金属材料增材制造及其在民用航空领域的应用研究现状

金属增材制造技术以逐层快速熔/凝、堆积金属或合金材料为基本原理,以"添加"制造的方式成形任意形状零件,具有成形效率高、材料利用率高、成本低、复杂异形结构和高熔点材料的成形能力强等优点,在民用航空构件的减重、快速构型更改、集成化制造等方面具有传统工艺无法比拟的技术优势.面向增材制造技术的金属原材料和成形工艺丰富多样,为制备不同尺寸、不同形状、不同使用环境要求的构件提供了更多的选择,为减重、增效、成本控制提供了新的路径.因此,国内外均在积极制订相关重大战略规划以抢占增材制造创新技术先机、推进制造业的转型升级.全球制造商和高校等机构开展了大量增材制造原材料、工艺、性能方面的应用研究,其中以民用航空尖端制造业的应用研究最为典型.与其他领域不同,增材制造金属构件在民机上的装机应用需要经历严格的适航验证程序,形成标准规范技术体系,实现制造过程和产品质量的稳定可控,最终才能装机使用.本文介绍了金属增材制造的国内外政策概况、原材料与成形工艺分类、无损检测类型、民用飞机的应用研究情况,指出了针对金属增材制造在民用航空领域扩大应用的研究和发展趋势.     

扫描路径对激光立体成形TC4构件热-力场的影响

为减缓激光立体成形过程中由于大的热梯度导致的残余应力和变形,首先采用原位测量监测成形过程中基板的温度及变形演化,并以此校验有限元模型,然后利用校准模型研究不同扫描路径对激光立体成形TC4钛合金构件热-力场演化行为的影响。结果表明:模拟结果与实验吻合良好。最大热梯度和最大拉应力均出现在第一层扫描过程中,温度梯度随沉积层数增加而逐渐减小。长边单向扫描方式下基板的变形量最大,而采用短边往复扫描方式下残余应力和变形最小;采用棋盘格扫描方式能有效减小基板的变形,但不能减小构件的残余应力。另外,基板的横向弯曲变形能有效抑制基板的纵向弯曲,而相变诱导的应力释放对激光立体成形构件的残余应力和变形具有显著的影响。     

玻璃性质计算软件的开发

使用瀑布模型,借助语言,开发出能够计算各种玻璃性质的计算软件。在VCWlN98上,该软件通过实例运行计算,不仅窗口界面清楚,具有联机帮助功能;而且计算包含的内容全面,计算结果准确。     

Ni60合金激光多层涂覆研究

采用Ｎｉ６０合金进行了激光多层涂覆的实硷研究,获得了厚达１２ｍｍ的多层涂层,涂层的侧壁与基底垂直,其内部组织由细小的枝晶构成,各涂覆层之间结合良好。     

复合凝聚法制备枸杞玉米黄质纳米胶囊及其性质研究

本文以宁夏枸杞提取的玉米黄质为芯材,明胶、羧甲基纤维素钠(sodium carboxymethyl cellulose,CMC)作为壁材,利用复合凝聚法制备枸杞玉米黄质纳米胶囊,优化其制备工艺,并对纳米胶囊的性质表征及贮藏稳定性进行研究。结果表明,玉米黄质纳米胶囊的最佳制备工艺为:芯材溶剂浓度0.5%,玉米黄质浓度15 mg/mL芯材溶剂,壁材浓度0.5%,乳化剂浓度0.5%(Tween 80:Span 80=1:1,w/w),固化剂浓度20 U/g明胶。该条件下包埋率为92.60%±2.91%,平均粒径210.7 nm,多分散指数(polydispersity index,PDI)为0.063,Zeta电位为-11.5 mV。显微图像显示其呈现规则的球形结构;X-射线衍射分析结果表明,玉米黄质经包埋后以无定形的状态存在,水溶性得到了改善;贮藏稳定性结果表明,纳米胶囊结构能有效保护玉米黄质,从而抵抗温度、光照、氧气引起的氧化降解,防腐剂山梨酸钾和苯甲酸钠可与玉米黄质纳米胶囊在体系中共存。     

蒸汽压缩式水冷制冷机的双冷凝器热回收技术

本文在佣分析的基础上提出了制冷机组双冷凝器设计和冷凝热焓差再分配的概念以某饭店的一台电动蒸汽压缩式水冷制冷机组为例综合分析了进出机组的能量流和（yong）流：分析结果显示蒸汽压缩式制冷机组的（yong）损失源于蒸汽压缩制冷原理固有的缺陷,冷凝排出的（yong）是机组主要的（yong）损失之一：在简要分析了已提出的各种冷凝热回收理论和技术的特点的基础上,提出了一种空调系统节能的新方法,采用两级冷凝直接回收制冷机组的冷凝热,并以此为依据对该宾馆的制冷机组进行了改造：实验表明改造后该饭店热力站系统的能耗显著降低,并且与改造前相比机组的性能得到改善。     

热处理过程智能信息化生产调度技术

热处理是制造业中至关重要的一环,针对热处理企业的多品种变批量生产模式,合理协调车间生产资源、保障产品的质量,提高生产效率、降低生产能耗、提升企业智能化管理水平,是热处理企业亟待解决的难题。基于热处理的实际生产过程,利用物联网信息采集、异构信息数据融合、生产流程信息化管控等技术,结合生产调度遗传算法,构建了一套热处理智能化管控系统平台。通过系统平台,实现了热处理过程的生产实时调度,提高生产效率,提升热处理产品质量一致性的管控能力。     

激光立体成形Rene88DT镍基高温合金沉积态组织研究

目的基于激光立体成形(Laser Solid Forming, LSF)过程中所存在的近快速凝固特性,以Rene88DT合金为研究对象,考察激光立体成形Rene88DT沉积态微观组织特征和相形成规律。方法通过LSF技术制备Rene88DT镍基高温合金单道沉积试样,采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对组织进行观察,并用能谱仪(EDS)对试样中的析出相及微区成分进行分析。结果激光立体成形Rene88DT合金沉积态组织主要由沿趋于平行沉积方向生长的γ柱状晶组成,由于枝晶偏析的存在,以富Nb为主的块状MC碳化物以及板条状η(Ni_3Ti)相于枝晶间区域析出。随着沉积高度的增加,一次枝晶臂间距有所增大,二次枝晶臂逐渐发达,同时,γ'相体积分数和尺寸逐渐减小,沉积层的硬度相应降低。结论尽管激光立体成形熔池凝固已属于近快速凝固范围,熔池凝固过程中,溶质原子同样易于在晶界处形成偏聚,导致晶界弱化,在成形热应力作用下易形成沿晶裂纹。     

超高碳钢超级贝氏体转变及组织与性能

研究了碳含量1.26wt%的超高碳钢在等温淬火后的组织及其对拉伸力学性能的影响。结果表明,超高碳钢的等温淬火组织为超级贝氏体（Superbainite）+残留碳化物的复相组织。超级贝氏体的形成是因为超高碳钢中的高碳成分及铝元素的添加。由于原奥氏体晶粒细化,超级贝氏体的形核率增加,长大路径缩短,使转变速率加快。形貌观察表明,贝氏体铁素体片和残留奥氏体薄膜的厚度只随着等温温度的降低而减小;奥氏体化温度对贝氏体铁素体片厚度没有影响,但超级贝氏体组织的尺寸会随奥氏体化温度提高而增加。拉伸试验结果表明,随着等温时间的延长,抗拉强度逐渐升高,但断后伸长率却先增加后减小;等温温度或奥氏体化温度升高均会引起抗拉强度降低,但伸长率增加。     

激光立体成形Rene88DT高温合金γ′相的高温粗化行为研究

采用激光立体成形技术(LSF)制备Rene88DT高温合金,对其在760～840℃温度区间进行高温短时(4～16h)时效处理,采用微观测试分析方法对高温短时时效处理后γ′相形态、尺寸变化及粗化动力学行为进行了研究。结果表明:激光立体成形Rene88DT高温合金在高温短时时效条件下,γ′相分布均匀,形态基本为球形,时效温度对γ′相的影响比时效时间更为显著;γ′相的粗化规律符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论,γ′粗化激活能Q=211.65kJ/mol,γ′相的粗化行为主要由Ti和Al在基体中的扩散所控制。