最新刊期
2024年第44卷第12期
- “Al-Si系合金晶粒细化剂研究取得新进展，新型Al-TCB晶种合金有望解决Si“中毒”问题，为细晶技术发展提供新思路。”摘要：Al-Si系合金具有优良的铸造性能，较高的强度与硬度、良好的耐磨和加工性能，因此在装备制造、5G通讯、电子工业等领域得到了广泛应用。近年来，制造业如汽车、高铁、3C等对Al-Si系合金的强度和塑性提出了更高的要求，发展细晶Al-Si系合金以同步提升强塑性是目前研究的重点。但是，商用晶粒细化剂存在Si“中毒”现象，当Si含量较高时这一现象愈发严重，甚至导致细化剂完全失效，α-Al晶粒尺寸达到厘米级并伴有羽毛晶等异常组织。另外，形核粒子在熔体中易沉降和团聚，随着保温时间延长，细化衰退程度加剧。本综述总结了Al-Si系合金用晶粒细化剂的研究现状和存在的问题，重点介绍了新型抗Si“中毒”Al-TCB晶种合金的特点和优势，对Al-Si系合金细晶技术提出了展望。关键词：Al-Si系合金;晶粒细化;Si“中毒”;Al-TCB晶种合金1557|407|0更新时间：2024-12-23
- “镁熔体中引入铝合金，形成富Fe沉淀层，结构转变，Al含量降低，可回收利用。”摘要：通过向镁熔体中引入Al-2Fe-2Mn、Al-12Si-2Fe-2Mn和ADC12铝合金，并进行熔体保温和冷却，在铸锭底部获得了富Fe相沉淀层。利用扫描电镜和X射线衍射技术研究了富Fe金属间化合物在Mg熔体中的形貌和结构特点，发现沉淀层中的富Fe相相较于初始铝合金中均发生了结构转变，呈核-壳结构形态。Al-2Fe-2Mn合金中的Al6（Mn，Fe）相在镁熔体中演变成了Al（Fe，Mn）和Al5（Fe，Mn）2；Al-12Si-2Fe-2Mn合金中的α-Al15（Fe，Mn）3Si2相和ADC12铝合金中的β-Al5Si（Fe，Mn）相均演变为Al5（Fe，Mn）2和（Fe，Mn）3Al0.7Si0.3。相比初始铝合金，演变后合金富Fe相中Al含量显著降低，即该部分Al溶解于镁熔体，进而可被回收利用。关键词：铝合金;金属间化合物;相结构;镁熔体580|185|0更新时间：2024-12-23
- “在铝合金领域，研究者通过添加Mn、Cr调控富Fe相，显著提升细晶Al-7Si合金性能，为绿色可再生利用提供新思路。”摘要：通过加入0.5%的Al-TCB获得细晶Al-7Si-0.35Mg-0.15Fe合金，分别引入Mn、Cr来调控富Fe相，对比分析两种元素对富Fe相的调控效果及内在原因。结果表明，Mn、Cr均通过替换β-AlFeSi相中的Fe来变质富Fe相，可分别将针片状富Fe相变质为鱼骨状α-Al（Fe，Mn）Si相和块状α-Al（Fe，Cr）Si相，后者在合金中尺寸更细小，分布更均匀。当合金中添加0.1%的Mn（质量分数，下同）时，其抗拉强度、屈服强度及伸长率分别可达（327±9） MPa、（255±7） MPa和10.0%±0.8%，均比添加0.2%的Mn时要高；当合金中添加0.1%的Cr时，其抗拉强度、屈服强度及伸长率则分别可达（335±9） MPa、（270±6） MPa和11.4%±0.7%，亦高于添加0.2%的Cr时。在相同含量时，Cr对该合金具有比Mn更好的强塑化效果。该研究工作对于细晶A356铝合金（Fe≥0.15%）的绿色可再生利用具有重要意义。关键词：细晶A356合金;Al-TCB晶种合金;富Fe相;再生铝合金646|170|0更新时间：2024-12-23
- “在航空、航天领域，专家引入Al-TCB晶种合金，显著细化7050合金晶粒，提升铸造性能和力学性能，为高强铝合金细晶技术与性能调控提供新方法。”摘要：7050高强铝合金因其优异的力学性能被广泛应用于航空、航天结构件材料。然而，合金化程度高、结晶温度范围宽导致该合金铸造性能差。使用Al-Ti-B、Al-Ti-C等细化7050合金时，易发生Zr致细化剂“中毒”现象。因此，将一种富含微纳尺度掺杂型粒子的Al-TCB新型细化剂引入7050合金中，研究了其对7050合金凝固组织、铸造性能及力学性能的影响。结果表明，熔体中添加Al-TCB晶种合金后，7050合金晶粒显著细化，熔体流动性提高，热裂倾向降低。指出了高效晶粒细化是抑制7050合金铸造缺陷和同步提升合金强韧性的关键，提出了含Zr高强铝合金的细晶技术与性能调控新方法。关键词：Al-TCB晶种合金;7050合金;晶粒细化;铸造性能;强韧化744|194|0更新时间：2024-12-23
- “在铝合金领域，专家研究了Mn元素对Fe相形貌的影响，揭示了Mn致细化“中毒”机理，并提出了缓解新工艺。”摘要：随着再生铝用量逐渐增加，用于改善Fe相形貌的Mn元素在铝合金中的重要性愈加凸显。然而，向Al-Si-Mn合金中加入Al-Ti-B中间合金时，存在Mn致细化“中毒”现象，且“中毒”程度随Mn（或Si）含量的增加而逐渐加深。利用光学显微镜、扫描电镜、Pandat软件等手段，研究了Mn致细化“中毒”机理。结果表明，ASM系合金中Mn含量较高时，凝固初晶相为Al15FeMn3Si2，该相包覆了游离在铝合金熔体中的钛化物粒子，使之失去形核衬底作用，从而导致细化“中毒”。提出添加少量Ti调控ASM系合金中初生相和辅助Al-Ti-C-B（Al-TCB）晶种合金来有效缓解Mn致细化“中毒”的新工艺。关键词：Al-Si-Mn系合金;Al-TCB晶种合金;晶粒细化;Mn致细化“中毒”467|156|0更新时间：2024-12-23
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脉冲电磁场凝固组织细化技术及其应用 AI导读
“脉冲电磁场技术在凝固领域取得新进展，专家提炼出工业应用策略，为进一步工业化应用提供研究方向。”摘要：阐述了脉冲电磁场处理技术在凝固领域的发展现状，分析了脉冲电磁场处理凝固细晶的机制，探究脉冲电流、脉冲磁场和脉冲磁致振荡三类技术在细化凝固组织的差异，评价了在凝固不同阶段进行脉冲电磁场处理的效果，并提炼出以脉冲磁致振荡为主要技术的脉冲电磁场工业应用策略。重点分析了脉冲磁致振荡处理调控组合技术在螺纹钢HRB400EG、齿轮钢20CrMnTi、发动机曲轴用钢42CrMo的工业实践，包括在平均等轴晶区、中心偏析指数控制以及一次枝晶间距等指标的改善情况。通过工业实践揭示脉冲电磁场的工业应用前景，为脉冲电磁场进一步工业化应用提供研究方向。关键词：金属材料;脉冲电磁场;凝固组织;晶粒细化484|117|0更新时间：2024-12-23 -
金属凝固组织物理细化方法及其应用 AI导读
“在改善金属凝固组织和提升冶金产品性能方面，物理细化方法因其不污染金属熔体和不改变金属材料成分的优势，正受到越来越多领域的青睐。”摘要：由于具有不污染金属熔体和不改变金属材料成分的优势，物理细化方法成为改善金属凝固组织和提高冶金产品性能的重要调控手段。随着对金属材料洁净度要求的提高，添加生核剂等化学细化方法在越来越多的领域将受到限制，而物理细化方法必将得到更加广泛的应用。物理细化方法可以分为接触类和非接触类两大类。接触类主要有机械搅拌、超声波、脉冲电流等。非接触类主要有电磁搅拌、机械振动、脉冲磁场和脉冲磁致振荡等。从细化机理、发展过程及工业应用等方面对典型的金属凝固组织物理细化方法进行阐述，并展望了物理细化方法未来发展趋势。关键词：组织细化;超声波;脉冲电流;电磁搅拌;脉冲磁致振荡525|245|0更新时间：2024-12-23 - “在材料科学领域，研究者通过多种仪器分析了Zr对亚共晶Al-Si-Cu-Ni-Mg合金性能的影响，发现Zr的添加导致合金抗拉强度和耐蚀性下降。”摘要：通过直读式光谱仪、差式扫描量热分析仪（DSC）、场发射扫描电镜（SEM）、万能试验机和电化学工作站等研究了Zr对亚共晶Al-9.5Si-5Cu-2.5Ni-0.5Mg多元合金凝固过程、微观组织、力学性能及耐蚀性能的影响。结果表明，Zr会在Al3CuNi相中微量掺杂，形成Al3（CuSiZr）Ni相，Zr的掺杂对物相结构无影响，但使其形貌由连续的网状演变为离散的板片状，导致耐热相间的搭接连续性和联通率显著降低，这是该多元合金的室温和高温抗拉强度随Zr含量增加（Zr≤0.2%）呈下降趋势的主要原因。此外，Zr会降低合金的自腐蚀电位，同时因Al3CuNi相形貌演变导致腐蚀过程中生成的氧化膜更不完整，使合金耐蚀性变差，且Zr添加量（Zr≤0.2%）越高耐蚀性越差。关键词：Al-Si合金;微观组织;力学性能;耐蚀性能;活塞548|56|0更新时间：2024-12-23
- “在铝合金细化领域，研究者制备了5种不同V、B摩尔比的Al-V-B中间合金，发现V、B摩尔比降低时，Al-V-B中间合金晶粒细化效果最佳。”摘要：为研究Al-V-B中间合金对Al-Si合金细化效果的影响规律，制备了5种不同V、B摩尔比的Al-V-B中间合金，研究了V、B摩尔比对Al-V-B中间合金组织组成和晶粒细化性能的影响。结果表明，随着V、B摩尔比降低，Al-V-B中间合金中细小的VB2颗粒数量显著增加，粗大的Al3V颗粒数量逐渐减少，当V、B摩尔比小于1/2时，出现AlB2相。此外，随着V、B摩尔比降低，Al-V-B中间合金的晶粒细化性能也得到提升。当V、B摩尔比为1∶8时，Al-V-B中间合金的晶粒细化效果最佳。关键词：Al-Si合金;晶粒细化;Al-V-B中间合金657|42|0更新时间：2024-12-23
- “在A356合金领域，研究了Sr、La含量对铸态组织和力学性能的影响，发现Sr+La组合能有效细化变质A356合金铸态组织，提高其力学性能。”摘要：研究不同含量Sr、La对A356合金铸态组织与力学性能的影响。通过电阻炉熔铸合金，运用XRD、金相显微镜、扫描电镜对铸态组织、断口进行观测，并结合力学性能测试进行分析。结果表明，Sr+La组合能有效地细化变质A356合金铸态组织，达到提高其力学性能的效果。其中，添加0.05%的Sr+0.3%的La对合金组织的细化变质及力学性能的改善效果最佳；当La添加量达到0.5%后，铸态组织出现富La粗大相，降低其力学性能。关键词：A356铝合金;变质;力学性能;断口形貌399|89|0更新时间：2024-12-23
专题·金属凝固细晶技术
- “在材料科学领域，研究者采用真空电子束熔丝沉积技术制备TA7-TC4双钛合金试样，分析其组织结构、硬度、力学性能等，为双钛合金应用提供科学依据。”摘要：采用真空电子束熔丝沉积制备TA7-TC4双钛合金试样，通过对电子束增材制造双钛合金在TC4侧、TA7侧以及中间过渡区的组织特征进行研究，分析合金的组织结构、硬度、力学性能、断裂方式及断口形貌。结果发现，双钛合金TA7侧内部组织晶粒主要以块状α组织为主，TC4侧可以看到明显的针状马氏体转变相垂直过渡层生长且在过渡层断开，存在明显各向异性；TA7-TC4双钛合金沉积试样力学性能介于TA7与TC4两种合金之间，塑性相对较好；双钛合金沉积试样的硬度顺序为：TA7侧<过渡区<TC4侧；断口分析发现，过渡层界限清晰，断面呈杯锥状，剪切断裂明显。关键词：电子束增材制造;TA7-TC4;显微组织;力学性能88|74|0更新时间：2024-12-23
- “在3D打印领域，研究者通过粘结剂喷射技术优化TC4钛合金粉末粒径，实现了烧结密度和力学性能的最佳匹配。”摘要：采用粘结剂喷射3D打印技术，对3种粒径的TC4钛合金粉末进行打印、固化和烧结。利用金相显微镜、扫描电镜及力学性能试验对3种粒径的TC4钛合金进行显微组织和力学性能研究。结果表明，TC4钛合金的烧结致密度随粉末粒径减小而增大，当粉末粒径D50为8.49 μm时，烧结密度最高，为4.43 g/cm3，致密度为98.2%。考虑到粘结剂喷射3D打印TC4钛合金烧结后的强度和塑性的最佳匹配，优化粉末粒径为D10=6.45 μm，D50=12.60 μm，D90=22.10 μm，烧结后的TC4钛合金抗拉强度为（935±12） MPa，伸长率为12.7%±0.6%，硬度（HV）为341±4。关键词：钛合金;烧结;3D打印;致密度;力学性能78|75|0更新时间：2024-12-23
研究·增材制造
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合金成分对激光熔覆镍基合金熔覆层的影响 AI导读
“在工程应用领域，激光熔覆镍基合金熔覆层性能提升研究取得进展，为解决性能挑战提供新思路。”摘要：激光熔覆技术制备的镍基合金熔覆层具有优良的耐磨性、耐腐蚀性及高温稳定性等，在工程应用中受到广泛关注。然而，在更为严苛和复杂的工作环境中，这些熔覆层的性能仍有待进一步提升。合金成分是影响镍基合金熔覆层性能的关键因素之一。概述了单一元素、陶瓷颗粒和稀土氧化物对激光熔覆镍基合金熔覆层的微观组织和性能的影响。同时，指出了激光熔覆镍基合金熔覆层面临的挑战，并展望了其应用前景和发展方向。关键词：激光熔覆;镍基合金熔覆层;合金成分;微观组织;性能55|304|0更新时间：2024-12-23 - “在熔模铸造领域，陶瓷型芯材料研究取得新进展，为航空航天等行业铸件品质提升提供参考。”摘要：陶瓷型芯是熔模铸造工艺中使用的一种陶瓷材料，其性能直接决定着铸件的品质。陶瓷型芯具有耐磨性好、密封性优越、强度高、使用寿命长等特点，已在航空航天、汽车制造、电子电气等领域获得广泛应用。陶瓷型芯按基体材料划分主要有氧化硅基陶瓷型芯、氧化铝基陶瓷型芯、氧化镁基陶瓷型芯等。不同基体材料制备的陶瓷型芯展现出不同的性能。根据陶瓷型芯基体材料的研究结果，从陶瓷型芯性能的影响因素、脱芯、不同陶瓷型芯材料优缺点等方面，详细阐述了熔模铸造用陶瓷型芯材料的研究现状，以期为陶瓷型芯的设计和研究提供参考。关键词：陶瓷型芯;熔模铸造;原料;矿化剂;烧结工艺409|245|0更新时间：2024-12-23
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激光熔覆WC增强金属基涂层的研究进展 AI导读
“在激光熔覆领域，专家总结了WC涂层的研究进展，揭示了其对高熵合金复合涂层耐磨性、耐蚀性的影响，并探讨了强化机制。”摘要：综述了WC熔覆层的研究进展，重点介绍了激光熔覆工艺参数及其辅助技术对涂层的品质、组织和性能的影响，揭示了WC对高熵合金复合涂层的耐磨性、耐蚀性的影响，同时阐述了WC对熔覆层的强化机制。讨论了数值模拟技术和第一性原理在激光熔覆WC金属基复合粉末过程中的应用，提出了目前激光熔覆WC增强金属基复合涂层中存在的问题并作出展望。关键词：激光熔覆;WC;工艺参数;高熵合金;数值模拟78|604|0更新时间：2024-12-23 - “在轨道交通领域，3D打印技术的研究进展为复杂零部件制造、易损件快速修复及高效维护更换提供了新方案。”摘要：随着轨道交通业的快速发展，复杂铸件的需求不断增加，列车轮与钢轨等易损件无法完成快速修复，现有仓储模式无法满足轨道交通零部件的快速更换需求。3D打印技术作为一种新兴制造技术，制造速度快，完成质量高，应用广泛，但其在轨道交通零部件中的应用尚未展开。总结了3D打印技术在轨道交通复杂零部件的铸造开发，钢轨、车轮和车轴等易磨损件的快速修复及轨道交通零部件高效维护更换等方面的研究进展，提出了3D打印技术在轨道交通零部件中应用存在的问题和发展方向。关键词：3D打印;轨道交通零部件;激光熔覆;快速修复73|121|0更新时间：2024-12-23
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熔模铸造废弃型壳再生利用技术进展 AI导读
“废弃型壳再生利用技术进展，为环保问题提供解决方案。”摘要：废弃型壳的数量伴随着熔模铸造的发展逐渐增多，其再生利用及相关环保问题受到广泛关注。介绍了废弃型壳回用和再生处理技术及再生砂的质量控制，综述了废弃型壳作为原材料在熔模铸造、建筑、耐火制品和复相材料等方面的再利用技术进展，并对未来发展作出展望。关键词：熔模铸造;废弃型壳;再生利用234|136|0更新时间：2024-12-23
研究·论述
- 摘要：采用Gleeble-1500型模拟机在变形温度为350~480 ℃、应变速率为0.01~10.0 s-1条件下进行热压缩模拟试验，得到了化铣用2024铝合金在不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线。采用金相显微镜（OM）和透射电镜（TEM）观察合金热变形后的显微组织。结果表明，化铣用2024铝合金的最佳热变形温度为450 ℃左右。这主要是由于在450 ℃时，该材料发生动态再结晶，位错密度大大降低，使其表现出最小的变形抗力及最大的极限变形量。关键词：2024铝合金;热压缩;变形温度;应变速率;显微组织46|53|0更新时间：2024-12-23
研究·合金工艺
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挤压铸造工艺在混动车悬置上的应用 AI导读
“在混动汽车悬置生产领域，专家研究了挤压铸造技术，优化模具设计，提高悬置性能，为轻量化提供新途径。”摘要：针对重力铸造生产混动车悬置断裂问题，重点研究了挤压铸造技术在生产混动汽车悬置上的应用。在挤压铸造模具设计过程中，为解决挤压销卡死问题，将局部挤压销直径由ϕ18 mm改为ϕ16 mm，同时将内浇口改到远离铸件最大应力区15 mm处，用此模具生产的零件破坏力测试均合格，而且安全余量较高。挤压铸造相比金属型重力铸造生产的悬置抗拉强度和屈服强度相近，但伸长率提高了100%以上，可显著缓解悬置因冲击造成的脆性断裂风险。在轻量化途径中，挤压铸造工艺可替代锻造铝和铸铁件。关键词：挤压铸造;混动汽车;悬置断裂75|82|0更新时间：2024-12-23 - “在压铸技术领域，专家基于MFT法和Vacuum Golve Box法真空压铸技术，设计了高真空压铸工艺，制造了梯形S型ZA8锌合金压铸件，分析了其对成形品质和力学性能的影响。结果表明，该工艺铸件断面特征及力学性能优于普通压铸工艺，抗拉强度高达396.4 MPa，硬度（HBS）高达98.5。”摘要：基于MFT法和Vacuum Golve Box法真空压铸技术，对热室压铸机模具密封装置、抽真空口装置及抽真空压铸工艺流程进行了设计，确保密封箱与模具型腔内的真空度，以实现高真空压铸。设计及制造了梯形S型ZA8锌合金压铸件，分析高真空压铸工艺对其成形品质的影响。发现高真空环境下压铸件断面特征致密性好，无气孔、缩松缺陷。基于梯形S型ZA8锌合金铸件效果，结合试验与实际产品试制，进一步探讨该工艺方法对铸件力学性能的影响。结果表明，采用该工艺设计的高真空压铸工艺铸件断面特征及力学性能比普通压铸工艺更好，抗拉强度高达396.4 MPa，硬度（HBS）高达98.5。关键词：热室压铸机;密封装置;高真空工艺;力学性能59|128|0更新时间：2024-12-23
应用·压力铸造
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