等离子熔射成形技术的实验研究

分析等离子熔射成形技术的特点和工艺过程，对其关键技术进行了实验研究，获得满意的实验结果．     

等离子熔射制备功能梯度涂层及其应用进展

介绍了功能梯度材料的概念及其应用前景,分析了几种功能梯度材料制备方法的优缺点,重点介绍等离子熔射制备功能梯度材料的工艺过程和应用进展。     

面向等离子熔射制模的机器人轨迹生成系统的实现

构建了面向等离子熔射制模的机器人轨迹生成系统。该系统能由CAD实体模型直接生成机器人所带喷枪的运行轨迹 ,并能精确地控制喷枪的运行轨迹、角度、速度以及喷枪与原型之间的距离     

低温等离子体辅助加工综述

随着航空航天、国防科技、能源等领域的快速发展,具有优良机械性能的高强度合金材料及复合材料得到广泛应用,实现这些材料的高效精密低损伤加工具有重要意义。低温等离子体富含活性粒子,能有效改善材料的可切削性,且较易产生、维持和控制,已被广泛应用于难加工材料的辅助加工过程中。在介绍低温等离子体基本特性及分类的基础上,结合国内外低温等离子体辅助加工技术的研究现状,以表面粗糙度、材料去除率、表面损伤、切削力等参数为评价指标,分别阐述了等离子体熔射成形技术、等离子体加热辅助切削技术、冷等离子体射流辅助抛光技术、冷等离子体射流辅助切削技术等的作用机理及效果,并对其发展趋势进行了展望。     

薄板几何尺寸对等离子电弧加热弯曲成形的影响

主要研究等离子电弧加热弯曲成形过程中薄板的厚度、长度、宽度以及薄板扫描线距自由端的距离等对等离子电弧弯曲成形的影响。     

Al-6.3Cu铝合金电弧填丝增材制造成形与组织性能

采用HPVP-GTAW电弧作为热源进行Al-6.3Cu合金的电弧填丝增材制造,试验研究送丝速度和运动速度对成形层高和层宽的影响,并对比分析常规VP-GTAW和HPVP-GTAW两种热源对构件组织性能的影响。结果表明:协调调节WFS和TS可在获得良好成形外观的同时实现对构件尺寸的有效控制;Al-6.3Cu合金构件内部组织呈现出典型层状分布特征,且各部位组织特征相类似,主要由等轴晶粒组成;原始状态下WAAM构件具有很好的塑性,但其强度较低,与常规VP-GTAW相比,HPVP-GTAW有助于提高增材构件的强度。     

航空航天轻质金属材料电弧熔丝增材制造技术

航空航天轻质化、高性能整体结构日趋广泛的应用,对高效、低成本快速研制提出了迫切的要求。电弧熔丝增材制造与其他金属3D打印技术相比,具有制造成本低、成形效率高等特点,为解决这一问题提供了可能。综述了国内外铝合金、钛合金等轻质金属材料电弧熔丝增材制造技术的研究现状,指出了目前存在的主要问题及发展方向。最后,分析了电弧熔丝增材制造大型构件的应力与变形控制、路径规划软件、成形过程在线监控与反馈控制等共性关键技术的发展趋势。     

电弧增材制造研究现状及在航空制造中应用前景

电弧增材制造采用逐层堆焊的方式制造致密金属实体构件,因以电弧为载能束,热输入高,成形速度快,适用于大尺寸复杂构件低成本、高效快速近净成形。面对新一代飞行器制造成本及可靠性要求,其结构件逐渐向大型化、整体化、智能化发展,电弧增材制造技术在大尺寸航空结构件成形上具有其他增材技术不可比拟的效率与成本优势。本文综述了电弧增材制造技术研究现状,并结合该技术特征及国内增材制造技术研究规划,评述了我国在该技术领域的发展际遇与挑战,指出其在航空制造领域的发展前景及意义。     

圆柱面点阵自生Al2O3铝合金粉芯丝材开发及应用

基于Al和NiO的冶金反应设计了圆柱面点阵电弧增材制造自生Al₂O₃铝合金粉芯丝材，进行了热分析；制备了直径1.2 mm的自生Al₂O₃铝合金粉芯丝材，研究了其工艺性能，分析了自生Al₂O₃的尺寸、形貌，并测试了单元杆的热导率和强度；利用该粉芯丝材在直径157 mm的圆柱面上成形了两层金字塔点阵结构。结果表明：Al和NiO冶金反应的最大反应速率温度为1 038.9℃，能够在电弧增材制造条件下可靠进行；粉芯中含1.5%NiO的铝合金粉芯丝材在电弧增材制造中电弧稳定、熔滴呈均匀小颗粒过渡、过程平稳、飞溅率小于0.74%。研发的粉芯丝材成形点阵单元杆表面粗糙度小于10.40μm，自生成了大量的密排六方α-Al₂O₃，尺寸在50～300 nm之间，与铝基体的界面结合良好；单元杆的热导率为103.68 W/(m·K)，平均抗拉强度达到了288 MPa；成形的圆柱面点阵单元杆直径误差在±0.1 mm以内，倾角误差在±0.9°...     

电弧熔丝增材及局部塑性变形复合制造技术研究进展

电弧熔丝增材制造是一种适用于大型金属构件快速成形的技术,具有设备成本低、材料利用率高、沉积效率高、自动化水平高和灵活方便等优点,也存在组织性能不良等缺陷。塑性变形是一种改善电弧熔丝增材制造气孔缺陷、组织性能不均匀和残余应力分布的有效方法。由电弧熔丝增材与局部塑性变形结合的复合制造工艺利于实现零件的“控性”,但其复杂的路径规划、复合工具头、振动和压力等增加了形状精度控制难度。总结了层间冷轧、在线热轧、机械冲击、超声冲击、激光冲击等局部塑性变形工艺对电弧熔丝增材制造试件微观组织、残余应力、各向异性和表面质量的影响,分析了复合制造工艺的困境和问题。结合塑性变形对焊接组织的强化规律和电弧增材在线控制,从电弧熔丝增材及局部塑性变形复合制造的“形性双控”的角度展望了未来发展趋势,为电弧增材制备复杂件提供参考。     

复合材料制件成形用模具材料研究

复合材料以其优良的性能而在航天、航空领域得到日趋广泛的应用。为满足复合材料成形工艺的特定要求，一些新型模具材料及其制模工艺相继出现。本文对复合材料制件成形模具的特点及国外使用的新型模具材料进行了综述，并对其中的可喷镀的低熔点合金－锌基合金的组分及其热膨胀性能作了初步探讨性研究，以期找出一种可喷镀的低熔点、低热膨胀合金用于复合材料制件成形用模具。     

Experimental and numerical study of deposition mechanisms for cold spray additive manufacturing process

Cold spray is an attractive and rapidly developing process for additive manufacturing with high efficiency and precision, repairing and coating, especially in aircraft and aerospace applications. Cold spray additive manufacturing deposits micro-particles with large plastic deformation below their melting point, eliminating heat effect zone which could deteriorate the quality of repairing zone. The particle deposition in cold spray is a complex process which involves high strain rate,high contact...     

7YSZ coating prepared by PS-PVD based on heterogeneous nucleation

Plasma spray-physical vapor deposition (PS-PVD) as a novel coating process based on low-pressure plasma spray (LPPS) has been significantly used for thermal barrier coatings (TBCs). A coating can be deposited from liquid splats, nano-sized clusters, and the vapor phase forming different structured coatings, which shows obvious advantages in contrast to conventional technologies like atmospheric plasma spray (APS) and electron beam-physical vapor deposition (EB-PVD). In addition, it can be used to produce thin, dense, and porous ceramic coatings for special applications because of its special characteristics, such as high power, very low pressure, etc. These provide new opportunities to obtain different advanced microstructures, thus to meet the growing requirements of modern functional coatings. In this work, focusing on exploiting the potential of gas-phase deposition from PS-PVD, a series of 7YSZ coating experiments with various process conditions was performed in order to better understand the deposition process in PS-PVD, where coatings were deposited on different substrates including graphite and zirconia. Meanwhile, various substrate temperatures were investigated for the same substrate. As a result, a deposition mechanism of heterogeneous nucleation has been presented showing that surface energy is an important influencing factor for coating structures. Besides, undercooling of the interface between substrate and vapor phase plays an important role in coating structures.     

喷射成形高温合金及其制备技术

简要地总结了喷射成形高温材料近年来的研究状况,包括专用高温材料喷射成形装置、技术及其应用结果.同时比较了喷射成形技术与用常规铸锭冶金工艺和粉末冶金工艺制备高合金化高强度高温合金的异同.通过优化氮气与氩气雾化喷射沉积技术,制备了多种优质高温合金沉积坯,沉积坯整体致密、晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、含气量低、冷热加工性能显著改善、力学性能明显提高.     

核壳结构纳米铝粉热学行为

为了研究不同表面包覆物对纳米铝粉热学行为的影响,采用激光-感应复合加热法制备了三种不同表面包覆的核/壳结构纳米铝粉(氧化铝钝化、碳包覆及增塑剂DOS包覆)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)对制备的纳米粉末结构进行表征,并采用差示扫描量热及热重分析(DSC-TG)对不同物质包覆纳米铝粉的热学性能进行研究。结果表明,这些纳米粒子均呈现出明显的核壳结构,且包覆层厚度约3.5nm。这三种不同表面包覆纳米铝粉在400℃至铝熔点(660℃)之间均发生了氧化,但非氧化物包覆纳米铝粉(碳包覆与增塑剂DOS包覆)的氧化开始温度及峰温比氧化铝钝化纳米铝粉提前了约30℃左右,而且氧化放热热焓和氧化质量增重均高于氧化铝钝化纳米铝粉,表明这两种非氧化物表面包覆对纳米铝粉的热学行为有积极的影响。最后对不同物质包覆纳米铝粉的破壳氧化机制进行了探讨。     

喷射沉积制备Al-Zn-Mg-Cu合金大型坯组织性能的研究

利用Ospray公司的喷射沉积设备制备了Al11.3Zn2.4Mg1.1Cu合金,合金挤压成棒材后,经过固溶和时效处理,用万能材料实验机对其进行了力学性能测试,合金的抗拉强度为849 MPa、屈服强度为796 MPa,延伸率为3.3%.透射电镜和扫描电镜对拉伸试样微观组织的研究结果表明,合金微观组织中包括微米级晶粒和纳米级晶粒,合金的强化方式为纳米晶强化、固溶强化以及沉淀强化,拉伸试样的断口分析表明,合金的断裂方式主要为沿晶断裂.     

高强度钢表面镀锌、镉层加速腐蚀试验研究

通过模拟海洋大气环境所设计的中性盐雾、加速盐雾、多因子复合3种加速腐蚀试验方法,考察了高强度钢表面镀锌、镉层的腐蚀性能与特点,并将实验室加速试验结果与厦门海洋大气腐蚀结果进行了相关性分析。研究结果表明:中性盐雾试验对镀锌层具有一定的加速腐蚀效应,对镀镉层的腐蚀则比较缓慢,而且与海洋大气环境的腐蚀结果相关性差;采用含有Cl^-,SO^2-₃,NO^-₃,SO^2-₄,pH等环境成分因子的加速盐雾试验,对镀镉、镀锌层具有较好的加速腐蚀效应,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境腐蚀具有一定的相关性;多因子复合加速腐蚀试验方法将SO₂气氛、湿热、紫外线照射、加速盐雾等环境因子引入试验,明显加快了镀锌、镀镉层的腐蚀速度,且镀锌层腐蚀结果与海洋大气环境的腐蚀结果存在着对应的线性关系,线性相关系数为0.9889,与厦门外场腐蚀环境具有较好的相关性。     

热障涂层NiAl黏结层掺杂改性研究现状

目前,航空发动机和燃气轮机的使用温度均已超过1000℃,传统黏结层材料MCrAlY的性能逐渐无法满足需求.NiAl具有熔点高、密度低、成本低和抗氧化性能优异等特点,因此有很大的应用潜力.然而NiAl高温强度低,氧化层附着性较差,需要对其掺杂改性以提高NiAl的高温性能,主要包括掺杂铂族元素(Pt、Ru、Pd等)和活性元...     

涂层厚度对AZ91D镁合金WC涂层性能影响研究

采用JP-5000超音速火焰喷涂技术在AZ91D镁合金表面喷涂WC-10Co4Cr涂层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计等设备和浸泡腐蚀实验来分析WC涂层的组织结构和性能。结果表明：WC涂层均匀、致密,孔隙较少,涂层与基体结合紧密,无裂纹,无剥离;WC发生分解形成W2C,分解率与火焰作用时间有关;随涂层厚度的增加,涂层的显微硬度有增大的趋势;WC涂层提高了镁合金的耐腐蚀性。     

喷枪空间行进速率对等离子喷涂Mo/8YSZ复合涂层温度场的影响

为了突破传统金属/陶瓷双层热防护涂层高温环境易剥离的技术瓶颈,研究喷枪空间行进速率变化对等离子喷涂Mo/8YSZ复合涂层时间域及空间域温度场分布的影响规律。利用ANSYS有限元分析软件,建立等离子喷涂Mo/8YSZ功能梯度热障涂层的数值模型,考虑材料不同温度下的热物性参数和材料的相变潜热,通过分析不同喷枪空间行进速率下喷涂构件的温度与温度梯度发现:在喷涂过程的同一时刻,喷枪行进速率越大,单位长度内喷枪与构件相互作用的时间越少,构件的最大温度值越小,构件上表面温度分布的均匀性越高,构件的最大温度梯度值越小;先沉积的涂层对后沉积的涂层存在预热作用,基体的最大温度值呈"台阶式"升高的变化趋势;随着涂层厚度的增加,涂层的热阻增加,基体温度的波动幅度逐渐减小;通过调控各涂层的喷枪行进速率,可进一步减小构件的温度梯度,按照黏结层最大、过渡层次之、陶瓷层最小的顺序进行喷涂时,喷涂构件的温度梯度最小。