金属增材制造技术在航空领域的发展与应用

增材制造技术以其与传统去除成形和受迫成形完全不同的理念迅速发展成了制造技术领域新的战略方向。金属零件的高能束流增材制造在航空航天领域的研究和应用也越来越广泛,在先进制造技术发展的同时,也促进了结构设计思想的解放和提升,两者的相互促进必将对未来飞行器制造技术领域造成深刻影响。     

电子束固化高模量纤维增强复合材料力学性能研究

用湿法缠绕工艺制备了M40／EB99—1预浸料，研究了电子束固化高模量石墨化碳纤维M40增强EB99-1环氧树脂复合材料的常规力学性能、耐热疲劳性能和热物理性能，并与M40／5228、M40/4211等热固化复合材料的性能进行了比较。实验研究表明，除了剪切强度稍逊于热固化M40/5228复合材料外，其它常规力学性能都优于热固化M40／5228、M40/211复合材料，表现了较好的综合力学性能。电子束固化M40／EB99—1复合材料经冷热交变循环后的性能明显优于热固化M40／5228、M40/4211复合材料，表现了较好的耐热疲劳性能。     

法兰环缝局部真空电子束焊机的研制

对所研制的法兰环缝局部真空电子束焊机作了简要介绍，对焊机的微机控制系统和电子 枪极坐标行走的控制、二次电子焊缝对中、焊接轨迹的示教再现、真空系统和焊接工艺的微机控制等关键技术作了较为详细的阐述。通过焊接工艺试验，用法兰环缝局部真空电子束焊机焊接出了成形良好、焊缝内部质量符合GJB1718－93Ⅰ级标准的铝合金法兰环缝典型工艺件。     

电子束焊接Ti-45Al-1.7Cr-1.7Nb双相钛铝合金组织结构及其裂纹形成机制

研究了电子束焊接Ti-45Al-1.7Cr-1.7Nb双相钛铝合金的接头组织形态及裂纹形成机制.形成裂纹的主要原因是热致应力的产生;冷速过快导致α相分解受到抑制,α2与γ相间的热膨胀系数的差异,以及形成的层片状结构板束间距变化也对裂纹的产生有着重要影响.采用散焦预热、增大焊接线能量可有效防止焊接TiAl固相裂纹的产生.     

毛细管板接头真空电子束钎焊工艺

应用自制柔性化电子束钎焊系统对毛细管板接头的钎焊工艺进行了研究,探讨了钎焊工艺参数对钎料扩散深度以及钎脚高度的影响规律.结果表明,随着电子束输入功率或功率密度的加大,钎料向毛细管壁的扩散深度逐渐增大,钎脚高度的增长趋势显著.     

电子束焊接在某型战车负重轮平衡肘零件制造中的应用

针对某型战车负重轮平衡肘零件的特殊结构,对3种材料开展电子束焊接技术研究,在国内首次成功地将大厚度结构件电子束焊接技术应用到某型战车关键零部件的制造中,解决了高碳结构材料电子束焊接中零件变形和缺陷控制等技术关键,为零件的批生产提供了技术基础,满足了型号研制的需要.     

TC4钛合金焊后电子束局部热处理残余应力测试

用激光全息干涉法对电子束局部热处理后的TC4钛合金接头残余应力进行了测试,结果表明,经电子束局部热处理后,TC4钛合金焊接残余应力的分布趋势发生了变化,上表面焊缝区较高的残余拉应力得到了降低,且应力峰外移.     

TC4钛合金EBW焊缝电子束局部热处理的三维温度场和应力场计算

以12 mm TC4(Ti-6Al-4V)钛合金厚板为研究对象,进行电子束焊接和局部热处理的有限元分析.提出了柱状体热源载荷模型和高斯环状面热源载荷模型;利用有限元模拟技术计算了给定工艺参数下电子束焊接和局部热处理的三维温度场和应力场.有限元分析的结果表明在采用合理工艺参数情况下电子束局部热处理可以减小焊后的残余应力.     

梯度热障涂层的设计

 采用电子束物理气相沉积方法 (EB PVD)制备了梯度热障涂层,其结构设计为NiCoCrAlY粘结层 /Al₂O₃ YSZ过渡层 /YSZ陶瓷层。YSZ陶瓷层的结构为柱状晶结构,Al₂O₃ YSZ梯度过渡层为梯度微孔结构。采用有限元方法对梯度热障涂层进行热应力分析,优化了Al₂O₃ YSZ梯度过渡层的组成。计算结果表明,梯度涂层的内应力显著降低,而且界面及其附近应力和应变变化较平缓。过渡层厚度的增加有利于降低涂层内应力和缓和涂层界面处的应力集中。     

镍基高温合金电子束钎焊润湿性及界面产物

采用两种钎料对镍基高温合金进行了真空电子束钎焊润湿性试验,探讨了真空电子束钎焊主要工艺参数对钎料铺展润湿性的影响.在确定优选钎料的基础上,进行了电子束钎焊搭接试验,研究了界面结构,确定了界面反应产物及其形态分布.