近幾年隨著3D打印技術的快速發展,它在航空航天、汽車、生物醫藥和建筑領域的應用范圍逐步拓寬,其方便快捷、材料利用率高等優勢不斷顯現。 目前,金屬3D打印技術主要有選擇性激光燒結(SLS)、電子束熔融(EBM)、選擇性激光熔化(SLM)和激光近凈成形(LENS),其中選擇性激光熔化為研究的熱點,其使用高能激光源,可以熔融多種金屬粉末。國內外金屬3D打印機采用的金屬粉末一般有:工具鋼、馬氏體鋼、不銹鋼、純鈦及鈦合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金、鈷鉻合金等。常用的粉體為鈦粉、鋁合金粉和不銹鋼粉。 工具鋼和馬氏體剛 工具鋼的適用性來源于其優異的硬度、耐磨性和抗形變能力,以及在高溫下保持切削刃的能力。模具H13熱作工具鋼就是其中一種,能夠承受不確定時間的工藝條件;馬氏體鋼,以馬氏體300為例,又稱“馬氏體時效”鋼,在時效過程中的高強度、韌性和尺寸穩定性都是眾所周知的。他們與其他鋼不同,因為他們是不含碳的,屬于金屬間化合物,通過豐富的鎳、鈷和鉬的冶金反應硬化。由于高硬度和耐磨性,馬氏體300才適用于許多模具的應用,例如,注塑模具、輕金屬合金鑄造、沖壓和擠壓等,同時,其也廣泛應用于航空航天、高強度機身部件和賽車零部件。 不銹鋼不銹鋼具有耐化學腐蝕、耐高溫和力學性能良好等特性,由于其粉末成型性好、制備工藝簡單且成本低廉,是最早應用于3D金屬打印的材料。 目前,應用于金屬3D打印的不銹鋼主要...
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半個世紀以來,我國發展和形成了許多鎳基高溫合金體系,以滿足日益增長的動力、運輸、航空以及航天等工業的需要,特別是鎳基高溫合金的發展為我國航空發動機性能的大幅度提高做出了重大貢獻。簡單介紹了鎳基高溫合金的發展歷程,綜述了近年來鎳基高溫合金的研究進展,并探討了鎳基高溫合金的應用和發展趨勢。引言現代燃氣渦輪發動機有50%以上質量的材料采用高溫合金,其中鎳基高溫合金的用量在發動機材料中約占40%。鎳基合金在中、高溫度下具有優異綜合性能,適合長時間在高溫下工作,能夠抗腐蝕和磨蝕,是最復雜的、在高溫零部件中應用最廣泛的、在所有超合金中許多冶金工作者最感興趣的合金。鎳基高溫合金主要用于航空航天領域950~1050℃下工作的結構部件,如航空發動機的工作葉片、渦輪盤、燃燒室等。因此,研究鎳基高溫合金對于我國航天航空事業的發展具有重要意義。1 概述鎳基高溫合金是以鎳為基體(含量一般大于50%)、在650~1000℃范圍內具有較高的強度和良好的抗氧化、抗燃氣腐蝕能力的高溫合金。它是在Cr20Ni80合金基礎上發展起來的,為了滿足1000℃左右高溫熱強性(高溫強度、蠕變抗力、高溫疲勞強度)和氣體介質中的抗氧化、抗腐蝕的要求,加入了大量的強化元素,如W、Mo、Ti、Al、Nb、Co等,以保證其優越的高溫性能。除具有固溶強化作用,高溫合金更依靠Al、Ti等與Ni形成金屬間化合物γ′相(Ni3Al或Ni3Ti等...
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各國高溫合金的科研歷程:1929年英美兩國科學家(Meriea、Bedford、Pilling)將少量的Ti和Al加入到80Ni-20Cr電工合金,蠕變顯著增強;1937年德國科學家Hans von ohain 研制的渦輪噴氣發動機Heinkel問世;1939年英國研制出Whittle渦輪噴氣發動機; 1939年英國Mond鎳公司(國際鎳公司)研制出鎳基合金Nimonic75,打算用其來做Whittle發動機渦輪葉片,后來由Nimonic80取代,因為后者含Al、Ti,蠕變性能比前者高出50℃;1942年Nimonic80用做渦輪噴氣發動機葉片,成為最早的Ni3(Al, Ti)強化的渦輪葉片材料。此后,該公司在合金中加入了B、Zr、Co、Mo等合金元素,相繼開發了Nimonic80A、Nimonic90等合金,形成了Nimonic合金系列;1932年美國Halliwell開發了含Al、Ti的彌散強化型鎳基合金K42B,用以制造活塞式航空發動機的增壓渦輪;1941年美國開始發展航空燃氣渦輪機;1942年Hastelloy B鎳基合金用于GE公司的Bellp-59噴氣發動機及其后的I-40噴氣發動機;1944年西屋公司的YanKee19A發動機采用鈷基合金HS23精密鑄造葉片;Bellp-591950年美國出兵朝鮮,由于鈷的資源短缺,鎳基合金得到發展并被廣泛用作渦輪葉片。美國...
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材料是人類用以制造有用物品的物質,是人類賴以生存和發展的物質基礎。人類歷史已經證明,新材料是社會進步的里程碑。國防先進材料技術是指新出現和正在發展的具有優異性能和合理的費效比,能滿足武器裝備需要的新型材料技術。它涉及材料的組成、結構、制備及其性能及使用行為間相互關系的知識開發及應用的科學工程技術。國防材料技術對國防科學技術、國防力量的增強和國民經濟的發展具有重大推動作用。在現代社會中,新材料已經成為各工程領域的共性關鍵技術之一,是高技術的重要組成部分,也是最重要和發展最快的科學技術之一。國防材料技術是發展武器裝備的物質基礎和技術先導,它的應用可以提高武器裝備的性能,也往往拓展出武器裝備新的功能和降低其全壽命期費用。跨世紀武器裝備技術發展的主旋律是作戰平臺、動力系統的技術水平以及綜合生存能力、有效毀傷能力、電子信息化能力的全面提升。(1)武器裝備作戰平臺要求輕質、高強、高韌材料 武器裝備作戰平臺作戰能力要求在不增重前提下進一步增大航程、提高巡航能力,在實現相同任務的條件下降低起飛重量、降低采購和保障費、延長壽命等。實現這些能力將采取的主要措施包括:降低結構重量比、降低生產成本等。未來航天平臺技術進一步要求小型化、提高有效載荷、降低發射成本和具有更遠的射程。未來地面車輛與艦船平臺要求進一步提高登陸和沿海作戰能力、戰略機動能力、保持技術優勢,提高可靠性...
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