镍基高温合金电火花辅助电弧高效铣削技术

镍基高温合金因具有独特的物理化学性能,在航空、航天和军事工业等领域得到了广泛应用。然而,国内外常用的镍基高温合金机械铣削方法存在着材料去除率低、成本高和刀具损耗大等问题。尤其用其加工航空航天领域的整体叶盘、涡轮盘、机匣、航天器连接框和航天器返回舱体等零件时,上述问题更加突出。针对这些问题,开展了镍基高温合金电火花辅助电弧高效铣削技术的研究工作。采用高纯石墨工具电极内冲液、外冲气的工作介质冲注方式,使用自行研制的电火花辅助电弧高效铣削数控机床,试验研究了不同工艺参数对加工镍基高温合金GH4169的材料去除率、电极相对损耗率、加工误差等工艺性能的影响关系,揭示了工件加工表面的微观结构特性。试验结果表明,加工镍基高温合金GH4169的材料去除率达11 523 mm³/min,电极相对损耗率约为1.5%,加工成本远低于机械铣削。     

泡沫铜/低熔点合金复合相变材料凝固放热分析

为研究泡沫铜/低熔点合金(LMPA)复合相变材料在间歇放热工作环境下恢复至初始状态的能力及不同孔隙率泡沫铜的添加对其凝固放热过程的影响,通过数值模拟对比分析了47合金、正二十三烷与泡沫铜复合前后的凝固放热过程,并调节泡沫铜/47合金复合材料孔隙率计算模拟芯片温度在凝固放热过程中温度随时间变化曲线。结果表明:泡沫铜的添加对2类材料凝固过程均有促进作用,模拟芯片恢复至目标温度所需时间分别被缩短6.6%和47.7%。因体积潜热值的差距,泡沫铜/47合金凝固时需放出更多热量,恢复至目标温度的时间较长,是正二十三烷复合相变材料的1.52倍。随着孔隙率的增大,复合相变材料恢复至室温状态所用时长变化不大,考虑到孔隙率对相变热控过程中的影响,实际使用时应综合考虑。      

钎料合金蠕变行为及非耦合型本构理论研究进展

在严苛的服役环境与小型化结构设计需求的双重作用下,航天仪器设备所承受的载荷不断增加并愈加复杂,而焊点、引线等封装结构作为仪器设备的薄弱环节,一旦破坏往往会导致器件甚至设备功能丧失,为了提升仪器设备的环境适应性与可靠性,需要准确把握封装结构材料蠕变行为与损伤机理,完善钎料合金本构理论并提升材料蠕变性能预测精度,发展封装结构精细化仿真分析方法。本文梳理了钎料合金蠕变性能及其影响因素,回顾了非耦合型本构理论的发展历程与研究热点,分析了相关模型的预测能力,为深入理解钎料合金蠕变行为与性能预测奠定基础。     

考虑应力比及温度影响的粉末高温合金短裂纹扩展模型研究

短裂纹扩展已成为先进粉末涡轮盘疲劳寿命预测的关键,为了准确模拟粉末高温合金材料短裂纹扩展阶段,针对FGH96粉末高温合金,重点关注应力比、温度对短裂纹扩展的影响规律,建立了一种工程适用的、基于Tanaka模型修正的短裂纹扩展寿命预测方法。模型采用裂纹闭合参数表征应力比影响、采用热力学理论表征温度影响,实现了不同应力比、温度条件下短裂纹扩展规律的统一描述,相比于传统模型在预测精度、工程适用性方面具有显著优势,与试验结果的相对误差小于20%。     

基于神经网络算法的GH4169插铣刀具寿命预测研究

为了研究GH4169插铣加工中切削参数对刀具寿命的影响规律,延长刀具使用寿命,设计了GH4169插铣参数与刀具寿命之间的正交试验。基于正交试验获得的样本数据,利用径向基函数神经网络和反向传播神经网络分别建立了GH4169插铣刀具寿命的预测模型,并对模型进行了训练、测试与验证。该方法可为GH4169插铣刀具寿命模型的建立,工艺参数的优选提供依据。     

压力对Ti2AlNb合金扩散焊接头组织与性能的影响

针对Ti₂AlNb合金进行直接固态扩散焊,研究压力对合金扩散焊接头组织与性能的影响,使用扫描电镜分析焊接接头的显微组织随压力的变化规律,对不同压力下的焊接接头进行室温拉伸实验,分析接头性能随压力的变化趋势以及接头的断裂机制。结果表明：随着压力的增加,试样表面的变形量增大,在高温下变形区域发生动态回复与再结晶,促进了连接面处孔洞的愈合,焊合率因此逐渐升高;Ti₂AlNb合金扩散焊接头可以分为再结晶区、变形区以及母材三部分,其中再结晶区主要由等轴的B2相以及α₂相组成,随着扩散焊压力的增加,再结晶区的宽度明显变宽;焊接接头的强度随着压力的增加先升高后下降。当焊接工艺参数为960℃-60 MPa-120 min时获得的焊接接头性能最好,其抗拉强度为972 MPa,达到母材强度的98%;过大的压力使得再结晶晶粒粗化,且再结晶区和变形区交界处产生裂纹,导致接头性能反而恶化。     

搅拌摩擦加工制备FeCoNiCrMn高熵合金增强铝基复合材料的组织与力学性能研究（英文）

采用多道搅拌摩擦加工（Friction stir processing, FSP）工艺将高熵合金（High entropy alloy, HEA）颗粒分散到2024铝合金基体中,制备了HEA/Al复合材料。研究了搅拌摩擦加工道次对复合材料宏观形貌、微观结构和力学性能的影响。显微组织观察表明,增加搅拌摩擦加工道次有助于高熵合金颗粒的均匀分布和晶粒细化。力学性能测试结果表明,随着搅拌摩擦加工道次的增加,搅拌摩擦加工制备复合材料的显微硬度值显著提高,分布更加均匀,强度和塑性也有所提高。五道次搅拌摩擦加工所制备复合材料的显微硬度、强度和塑性分别达到138 HV、597 MPa和5.1%。     

AlFeMn合金冷轧过程中显微硬度与织构研究（英文）

采用硬度测试仪、透射电镜(Transmission electron microscopy, TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)等手段研究了冷轧过程中AlFeMn合金板材的硬度、微观组织、织构变化。AlFeMn合金的显微硬度先随冷轧率增加而增加,在冷轧率为82%时,硬度达到峰值;然后硬度随冷轧率增加而下降。与此同时,合金中的位错密度明显降低,出现多边化亚晶。结果表明,冷轧过程中,AlFeMn合金存在由加工硬化转变为加工软化的行为。加工软化在中低应变量(≤78%冷轧率)时,copper、S取向含量随冷轧率增加略有增加,而brass取向含量基本保持不变;在达到82%冷轧率时,copper、S、brass取向含量明显急剧增加,在冷轧率超过84%后含量又急剧降低。Cube取向含量在加工硬化期间一直降低,在加工软化后期含量略有增加。结果表明,加工软化的发生伴随有晶粒取向的变化。