硬质颗粒重复冲击TiN/Ti涂层损伤分析

航空发动机压气机叶片表面制备硬质涂层可显著提高其抗砂尘冲蚀性能,但砂粒高角度冲击对涂层损伤严重,易出现脆性裂纹。采用受控动能型重复冲击设备模拟硬质颗粒对涂层的高角度冲击,研究调制比、层数结构对TiN/Ti涂层冲击损伤的影响,并根据涂层损伤特征、冲击力学响应以及应力分布分析涂层的破坏机理。结果表明,TiN/Ti涂层出现剥落和圆周裂纹;硬质层内部、硬质层与结合层/过渡层界面存在高的应力梯度,而冲击坑点边缘硬质层上表层受到拉应力且由于材料堆起,在重复冲击下将导致涂层的疲劳剥落和圆周疲劳裂纹。调制比、层数显著影响涂层冲击响应过程,其中不同调制比的2层涂层,调制比为3:1的抗冲击性能较好;调制比为9:1的不同层数涂层,4层结构的抗冲击性能较好。     

复合材料胶粘界面结合强度激光冲击波检测的研究进展与展望

纤维增强树脂基复合材料因比强度/比模量高、抗疲劳/抗腐蚀性能好等优势,广泛应用于军/民用飞机上。为避免铆钉/螺栓连接时打孔造成纤维断裂、基体开裂和分层等损伤,常用胶粘方式进行连接。胶粘界面污染、粘接剂不均匀/老化等因素会导致“吻接”和“弱粘接”问题,而现有超声波、红外等无损检测技术无法检测评估,已成为复合材料结构安全隐患。激光冲击波界面结合强度检测技术(Laser bond inspection,LBI)是一种利用激光冲击波反射拉伸波的力学效应进行界面结合强度定量性评估的新型检测技术,可有效解决“吻接”和“弱粘接”的检测难题。本文介绍了激光冲击波界面结合强度检测的技术原理、特点及发展应用情况;分别从脉冲激光诱导冲击波特性、冲击波传播规律及材料动态响应、激光冲击层裂及损伤特征、界面结合强度检测方法 4个方面总结了国内外研究进展及亟待解决的关键问题。从发展大脉宽/均能量/高功率的纳秒激光器、建立多变量激光冲击波时空压力模型、构建复合材料高应变率力学模型、发明快速/准确/智能的检测方法和建立规范、统一的研究体系等方面进行展望。综合分析国内研究不足和技术差距,建议解决思路与方案,希望通过加强基...     

有限元数值仿真在激光冲击强化中的研究与应用

通过有限元数值仿真方法对激光冲击强化处理进行数值模拟是分析该处理工艺形成过程、优化参数、制定合理的工艺方案的有效方式.研究从激光诱导等离子体爆轰波压力计算模型和材料动态响应本构模型两个方面对激光冲击强化的数值仿真方法进行了分析,对现有数值仿真的研究思路和取得的研究成果进行了总结,并指出了现存的问题和进一步的研究重点.     

公益性项目"代建制"探讨

一、"代建制"的含义和实质 所谓"代建制",是指通过招标等方式,选择专业化的项目管理单位负责建设实施,严格控制项目投资、质量和工期,竣工验收后移交给使用单位的一种管理模式.     

发动机作动筒裂纹分析

发动机作动筒末端件孔边是裂纹故障多发部位,严重影响使用安全。对作动筒典型失效结构件进行断口观察、能谱分析,结果表明：断口上有明显的腐蚀产物和沿晶断裂特征;在裂纹源区、扩展区和裂纹尖端都出现了Na、K和Cl等杂质元素,具有典型的腐蚀特征;进一步对作动筒结构的力学分析表明,在使用过程中故障部位存在一定的拉应力,综合判断孔边裂纹失效模式为应力腐蚀开裂,腐蚀介质主要来自含Cl元素较多的潮湿使用环境。该研究结果对此类作动筒的使用和故障预防提供了借鉴。     

GH4133镍基高温合金激光冲击强化研究

为了研究激光冲击强化技术在高温部件上应用的可行性,研究了GH4133镍基高温合金激光冲击后强化效果的热稳定性。分别采用激光冲击强化、激光冲击强化加保温的方法进行处理,并利用SEM、显微硬度和残余应力的测试方法分析了温度对激光冲击处理后GH4133材料微观组织和力学性能的影响。通过冲击强化后涡轮叶片的高温疲劳试验验证强化效果的热稳定性,并分析其高温下的强化机制。结果表明,激光冲击强化可以在GH4133镍基高温合金表层产生较大残余压应力,细化晶粒;并且在温度作用下,激光冲击GH4133合金形成的细化晶粒在析出相的钉扎作用下具有较好的热稳定性。另一方面残余压应力的应力集中减小,分布均匀。两者的共同作用提高了强化效果的热稳定性,有利于疲劳性能的提高。     

喷丸对气门弹簧疲劳可靠性的影响

根据某发动机气门弹簧的服役环境和结构特征,设计了高频弹簧疲劳试验系统,同时对喷丸和未喷丸弹簧进行疲劳试验,测试了不同循环次数条件下气门全开和预压缩两种状态下弹簧的松弛率。结果表明:喷丸可提高弹簧气门全开和预压缩状态的松弛率,分别为68.1%和23.9%。并在99%置信度条件下采用统计分析发现:喷丸可提高气门弹簧气门全开和预压缩状态的松弛率,分别为69.8%和34.2%。同时分析了弹簧在一个循环周期内,预压缩和气门全开时松弛率没有对应关系的原因。     

激光冲击加载纯铜高应变率下剧烈塑性变形行为观察

利用高能短脉冲激光冲击技术(LSP)得到产生剧烈塑性变形的纯铜组织,借助XRD、EBSD等技术和硬度仪研究分析了这种塑性变形行为。结果表明,对纯铜表面进行激光冲击能够实现表层晶粒细化,接近纳米级,晶粒大小为20nm~200nm,且作用区域显微硬度提高35%,效果显著。分析认为,在高能激光冲击作用下,靶材产生超高应变率和剧烈塑性变形,进而发生动态再结晶,致使表面晶粒纳米化。     

激光冲击对K403镍基合金高温疲劳性能和断口形貌的影响

对K403镍基合金涡轮叶片进行激光冲击强化(LSP),利用高温高低周复合疲劳试验验证其强化效果。试验结果表明:冲击后裂纹源区附近平坦区较冲击前变大,在快速扩展(FCG)区,激光冲击强化后疲劳条纹间距减小,有大量二次裂纹产生。且强化后在材料表层会引发晶粒细化以及高残余压应力,但在550℃/150min保温下,残余应力部分发生松弛,但是表层细化结构有很好的热稳定性。相比冲击前样件,激光冲击强化后涡轮叶片疲劳寿命提高了140%。热松弛后的残余压应力和表面晶粒细化是镍基合金疲劳寿命提高的主要原因。