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中国有色金属学报
中国有色金属学报

黄伯云

月刊

1004-0609

f-ysxb@mail.csu.edu.cn

0731-88876765,88877197

410083

湖南省长沙中南大学内

中国有色金属学报/Journal The Chinese Journal of Nonferrous MetalsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科技论文统计与分析和中国科学引文数据库的源期刊。已被国际和国内著名检索系统和数据库收录。本刊的影响因子和总被引频次名列冶金、金属学类期刊前茅。
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    激光粉末床熔融的熔道宽度与熔池温度的预测:一种新型数值模拟模型的提出与验证

    陈汉聪汪润泽司婧雯房淑晗...
    997-1009页
    查看更多>>摘要：为了减少预测激光粉末床熔融熔道宽度与熔池峰值温度所需的计算资源,本研究提出了一种精度高、计算资源消耗少、对常见合金材料适用的数值模拟模型.在保证模拟精度的情况下,采用此模型可以使计算成本降低2个数量级,对于Ti6Al4V合金、AlSi10Mg合金、316L合金和In 718合金,本模型对熔道宽度、熔池峰值温度的预测值的平均相对误差值±标准差值分别为4.8%±3.1%和7.9%±3.6%,说明模型预测值与实验值较为吻合.本研究提出的模型在保证较高模拟精度的情况下,可以大大降低激光粉末床熔融数值模拟的计算成本,具有很强的实用价值.

    激光粉末床熔融合金数值模拟计算成本

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    激光熔化沉积Al-Mg-Sc-Zr合金单熔道成形质量预测

    肖罡李伟奇谢莉路超...
    1010-1021页
    查看更多>>摘要：本研究探讨了激光熔化沉积(LMD)工艺参数对Al-Mg-Sc-Zr合金单熔道成形质量的影响,并采用BP神经网络模型和改进的PSO-BP神经网络模型预测了不同工艺参数下的成形孔隙率.结果表明:Al-Mg-Sc-Zr合金的LMD单熔道成形孔隙率,随着激光线能量密度的增加呈现先上升后下降再上升的趋势,在175 J/mm2时孔隙率达到最小值,仅为1.38%.在相同的送粉工艺参数下,LMD成形熔道宽度和熔道深度均与激光功率呈现出正相关性,而熔道高度和熔道深度均与扫描速率呈现出负相关性.相较于BP神经网络模型,改进的PSO-BP神经网络模型的平均绝对误差降低了29.69%,平均相对误差降低了19.42%,均方误差降低了19.02%,相关系数提升了63.44%.

    激光熔化沉积Al-Mg-Sc-Zr合金熔池质量孔隙率神经网络

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    增材制造金属晶格夹层结构研究现状与应用

    王岩屈栋刘世锋魏瑛康...
    1022-1051页
    查看更多>>摘要：金属晶格夹层结构具有优异的力、声、电、热综合性能.增材制造基于"离散+堆积"思想,层层堆叠制造,能够解放复杂金属晶格结构设计思路,为仿生设计和拓扑优化提供了更高的自由度,为后续开发出超轻、超强多功能晶格夹层结构提供了更多的可能.本文综述了增材制造金属晶格夹层结构的工艺,深入分析讨论了其结构设计、工艺优化、缺陷控制、性能调控和应用背景,总结了研究现状并展望了未来的发展前景.

    晶格夹层增材制造仿生学拓扑优化轻量化

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    激光增材制造网状结构金属基复合材料的研究进展

    伍子纯刘阳李海尊谭振国...
    1052-1070页
    查看更多>>摘要：相较于传统增强相呈均匀分布的金属基复合材料,网状结构金属基复合材料因其独特的"机械互锁""位错钉扎"等组织结构特征,具有更优异的室温强度、高温强度、弹性模量和断裂韧性,在航天、航空等领域上具有广泛的应用前景.激光增材制造技术可实现对网状结构的精细化调控,为网状结构金属基复合材料的进一步发展提供了新的途径.本文综述了高能量激光束诱导马兰戈尼对流作用下网状结构金属基复合材料的形成机理、影响网状结构形成的因素、不同类型网状结构的显微组织结构特征,分析了网状结构金属基复合材料的多段弯曲断裂、微孔聚集断裂等断裂机制,阐述了在霍尔-佩奇、奥罗万、泰勒、载荷传递等强化机制共同作用下的强化机理,以及独特的增强相贫、富区协同作用下的韧化机理,并对其未来的研究方向进行了展望.

    网状结构激光增材制造金属基复合材料断裂机制强韧化机理

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    增材制造铜及铜合金的研究进展

    叶安梁姜雁斌彭超群王日初...
    1071-1090页
    查看更多>>摘要：铜及铜合金具有高导热率和高导电率等优异性能,广泛应用于电子工业、交通运输和航空航天等领域,增材制造技术可使铜及铜合金零部件更为复杂化、精细化、轻量化和整体化.本文分析了铜及铜合金增材制造技术的原理、特点和工艺进展;总结了增材制造铜及铜合金类型,包括纯铜、CuCrZr、CuCrNb和其他铜合金.在此基础上,综述了铜及铜合金增材制造技术的研究进展,包括降低激光反射率、调控微观结构等,讨论了增材制造铜及铜合金在航空航天、电子工业等方面的应用.最后,展望了增材制造铜及铜合金的发展趋势.

    铜铜合金增材制造合金类型应用

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    基于粉末床技术的增材制造AlSi10Mg合金研究进展

    龚弟亮卞华康潘登徐圣航...
    1091-1112页
    查看更多>>摘要：基于粉末床技术的增材制造AlSi10Mg合金,因其快速制造、设计灵活性高、成本低等优势,在汽车和航空航天等领域具有广泛的应用前景.然而,由工艺参数不当引起的孔隙和裂纹等缺陷,以及与熔池相关的独特微观结构,仍然影响打印部件的性能,这是激光选区熔化(SLM)面临的主要问题之一.而在电子束选区熔化(EBM)制造AlSi10Mg合金中,元素蒸发导致的强度下降是其主要问题,且技术应用较少.本文对SLM和EBM两类技术在AlSi10Mg合金中的应用现状和难点问题进行了总结与对比,两类技术所制造的打印部件在组织和性能上呈现出明显的差异.求解工艺-组织-性能之间的关系,以及开发增材制造技术(AM)专用合金粉末体系,是SLM和EBM技术打印AlSi10Mg合金共同面临的挑战,因此有必要进行综合考虑.同时,针对这些问题,本文讨论了未来的研究方向与发展趋势.

    激光选区熔化电子束熔化AlSi10Mg工艺参数

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    增材制造硼化钛增强钛基复合材料的研究进展

    李树丰王少迪潘登刘磊...
    1113-1139页
    查看更多>>摘要：增材制造(AM)技术以其可设计性强、近净成型等优点,在非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)等金属基复合材料领域引起了广泛关注.AM技术通过快速凝固的成型方式,能有效拓宽对DRTMCs微观组织和力学性能的调控窗口.金属AM技术主要分为粉床熔融法(PBF)和定向能量沉积法(DED).粉床熔融法包括选区激光融化(SLM)技术和电子束熔融(EBM)技术,定向能量沉积法主要包括激光熔化沉积(LMD)技术和电弧增材制造(WAAM)技术.本文综述了近年来利用以上技术制备硼化钛(TiBw)增强DRTMCs的研究现状.从粉末状态出发,讨论了混合粉末和预合金化复合粉末对DRTMCs中TiBw的尺度特征参数、基体组织以及力学性能的影响规律.在此基础上,对目前存在的关键问题和未来的发展趋势进行了展望.

    增材制造TiBw增强DRTMCsTiBw特征参数显微形貌力学性能

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    TiVNbTa高熵合金球形粉末制备及选区激光熔化成形

    龙雁蒋兆霖杨继荣彭海燕...
    1140-1153页
    查看更多>>摘要：利用氢化脱氢、机械球磨、等离子体球化技术成功制备了TiVNbTa难熔高熵合金球形粉末,并采用选区激光熔化(SLM)技术将此球形粉末制备成TiVNbTa难熔高熵合金块体试样,研究不同SLM工艺参数对合金显微组织和力学性能的影响.结果表明:所制备的粉末球形度高、分散良好,平均粒度为48 μm;SLM成形的TiVNbTa难熔高熵合金具有超细晶组织,其熔池心部为胞状晶区,熔池边缘为柱状晶区.随着激光功率的增加,合金的压缩屈服强度整体变化不大,但塑性应变呈下降趋势;然而,随着扫描速率的增加,合金的压缩屈服强度和塑性应变持续下降.当激光功率为175 W、扫描速率为400 mm/s 时,沉积态合金具有最低的孔隙率,XOY面和YOZ面的孔隙率分别降低至0.26%和1.42%,压缩屈服强度σ0.2为1001 MPa,最大抗压强度σbc为1741 MPa,塑性应变εp为10.0%.

    TiVNbTa难熔高熵合金氢化脱氢等离子体球化激光选区熔化显微组织力学性能

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    选区激光熔化成形TiB2/Al-Si-Mg大尺寸复杂构件

    廉清肖亚开孙华赵鑫光...
    1154-1163页
    查看更多>>摘要：选区激光熔化(SLM)成形大尺寸复杂构件厚度多样、成形高度较高、方向复杂,需要研究构件微观组织均匀性和力学性能稳定性.本文以SLM成形TiB2/Al-Si-Mg复合材料为研究对象,分析复合材料多级微观组织,对比不同成形厚度、高度、方向下复合材料的力学性能.结果表明:复合材料表现出熔池特征结构,细小等轴晶粒组织均匀分布且随机取向,纳米TiB2颗粒在材料内部弥散分布.随成形厚度增加,复合材料伸长率保持稳定,抗拉强度受本征热处理影响略微增大;在不同成形高度下,复合材料抗拉强度和伸长率保持稳定;在不同成形方向下,复合材料抗拉强度保持稳定,伸长率受熔池结构影响在水平方向略高.基于以上结果,成功制备大飞机舱门铰链臂(588 mm×318 mm×470 mm)复杂结构件.

    选区激光熔化TiB2/Al-Si-Mg复合材料微观组织力学性能复杂构件

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    选区激光熔化成形2%TiBw/TA15复合材料的显微组织与性能

    贾畅颖安琦王存玉张芮...
    1164-1178页
    查看更多>>摘要：本文通过选区激光熔化成形技术(Selective laser melting,SLM)制备原位自生2%(体积分数)TiBw/TA15钛基复合材料,探究激光功率和扫描速率对该复合材料的显微组织和室温/高温力学性能的影响规律,并揭示其强化机理.结果表明:SLM-2%TiBw/TA15复合材料中存在孔隙缺陷,其数量随激光功率的降低和扫描速率的增大而增加.该复合材料基体由一定生长方向的原始柱状β晶和细小层片状α相组成,TiB晶须呈弥散分布;其抗拉强度随激光功率的增大而减小,随扫描速率的增大而增大,最高室温抗拉强度为1337.8 MPa,与SLM-TA15合金相比提高了15.1%;600℃抗拉强度最高值为651.1 MPa,与SLM-TA15合金相比提高了10.1%.复合材料的维氏硬度最高为403.21HV,显著高于SLM-TA15合金(345.3HV).该复合材料强度提升的主要强化机制为载荷传递强化、热错配强化和细晶强化.

    TiBw/TA15复合材料选区激光熔化显微组织力学性能强化机理

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