铝基非晶材料研究与再制造应用前景

发现于20世纪60年代的铝基非晶合金作为一种低密度材料拥有着较高的比强度,而且与传统晶态材料相比,呈现出长程无序、短程有序的原子排列特点,其内部不存在晶界、位错等较易引发失效的缺陷结构,表现出高硬度和优异的防腐、耐磨等性能,受到了国内外众多学者的广泛关注.起初,这类材料由于受到制备工艺的限制,表现为非晶与纳米晶共存的结构.随着科技发展,科学家们开发了一系列具有完全非晶结构的铝基合金体系.这些材料在具有较高的机械强度的同时能够表现出良好的韧性,使人们对其非晶形成能力、制备方法及应用推广等方面产生了较大的兴趣.对铝基非晶合金非晶形成能力的研究,学者们通常基于块体非晶合金非晶形成能力的经验判据,以及其他一些新提出的判定方法,如蒸发焓、费米层电子态密度、原子扩散以及析出相熔点等.但是,由于铝基非晶合金过冷液相区间较窄以及Al元素化学活性较强,因此铝基非晶合金的非晶形成能力普遍较弱.虽然人们在元素种类及含量变化对铝基非晶合金非晶形成能力的影响等方面做了大量的研究工作,但是目前仍未形成具有普适性的或更加精确的铝基非晶形成能力判定方法,未来仍需借助高性能材料模拟计算和机器学习等技术来进行完善.铝基非晶合金非晶形成能力较弱,以及其对外界条件的影响较为敏感,导致其在制备过程中易发生晶化,从而使获得的材料尺寸维度普遍较低.目前,铝基非晶合金的常见制备方法可按照其形态(粉状、块体、涂层等)来进行划分.粉状铝基非晶合金的制备方法主要为气雾化法和机械合金化法;块体铝基非晶合金的制备方法主要为直接凝固法和粉末冶金法;涂层类铝基非晶合金的制备方法主要包括激光熔覆、爆炸喷涂、冷喷涂、超音速火焰喷涂和电弧喷涂.相对而言,铝基非晶涂层制备技术不会受到工件尺寸的限制,工艺简单、操作方便,且适合于户外大面积施工,在表面防护与再制造工程领域更具应用潜力.尤其是在大型舰船、飞机、海洋设施等高附加值零件的再制造领域里,铝基非晶涂层制备技术的大规模推广应用将会带来巨大的经济效益.本文介绍了铝基非晶合金的发展过程、非晶形成能力、制备方法等内容,总结了铝基非晶涂层在再制造领域的应用前景,并展望了铝基非晶合金的未来研究方向.     

铝基非晶态合金的研究进展

铝基非晶态合金及其非晶复合材料具有高强、高韧、轻质、廉价、耐蚀等特点,具有广阔的应用前景.就该领域玻璃形成能力、热稳定性及纳米晶化等热点问题进行了较详尽的综述.Trg准则不适用于判断铝基合金的玻璃形成能力,无玻璃转变的合金亦可具有强的玻璃形成能力.纳米晶化产物的小尺寸是由析出物周围溶质富集、阻碍长大造成的;高密度成因仍存在分歧.     

飞机高强度钢零件超音速电弧喷涂铝基防护层工艺

采用正交试验对飞机高强度钢零件的超音速电弧喷涂铝基防护层的工艺参数进行了优化试验，根据对结合强度、孔隙率和耐腐蚀性能指标的测试，确定了相应的优化参数。当工艺参数为喷涂距离200mm、电压34V、电流160A时，铝基防护层具有良好的防护性能，为后续的工艺研究提供参考。     

电弧喷铝的新喷咀系统

1 铝喷涂基本原理热喷涂铝作为钢铁在酸、含氯化物介质、工业气氛、城市大气、海洋气氛和海水中的一种良好保护层。具有被动保护和主动保护的作用,其附着强度好和孔隙度较小。这种涂层能防腐蚀主要归因于喷咀的空气动力学关系和整流器的电参数。喷涂材料在“闭锁式”喷咀中雾化并应用相应的整流器作电源,当动力特性极度稳定,呈现平稳的静电特性曲线时,喷涂层的附着强度和厚度将能得到很大的改善。     

热喷涂Fe基非晶/纳米晶涂层的研究进展

分别介绍了等离子喷涂、高速火焰喷涂、活性燃烧高速燃气喷涂以及电弧喷涂技术制备Fe基非晶/纳米晶涂层的研究现状,分析比较了各自的特点、工艺方法、优缺点等,并展望了其发展前景。     

大块镁基非晶态合金的研究进展

综述了大块镁基非晶态合金的合金体系、配方、制备方法及其性能的最新研究进展.主要从合金体系发展的历史中总结了合金体系发展的基本线索,认为Mg-TM-Ln体系是大块镁基非晶态合金的最基本体系.最后,介绍了大块非晶态合金的生产和应用现状,展望大块镁基非晶态合金将在3C产品(computer, communication, consumer electronics products)领域有重大发展潜力.     

Fe基非晶合金涂层的等离子喷涂制备工艺研究

一种Fe基非晶合金粉末（含Si,B，Cr,Ni等）被用于大气等离子喷涂试验，结果表明，采用等离子喷涂工艺成功地制备出了一种高非晶含量的Fe基非晶合金涂层，涂层各区域的组织均匀一致，涂层由变形良好的带状粒子相互塔接堆积而成，涂层致密度高，孔隙率低，氧化物含量较少，并具有很高的硬度，显微硬度在530～790Hv0.1范围内，涂层与基材结合良好，结合强度可达27MPa以上，能够满足实际使用要求。     

镁合金表面热喷涂铝基涂层研究进展

介绍了镁合金表面热喷涂技术的特点及国内外采用热喷涂技术为镁合金表面提供Al涂层防护的研究现状,指出了镁合金表面热喷涂技术获得Al涂层在防护中存在的不足,从喷涂工艺和喷涂材料的角度分析了镁合金表面热喷涂Al涂层技术的发展趋势,并提出了今后镁合金表面热喷涂Al涂层防护工作需要解决的两个主要问题:降低热喷涂Al涂层的孔隙率和从材料本身提高Al涂层的耐磨防腐性能。     

铝基非晶合金的制备、性能与应用研究进展

铝基非晶合金因其独特的物理和化学性能在诸多领域具有广泛的应用前景,综述了铝基非晶合金的成分体系、制备方法、性能特点及应用研究进展。首先,介绍了铝基非晶合金的发展历史和成分体系,目前铝基非晶主要分为3大体系：二元、三元和多元体系,以及综合性能和形成能力2大方面,多元体系表现更佳,并逐渐向更多元化发展;其次,系统介绍了铝基非晶合金的制备方法,包括粉末状、薄带状、块体样品的制备,相较于非晶薄带的制备,块体和粉状的制备方法较为丰富,而粉状非晶通常作为铝基非晶涂层的预制材料;随后,详细介绍了铝基非晶合金的性能特点、应用现状及发展趋势,从性能上来看,铝基非晶在强度和硬度以及耐腐蚀性能上表现良好,目前主要以涂层的形式参与应用,除此之外,研究者们也开始对磁性和热塑性展开研究,由于玻璃形成能力的限制,作为结构材料的应用较少;最后,对其未来应用前景进行了展望,认为涂层是目前铝基非晶合金最具应用前景的工程化方式。     

一种新型的热喷涂材料

热喷涂技术已经成为现代工业中不可或缺的一种重要技术，自热喷涂技术出现以来，人们就在不断寻找各种热喷涂材料，目前大部分金属和陶瓷都可采用热喷涂技术。高熵合金是近年来发展起来的一类新型合金，由于高混合熵效应导致这类合金具有许多优异的性能，适用于装备和零件的表面防护。利用热喷涂技术在装备和零件表面制备高熵合金涂层，可以充分发...     

电弧喷涂制备铝基涂层的组织与性能研究

采用铝基粉芯丝材和电弧喷涂技术制备了铝基涂层,并研究了涂层的显微组织和抗氧化、耐腐蚀等性能.铝基原始涂层主要物相有AlFe,AlFe3,Al2O3,AlFe0.25 Ni0.77和AlNi等;经过800℃×1h热处理之后涂层中生成了高铝含量的新相Al3Ni4,Al86Fe14,Al5FeNi,提高了涂层的硬度.铝基涂层的抗氧化、耐腐蚀性能明显地优于相应的铁基涂层;其中Al-Fe-Ni-B铝基涂层抗氧化性能优良,接近于45CT;Al-Ni-Cr铝基涂层的耐腐蚀性能可与45CT相媲美.     

铝基合金相变储热材料的研究现状与发展趋势

铝基合金相变储热材料具有导热系数大、热稳定较好、相变体积变化小、储热密度较大等优点,在高温储热应用方面具有很大优势.总结了铝基合金相变储热材料在储热性能、储热基础理论、容器相容性、铁基容器腐蚀机理和防护措施等方面的研究现状和发展趋势,指出了其中存在的一些不足,展望了今后的研究和发展方向.     

Fe基非晶纳米晶喷涂粉末的制备及性能

利用氩气雾化方法制备出了Fe48Cr15Ni15Si5.8B2.7Mo6W4Al2Co非晶合金粉末,利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、粒度分析仪和差示扫描量热仪对粉末的微观结构、相组成、粒径分布以及热稳定性进行了分析。研究表明,所制备的粉末结构为非晶纳米晶结构,纳米晶的尺寸约为20～40nm;粉末颗粒形貌呈球形或椭球形,流动性很好。差热试验表明,粉末具有很强的非晶形成能力并且热稳定性非常好;筛分出来的小于47!m目的粉末粒度正态分布比较窄。     

热喷涂制备吸波涂层的研究进展

主要介绍了当前国内外热喷涂制备雷达吸波涂层的研究进展。重点讨论了碳化硅型吸波涂层、碳系吸波涂层和铁氧体吸波涂层的制备状况,分析比较了各材料体系的优缺点和适应性,为后续开展研究工作提供依据。同时指出了热喷涂制备吸波涂层所面临的问题,并提出扩大喷涂材料体系,在涂层厚度、结合强度和吸波效率中寻找一个平衡点,制备出优质、高效的吸波涂层是今后的发展方向。     

热喷涂亚稳态复合涂层研究进展

热喷涂亚稳态复合涂层能克服许多亚稳材料不易直接成形的不足,有效发挥非晶、纳米晶和准晶材料的特殊功效.等离子喷涂和高速火焰喷涂亚稳态铁基、镍基、陶瓷粉末制备的涂层质量优异,在热障、耐磨、防腐等领域应用前景广阔,但尚需拓展涂层功能,降低成本.电弧喷涂粉芯丝材制备亚稳态涂层具有成本低、效率高、成分易调节等优势,在大规模高效制备耐磨、防腐、防高温腐蚀与冲蚀涂层方面优势明显,但尚需提高涂层稳定性,开发更多涂层材料体系.目前,我国需要从自动化热喷涂设备开发和新型亚稳态材料体系研究两方面展开深入研究,提高亚稳态喷涂层的组织结构稳定性和性能质量可靠性,使该技术走出实验室面向工业应用,更好地为国家循环经济建设服务.     

铝基准晶的研究进展

概述了铝基准晶态合金的形成机理,其形成存在着相似性原则,具有电子浓度特征.分析了铝基准晶合金的组织与相变特征,铝基准晶的生成通常为包晶、包析反应,其长大速度较慢.综述了铝基准晶合金的性能,铝基准晶具有高的硬度、高的弹性模量及高的强度,室温下塑性小,表现为脆性;铝基准晶具有优良的抗腐蚀性能;铝基准晶具有低摩擦因数和抗摩损的特征.对铝基非晶合金的应用进行了评述.     

铝基合金水解制氢的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,也是一种重要的轻金属。由于其活泼的化学性质和较高的能量密度,铝作为一种新型能源材料正日益受到人们的关注。综述了国内外铝基合金水解制氢的研究进展,在对比分析各种铝基合金水解制氢性能以及成本等基础上,提出了铝基合金水解制氢的发展方向。