双连续相Mg-Ti复合材料的制备与力学性能
摘要
采用增材制造与熔体渗透相结合的工艺制备了具有双连续相结构的Mg-Ti复合材料。研究了增材制造成形Ti-6Al-4V（TC4）多孔骨架增强体的孔结构类型和尺寸参数对孔隙率与力学性能的影响，使其兼具高孔隙率与良好力学强度。通过分析Mg-Ti复合材料的微观结构与界面结合机制，探究了钛合金骨架对其力学性能的强化作用。结果表明：Mg-Ti复合材料的抗压缩强度达到400 MPa，而其密度仅为 2.56 g/cm3，具有用作轻量化结构材料的潜力。Mg-Ti 复合材料的强度与未复合的 Mg-9Al-1Zn（AZ91）合金基体相比提高了51%，这得益于Mg-Ti两相紧密的冶金结合界面，促进了载荷的有效传递。此外，双连续相结构引起的相互约束效应及钛合金骨架中超细针状α’-Ti马氏体引起的细晶强化对力学性能提升也做出了重要贡献。本研究采取的策略为复合材料的结构轻量化发展提供了新思路。
作者
梁伟锋，连利仙，林紫锋，刘 颖
单位
四川大学 材料科学与工程学院
引用本文
Liang Weifeng, Lian Lixian, Lin Zifeng, et al. 双连续相Mg-Ti复合材料的制备与力学性能[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2023, 52(11): 3715-3722.
钛合金策略
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增材制造Ti-6Al-4V点阵材料的研究进展
摘要
增材制造技术成形Ti-6Al-4V点阵材料具有高强度、低密度、生物相容性好的性能特点，在航空航天、生物医疗、海洋等领域具有极大应用潜力。概述了近年来增材制造Ti-6Al-4V点阵材料的研究进展，重点对选区激光熔化(SLM)和选区电子束熔化（SEBM）技术成形点阵材料的力学性能、失效行为、微观组织进行分析与总结。
研究发现，SLM和SEBM技术均可获得保留原始结构特征的点阵材料，且增材制造骨骼型Diamond极小曲面Ti-6Al-4V点阵材料抗压强度可达到411.71 MPa，屈服强度达到317.48 MPa，强度可与镁合金相媲美；点阵材料失效方式主要有45º 剪切断裂以及水平断裂，剪切断裂型点阵材料强度较高，在承载方面具有独特优势，而呈水平方向断裂的点阵材料多为梯度型点阵材料，其应力应变曲线波动范围较小，在能量吸收方面表现出明显的优势；热处理可有效消除增材制造过程中带来的残余应力、降低粗糙度、转变亚稳针状α′马氏体为α+β相，进而增加点阵材料的塑性，且不降低甚至提高部分Ti-6Al-4V点阵材料的强度。最后，对增材制造Ti-6Al-4V点阵材料研究的不足之处以及未来发展趋势进行了讨论及展望。
作者
樊永霞，林 彦，敖庆波，王建忠
单位
西北有色金属研究院
基金项目
秦创原引用高层次创新创业人才项目
中国载人航天工程空间应用系统项目（QCYRCXM-2022-182，KJZ-YY-NCL104)
引用本文
Fan Yongxia, Lin Yan, Ao Qingbo, et al. 增材制造 Ti-6Al-4V 点阵材料的研究进展[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2023, 52(10): 3630-3639.
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高熵合金高能束增材制造及性能的研究进展
摘要
高熵合金（HEA）是目前材料和工程科学领域的研究热点。HEA不同于传统合金，由多种主要元素组成，因此HEA成分数量可能大大超过传统合金。HEA 因其独特“近/等摩尔比”的成分构成，具备高硬度、抗氧化、抗腐蚀、耐高温、耐磨等优异的性能。增材制造（AM）与HEA结合可制备出高强度、高塑性、高度复杂几何体的金属零件。本文探讨了目前广泛使用的选区电子束熔化技术（SEBM）、选区激光熔化技术（SLM）、激光熔覆技术（LC）以及等离子熔覆技术（PC）。前两者用于制备块状HEA，后两者用于制备涂层HEA。SEBM制备的HEA延展性好，不易开裂；SLM制备的HEA成形精度、强度、表面光洁度高；LC制备的HEA熔覆层稀释度极低，组织致密；PC制备的HEA熔覆层几乎无气孔、无裂纹。本文系统总结了4种不同AM方法的技术特点，以及制备的HEA相较于传统铸造技术在微观结构特征、力学和耐腐蚀性能方面的优势，并详细介绍其内在机理。将为开发AM 制备高熵合金的前沿技术提供理论思路。
作者
郭义乾，郭正华，李智勇，汪广平，刘奋成，曾一达
单位
南昌航空大学 轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室
南昌航空大学
江西昌河航空工业有限公司
基金项目
国家自然科学基金（52105451）
江西省重大科技研发专项（20194ABC28001）
江西省重点研发计划重点项目（202112BBE51007）
江西省重点研发计划（20202BBEL53029）
轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室开放课题研究基金（EG202003411）
引用本文
Guo Yiqian, Guo Zhenghua, Li Zhiyong, et al. 高熵合金高能束增材制造及性能的研究进展[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2023, 52(08): 2965-2977
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CMT-Pin增材制备GH4169高温合金柱形阵列成形工艺和组织特征
摘要
本文采用Φ1.2 mm的ER-GH4169焊丝，通过CMT-Pin增材技术在5 mm厚Q235碳钢基板上制备柱形阵列结构，研究了Pin针成形工艺和组织特征。结果表明：当Ball/Cyl Adaptation参数为负时，Pin针头型为平头；当Ball/Cyl Adaptation为非负时，Pin针头型为球头；Altitude Adaptation控制Pin针生长的高度，获得Pin针高度在(2.30-4.96)mm之间。Pin针的微观组织分为Pin轴区、熔合区、母材区。Pin轴区分布着大量的柱状晶，沿轴向外生长；在熔合区，沿Pin轴往上柱状晶由细晶转变为粗晶，熔合区为一条极细的熔合线，晶间析出大量条状的Laves相；在母材区，存在组织明暗交接分层。
作者
肖鹏华，王 磊，汤莹莹，肖 琳，夏 春，刘奋成，柯黎明
单位
南昌航空大学 航空制造工程学院
首都航天机械有限公司
基金项目
江西省自然科学基金（20202BAB204017）
航空科学基金（2020Z048056001）
引用本文
Xiao Penghua, Wang Lei, Tang Yingying et al. CMT-Pin增材制备GH4169高温合金柱形阵列成形工艺和组织特征. Rare Metal Materials and Engineering[J], 2023, 52(6): 2134-2140
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