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近球形TC4钛合金粉末注射成形

航空制造技术 2024年第5期67卷 110-115页

作者：田汉清陈刚刘畅魏敬浩韩龙晓秦明礼曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

以低成本的氢化脱氢(HDH)TC4钛合金粉末为原料,通过气流磨(Jet-milled,JMed)技术对粉末进行整形改性,并进行了注射成形工艺研究。其中,分别以HDH、JMed HDH和气雾化球形(GA)3种粉末为原料,研究并对比了不同粉末原料注射成形的喂料极限... 详细信息

以低成本的氢化脱氢(HDH)TC4钛合金粉末为原料,通过气流磨(Jet-milled,JMed)技术对粉末进行整形改性,并进行了注射成形工艺研究。其中,分别以HDH、JMed HDH和气雾化球形(GA)3种粉末为原料,研究并对比了不同粉末原料注射成形的喂料极限装载量、烧结致密度、杂质含量、显微组织及力学性能等。结果表明,经气流磨处理后的JMed粉末形貌呈近球形,其球形度较未处理原始HDH粉末得到了显著提高,其喂料极限装载量(体积分数)较未处理原始HDH粉末提高了6%,在1300℃烧结2 h后,JMed粉末烧结件的致密度为98.3%,高于原始HDH粉末烧结件的致密度(95.3%),且与GA粉末烧结件的致密度(98.4%)相当;JMed粉末烧结件的室温抗拉强度为904.2 MPa,屈服强度为809.1 MPa,与GA粉末烧结件强度相当,断裂延伸率8.14%,显著优于原始HDH粉末烧结件。本研究制备的近球形HDH TC4粉末在注射成形领域展现出良好的应用前景。

关键词：粉末注射成形钛合金烧结粉体改性显微组织力学性能

Y_(2)O_(3)含量对燃烧合成Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末性能的影响

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金属学报 2023年第6期59卷 757-766页

作者：张德印郝旭贾宝瑞吴昊阳秦明礼曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

采用溶液燃烧合成技术制备了不同Y_(2)O_(3)含量(质量分数)的Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末,分析了Y_(2)O_(3)含量对制备的复合粉末的微观结构、晶粒尺寸、磁性能和烧结性能的影响。结果表明,制备的Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末均呈现由纳米... 详细信息

采用溶液燃烧合成技术制备了不同Y_(2)O_(3)含量(质量分数)的Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末,分析了Y_(2)O_(3)含量对制备的复合粉末的微观结构、晶粒尺寸、磁性能和烧结性能的影响。结果表明,制备的Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末均呈现由纳米颗粒组成的连通的网状结构,随着Y_(2)O_(3)含量的增加,晶粒尺寸逐渐降低。通过磁性能测试,不含Y_(2)O_(3)的纳米铁粉的饱和磁感应强度为1.97 T,相应的矫顽力为6.4 kA/m。随着Y_(2)O_(3)含量的增加,Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末的饱和磁感应强度逐渐降低,矫顽力逐渐增大。当Y_(2)O_(3)含量为2%时,Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末的饱和磁感应强度为1.45 T,相应的矫顽力为58.9 kA/m。对制备的纳米粉末进行常压烧结,当Y_(2)O_(3)含量低时,该粉末在较低的烧结温度(700℃)下可以获得较高的相对密度,当Y_(2)O_(3)含量增加到1%或2%时,在高的烧结温度(1300℃)下也难以实现致密化。

关键词：溶液燃烧合成 Fe-Y_(2)O_(3)纳米复合粉末 Y_(2)O_(3)含量微观结构磁性能

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中国材料基因工程研究进展

金属学报 2020年第10期56卷 1313-1323页

作者：宿彦京付华栋白洋姜雪谢建新北京科技大学新材料技术研究院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

材料基因工程是材料领域的颠覆性前沿技术,将对材料研发模式产生革命性的变革,全面加速材料从设计到工程化应用的进程,大幅度提升新材料的研发效率,缩短研发周期,降低研发成本,促进工程化应用。本文从基础理论与方法、关键技术与装备、... 详细信息

材料基因工程是材料领域的颠覆性前沿技术,将对材料研发模式产生革命性的变革,全面加速材料从设计到工程化应用的进程,大幅度提升新材料的研发效率,缩短研发周期,降低研发成本,促进工程化应用。本文从基础理论与方法、关键技术与装备、新材料研发与工程化应用、人才培养以及材料基因工程新理念的形成和推广等方面,综述了中国材料基因工程的研究进展,并提出了未来发展方向建议。

关键词：材料基因工程高通量计算高通量实验大数据技术

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增材制造NiTi合金研究进展

粉末冶金技术 2022年第2期40卷 159-171页

作者：徐汉权陈泽鑫路新陈刚曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

NiTi作为一种形状记忆合金,具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀性、生物相容性,在生物医用、航空航天、微机电等领域均有着广泛的应用。增材制造(additive manufacturing,AM)技术作为一种新兴的加工方式,能够提高NiTi合金加工效率... 详细信息

NiTi作为一种形状记忆合金,具有优异的形状记忆效应、超弹性、耐腐蚀性、生物相容性,在生物医用、航空航天、微机电等领域均有着广泛的应用。增材制造(additive manufacturing,AM)技术作为一种新兴的加工方式,能够提高NiTi合金加工效率,并扩展NiTi合金应用领域。本文介绍了近年来国内外增材制造NiTi合金的研究进展,主要包括增材制造加工过程中原料及工艺的选择,熔池、晶粒、析出物、缺陷等的组织特点,原料、工艺参数、热处理对增材制造NiTi合金力学性能、相变温度、形状记忆效应、超弹性、表面质量的影响。最后对增材制造NiTi合金的研究现状进行了总结,展望了未来的发展趋势。

关键词： NiTi合金形状记忆合金增材制造相变组织性能

3D打印用近球形Nb521合金粉末的流化制备

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粉末冶金技术 2022年第2期40卷 126-130页

作者：陈佳男丁旺旺朱科研陈刚曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

采用氢化脱氢(hydrogenation-dehydrogenation,HDH)工艺制备不规则形状Nb521合金粉末,结合流化技术将氢化脱氢粉末进行改性处理,改善粉末球形度及流动性,所制流化Nb521合金粉末基本满足3D打印的工艺要求。通过X射线衍射(X-ray diffracti... 详细信息

采用氢化脱氢(hydrogenation-dehydrogenation,HDH)工艺制备不规则形状Nb521合金粉末,结合流化技术将氢化脱氢粉末进行改性处理,改善粉末球形度及流动性,所制流化Nb521合金粉末基本满足3D打印的工艺要求。通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察、粒度分析、化学分析等手段,对粉末形貌、粒度分布、间隙元素含量、球形率以及流动性等特性进行表征。结果表明,经流化处理后,不规则形状的氢化脱氢Nb521合金粉末粒度分布变窄,球形率和流动性均得到显著提高,杂质元素含量得到有效控制,3D打印过程中的铺粉效果良好。

关键词： Nb521合金 3D打印氢化脱氢粉体改性流动性

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基于高通量制备的增材制造材料成分设计

金属学报 2023年第1期59卷 75-86页

作者：张百成张文龙曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

增材制造作为一种新型制造技术,为航空航天、交通运输和生物医学等领域带来了革命性变化。但目前增材制造用金属材料仍基于传统合金,部分材料并不适用于高能束加工,性能仍有提高空间。目前的增材制造专用材料开发未脱离传统试错法,效率... 详细信息

增材制造作为一种新型制造技术,为航空航天、交通运输和生物医学等领域带来了革命性变化。但目前增材制造用金属材料仍基于传统合金,部分材料并不适用于高能束加工,性能仍有提高空间。目前的增材制造专用材料开发未脱离传统试错法,效率低下,是制约增材制造材料性能提高的瓶颈问题。本文就增材制造钢、钛合金、铝合金材料现状和问题进行了讨论,并列举增材制造高通量制备和表征技术在材料开发和设计上的应用,结合增材制造高通量制备的原理和特点,最后阐述了增材制造高通量制备和表征技术在材料开发上的机遇和挑战,并对增材制造关键材料开发与成分优化未来的发展方向做出展望。

关键词：增材制造高通量材料制备与表征材料开发力学性能

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黏结剂喷射3D打印关键技术

材料工程 2023年第5期51卷 14-26页

作者：赵琛蔡嘉伟张百成曲选辉北京科技大学新材料技术研究院、北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

黏结剂喷射成型技术是一种新型低成本高速增材制造技术,本文首先对黏结剂喷射成型技术的工艺原理以及打印步骤进行了介绍,并对国内外部分黏结剂喷射金属3D打印机的参数、优点、应用等进行了总结。列举了打印过程中使用的黏结剂类别,分... 详细信息

黏结剂喷射成型技术是一种新型低成本高速增材制造技术,本文首先对黏结剂喷射成型技术的工艺原理以及打印步骤进行了介绍,并对国内外部分黏结剂喷射金属3D打印机的参数、优点、应用等进行了总结。列举了打印过程中使用的黏结剂类别,分析了黏结剂和粉末床之间相互作用的方式及影响(溅射、扩散、渗透等),讨论了不同变量对最终零件性能和精度的影响,包括粉末性能(粉末流动性、粒度分布和平均尺寸)、打印参数(层厚、黏结剂饱和度、打印速度、液滴间距和线间距、干燥时间)、后处理工艺(固化脱脂、烧结、渗透)。喷射粘接技术是未来关键材料增材制造的重要发展方向,在对应材料开发、黏结剂设计与后处理工艺方面将有广阔的研究与应用前景。

关键词：增材制造黏结剂喷射粉末黏结剂打印参数后处理

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金属3D打印数字化制造研究进展

金属学报 2024年第5期60卷 569-584页

作者：刘壮壮丁明路谢建新北京科技大学新材料技术研究院材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 北京科技大学新材料技术研究院现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083

数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型,实现对整个制造流程的智能控制,进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程,实现金... 详细信息

数字化制造将传统的制造过程转化为数字模型,实现对整个制造流程的智能控制,进而快速生产出满足要求的产品。金属3D打印是一个具有多物理场强耦合作用、过程强时变扰动、内禀关系非线性以及多变量与多目标等特点的复杂物理过程,实现金属3D打印全流程的数字化控制,有望解决当前3D打印零件质量一致性和性能稳定性低的瓶颈问题,推动高质量3D打印技术的发展。本文首先分析了金属3D打印的技术特征和数字化制造的基本内涵,随后从3D打印过程数据在线监测、数字化仿真、物理与信息系统交互3个方面综述了金属3D打印数字化制造的研究进展,最后讨论了数字化制造在金属3D打印领域的未来研究重点,展望了发展前景。

关键词： 3D打印增材制造机器学习数字化制造

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钠离子电池层状氧化物正极材料研究进展

工程科学学报 2022年第4期44卷 601-611页

作者：菅夏琰金俊腾王瑶沈秋雨刘永畅北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景.层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一.如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科... 详细信息

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景.层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一.如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科学前沿问题.首先,综述了层状氧化物正极材料的几种典型改性方法,从组分设计的角度,探讨了不同掺杂元素、不同掺杂位点对材料容量和循环寿命的影响,阐述了利用阴离子反应提供额外容量的基本原理,概述了提高阴离子氧化还原可逆性的掺杂策略;从结构设计的角度,介绍了复合相材料的制备、微观结构的设计和调控等方向的最新进展;从表面设计的角度,讨论了金属氧化物、磷酸盐等作为包覆层对改善材料稳定性和倍率性能的作用机制.最后,总结了层状氧化物储钠正极材料现阶段面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望,提出了新的研究思路.

关键词：钠离子电池正极材料层状氧化物改性手段阴离子氧化还原