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除了传统金属材料处理、制备、加工工艺之外,近年来的新工艺有哪些?

发布时间:2024-01-06 浏览量:38

  目前发展比较完善的工艺,诸如铸造、金属压力加工、金属材料热处理、焊接、粉末冶金可以解决大部分金属的处理问题,但是依然还存在着局限性,近年来兴起了很多新兴材料的概念,那么在新工艺上有哪些突破?

  谢邀。

  你这总结很全面,我觉得我下面说的你都清楚= =

  近年来材料方面的新工艺的发展方向除了材料性质外,更多是成本控制,产量,质量等。

  铸造:温度控制,合金效应我觉得都是和casting息息相关的,后面绝大部分加工都要从casting开始考虑。单纯铸造的,比如单晶怎么长之类的?常温强度和各种性能有多大局限大家都心知肚明,目测高温性能还能有点突破。再有就是导电性光学什么的,我开塔吊的不懂。

  金属压力加工:更大力,更高效,更精确。Aloca最近才改良了那台当年最大的冲压机,目的是精确加工。这不但提高了产品性质,更减少了后期加工的成本。很多原来需要后期machining的产品,现在可以直接forging,例如轮胎。还有就是对hydrostatic pressure的应于能力极大提高,也是服务后面那个粉末冶金。

  下为著名大力专家。

  (误)

  金属材料热处理:这方面的从我学到的来说,感觉理解已经非常透彻了,啥phase diagram都能搜到不要钱。没了解到什么特别大的工艺突破,但是肯定有。

  焊接:这个还是有很多发展的。材料性质上,welding的强度越来越高,有搞学电焊(误)的同学吹牛说他们搞的welding比材料本身还强,我*#¥!%…&!。工艺上比如spin welding,以前主要是直接两个部件spin,现在可以用rhenium alloy直接在材料接面上spin。产能上,例如Lincoln Electric的焊接自动化使产能效率巨大提高。

  粉末冶金:3D打印烂大街,直接用钱当材料来打印结构,因为funding源源不断果然还是现在材料的主流。我听说的近年来的新工艺,五个里起码有四个是和这个有关的,其中三个是无视成本的。当然,发展初期太注重成本也没啥用。因为太多了一本书都写不完我就不细说了。

  machining什么的已经有9-axis了,再有就是coating啊什么的。。。

  大概就这样。

  说句不好听的,先来的几位都不怎么看文献的样子,回答这么大一个问题显得力不从心。

  我就随便挑几个喷一喷吧

  最长这个答案问题就很多,比如,金属材料热处理理解已经非常透彻了?主流观点都还认为马氏体相变,贝氏体相变的本质没有完全弄清楚,你就已经非常透彻了?

  又比如焊接这一段,焊接材料比母材的性能强有什么问题吗?换个焊条,换个工艺就行了。焊缝强度怎么设计,本质在于这个结构的强度需要,不是说强就好。

  唉太多了,都不知道怎么说

  做为一个材料学硕士,说说我的看法吧。工艺方面,在上个世纪就已经发展的很成熟了,而且各个细枝末节也都研究的很成熟了。新工艺无非就是磁控溅射,激光熔覆等等。什么水热法,溶胶凝胶法也都是很老的了。其实新材料这块,讲究的是发现新的体系而不是工艺。睡前胡言。

  先进制造技术是支撑全球第四次工业革命的重要基石,当前,中国正着力推进2035年实现社会主义现代化的战略安排,进入创新型国家前列是社会主义现代化的战略目标,突破关键核心技术是进入创新型国家前列的根本要求,加快发展先进制造技术是关键核心技术攻关的重要行动。

  先进金属材料制备加工技术是当今工业发展的一个重要方向,我国先进金属材料制备加工技术上虽取得了一定的成果,但依然需要科技创新,对于当今这个社会工业化的环境下,先进金属材料制备加工技术应用前景宽广,可以使加工质量、产品质量大幅提升。是树立品牌的一个前提条件,必将大幅度推动中国中国制造向中国智造转型。

  本文重点介绍近年来发展较快的三种先进金属材料制备加工技术,包括增材制造技术、飞秒激光技术、超声加工技术。

  一、增材制造技术

  增材制造是将计算机辅助设计、材料加工与成形技术三者融合,再使用特制材料将数字化模型文件通过软件与数控系统逐层堆积固化,制造出实体产品的制造技术。也就是说,只需要有一个想法,数据文件和对应的材料,就可以实现从想法到实体的直接转化。

  增材制造技术生产周期短,相对于传统的金属材料制备方法,增材制造对所需的制造能力要求较低,其需要的操作较少、易操作,而且增材制造技术占地面积小,方便携带,在一些特定的场合下也可以发挥作用。同时增材制造技术可以完美复刻3D软件上的制作模型,完成精准制造,可以实现传统成型方法无法完成的复杂结构,且制造后没有垃圾废料,提高了材料利用率。

  由于增材制造的这种技术特点,使得它受到全球的广泛关注,将有可能给传统的制造业来带一系列深刻的变革。在刚刚过去的几年里,航空装备零部件的制造与医疗器械的制造一直都是增材制造产品数量增长速度最高的应用场所。2020年全球增材制造收入已达158亿美元,2022年收入预测将攀升至239亿美元,到2024年将达到356亿美元。增材加工制造技术目前仍然处于高速发展时期,并且拥有旺盛的市场生命力。

  但是增材制造技术对原材料的要求相对较高,原材料成本高。同时增材制造的设备比较昂贵,一些关键部件还有赖于进口,这就限制了这项技术在普通产品上的应用。开发低成本的原材料及掌握关键技术降低设备成本是推广增材制造技术要解决的重要问题。

  二、飞秒激光技术

  飞秒激光技术是由激光电磁波或激光脉冲的各种形式自由快速运转的化学激光组成,其加工持续时间非常短,且具有非常高的瞬间运动速度和加工功率。其在加工过程中,激光可以轻松地直接实现对任何一种材料的精细激光加工、修补和激光微波衍射处理,激光在极短的精细加工持续时间和极小的作用空间内与其他化学物质相互作用,作用时间范围内的激光温度在瞬间内急剧地快速上升,并以激光等离子体向外快速运动喷发的各种形式作用下使飞秒激光斑去除。

  飞秒激光技术避免了传统加工中高温热融和熔化过程产生的质量问题,大幅降低和有效消除了由于传统加工过程管理中的高温热效应可能带来的许多其它负面影响。在超细微加工、修补领域有很好的应用前景。

  飞秒激光技术还处于起步阶段,该技术的发展和应用还需解决一系列的关键技术题目。如:目前没有形成一套完整的理论来解释在超快、超短、超强的极端条件下,激光与物质相互作用的物理本质;加大力度投资生产飞秒激光器、微加工系统,将其体积进一步小型化;改善其微加工的工作环境,延长其寿命;针对飞秒激光微加工的特性以及被加工材料的属性,开发模型设计的软件,对加工过程进行模拟和仿真,实现最佳参数加工。

  三、超声加工技术

  超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具,并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用,使工件材料表面逐步破碎的特种加工方法。在切削、拉丝模、深小孔加工等领域有独特的优势。超声加工在几十年里的到了迅猛发展,尤其是在难加工材料领域解决了很多关键的工艺问题,取得了良好的效果。

  超声加工已经逐步成为提高机械加工能效的一种重要手段。从应用行业上看,超声加工目前的主要应用于3C、航空航天、国防军工、5G新材料。在航空航天领域,产品质量要求高,重要材料如碳碳复合材料、碳纤维类具有高强度、低密度、耐超高温、耐腐蚀等优异特性,但其高强度、高弹性模量、耐磨损性在加工时难度大,不易切削、容易崩边、刀具磨损快。超声加工能减少刀具负荷,改善崩边毛刺现象,提高加工质量和效率。

  随着新材料、难加工材料、难加工结构与表面对加工质量和需求的提高,以及超声加工与电火花加工、电解加工、切削加工、磨削加工等结合起来形成复合加工,超声加工将在提升加工效率和质量有更广阔的应用前景。

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