摘要：熔模铸造工艺流程长、工序多,铸件成型过程孤岛控制,存在尺寸超差问题。本工作基于节点法向量和最近邻点,提出熔模铸造工艺全节点位移传递的计算方法,解决熔模铸件成型多流程的数据孤岛问题。研究蜡模注射成型和铸件凝固过程工艺参数-尺寸偏差的关系,为数字孪生建模提供数据模型。对环套环特征件建立铸件模具反变形设计和铸件多流程下工艺优化的数字孪生应用。该数字孪生模型应用于设计阶段,反变形设计出模具内腔的三维几何模型。模拟结果表明,铸件所有节点位移偏差在0.04 mm以下。应用于流程之间的工艺控制,根据前一工序下尺寸偏差,进行后续工艺优化调控。

摘要：针对镍基高温合金反重力铸造工艺中传统压力曲线设计方法的不足,充分考虑铸件沿充型方向的变截面结构特征,通过CAD软件的二次开发,实现铸件截面积的自动计算,以定量化描述铸件的截面变化特征。基于伯努利方程和流量守恒方程,推导出充型压力与金属液面上升速度之间的关系,提出基于铸件截面积自动计算的新型压力曲线设计方法。在此基础上,对镍基高温合金铸件的反重力铸造过程进行数值分析。充型模拟结果表明:与传统压力曲线设计方法相比,新型设计方法确定的压力曲线能使最小截面处充型速度峰值由0.611 m/s降至0.439 m/s,降幅达28.15%,有效避免金属液震荡和飞溅;同时可缩短充型时间,确保金属液快速平稳充型。水力学实验和浇注实验表明,新型压力曲线的充型液面更平稳,能有效抑制铸造缺陷,证明新型压力曲线设计方法的有效性,为合理设计反重力压力曲线提供依据。

摘要：提出一种基于机器学习的合金快速设计系统(ARDS),以定制所需性能的合金制备策略或预测制备策略所对应的合金性能。为此,分别对3种回归算法:线性回归(LR)、支持向量回归(SVR)和人工神经网络(BPNN)进行建模和比较以训练多性能预测模型。其中,应用SVR构建的机器学习模型被证明是最佳的。然后,基于生成对抗网络(GAN)模型原理,构建Al-Zn-Mg-Cu系铝合金快速设计系统(ARDS)。对ARDS的预测可靠性进行验证。结果表明,为了能够获得准确的制备策略,系统中极限抗拉强度(UTS)、屈服强度(YS)和伸长率(EL)的输入上限分别约为790 MPa、730 MPa和28%。此外,基于ARDS预测结果,制备了一种性能优异的新型铝合金材料,其UTS为764 MPa、YS为732 MPa、EL为10.1%,进一步验证了ARDS的可靠性。

摘要：高温合金主要应用于涡轮后机匣、扩压器、预旋喷嘴等航空关键热端部件,采用整体精密铸造技术取代“分体铸造+焊接”成形方法,可减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻质量,是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一。然而复杂薄壁构件液态精密成型存在尺寸超差难题,导致发动机气动性能降低,装配精度下降,是长期制约我国航空发动机关键构件制造质量的瓶颈问题。本文综述目前国内外在高温合金精密铸造尺寸精度控制方面的研究进展,并对基于数字化和智能化技术的发展趋势进行了前瞻性分析和探讨,未来迫切需要构建液态精密成型数字孪生平台,发展更先进的尺寸变形精准定量智能预测方法以及压蜡模具内腔型面设计理论。

摘要：目前,熔模铸造工艺优化主要依托于经验试错,存在寻优周期长、人力成本高、操作效率低且缺乏算法优化等问题。构建了基于ProCAST有限元仿真软件和多任务批处理技术的熔模铸造工艺集成计算平台,该平台集成了试验设计算法(DOE)、有限元仿真、结果数据自动读写提取、近似模型构建、多目标优化协同工作等功能。以涡轮导向器为例,铸件缩松量为目标值,浇注温度、环境温度、热辐射率为设计变量,实现了铸造工艺-缺陷快速仿真集成优化。与传统仿真优化相比,使用集成计算平台效率提升了91.66%。

摘要：金属材料是人类社会发展的战略资源,在国内矿产资源日趋减少及国际资源竞争加剧的背景下,寻求金属材料的可持续发展是保障我国资源安全、满足工业需求的必要措施。铝合金作为第二大金属材料,由于耐蚀性好、回收再生能耗污染小,是最具有回收再生价值的金属材料,但在铝合金可持续发展中存在降级回收这一问题。本文从回收与再生角度进行分析,提出精细化分选与强化提纯除杂的方向,考虑到全生命周期循环,对未来的铝合金设计方向及服役过程加以综述,最后对铝合金未来可持续发展进行了展望,期望以铝合金为代表,为金属材料可持续发展的实施策略提供参考。

摘要：通过从头算分子动力学模拟计算,系统研究不同终止面Ti2AlN(0001)/Al固液界面在铝熔点附近的的界面结构、界面能以及电子结构。计算结果表明:Ti2AlN(0001)的4类终止界面均能诱导Al熔体按照FCC-Al{111}密排面“A-B-C”次序堆垛成准固相区,准固相区外延扩展能力由大到小依次为N终止界面、Al终止界面、Ti(N)终止界面、Ti(Al)终止界面;Ti2AlN(0001)的4类终止界面诱导Al熔体形核强弱的原因在于界面处Ti2AlN表层原子与第1层Al原子不同强度的结合引起后续Al原子层间结合强弱,这为Ti2AlN作为铝合金新型异质形核基底以及作为铝基复合材料增强相的界面结构设计提供了理论依据。

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。

摘要：综述了近年来难熔高熵合金(RHEAs)在合金设计、显微组织和力学性能方面的研究进展,并重点讨论了内在的强化机制和变形行为。难熔高熵合金主要由近等摩尔比的难熔元素组成,具有优异的力学性能,尤其是高温力学性能。然而,大多数难熔高熵合金的室温塑性有限。为了解决这一问题,研究人员已开展了大量相关研究工作,其中某些难熔高熵合金材料具有很大的高温实际应用潜力。难熔高熵合金除了具有优异的力学性能外,在其他性能方面也有优势,如生物相容性和耐磨性。最后,还讨论了难熔高熵合金目前存在的问题和对未来发展的建议。

摘要：高温合金铸件是航空航天重大装备中不可或缺的热端部件,正向尺寸更大、结构更复杂和壁厚更薄的方向发展,对其内部冶金质量和外部尺寸精度的要求也愈加严苛,逐渐超出了传统熔模精密铸造技术的成型极限。疏松缺陷控制、薄壁完整充型、尺寸精度和表面质量控制已经成为大型复杂薄壁高温合金铸件制造的关键难题。本文系统综述了国内外高温合金铸造工艺设计、模壳制备、全流程尺寸精度和调压成型技术的研究现状,并对基于大数据的铸造智能化发展趋势进行了分析与展望。