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金属学报
金属学报

柯俊

月刊

0412-1961

jsxb@imr.ac.cn

024-23971286

110016

沈阳文化路72号

金属学报/Journal Acta Metallurgica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊为冶金和材料科学专业技术刊物。报道金属和材料科学及冶金技术领域重要科技成果。内容包括金属物理、物理冶金、断裂、金属材料科学、冶金工艺、冶金过程物理化、腐蚀与防护、亚稳材料、铸造、金属压力加工、焊接、粘接、复合材料、实验技术等方面。主要栏目有原始论文、短文快报、综合评述。读者对象是金属与材料科学、冶金技术领域的科技人员及相关专业的大专院校师等。
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    金属激光增材制造材料设计研究进展

    宋波张金良章媛洁胡凯...
    1-15页
    查看更多>>摘要：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.

    激光增材制造金属材料设计新材料

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    选区激光熔化γ'相强化镍基高温合金裂纹形成机理与抗裂纹设计研究进展

    祝国梁孔德成周文哲贺戬...
    16-30页
    查看更多>>摘要：传统牌号高强镍基高温合金具有较宽的凝固温度区间、较高比例的低熔点共晶相,在增材制造快速非平衡凝固过程中易产生裂纹等缺陷;同时,热处理过程中残余应力释放和γ'相快速析出导致应变时效裂纹的形成,严重限制了其在激光增材制造领域的应用与推广.基于此,本文综述了近年来国内外研究组及作者团队在选区激光熔化高强镍基高温合金裂纹形成机理与抗裂纹设计(成形工艺参数优化、热处理制度调控以及合金成分设计)领域相关的研究进展,并对激光增材制造γ'相强化镍基高温合金裂纹调控的研究进行了展望.

    选区激光熔化高强镍基高温合金裂纹抗裂纹设计

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    镁合金选区激光熔化增材制造技术研究现状与展望

    彭立明邓庆琛吴玉娟付彭怀...
    31-54页
    查看更多>>摘要：选区激光熔化(SLM)增材制造技术由于其加工精度高、制造周期短、材料利用率高等优点,在制备高性能复杂金属构件方面具有广阔的应用前景.镁合金是最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性能好、生物降解性良好等优点.因此,采用SLM技术制备镁合金具有重要的研究价值,有望拓宽镁合金的应用范围.本文针对镁合金SLM增材制造技术,详细介绍了镁合金粉末制备、SLM工艺参数、冶金缺陷、SLM态的显微组织和力学性能、后处理、镁合金专用SLM设备方面的研究进展,并展望了未来镁合金SLM研究的发展方向.

    选区激光熔化(SLM)镁合金冶金缺陷后处理显微组织力学性能

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    选区激光熔化NiTi形状记忆合金研究进展

    杨超卢海洲马宏伟蔡潍锶...
    55-74页
    查看更多>>摘要：由于NiTi形状记忆合金(SMAs)具有高反应敏感性和低热导率等物性,导致其初步成形件的后续加工十分困难,作为一种典型的金属增材制造技术,选区激光熔化(SLM)在近净成形复杂几何形状的金属构件方面具有显著优越性,能够有效解决NiTi SMAs冷加工难、加工成本高的问题.为实现SLM NiTi SMAs的工程应用,需厘清其工艺参数-微观结构-功能特性的内在联系,揭示其相转变行为与功能特性变化的机理,建立坚实的理论基础.基于此,本文重点对SLM NiTi SMAs的成形性、相转变行为、微观结构、力学性能和热机械性能的相关研究结果进行了分析与总结.同时,对近来SLM多孔NiTi SMAs的设计及其生物相容性的探索研究进行了阐述.最后,本文展望了SLM NiTi SMAs研究过程中需要重点突破的问题.

    选区激光熔化NiTi形状记忆合金微观结构热机械性能多孔NiTi

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    基于高通量制备的增材制造材料成分设计

    张百成张文龙曲选辉
    75-86页
    查看更多>>摘要：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.

    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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    计算辅助高性能增材制造铝合金开发的研究现状与展望

    高建宝李志诚刘佳张金良...
    87-105页
    查看更多>>摘要：增材制造技术为高强铝合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇,但目前增材制造铝合金体系仍局限于可铸造和可焊接的Al-Si系合金,制约了高性能增材制造铝合金的快速发展.近年来,不同尺度的计算方法逐步用于辅助高性能增材制造铝合金的开发.本文详细综述了国内外学者在计算辅助增材制造铝合金设计与制备领域的研究成果,列举了原子、介观和宏观尺度计算模拟及机器学习等计算方法辅助增材制造铝合金设计的代表性案例,分析了不同计算方法辅助合金设计的策略,并指出其不足.最后,针对如何推动多尺度计算在高性能增材制造铝合金开发中的应用进行了展望,并指出其发展方向.

    增材制造铝合金计算热力学相场模拟机器学习集成计算材料工程多目标优化

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    搅拌摩擦增材制造技术研究进展

    李会朝王彩妹张华张建军...
    106-124页
    查看更多>>摘要：本文归纳总结了国内外的搅拌摩擦增材制造(FSAM)技术的研究进展,搅拌摩擦增材制造具有成形快、增材效率高、过程绿色环保等特点.此外,其作为一种固相增材技术,能够有效避免其他熔化增材方法成形过程中引起的缩松、孔隙等缺陷.目前报道的搅拌摩擦增材制造方法,大致可以分为4大类:轴向增材制造、径向增材制造、消耗型搅拌摩擦工具增材制造和叠加板材增材制造.详细列举了搅拌摩擦增材与激光、电弧增材样品微观组织与性能,阐述了不同增材方法的优缺点和适用领域,介绍了搅拌摩擦增材设备单位及已经开展的初步应用和未来设计的搅拌摩擦增材装置的发展方向,为搅拌摩擦增材技术的进一步应用奠定了基础.

    固相增材搅拌摩擦增材制造微观组织力学性能

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    激光热力交互增材制造Ti6Al4V合金的组织及力学性能

    卢海飞吕继铭罗开玉鲁金忠...
    125-135页
    查看更多>>摘要：面向航空发动机关键构件长寿命高可靠性需求,针对增材制造中的"控形"和"控性"难题,结合塑性变形"逐层"消除内应力和冶金缺陷的思想,提出了激光热力交互增材制造新方法.基于该方法,以Ti6Al4V合金为研究对象,系统表征了成形件的残余应力和冶金缺陷分布、微观组织演变.并通过拉伸实验,研究了激光冲击处理(表面激光冲击强化和层间无吸收层激光冲击强化)对成形件力学性能的影响.结果表明,激光冲击处理使选区激光熔化(SLM)试样中的残余拉应力转变为残余压应力,并有效改善其内部冶金缺陷.同时,在激光冲击波作用下,粗的α'马氏体中产生了高密度的位错结构和大量2个方向的孪晶,共同促进了α'马氏体的晶粒细化.激光热力交互增材制造Ti6Al4V合金的极限抗拉强度和延伸率分别达到了1543 MPa和15.53％,相比于SLM成形件,分别提高了46.5％和91.5％,具有良好的强度和塑性匹配.

    选区激光熔化激光冲击强化Ti6Al4V合金残余应力微观组织力学性能

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    激光摆动对激光熔化沉积钛合金微观组织及力学性能的影响

    方远志戴国庆郭艳华孙中刚...
    136-146页
    查看更多>>摘要：针对激光熔化沉积冶金组织与缺陷,借鉴激光摆动焊接技术,提出一种激光摆动送粉增材制造TC4钛合金工艺,借助激光原位摆动改变熔池运动轨迹进而影响温度梯度和凝固速率,改善增材制造钛合金的微观组织.利用OM、SEM、EBSD和Vickers硬度计研究了激光摆动送粉增材制造工艺对TC4钛合金微观组织演变及力学性能的影响.结果表明,无摆动激光熔化沉积实验的最佳工艺参数为:激光功率1000 W,扫描速率8 mm/s,送粉速率6.92 g/min;直线型激光摆动的最佳工艺参数为:摆动频率200 Hz,摆动幅度1.5 mm.直线型激光摆动对熔池形貌改善显著,气孔和裂纹等缺陷较少,柱状晶数量和尺寸均有所减小,并且晶粒出现了等轴化的现象.相比无摆动样品,激光摆动后Ti-6Al-4V合金单道区域平均晶粒尺寸从5.20 μm减小到4.37 μm;硬度从418.00 HV提升到428.75 HV.

    增材制造激光熔化沉积激光摆动组织演变

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    粉末粒径对AlSi10Mg合金选区激光熔化成形的影响

    王孟杨永强Vyacheslav Trofimov宋长辉...
    147-156页
    查看更多>>摘要：通过模拟仿真与实验结合研究粉末粒径对选区激光熔化(SLM)可加工性的影响.以3种粒径AlSi10Mg粉末为对象,基于离散元和流体力学数值模拟方法研究SLM铺粉和粉末熔化/凝固介观行为,并对成形样品进行宏观成形质量检测.结果表明,铺粉过程中,粒径小于20 μm的粉末剧烈团聚形成大量空隙,粒径大于53 μm粉末易形成少量大的空隙,中等粒径粉末床相对密度比细粒径和大粒径分别高7.69％和3.17％.单层粉末床熔融时,铺粉质量不均匀,细粒径与粗粒径熔道不规则.但经历多层熔化后,细粒径熔道缺陷部分缓解.随着粒径的增加,熔道表面平整度下降,细粒径粉末样品存在较多孔隙,粗粒径粉末存在少量未熔合缺陷.中等粒径粉末SLM可加工性最好,样品相对密度达到99.8％,比细粒径和粗粒径分别高1.4％和0.4％.

    选区激光熔化粉末粒径铺粉模拟介观模拟可加工性

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