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多电弧增材制造高强钢组织转变规律研究

机械工程学报 2025年

作者：何天英余圣甫周杰肖宇江汉大学智能制造学院华中科技大学材料成形与模具国家重点实验室武汉理工大学机电工程学院

多电弧增材制造技术是实现大型高强钢构件高性能、高效率增材制造的重要新途径。模拟了多电弧增材制造直壁温度场，研究了堆积金属多次热循环下的组织特点；分析了3种不同水平间距时构件的组织性能，探究了多电弧增材制造组织调控机理... 详细信息

多电弧增材制造技术是实现大型高强钢构件高性能、高效率增材制造的重要新途径。模拟了多电弧增材制造直壁温度场，研究了堆积金属多次热循环下的组织特点；分析了3种不同水平间距时构件的组织性能，探究了多电弧增材制造组织调控机理。通过研究发现多电弧增材时堆积金属可分为凝固区、粗晶区、正火区与稳定区四个区域，随着多电弧枪水平间距的增加，堆积金属热循环曲线出现双高温峰特征，高温停留时间增加，平均冷却速度减慢。当水平间距为10 mm时，冷却速度最快，形成以马氏体和上贝氏体组成的组织，堆积金属强度最高韧性较差；当水平间距为30 mm，由于填充电弧的复热作用，冷却速度有所降低，形成以铁素体和板条状无碳化物贝氏体组织的组织，强度下降但是韧性有所上升；当水平间距为50 mm，堆积金属冷却速度最慢，高温停留时间最长，奥氏体晶粒粗化，形成尺寸较大的组织，其强度和韧性均有所下降。因此通过控制电弧枪水平间距实现高强钢堆积金属微观组织控制。

关键词：多电弧增材制造高强钢温度场与热循环组织转变组织调控

热等静压增材制造Ti-6Al-4V/316L叠层双金属研究

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中国有色金属学报 2025年

作者：朱瑞园程焜田春茂郭瑞鹏蔡超史玉升华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室太原理工大学材料科学与工程学院

本文提出一种热等静压增材制造(HIPAM)技术，采用增材制造离散堆积理念，将不同片层材料叠加后，通过热等静压扩散实现多材料零件成形。以Ti-6Al-4V/316L双金属为研究对象，研究Nb/Cu/Ni和Nb/Cu复合中间层对双金属界面组织与力学性能的... 详细信息

本文提出一种热等静压增材制造(HIPAM)技术，采用增材制造离散堆积理念，将不同片层材料叠加后，通过热等静压扩散实现多材料零件成形。以Ti-6Al-4V/316L双金属为研究对象，研究Nb/Cu/Ni和Nb/Cu复合中间层对双金属界面组织与力学性能的影响。研究结果表明，Nb/Cu/Ni和Nb/Cu复合中间层可以有效阻止Fe与Ti原子之间的扩散和金属间化合物的生成，连接界面无明显缺陷；采用100 μm厚度的Nb/Cu双层中间层试样具有最佳的抗拉强度552.1 MPa，达到钛合金和不锈钢基材的58%和85%，断裂位置在Cu箔处，断裂方式为韧性断裂。在最佳的中间层搭配下成功制备了钛/钢机匣缩比件，验证了HIPAM技术的工艺可行性与适用性，研究结果为实现多材料构件的复合成形提供了有益参考。

关键词：热等静压增材制造钢钛连接元素扩散中间层

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预钙化处理提高钽的表面生物活性

稀有金属材料与工程 2019年第7期48卷 2352-2357页

作者：王文凯胡树兵华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室

为提高钽的生物活性,对钽进行了NaOH溶液碱处理,利用模拟体液(SBF)浸泡实验探索碱处理的最佳浓度。碱处理后的钽又分别在CaCl2溶液和K2HPO4溶液中进行预钙化处理。钽经过0.7 mol/L的碱处理后,在SBF中浸泡2周,表面即可被羟基磷灰石覆盖... 详细信息

为提高钽的生物活性,对钽进行了NaOH溶液碱处理,利用模拟体液(SBF)浸泡实验探索碱处理的最佳浓度。碱处理后的钽又分别在CaCl2溶液和K2HPO4溶液中进行预钙化处理。钽经过0.7 mol/L的碱处理后,在SBF中浸泡2周,表面即可被羟基磷灰石覆盖。经预钙化处理后,钽在SBF中浸泡4 d,表面即可覆盖一层羟基磷灰石,说明预钙化大幅提高了钽的生物活性。其机理是预钙化处理可使样品表面迅速完成钙磷化合物的形核,浸入SBF以后羟基磷灰石可以迅速长大。

关键词：钽碱处理预钙化磷灰石

莫来石纤维含量对激光选区烧结结合真空浸渗制备二氧化硅陶瓷型芯性能的影响

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铸造技术 2025年

作者：刘珩刘翰帝张任重吴甲民闫春泽文世峰陈超越任忠鸣史玉升华中科技大学材料科学与工程学院材料加工与模具技术全国重点实验室增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心温州HUST先进制造研究所微波通信材料与设备重点实验室上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室

二氧化硅（SiO2）陶瓷型芯热膨胀系数低、烧结温度低、具有优异的酸碱浸出能力,是生产涡轮空心叶片的必要材料。传统工.艺在成形陶瓷型芯时受到模具限制,部分复杂结构陶瓷型芯甚至难以制造,生产高质量复杂结构陶瓷型芯面临挑战。本文采... 详细信息

二氧化硅（SiO2）陶瓷型芯热膨胀系数低、烧结温度低、具有优异的酸碱浸出能力,是生产涡轮空心叶片的必要材料。传统工.艺在成形陶瓷型芯时受到模具限制,部分复杂结构陶瓷型芯甚至难以制造,生产高质量复杂结构陶瓷型芯面临挑战。本文采用激光选区烧结技术（SLS）和真空浸渗工艺（Ⅵ）相结合的方法制备了SiO2陶瓷型芯。应用莫来石纤维作为增强相,分析了莫来石纤维对SiO2晶粒烧结过程的干扰及其在层间的堆积所引发的分层现象,阐明了莫来石纤维含量对SLS-Ⅵ制备SiO2陶瓷型芯性能的影响规律,探究出当纤维含量为1%（质量分数）时陶瓷型芯综合性能最好,气孔率为31.16%,室温抗弯强度为15.23 MPa,高温抗弯强度为22.91 MPa。

关键词： SiO 陶瓷型芯激光选区烧结技术真空浸渗工艺莫来石纤维力学性能

Ce对热浸Al防氚渗透涂层结构及性能的影响

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金属学报 2011年第12期47卷 1527-1534页

作者：张惠周欢李宁柳林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

通过热浸镀Al及高温氧化法制备出梯度防氚渗透涂层,并系统研究了稀土元素Ce对涂层微观结构及性能的影响.热浸镀Al所获得的涂层包括表面Al层和Fe-Al中间合金层,在热浸镀Al过程中,Fe-Al合金层的厚度随浸镀液中Ce含量的增加而增大,且与基... 详细信息

通过热浸镀Al及高温氧化法制备出梯度防氚渗透涂层,并系统研究了稀土元素Ce对涂层微观结构及性能的影响.热浸镀Al所获得的涂层包括表面Al层和Fe-Al中间合金层,在热浸镀Al过程中,Fe-Al合金层的厚度随浸镀液中Ce含量的增加而增大,且与基体间的接触方式逐渐由平面接触转为锯齿状接触,从而提高了Fe-Al层与基体的结合强度.经过850℃条件下保温4 h的扩散处理,获得了Al含量呈梯度分布的Al_2O_3/Al/Fe-Al涂层,这种梯度涂层有效地消除了热应力失配现象.对涂层的性能测试结果表明,浸镀液中Ce含量的添加也提高了涂层的抗热震和抗高温氧化性能.

关键词：防氚渗透涂层微观结构性能

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金属激光增材制造材料设计研究进展

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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超声场中金属半固态浆料组织的演化

金属学报 2009年第3期45卷 314-319页

作者：赵君文吴树森万里陈启华安萍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

采用亚共晶ZL101铝合金,研究了不同超声波导入条件下半固态浆料组织演化过程.结果表明,导入超声波时的温度对浆料初生晶粒的形貌影响明显.从640℃开始导入超声波,初生晶粒保持以近球状形式生长;熔体降温至610℃(固相率达0.1后)再导入超... 详细信息

采用亚共晶ZL101铝合金,研究了不同超声波导入条件下半固态浆料组织演化过程.结果表明,导入超声波时的温度对浆料初生晶粒的形貌影响明显.从640℃开始导入超声波,初生晶粒保持以近球状形式生长;熔体降温至610℃(固相率达0.1后)再导入超声波,初生晶粒逐渐由枝晶向非枝晶转化,120S后初生晶粒粒状化;冷却至600℃(固相率近0.25后)再导入超声波,最终组织为粒状晶和枝晶混合组织.最后对超声场中半固态浆料组织演化机理进行了分析讨论.

关键词：超声铝合金半固态浆料非枝晶组织演化机理

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间接超声振动制备5052铝合金半固态浆料

金属学报 2011年第5期47卷 634-640页

作者：吕书林吴树森戴维安萍毛有武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

采用一种新型的间接超声振动装置制备5052铝合金半同态浆料,研究了启振温度和振动时间对浆料组织的影响.结果表明,在液相线温度643℃及以上开始对5052铝合金熔体进行50 s的间接超声处理,能获得晶粒细小圆整的半固态浆料.在液相线温度开... 详细信息

采用一种新型的间接超声振动装置制备5052铝合金半同态浆料,研究了启振温度和振动时间对浆料组织的影响.结果表明,在液相线温度643℃及以上开始对5052铝合金熔体进行50 s的间接超声处理,能获得晶粒细小圆整的半固态浆料.在液相线温度开始通过杯底对合金熔体进行间接超声处理,可在杯底附近大量形核,随后初生晶粒以球状方式生长;在60 s的制浆时间内,晶粒平均直径先减小后增大,平均形状系数则一直增大.熔体温度降至液相线以下3℃时再进行间接超声处理,亦能破碎发达的枝晶获得蔷薇状组织和球状晶粒共存的半固态浆料,晶粒平均直径为105μm.

关键词：间接超声振动初生晶粒空化效应半固态浆料

无Ni型锆基块体非晶合金在生物模拟体液中的摩擦磨损性能

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金属学报 2010年第6期46卷 681-686页

作者：黄彩云谌祺柳林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

本文采用电弧熔炼/Cu模吸铸法制备尺寸为70 mm×12 mm×1.5 mm的片状无Ni型Zr_(60)Cu_(19)Fe_5Al_(10)Ti_6块体非晶合金.利用SRV摩擦磨损试验机考察了锆基块体非晶合金在干摩擦、蒸馏水和PBS人工模拟体液润滑下的摩擦磨损性能.利用形貌... 详细信息

本文采用电弧熔炼/Cu模吸铸法制备尺寸为70 mm×12 mm×1.5 mm的片状无Ni型Zr_(60)Cu_(19)Fe_5Al_(10)Ti_6块体非晶合金.利用SRV摩擦磨损试验机考察了锆基块体非晶合金在干摩擦、蒸馏水和PBS人工模拟体液润滑下的摩擦磨损性能.利用形貌仪测量了块体非晶合金的磨损体积.利用SEM和EDS分析了块体非晶合金表面磨痕形貌及磨损产物成分.结果表明,在PBS溶液润滑条件下,块体非晶合金的磨损机制以腐蚀磨损及氧化物膜剥落导致的疲劳磨损为主.

关键词：锆基块体非晶合金 PBS体液摩擦磨损