移动热源作用下电火花线切割加工电极丝三维温度场模拟

往复走丝和“中走丝”电火花线切割机床是中国独创的电加工设备,在模具制造等行业发挥着重要作用.由于其电极丝是重复使用的,因此电极丝损耗是普遍存在的问题.在电极丝与工件之间相对运动的情况下,建立了移动热源条件下的电极丝传热模型,通过有限元分析对单脉冲放电条件下电极丝表面温度场进行了三维仿真,发现当走丝速度增加时电极丝熔融区...     

热等静压温度对激光选区熔化成形GH3536裂纹和组织性能的影响

利用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备了GH3536镍基高温合金,研究了不同热等静压(Hot isostatic pressing,HIP)温度对SLM成形GH3536合金裂纹和组织性能的影响。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning electron microscope,SEM)、电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)、电子探针显微分析仪(Electron probe microanalyzer,EPMA)等方式表征了GH3536相组成和组织演变,利用高温持久性能试验机测试合金室温和高温拉伸性能。结果表明：经HIP后,SLM成形GH3536合金相组成保持不变,均为γ相,但晶格常数降低,且随着HIP温度的升高而降低。SLM态合金中存在10～100μm的微裂纹和气孔缺陷,微裂纹主要存在于熔池边界。经HIP后,合金中微裂纹完全消除,但仍存在少量孔洞。GH3536合金经高温高压处理后,晶粒尺寸增大,抗拉强度有所降低。其中SLM态试样室温抗拉强度...     

基于半导体温差发电的能源采集系统研究

为了解决无线传感器网络供电问题,减少对传统电池电源供电的依靠,设计了一种热量能源采集系统。该装置主要由热电采集模块和电源管理电路组成。搭建了热电采集平台和性能测试平台,通过对热电采集模块性能特性进行分析,设计了一个电源管理电路。电源管理电路主要由DC/DC转换模块、控制单元和存储单元组成。实验结果表明热电采集装置能够有效地采集环境中的热能,电源管理电路能够有效地存储采集的直流电能,且转换效率能够达到60%。     

热处理对激光选区熔化GH3536合金组织演变规律的影响研究

利用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技术制备了GH3536镍基高温合金,研究了直接时效、固溶及热等静压处理对SLM合金组织和裂纹的影响规律,利用XRD、SEM、EPMA、EBSD、TEM等方法表征相组成和组织演变。结果表明:SLM态组成相为γ相,经固溶和时效热处理后,晶界析出针棒状和片层状相,EPMA结果表明这些相富含C、Cr、Mo,主要组成为Laves相和碳化物相;SLM态试样经固溶热处理后,合金元素扩散加强,熔池边界逐渐消失;SLM态平均晶粒尺寸13.18μm,经高温热处理后,合金晶粒发生再结晶,平均晶粒尺寸减小,经固溶处理后平均晶粒尺寸为12.01μm,而经热等静压处理(1050℃/3h/120MPa)后平均晶粒尺寸为10.87μm。SLM态试样中存在10～100μm的微裂纹,裂纹起源于熔池内部并贯穿熔化道;经直接时效和固溶热处理后微裂纹未明显改善,而热等静压则可完全消除微裂纹。     

在线稳恒磁场对激光选区熔化成形GH3536组织和性能各向异性的影响

研究了外加在线稳恒磁场对激光选区熔化（Selective Laser Melting, SLM）成形GH3536合金组织及力学性能各向异性的影响。设计了可作用于激光选区熔化成形台面的在线磁场发生装置,可产生最大强度为0.3 T、竖直向上的稳恒磁场。当无磁场和施加0.1 T、0.3 T磁场时,对成形试样进行了微观表征和拉伸试验。结果表明：随着磁场强度的增加,试样致密度由96.4%升高至98.8%,晶粒取向逐渐由强（001）取向转变为（001）、（101）和（111）的均匀取向。在0.1 T磁场下,试样沿沉积方向的织构指数由6.843下降至6.363;在0.3 T磁场下,织构指数下降至5.718。在稳恒磁场的作用下,试样沿扫描和沉积方向的抗拉强度及延伸率差异有明显改善。在0.1 T磁场下,强度和延伸率差异相对于无磁场时分别减小了14.1%和11.1%;在0.3 T磁场下,则减小了47.5%和55.3%。理论分析与计算认为,晶粒取向和性能各向异性的改变主要是由于外加磁场产生了10⁵ N/m³量级的热电磁力,进而枝晶生长方向发生改变。     

激光功率对双激光粉末床熔融GH3536合金搭接区组织和性能的影响

多激光粉末床熔融（ML-PBF）采用多束激光并行加工，是提高制造效率和大尺寸零件整体化增材制造的有效方法。但不同的激光束实际工作时参数难以保持一致，特别是激光功率会存在偏差，其中多激光搭接区最为关键。笔者通过设置4组差值为10、20、30、40 W的激光功率组合，探究了激光功率对ML-PBF制备的GH3536镍基高温合金搭接区组织和性能的影响。结果表明：成形试样的致密度最高可达99.6%，但搭接激光功率增大不仅会导致致密度降低至99.3%，孔隙率超过0.08%，还会导致γ相的衍射峰向大角度偏移，晶格常数降低。同时，随着搭接激光功率增大，搭接区内的晶粒尺寸由14.57μm增大至17.23μm，大角度晶界占比由36.66%上升至55.91%。搭接区内残余应力随着搭接激光功率的增大而先降低后升高，在激光功率相差30 W时降至最低值43.8 MPa。搭接区硬度随着搭接激光功率的增大而降低，由297.3 HV3降低至291.1 HV3。4组激光功率组合下制备的试样的极限抗拉强度在792.9～830.9 MPa范围内，当激光功率相差10 W时强度达到最高值，延伸率为23.7%。增大搭接激光功率会降...     

多激光粉床熔融成形GH3536合金搭接区域组织与性能特征研究

利用多激光粉床熔融（ML-PBF）设备成形了GH3536高温合金，系统研究了单激光区、双激光区以及四激光区成形试样的缺陷、显微组织和拉伸性能的变化规律。结果表明：随着激光束的增多，试样表面质量得到改善，但致密度由99.82%（单激光区）降低到92.35%（双激光区）和98.97%（四激光区）。同时，多激光搭接区的重熔导致部分晶粒再结晶，沿（001）的择优生长取向更加显著，织构指数也由单激光成形试样的3.040分别提升到了3.403和3.465。但是，单激光区、双激光区和四激光区的大角度晶界比例逐渐降低，由65.9%分别降低到50.1%和46.3%。此外，搭接区的残余应力呈现降低趋势，单激光区、双激光区和四激光区分别为192.3 MPa,106.5 MPa和44.1 MPa。三者的室温拉伸强度相差较小，均达到了800 MPa以上，断裂延伸率由30.3%（单激光区）降低到25.9%（双激光区）和25.4%（四激光区），这主要是搭接区内的孔洞和裂纹缺陷造成的。研究结果有望为多激光粉床熔融制备大尺寸镍基高温合金零部件提供有效的参考。