面向单晶涡轮叶片的氧化硅基陶瓷型芯快速成形性能EI北大核心CSCD

将光固化成型和凝胶注模技术相结合成形涡轮叶片陶瓷型芯,克服了熔模铸造中陶瓷型芯制备周期长、成本高、响应慢等不足,对新型复杂结构单晶叶片的快速研制具有重要意义。研究氧化硅基陶瓷型芯的高温强度和收缩率演变规律,探究了纳米氧化锆和铝粉的添加量以及烧结时间对其影响。通过场发射扫描电镜对样件的微观形貌进行表征,采用三点抗弯法测试了样件的高温强度。结果表明:当纳米氧化锆质量分数为2.16%、铝粉质量分数为9.8%、烧结时间为3.9 h时,氧化硅基陶瓷型芯的高温强度达到14.3 MPa,满足单晶叶片定向凝固铸造需求。制备的陶瓷型芯表面无明显裂纹,结构完整,成型质量较好。     

基于光固化增材制造技术的陶瓷成形方法

目的 利用光固化增材制造技术成形复杂形状陶瓷零件。方法 以光敏树脂和陶瓷粉体混合得到氧化铝和氧化硅陶瓷浆料,浆料固体含量体积分数均超过55%。采用基于数字光处理技术的光固化增材制造设备,设计了一种栅栏式刮刀,可实现打印过程中高固含量浆料的均匀涂层和搅拌。光源波长为405 nm,面光源像素尺寸为50 μm,最小分层厚度为10 μm。在5 mW/cm2光强下分层曝光,分析在不同粉体的浆料固化性能,得到陶瓷坯体,经过脱脂烧结,完成陶瓷成形。结果 氧化硅浆料的透光性明显强于氧化铝浆料,氧化铝浆料的临界曝光强度更容易引发固化反应,测试件最小壁厚为0.2 mm,最小可成形孔为0.1 mm,并对氧化铝齿轮、螺钉、镂空摆件及氧化硅陶瓷型芯等复杂结构的陶瓷零件进行了验证。结论 基于光固化成形的增材制造可以实现高精度的复杂陶瓷零件成形,对拓展陶瓷成形方法具有重要意义。     

空心涡轮叶片凝胶注模陶瓷浆料的设计与制备

为获得较低的黏度、较好流动性以及高固相含量的陶瓷浆料,采用同轴圆筒旋转黏度计,测试了不同配方双峰级配电熔刚玉粉体浆料的表观黏度,研究了粉体粒径、颗粒形貌以及级配比例对浆料流动性和固相含量的影响规律.研究表明:粗细颗粒的大粒径比、规则球形、宽粒度分布有利于制备低黏度高固相含量的陶瓷浆料.成功制备了表观黏度仅为0.411 Pa·s、固相含量为63%的陶瓷浆料,制备的陶瓷铸型在1 300℃下的强度大于18 MPa,烧成收缩率小于1%.     

基于内高压成形方法的航空发动机空心叶片工艺设计

目的成形精度更高、质量更好的航空发动机钣金空心叶片。方法对空心叶片的结构进行分析,设计出了一种带有刚性凸模的内高压成形方法。根据塑性变形理论分析了零件的受力状况,根据所制定的工艺路线建立了有限元模型,对成形过程中的不同的管坯直径、内压大小、刚性凸模尺寸等工艺参数进行了仿真。结果得到了成形空心叶片的最优的工艺路线和工艺参数,有效抑制了零件的过度减薄和回弹等现象。结论通过此带有刚性凸模的内高压成形方法,可以很好地实现该零件的虚拟成形。     

基于光固化技术增材制造陶瓷和金属的研究进展

增材制造是目前极具发展潜力的前沿技术之一。光固化增材技术作为增材制造的一个分支,具有高效、低能耗和成型精度高等优点,可解决传统工艺制备复杂结构金属和陶瓷存在的周期长、加工困难和成本高等问题,具有良好的经济和技术优势。光固化成型致密/多孔氧化物陶瓷已被广泛开发,并成功应用于微电子组件、光子晶体和骨科植入物等领域,但光固化非氧化物陶瓷和金属材料的应用基础理论和成型技术还未十分成熟,适宜于光固化工艺的陶瓷和金属浆料的制备仍面临很多挑战。本文综述了光固化增材制造氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和金属材料的研究进展,从浆料制备、光固化成型和后处理三个阶段分析了光固化增材制备三种材料的主要技术难点和可能的解决方案,最后指出了光固化陶瓷和金属材料的未来发展方向。     

单晶空心叶片用AC-2陶瓷型芯的组织和性能研究

利用扫描电镜技术和X射线衍射技术研究了AC－2氧化铝基陶瓷型芯的微观结构和相组成，并测试了该型芯的室温和高温性能，结果表明AC－2型氧化铝基陶瓷型芯的综合性能优于AC－1型芯。     

基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术研究进展

陶瓷以其优异的热物理化学性能在航空航天、能源、环保以及生物医疗等领域具有极大的应用潜力。随着这些领域相关技术的快速发展, 其核心零件部件外形结构设计日益复杂、内部组织逐步走向定制化、梯度化。陶瓷具有硬度高、脆性大等特点, 较难通过传统的加工成形方法实现异形结构零件的制造, 最终限制了陶瓷材料的工程应用范围。激光增材制造技术作为一种快速发展的增材制造技术, 在复杂精密陶瓷零部件的制造中具有显著优势: 无模、精度高、响应快以及周期短, 同时能够实现陶瓷零件组织结构灵活调配, 有望解决上述异形结构陶瓷零件成形问题。本文综述了多种基于粉末成形的激光增材制造陶瓷技术: 基于粉末床熔融的激光选区烧结和激光选区熔化; 基于定向能量沉积的激光近净成形技术。主要讨论了各类激光增材陶瓷技术的成形原理与特点, 综述了激光选区烧结技术中陶瓷坯体后处理致密化工艺以及激光选区熔化和激光近净成形技术这两种技术中所打印陶瓷坯体基体裂纹开裂行为分析及其控制方法的研究进展, 对比分析了激光选区烧结、激光选区熔化以及激光近净成形技术在成形陶瓷零件的技术特征, 最后展望了激光增材制造陶瓷技术的未来发展趋势。     

第二代单晶高温合金空心涡轮叶片凝固过程数值模拟研究

为优化单晶空心涡轮叶片制造工艺及降低制造成本 ,采用 90年代ProCAST大型软件包对单晶空心涡轮叶片的凝固过程进行数值模拟 .建立了空心叶片模拟系统的实体模型 ,对其进行四面体网格剖分 ;计算并测试了单晶高温合金空心叶片定向凝固过程温度场 ,进行了单晶空心叶片定向凝固过程工艺优化 .结果表明 :计算结果和测试结果吻合良好 ,在大于 1 2 0 0℃时误差小于 2 % ;通过分析单晶高温合金空心涡轮叶片的凝固过程 ,对单晶空心叶片定向凝固过程工艺优化 ,获得良好的效果 .     

凝胶注模空心叶片氧化铝基陶瓷铸型的中温强度

使用聚酰亚胺和磷酸铝作为黏结剂,基于三点抗弯强度测试、热重-差热分析、X射线衍射和扫描电镜分析,研究含黏结剂标准试样的抗弯强度、热失重行为、预烧后的物相变化以及显微结构。结果表明:500℃之前,聚酰亚胺通过熔融交联对氧化铝等陶瓷颗粒产生黏结作用,坯体300℃强度由3MPa提高到5MPa以上;升温至约500℃(升温速率为30℃/h),聚酰亚胺基本烧失,对氧化铝基陶瓷铸型增强作用消失。三种磷酸铝(正磷酸铝、偏磷酸铝、磷酸二氢铝)可分别将坯体500℃的"零强度"提高至0.2,0.2MPa和0.8MPa。通过浸渍磷酸二氢铝,成功制备无断芯和偏芯缺陷的空心涡轮叶片一体式陶瓷铸型。     

高压喷水设备在空心叶片脱芯工艺中的应用

研究了内腔形状比较复杂的涡轮叶片铸件脱芯方法，结果表明：在化学腐蚀法脱芯的基础上辅之以高压喷水设备，可以较有效的清除叶片内通道的残芯，通过试验得出了合适的工艺参数。     

某航空发动机涡轮叶片的断裂分析

某型航空发动机在外场服役过程中出现声音异常现象,地面检查发现高压1,2级涡轮叶片以及高压2级涡轮导向叶片全部折断。通过现场勘查、断口分析以及金相检查等手段,确认了由伸根梨形孔处断裂的高压1级涡轮叶片是该次失效的首断件,聚集分布的铸造疏松缺陷是引起其早期疲劳断裂的主要原因;其他各级涡轮叶片断裂均属二次损伤引起的过载断裂。     

数值模拟在整铸涡轮精密成形中的应用现状

随着计算方法和铸造工艺的发展,数值模拟技术在铸造领域中得到了广泛应用.涡轮作为发动机上的重要热端部件,其结构伴随着发动机的更新换代,向着精密化、轻量化、薄壁化方向发展,数值模拟技术也成为铸造工作者控制涡轮质量的重要手段.目前相关学者通过铸造模拟软件对涡轮精密成形的充型过程与宏观物理场结果进行分析,依据模拟结果来改善铸造...     

粉料粒度对定向空心叶片陶瓷型芯质量的影响

通过几种陶瓷型芯粉料粒度及其叶片浇成率的对比，力图弄清陶瓷型芯质量不稳定的原因，寻找提高叶片合格率的措施。文中对不同粉料粒度的型芯之烧结机理进行了讨论。     

一种复杂空心叶片陶瓷型芯模具夹紧机构的改进EI

途述了某发动机空心叶片陶瓷型芯模具夹紧机构的改进及原理分析。新的夹紧机构设计合理，夹紧力大，操作方便，生产效率高，适用于批生产。     

国外数字化精密成形技术的应用现状分析

分析了数字化精密成形技术理论知识,重点针对国外数字化精密塑性成形和数字化精密铸造2种具有代表性的成形技术进行研究,对2项技术的应用现状进行了追踪分析。结合国内实际情况,提出对我国数字化精密成形技术发展切实可行的建议。     

精铸型壳的增材制造技术研究进展

增材制造技术用于精密铸造领域,可以满足市场对精密铸件的短周期、个性化、多样化、柔性制造的需求.增材制造技术可以制作树脂模型代替蜡模进行精密铸造,但更高效的方法是用增材制造技术直接制备精铸型壳.目前可用于制备精铸型壳的增材制造技术主要有三维打印法(3DP)、选择性激光烧结法(SLS)、光固化成形法(SLA)以及浆料挤出法...     

Additive Manufacturing of Precision Biomaterials

Biomaterials play a critical role in modern medicine as surgical guides, implants for tissue repair, and as drug delivery systems. The emerging paradigm of precision medicine exploits individual patient information to tailor clinical therapy. While the main focus of precision medicine to date is the design of improved pharmaceutical treatments based on “-omics” data, the concept extends to all forms of customized medical care. This includes the design of precision biomaterials that are tailored to meet specific patient needs. Additive manufacturing (AM) enables free-form manufacturing and mass customization, and is a critical enabling technology for the clinical implementation of precision biomaterials. Materials scientists and engineers can contribute to the realization of precision biomaterials by developing new AM technologies, synthesizing advanced (bio)materials for AM, and improving medical-image-based digital design. As the field matures, AM is poised to provide patient-specific tissue and organ substitutes, reproducible microtissues for drug screening and disease modeling, personalized drug delivery systems, as well as customized medical devices.