选区激光熔化制备的高熵合金研究进展

作为打破传统单一主元合金设计理念的21世纪新兴的合金材料,高熵合金以其独特的晶体结构特征及性能特点成为材料学术界研究的热点材料之一.而选区激光熔化技术作为增材制造领域能够制造接近全密度的功能部件,具有可行的经济效益并得到了广泛开发和应用,在挖掘新型合金的性能及应用潜力方面有着得天独厚的优势.因此,近两年来利用选区激光熔...     

低密度高熵合金的研究进展

高熵合金是一种新型合金,其优异的物理化学性能吸引了研究者的广泛关注。然而,传统高熵合金的密度普遍较大,极大地限制了其工程应用。为了降低合金密度,Al、Ti、Mg、Li、C等低密度元素被用于制备高熵合金,系列等摩尔或非等摩尔比的低密度高熵合金成功制备,在航空航天、能源交通等领域显示出巨大的应用潜力。本文综述了低密度高熵合金的研究现状,分析了合金组元的设计指导原则、制备工艺,并根据其体系特性介绍了高熵合金的相结构以及性能,对低密度高熵合金未来研究方向提出了展望。     

激光熔覆成型用Ni-Cu-Sn合金粉末的制备及其成形特性

研制了适合激光熔覆成型的Ni-Cu-Sn合金粉末,通过工艺试验,分析了激光熔覆成型件的微观组织特征及微观缺陷的形成原因,并提出了预防缺陷形成的方法。     

Ti元素对激光金属沉积Nb-Mo-Ta-W高熵合金缺陷的影响

采用激光金属沉积工艺对成分重组设计后的Nb-Mo-Ta-W系难熔高熵合金进行成形制备,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对(NbMoTa)₉₀W₁₀和(NbMoTaTi)₉₀W₁₀两种高熵合金的相结构、缺陷与微观组织进行了表征分析,并通过多功能力学试验机对两种合金进行室温拉伸性能测试。结果表明：(NbMoTa)₉₀W₁₀和(NbMoTaTi)₉₀W₁₀两种高熵合金均为单相体心立方结构;Ti元素在Nb-Mo-Ta-W系合金中的晶界处形成了“液态薄膜”,可实现对沿晶裂纹的良好抑制;冶金缺陷的减少以及Ti元素引入的晶格畸变效应,(NbMoTaTi)₉₀W₁₀高熵合金的室温力学性能提升,屈服强度达到1156 MPa。     

难熔高熵合金在航空发动机上的应用

航空材料要求具有较高的强度、低的密度、优良的耐腐蚀及抗疲劳等性能,发动机材料更需要耐高温性能。含有高熔点难熔金属元素的高熵合金(high entropy alloys,HEAs)在高温环境下显示出了优异的材料性能。目前,共有120余种难熔高熵(refractory high entropy alloys,RHEAs)被合成,并对其物理和力学特性如密度、拉伸性能、压缩性能、弹性模量和抗氧化性等进行了实验测试。本文对RHEAs和传统典型航空材料的性能参数进行了总结,绘制了高温情况下的密度、屈服强度极限的对比图表,多数RHEAs显示出较高的力学强度和组织稳定性。     

微纳结构CoCrFeNi基高熵合金粉末冶金制备及强韧化机理研究

针对CoCrFeNi基高熵合金强塑性失配问题,提出了基于高能球磨、放电等离子体烧结和热挤压相结合的粉末冶金制备方法,探究了制备工艺参数对晶粒尺寸、第二相颗粒和孪晶组织演变的影响规律,分别制备出由粗晶、细晶和纳米颗粒构成的多尺度异构CoCrFeNiMnTi_0.2高熵合金,以及包含超细晶、纳米颗粒和纳米孪晶的CoCrFeNiMnTi_0.2高熵合金。拉伸力学性能显示,两种高熵合金屈服强度和断后伸长率分别高达1298 MPa和13%,以及1507MPa和7%,均实现了较好的强塑性均衡。最后,基于对霍尔佩奇系数修订,建立了纳米颗粒增强超细晶CoCrFeNi基高熵合金强化模型,揭示了纳米颗粒与微纳异构组织耦合强韧化机制,以及超细晶、纳米颗粒与纳米孪晶协同强韧化机理,并进一步发现纳米孪晶能够增加高熵合金流变应力,使新的变形孪晶形核,从而诱发多级变形行为。     

高温合金叶片的激光熔覆修复技术研究

航空发动机高温合叶片故障件很难修复,采用先进的激光熔覆技术对高温合金叶片进行深度修理具有重要意义。通过采用合适的激光设备、熔覆粉末,并选取合理的熔覆参数以及热处理工艺等,使熔覆粉末在叶片基体上形成有效的熔覆体,该熔覆体的强度和硬度达到叶片材料性能要求,同时也能保证熔覆体与基体的结合强度,完成高温合金叶片的修复。     

不同扫描速度下激光熔覆修复TC4合金表面性能

在当前的航空产业中,激光熔覆是一种理想的TC4合金部件修复和表面处理技术,在工艺方面具有优于传统金属修复技术的优势。本工作在功率2 kW下,通过不同的激光扫描速度,对合金试件表面进行激光熔覆修复加工,检测分析修复后表面的金相组织变化、电化学腐蚀性能和力学性能变化。结果表明：在激光修复过程中发生了显著的显微形貌变化;激光扫描速度为150 mm/min的修复表面耐腐蚀性能最佳;200 mm/min的修复表面显微硬度和耐磨性能最佳。     

多尺度模拟计算方法在超高温高熵陶瓷材料中的应用进展

超高温高熵陶瓷材料以难熔金属碳化物、硼化物、氮化物等为组元,具有较高的硬度、高温强度以及良好的热稳定性,已成为超高温陶瓷领域研究的热点方向之一。与传统材料相比,超高温高熵陶瓷涉及复杂成分空间、多个尺度维度、极端多场耦合服役环境,采用传统经验试错法开发超高温高熵陶瓷效率过低,故而需要改变材料研究范式,依靠多尺度模拟计算方法提高超高温高熵陶瓷研发与应用效率。本文首先简要介绍了具有代表性的多尺度材料计算方法,进而综述了多尺度材料计算方法在超高温高熵陶瓷研究中的典型应用成果,最后对多尺度材料计算方法在超高温高熵陶瓷研究中的前景进行了展望。     

铝锂合金及其在航天工业上的应用

综述了铝锂合金发展的三个阶段及三个阶段铝锂合金的性能特点。重点阐述了Cu、Li等主合金元素以及Mg、Ag、Zn、Mn、Sc、Zr、In和稀土Ce等微合金化元素在第三代铝锂合金中的合金化作用;这些微合金化元素可改变合金中原有析出相的尺寸、形状、分布,或促使新的强化相析出,也可以细化晶粒、控制再结晶。总结了铝锂合金在航天工业中的应用实践及在将来的应用计划。     

钨极氩弧焊与激光熔覆修复的K403镍基高温合金导向器叶片组织与性能

K403镍基高温合金具有优异的室温和高温综合性能,广泛用于航空发动机涡轮叶片及导向器的制造。针对涡轮叶片长期服役于复杂工况产生的裂纹缺陷等问题,本工作先对钨极氩弧（tungsten inert gas,TIG）焊和激光熔覆两种工艺修复后的组织与拉伸性能展开对比分析,而后使用激光熔覆工艺修复叶片,并进行无损检测。利用OM、SEM观察微观组织、断口形貌,利用EDS进行相的成分分析。结果表明：TIG焊修复工艺在修复界面区附近易产生微裂纹缺陷,主要碳化物相和低熔点共晶组织引起;激光熔覆工艺修复区域的晶粒与组织更加均匀,微裂纹缺陷更易得到控制;激光熔覆工艺修复的试样综合力学性能明显高于TIG焊修复工艺的试样,且激光熔覆工艺具有较好的工艺稳定性,TIG焊修复工艺的室温拉伸强度为K403母材强度的69.22%,激光熔覆修复工艺室温抗拉强度达到了母材的87.44%,断口形貌显示修复区域的室温拉伸断口呈现出混合断裂特征,高温拉伸断口呈现出沿晶断裂的特征。修复区域的微裂纹、局部液相不足缺陷和碳化物是拉伸断裂的主要原因。激光熔覆修复工艺具有热源集中、热影响区小的优势,能够有效抑制修复区缺陷并细化微观组织,在...     

Fe-Si-Al合金的制备及其微波电磁性能

以高纯Fe、Si、Al粉为原料,采用机械合金化法制备Fe-Si-Al合金粉末.利用X射线衍射仪、扫描电镜和矢量网络分析仪分别研究了机械合金化产物的相结构、形貌和Fe-Si-Al合金吸波材料在1～18GHz内的电磁性能.结果表明:采用机械合金化方法,球磨时间为80 h时制备得到了块状Fe-Si-Al合金粉末,并且得到的Fe-Si-Al合金粉末比原始铁粉具有较低的介电常数实部和虚部,其磁导率实部和虚部也有所增加.Fe-Si-Al合金吸波材料在低频具有优异的吸波性能,吸波材料厚度为3 mm时,在2～4 GHz频段内具有较低的反射率,在3 GHz处的最小反射率为-16 dB.随着厚度的增加,Fe-Si-Al合金吸波材料的最大吸收峰由高频向低频移动,同时吸收峰的宽度变窄,最小反射率减小,吸波能力增强.     

铝合金激光焊接技术的应用与发展

随着激光技术和铝合金研制技术的发展,进一步开展铝合金激光焊接应用技术基础研究,开发铝合金激光焊接新工艺,更有效地拓展铝合金激光焊接结构的应用潜力,从而了解铝合金激光焊接技术的应用现状及发展趋势就显得尤为重要。     

机械合金化＋热压制备Laves相NbCr2合金及其组织性能研究

采用机械合金化 热压工艺路线来制备化学配比成分的单相Laves相NbCr2合金.研究了Cr,Nb元素粉经20h球磨后在1200℃,1250℃和1300℃不同时间热压所获得的Laves相NbCr2合金的组织和性能.结果表明:1250℃×0.5h热压获得的Laves相NbCr2合金组织均匀,晶粒尺寸达到微/纳米级,致密度达到97.1%,室温断裂韧性高于5.07MPa·m1/2.与熔铸工艺制备的单相Laves相NbCr2合金的断裂韧性1.50MPa·m1/2相比,所制备的单相Laves相NbCr2合金的室温断裂韧性大大提高,充分实现了细晶韧化的效果.     

连续SiC纤维制备技术进展及其应用

SiC纤维因其具有优异的特性,在各个领域都有广泛的应用。尽管如此,已生产的SiC纤维不是纯的SiC,其组成中含有不同组分的Si、C、O等元素,在1300℃以上,β-SiC微晶会长大,同时氧的存在会使纤维释放CO和SiO等气体,从而限制了纤维在更高端领域的应用。如何解决这一问题是未来研究方向和热点之一。     

纳米材料的制备技术及其在航空领域的应用展望

概述了纳米材料的制备方法、主要结构性能特征,讨论了纳米材料作为新型结构材料和功能材料在航空工程领域的应用前景.