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特种铸造及有色合金 2021年第4期41卷 449-453页

作者：李院斌鲁强王继成李凯张莹李谷南杜勇中南大学粉末冶金国家重点实验室珠海润星泰电器有限公司

针对传统铸造工艺并考虑半固态压铸工艺需求,利用热力学相图计算优化铸造Al-Si-Mg-Fe-Mn合金的成分与热处理工艺,避免了片状β-AlFeSi相的生成,得到了组织和性能较为优良的合金。同时研究了Al-Si合金的原位拉伸变形行为,发现裂纹主要源... 详细信息

针对传统铸造工艺并考虑半固态压铸工艺需求,利用热力学相图计算优化铸造Al-Si-Mg-Fe-Mn合金的成分与热处理工艺,避免了片状β-AlFeSi相的生成,得到了组织和性能较为优良的合金。同时研究了Al-Si合金的原位拉伸变形行为,发现裂纹主要源自Si颗粒和金属间化合物的破裂,随着微裂纹连接扩展并沿着滑移带传播,最终导致试样断裂。

关键词： Al-Si合金相图计算合金成分优化原位拉伸

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机器学习在航空发动机钛合金研究中的应用进展

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航空制造技术 2024年第1期67卷 66-78页

作者：弭光宝孙圆治吴明宇李培杰中国航发北京航空材料研究院先进钛合金重点实验室北京100095 清华大学新材料国际研发中心北京100084

高性能航空发动机的不断发展对钛合金的综合性能提出更高要求,基于不同合金化元素作用机理的材料成分设计技术是实现钛合金改性的重要途径。对于日益复杂的航空发动机钛合金材料体系,不同元素的相互作用机理及精准设计难度极大。基于Mo... 详细信息

高性能航空发动机的不断发展对钛合金的综合性能提出更高要求,基于不同合金化元素作用机理的材料成分设计技术是实现钛合金改性的重要途径。对于日益复杂的航空发动机钛合金材料体系,不同元素的相互作用机理及精准设计难度极大。基于Mo当量和密度泛函等传统设计已不能满足未来需求,机器学习成为一种可行且高效的理论工具。本文在介绍钛合金机器学习基本原理和方法的基础上,综述通过机器学习实现航空发动机钛合金成分设计及工艺优化的最新研究成果,重点比较不同机器学习模型在预测力学性能及高温氧化性能上的特点及优势,最后对未来基于主动学习框架设计航空发动机钛合金成分的研究方法进行展望,指出Mo/Al当量设计与机器学习相结合、复杂多组元合金材料简化元素设计等是今后重要发展方向。

关键词：航空发动机钛合金机器学习性能预测合金成分优化主动学习

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5183铝合金小直径圆铸锭熔铸工艺研究

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轻合金加工技术 2011年第7期39卷 19-23页

作者：李海仙王敏东赵涛郝志强张珺玲武凯军马月东北轻合金有限责任公司黑龙江哈尔滨150060

生产焊丝用的5183铝合金小规格铸锭铸造时容易产生拉裂缺陷,铸锭的冶金质量也难以保证。在合金成分优化、熔炼和净化技术、铸造工艺参数等方面进行了试验研究,对制得的铸锭进行表面质量、化学成分偏析、高倍组织、力学性能检查,结果表明... 详细信息

生产焊丝用的5183铝合金小规格铸锭铸造时容易产生拉裂缺陷,铸锭的冶金质量也难以保证。在合金成分优化、熔炼和净化技术、铸造工艺参数等方面进行了试验研究,对制得的铸锭进行表面质量、化学成分偏析、高倍组织、力学性能检查,结果表明,所确定的合金成分、熔炼铸造工艺技术和参数能够生产出合格的铸锭,为焊丝的生产提供优质的铸锭。

关键词：合金成分优化熔炼技术铸造工艺质量分析

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高抗塌陷复合铝箔材料研究

高抗塌陷复合铝箔材料研究

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作者：赵媛媛上海交通大学

学位级别：硕士

4343/3003/4343三层铝合金复合箔材是应用最广泛的铝热传输材料,是制备汽车发动机散热器、空调冷凝器、中冷器等热交换器的基础材料。外层的4343亚共晶铝硅合金是连接流体管道和散热翅片的钎焊材料,而内层的3003铝锰合金是散热翅片的承... 详细信息

4343/3003/4343三层铝合金复合箔材是应用最广泛的铝热传输材料,是制备汽车发动机散热器、空调冷凝器、中冷器等热交换器的基础材料。外层的4343亚共晶铝硅合金是连接流体管道和散热翅片的钎焊材料,而内层的3003铝锰合金是散热翅片的承力部件。汽车的轻量化促使复合铝箔进一步的减重变薄,但是,现有的复合铝箔减薄到0.06-0.08mm后,钎焊时容易发生热交换器软化塌陷现象,因此,本文将围绕复合铝箔的塌陷机理、可低温钎焊的皮材和高抗塌陷的芯材而展开研究工作,为研发出更薄的复合铝箔奠定材料基础。首先,采用电解抛光将工业冷轧4343/3003/4343复合铝箔的芯材3003合金分离出来,对比研究复合铝箔及芯材铝箔在退火过程中的硬度、微观组织和硅扩散规律,重点研究分析微观组织结构和硅扩散对铝箔抗塌陷性能的影响机理。研究结果表明,随着退火温度的升高,复合铝箔及芯材铝箔的硬度先迅速降低再趋于平稳,而两种铝箔均在380℃退火1h后获得最佳的抗塌陷性能。380℃退火后,复合铝箔的皮材组织为细小的等轴再结晶晶粒,芯材由沿RD方向的粗大、长条状的再结晶晶粒组成,皮材中仅有少量Si元素向芯材扩散。在高温440℃及550℃退火后,复合铝箔的抗塌陷性能迅速恶化。其中皮材中晶粒长大,导致皮材与芯材的界面变模糊;芯材中的再结晶晶粒逐渐细化;皮材中有大量Si元素向芯材扩散。与微观组织相比,Si扩散是影响复合铝箔高温抗塌陷性能的主因。然后,通过添加0-1.0%的Cu或Sn元素来降低皮材4343合金的熔点,对不同合金成分的金属铸锭进行热挤压,研究相同挤压条件下合金的挤压成形性能、微观组织、力学性能、耐腐蚀性能和可钎焊温度的演变规律;并尝试优化出可低温钎焊的皮材。研究结果表明,随Cu或Sn元素含量的增加,合金的固相线、液相线温度逐渐降低;铸态合金中含Cu的第二相或Sn颗粒逐渐增多;热挤压后含Cu第二相趋于溶解,而Sn促进含Si、Fe第二相溶解;合金室温抗拉强度逐渐升高,但延伸率略有降低。添加1.0%的Cu或Sn元素可使4343合金的钎焊温度成功降低15-20℃。最后,基于现有芯材3003的合金成分,通过改变各主合金元素的含量,并添加Zn、Re等元素,用正交分析法来研究不同元素对3003合金的微观组织、力学性能、耐腐蚀性能及高温抗塌陷性能等综合性能的影响规律,并尝试优化出综合性能更佳的芯材合金。研究结果表明,Cu和Si元素对3003合金的抗拉强度的影响最大,而Mn、Zn、RE元素的影响较小;Si元素对抗塌陷性能的影响最大,Mn、Cu、Zn元素次之,而RE的影响力最小。抗塌陷性能随着Si和Cu含量的增大而降低,随着Mn含量的增大而增大。高抗塌陷合金(Cu0.5%,Zn2.5%,Si0.8%,Mn1.2%,RE0%)使3003合金的抗拉强度从138.52MPa提高到了183.64MPa,延伸率从17.3%提高到了19.2%;抗塌陷性能提高了130%。

关键词：复合铝箔退火工艺 Si扩散微观组织合金成分优化抗塌陷性能

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激光增材无碳化物贝氏体钢组织与性能研究

激光增材无碳化物贝氏体钢组织与性能研究

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作者：江易林贵州大学

学位级别：硕士

无碳化物贝氏体钢属于韧性良好的高强度材料,广泛用于航天、船舶等领域高性能构件的生产制造,如能实现此类构件的增材制造及损伤件再制造,则具有重要的科学意义和实际价值。但增材制造金属件属于非平衡凝固组织,常存在气孔、偏析及裂纹... 详细信息

无碳化物贝氏体钢属于韧性良好的高强度材料,广泛用于航天、船舶等领域高性能构件的生产制造,如能实现此类构件的增材制造及损伤件再制造,则具有重要的科学意义和实际价值。但增材制造金属件属于非平衡凝固组织,常存在气孔、偏析及裂纹等缺陷,难以在获得高强度的同时保持良好的韧性。本文针对无碳化物贝氏体钢激光增材制造性能调控难题,首先采用热力学计算的方法,从工艺性和力学性能两方面出发,优化设计了4种激光增材制造用无碳化物贝氏体钢粉末;然后研究了沉积态材料的组织和性能,讨论了成形工艺及化学成分对其影响;最后系统的探讨了热处理及热轧等后处理工艺对材料组织和性能的影响规律和机理,实现了高强韧无碳化物贝氏体钢激光增材制备。具体研究工作如下:首先,优化设计了激光增材制造用无碳化物贝氏体钢粉末。在分析无碳化物贝氏体钢强韧机理及激光金属增材缺陷形成机制的前提下,基于材料的组织性能及激光增材工艺性两方面考虑,使用热力学计算的方法优化设计粉末化学成分,最终设计了中低碳和高碳两类,共4种激光增材专用无碳化物贝氏体钢粉末。实现了无缺陷无碳化物贝氏体钢的激光增材制备,并对沉积态试样的组织和性能进行了表征分析。沉积态试样中无气孔、裂纹及严重偏析等缺陷,对于中低碳合金,组织为粒状珠光体+残余奥氏体,碳化物为纳米尺度,扩散型相变轻微,L2成分试样抗拉强度、屈服强度以及延伸率分别达到1051±65MPa、662±71MPa以及13.03±1.33%,硬化能力较强;对于高碳合金,微观组织为马氏体+贝氏体+残余奥氏体复相组织,组织细小均匀,无明显偏析,其中H1成分试样钢抗拉强度、屈服强度以及延伸率分别达到1498±41MPa、836±38MPa以及13.86±1.63%,综合力学性能优秀。探讨了典型合金元素对激光增材无碳化物贝氏体钢组织性能的影响规律。Al、Ni元素可加快高碳合金贝氏体转变速率,增加贝氏体相变量,细化贝氏体板条,降低马氏体以及残余奥氏体含量,相应增加材料强度,降低塑性和硬度,但对中低碳合金,Al、Ni元素作用不显著;增加C含量,会显著降低Ms点温度,大幅延长贝氏体相变时间,细化贝氏体板条,残余奥氏体含量降低但更稳定,材料强度和硬度增强,但对塑性有负面作用。揭示了等温淬火、热轧+等温淬火两类后处理制度对激光增材无碳化物贝氏体钢组织与性能的影响规律与机理。典型结论如下:等温淬火可获得均匀细小的贝氏体组织,材料强度显著提升,可达1300MPa量级,但残奥含量降低,硬化能力弱,延伸率无明显改善。热轧后等温淬火可获得贝氏体+残奥复相组织,组织细小均匀,残奥含量增加,分布均匀,综合力学性能显著提高,L2成分试样钢抗拉强度、屈服强度及延伸率分别为1398±57MPa、1177±44MPa及19.80±0.79%。

关键词：激光增材技术无碳化物贝氏体钢合金成分优化后处理强韧性

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