改善TiAl合金高温抗氧化性能的研究进展

综述了改善TiAl合金高温抗氧化性能的近期研究进展,着重介绍了合金元素对TiAl合金高温抗氧化性能的影响、表面改性及抗氧化涂层对改善其高温抗氧化性能的作用等.综合来看,通过合金化并结合先进的表面防护方法是改善TiAl合金800℃以上高温抗氧化性能的非常有效的途径.     

低膨胀高温合金的发展与应用

自７０年代初开始研究低膨胀高温合金以来，已取得了很大进展，相继有十几种不同类型的低膨胀高温合金问世，并被广泛地用于航空发动机上，以缩小旋转部件和固定部件之间的间隙。研究表明，合金元素和热加工工艺对组织和性能有重要影响。     

TiAl合金中的氧扩散及恒温氧化研究现状

TiAl合金由于高比强度和优异的高温力学性能,是一种极具应用潜力的轻质高温结构材料,但存在脆性大、室温塑性差以及800℃以上抗氧化能力不足是其工程应用的最大障碍。本文对TiAl合金的恒温氧化行为、氧扩散以及氧化后力学性能变化规律进行了总结。基于服役环境条件下合金中的氧扩散规律及受控机制,对改善合金高温抗氧化性能的表面处理和合金化研究现状进行了归纳。分析了TiAl合金高温抗氧化行为研究及其控制技术在今后一段时期的发展趋势。     

稀土Y对低膨胀高温合金显微组织和界面的影响

运用分析电子显微术、高分辨电子显微术、化学相分析和 X-射线衍射等方法分析研究了Fe-Ni-Co-Nb-Ti-Si低膨胀高温合金的相组成和相结构 ,以及稀土对合金的组织和性能的影响规律。结果显示 ,微量的稀土主要存在于合金的片状相中 ,并使其晶体结构发生变化。加入适量的稀土 Y后 ,合金片状相变得更加细密、均匀。和不含稀土的低膨胀高温合金相比 ,含 Y的低膨胀高温合金中片状相与基体的晶格错配由 0 .7%下降到 0 .0 7% ,表明界面应力明显下降     

冷却方式对超因瓦合金热膨胀与软磁性能的影响研究

通过金相显微镜、X射线衍射分析、热膨胀性能测试和软磁性能测试等方法，研究了850 ℃均匀化退火后炉冷（FC）、空冷（AC）、水冷淬火（WQ）和液氮淬火（LNQ）四种冷却方式对FeNi32Co5合金的显微组织、热膨胀和软磁性能的影响，同时进一步分析了回火处理对合金综合性能的影响。结果表明，OS，FC，AC和WQ试样主要为面心立方（fcc）奥氏体相，同时含有少量的体心立方（bcc）相，LNQ试样出现大量bcc马氏体相，退火后各试样晶粒均发生粗化；WQ试样在20~100℃的平均线膨胀系数α(20~100 ℃)仅为0.38×10-6·K-1，较原始OS试样降低了56.32%，并且最大磁导率μm提升至1.908 k，矫顽力Hc降低至91.32 A/m；对WQ试样进行315 ℃回火处理（WQ-TP）后有效改善了由热应力导致的软磁性能损伤，WQ-TP试样的最大磁导率μm进一步提升至2.993 k，矫顽力Hc降低至57.8 A/m，同时保持了优异的低膨胀性能（α(20~100 ℃) = 0.54×10-6·K-1）。综合考虑下，对均匀化退火后的合金进行水冷淬火和回火处理可获得兼具优异的软磁性能和低膨胀性能的FeNi32Co5合金。     

快速凝固Al-Fe-MRE高温铝合金的研究

 研究快速凝固铝铁混合稀土高温铝合金的粉末制备及性能、粉末合金热成形、粉末合金的组织及性能的关系等。用氩气及氦气超音速雾化制得粉末获得的冷却速度为 5× 1 0 3～ 7× 1 0 6 K/s。用金相及扫描电镜观察粉末颗粒的形貌呈球形 ,粉末尺寸越小 ,组织越细。通过对挤压成形的Al-Fe-MRE粉末合金的室温、高温及热暴露试验 ,得到其力学性能及影响性能的因素     

现代金属基复合材料的进展

近几年来,国外金属基复合材料的研究进入全盛时期,在应用领域内也取得相当大的成功。不仅航空航天工业竞相选用,连汽车、电子、医疗器材等部门也表现出强烈的兴趣。然而,总的来说,金属基复合材料仍是为满足航空航天需要而发展。例如,高温合金复合材料,可为更先进的火箭发动机和燃气涡轮提供所需的高温强度;钛及钛-铝基复合材料可为航空航天飞机提供所需的轻重量和高温性能;铝基和镁基复合材料可为航空和空间结构提供所需的轻重量和高刚性。     

TZM合金组织及性能研究

采用非自耗电弧熔炼和电子束熔炼的方法制备了TZM合金锭,研究了Zr元素含量变化对合金组织和力学性能的影响,探索了合金的高温抗氧化性能.研究发现,TZM合金显微组织由Mo固溶体基体和第二相颗粒组成,由于固溶强化和弥散强化,合金在1250℃的压缩强度大于400MPa,是纯Mo的近4倍,而且当Zr含量为0.08%(质量分数)时,压缩强度最高.采用包埋渗法在TZM合金表面涂覆Al-Si涂层能明显改善合金的抗氧化性能.     

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温性能的研究

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗.使用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X衍射仪(XRD)检测了合金渗层的形貌、合金元素含量与相组成,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能与高温耐磨性能的改善效果.结果显示,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相...     

Al含量对一种新型高W，Mo的Ni3Al基合金组织和性能的影响

为满足1050℃使用的等温锻模具材料的需求,在IC6合金成分的基础上研制了一种新型的高W,Mo强化的Ni3Al基等轴晶合金,尝试在合金中添加了不同含量的铝改善合金的抗氧化性能,并研究了铝对合金微观组织和1050℃拉伸性能和1100℃持久性能的影响.采用带能谱的扫描电镜分析了合金微观组织以及氧化膜形貌,采用X射线衍射分析了合金氧化膜的相组成.研究结果显示,随铝含量从7wt%增加到8wt%,合金的氧化增重速率明显降低,氧化皮脱落量减少,合金的抗氧化性能明显提高.力学性能测试结果表明,铝含量为7.5wt%的合金具有较好的综合高温性能,当铝含量提高到8wt%时,合金中的初生γ＇相大量增加,合金高温强度明显降低.     

基于飞机油箱模型形状特征油量测量切片步长选择方法研究

 在分析飞机数字式油量测量过程中目前广泛使用的切片法油量测量原理的基础上,针对现有的定步长切片法无法得到准确、可靠的燃油质量特性数据库的缺陷,结合对飞机油箱模型形状特征的分析,提出了基于飞机油箱模型形状特征的油量测量切片步长选择方法。此方法包括切片步长整体和局部选择两个过程,整体选择以实现相邻两切片平面所夹油箱模型体积近似相等为目的来确定切片步长,以体现油箱模型截面整体变化规律;局部选择以设计切片平面与截面突变平面重合或尽可能接近的方式,突出油箱截面的局部变化特征。实验结果表明：该切片步长选择方法较定步长方法能够建立更为合理、可靠的燃油质量特性数据库,从而提高了油量测量精度。     

跨流域高超声速绕流Boltzmann模型方程并行算法

通过对Boltzmann方程碰撞积分进行模型化处理,提出了统一描述各流域复杂高超声速流动输运现象的气体分子速度分布函数控制方程,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖的速度空间离散降维,构造出直接求解分子速度分布函数的气体动理论耦合迭代数值格式,研制了复杂飞行器高超声速绕流气动热力学计算模型。基于对气体动理论数值计算方法内在并行性、变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性的分析研究,使用区域分解并行化方法提出了新型的气体动理论数值算法并行方案;研究了数据的并行分布与并行执行特征,开展了大规模的并行化程序设计,构造了可稳定运行于成千上万CPU的高性能并行算法,用以模拟各流域复杂飞行器的高超声速绕流问题。以稀薄流到连续流环境下不同Knudsen数、不同马赫数的可重复使用类球锥卫星体及翼身组合复杂飞行器等气动力、热绕流问题为研究对象展开大规模并行计算,并进行算法验证,所得计算结果与理论分析、直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)的模拟值及有关实验数据吻合较好,揭示了飞行器跨流域高超声速下的复杂流动机理与变化规律,提供了一条能够可靠模拟高超声速飞行器跨流域气动力及热问题的统一的算法应用研究途径。     

二维翼段颤振的μ控制

 采用超声电机作为作动器来实现含控制面的翼段颤振鲁棒抑制。针对作者设计的二维翼段颤振主动抑制系统，通过理论与实验相结合的方法，建立了考虑沉浮方向阻尼和作动器模型参数不确定性的控制系统模型，设计了μ控制器，并对控制器做了降阶处理。数值仿真和风洞试验表明，μ控制器可有效地抑制颤振的发生，将颤振临界速度提高23.4%。相对于H_∞控制器，μ控制器的控制效果和鲁棒性更好。     

Abnormal Shape Mould Winding

为解决网格化芯模的缠绕问题,本文提出了复合材料面片缠绕机理;接着详细分析了面片缠绕过程中的芯模凹曲面上纤维滑线和架空现象,应用微分几何曲面理论和空间几何理论,提出判据及其解决方案;最后,针对飞机发动机进气道的缠绕成型,编制缠绕控制程序并进行相应的实验,验证了面片缠绕方法的可行性。     

μ理论在电液负载模拟器中的应用

 研究μ理论在电液负载模拟器中的应用，提出电液负载模拟器的鲁棒控制策略。电液负载模拟器是一个复杂的机-电-液复合系统，且是一个强耦合、时变受控对象。综合考虑参数变化、模型变动和干扰等不确定性的影响，利用μ综合控制理论设计电液负载模拟器的鲁棒力控制器，并通过μ分析使用鲁棒力控制器时系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。给出使用鲁棒力控制器和经典力控制器时的实验结果，实验结果表明所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性。     

基于H∞性能指标的质量矩拦截弹鲁棒控制

 以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础，利用微分几何的反馈线性化理论，得到一个解耦线性系统，考虑到拦截弹的鲁棒性要求和3个滑块的协调控制问题，提出采用双回路的设计方法，内回路采用线性二次调节器（LQR），外回路采用考虑混合灵敏度问题的H_∞控制设计。仿真结果证明了该方法动态性能满足设计要求，同时对系统参数的不确定性具有较强的鲁棒性。     

航天器返回地球的气动特性综述

航天器返回地球的飞行过程中,气动特性是实现将宇宙飞行速度减到落地前速度、保证再入飞行得到有效控制以及再入防热安全可靠的关键因素。针对简单旋成体气动外形、半弹道式再入控制、烧蚀防热类返回航天器,综述了返回地球过程中变化的空气流域特性、航天器周围的气体绕流环境、空气与航天器作用产生的动力学与热效应等。系统地给出了该类航天器的再入气动特性参数与飞行性能的共性规律,包括:气动阻力与再入减速、气动升力与再入轨迹控制、配平攻角与飞行稳定性、气动加热与防热,以及再入过程中不同气动特性航天器、气象条件变化等对再入飞行性能的影响规律。为航天器开展返回飞行过程的跨流域气动性能工程研制提供设计参考。     

基于马赫数分布可控曲面外/内锥形基准流场的前体/进气道一体化设计

提出了一种高超声速飞行器乘波前体的外锥形基准流场设计方法,在锥面马赫数分布规律给定的条件下,通过有旋特征线法实现反设计,提高了基准流场设计的灵活性。该基准流场通过锥形"下凹"弯曲激波和波后等熵压缩波系压缩气流,可以在较短的长度内完成高效压缩。基于反正切马赫数分布外锥形基准流场设计的乘波前体具有较高的容积率,乘波特性良好且出口均匀,设计点时有黏升阻比为1.89。另外,基于该乘波前体和马赫数分布可控的内收缩进气道给出了一种双乘波的前体与进气道一体化设计方案,实现了内外流分别独立乘波,充分发挥了乘波前体和内收缩进气道的各自优势。     

Enhancing the efectiveness of film cooling

Advanced gas turbine stages are designed to operate at increasingly higher inlet temperatures to increase thermal efficiency and specific power output.To maintain durability and reasonable life,film cooling is needed in addition to internal cooling,especially for the first stage.Film cooling lowers material temperature by forced convection inside film-cooling holes and by forming a layer of coolant about component surfaces to insulate them from the hot gases.Unfortunately,each cooling jet forms a pair of counter-rotating vortices that entrains hot gas and causes the film-cooling jet to lift off from the surface that it is intended to protect.This paper gives an overview of efforts to enhance the effectiveness of film-cooling.This paper also describes two new design concepts.One design concept seeks to minimize the entrainment of hot gases underneath of film-cooling jets by using flow-aligned blockers.The other design concept shifts the interaction between the approaching hot gas and the cooling jet to occur further above the surface by using an upstream ramp.For both design concepts,computational fluid dynamics results are presented to examine their usefulness in enhancing film-cooling effectiveness.      

Potentials of manufacture and repair of nickel base turbine components used in aero engines and power plants by laser metal deposition and laser drilling

IntroductionExpensive turbine parts like HPT(HighPressure Turine)blades or vanes are replaced bynew parts in case of damage.For example theburn through of the inner side of a blade or vane(Figure 1)is a frequently appearing damage,which cannot be repaired…