单晶/多晶镍轴向拉伸力学性能的分子动力学模拟

为提高航空发动机推重比采用整体叶盘新技术却带来了盘叶连接区域高风险失效问题。本文采用分子动力学对连接区单晶/多晶镍(SPSNi)的力学性能进行模拟,首先通过对比了不同晶态镍拉伸原子图。发现,由于单晶/多晶界面的存在使得拉伸后界面处的非晶化程度加剧,易于孔洞萌生,加剧了SPSNi突然断裂的风险。最后重点研究了单晶/多晶镍的应变率效应与温度效应。当应变率大于1í10_⁸s_^-1小于2í10_¹⁰s_^-1时,SPSNi对加载应变率几乎不敏感,屈服强度小幅上升。超过2í10_¹⁰s_^-1之后,其屈服强度随着应变率的增加而迅速下降。这是因为在高应变率下,SPSNi的FCC原子大规模迅速转变为无序的非晶结构,导致了晶体镍承载能力迅速下降。可以将应变率2í10_¹⁰s_^-1作为SPSNi拉伸变形的阈值。不同温度下,SPSNi屈服强度随温度的增大而线性下降。这是由于在温度的影响下,位错网络的初始镶嵌结构逐渐变得不规则,初始失配应力随着温度的升高而下降。     

钛合金整体叶盘叶型精密振动电解加工实验研究

针对钛合金整体叶盘叶栅通道狭窄、叶片型面复杂、扭转角度大等特点,采用片状电极对叶片型面进行双面同步精密振动电解加工。分析了电解加工参数对叶片加工精度和表面质量的影响,通过正交试验确定了合理的工艺参数,实现了整体叶盘的叶片叶身型面、根部R角及叶间流道的一次电解成形,型面误差为-0.023~0.040 mm,表面粗糙度为Ra0.53μm,达到了设计要求。对电解加工叶片型面试件的组织形貌进行扫描电镜观察,未发现晶间腐蚀和选择性腐蚀造成的点蚀现象。     

由涂层引入失谐的整体叶盘集中参数建模与振动特性分析

为了研究涂层参数失谐对整体叶盘振动特性的影响,创建含涂层的两自由度扇区集中参数模型,引入四种常见的主动失谐形式,详细分析了涂层质量、刚度、阻尼等参数失谐对系统振动特性的影响规律。创建含涂层参数失谐的整体叶盘集中参数模型,并由涂层引入常用的谐波、交替、线性及伪谐波四种形式的主动失谐。建立失谐后整体叶盘结构的运动方程,确定求解其固有频率及振动响应的方法,并给出了评价失谐程度的量化参数。通过实例分析了由涂层引入主动失谐后叶盘结构的振动特性。研究表明,叶盘系统发生由涂层引起的主动失谐后,系统最大响应随失谐量的增大呈现先上升后下降的趋势,有“阈值”现象。     

超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘用高温合金粉末特性研究Ⅱ：叶片用合金粉末

本文针对超瞬态凝固增材制造梯度整体涡轮叶盘高温合金叶片用合金粉末特性开展研究。根据合金的承温能力和JMatPro相平衡计算结果,选用DZ4125作为叶片材料,K418作为叶盘轮缘部位材料。采用真空感应熔炼氩气雾化制粉(VIGA)制备DZ4125高温合金粉末,筛分至53-105μm粒度范围,采用采用差示扫描量热分析（DSC）、场发射扫描电镜（FESEM）和能谱（EDS）、激光粒度仪、动态图像粒度粒形分析仪以及综合粉体性能测试仪对DZ4125高温合金粉末的相变温度、显微组织、析出相成分、元素偏析行为、粒度、粒形、松装密度、振实密度和流动性进行系统表征。结果表明：DZ4125比K418合金的固液凝固温度范围宽,过渡区DZ4125+K418混合成分合金其液相线温度和MC碳化物开始析出温度介于两种合金之间,γ′开始析出温度与两种合金相当。DZ4125合金粉末形貌主要为球形和近球形,表面和截面显微组织主要呈树枝晶结构。所含元素中偏析倾向较强的元素有Hf、Ta、Ti、Mo和W,而偏析倾向弱的元素包括Ni、Co、Cr和Al。粉末内部枝晶间区分布有细小的MC碳化物,尺寸约为200nm。激光衍射和动态图像分析法测得的DZ4125粉末粒度值接近,中位径D50分别为70.2μm和72.8μm。动态图像法测得DZ4125合金粉末具有较好的球形度,SPHT和b/l均值分别为0.91和0.86。所选DZ4125高温合金粉末具有较好的松装密度、振实密度和流动性,其松装和振实密度分别达到合金理论密度的52%和63%,压缩度为17.7%,且粉末具有较好的流动性（20.79 s?(50 g)-1）。     

闭式叶盘叶身加工切触点规划算法研究与实现

闭式整体叶盘是现代高推重比航空发动机采用的新结构。在对闭式整体叶盘叶身造型方法分析的基础上，提出基于叶片防扭曲高质量造型的等误差切触点规划算法，详细描述了算法中边界参数点确定、切削行参数划分、走刀步长确定和型值点网格化四个步骤，给出了该算法的在UGCAD系统中的实现及工程应用实例。实践证明，该算法可以保证加工质量、提高加工效率、节省系统资源，具有较强的工程实践意义。     

开式整体叶盘通道侧铣粗加工技术的研究

整体叶盘从锻造毛坯到最终零件加工成型,需要切除大量的多余材料。本文提出了一种开式整体叶盘通道区域五坐标粗加工刀具轨迹规划方法。该方法通过生成整体叶盘薄壁叶片的直纹包络面,以确定叶盘通道粗加工区域的边界轮廓;基于直纹面五轴侧铣加工刀具轨迹双点偏置生成方式,利用投影法规划开式整体叶盘通道区域粗铣加工的刀心点轨迹与刀轴矢量方向。加工实践表明,开式整体叶盘的粗加工效率提高30%以上,同时,显著优化了后续半精加工和精加工工序的环境。     

整体叶盘叶栅通道电解加工工具电极进给方向优化设计

整体叶盘叶栅通道的加工是在叶片型面精加工至满足设计要求之前不可缺少的工艺步骤。设计了工具电极径向进给加工叶栅通道的模式,为了提高整体叶盘叶栅通道余量分布的均匀性,还提出了电极进给方向的优化策略。分析了通道型面在进给方向上的前后遮挡情况,比较所有采样点在与进给方向垂直的方向上坐标分量的差值,得到不同进给方向的余量差。以通道叶盆、叶背型面余量均匀、余量差均衡为准则,搜索出最优进给方向。在电解加工机床上展开试验研究,结果表明,采用优化后的进给方向进行加工,可获得余量更均匀、两侧型面余量差较均衡的叶栅通道。     

Study of tool trajectory in blisk channel ECM with spiral feeding

Electrochemical machining (ECM) plays an important role in blisk manufacturing. There are two steps in blisk ECM: machining of channels and precise shaping of blade profiles. In channel machining, channels are machined in the workpiece with allowance left to the following process. Therefore, the main aim of channel machining with ECM is to improve the allowance distribution. With this aim, a new ECM method for blisk channels, spiral feeding ECM, is developed in which the cathode feeds from blade tip to hub along with rotation motion around its axis. Through this combined motion, twisted channels are produced in the workpiece. The relationship between feed position and rotation angle is presented in the form of a mathematical model. Experiments with a feed rate of 1 mm/min confirm that spiral feeding ECM is feasible and efficient. Compared with radial ECM, the allowance differences in blank back and blank basin decrease by 32.7% and 33.6%, respectively. The surface roughnesses Ra in blank back, blank basin, and hub are 0.358, 0.308, and 0.102 µm, respectively. Thus, the allowance distribution is improved to be more uniform considerably and the surface quality is relatively high.     

六轴联动电火花加工数控系统及机床

针对闭式整体涡轮叶盘的特殊加工要求,充分利用六轴联动所能提供的空间可达性．提出并实现了一些专门用于加工闭式涡轮叶盘的特殊功能,旨在大幅提高系统的加工效率与精度。降低加工成本。基于开源操作系统与可编程运动控制器,开发了六轴联动电火花加工数控系统．用于控制3个移动轴和3个回转轴的同时插补。该系统包括连续平滑的空间曲线路径及电极空间姿态角的六轴联动单位弧长增量法直接插补技术、曲线路径的六轴联动伺服进给与回退技术、曲线路径的六轴联动抬刀技术等。六轴联动极大地提高了加工柔性与自由度。使该系统可用于更多类型、更复杂曲面的加工。