TiAl合金粉床电子束选区熔化成形研究进展

粉床电子束选区熔化成形是增材制造脆性TiAl合金复杂构件的理想技术。从原料粉末、致密化、化学成分、微观组织、凝固及相变、后处理、力学性能、成形精度与表面粗糙度等几个方面综述了粉床电子束选区熔化成形TiAl合金的研究现状,对目前存在的问题及应对措施进行了评述,并对其未来研究方向进行了展望。     

等离子旋转电极法制取镍基高温合金粉末工世的研究

对高温合金粉末PREP法制粉工艺的经济性、粉末雾化机制、主要的工艺参数及粉末的质量都进行了分析研究，并在此基础上提出了我国PREP法制取高温合金粉末工艺的发展方向。目前在工业生产中形成规模并具有代表性的有两种高温合金粉末生产Xi艺：氮气雾化制粉（AA法）和等离子旋转电极制粉（PREP法），其原理如图1示，这两种工艺分别是美国和俄罗斯两个粉末高温合金研制较先进国家的主要制粉工艺。我国目前高温合金粉末生产和研制主要的是PREP法制粉工艺。本文主要从经济和技术角度对PREP法制粉工艺的某些问题进行研究。PREP法制粉工…     

选区熔化过程多尺度多物理场建模研究进展

选区熔化技术是一种基于粉末床的、能够精确成形复杂零件、调控微观组织和性能的金属增材制造技术,其成形过程的计算机模拟对于生产实践具有重要指导意义。综述了国内外的研究现状,首先介绍选区熔化技术的原理及其特点;然后介绍国内外对选区熔化过程已经开展的计算机模拟技术的研究进展;并进一步重点介绍针对电子束选区熔化过程的多尺度多物理场模型,主要包括:(1)微观尺度电子束与材料相互作用的能量吸收模型;(2)细观尺度从铺粉到粉末加热、熔化、流动、沉积成形全过程的模型;(3)宏观尺度零件成形过程模型。     

电子束焊在航空发动机风扇盘组合件中的应用

本文主要介绍了某型发动机风扇盘组合件盘间联接采用电子束焊时,各级盘的机械加工工艺,以及为电子束焊时应该创造的工艺条件;说明了电子束焊接时的工艺过程、技术要求、焊接前后出现的问题及处理工艺技术的方法。     

基于增材制造的异种金属一体化成形关键问题

随着航空航天技术的发展关键部件性能需求逐渐提高,单一材料部件已经无法满足严苛服役条件下的性能需求,而异种金属材料的直接近净成形制备是航空航天、国防及军工等关键领域研究的重点方向。目前传统异种金属材料制备面临加工工艺与材料物性匹配问题、界面缺陷控制以及一体化成形困难等诸多瓶颈,利用增材制造技术制备异种金属部件成为材料成形及增材制造领域的重要发展方向。本文介绍了定向能量沉积、激光选区熔化和电子束熔化在异种金属增材制造中的研究现状,对粉末铺放工艺、高能束与粉层适配性、全互溶合金析出相控制、非互溶材料高能束连接问题及界面成分分布控制进行了梳理与总结,并提出了解决方法。最后,对异种金属增材制造在航空航天领域的未来发展方向进行了展望。     

镁-二氧化碳冲压发动机粉末燃料供应特性研究

为了研究镁-二氧化碳冲压发动机粉末燃料供应特性，搭建了粉末流量实时监测系统、高背压模拟系统和粉末喷注可视化实验系统，对所供应粉末流量的准确性和稳定性、不同载气流量下供粉状态和粉末喷注特性等供应性能进行了详细分析。结果表明：采用气固两相流壅塞式供应方式，可以确保供应系统在模拟发动机工作过程中的高背压环境下稳定且精确地供应粉末，实测粉末流量与理论最大偏差4.8%；为保证发动机工作稳定性，燃烧试验应在载气压力稳定阶段开展，此过程中供粉流量仅与活塞速度和粉末装填密度有关；在研究的载气流量范围内，载气流量对供粉流量影响不明显，但对粉末喷注特性有显著影响。粉末喷注速度随载气流量增大而线性增加，同时喷注锥角随载气流量增大则先减小后增大。综合粉末掺混、分散和发动机组织燃烧性能等多方面考虑，为提高模型冲压发动机理论燃烧性能，在后期点火试验中载气流量与粉末流量比可以初步设计在0.68附近。     

球磨介质对机械球磨法制备纳米锑粉影响的研究

为探讨不同的球磨介质对球磨法制备纳米锑粉的影响,以250μm大小的锑粉为原料,采用干法机械球磨以及添加不同的球磨介质进行湿法机械球磨的方式制备出不同类型的锑基粉末。应用XRD、TEM及FT-IR对制备的锑基粉末的结构、形貌及粒径大小进行了表征分析。研究结果表明:不同的球磨介质对机械球磨法制备纳米锑粉的作用是不同的。采用干法机械球磨制备出的锑粉会产生氧化现象,采用湿法球磨可制备出纳米锑粉。当球磨介质为蒸馏水时,可有效防止纳米锑粉的氧化,但锑粉的分散性不佳;当球磨介质为蒸馏水和十二烷基硫酸钠时,可制备出分散均匀、粒径分布不均匀的纳米锑粉;当球磨介质为蒸馏水和OP-10时,可制备出分散均匀、粒径分布均匀纳米锑粉,锑粉的平均粒径约为20nm。     

电子束选区熔化成形技术及应用

电子束选区熔化成形技术是一种以电子束为热源的金属材料增材制造技术,可成形具有复杂形状的高性能金属零部件,在航空航天、生物医疗、汽车制造等领域有着广阔的应用前景。简要介绍了电子束选区熔化成形技术的基本原理,综述了不同粉末材料电子束选区熔化成形组织与性能研究现状、电子束选区熔化成形过程数值模拟方法、电子束选区熔化成形技术的应用,最后指出改进技术迫切需要解决的问题并展望其未来发展趋势。     

等离子旋转电极法制取镍基高温合金粉末工艺的研究

目前在工业生产中形成规模并具有代表性的有两种高温合金粉末生产工艺:氩气雾化制粉(AA法)和等离子旋转电极制粉(PREP法),其原理如图1示,这两种工艺分别是美国和俄罗斯两个粉末高温合金研制较先进国家的主要制粉工艺.我国目前高温合金粉末生产和研制主要的是PREP法制粉工艺.本文主要从经济和技术角度对PREP法制粉工艺的某些问题进行研究.     

3D打印材料应用和研究现状

综述了3D打印领域内六种典型3D打印工艺各自所用的3D打印材料,从物理形态上主要包含液态光敏树脂材料、薄材(纸张、塑料膜)、低熔点丝材和粉末材料四种;从成分上则几乎涵盖了目前生产生活中的各类材料包括塑料、树脂、蜡等高分子材料,金属和合金材料,陶瓷材料等.立体光刻(Stereo Lithigraphy Apparatus,SLA)工艺的材料为感光性的液态树脂,即光敏树脂;叠层实体制造(Laminated Object Manufacturing,LOM)工艺的材料为纸张、塑料膜等薄材;熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)工艺的材料主要为便于熔融的低熔点丝状材料,主要为蜡丝、聚烯烃树脂丝、聚酰胺丝、ABS塑料丝等高分子材料;选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)的材料是各类粉末,包括尼龙粉、覆裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、蜡粉、金属粉(打印后常须进行再烧结及渗铜处理)、覆蜡陶瓷粉、覆蜡金属粉以及覆裹热凝树脂细沙等;选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)工艺使用与SLS一样的粉末材料,不仅具有SLS优点,而且成型件致密度更高,力学性能更好;三维打印与胶粘(Three Dimensional Printing and Gluing,3DP)工艺的材料同样为粉末材料,但这些粉末是通过喷头喷涂黏结剂被黏结在一起,同时将零件的截面“印刷”在材料粉末上面,类似于纸张彩色打印,可通过设置三原色黏结剂及喷头系统,实现彩色立体打印.对3D打印材料质量和产量的发展方向也进行了分析和展望.     

电子束焊接技术在南方公司的发展和应用

本文简要介绍了电子束焊接技术在中国南方航空动力机械公司的发展和应用概况，重点分析了几种典型航空发动机零组件电子束焊接的工艺难点、保证稳定批量生产的经验和技术措施。     

基于亥姆霍兹线圈的电子束偏转扫描技术研究

针对电子束偏转扫描频率低以及扫描线圈磁场不均匀的问题,研究了电子束在磁场中的运动原理,设计了基于亥姆霍兹线圈的电子束偏转扫描线圈,并研究了相应的驱动电路。由电子枪的结构尺寸及亥姆霍兹线圈的基本原理设计了扫描线圈,由电子枪加速电压、工作距离及所需偏转范围确定了所需磁场强度,并进一步计算了安匝数。设计了基于PID控制的高频扫描驱动电路。结果表明,所设计的电子束偏转扫描线圈的磁场强度均匀性高,其驱动电路性能稳定,流过扫描线圈3A电流高达30kHz。     

真空电子束焊在我国航空机载设备上的应用及发展趋势

介绍了真空电子束焊接工艺的优越性能,举例阐述了此项工艺在我国航空机载设备中的应用状况,指出了真空电子束焊在我国机载设备应用中存在的问题,并展望了发展趋势。     

小尺寸燃烧室短管的电子束焊接工艺研究

燃烧室短管原设计采用氩弧焊4点焊接,由于短管尺寸小、数量多,氩弧焊焊点在使用过程中容易开裂,造成短管脱落,影响发动机的正常使用。为了解决燃烧室短管的连接强度问题,研究了短管的电子束焊接工艺方法,解决了短管装配定位、焊缝成形差、内部缺陷多等问题,通过电子束流的快速偏转焊接,有效提高了焊缝的质量和焊接的效率。     

某机钛合金叶片阻尼凸台等离子喷涂试验分析

针对某机钛合金叶片阻尼凸台的等离子喷涂质量不稳定问题，通过采用调整设备、增加工装、改善吹砂质量、优选工艺参数的方法，提高零件喷涂一次合格率，增强涂层稳定性。     

高压球形气瓶焊缝结构设计与焊接工艺

研究了气瓶赤道焊缝区的结构优化设计和焊接工艺改进措施,焊缝区渐变补强设计提高了焊缝区的应变协调性,改进电子束与焊缝作用方式解决了内部飞溅问题,采用优化的电子束工艺参数进行焊接。结果表明:焊接接头质量达到了GJB1718A—2005《电子束焊接》标准Ⅰ级焊缝,焊缝及热影响区力学性能与母材相当,气瓶进行鉴定试验,性能指标满足设计要求。气瓶焊缝结构优化设计,降低了焊缝处应力水平,减少应力集中,通过改进焊接工艺提高了电子束焊缝质量。     

立楔诱导高超声速分离流动的被动控制研究

双模态超燃冲压发动机由于压力扰动可能发生不起动现象,造成推力严重下降,对飞行稳定性与飞行安全具有很强的破坏性.不起动初始阶段主要受到激波与边界层相互作用引起的流动分离影响,希望通过控制分离达到改善流动的目的.采用5阶特征型WENO(weighted essentially non-oscillator)格式与3阶TVD(total variation diminishing)型Runge-Kutta(R-K)格式的高精度数值方法,求解三维Navier-Stokes(N-S)方程,研究与分析了凸起物和被动吹吸两种被动控制方法对激波与边界层相互作用导致的高超声速流动分离现象的控制效果.结果表明:凸起物通过诱导流向涡形成,改变空间压力分布,减弱二次分离,影响分离结构;吹吸方式的被动控制技术通过平衡分离区与再附区之间的高低压差,降低逆压梯度,使压力分布与分离区域发生改变.      

BNi-2钎料真空电子束钎焊

探讨了真空电子束钎焊过程中电子束钎焊工艺参数对钎料润湿性和试板温度场的影响作用,以及BNi-2钎料钎焊不锈钢时的接头组织。获得了真空电子束钎焊优化工艺参数,为不锈钢结构件的真空电子束钎焊工艺提供了理论依据。     

一种爆炸喷涂NiCrAl尺寸修复涂层的工艺研制

采用正交试验设计方法,研究了粉末粒度、氧燃比、送粉氮气流量和喷涂距离4因素对爆炸喷涂NiCrAl涂层组织和性能的影响,并利用扫描电镜对涂层微观组织进行了研究,通过对涂层孔隙率、显微硬度和拉伸结合强度的检测,研究了4因素对涂层性能影响的规律。根据正交试验结果,确定优化后的工艺参数为粉末粒度13～45μm,氧燃比为1.25,送粉氮气流量20 L/min,喷涂距离170 mm。优化工艺后喷涂的NiCrAl涂层组织均匀致密、硬度高、拉伸结合强度好。     

基于扫描轨迹控制的电子束加工技术

在通用真空电子束焊机的基础上配置两对电子束偏转线圈、工控机(IPC)、NI多功能数据采集卡、功率放大器以及虚拟仪器软件LabVIEW,构建一个电子束扫描控制系统.利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描频率以及加热区域电子束能量密度的分配进行离线编辑,以及对扫描轨迹、电子束束流进行实时调节和控制.使用该系统进行了不锈钢毛细管板结构的钎焊试验;对铌钛异种合金采用不对称热输入的扫描加热方式进行焊接;对于不能直接焊接的异种金属(如Re-Ti),可使用本系统的扫描加热技术,通过粉末冶炼制备中间过渡层.