检索结果-内蒙古大学图书馆

稀有金属材料与工程 2025年第4期54卷 1072-1086页

作者：卢佳浩蔡基利蔡超史玉升华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

热等静压结合模具控形技术可实现复杂高性能零件近净成形,型芯是控制成形零件内部结构精度的关键。目前型芯主要采用金属材质,但金属型芯存在高温高压变形控形不准、酸腐蚀去除效率低环境不友好、异种元素扩散污染零件、成形粉末易嵌入... 详细信息

热等静压结合模具控形技术可实现复杂高性能零件近净成形,型芯是控制成形零件内部结构精度的关键。目前型芯主要采用金属材质,但金属型芯存在高温高压变形控形不准、酸腐蚀去除效率低环境不友好、异种元素扩散污染零件、成形粉末易嵌入导致表面质量差等问题,阻碍热等静压向复杂内腔结构零件成形发展。陶瓷型芯材料化学活性低、与金属元素不易互扩散、高温硬度与刚度高不易变形、碱性条件脱芯效率高,有望解决金属型芯引起的上述问题。本文依据铸造用陶瓷型芯领域的代表性文献和研究进展,重点分析了热等静压用陶瓷型芯力学性能和溶失性能间的协同关系。详细介绍和比对了氧化硅基、氧化铝基、氧化钙基、氧化镁基陶瓷用于热等静压型芯的力学性能、溶失性能、抗吸湿性等性能优化思路,以及其复杂高精度结构成形、烧结与后处理方法,并在此基础上展望了陶瓷型芯在热等静压近净成形工艺中的应用难点与发展方向。

关键词：热等静压近净成形陶瓷型芯性能强化

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金属激光增材制造材料设计研究进展

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金属学报 2023年第1期59卷 1-15页

作者：宋波张金良章媛洁胡凯方儒轩姜鑫张莘茹吴祖胜史玉升华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

激光增材制造被公认为是解决个性化、复杂化金属构件整体成形难题的有效技术手段。现有金属增材制造的研究主要从传统合金牌号出发,但基于平衡凝固过程设计的传统合金成分难以满足增材制造的非平衡冶金动力学特点,往往面临高裂纹敏感性... 详细信息

激光增材制造被公认为是解决个性化、复杂化金属构件整体成形难题的有效技术手段。现有金属增材制造的研究主要从传统合金牌号出发,但基于平衡凝固过程设计的传统合金成分难以满足增材制造的非平衡冶金动力学特点,往往面临高裂纹敏感性、低韧低疲劳、各向异性等共性问题。因此,需要开展面向激光增材制造的新型材料成分设计研究,充分挖掘增材制造非平衡凝固特性的潜在优势与价值。本文综述了铝合金、钛合金、铁基合金、镁合金等不同材料现有合金牌号增材制造的技术瓶颈,以及面向增材制造的材料创新设计方法与新型合金及其复合材料发展的研究进展。最后提出了金属增材制造材料设计的未来发展趋势。

关键词：激光增材制造金属材料设计新材料

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铝锂合金熔炼及凝固成形技术研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第12期53卷 3514-3525页

作者：严兆祥潘宇李建宇吕书林吴树森郭威华中科技大学材料科学与工程学院材料成形及模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

铝锂合金作为一种新型航空航天材料,因其具有低密度、高比强度和比刚度等优势,从而具有广泛的应用前景。现有关铝锂合金的研究多集中于微合金化及热加工工艺(如热挤压、热处理等),但忽视了热加工步骤前的原始铝锂合金锭料质量也会对合... 详细信息

铝锂合金作为一种新型航空航天材料,因其具有低密度、高比强度和比刚度等优势,从而具有广泛的应用前景。现有关铝锂合金的研究多集中于微合金化及热加工工艺(如热挤压、热处理等),但忽视了热加工步骤前的原始铝锂合金锭料质量也会对合金最终性能产生很大影响。然而,目前对于铝锂合金锭料的熔炼及凝固成形技术的研究尚且不多。因此,本文从高真空和非真空2种环境下对铝锂合金锭料的制备技术进行了综述和总结,其中包括喷射成形、粉末冶金、超声辅助挤压铸造成形工艺等。本文深入分析了这些技术的优缺点,并提出制备铝锂合金锭料的一些新思路或展望。

关键词：铝锂合金熔炼制备技术微观组织力学性能

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电弧微铸锻复合增材制造GH4169D高温合金的显微组织与力学性能

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金属学报 2024年第5期60卷 681-690页

作者：曾立王桂兰张海鸥翟文正张勇张明波华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室武汉430074 中国航发北京航空材料研究院北京100095

GH4169D合金作为一种新型的高力学性能和高稳定性的镍基高温合金,在用于制造高性能复杂结构零件方面具有巨大应用价值,但该合金在电弧增材制造中表现出柱状晶粗大、力学性能各向异性等问题。本工作采用电弧微铸锻复合增材制造(hybrid ar... 详细信息

GH4169D合金作为一种新型的高力学性能和高稳定性的镍基高温合金,在用于制造高性能复杂结构零件方面具有巨大应用价值,但该合金在电弧增材制造中表现出柱状晶粗大、力学性能各向异性等问题。本工作采用电弧微铸锻复合增材制造(hybrid arc and micro-rolling additive manufacturing,HARAM)技术成形GH4169D高温合金试块,并制定多种热处理制度对所成形的试块进行热处理。运用OM、SEM、EBSD、EDS、XRD、TEM等手段以及室温拉伸实验对合金的微观组织和力学性能进行观测和分析,并与常规电弧熔丝增材制造(wire and arc additive manufacturing,WAAM)方法成形的GH4169D合金进行对比。结果表明,HARAM技术中同步轧制的“微锻”作用能有效地使合金原本粗大的柱状晶发生“破碎”。与常规WAAM方法相比,采用HARAM技术所成形合金的室温抗拉强度提高(X向提高48 MPa,Z向提高90 MPa),力学性能的各向异性得到有效抑制。均匀化+固溶+双时效热处理有效消除了HARAM技术成形合金中的Laves偏析相,并促进受“微锻”作用的合金组织发生再结晶,使晶粒比未热处理时更为细小均匀,合金的综合力学性能达到最优(抗拉强度和断后延伸率X向为1366 MPa和25.0%,Z向为1354 MPa和24.6%)。

关键词：增材制造电弧微铸锻 GH4169D高温合金热处理显微组织力学性能

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叠层结构对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料热成形性能的影响

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复合材料学报 2023年第6期40卷 3322-3330页

作者：张铁郑兵王旭康陈丹周华民李德群黄志高华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)在航空航天等领域有着日益广泛的应用。本文研究了叠层结构对CF/PEEK板材的力学性能和热成形性的影响,并讨论了相关机制。在同种工艺参数下设计并制造了6种不同叠层结构的板材,其力学性能和热成形... 详细信息

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)在航空航天等领域有着日益广泛的应用。本文研究了叠层结构对CF/PEEK板材的力学性能和热成形性的影响,并讨论了相关机制。在同种工艺参数下设计并制造了6种不同叠层结构的板材,其力学性能和热成形性能分别通过0°和90°下的常温拉伸试验及320℃下的杯突试验来表征。实验结果表明正交叠层结构[0/90/0/0/90/0]的拉伸强度和热成形性能最好,而加入编织层或采用非正交叠层均使热成形性能有不同程度的下降,这是由于编织层为整个叠层结构中的薄弱项,而非正交结构在不同方向的拉伸强度差异较大,容易发生纤维-基体失效。

关键词：碳纤维聚醚醚酮复合材料叠层结构力学性能热成形性能

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圆柱面点阵自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材开发及应用

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航空学报 2023年第9期44卷 63-74页

作者：唐论余圣甫郑博史玉升陈颖华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

基于Al和NiO的冶金反应设计了圆柱面点阵电弧增材制造自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材,进行了热分析;制备了直径1.2 mm的自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材,研究了其工艺性能,分析了自生Al_(2)O_(3)的尺寸、形貌,并测试了单元杆的热导率和强... 详细信息

基于Al和NiO的冶金反应设计了圆柱面点阵电弧增材制造自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材,进行了热分析;制备了直径1.2 mm的自生Al_(2)O_(3)铝合金粉芯丝材,研究了其工艺性能,分析了自生Al_(2)O_(3)的尺寸、形貌,并测试了单元杆的热导率和强度;利用该粉芯丝材在直径157 mm的圆柱面上成形了两层金字塔点阵结构。结果表明:Al和NiO冶金反应的最大反应速率温度为1038.9℃,能够在电弧增材制造条件下可靠进行;粉芯中含1.5%NiO的铝合金粉芯丝材在电弧增材制造中电弧稳定、熔滴呈均匀小颗粒过渡、过程平稳、飞溅率小于0.74%。研发的粉芯丝材成形点阵单元杆表面粗糙度小于10.40μm,自生成了大量的密排六方α-Al_(2)O_(3),尺寸在50~300 nm之间,与铝基体的界面结合良好;单元杆的热导率为103.68 W/(m·K),平均抗拉强度达到了288 MPa;成形的圆柱面点阵单元杆直径误差在±0.1 mm以内,倾角误差在±0.9°以内,具有较高的精度。在隔热实验中点阵测试件上下表面的温差超过400℃,具有良好的隔热性能。点阵测试件的抗压强度约65 MPa,压缩性能较稳定。

关键词：圆柱面点阵结构电弧增材制造自生Al_(2)O_(3) 铝合金粉芯丝材工艺性能

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柔性磁电材料体系及其增材制造研究进展

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机械工程学报 2023年第18期59卷 130-143页

作者：苏彬闫春泽史玉升华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

柔性磁电材料,是将低弹性模量的磁性物质和导电物质分散在柔性介质中的一类复合材料。柔性磁电材料体系着重于“磁性材料”与“导电材料”的协同作用。在外力作用下,体系内“磁性部分”与“导电部分”之间相互作用发生改变,从而获得力-... 详细信息

柔性磁电材料,是将低弹性模量的磁性物质和导电物质分散在柔性介质中的一类复合材料。柔性磁电材料体系着重于“磁性材料”与“导电材料”的协同作用。在外力作用下,体系内“磁性部分”与“导电部分”之间相互作用发生改变,从而获得力-电的转换性能。综述目前柔性磁电材料体系的研究进展;归纳三种柔性磁电材料体系的工作方式,即外力作用下柔性磁部分发生形变、柔性导电部分发生形变以及柔性磁部分与柔性导电部分之间的作用距离改变;介绍基于粉材、丝材以及光固化增材制造技术成形的柔性磁电材料体系,总结其在自供能感知与能源俘获领域的应用,最后探讨柔性磁电材料体系目前存在的问题及发展趋势。通过对新型柔性磁电材料的设计与制造进行阶段性总结,为其后续在人机交互、柔性传感及医疗康复领域的应用奠定了基础。

关键词：柔性磁电增材制造自供能感知能源俘获

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Y对WTaCrVTi高熵合金的组织结构与力学性能的影响

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复合材料学报 2025年第2期42卷 1105-1112页

作者：陈时杰张世荣薛丽红严有为张五星华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

WTaCrVTi高熵合金具有良好的力学性能和抗辐照性能,且各组元具有低中子活化特性,可用于核聚变堆的中子辐照环境中,因此,该合金在核聚变堆中具有潜在的应用前景。但该合金在制备过程中易发生元素偏析和富集,造成组织结构不均匀,为了提高... 详细信息

WTaCrVTi高熵合金具有良好的力学性能和抗辐照性能,且各组元具有低中子活化特性,可用于核聚变堆的中子辐照环境中,因此,该合金在核聚变堆中具有潜在的应用前景。但该合金在制备过程中易发生元素偏析和富集,造成组织结构不均匀,为了提高组织结构的均匀性,采用机械合金化法结合放电等离子体烧结技术制备了WTaCrVTi_(6)Y_(x)高熵合金,研究了Y对合金的组织结构和力学性能的影响。结果表明:未添加Y的合金包含固溶体、TiO、Laves相和富Ta相。具有BCC结构的固溶体为基体,其中W、Ta、Cr、V的原子比趋于等原子比;TiO颗粒的平均尺寸为(1.08±0.38)μm,均匀分布在基体中;Laves相和富Ta相零星分布在基体中。而添加了6at%Y的合金主要包含BCC结构的固溶体和Y_(2)O_(3)颗粒,Y_(2)O_(3)颗粒的平均尺寸约为(1.25±0.85)μm,固溶体的W、Ta、Cr、V的原子比趋于1,该合金的室温压缩屈服强度和硬度分别为2674 MPa和HV(848.6±9.3)。

关键词：难熔高熵合金机械合金化放电等离子体烧结微观结构均匀性力学性能

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吸热墨水喷射3D打印实验平台研制与自制墨水打印试验研究

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机械工程学报 2024年第17期60卷 263-271页

作者：孙江涛张净凯程坦范志永叶春生蔡道生魏青松华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 武汉易制科技有限公司武汉430074

基于吸热墨水喷射3D打印原理设计开发了实验平台,主要包括机械运动系统、喷头与供墨系统、粉床加热系统以及控制与软件系统,共四个子系统。实验平台能够对粉末床预热温度、移动加热灯功率与速度、喷墨密度等工艺过程参数进行控制,并借... 详细信息

基于吸热墨水喷射3D打印原理设计开发了实验平台,主要包括机械运动系统、喷头与供墨系统、粉床加热系统以及控制与软件系统,共四个子系统。实验平台能够对粉末床预热温度、移动加热灯功率与速度、喷墨密度等工艺过程参数进行控制,并借助红外热像仪能够实时监测粉床温度分布。在此基础之上,用商业水性黑色染料墨水与自制炭黑墨水进行了单层打印实验,发现在移动加热灯照射功率1500 W、累计照射时间为25 s时,使用自制墨水用于打印可使成形区与非成形温度差达到46℃,而使用商业墨水的温度差为7.1℃,说明自制炭黑墨水能够显著增强高分子粉末吸收红外辐射能量的能力。该吸热墨水喷射3D打印实验平台可为新材料开发和新工艺探索提供开放式平台,并为其他类型3D打印实验平台的自主开发提供有益借鉴。

关键词：吸热墨水喷射 3D打印高分子

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计算辅助高性能增材制造铝合金开发的研究现状与展望

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金属学报 2023年第1期59卷 87-105页

作者：高建宝李志诚刘佳张金良宋波张利军中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

增材制造技术为高强铝合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇,但目前增材制造铝合金体系仍局限于可铸造和可焊接的Al-Si系合金,制约了高性能增材制造铝合金的快速发展。近年来,不同尺度的计算方法逐步用于辅助高性能增材制造铝合金... 详细信息

增材制造技术为高强铝合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇,但目前增材制造铝合金体系仍局限于可铸造和可焊接的Al-Si系合金,制约了高性能增材制造铝合金的快速发展。近年来,不同尺度的计算方法逐步用于辅助高性能增材制造铝合金的开发。本文详细综述了国内外学者在计算辅助增材制造铝合金设计与制备领域的研究成果,列举了原子、介观和宏观尺度计算模拟及机器学习等计算方法辅助增材制造铝合金设计的代表性案例,分析了不同计算方法辅助合金设计的策略,并指出其不足。最后,针对如何推动多尺度计算在高性能增材制造铝合金开发中的应用进行了展望,并指出其发展方向。

关键词：增材制造铝合金计算热力学相场模拟机器学习集成计算材料工程多目标优化

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