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金属增材制造技术的关键因素及发展方向

工程科学学报 2019年第2期41卷 159-173页

作者：李昂刘雪峰俞波尹宝强北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 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 北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083

金属增材制造技术是一种短流程、近终形的新型材料成形技术.在金属增材制造技术中,设备是载体,材料是关键,工艺是基础,三者是影响金属增材制造技术发展的关键因素.本文通过对具有代表性的金属增材制造技术的特点进行总结,分析了设备、... 详细信息

金属增材制造技术是一种短流程、近终形的新型材料成形技术.在金属增材制造技术中,设备是载体,材料是关键,工艺是基础,三者是影响金属增材制造技术发展的关键因素.本文通过对具有代表性的金属增材制造技术的特点进行总结,分析了设备、材料和工艺之间的关系以及三者在金属增材制造技术中的重要作用;综述了金属增材制造设备的原料供给系统、成形系统和控制系统的研究现状;总结了金属增材制造材料中钛合金、镍合金、铝合金和钢铁材料的典型组织特点和力学性能;论述了金属增材制造工艺参数对残余应力、孔洞、精度和组织的影响;指出了目前金属增材制造技术在设备方面存在设备成本高、产品成形尺寸受限、成形效率低等问题,在材料方面存在生产成本高、适用性差等问题,在工艺方面存在参数匹配困难、热积累严重等问题;从降低设备和材料成本、扩大产品成形尺寸范围、提高产品精度和成形效率、拓展材料种类和适用范围、减少工艺参数匹配难度、提升产品质量及综合性能、开发金属增材制造新技术方面展望了金属增材制造技术的发展方向.

关键词：金属增材制造技术金属增材制造设备金属增材制造材料金属增材制造工艺关键因素发展方向

机器学习辅助2000MPa级弹簧钢成分和热处理工艺开发

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金属学报 2023年第11期59卷 1499-1512页

作者：杨累赵帆姜磊谢建新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材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 东北轻合金有限责任公司哈尔滨150060 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

通过收集弹簧钢及其他典型淬火+回火型钢铁材料的文献数据,采用面向性能的机器学习设计系统(MLDS)结合实验优化,实现了具备超高强度和良好塑性的新型弹簧钢化学成分及热处理工艺参数的快速设计。所开发的2种新型弹簧钢的抗拉强度分别为2... 详细信息

通过收集弹簧钢及其他典型淬火+回火型钢铁材料的文献数据,采用面向性能的机器学习设计系统(MLDS)结合实验优化,实现了具备超高强度和良好塑性的新型弹簧钢化学成分及热处理工艺参数的快速设计。所开发的2种新型弹簧钢的抗拉强度分别为2183.5和2193.0 MPa、屈服强度分别为1923.0和2024.5 MPa、断后伸长率分别为10.5%和9.7%、断面收缩率分别为42.4%和41.5%。新型弹簧钢的强化方式以晶界强化和位错强化为主,细小的晶粒尺寸和适量的奥氏体使得弹簧钢在具备超高强度的同时保持良好的塑性。与现有同等强度级别的超高强度钢相比,新型弹簧钢具有显著的成本优势和工艺优势。

关键词：弹簧钢超高强热处理机器学习

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增材制造月壤原位成形技术的研究现状

矿产综合利用 2023年第6期44卷 99-107页

作者：吴灵芝尹海清张聪张瑞杰王永伟姜雪曲选辉北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 北京科技大学北京材料基因工程重点实验室北京100083 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

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资... 详细信息

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资源利用对于月球探索具有重大意义。增材制造是进行月球原位资源利用建设月球基地的有效手段。本文阐述了月壤的基本特性以及模拟月壤的特点及组成,重点总结了目前国内外模拟月壤增材制造的研究进展。提出了面向月球风化层(即月壤)的增材制造关键技术的重要挑战。围绕我国月球基地建设工程,讨论了增材制造技术的发展前景与可能的实施途径。

关键词：陶瓷及复合材料增材制造模拟月壤原位资源利用(ISRU) 成形精度

连铸工艺参数对复合铜包钢线组织与性能的影响

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中国有色金属学报 2023年第10期33卷 3205-3214页

作者：陈旭东赵帆姜雁斌田树科刘啸刘新华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 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 中南大学材料科学与工程学院长沙410083

连铸复合法是制备高性能金属复合材料的新方法,提高连铸速度对提高生产效率、降低生产成本具有重要现实意义,连铸速度的提升将显著影响连铸复合过程凝固行为和铸坯质量。本研究采用连铸复合法制备外径8.7 mm、芯材直径6 mm的纯铜包覆Q23... 详细信息

连铸复合法是制备高性能金属复合材料的新方法,提高连铸速度对提高生产效率、降低生产成本具有重要现实意义,连铸速度的提升将显著影响连铸复合过程凝固行为和铸坯质量。本研究采用连铸复合法制备外径8.7 mm、芯材直径6 mm的纯铜包覆Q235钢线,研究较高速连铸状态下工艺参数对铜包钢线表面质量、铜包覆层组织、界面扩散层厚度和界面剪切强度的影响。结果表明:在连铸速度300~420 mm/min、复合温度1150℃、一次冷却水流量400~800 L/h、二冷水流量100 L/h的工艺条件下制备的铜包钢线表面质量较好,铜层晶粒细小,界面结合强度高。

关键词：铜包钢连铸复合表面质量包覆层界面强度

嵌入式铝/钢带材轧制复合铝层和钢层厚度的变化规律

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中国有色金属学报 2017年第4期27卷 766-775页

作者：王春阳姜雁斌谢建新毛晓东周德敬张小军北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 银邦金属复合材料股份有限公司江苏省金属层状复合材料重点实验室无锡214145

采用冷轧复合法制备嵌入式铝/钢复合带材,研究了嵌入式铝/钢带材冷轧复合压下率、铝带初始厚度对轧制复合变形区内铝层和钢层厚度比变化的影响规律;采用切片法计算变形区内界面剪切应力分布,分析了铝层和钢层厚度比变化的原因。结果表明... 详细信息

采用冷轧复合法制备嵌入式铝/钢复合带材,研究了嵌入式铝/钢带材冷轧复合压下率、铝带初始厚度对轧制复合变形区内铝层和钢层厚度比变化的影响规律;采用切片法计算变形区内界面剪切应力分布,分析了铝层和钢层厚度比变化的原因。结果表明:在特定压下率(r_(con))条件下,从轧制入口到出口变形区铝层与钢层厚度比呈先减小后保持基本不变的变化趋势;当压下率rr_(con)时,铝层和钢层厚度比(RA/S)呈先减小后增加的变化趋势;当初始铝带厚度由0.50 mm减小至0.10 mm时,r_(con)由45%减小至30%;随着压下率的增加,变形区界面剪切应力增大,该剪切应力使铝层与钢层之间发生相对滑动(rr_(con));仅当压下率r>r_(con)时,拉伸断口铝层与钢层不分层,复合带材具有良好的界面结合状态。

关键词：嵌入式铝/钢复合带材轧制复合厚度比结合性能

冷轧成形钛/钢层状复合板界面结合强度的影响因素

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材料工程 2020年第7期48卷 119-126页

作者：刘雪峰白于良李晶琨秦回一陈鑫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 北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 攀钢集团成都钛材有限公司江油分公司四川江油621701

采用冷轧复合法制备钛/钢层状复合板,研究轧制压下率、轧制道次、表面粗糙度、原材料状态和轧制速率对钛/钢层状复合板界面结合强度的影响。结果表明:界面作用力和轧制力对界面的作用时间是影响钛/钢层状复合板界面结合强度的主要因素... 详细信息

采用冷轧复合法制备钛/钢层状复合板,研究轧制压下率、轧制道次、表面粗糙度、原材料状态和轧制速率对钛/钢层状复合板界面结合强度的影响。结果表明:界面作用力和轧制力对界面的作用时间是影响钛/钢层状复合板界面结合强度的主要因素。轧制压下率、表面粗糙度和原材料状态通过影响界面作用力来影响钛/钢层状复合板的界面结合强度;轧制速率通过影响轧制力对界面的作用时间来影响钛/钢层状复合板的界面结合强度;钛/钢层状复合板的冷轧复合效果与轧制道次无关,只有单道次轧制压下率超过临界轧制压下率时,才能实现冷轧复合。

关键词：钛/钢层状复合板冷轧复合法界面结合强度轧制工艺

卷取温度对1000MPa级低碳贝氏体高强钢的影响

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热加工工艺 2015年第15期44卷 119-121页

作者：董陈赵爱民赵征志庞启航北京科技大学冶金工程研究院北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

设计了一种低碳抗拉强度为1000 MPa级的工程结构钢,通过使用扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验机等仪器研究了卷取温度对低碳合金钢的组织性能影响。结果表明:终卷取温度对实验钢组织和性能有较大影响,卷取等温温度较高时实验钢的组织以粒... 详细信息

设计了一种低碳抗拉强度为1000 MPa级的工程结构钢,通过使用扫描电子显微镜(SEM)和拉伸试验机等仪器研究了卷取温度对低碳合金钢的组织性能影响。结果表明:终卷取温度对实验钢组织和性能有较大影响,卷取等温温度较高时实验钢的组织以粒状贝氏体为主,卷取等温温度较低时以板条贝氏体为主。随着等温温度的上升,抗拉强度和屈服强度均呈先上升后下降的趋势,卷取温度控制在350℃时,获得最佳的力学性能,屈服强度和抗拉强度分别达到1026 MPa和1118 MPa,伸长率为12.1%。

关键词：卷取温度 1000MPa 低碳贝氏体工程机械

嵌入式铝/钢冷轧复合带材铝层的厚度波动形成机理与控制（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2017年第5期27卷 1011-1018页

作者：王春阳姜雁斌谢建新许胜周德敬张小军北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 银邦金属复合材料股份有限公司江苏省金属层状复合材料重点实验室无锡214145

研究压下率和铝带初始厚度对冷轧复合嵌入式铝/钢复合带材铝层厚度波动的影响,分析铝层厚度波动的形成机理,提出改善复合带材铝层厚度均匀性的措施。结果表明,随着压下率的增加,铝层厚度波动逐渐增大。当压下率低于40%时,初始铝带厚度... 详细信息

研究压下率和铝带初始厚度对冷轧复合嵌入式铝/钢复合带材铝层厚度波动的影响,分析铝层厚度波动的形成机理,提出改善复合带材铝层厚度均匀性的措施。结果表明,随着压下率的增加,铝层厚度波动逐渐增大。当压下率低于40%时,初始铝带厚度对复合带材铝层厚度波动量的影响较小;当压下率高于40%时,随初始铝带厚度的减小,复合带材的厚度波动量增大。表面处理形成的钢带表面硬化层引起钢带表层变形和钢/铝界面结合程度不均匀是导致复合带材铝层厚度波动的主要原因。采用合适的钢带表面处理方式降低钢带表面硬化程度,改善钢带表层变形和钢/铝界面结合程度的均匀性,可有效降低铝/钢复合带材的铝层厚度波动。

关键词：铝.钢复合带材冷轧复合表面硬化层厚度波动

退火工艺对1200MPa级TRIP钢的组织和力学性能的影响

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材料热处理学报 2015年第2期36卷 125-130页

作者：董瑞赵爱民丁然何建国李振北京科技大学冶金工程研究院北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 北京首钢冷轧薄板有限公司北京101304

采用不同的退火工艺得到了多边形铁素体基TRIP钢(TPF)、贝氏体铁素体基TRIP钢(TBF)和回火马氏体基TRIP钢(TAM)3种不同基体结构的TRIP钢,并对它们的显微组织和力学性能进行研究。结果表明,退火工艺的不同导致实验钢的微观组织完全不同,... 详细信息

采用不同的退火工艺得到了多边形铁素体基TRIP钢(TPF)、贝氏体铁素体基TRIP钢(TBF)和回火马氏体基TRIP钢(TAM)3种不同基体结构的TRIP钢,并对它们的显微组织和力学性能进行研究。结果表明,退火工艺的不同导致实验钢的微观组织完全不同,力学性能也存在显著差异。TPF钢的基体结构为尺寸较大的多边形铁素体,其上分布着贝氏体、马氏体及少部分残留奥氏体,抗拉强度和伸长率均低于TBF钢与TAM钢。TBF钢的基体结构为贝氏体铁素体,残留奥氏体呈长条状或块状分布于贝氏体板条间,表现出高强度但伸长率不佳。TAM钢组织由退火马氏体基体、残留奥氏体及新生马氏体组成,残留奥氏体以稳定的长条状或薄膜状分布在退火马氏体晶界处或板条间,具有最佳的力学性能。

关键词： TRIP钢基体结构残留奥氏体显微组织力学性能