工艺技术

利用激光成形技术可用粉末制造飞机零件 航空航天工业采用一种激光成形技术，用粉末状钛制造高科技钛件。这是一种新的工艺，可以降低样机零件的生产成本。美国明尼苏达州的研究人员研究了这种激光成形工艺，可把钛合金粉末沉积到基材上，形成可加工到低表面粗糙度值的“预成形”形状。这种工艺可比传统的铸造法或其他加工方法减少生产废品８０％，并把生产周期从几个月减少到几周。 激光成形工艺是在惰性气体（通常是氩气）室中采用高功率二氧化碳激光熔化基材和正在沉积的钛粉。采用这种工艺制造零件，激光保持不变，而零件本身通过计算机…     

低温动态喷涂研究

低温气体动态喷涂 (ＣＧＤＳ)是一种通过沉积粉末金属达到近无余量涂层的方法。这种方法不会因高温而破坏沉积层的完整性和稳定性。现有的工艺 ,如喷涂沉积、焊接沉积和激光表面熔覆都不能得到充分的控制。由于熔化原材料要求达到2 0 0 0℃的高温而引起变形和微观结构变化。ＣＧＤＳ采用高压和加热到较低温度 (15 0～ 30 0℃ )的高流速气体 ,在低温下沉积各种材料。通过使用收敛 /扩散喷嘴 ,气体喷流和夹在喷流中的粉末被加速到 5 0 0～ 10 0 0ｍ/ｓ。颗粒命中靶子表面 ,撞击并凝固 ,形成局部锻造连接。所形成的金属涂层仅有 1%～ 5 %的孔隙…     

激光成形技术——用粉末制造飞机零件

航空航天工业中采用一种激光成形技术 ,用粉末状钛制造高科技钛件。这是一种新的工艺 ,可以降低样机零件的生产成本。美国明尼苏达州的研究人员研究了这种激光成形工艺 ,可把钛合金粉末沉积到基材上 ,形成可加工到低表面粗糙度值的“预成形”形状。这种工艺可比传统的铸造法或其他加工方法减少生产废品 80 % ,并把生产周期从几个月减少到几周。激光成形工艺是在惰性气体 (通常是氩气 )室中采用高功率二氧化碳激光熔化基材和正在沉积的钛粉。采用这种工艺制造零件 ,激光保持不变 ,而零件本身通过计算机数控 (ＣＮＣ)装置移动。ＣＮＣ机床随刀…     

粉末流化床浸涂工艺

用流化床进行塑料粉末涂覆,是一种简便易行的工艺方法。文中介绍了流化床设备中关键部件——透气多孔隔板的制造工艺、流化床浸涂粉末材料的选择和浸涂工艺的选取。该工艺己成功地应用于多种产品中。     

大型复杂系统制造的革命性转变——美国AVM项目分析

“自适应运载器制造”（AVM）研究项目将使大型航字与防务（A＆D）装备的制造模式发生革命性转变。这种模式集成了很多先进的工具和技术，但其先进性究竟如何体现，它与目前理论上流行的协同制造方式有何区别，作用是否被夸大？带着这些疑问，本文对AVM项目进行了深入研究，认为国防大型复杂系统制造业发生革命性转变是一种必然趋势，AVM项目或将推动这种趋势快速变为现实。     

高强铝合金电子束焊工艺

本文依据我国运载器发展对装配工艺的要求和国外现状，综合论述了厚壁板铝合金液体贮箱焊装工作中气体保护焊存在的问题，铝合金电子束焊接工艺特征和焊接缺陷的防止措施。     

喷射成形大型航宇合金零件

喷射成形技术正在很快成为制造飞机发动机镍铝超级合金零件的一种最具成本 -效益的可靠方法。这种技术采用很细的金属合金雾滴制造零件 ,在许多情况下用这种方法制造的零件比传统方法制造的零件更坚固 ,更有韧性。在加工时采用氩气或氮气使金属呈雾状 ,形成液滴 (10～ 50 0 μｍ) ,然后通过锥形喷流沉积在预成形件的表面。添加陶瓷颗粒 (5～ 15μｍ碳化硅 )转换合金涂层以形成金属基复合材料。该工艺特别适于制造发动机环和外壳等零件 ,在某些情况下比传统制造方法降低生产成本 30 %。随着飞机发动机体积增大 ,通过传统方法制造令人满意的、…     

粉末高温合金研究进展与应用

粉末高温合金由于特有的组织与性能已成为制造先进航空发动机涡轮盘的优选材料.为提升航空发动机的使用性能及可靠性,对粉末高温合金从材料、制造技术到涡轮盘的工程化应用进行全面和深入的研究,在粉末盘相应的关键技术上取得突破性进展,确立粉末盘制备的工艺路线,并制定工艺与检测的技术文件.为缩短研制周期,优化工艺过程.数值模拟技术也在粉末盘制备过程中得到广泛应用,并取得初步验证实验结果.     

TC11 粉末钛合金的微观组织及其形成机理

通过旋转电极制粉及后续的热等静压工艺制备了全致密的TC11粉末钛合金,分析了材料的微观组织,通过理论分析和有限元模拟的方式探讨了材料独特的微观组织的形成机理.分析结果表明:粉末冶金TC11的微观组织主要由条片α+相间β相组成,同时还有部分细小的等轴α分布在粉末颗粒界面处.这种独特的微观组织是由两种工艺共同作用产生的.     

粉末火箭发动机研究进展

新型粉末火箭是以颗粒形态燃料或氧化剂为主要推进工质,以少量流化气体为输送介质的火箭推进系统,具有推力可调、多脉冲工作的功能和结构简单、环境温度适应性强、工作可靠性高等性能优势,在近地空间开发、深空探测等领域具有深远的研究价值。本文针对粉末火箭发展历史及技术现状进行了概述分析,并以此梳理出粉末推进剂装填与改性、粉末供给输送、粉末喷注与燃烧等主要关键技术,并对包括冷态标定、常压点火以及样机试车等粉末火箭发动机系统研究过程进行了介绍,同时提出了高性能粉末推进剂研究、发动机低压点火、粉末输送分流与多点喷注、发动机系统控制、环境温度适应潜力等是粉末火箭发动机技术的发展方向。通过对粉末火箭发动机研究经验归纳整理,明确了粉末发动机自身工作特点与优势。     

航天运载器结构先进材料及工艺技术应用与发展展望

先进结构是支撑航天运载器研制及航天任务实施的基础,而先进材料与工艺技术则是先进航天运载器结构研制的重要基石。本文在简要论述航天运载器结构特点及我国发展趋势的基础上,综述了我国航天运载器结构金属材料、复合材料和智能材料的应用与发展需求,最后从超大型结构制造、整体高精高性能制造、复合材料结构制造、增材制造和绿色制造五个方面综述了航天结构先进工艺技术的未来发展趋势,并对重点研究方向进行了展望。     

多组分铜基金属粉末选区激光烧结试验研究

对自行设计制备的多组分铜基金属粉末(组分包括纯Cu粉末、预合金CuSn和CuP粉末)进行了激光烧结实验。工艺研究结果表明,该粉末体系在一定的激光参数和铺粉参数条件下,可实现对"球化"效应和翘曲变形的有效控制。利用X射线衍射仪和扫描电镜研究了激光烧结试样的物相、表面形貌和显微组织。结果表明,多组分铜基金属粉末的成形机制为液相烧结机制,粘结金属CuSn熔化形成的液相渗入结构金属Cu颗粒之间,通过液相的"桥接"作用而形成烧结颈,从而充分粘结未熔Cu颗粒;而P元素则起稀释剂的作用,在烧结过程中与氧反应生成CuPO₃,使金属颗粒表面避免氧化。最后给出了激光烧结上述金属粉末制造齿轮的加工实例,其致密度达理论密度的82％,而横向尺寸误差仅为1.9％。     

用于研制高性能金属粉末材料的超音雾化快速凝固装置

气体雾化技术已被用于研制和开发多种高性能快速凝固粉末材料。本文介绍了一台哈尔滨工业大学自行研制的多功能超音雾化快速凝固装置。该装置可用于制备快速凝固合金粉末或雾化沉积毛坯。     

冷喷涂工艺参数对TC4涂层性能的影响

为了研究冷喷涂技术在TC4基板上沉积TC4涂层的性能,分析了喷涂气体种类和温度对涂层孔隙率、硬度和粉末利用率的影响规律。采用N_2和He两种气体以及400、500和600℃进行喷涂工艺试验研究。结果表明:在He或者N_2下,温度越高,制备的涂层越致密,涂层硬度越高,粉末利用率也越高;相同气体温度条件下,采用He制备的涂层较N_2更加致密,涂层硬度更高,粉末利用率也较N_2高。采用He、气体温度600℃、喷涂压力0.9 MPa,制备的涂层孔隙率低到0.8%,硬度达到440 HV0.2,硬度相对基体提高33%,粉末利用率高达88.2%。     

电子束选区熔化过程中吹粉机理及因素分析综述

电子束选区熔化（SEBM）过程中,粉末颗粒在电子束作用下带负电引起库仑相互作用,易造成粉末散射,发生吹粉现象。此现象会导致电子枪放电、束流不稳定、粉末不均匀铺展等问题,继而造成工艺不稳定而加工停止。为扩大SEBM工艺适用范围,以电子束与粉末相互作用为基础,从粉末特性和工艺参数两方面分析了吹粉的形成机理及影响因素,根据降低粉末间静电力的方式总结了预防吹粉的措施,最后阐述了吹粉问题在SEBM基础研究方面的发展方向,以期为SEBM长期工作稳定性、可靠性的提高及质量提升提供参考。     

大尺寸薄壁Inconel 718环件粉末热等静压近净成形

采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法(Electrode induction melting gas atomization, EIGA)制备了Inconel718预合金粉末,并对预合金粉末进行了表征。通过预合金粉末热等静压工艺制备了Inconel 718粉末合金坯料并测试力学性能,力学性能接近锻件。采用有限元法进行了Inconel 718环件的热等静压数值模拟,并结合模具设计,实现了粉末高温合金复杂结构件的整体近净成形。     

激光选区熔化用AlSi10Mg粉末显微组织与性能

采用超音速气体雾化制备Al Si10Mg粉末,粉末经分级后通过激光选区熔化制成试块。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究粉末和试块的微观组织、组成相及演变情况,通过拉伸实验测试试块的室温拉伸性能。结果表明,Al Si10Mg粉末粒径分布符合激光选区熔化工艺要求,粉末呈球形或类球形。粉末组织细小均匀,主要由α(Al)基体和(α+Si)共晶组成。试块熔池形貌清晰可见,组织均匀、致密,其致密度达到99.5%;该组织中仅存在α(Al)和极少量Si相,几乎所有合金元素均固溶于Al基体中。经室温拉伸性能测试,试块的抗拉强度达到了442 MPa。     

直接模拟蒙特卡罗羽流模拟的两相作用模型

为了数值模拟包含气体分子和凝相颗粒的两相羽流场,使用自主开发的羽流计算软件(PWS)对两相作用模型进行研究。计算均匀气流对颗粒的加速过程,结果与理论解一致,证明气体分子对颗粒的单向作用模型合理。计算气体分子在颗粒表面的反射时,将全局坐标系转换到颗粒坐标系确定其法线,再转换到法线坐标系进行镜面反射或漫反射。将这种间接法与使用反射向量的分布函数的直接法进行了对比。对同一个气体分子在颗粒表面的反射进行1×106次数值试验,两种方法所得镜面反射的速度向量均符合空间均匀分布,漫反射的速度向量分布相互一致。使用两种方法模拟150N液体火箭发动机的两相羽流场,所得气相羽流场几乎相同,间接法计算效率较高。液滴颗粒对气流场的影响主要集中在轴线附近,与无液滴的气流场相比,有液滴时会使气流温度升高、压强增大、马赫数减小。     

一种导热复合材料

美国的两家公司即先进陶瓷公司和EPIC公司最近推出了一种具有很高热导率的聚合物基复合材料。这种材料由先进陶瓷公司生产的有良好导热性的氮化硼陶瓷粉末和聚苯并嗪（PB）复合而成。材料的热导率为20-35kV／m·K,而普通以硅为填料的环氧树脂的热导率仅为0.7-2W／m·K,这种复合材料可以使用普通的聚合物加工工艺,如模压工艺并采用适当的固化方法来制造,其各类产品将可用于电子封装、基底材料、集成电路板,以及电子控制元件、计算机壳体等各种应用领域。一种导热复合材料@蒋宇平     

金属构件选区激光熔化成形技术

金属构件由粉末直接成形是快速成形技术的发展方向.现阶段已有的金属粉末直接快速成形技术主要有选区激光烧结、激光熔覆和选区激光熔化的3种工艺.前两种方法不能直接制造出可直接使用的达到一定尺寸精度和表面粗糙度要求的金属构件.选区激光熔化方法利用直径30～50μm的聚焦激光束,把金属或合金粉末选区逐层熔化,堆积成一个冶金结合、组织致密的实体.其外形不需进一步加工,经抛光或简单表面处理就可直接作模具或工件使用.本文对现阶段国内外快速成形金属零件的主要的3种工艺方法进行简要评述,着重介绍选区激光熔化技术的设备和工艺的研究现状和发展前景.