高性能金属功能材料表面质量及微观组织控制成形新技术

金属表面处理的新技术与新进展金属表面处理技术是一门综合性学科，涉及到材料科学、化学、物理学等多个领域。

随着科技的进步和工业的发展，对金属表面处理技术的要求也越来越高。

本文将重点介绍近年来金属表面处理领域的新技术和进展。

1. 等离子体技术等离子体技术是在高温、高能量的条件下，通过电离气体产生等离子体，利用等离子体中的高能电子、离子和自由基等活性粒子对金属表面进行改性和处理的一种技术。

等离子体技术具有处理速度快、效果好、可控性强等优点，可以实现金属表面的清洁、刻蚀、氧化、涂层等处理。

2. 激光技术激光技术是利用高能量的激光束对金属表面进行处理的一种技术。

激光技术具有能量密度高、聚焦性好、加工精度高等优点，可以实现金属表面的精密加工和微结构制造。

近年来，激光技术的应用范围不断扩大，包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光雕刻等。

3. 电化学技术电化学技术是利用电解质溶液中的电场作用，使金属表面发生化学反应，实现金属表面的处理和改性。

电化学技术具有处理效果稳定、可控性强、环保等优点，广泛应用于金属的腐蚀防护、表面涂层、表面硬化等领域。

4. 纳米技术纳米技术是利用纳米材料的特殊性质，对金属表面进行处理和改性的一种技术。

纳米技术可以实现金属表面的纳米结构制造，具有提高金属表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优点。

近年来，纳米技术在金属表面处理领域的应用得到了广泛的关注和研究。

5. 生物表面处理技术生物表面处理技术是利用生物体的特殊性质，对金属表面进行处理和改性的一种技术。

生物表面处理技术可以实现金属表面的生物功能化，具有提高金属表面的生物相容性、抗菌性等优点。

生物表面处理技术在医疗、生物制造等领域具有广泛的应用前景。

以上介绍了金属表面处理领域的一些新技术和新进展。

这些技术和进展为金属表面的处理提供了更多的选择和方法，也推动了金属表面处理技术的发展和创新。

后续内容将详细介绍每种技术的原理、应用实例和发展趋势等。

6. 紫外光固化技术紫外光固化技术是利用紫外光的能量，使金属表面的涂层材料在短时间内快速固化的一种技术。

第53卷第1期表面技术2024年1月SURFACE TECHNOLOGY·15·激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展竺俊杰1，王优强1,2*，倪陈兵1,2，王雪兆1，刘德建1，房玉鑫1，李梦杰1（1.青岛理工大学，山东 青岛 266520；2.工业流体节能与污染控制教育部重点实验室，山东 青岛 266520）摘要：激光选区熔化（SLM）技术与激光熔化沉积（LMD）技术在航空航天、生物医疗等领域的应用具有巨大潜力，但由于成形的Ti6Al4V合金构件存在较差的表面质量、较大的残余应力以及内部孔洞等问题，影响了构件的力学性能，从而制约了其大规模的应用。

针对这一现状，首先概述了激光选区熔化技术与激光熔化沉积技术的制造原理，比较了2种增材制造技术的成形参数及其特点，并分析了2种不同成形技术的自身优势以及适用场合。

其次，从2种增材制造技术成形钛合金的工艺参数入手，综述了激光功率、扫描速度、激光扫描间距、铺粉厚度、粉床温度等参数对SLM工艺成形钛合金的影响，以及激光功率、扫描速度、送粉速率等参数对LMD工艺成形钛合金的影响。

发现成形工艺参数直接影响了粉末熔化程度、熔合质量和成形显微结构，从而影响成形件的组织与力学性能。

此外，综述了不同的扫描策略对两种增材制造技术成形钛合金的表面质量与力学性能的影响，可以发现在不同扫描策略下同一试样表面的不同区域表面质量、残余应力以及抗拉强度存在较大差异，同一扫描策略下试样的不同表面之间也存在各向异性。

最后，探讨了不同热处理工艺对钛合金微观组织和力学性能的影响，通过合适的热处理能够降低成形构件应力，并调控组织相变和性能。

关键词：激光选区熔化；激光熔化沉积；钛合金；微观组织；力学性能；热处理中图分类号：TG146.23 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)01-0015-18DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.01.002Research Progress on Microstructure and Mechanical Propertiesof Titanium Alloy by Laser Additive ManufacturingZHU Junjie1, WANG Youqiang1,2*, NI Chenbing1,2, WANG Xuezhao1,LIU Dejian1, FANG Yuxin1, LI Mengjie1(1. Qingdao University of Technology, Shandong Qingdao 266520, China;2. Key Lab of Industrial Fluid Energy Conservation and Pollution Control, Shandong Qingdao 266520, China)ABSTRACT: Selective laser melting (SLM) technology and laser melting deposition (LMD) technology are becoming收稿日期：2022-11-30；修订日期：2023-06-15Received：2022-11-30；Revised：2023-06-15基金项目：山东省自然科学基金（ZR2021ME063）Fund：The Natural Science Foundation of Shandong Province (ZR2021ME063)引文格式：竺俊杰, 王优强, 倪陈兵, 等. 激光增材制造钛合金微观组织和力学性能研究进展[J]. 表面技术, 2024, 53(1): 15-32.ZHU Junjie, WANG Youqiang, NI Chenbing, et al. Research Progress on Microstructure and Mechanical Properties of Titanium Alloy by Laser Additive Manufacturing[J]. Surface Technology, 2024, 53(1): 15-32.*通信作者（Corresponding author）·16·表面技术 2024年1月increasingly close to the properties of manufactured titanium alloys and forgings, which have great potential for applications in aerospace, biomedical and other fields. However, the poor surface quality, large residual stresses and the presence of internal holes in the formed Ti6Al4V alloy components affect the mechanical properties of the components, thus limiting their large-scale application. To address this situation, this work firstly outlined the manufacturing principles of selective laser melting and laser melting deposition, compared the forming parameters and characteristics of the two additive manufacturing technologies, and analyzed the advantages and applications of the two different forming technologies. Since the selective laser melting technique could adjust the thickness of the laying powder, a smaller laser spot diameter was chosen to improve the surface quality and dimensional accuracy of the formed components. The laser melting and deposition technology adopted coaxial powder feeding for faster processing and was more suitable for manufacturing medium to large metal parts.Secondly, the effects of laser power, scanning speed, laser scanning pitch, powder thickness and powder bed temperature on the forming of titanium alloys by SLM process and the effects of laser power, scanning speed and powder feeding rate on the forming of titanium alloys by LMD process were reviewed from the forming process parameters of the two additive manufacturing technologies, revealing the intrinsic effects of forming parameters, microstructure and mechanical properties in the additive manufacturing process. The direct parameters of the forming process were found to affect the degree of powder melting, fusion quality and forming microstructure, thus affecting the organization and mechanical properties of the formed parts. The effect of laser power and scanning speed on the forming process was more obvious than other factors, and there was a greater correlation between them, and a combination of lower laser power and higher scanning speed could be adopted to obtain specimens with higher microhardness. In addition, the effects of different scanning strategies on the surface quality and mechanical properties of titanium alloys formed by the two additive manufacturing techniques were reviewed, and it was found that the surface quality, residual stress and tensile strength of different regions of the same specimen surface under different scanning strategies differed significantly, and anisotropy existed between different surfaces of the specimen under the same scanning strategy. Finally, the effects of different heat treatment processes on the microstructure and mechanical properties of titanium alloys were investigated, and suitable heat treatments could reduce the stresses and regulate the phase changes and properties of formed components. Two heat treatments, annealing and solution aging, can be combined to balance the strength and plasticity of the component. To summarize the research development of these two additive manufacturing technologies, it is necessary to accelerate the establishment of a complete system of methods under the forming process and forming environment, and to promote the research on the mechanism of microstructure evolution and macro mechanical properties influence.KEY WORDS: selective laser melting; laser melting deposition; titanium alloy; microstructure; mechanical properties; heat treatment由于钛合金有着比强度较高、生物相容性较好以及耐腐蚀性能好的优势，因此在全球范围内广泛应用于生物医疗与航空领域[1-2]。

新型高强高弹铜合金设计及带材加工关键技术与应用1.新型高强高弹铜合金具有优良的机械性能。

The new high-strength and high-elastic copper alloy has excellent mechanical properties.2.此铜合金在航空航天和国防领域有着广泛的应用前景。

This copper alloy has broad application prospects in the aerospace and defense fields.3.高强高弹铜合金的设计需要考虑材料的组织结构和化学成分。

The design of high-strength and high-elastic copper alloys needs to consider the material's microstructure and chemical composition.4.有效的热处理工艺是保证铜合金高强高弹性能的关键。

Effective heat treatment processes are crucial to ensure the high-strength and high-elasticity performance of copper alloys.5.高精度的带材加工技术可以生产出符合要求的铜合金带材产品。

High-precision strip processing technology can produce copper alloy strip products that meet the requirements.6.对于高强高弹铜合金的加工，精益制造理念可以提高生产效率。

For the processing of high-strength and high-elastic copper alloys, lean manufacturing principles can improve production efficiency.7.通过控制轧制参数优化带材的性能和表面质量。

（1）高性能铝合金材料及应用技术研究开发出高强度铝合金材料及液态成形技术，成果已应用于生产并实现产业化。

主要进行以下方面的研究和服务：高强度Al-Cu合金、Al-Si合金；金属型模具设计；铸型充填及凝固过程控制；铝合金铸件缺陷攻关；铝合金零件的树脂砂铸造工艺，易溃散覆膜砂的开发应用等。

（2）半固态成形技术研究半固态成形技术被认为是21世纪最具发展潜力的精确成形技术之一。

本方向主要研究开发新型半固态流变成形技术，半固态流变充填机理，半固态成形工艺过程控制，以及新型半固态合金材料等。

下图（图6）为所制备的AZ91D镁合金半固态组织。

图6 AZ91D镁合金半固态组织（3）金属基复合材料的制备与成形技术通过改变增强物与基体金属的润湿性，研究各种不同金属基体的无压渗透制备技术及自生复合材料技术。

研究挤压或低压条件下陶瓷材料增强金属基体的复合材料零件的成形技术。

研究纳米陶瓷颗粒增强金属基体的制备技术，获得超高强度的轻合金基复合材料。

下面几图表示已取得的部分研究成果。

图1、图2表示Al2O3颗粒增强Al-Si合金时，颗粒/固体/液体的接触角大于90o，Al2O3颗粒被生长的固相所排斥。

相反，图3、图4表示通过添加合金元素后，颗粒/固体/液体的接触角变为小于90o，颗粒被生长的固相所捕捉，实现了在固相的均匀分布。

图1图2图3 图4图5所示为制备的SiC/Al-Si复合材料的显微组织。

图5 SiC/Al-Si复合材料的显微组织（4）高性能铝合金、镁合金材料研究作为轻量的结构材料，铝合金、镁合金材料的应用正以很快的速度增长。

研究开发具有高强度、高耐磨、耐热性能的铝合金及镁合金材料，以及铝合金、镁合金零件的成形制备工艺技术。

铝合金研究主要包括高硅铝硅合金及复合变质剂等.下图为已开发的具有高耐磨耐热性及高强度的铝硅合金。

图7 Al-22%Si-Cu-Mn-Mg合金组织（5）成形过程及组织与性能的计算机模拟通过计算机模拟材料成形新工艺过程的经时变化，以及数学及物理模拟，如半固态成形的组织演变，成形新工艺的充型过程，以及不同制备条件下材料的微观组织模拟与性能预测。

《现代材料成型新技术》讲义重庆大学机械工程学院材料加工工程2004．5．26课程主要内容1．粉末冶金技术2．金属多孔材料3．定向凝固和单晶铸造4．金属超塑性5．连续铸造技术6．快速凝固技术和材料7．金属半固态成形技术第一章粉末冶金1．概述1.1粉末冶金的工艺：制粉，成型，烧结（发展到两者合一,HIP，或者三者合一，Osprey,以及烧结后的锻造）1.2优点：1）近终成型（用于高硬度材料，不利于机械加工零件）2）合金成分设计，可在宽范围控制成分（提高固溶度）3）可以得到复杂零件（锻造得不到）4）组织可控（铸造组织粗大）5）可制备人工复合材料1.3 缺点：1）粉末和模具成本高2）不适合大零件成型3）存在孔隙1）简化制粉工艺，提高产出率2）全致密工艺（热等静压）2制粉2.1传统制粉：电解，球磨，气体雾化，水雾化（粒径大：≥200μm；粒径分散度大；产出率低）2．2离心雾化和快速凝固制粉2.2.1旋转电极法（见图1.1、图1.2）图1.1 旋转电极法原理图图旋转电极过程中液膜破碎、球形粉形成原理图250转/秒≥150μm图1.3 不同形式的离心雾化250转/秒2.2.3高速转轮快速凝固法(RST)(图1.3C)改进的离心雾化法：提高冷却速度(水冷旋转轮) （≥106 ℃ /秒）；高速转轮（400-600转/秒）优点：1）微晶或非晶粉末；成分偏析小；2）合金元素固溶度提高：表1.1 通过RST提高合金元素在铝中的溶解度力学性能提高：表1.2 用RST加入Li后，2024Al合金性能的改善•在T4和T6热处理状态下。

3）可消除有害相（高温合金的σ相），材料韧性提高4）得到亚稳组织，改变了合金共晶温度，共晶成分，扩大了合金成分范围，可以重新设计合金成分。

60000-80000H z 速度：2马赫≤50μm图1.4 真空雾化原理图1）气相沉积法：激光-蒸发-沉积（1公斤装置）产出率低；粒径小；μm （SiC粉）μm (Si3N4粉)2）液相法：溶液-微粒沉淀-干燥3．成型及致密化新技术致密度≤95%，模内致密度不均匀3.1 注射成型粉末，增塑剂（石蜡），黏结剂—>注射成型—>预烧结（排除有机物）—>成预坯—>烧结注射力提高了致密度和均匀性。

先进金属复合材料成形技术
先进金属复合材料成形技术是指利用先进的工艺和设备对金属复合材料进行成形加工的技术。

金属复合材料是由金属基体和增强材料（如纤维增强材料）组成的复合材料。

相比于传统的单一金属材料，金属复合材料具有更高的强度、刚度和耐热性能。

然而，由于其复杂的结构和成分，金属复合材料的成形加工相对困难。

先进金属复合材料成形技术主要包括以下几个方面：
1. 粉末冶金成形技术：通过将金属粉末与增强材料混合，然后经过高温和高压的成形过程，使其熔合并固化成型。

这种成形技术适用于复杂形状和大尺寸的金属复合材料制品。

2. 金属复合材料锻造技术：利用锻机对金属复合材料进行锻造成型。

锻造可以改变材料的内部组织结构和形状，从而提高其力学性能和耐热性能。

3. 金属复合材料挤压技术：通过在金属复合材料中施加高压，使其通过模具的通道流动并成形。

挤压成形技术适用于长条形的金属复合材料制品。

4. 金属复合材料注射成型技术：利用注射机将金属复合材料融化后注入模具中进行成型。

注射成型技术可以制造出高精度和复杂形状的金属复合材料制品。

以上是几种常见的先进金属复合材料成形技术，通过这些技术的应用，可以制造出更高性能、更复杂的金属复合材料制品，满足不同领域对于材料强度和耐热性能的要求。

第15卷 第4期2008年8月金属功能材料M etallic Functional M aterialsVol 15, No 4Augu st, 2008等温热处理对钕铁硼速凝薄带微观组织及性能的影响赵明静,刘国征,赵瑞金(包头稀土研究院,包头014030)摘 要:本文采用粉末冶金的方法制备永磁合金速凝薄片,研究了恒温热处理对钕铁硼速凝薄片微观组织的影响。

对速凝薄片在不同的温度下进行不同温度的恒温处理,结果发现在1050 下对薄片进行长时间的恒温处理可以获得优良的组织,速凝薄片的急冷层晶粒显著长大,富钕相从薄层状变成弥散颗粒状,有效消除 -F e 相。

关键词:速凝薄片;粉末冶金;钕铁硼;恒温处理中图分类号:T G 132.272;T M 272 文献标识码:A 文章编号:1005-8192(2008)04-0011-04Effects of Isothermal Treatment on theMicrostructure of Nd -Fe -B Rapidly Solidified StripZH A O M ing -jing,LIU Guo -zheng ,ZH A O Ru-i jin(Bao T ou Research Inst itute of Rar e Eeath,Baoto u 014030,China)ABSTRAC T:T he rapidly so lidified st rip w as prepared by the method of pow der meta llur gy.T he effects of isothermal treatmant on the micro st ruct ur e of N d -F e -B str ip by was investig ated.T he r esult sho w that the best str uctur e is a -chieved at 1050 treatment t empr et ur e.T he str ip has a speedly coo led layer in which the gr ains g row v ery o bv iously at this tempr etur e.T he N d -rich phase fro m flake to par ticle and -Fe phase is eliminated effectiv ely.KEY WORDS:rapidly solidified str ip;pow der metallurg y;Nd -Fe -B;iso ther mal tr eatment作者简介:赵明静(1977-),男,助理工程师,从事稀土永磁体研究。

金属制品行业创新材料研究成果随着科技的不断进步和工业化的深入发展，金属制品行业的竞争愈发激烈。

为了满足不断变化的市场需求，金属制品行业不断努力推动创新材料的研究，以提高产品性能、降低成本、提升竞争力。

本文将介绍金属制品行业在创新材料研究方面所取得的一些成果。

一、高性能合金材料高性能合金材料作为金属制品行业的重要创新材料，具有优异的耐热、耐腐蚀、耐磨损等性能，在航空航天、能源、汽车等领域具有广泛应用。

近年来，金属制品行业在高性能合金材料的研发方面取得了显著进展。

例如，钛合金材料在航空航天领域得到了广泛应用，其具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好等优点，能够满足现代飞行器对材料性能的高要求。

二、先进的复合材料复合材料由两种或两种以上的材料组成，具有比单一材料更好的性能表现。

金属制品行业致力于开发和应用各种先进的复合材料，以改善产品的性能和质量。

例如，碳纤维增强的铝基复合材料，具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点，在航空航天和汽车制造等领域有广泛应用。

此外，陶瓷金属复合材料、金属和塑料的复合材料等也在金属制品行业中得到了广泛应用。

三、纳米材料的应用纳米材料具有较高的比表面积和尺寸效应，其独特的性能使得纳米材料在金属制品行业中发挥重要作用。

例如，金属纳米颗粒广泛应用于催化剂、电子材料和生物医学等领域。

此外，金属纳米线、石墨烯等纳米材料也在电子器件、储能材料等方面展示了巨大的应用潜力。

四、新型涂层技术在金属制品行业中，涂层技术的创新对于提高金属制品的附加值和性能起到了关键作用。

新型涂层技术不仅可以提高金属制品的耐磨损性能、防腐性能等，还可以赋予金属制品新的功能，如防指纹、自清洁等。

例如，针对金属表面易产生氧化膜的问题，金属制品行业开发了一种新型的保护性涂层，能够有效延缓金属表面氧化的过程，提高金属制品的使用寿命。

五、先进的成型技术金属制品的成型工艺对于产品的质量和性能具有重要影响。

为了提高金属制品的成型精度和效率，金属制品行业在成型技术方面进行了持续的创新和研究。

《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言钛合金作为一种具有重要工业应用价值的金属材料，因其优良的力学性能和耐腐蚀性而备受关注。

TA15钛合金作为其中的一种典型代表，其热加工性能及微观组织预测研究对于优化其加工工艺、提高材料性能具有重要意义。

本文旨在通过建立TA15钛合金热加工本构模型，以及对其微观组织进行预测研究，为TA15钛合金的加工工艺优化和性能提升提供理论支持。

二、TA15钛合金热加工本构模型1. 材料与实验方法实验材料选用TA15钛合金，通过热模拟实验，获取不同温度、应变速率及应变条件下的流变行为数据。

实验过程中，采用先进的测控设备记录相关数据，确保数据的准确性和可靠性。

2. 本构方程的建立基于实验数据，通过数学方法建立TA15钛合金的热加工本构方程。

本构方程描述了材料在热加工过程中的流变应力、温度、应变速率及应变之间的关系，是预测材料热加工行为的重要依据。

3. 本构模型的验证与应用通过将本构模型预测结果与实际实验数据进行对比，验证模型的准确性和可靠性。

同时，将本构模型应用于TA15钛合金的实际热加工过程，为优化加工工艺提供理论支持。

三、微观组织预测研究1. 微观组织观察通过金相显微镜、扫描电子显微镜等手段，观察TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织变化。

这些变化包括晶粒大小、形状、分布以及相的变化等。

2. 微观组织预测模型的建立基于微观组织观察结果，结合热力学和相变理论，建立TA15钛合金的微观组织预测模型。

该模型能够预测不同热加工条件下TA15钛合金的微观组织演变规律。

3. 预测结果的分析与讨论通过对预测结果的分析，揭示TA15钛合金微观组织演变与热加工条件之间的关系。

同时，结合实际加工过程中的问题，讨论如何通过调整热加工条件来优化TA15钛合金的微观组织，进而提高其力学性能和耐腐蚀性。

四、结论本文通过建立TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究，得出以下结论：1. 建立的TA15钛合金热加工本构模型能够较好地描述材料在热加工过程中的流变行为，为优化加工工艺提供理论支持。

高性能金属材料设计与合成研究随着现代工业科技的不断进步和发展，人们对材料性能的要求也越来越高，不仅需要具备强韧性、耐磨性、耐腐蚀性等经典机械性质，更需要具备高温下的稳定性能、强大的自愈能力、灵活可控的形变机制等先进性质。

因此，如何设计和合成高性能金属材料已成为当前材料科学与工程研究的重点之一。

一. 研究现状目前，高性能金属材料的研究重点在于材料的结构设计和功能发现两个方面。

对于材料结构设计而言，常见的方法是通过改变金属原子的排列方式，形成新的纳米结构或次纳米结构材料，从而探讨其性能的变化规律。

而在发现和探索材料新功能方面，则主要涉及多功能金属材料、智能金属材料、自愈金属材料等多个领域。

这些新型高性能材料不仅应用在航空航天、汽车制造、生物医学等各个产业领域，而且正在逐步成为材料科学与工程新的研究焦点。

二. 具体应用场景航空航天领域：随着飞机的高速发展，材料的强度和耐热性能需求越来越高。

常见的合金材料无法满足在高温环境下的需要，而新型金属材料，比如高熵合金、铁素体、非晶态合金等，则具有超强的耐热性能，有望在制造引擎叶片、火箭增压器等高温部件上得到广泛应用。

汽车制造领域：需要材料具备韧性高、耐磨损、耐腐蚀性好等特点。

目前，金属陶瓷复合材料被广泛用于制造汽车制动盘、离合器和其他高耐磨件，这种材料具有超强的抗磨损性和耐腐蚀性。

生物医学领域：常用的生物医学材料如金属骨钉、金属管等，要求具备高的生物相容性和机械强度。

目前，微纳米技术已经开始应用于生物医学材料的研发中，例如利用金属纳米材料的上下文相互作用优化材料的生物相容性，为医学临床提供更好的材料选择。

三. 对未来的展望揭示材料的性能与其结构之间的联系、发掘和设计新的金属纳米结构，都将推动高性能金属材料领域的持续发展。

对于金属材料的结构改造和功能开发，未来的研究将越来越注重金属材料的复合和多功能化设计。

例如，研究人员正在探索将多个金属元素杂化在一起，从而创建出具有新颖性质的材料。

先进材料塑性成形方法及设备一、课程介绍《先进材料塑性成形方法及设备》是材料成型及控制工程专业学生的一门专业选修课。

该课程注重学生基础知识与实际生产相关知识体系的构建，旨在帮助学生拓展视野，为学习后续课程做必要的知识储备，培养分析问题以及解决问题的能力，使学生能够将理论知识与实际经验相结合，为以后的工作打下坚实的基础。

本课程较为系统地论述了各种先进材料（铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、铝锂合金）的组织与性能，以及塑性成形方法的基本原理、工艺、特点和设备等专业知识。

要求学生了解在汽车、飞机、航空航天等领域广泛应用的先进材料的组织和性能，熟悉多种先进塑性加工方法的成形工艺及设备结构。

本课程包含先进材料与塑性成形方法及设备两部分内容，共3章，教学部分共包含理论30学时，实验2学时，以期末考试形式结课。

Introduction"Plastic forming methods and equipment of advanced materials" is a professional elective course for students majoring in materials forming and control engineering. The course focuses on the construction of students' basic knowledge and practical production-related systems. It aims to help students broaden their horizons, make the necessary knowledge reserves for learning follow-up courses, and develop analytical and problem-solving skills. The combination will lay a solid foundation for future work.This course systematically discusses the organization and properties of various advanced materials, including aluminum alloy, magnesium alloy, titanium alloy, high strength steel, aluminum lithium alloy, as well as1the basic principles, processes, features and equipment of plastic forming methods. Students are required to understand the organization and performance of advanced materials widely used in the automotive, aircraft, aerospace and other fields, and familiar with the forming process and equipment structure of a variety of advanced plastic processing methods. This course consists of two parts: advanced materials and plastic forming methods and equipment. There are 3 chapters in the course. The teaching part includes 30 hours of theory teaching and 2 hours of experiment. The exam form is open-book examination.课程基本信息二、教学大纲1、教学目的《先进材料塑性成形方法及设备》是材料成型及控制工程专业学生的一门专业选修课。

《TA15钛合金热加工本构模型及微观组织预测研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，钛合金因其优异的力学性能和良好的耐腐蚀性，广泛应用于航空、航天、海洋工程等高技术领域。

其中，TA15钛合金作为一种高强度、低密度的金属材料，在许多应用领域表现出了显著的优势。

为了进一步探索TA15钛合金的性能特点及其应用潜力，本文将对其热加工本构模型及微观组织预测进行研究。

二、TA15钛合金热加工本构模型研究（一）本构模型概述本构模型是描述材料在热加工过程中应力、应变、温度和速度等参数之间关系的数学模型。

对于TA15钛合金而言，建立准确的热加工本构模型，有助于更好地掌握其热加工过程中的力学行为和工艺特点。

（二）模型建立与验证本研究通过实验方法获取了TA15钛合金在不同温度、应变速率和变形程度下的力学性能数据。

基于这些数据，建立了TA15钛合金的热加工本构模型。

同时，通过与实际生产过程中的数据进行对比，验证了模型的准确性和可靠性。

（三）模型应用TA15钛合金热加工本构模型的应用，主要包括优化工艺参数、预测材料性能和指导生产实践等方面。

通过该模型，可以更好地掌握TA15钛合金在热加工过程中的力学行为，从而为优化工艺参数和预测材料性能提供有力支持。

同时，该模型还可以为指导生产实践提供重要依据，提高生产效率和产品质量。

三、微观组织预测研究（一）微观组织概述微观组织是材料性能的重要决定因素之一。

对于TA15钛合金而言，其微观组织主要包括晶粒大小、相组成和分布等。

通过研究这些微观组织的演变规律，可以更好地掌握TA15钛合金的性能特点和应用潜力。

（二）预测方法本研究采用先进的计算机模拟技术，结合TA15钛合金的热加工本构模型和微观组织演变规律，建立了微观组织预测模型。

该模型可以有效地预测TA15钛合金在不同热加工条件下的微观组织演变情况。

（三）预测结果与分析通过微观组织预测模型，我们可以预测TA15钛合金在不同热加工条件下的晶粒大小、相组成和分布等情况。

浅谈新型金属材料成型加工技术摘要：随着现代科技技术的高速发展，新型金属材料也不断地被发掘。

新型金属材料被应用需要经历一系列的加工成型技术，随着新型金属材料的应用，新型金属材料成型加工技术也得到了相应的发展。

关键词：新型金属材料；成型加工技术；技术创新当前，新型的金属复合材料已经得到了广泛的应用，复合型材料虽然成本与技术要求都较高，但其所具有的材料特性也比普通材料更加优异，成为了工程建设的重要材料。

此外，更多的零件制作采用新型金属材料，也催生了很多先进的成型加工技术。

那么在新型金属兴盛的时代背景下，如何进一步精进新型金属材料成型加工技术是当前我们应该关注的问题。

1，新型材料的综述1.1新型材料的特性新型金属材料种类繁多，都为合金范畴。

因此其具有具较高的韧度和强度，抗压性、延展性、导电性、导热性等。

当前应用广泛的新型金属材料有形状记忆合金、高温合金以及非晶态合金。

1.2新型金属材料的工艺性能1.2.1焊接性焊接性是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。

它包括两个方面的内容：一是结合性能，二是使用性能。

焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。

1.2.2可锻性可锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺时会改变形状而不产生裂纹的性能。

可锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。

1.2.3铸造性金属材料能用铸造方法获得合格铸件的能力称为铸造性。

铸造性包括流动性、收缩性和偏析倾向等。

流动性是指液态金属充满铸模的能力，流动性愈好，愈易铸造细薄精致的铸件。

收缩性是指铸件凝固时体积收缩的程度，收缩愈小，铸件凝固时变形愈小。

偏析是指化学成分不均匀，偏析愈严重，铸件各部位的性能愈不均匀，铸件的可靠性愈小。

1.2.4切削加工性金属材料的切削加工性系指金属接受切削加工的能力，也是指金属经过切削加工而成为合乎要求的工件的难易程度。

金属材料行业的高强度和轻量化材料开发随着科学技术的不断进步和工业化的快速发展，金属材料在各个行业中扮演着重要的角色。

然而，传统的金属材料在一些特定应用领域中存在一些不足，如重量过大、强度不够等问题。

因此，金属材料行业对于高强度和轻量化材料的开发变得尤为重要。

本文将探讨金属材料行业在高强度和轻量化材料开发方面的最新趋势和创新方法。

一、高强度材料的开发高强度材料是金属材料行业中的一个热门领域。

在许多应用中，要求材料具备满足极高强度标准的特性。

通过添加合适的合金元素、优化微观结构以及采用先进的制备工艺等手段，可以改善金属材料的强度性能。

例如，镁合金是一种重要的轻合金材料，近年来得到了广泛应用。

通过对镁合金进行热处理和合金化改进，可以提高其强度和抗腐蚀性能，进而满足不同领域的需求。

二、轻量化材料的研究和应用在汽车、航空航天以及其他交通工具领域，轻量化是一个重要的趋势。

轻量化材料的使用可以提高燃料效率、降低碳排放，并且在减少运输成本和提高载荷能力方面具有重要意义。

目前，一些高强度轻金属材料如镁合金、铝合金等已经得到广泛研究和应用。

此外，纳米技术和复合材料的发展也为轻量化材料的开发提供了新思路。

例如，纳米复合材料的制备可以通过改变其微观结构，提高材料的强度和刚度，并且具备良好的耐热性和耐腐蚀性能。

三、先进制备工艺的应用为了进一步推进高强度和轻量化材料的开发，金属材料行业采用了一系列先进的制备工艺，如电解沉积、热处理、等离子喷涂等。

这些工艺的应用可以实现材料的微观结构优化、缺陷控制和性能改善。

例如，电解沉积技术可以通过控制沉积条件，使得金属材料的纯度提高，晶粒尺寸减小，从而提高材料的强度和硬度。

同时，等离子喷涂技术可以制备高强度和轻量化的涂层，提高金属材料在高温和腐蚀环境下的性能。

四、未来的发展方向金属材料行业的高强度和轻量化材料开发将在未来继续得到重视。

随着新技术的涌现和材料科学的进步，新的合金材料、纳米复合材料以及先进的制备工艺将不断涌现。

金属材料加工中材料成型与控制工程1. 引言1.1 金属材料加工中材料成型与控制工程的重要性在金属材料加工中，材料成型与控制工程起着至关重要的作用。

材料成型工艺技术通过对金属材料的物理和化学性质进行分析和处理，实现对材料的塑性变形，从而达到所需形状和尺寸。

控制工程技术则通过控制加工过程中的温度、压力、速度等参数，确保加工过程稳定高效，保证产品质量。

金属材料成型与控制工程的发展趋势是向数字化、智能化方向发展，结合新技术，提升生产效率和产品质量。

在工业生产中，金属材料成型与控制工程应用广泛，涵盖汽车制造、航空航天、电子电器等各个领域。

其优势在于可以实现复杂形状制造、提高生产效率，挑战则在于新材料、新工艺的应用和成本控制。

金属材料成型与控制工程的重要性不断凸显，未来发展将更加多样化，为工业生产注入新活力，具有重要的战略意义。

2. 正文2.1 金属材料成型工艺技术金属材料成型工艺技术是金属加工领域中至关重要的一部分，它涉及到金属材料的成型方法、工艺流程、设备工具和控制参数等方面。

金属材料成型工艺技术的发展，不仅可以提高金属制品的质量和精度，还可以提高生产效率、降低成本，并且可以满足不同领域的需求。

在金属材料成型工艺技术中，常见的成型方法包括锻造、轧制、挤压、拉伸、模压等。

每种成型方法都有其独特的优势和适用范围，可以根据不同的产品需求选择合适的方法。

工艺流程的设计和优化也是至关重要的，可以通过合理地选择工艺参数和控制条件，提升产品品质。

金属材料成型工艺技术的发展趋势主要体现在智能化、自动化和数字化方面。

随着科技的飞速发展，金属加工设备和工艺控制系统不断升级，智能化程度逐渐提高，能够实现自动化生产和数据化管理。

这些趋势的发展将不断推动金属材料成型工艺技术向更高效、更精准、更可控的方向发展。

金属材料成型工艺技术在金属加工行业中起着举足轻重的作用，它不仅是制造业的重要支柱，还是推动产业升级和经济发展的关键。

通过不断地提升技术水平和创新能力，金属材料成型工艺技术将能更好地满足市场需求，为社会经济发展做出更大的贡献。

材料科学与工程专业金属材料冶金新技术研究材料科学与工程专业一直以来都致力于对金属材料冶金技术的研究，为了满足不断变化的产业需求和环境要求，不断推进冶金技术的进步和创新。

本文将探讨一些金属材料冶金新技术的研究进展和应用前景。

首先，激光冶金技术是一项备受关注的新兴技术。

激光冶金技术利用高能激光聚焦在金属材料表面上，通过瞬时高温和高能量的作用使金属材料部分熔化或者气化，然后快速冷却固化。

激光冶金技术具有高效、精确、无损伤等特点，可以制备出复杂形状的金属材料，并且还能够改善材料的性能。

激光冶金技术在航空航天、汽车制造、电子元器件等领域具有广阔的应用前景。

其次，纳米材料冶金技术也是近年来快速发展的一个研究方向。

纳米材料具有较大的比表面积和特殊的物理、化学性质，可以在很多领域发挥独特的作用。

纳米材料冶金技术通过控制金属材料的结构和特性，制备出具有纳米尺度的颗粒，以实现材料的特殊性能。

例如，铁基纳米晶材料具有优异的磁性和力学性能，在高性能电机、传感器和结构材料等领域有广泛应用。

另外，表面处理技术在金属材料冶金领域也得到了广泛的研究和应用。

表面处理技术利用化学、物理和材料科学等多学科的知识，对金属材料的表面进行改性，提高材料的性能和抗腐蚀能力。

例如，电化学沉积技术可以在金属表面形成一层致密的氧化物膜，提高金属材料的耐腐蚀性能。

热处理技术可以通过控制温度和时间，改变金属材料的晶体结构和相组成，提高其机械性能和疲劳寿命。

表面处理技术在船舶、汽车、航空等领域有重要的应用，能够延长材料的使用寿命，降低维护成本。

此外，生物材料在金属材料冶金领域的研究也引起了广泛的关注。

生物材料是一类与人体组织相容性良好的金属材料，可以用于制造各种医疗器械和植入物。

生物材料的研究主要包括金属表面的改性和材料与生物体的相互作用等方面。

例如，钛合金作为一种广泛应用于医疗领域的生物材料，其表面可以通过阳极氧化、电解沉积等技术改善其生物相容性和耐蚀性能，提高植入物的成功率和使用寿命。

镁合金材料的创新技术轻量化和高性能的突破探索近年来，随着全球对环境保护和能源危机的日益关注，轻量化和高性能材料在各个领域中扮演着愈发重要的角色。

镁合金作为一种优秀的轻质结构材料，因其优异的物理性能和广泛的应用领域备受瞩目。

然而，其在实际应用中仍面临着一些挑战。

为了克服这些挑战并推动镁合金的发展，科学家们不断探索创新技术，致力于实现轻量化和高性能的突破。

一、合金强化技术的应用合金强化技术是提高材料强度和硬度的关键方法之一。

在镁合金的应用中，合金强化技术可以有效改善其低强度和差韧性的缺点。

常见的合金强化技术包括固溶强化、析出强化和织构强化等。

固溶强化是通过合金化元素的溶解提高了镁合金的强度。

例如，铝、锌、锶等元素可与镁形成固溶体，增强了镁合金的机械性能。

在发展镁合金材料时，科学家们通过合理控制合金化元素的含量和合金化工艺，达到了显著提高材料强度和韧性的效果。

析出强化是利用细小的析出相均匀地分布在基体中，阻碍位错的滑动和移动，从而提高材料的强度。

常见的析出相包括硬质的Mg17Al12相和Mg2Si相等。

通过合理的热处理和时效处理，镁合金中形成的析出相能有效提高材料的硬度和强度。

织构强化是通过控制材料的晶粒取向和组织结构来提高材料的力学性能。

通过热轧、挤压等变形加工工艺，可以使镁合金的晶粒获得优化的取向，从而提高其强度和塑性。

此外，通过合适的热处理，还能生成织构结构，进一步提高材料的高温强度和韧性。

二、表面处理技术的创新镁合金的应用范围广泛，需要具备良好的耐腐蚀性和表面功能化。

然而，镁合金本身易受腐蚀，尤其在湿热环境下更为明显。

为了解决这一问题，科学家们提出了多种表面处理技术，如阳极氧化、电化学沉积、激光表面处理等。

阳极氧化是一种常用的表面处理方法，通过在镁合金表面形成致密的氧化层，提高材料的耐腐蚀性和表面硬度。

电化学沉积是将金属或合金沉积在镁合金表面，形成一层保护层，提高镁合金的耐腐蚀性和摩擦性能。

激光表面处理是利用激光在材料表面进行局部熔化和再凝固，形成微细晶粒和弥散相，从而提高镁合金的表面硬度和耐磨性。

新型金属材料成型加工技术分析摘要：在中国经济和技术水平不断提高的背景下，新型金属材料的数量不断增加，可以得到广泛应用，相应的加工技术也越来越受到重视。

为了进一步提高新型金属材料的应用效果，本文对新型金属材料成型加工技术进行了分析，以供参考。

关键词：新型金属材料；成型加工技术；应用措施引言随着当代中国科学技术的飞速发展，各种新型金属材料得到了广泛的应用。

与普通形式的金属材料相比，新型金属材料的应用可以显示出更多的优势，并且已经在多个领域的生产和加工工作中占据了至关重要的地位。

基于此，为了进一步提高新型金属材料的应用效果，有必要不断改进相应的加工技术，尤其是成型加工技术，这会对新型金属材料质量产生影响。

由此可见，分析新型金属材料的成型加工技术具有重要意义。

一、新型金属材料的优势新型金属材料主要是合金材料，具有延展性强、化学财产更活跃的特点，也能呈现出更美丽的色泽。

根据目前的情况，使用最广泛的金属材料类别包括非晶合金、高温合金和记忆合金。

对于这种类型的金属材料，其可焊性很强。

为了促进使用这种金属材料制造具有良好焊接性的部件，有必要在焊接过程中合理地为合金预留孔或间隙。

为了优化导热性，可以提高焊接效果。

此外，在新型金属材料中，另一个显著特征是良好的成形性，这可以显著提高金属材料的塑性，优化材料的整体性能，从而更有利于金属成形。

除此之外，新型金属材料具有更高的熔点和更弱的流动性，可以更好地保证成型和加工的有效性。

二、当前新型金属材料成型加工技术应用情况当代中国的工业发展非常迅速，对新型金属材料及相关技术的研究不断增加。

然而，从实践的角度来看，尽管各种新型金属材料得到了广泛的应用，但相关的成形和加工技术并没有得到显著的发展，一些相关人员对新型金属材料的成形和处理技术认识不足，限制了企业的经济效益。

此外，一些企业为了降低生产和开发成本，拒绝应用新技术开展加工工作，影响了金属材料成型加工技术的发展。

此外，在金属复合材料中加入适量的增强剂有利于提高复合材料的整体强度和耐磨性。