摘要：精冲模在服役过程中受较大的循环载荷导致的变形会增加其维修成本并缩短模具寿命。综合考量精密模具在热处理过程中产生的形变因素,相变引起的体积膨胀更受关注。设计出了一种新型“井”字型变形模块,研究了D2、DC53和7Cr5Mo2V 3种冷作模具钢在不同真空热处理工艺下相变引起的尺寸变化规律。结果表明:在1030℃淬火后,DC53钢的最大形变率约为0.65%;在210℃低温回火和520℃高温回火后,7Cr5Mo2V钢的最大形变率分别约为1.04%和1.81%。影响模具热处理变形的因素是残留奥氏体含量、二次碳化物析出的量和马氏体特征参数等。经210℃低温回火后,7Cr5Mo2V、D2和DC53钢的残留奥氏体体积分数分别为14.44%、13.21%和11.43%;520℃高温回火后,残留奥氏体体积分数均显著减少,分别为6.04%、3.39%和2.53%。

摘要：利用3D打印技术制造随形冷却模具,对3D打印的基材进行研究,添加30%(质量分数)碳化钨(WC)的3D打印复合材料的抗压强度和压缩屈服强度最高分别达到1757 MPa和1677 MPa,较之模具钢基体的压缩性能提升约20%。针对模具设计中存在的冷却时间过长、产品翘曲变形和尺寸不稳定的问题,设计了基于金属3D打印的随形冷却水路模具,并借助Moldflow软件进行模拟分析。结果表明:随形水路方案可以显著提高冷却效率,减小产品变形。金属3D打印技术在随形冷却模具领域中具有广泛的应用价值。

摘要：镁基储氢材料因储氢密度高、资源丰富、环境友好等优点而备受关注,但其存在吸/放氢温度过高、反应动力学缓慢和循环稳定性差等缺点,阻碍了其大规模产业化进程。尽管镁基储氢材料在新合金体系开发、纳米调控、催化修饰、多相复合等方面取得了巨大进展,但如何获取兼具吸/放氢容量高、温度适中、反应速率快及寿命长等优良性能的镁基储氢材料仍是一个挑战。本文较为系统地总结了镁基材料中储氢相及其界面的种类,论述了其微观组织/界面特征的调控策略和方法。重点探讨了储氢相组成、微观结构及其表/界面结构调控效果对提升储氢热力学与动力学性能的影响规律与作用机制,展望了通过调控储氢相及其界面来设计镁基储氢材料的前景和发展方向。

摘要：增材制造技术可以突破传统工艺的加工和设计局限,实现高性能复杂结构零件的一体化直接成形,在航空发动机及燃气轮机(两机)领域有着巨大的应用潜力。针对镍基高温合金、钛基合金和高强度钢等3类合金,综述了激光工艺参数、成分改性以及外场作用下的微观组织特点和调控方法;比较分析了室温和高温条件下的典型力学性能特征,以及增材制造合金的工艺参数—微观结构—力学性能映射关系,并总结了上述材料在两机领域关键构件的增材制造应用现状和典型案例;展望了面向两机领域关键构件的新型增材制造技术、微观组织调控技术、专用合金体系以及增材制造过程稳定性研究,进一步推动增材制造技术在两机关键领域的推广和应用。

摘要：采用数值模拟的方法,研究了镁合金压铸件充型凝固过程。基于正交试验设计,分析了浇注温度、模具温度、压射速度和保压时间等工艺参数对缩松、缩孔、热裂倾向指数的影响。结合模拟结果,获得了最佳的压铸工艺参数:浇注温度为690℃,压射速度为8 m/s,模具温度为240℃,保压时间为7 s。优化后的工艺参数减少了铸件的缩松、缩孔和热裂倾向指数,用该工艺参数进行压铸生产,获得了质量良好的镁合金压铸件,并对缺陷位置及微观组织进行了验证。

摘要：对工作1200模次发生热疲劳失效的压铸模镶块进行失效机理分析,同时建立了压铸过程的热-力耦合数值分析模型,研究了镶块在压铸服役过程中温度场和应力场的演变规律,并对其寿命进行预测。结果表明,镶块的失效是由于压铸过程中受到高温铝熔液的冲刷和冷却液的急冷引起的热疲劳行为所致;在循环压铸过程中,镶块凸台转角处出现应力集中,最大等效应力约为788 MPa,热疲劳裂纹在该处萌生和扩展;采用低周疲劳寿命预测模型对镶块热疲劳寿命进行预测,镶块热疲劳寿命约为1651次,与镶块实际热疲劳寿命非常吻合,这表明本文建立的热-力耦合数值模型可为压铸模镶块的可靠性设计提供借鉴。

摘要：本文基于自主设计的氮化铝生长炉,开展了四组不同工艺条件下Al极性面氮化铝籽晶同质外延生长氮化铝单晶的生长特征及其结晶质量表征研究。研究发现:不同工艺条件下生长的晶体的拉曼图谱E 2(high)特征峰峰位表明,晶体内部均存在较小的拉应力;在坩埚顶部在相对较高温度2210℃、坩埚底部与顶部温差42℃的低过饱和度生长条件下,晶体表面光滑,呈现阶梯流生长形貌,并具有典型的氮化铝单晶生长习性面,晶体初始扩张角大于40°,高分辨率X射线衍射(HRXRD)测得0002、1012反射摇摆曲线及拉曼光谱检测结果表明,该条件下生长的氮化铝晶体结晶质量优异,并可实现快速扩径。基于该生长条件,通过外延生长后成功获得尺寸∅45~47 mm的氮化铝单晶锭,相关表征结果表明生长的氮化铝晶体具有优越的结晶性能。

摘要：为了实现快速的热轧工艺优化设计,基于工业数据的钢铁材料性能预测引起了研究者的极大关注,对利用机器学习进行钢铁材料轧制过程性能预测的研究进展进行了梳理。首先介绍了钢铁材料轧制过程性能预测常用的主流机器学习算法,其中包括人工神经网络、模糊神经网络、支持向量机、随机森林、智能优化算法等。其次,分别对钢铁材料轧制过程性能预测建模方法研究进展和模型应用情况进行了综述。最后,对钢铁轧制过程性能预测研究进行了展望,指出了数据质量的改善、小样本数据建模、建模数据加密、模型可解释性研究、钢铁材料组织预测和利用模型进行有效的工艺优化设计等可能发展方向。

摘要：小样本分散数据上的回归对建模有一定挑战,利用高斯过程对其回归进行建模,即采用极大似然估计进行核函数的超参数学习,通过后验来计算回归结果并预测出目标函数的均值和方差.在此基础上结合方差的多目标优化,在进行材料逆向设计的同时能对设计结果的不确定性进行估计.对1215MS非调质钢和三点弯混凝土数据集进行了实验验证.实验结果表明,对于三点弯混凝土平均有50%实验数据落在预测的95%置信区间内,高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)模型可以较好地度量分散小样本数据的不确定性,进行合理预测.对于1215MS非调质钢数据集,在高斯过程回归模型的基础上,运用带精英策略的非支配遗传算法(elitist non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,将材料的力学性能以及所对应的方差作为优化目标,在考虑最优力学性能的同时兼顾不确定因素对实验结果的影响,得到最优帕累托解集,以此作为下次实验的候选点,辅助材料设计和制备优化.

摘要：镁合金是实现航空航天、交通运输、民用建筑等轻量化、缓解日益严重的能源问题的重要材料之一。本文以稀土镁合金为对象,聚焦多元体系中关键相对合金性能的作用机制,从热力学上分析稀土镁合金中的金属间化合物种类及其物相稳定性,进一步总结相变动力学模型及其在稀土镁合金相转变机理分析中的应用。讨论相结构和界面对稀土镁合金力学性能、耐蚀性能和储氢性能的影响规律,展望通过调控关键相和第二相转变设计新型稀土镁合金的前景和发展方向。