新材料及新工藝的案例
鎂合金新材料研發及加工工藝的新進展
[導讀] 鎂合金是最輕的工程金屬材料之一，具有很好的比強度、比剛度等性能，特別適合制造有重量輕、強度高、減震降噪要求的工程結構部件和有一定強度要求的殼體類零件。中國作為鎂資源大國，如何利用鎂資源的優勢正受到越來越多國內有識之士的關注。隨著鎂合金及其相關技術的發展，鎂合金在中國各個領域的應用也得到了進一步的推廣。下面分別介紹中國在新型鎂合金開發和加工工藝（液態成型、固態成型和半固態成型三個方面）的研究進展。
鎂合金是最輕的工程金屬材料之一，具有很好的比強度、比剛度等性能，特別適合制造有重量輕、強度高、減震降噪要求的工程結構部件和有一定強度要求的殼體類零件。中國作為鎂資源大國，如何利用鎂資源的優勢正受到越來越多國內有識之士的關注。隨著鎂合金及其相關技術的發展，鎂合金在中國各個領域的應用也得到了進一步的推廣。下面分別介紹中國在新型鎂合金開發和加工工藝（液態成型、固態成型和半固態成型三個方面）的研究進展。
一、新型鎂合金的開發
由于交通工具輕量化的推動，世界各國都展開了對鎂合金的研究，尋找一種可以滿足要求的新型合金，是各國科技工作者的一個共同目標，在這方面中國科技人員也進行了大量的研究工作。限制鎂合金發展的一個主要原因是鎂合金的高溫性能——抗蠕變能力和高溫疲勞性能較差，因此新材料的研發主要是針對這一問題進行的，概括的說主要包括兩個方面：一是對現有合金的優化，主要是針對現有的商業鎂合金，特別是對Mg-Al系合金進行改性，通過添加合金元素以期改善合金的高溫性能；二是新合金系的開發，主要是指新型Mg-RE系合金的研發。
1.
展開 制造復合材料整體機身新工藝
西班牙工業集團 MTorres 為制造復合材料整體筒機身研發一種新工藝。不用典型芯模，不用金屬緊固件。
“控制環”代替工裝和長桁
“控制環”首先被制造出來，包括地板和框架，或者機身蒙皮內表面，如圖所示的環。這種由碳纖維復合材料制成的框架和環，被組合并粘接在一起，在用AFP設備纏繞機身表面時，替代和執行與模具或芯棒相同的功能(見下面的步驟)。
環自動鋪放
步驟1. 首先用AFP將纖維帶鋪放在金屬折疊式環形芯棒上，生成機身框架的環。當芯棒在設備中旋轉時，兩個機器人一起工作，以減少鋪放時間。注意，環上有凹槽，當機身纏繞時，可以作為長桁。
灌注袋安裝
步驟2. 完成鋪放后，機器人將環移動到裝袋區，在裝袋區完成灌注樹脂和固化。注意，每個環的底部平板,將作為機身客艙地板的支撐。
展開 鈦及鈦合金新工藝、新技術、新用途介紹
多年來國內外的科研機構和實驗室總共開發了十幾種熔鹽電解法制備鈦的新技術，它們按原料可分為以下三類 ：①鈦酸鹽的電解法 ;②鈦的氯化物的電解法 ;③鈦的氧化物的電解法，包括有FFC劍橋法、MER工藝、USTB法、QIT工藝、SOM法和離子液體電解法等。
2.2 鈦的新用途
從20世紀40年代以來，鈦的用途發展很快，被廣泛應用于飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船、艦艇、軍工、醫療以及石油化工等領域。最新的研究中發現，人體中含有一定的鈦元素，鈦元素會刺激吞噬細胞，可以加強免疫作用，因此不少實驗室正致力于生物鈦的開發和應用。
3、鈦合金的新工藝、新技術及新用途
3.1 鈦合金的制備方法
鈦合金傳統的加工一般采用熔煉和鑄造技術，最新的加工技術分為以下幾種：
(1)近凈成型技術 ;
(2)線摩擦焊接技術 ;
(3)超塑性成型技術 ;
(4)材料制備及加工過程的計算機模擬技術。
近凈成型技術包括激光成型、精密鑄造、精密模鍛、粉末冶金、噴射成型等方法。粉末冶金法是利用鈦粉或鈦合金粉作為原料，經過成型和燒結，從而制造鈦零部件的新工藝。首先是生產粉末，一般采用機械合金化的方法，利用球磨機對原料進行強烈的撞擊、研磨和攪拌。然后對已經形成粉末的合金進行壓制成型，有兩種壓制方法，分別是加壓成型和無壓成型。這一步的目的是為了制得一定形狀和尺寸的壓胚，并且使其具有一定的密度和強度。然后在對制成的胚料進行放電等離子燒結，利用上、下模沖及通電電極將特定燒結電源和壓制壓力施加于燒結粉末，經放電活化、熱塑變形和冷卻完成制取高性能鈦材料。然后對經過等離子燒結的鈦合金進行后續的處理，一般是熱處理或者塑性加工。
3.2 鈦合金的新用途
鈦合金早期廣泛應用于航空航天領域，主要用在制作飛機發動機或者氣壓部件。
展開 金屬3D打印的最佳實踐(一)：NASA新材料3D打印工藝開發備忘錄
在這個過程中，材料及其安全可靠的打印工藝是極其重要的。本期，3D打印技術參考帶來NASA對一種火箭推進部件用新合金的工藝開發備忘錄。
項目背景
2014-2017年，來自馬歇爾航天飛行中心（MSFC）、美國宇航局格倫研究中心（GRC）和蘭利研究中心的團隊完成了GRCOP-84（Cu-8%Cr-4 %Nb）銅合金SLM工藝開發，并利用其進行了液氧甲烷發動機燃燒室的低成本制造。2016-2017年，MSFC進行了幾次成功的高溫試驗。該項目的另一個里程碑是發布了GRCOP-84的成分數據，其目的是可以獲得更多的粉末供應商以及3D打印服務商。下一步的開發工作自然指向了GRCOP-42（Cu-4 % Cr-2% Nb）銅合金，這是一種相比前者具有相似強度但可以提供更高熱導率的新材料，這使得發動機的性能可以進一步得到提高。
展開 
COMSOL 軟件 5.4 版本新功能： 通過材料激活仿真制造工藝
材料沉積是焊接和增材制造等制造工藝的重要組成部分。對這類制造工藝進行仿真時，你可能會面臨這樣一個難題：如何在零應力狀態下添加并沉積材料。在本文中，我們將介紹 COMSOL Multiphysics? 軟件中的激活特征及其在材料沉積仿真中的應用。
材料為什么需要激活或失活？
想象一下你正在模擬初始熔融，然后凝固的結構材料，或者初為固體，而后熔化的材料。電弧焊、選擇性激光熔化和選擇性激光燒結等制造工藝的仿真往往會涉及這種需求，而后兩者是常見的增材制造方法。
“材料激活”是模擬增材制造工藝的一個有用工具。3D 打印機圖片由 Jonathan Juursema 提供。在 CC BY-SA 3.0 許可下使用，通過 Wikimedia Commons 分享。
利用激活節點，你可以在仿真中輕松地將材料激活或失活。在 COMSOL Multiphysics? 5.4 版本及以上版本中，附加的“結構力學模塊”和“MEMS 模塊”均提供了激活節點。
激活材料：原生法
模擬結構中并不存在的材料的一種方法是簡單地將其彈性剛度降低到可忽略不計的程度。這樣一來，結構的其余部分可以自由變形，而不會“感覺到”那些弱結構材料。只要我們不希望激活材料，就可以采取這個可行的辦法。
在仿真過程中，如果我們試圖通過在某一點上將材料剛度恢復為標稱水平，以使弱結構材料變為激活狀態，必然造成一個問題。剛度恢復后，被激活材料的任何應變將導致應力突然產生。大多數情況下，這不是激活材料的期望效果。相反，我們應該在零應力狀態下使材料被激活。因為我們通常模擬的是沉積或凝固的材料，所以后一種情況更加符合物理學。
無應力狀態下激活材料
激活節點避免了上述人為造成的應力問題。此節點可以降低非活性材料的剛度，但更重要的是，它還能消除任何在被激活瞬間產生的彈性應變。簡單地說，材料在零應力狀態下被激活。
展開 鈦及鈦合金新工藝、新技術、新用途介紹
多年來國內外的科研機構和實驗室總共開發了十幾種熔鹽電解法制備鈦的新技術，它們按原料可分為以下三類 ：①鈦酸鹽的電解法 ;②鈦的氯化物的電解法 ;③鈦的氧化物的電解法，包括有FFC劍橋法、MER工藝、USTB法、QIT工藝、SOM法和離子液體電解法等。
2.2 鈦的新用途
從20世紀40年代以來，鈦的用途發展很快，被廣泛應用于飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船、艦艇、軍工、醫療以及石油化工等領域。最新的研究中發現，人體中含有一定的鈦元素，鈦元素會刺激吞噬細胞，可以加強免疫作用，因此不少實驗室正致力于生物鈦的開發和應用。
3、鈦合金的新工藝、新技術及新用途
3.1 鈦合金的制備方法
鈦合金傳統的加工一般采用熔煉和鑄造技術，最新的加工技術分為以下幾種：
(1)近凈成型技術 ;
(2)線摩擦焊接技術 ;
(3)超塑性成型技術 ;
(4)材料制備及加工過程的計算機模擬技術。
近凈成型技術包括激光成型、精密鑄造、精密模鍛、粉末冶金、噴射成型等方法。粉末冶金法是利用鈦粉或鈦合金粉作為原料，經過成型和燒結，從而制造鈦零部件的新工藝。首先是生產粉末，一般采用機械合金化的方法，利用球磨機對原料進行強烈的撞擊、研磨和攪拌。然后對已經形成粉末的合金進行壓制成型，有兩種壓制方法，分別是加壓成型和無壓成型。這一步的目的是為了制得一定形狀和尺寸的壓胚，并且使其具有一定的密度和強度。然后在對制成的胚料進行放電等離子燒結，利用上、下模沖及通電電極將特定燒結電源和壓制壓力施加于燒結粉末，經放電活化、熱塑變形和冷卻完成制取高性能鈦材料。然后對經過等離子燒結的鈦合金進行后續的處理，一般是熱處理或者塑性加工。
3.2 鈦合金的新用途
鈦合金早期廣泛應用于航空航天領域，主要用在制作飛機發動機或者氣壓部件。
展開 倫敦瑪麗女王大學開發鈣鈦礦材料新生產工藝 提高太陽能電池效率
蓋世汽車訊 據外媒報道，倫敦瑪麗女王大學（Queen Mary University of London）的研究人員開發了一種新工藝，以生產穩定的鈣鈦礦材料，制造更高效的太陽能電池。
（圖片來源：倫敦瑪麗女王大學）
在太陽能電池中，晶體硅是應用最廣泛的材料。然而，由金屬鹵化物鈣鈦礦材料制成的鈣鈦礦太陽能電池，可能成本更低、更高效?，F在，鈣鈦礦型太陽能電池在效率方面，可與更成熟的硅基太陽能電池相媲美。關鍵挑戰在于，這種電池存在化學不穩定性。鈣鈦礦材料對水分、氧氣甚至光線都非常敏感，在空氣中會迅速降解。
一種甲脒鈣鈦礦（formamidinium perovskite）材料有助于解決這一問題。這種鈣鈦礦名為FAPbI3，具有純凈的黑色晶體結構，比其他許多鈣鈦礦在化學上更穩定。在太陽能電池中，與現有鈣鈦礦材料相比，其光學特性也更適合高效吸收光線和發電。然而，制造這種黑色的穩定材料并不容易，往往會形成不適合太陽能電池的黃色相。
在此項研究中，研究人員提出一種制造FAPbI3的新工藝。制造FAPbI3的挑戰之一在于，高溫（150℃）會導致材料中的晶體拉伸變緊，從而促進形成黃色相。以往的報告中額外使用少量化學物質，以在這些條件下幫助形成FAPbI3。然而，在大規模制造太陽能電池時，很難控制這些添加劑的均勻性和數量，而且加入這些添加劑所產生的長期影響尚不清楚。
此項研究中提出的新方法是，在更低的溫度下（100℃），將FAPbI3薄膜暴露在含混合溶劑的氣溶膠中。研究人員發現，只需一分鐘，就可以形成非常穩定的黑色相FAPbI3。相比之下，其他方法大約需要20分鐘。另外，降低溫度有助于使材料中的晶體“放松”。
展開 汽車“瘦身” | 新材料助推汽車輕量化
同時，運用水壓輔助注塑工藝，可實現復雜的管路形狀。
豐田紡織公司展出了其為豐田TNGA平臺首款小型SUV C-HR打造的兼具輕量化和高強度的強排座椅。通過更薄的鋼板實現輕量化，通過修正骨架結構提高安全性能。較原有產品，其座椅實現了重量降低20%、強度增加20%。而其生產的本內板等內飾件，還運用了洋麻纖維增強材料。例如，全新BMW X1門板采用植物材料洋麻作為基板，通過減少樹脂材料的使用，并采用一體成型工藝。減重的同時，還可最大程度減少化學制品的使用，以此改善汽車室內空氣質量。
未來十年 汽車仍是“鋼”天下
有數據統計，如今生產一輛普通轎車，其主要材料的重量構成比大致為：鋼鐵65%-70%、有色金屬10%-15%、非金屬材料20%左右。而在輕量化趨勢的影響下，各種新型材料，如輕金屬材料、復合材料等將越來越多地應用于現代汽車制造過程中。
然而，在2016年中國汽車工程學會發布的《中國節能與新能源汽車技術路線圖》中，對于輕量化材料的發展目標提到：至2030年，車輛整備質量要較2015年減重35%，高強鋼應用比例將大幅增加，單車用鋁量超過350kg，單車用鎂合金達到45kg，碳纖維使用量占車重5%。由此可見，鋼材仍是最主要的汽車材料，即使是十年后，這一格局仍不會發生太大變化。
這其中，成本是最主要的因素。據了解，同樣是1公斤材料，鋼材需0.8美金-1美金，鋁材需2.4美金-2.6美金，而碳纖維則高達20美金-30美金，幾乎是鋼材的20倍。雖然各方都在努力降低材料成本，但在短期內，碳纖維材料的大面積應用仍將出現在那些超級跑車上。而鋁合金材料或許是車企減重的主要手段，只要能完善車企流水線工藝，解決產品一致性問題，便能有效降低鋁合金零部件的制造成本。此外，高性能塑料、生物材料等新材料仍將是汽車零部件輕量化的不錯選擇。
展開 2018復合材料新標準、新技術及新材料應用研討會
針對新形勢下“加強環保、污染防治”的要求，上海防腐蝕新材料工程技術研究中心聯合上海市腐蝕科學技術學會，將于9月4日在上海組織召開“2018復合材料新標準、新技術及新材料應用研討會”。
報到時間和地點
會議時間：2018年9月4日
報到時間：9月3日 13：00﹣20：00
9月4日 8：00-8：45
報到地點：上海 ? 錦江都城酒店（中山西路2525號）
會議內容
會議邀請行業內著名資深專家，以專題報告形式講解以下主題內容：
1、《工業建筑防腐蝕設計規范》（GB 50046）的修編工作及新增內容解讀
2、《加油站在役油罐防滲漏改造工程技術標準》的制定和解讀
3、《結構用纖維增強復合材料拉擠型材》（GB/T 31539-2015）內容解讀，《纖維增強復合材料拉擠型材結構技術規程》的編寫工作進展及復合材料拉擠型材在建筑領域的應用
4、2018JEC國際復材展中的前沿創新技術
5、高性能環氧樹脂及其在復合材料中的應用
6、預浸料的性能介紹及在復合材料行業中的應用
7、熱塑性復合材料的性能及應用
8、“美麗堅”加油站在役油罐內襯改造系統介紹
參會人員可與專家互動交流，解答設計、研發、生產、使用過程中出現的實際問題。
展開 熱處理新工藝新設備
由原來只用于稀有金屬、磁性材料、半導體材料的退火，白硬鋼淬火和有色金屬和合金鋼焊接外，擴大到用于工具鋼、不銹鋼、時效硬化鋼以及碳鋼、合金鋼的熱處理和化學熱處理。
真空熱處理無污染，無氧化脫碳，變形小，為鹽浴加熱變形量的1／5—1／10。這主要是由于加熱均勻、升溫緩慢所致。加工余量可以減小，由于在真空中加熱，零件中存在，的有害雜質、氣體等均可除去，提高了性能和使用壽命。如AISl430不銹鋼螺栓，真空加熱比氫氣保護下加熱強度提高25％。模具的壽命可提高40％。真空滲碳溫度可達1000~C以上，擴散期只需一般氣體滲碳的1／5，所以整個滲碳時間町以顯著縮短，滲層均勻，有效層厚。對形狀復雜、小孔多的工件滲碳效果更為顯著。
近年來，真空熱處理技術在許多工業國家均有迅速的發展，現有的真空熱處理爐多為周期作業爐，形狀有立式、臥式、臺車式數種。多屑冷壁爐，真空度為o．0133Pa(1Xlo 4mmHg)，現在較為先進的有連續作業三室真空爐，裝爐量可達388kg，生產率可達200kg／h。但國外的一些學者對真空熱處理提出不同的看法，他們認為真空熱處理在經濟上是不合算的。因為真窄熱處理原來是處理鈦合金等高溫活潑金屬而采用的。處理普通金屬模具，加熱溫度一般不超過1050℃，熱輻射很小，加熱效率低(因真空中沒有熱的傳導)。因此目前有采用抽真空o．0133Pa后，爐內再充人純氮進行加熱。此外，也可以排除因為高溫加熱零件的鉻和鋁升華。
一、真空熱處理的一般概念
1．真空及其度量
真空不是沒有一點空氣，而是在一個空間內，氣體的大氣壓力低于一個大氣壓的狀態。可廣義地理解為氣體極為稀薄的空間。真空狀態下，氣體稀薄的程度稱為真空度，通常用壓力的大小來表示。
1958年第一屆國際真空技術會議曾建議用Torr(托)表示真空度的大小。
展開 來看看，邊坡防護新方法新工藝
傳統圬工護坡，我們的工人太辛苦了，材料也貴，施工成本高。而水土保持毯在真正"水土保持"的前提下，進行生態防護與綠化一體工程，3-5人日施工3000㎡
大型鍛件鍛造新理論與新工藝的數值模擬
大型鍛件鍛造新理論與新工藝的數值模擬供參考
大型鍛件鍛造新理論與新工藝的數值模擬.part1.rar
大型鍛件鍛造新理論與新工藝的數值模擬.part2.rar
新能源汽車材料與涂裝Benchmark 分析
現階段，因新能源車身材料輕量化趨勢，導致多種材料同時應用，這就導致其涂裝材料和工藝也與傳統汽車產生很大差別。對于金屬材料混合車身，主要是漆前處理材料和工藝與傳統汽車生產差別很大，需要投入更多的應用開發精力。對于非金屬與金屬混合車身，目前，主機廠和涂料公司正在投入更多的力量研發適合多材料共線涂裝的低溫固化涂料體系和一體化涂裝工藝。目前，新能源汽車主流車型的涂裝采用了傳統 3C2B 水性涂料體系和緊湊型免中涂工藝的水性 3Wet 體系。對于工程塑料和碳纖維增強復合材料等非金屬材料，需要使用低溫體系的涂料和涂裝工藝。
展開 石油鉆桿耐磨帶焊接新技術，耐磨帶堆焊新工藝
新技術、新工藝指的是耐磨帶產品的廠商，通過自身的研發能力，對于石油鉆探行業需求的及時響應，以及對應的技術、工藝、產品。耐磨帶產品廠商除了不斷追求更好的焊接外觀、更強的耐磨性能、更穩定的產品品質外，在一些新興需求面前，廠商們也在不斷努力。作為國內耐磨帶材料領先企業，北京固本科技有限公司為大家總結了幾種值得關注的新技術、新工藝。
1、無磁耐磨帶
在無磁鉆具上，常見的做法是堆焊不銹鋼合金材料。雖然堆焊不銹鋼合金材料，能提供保護性能，但遠遠達不到最終用戶的預期。因為具有實力的耐磨帶產品廠商都在研發或已經推出了無磁耐磨帶合金和產品，通常，這類產品能提供不銹鋼合金材料4-5倍的耐磨效果。
2、無須預熱的堆焊工藝
通常，耐磨帶的焊接需要對鉆桿接頭進行預熱。針對一些不具備或者不考慮預熱工藝的用戶需求，耐磨帶廠商通過產品合金設計調整，可以實現不預熱直接堆焊，并且耐磨帶的硬度仍保持在設計區間，且完全沒有裂紋。
3、無須保護氣體的堆焊工藝
在一些海外現場復焊客戶的需求反饋下，北京固本科技有限公司率先在市場上完成了無須保護氣體的堆焊工藝研究。經測試和實踐表明，在完全不需要任何保護氣體的情況下堆焊北京固本耐磨帶焊絲產品，產品硬度達到要求，且沒有裂紋。這一工藝的實現，解決了中東、非洲等地區現場堆焊的特殊需求。
4、低溫焊接工藝
隨著鉆桿的管內涂層工藝逐漸得到國內鉆桿生產企業的關注，隨之而來的問題是復焊時，由于焊接溫度過高，導致鉆桿內壁涂層失效。北京固本進行的專項工藝研究，通過合金調整和工藝設計，確保堆焊過程中鉆桿的受熱溫度控制在特定范圍內，耐磨帶的復焊工作不會影響內涂層的性能。
展開 2024中國航空航天新材料展|2024重慶國際無人機產業展會
2024中國航空航天暨無人機展覽會
China Aerospace and Drone Exhibition 2024
時間：2024年8月23-25日 地點：重慶南坪國際會展中心
【展會概況】
“2024中國航空航天暨無人機展覽會”將于2024年8月23日-25日在重慶南坪國際 會展中心盛大舉辦，2024中國航空航天暨無人機展覽會作為2024中國航空科普大會和第 八屆全國青少年無人機大賽的重要組成部分，旨在打造資源持續、參與群體持續和系統性 持續的長期航空航天產業生態鏈，2024中國航空航天暨無人機展將重點展示衛星及應用、 商業航天、航空產業、低空科技、無人機、航空裝備、大飛機配套系統及部件、航空發動 機及關鍵零部件、機載系統、航空材料、通航整機及無人機等發展需求及服務等產業領域 的新技術、新產品、新應用,專注于航空航天及無人機產業創新產品技術、解決方案及商 業合作模式的發掘，為我國航空航天產業、大飛機配套系統與部件、航空發動機及關鍵零 部件、機載系統、航空材料、通航整機及無人機、數字化裝配、先進材料、航電系統、電子裝備、計量測試、檢驗和測量、工業軟件等核心技術及裝備企業集品牌推廣、產品展示與交流合作提供一站式解決方案平臺，服務國家戰略，推動航空航天產業高質量發展，助力企業實現全產業鏈的交流和互通。發揮行業資源整合與服務企業優勢，同期舉辦論壇、投融資以及項目洽談配對等活動,助力企業品牌宣傳推廣、拓寬市場渠道，尋找合作商機。
展會亮點：
專場對接會--技術及設備、新材料等項目征集·VIP采購會內容涵蓋航空航天裝備與技術及設備、新材料、新工藝與設備等產、學、研、商、用各環 節單位。
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