激光增材制造高温合金抗开裂行为研究进展

激光增材制造技术在涡轮叶片等复杂形状零部件一体化制造方面具有突出优势,但其成形过程中的高温度梯度和残余应力累积极易导致合金开裂倾向性显著增加,严重限制该技术在航空航天领域中的广泛应用。本文详细论述了液化裂纹、凝固裂纹和固态裂纹三类典型裂纹的开裂机理,系统介绍了激光增材制造合金的抗开裂策略,并对激光增材制造高温合金的当前发展趋势和未来研究方向进行了展望。本文有助于研究人员深入理解激光增材制造高温合金的开裂成因,所提出的抗开裂策略能够为高性能合金部件的制备提供理论指导。     

D406A超高强度钢激光清理工艺分析

主要开展了固体火箭发动机用退火态D406A超高强度钢激光清理工艺试验与分析,为该材料焊接前表观氧化物的高效、高质量清理提供工程应用支撑。试验采用波长为1064 nm手持激光清理设备,结合激光功率、脉冲频率、扫描速度、扫描宽度等因素,以退火态D406A清理质量作为响应进行试验设计,得出材料所适宜的激光清理工艺参数,开展了激光清理后基材、焊接接头的材料组织、化学成分、力学性能试验对比分析,对材料的激光清理效果进行了综合评价与验证。实验表明,退火态D406A材料激光清理的最佳工艺参数为激光功率200 W、激光频率135 kHz、清理速度8 mm/s,清理后板料表面一致性好,清洁度可达到Sa 2.5级,满足后续焊接要求,材料力学性能满足工艺要求,对提高固体火箭发动机制造质量具有重要意义。     

超快激光诱导等离子体成丝光谱

飞秒激光等离子体光丝大气中传输的独特物理过程在航天领域具有重要的应用前景。采用仿真与实验,验证了飞秒等离子体成丝的光谱展宽特征,获得了超快等离子体光丝在不同参数特征下,覆盖从可见到红外探测系统的波谱范围,及保持系统相对稳定的特征,对于借助强激光等离子体光丝光谱进行红外特征探测具有重要的启发作用。     

基于声发射砂轮磨损监测系统的研究

磨削加工过程中砂轮出现磨损需要反复的修整,砂轮磨损状态的监测可以有效判别砂轮工作状态,减少砂轮修整次数。本文建立了一种基于声发射信号的砂轮磨损监测模型,提出了基于一种小波分解系数均方值统计分析的砂轮磨损状态特征提取方法。同时,采用BP神经网络对砂轮磨损状态进行识别,其输入为3种提取特征,输出为3种不同的砂轮磨损状态。通过磨削试验对监测系统进行评价。结果表明,所提出小波分解系数均方值统计分析的特征提取方法和砂轮磨损监测系统均具有良好的效果。     

污染组分对高超声速试验热力学参数影响研究

在燃烧加热风洞中进行的地面模拟试验,高焓气流成分有别于纯净空气,这种污染现象给试验结果带来了一定的不确定性。为了考察污染组分对高超声速模型试验流场的影响,在激波风洞中通过调节激波强度以及添加一定量的污染组分(H2 O 和CO2)来模拟燃烧加热风洞的来流条件,采用简化的不同角度斜劈来模拟飞行器试验模型对来流的压缩作用,结合近红外可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)测量系统获取模型流场的静温,综合多组数据对比分析和研究污染组分对试验模型流场影响的特征和规律。结果表明,污染气体所产生的影响程度不仅与污染气体组分含量有关,而且与模型构型对来流的压缩程度以及来流自身的热力学参数状态都有密切的关系;对于压缩量不大的飞行器构型和来流静温不高的风洞试验而言,不同含量的CO2污染组分对流场静温影响不明显;但随着来流静温的提高或模型压缩量的增加,一旦二者的共同作用使得压缩后温升达到一定程度,污染效应的显现则渐趋明显。     

分子标记速度测量技术及应用研究进展

分子标记示踪技术是用于流场显示和速度测量的一类激光诊断技术。通过分析目前常用的分子标记方法、分子标记显示方法以及数据处理方法及其研究进展,对分子标记示踪测量技术进行了较为全面的介绍;列举了OH 和NO 分子标记示踪技术在超声速流动、边界层流动及发动机尾流的测量应用实例,并对实际应用中反应流场背景干扰、测量环境的强振动和内流场测量中光学窗口的影响进行了讨论和分析。     

机械合金化法制备碳钢管内壁NiCrAlY涂层及激光重熔

利用行星球磨原理,以NiCrAlY粉末为原料,采用机械合金化(MA)工艺在碳钢管状零件内壁制得NiCrAlY合金涂层,并利用CO2激光器对涂层进行激光重熔处理.采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、能谱分析(EDS)及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的显微组织及性能变化.结果表明,在球磨转速为400 r/min,球磨时间为10h的工艺条件下,在零件内表面形成结合性较好的涂层,其厚度约为40μm;激光重熔后,其组织结构更均匀致密.     

单颗磨粒切厚均匀化实现脆性材料延性域磨削技术

脆性材料磨削加工中容易出现表面亚表面损伤等质量问题,而且加工效率较低,这已经成为脆性材料产品大规模商品化生产的瓶颈。本文提出了一种新的工艺构想,即采用磨粒有序排布的砂轮及其精细的修整工艺实现单颗磨粒切厚均匀化,使得每颗磨粒都处于脆性材料的延性加工状态,从而实现脆性材料的延性域磨削。基于此构想,制作了磨粒有序排布的单层钎焊超硬磨料砂轮,并进行了一系列的修整和磨削试验,最后实现了氧化锆陶瓷的延性域磨削。实验证明该工艺方法可行,有效且可操作。     

在横向气流中直射式喷嘴侧喷雾化细度的试验研究

应用激光散射测雾技术对均匀和不均匀横向气流中单个直射式喷嘴雾化细度作了试验研究。试验得出雾化细度 (索太尔平均直径) 随空气速度、供油压力、喷嘴孔径以及空气速度分布的变化规律。     

大尺寸空间测量方法的实施及应用

对飞机大部件对接过程中应用的3类测量设备进行详述,比较各自的优缺点、精度和应用等。以大客研制过程中的大尺寸模拟件对接为例,阐述大部件自动对接测量方案是如何实施的,最后探讨在飞机大部件对接过程中测量方法和设备的选用,给出一些参考方案及建议以满足实际应用需求。