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.     

工艺参数对激光快速成形TC4钛合金组织及成形质量的影响

通过改变激光快速成形过程中激光功率、扫描速度、搭接率、Z轴增量AZ等工艺参数，研究了各工艺参数对Ti-6Al-4V合金组织及成形质量的影响规律。结果表明：随着激光功率尸的提高，柱状晶的长度逐渐变短并转变为类似等轴晶的不规则晶粒；在相同的激光功率下，柱状晶的尺度随着激光扫描速度矿的增加变得细且长；当P／V值大于933W·s／mm时，晶粒呈现等轴晶形态。存在一个临界搭接率，当搭接率为30％时，成形件内部组织基本质量良好，只是在靠近基材区域有少量的熔合不良；如搭接率小于30％，两相邻熔覆道之间的搭接区将出现形状不规则的熔合不良现象。另外，△Z过小会造成重熔深度变大，层与层的结合处组织粗大；△Z过大时会造成层间熔合不良。     

电弧放电对G-R阻尼装置参数设计的影响

阻尼电阻值设计是G-R阻尼装置抑制投切电容器过电压的关键,为获得最佳抑制效果,需对影响阻尼电阻值的因素开展研究,其中,真空断路器投切电容器过程中产生的电弧放电是重要影响因素。为此,建立电弧放电条件下阻尼装置投入运行时的等效电路,并讨论电弧放电对投切电容器过电压的影响。以Mayr电弧模型作为单次放电模型,建立电弧重燃模型,分析单相、两相及三相多次重燃条件下的投切电容器过电压的特征。在此基础上,分析电弧放电对最佳阻尼电阻值设计的影响。研究结果表明：电弧放电并不能改变过电压先随阻尼电阻的增大而减小、后随阻尼电阻的增大而增大的变化规律;在电弧重燃条件下最佳阻尼电阻值比未考虑电弧放电时减小了大约5Ω,从G-R装置设计角度来看电阻减小可在一定程度上减少G-R装置的体积和成本,减小量约为10%。     

煤层气井压裂伤害机理及低伤害压裂液研究

分析压裂液对煤层的伤害机理和液体吸附引起煤基质的伤害程度,总结清洁压裂液和活性水压裂液的性质,并针对这两种压裂液存在的问题提出改进措施.     

中小型航天器爆炸螺栓解锁冲击响应特性

爆炸螺栓在中小型航天器分离中有着广泛应用,在解锁过程中会产生高频、强瞬态冲击波,对航天器内部搭载设备形成冲击,因此爆炸螺栓解锁引起的航天器冲击响应是航天工程中必须考虑的问题.基于有限元分析软件Abaqus,采用耦合欧拉-拉格朗日算法建立爆炸螺栓三维流体与固体耦合模型,对爆炸过程进行计算.通过爆炸过程的计算结果,分析螺栓解锁过程中的冲击响应特性,并与试验数据对比验证爆炸螺栓模型的有效性.结果表明,爆炸螺栓解锁可分为爆炸和撞击两个过程,撞击过程产生的冲击响应较爆炸过程更剧烈,其加速度谱峰值约为爆炸过程的3倍.     

碳中和目标下四川梭罗沟金矿铁镁质尾矿固碳潜力评估

铁镁质矿物可在自然条件下与CO₂反应形成稳定的碳酸盐矿物,是一种安全、经济且长久的碳捕获与封存方式。介绍了铁镁质矿物固碳机理,基于四川梭罗沟金矿铁镁质尾矿储量大,且可封存CO₂的CaO、MgO和FeO等成分占比高,分析了其固碳能力及潜力。初步估算梭罗沟金矿现有尾矿的CO₂封存量高达164万t,按目前的生产效率估算未来年均CO₂封存量约12万t,未来生产的尾矿至少可以封存CO₂ 246万t。参考ERW法可将梭罗沟金矿尾矿砂进一步分选出铁镁质矿物后,喷撒在农田使其自然风化消耗CO₂,全面推广将极大地降低CO₂封存成本。     

激光立体成形TC4钛合金组织和力学性能研究

采用实验研究的方法,对比分析了激光立体成形TC4钛合金不同热处理状态下的显微组织、静载力学性能和拉伸断口。研究结果表明,沉积态内部有较明显的层带结构,去应力退火和固溶时效均能减弱层带从而均匀化组织;去应力退火处理对强度和塑性提高较少,固溶时效处理则能显著提高综合力学性能。断口分析表明,固溶时效态的室温拉伸试样为韧性断口,而沉积态和去应力退火态拉伸试样拉伸断口均为混合型断口。通过显微组织和拉伸断口分析,重点解释了解理断面形成机理为:裂纹沿α/β界面快速扩展形成解理断面,裂纹尖端的空洞与裂纹连接形成解理面上的韧窝。     

包钢庆华13000m~3/h空分设备安装与调试总结

介绍外压缩流程13000 m3/h空分设备的性能参数和配置特点,总结空分设备安装过程中发现的特种设备检验、工程设计等问题,阐述空分设备不经过裸冷直接启动的经验和调试过程中空压机组等出现的问题与处理方法。     

中、高煤阶煤岩压裂裂缝导流能力实验研究

运用FCES-100长期裂缝导流仪,测试了中、高煤阶煤岩水力裂缝的长期导流能力,并考虑了煤粉对导流能力的伤害,提出了简易测试煤层复杂裂缝导流能力的方法。通过室内实验测试分析认为,不同煤阶煤岩由于力学性质等的不同,在相同条件下其导流能力有明显的差异,煤层水力压裂施工设计中应考虑煤阶对裂缝导流能力的影响;支撑剂嵌入对煤岩裂缝导流能力伤害严重,适当增加铺砂浓度、加大支撑剂粒径、压裂液中加入分散剂可以降低支撑剂嵌入和煤粉的伤害;裂缝形态对煤岩的导流能力也存在影响,多条裂缝与单一裂缝的导流能力不同。