基于三维静电场的TC4合金叶片预制坯设计

以一种TC4合金叶片为例提出了一种新的基于三维静电场的预成形设计方法.利用塑性变形过程中坯料流动规律类似于静电场等势线这一特征,通过三维静电场模拟选取适当的等势场作为预制坯的基本形状.并利用数值模拟软件对TC4合金叶片的等温成形过程进行模拟,与采用传统经验设计的预制坯成形过程进行了对比.结果表明,采用三维静电场设计的预制坯成形效果良好,该方法特别适合复杂表面锻件体积成形工艺的预制坯设计.     

基于组织均匀性目标的TC4合金盘形件等温成形工艺优化

采用有限元数值模拟虚拟试验方法，以终锻件组织均匀性为目标，研究了TC4合金盘形件等温成形过程，为锻造工艺参数的优化提供了一条从虚拟试验—回归模型—优化设计的新思路。根据锻造工艺参数与组织均匀性之间的关系，结合建立的回归模型，采用单纯形优化算法对TC4合金盘形件等温锻造成形工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数模拟了等温锻造成形过程，结果表明，锻后组织分布均匀，优化效果显著。     

先进航空发动机涡轮盘合金及涡轮盘制造

涡轮盘是航空发动机的心脏.涡轮盘的可靠性主要取决于其坯件的冶金质量,涡轮盘的完整性、均匀性和性能水平,还取决于所用合金及其坯件的热加工和热处理工艺的优化.本文对先进涡轮盘坯件,即纯洁、均匀、细晶组织的高温合金坯件制备三种工艺,以及涡轮盘零件锻压成形技术进行综合评述.     

GH169合金的本构关系研究

GH169合金主要是作为变形合金而得到广泛应用。因此,迫切需要明确其流动应力与变形条件的关系,即本构关系。文献[1]曾对GH169合金进行了这方面的研究,但所研究的结果只适用于预成形过程,而且所得到的本构关系与实测数据误差较大。近代航空发动机的涡轮盘广泛采用GH169合金制造,其锻造过程一般由预锻和终锻过程组成。     

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。     

粉末耐热钛合金组织性能及成形技术

采用热等静压技术及旋转电极粉,采用预合金粉粉末冶金工艺开展了粉末耐热钛合金TC11(Ti-6.5AJ-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)制备技术研究,研制出了全致密粉末TC11合金,通过热处理工艺研究优化粉末TC11材料的组织和性能.利用光学显微镜,对其组织进行了分析,用SEM观察了旋转电极粉末形貌,对室温及高温(550℃)拉伸性能及弹性模量等进行了测试分析.粉末TC11合金的组织和性能与同批次TC11锻棒材料进行了对比研究.利用特殊模具成形,开展了粉末TC11构件近净成形技术的研究,实现了整体大尺寸、带网格加强筋的薄壁粉末TC11合金航天飞行器舱体件近净成形,且未检测出内部缺陷.研究结果表明,粉末TC11合金具有与锻造材料相当的拉伸性能,而弹性模量更优,其金相组织均匀细致,形成了网篮组织,并有围绕其分布的等轴α.粉末TC11合金及合适的近净成形技术可在高性价比、高可靠性的轻质耐热航天飞行器构件制备中得到应用.     

应用基于FEM的预成形最优化方法提高锻件变形均匀性

锻件变形分布不均匀将导致锻件各部位的组织和性能产生很大差异。应用基于正向有限元数值模拟和最优化方法进行坯料预成形设计的新方法,可显著提高锻件各部位的变形均匀性。首先介绍了以提高锻件变形分布均匀性为目的的坯料预成形最优化方法的基本原理,并针对典型的IN718合金涡轮盘锻件进行了坯料预成形设计。给出了预成形坯料与普通圆柱坯料的对比结果,并进行了相应的试验验证。结果表明,应用这种方法对IN718合金涡轮盘锻件进行坯料预成形设计,可使盘锻件各部位变形均匀性明显改善。     

喷射沉积高温合金的显微组织及其力学性能

介绍了三种典型高温合金喷射成形坯件的制备工艺,并对其显微组织和力学性能进行了分析和测试。研究表明,喷射成形高温合金坯件整体致密度高,含氧量低,化学成分均匀,组织细小,并具有优异的综合力学性能。     

精锻叶片的制坯与锻造尺寸控制

压气机叶片的精密锻造涉及到广泛的技术领域,其中制坯预锻与终锻是叶片精锻的重要环节。一精锻叶片的制坯精锻叶片的制坯是指叶片根块或冠部金属体积的再分配与预成形。其方法很多。目前国内主要采用卧式锻造机对叶片头部或冠部进行聚集镦粗,而国外则较多地采用曲轴压力机挤杆与镦头。后者是一种比较好的制坯新工艺。     

FGH96粉末高温合金亚尺寸轮盘研制及试验验证

粉末高温合金涡轮盘是高推重比航空发动机研制的关键。由于粉末高温合金材料的特殊性,为了保证粉末高温合金轮盘的可靠性,需要修正传统轮盘强度和低循环疲劳寿命设计技术并进行验证。本文设计了亚尺寸结构的粉末高温合金轮盘,并对其进行了计算及分析,最后在试验器上进行了试验验证。该亚尺寸轮盘研制成功对高推重比涡轮盘的研制有重要意义。     

FGH96亚尺寸粉末冶金盘低循环疲劳寿命可靠性分析及试验研究

本文首先介绍了亚尺寸粉末冶金盘的特点,接着采用一种适合于亚尺寸粉末盘寿命可靠性的预估方法,得到了考核部位的寿命概率分布并对参数敏感性进行了分析,最后对某亚尺寸粉末冶金盘试验件的低循环疲劳试验进行了研究。结果表明,本文采用的寿命可靠性预估方法是切合实际的。     

Evaluation of Characteristics of Non-Metallic Inclusions in P/M Ni-Base Superalloy by Automatic Image Analysis

Non-metallic inclusions,especially the large ones,within P/M Ni-base superalloy have a major influence on fatigue characteristics,but are not directly measurable by routine inspection.In this paper,a method,automatic image analysis,is proposed for estimation of the content,size and amount of non-metallic inclusions in superalloy.The methodology for the practical application of this method is described and the factors affecting the precision of the estimation are discussed.In the experiment,the characteristics of the non-metallic inclusions in Ni-base P/M superalloy are analyzed.     

镍基粉末高温合金的研究进展

镍基粉末高温合金主要应用于航空航天领域,是高推重比发动机的关键材料.本文综述了近年来国内外镍基粉末高温合金在成分设计、粉末制备、成形、烧结及后续热处理等方面的研究成果和存在的问题,提出了镍基粉末高温合金今后的发展方向.     

基于循环应变特征的疲劳-蠕变寿命预测方法

为研究非对称加载下疲劳-蠕变交互作用对粉末高温合金涡轮盘寿命的影响,开展了550 ℃时不同应力水平及保载时间下FGH96粉末高温合金的低周疲劳-蠕变试验,得到了材料的循环应变响应及疲劳-蠕变寿命随保载时间的变化规律。在此基础上,结合材料的循环软化特征,以循环应变范围作为损伤控制参量,将其与保载时间和动态循环次数相关联,提出了一种基于循环应变特征的疲劳-蠕变寿命预测方法。该模型综合考虑了载荷历程和保载时间对材料疲劳-蠕变损伤的影响,能够实现不同应力水平、不同保载时间下FGH96粉末高温合金疲劳-蠕变寿命预测以及消耗寿命的动态跟踪。通过与工程上常用的几种模型进行对比,发现新模型具有较高的预测精度,且预测结果分散性较小,寿命预测结果基本位于±2.5倍寿命分散带之内,预测标准差小于0.4。     

多区聚焦技术在粉末高温合金微缺陷检测中的应用

针对大厚度粉末高温合金材料中微缺陷的检测难题,采用多区聚焦检测技术,对粉末高温合金微缺陷试样进行了检测灵敏度、信噪比和C扫描成像试验,并与普通单一探头聚焦检测结果进行比较.试验结果表明,多区聚焦技术检测灵敏度高,信噪比好,对于厚度75mm粉末高温合金材料中的微缺陷具有较好的检测效果.     

粉末高温合金FGH96惯性摩擦焊接头室温CTOD测试与分析

FGH96是采用损伤容限设计思想研制的新型粉末高温合金,是满足高推比、高燃效发动机使用要求的涡轮盘、环形件和其他热端部件的理想材料。FGH96惯性摩擦焊接头的CTOD值小于母材,其断口的韧窝小于母材。母材和接头断裂路径均为穿晶断裂。     

某粉末冶金高温合金涡轮盘破裂转速分析

介绍了平均应力法、平均径向应力修正法、残余变形法、局部塑性应变法等破裂转速预测方法,并采用这些方法对某粉末冶金高温合金涡轮盘破裂转速进行了分析.通过理论预测与试验结果的对比得知:采用平均径向应力修正法、残余变形法、局部塑性应变法预测的破裂转速与试验结果吻合较好,而采用基于径向应力分布均匀假设的平均应力法推算的破裂转速与试验结果相差较大.      

双性能粉末高温合金涡轮盘的研究进展

粉末高温合金由于在高温条件下表现出一系列优越的性能而成为制造高推重比航空发动机涡轮盘等热端部件的首选材料,特别是近年来对具有双晶粒组织的双性能涡轮盘不断深入的研究,使粉末高温合金应用前景更加乐观.本文论述国内外双性能粉末高温合金涡轮盘的研究进展,重点分析在制备中面临的问题,并对国内研制双性能涡轮盘提出建议.     

DZ40M合金缺陷试样TLP-DB接头力学性能研究

开展定向凝固钴基高温合金DZ40M的过渡液相扩散焊试验,研究不同界面缺陷率DZ40M合金TLP-DB接头的高温力学性能。结果表明:采用1260℃/0.5h+1200℃/6h规范可实现DZ40M合金过渡液相扩散焊的良好结合;接头高温持久强度达到等条件下母材的70%以上;当界面缺陷率达15%时,接头高温持久强度仍达到母材的70%以上;但随着缺陷比例的增大,断裂位置由母材转移到焊缝。