷产生,开发适用于SLM成型的新型铝合金粉末成为学者们的研究焦点.本文主要从Al-Si系铸造合金、高强铝合金以及铝基复合材料三个方面来介绍近年来SLM成型铝合金的研究进展.针对SLM成型的铝合金种类少、成型工艺条件不成熟、冶金缺陷难以控制以及零件性能与微观组织间的量化研究不系统的困境,提出可以引入材料基因工程(MGE)的理念,结合人工智能技术寻求成分-组织-工艺-性能之间的量化关系,开发适用于SLM成型特点的新型铝合金粉末,实现从应用需求出发反向设计材料成分与工艺的目的.
其他文献
磷酸镁水泥由过烧氧化镁和可溶性磷酸盐组成,是一种新型的水硬性胶凝材料.它早期强度高、收缩小、抗硫酸盐侵蚀能力强,能够与硅酸盐水泥基材料形成较强的粘结力,但其耐水性较差,原材料成本较高.因此,各类矿物掺合料如矿渣、粉煤灰、偏高岭土等被尝试用来取代部分原材料.在适当的掺量与取代方式下,矿物掺合料能够延缓凝结时间,提高抗压强度,并且能够改善耐水性.此外,氧化镁与磷酸盐的物质的量比、水胶比等也决定着磷酸镁水泥的性能.本文对磷酸镁水泥的水化机理、抗压强度、粘结强度、耐久性、体积稳定性进行了总结,指出了现有研究中的不
Optomagnetic multifunctional composite based on upconversion luminescence nanomaterial is regarded as a promising strategy for bioimaging,disease diagnosis and targeted delivery of drugs.To explore a mesoporous nanostructure with excellent water dispersib
气凝胶具有高孔隙率、低密度、高比表面积和低热导率等优异性能,广泛应用于隔热、隔音和吸附等领域,已经成为21世纪以来新型纳米多孔材料的研究热点.但是由于气凝胶的网络结构导致其缺点也十分突出,首先,气凝胶的力学性能较差、脆性大,使其加工、处理变得困难,且易产生粉尘污染;其次,由于原料和制备工艺等限制,气凝胶的价格昂贵;另外往往只能静态成型难以连续生产,形态多是与模具或反应相对应的块状或粉末状,不能满足更多的应用.因此提高气凝胶的力学性能、寻找更简单廉价的合成方式和拓宽气凝胶形态等成为亟待解决的问题.设计制备纤
沥青的组成影响沥青路面的性能.环境和荷载使沥青组分的含量和结构发生变化,导致沥青老化、变硬变脆且粘结性降低,从而降低沥青路面的使用寿命.沥青老化分析技术的发展对研究沥青材料的老化、沥青的改性和老化沥青的再生具有重要意义.当前,应用广泛的傅里叶红外光谱法、凝胶渗透色谱法、原子力显微镜法及荧光显微镜法等在沥青的老化研究中均存在一定局限性,因此,发展一种新的研究方法至关重要.电位滴定法利用已知物质的量浓度的滴定剂对待测溶液中未知浓度的物质进行滴定,溶液中离子浓度变化程度的不同导致指示电极电位显示不同的电势.滴定
汽车和钢铁是我国的支柱产业.新能源汽车可以缓解汽车对化石燃料的依赖,降低温室气体排放量,减少环境污染,具有广阔的应用前景.驱动电机是新能源汽车的动力中心,铁芯是驱动电机实现能量转换的关键部件.无取向硅钢是目前性价比最高、商业化应用最普遍的铁芯材料.开发高频下低铁损、高磁感、高强度的驱动电机用无取向硅钢,是实现新能源汽车产业高质量发展的前提.高品质无取向硅钢可以提升新能源汽车驱动电机能量转换效率、输出功率,延长其使用寿命,并降低材料成本,因而倍受行业关注.本论文从满足铁芯加工装配、保证能量转换效率、降低制备
钌属于铂族金属,是铂族金属中研究和应用都较少的元素,常与其他铂族金属伴生.因钌在地壳中的含量十分稀少且矿石品位很低,导致其资源成本高,并使其成为被严格控制的战略资源,应用范围受到限制.然而,随着科学技术的迅速发展,钌的各种优异性能不断被发现,如高硬度、高强度、优异的催化活性、高导电性等,使其被广泛应用于电子、化工、电化学、航空航天等领域,使得市场对钌的需求量迅速增加.钌在自然界不仅含量少,且应用过程中会产生大量的二次资源钌废料,长此以往,必将导致我国钌资源供需失衡,最终影响我国科技发展和国家战略安全.随着
闭孔泡沫铝是一种结构与功能一体化的多孔材料,具有轻质、高比强度和比刚度、能量吸收能力强等优点,但也存在着表层单层孔壁力学性能较差、表面粗糙度高以及耐腐蚀性差等不足.为了解决上述问题,研究人员设计并开发了泡沫铝三明治板材(AFS),其制备方法主要分为物理连接法和冶金连接法.传统物理连接法制备的AFS存在着界面结合强度低和耐候性较差等不足;粉末冶金和焊接法等冶金连接法所制备的板材实现了芯材与面板之间的冶金结合,极大地提升了板材的力学性能和服役寿命,但依然存在产品尺寸范围较小、工艺复杂、生产效率低、成本较高等不
各类公共卫生事件频发,催生了各类抗菌产品研发和应用.抗菌材料按原料来源分类包括无机抗菌材料、有机抗菌材料、天然抗菌材料和合成抗菌材料.不锈钢作为运用最广泛的无机金属材料之一,在抗菌材料的应用方面已取得阶段性进展.不锈钢获得抗菌性能的常规加工方法有两种,即表面改性和合金化处理.然而,表面型抗菌不锈钢经磨蚀后极易丧失抗菌效果,合金型抗菌不锈钢中抗菌离子利用率较低,这些都导致不锈钢的抗菌效果不理想.因此,研究者们除研究不同抗菌元素的抗菌机理外,还从提高抗菌不锈钢耐久性和抗菌效率方面进行了不同制备工艺的探索,扩大
电弧增材制造技术以其成形速度快、材料利用率高、生产成本低等优势,在航空航天、船舶制造、汽车工业等领域已取得广泛应用.本文首先介绍了电弧增材制造在质量调控方面的发展现状,包括工艺参数、基板和层间温度以及保护气体;其次,结合国内外最新研究成果,论述了沉积路径的发展情况,并对成形件的力学、疲劳、腐蚀性能进行了分析,介绍了电弧增材制造技术在大型化、整体化零部件制造中的典型应用;最后总结了电弧增材制造面临参数动态监测技术尚不成熟,成形工艺优化不够系统,标准制定不足,疲劳和腐蚀机理研究不够等主要挑战,并对其未来的发展
智能材料是指在磁场、电场、应力等环境变量作用下性能可控的新型功能材料,是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料.磁流变材料是一种重要的场响应型智能材料,主要成分为磁性颗粒和非磁性基载液,其物理和流变特性受磁场影响,并且具有优异的可控性,这种特性使磁流变材料受到学者的广泛关注,在科学与工程领域拥有良好的应用前景.近年来出现的磁流变材料包括磁流变液、磁流变脂和磁流变弹性体等,目前磁流变液的研究与应用较为广泛,磁流变液可通过外部磁场进行调控,流变性质在几个数量级上表现出阶跃性和可调性的变化,可