激光增材制造低合金超高强度钢的组织与力学性能研究进展

激光增材制造技术可以实现超高强度钢大型复杂关键重载构件的高性能精确成形,同时还可用于损伤零件的快速修复,在航空航天等领域的应用日益广泛.介绍了激光增材制造低合金超高强度钢的成形特性,评述了激光增材制造过程中热累积对低合金超高强度钢显微组织的影响规律,探讨了显微组织和热处理对激光增材制造低合金超高强度钢力学性能的作用机理...     

超声能场在金属增材制造组织性能调控中的应用

针对金属增材制造构件存在微观组织缺陷、残余应力及各向异性等问题,各种组织性能调控技术应运而生。结合近年来超声能场对增材制造组织性能调控的研究工作,详细分析了超声能场在增材制造过程中的“液–固”双重效应,总结了超声能场对增材制造金属材料的显微组织及其表面粗糙度、显微硬度、残余应力、耐腐蚀等性能的影响。研究表明,超声能场使材料内部组织晶粒显著细化、孔隙率降低、耐腐蚀性能提高;同时使增材制造构件显微硬度升高,应力状态向有利于构件性能的残余压应力转变。     

超高强度300M钢起落架主支柱激光增材修理应用研究

某型民用飞机起落架开展疲劳试验,进行到105857起落时其主支柱组件主传力部位出现长度34mm裂纹,该支柱材料为300M钢(模锻件)。手工打磨裂纹部位,清除裂纹后在零件上形成长约40mm、宽约8mm、深度30～44mm的长条形直通孔,应用A100材料,利用机器人手臂激光熔化沉积增材制造技术开展激光增材修复工艺研究,完成了裂纹的修补,最终成功完成后续135000起落疲劳试验。验证了超高强度钢起落架主承力部件增材修补工艺的技术可行性,表明激光增材修复技术应用于超高强度钢飞机构件的修理具有较广阔的前景。     

多孔材料增材制造与吸声特性研究

研究了基于增材制造的多孔材料制备方法,并开展了材料吸声特性的试验研究。基于熔融沉积成形（FDM增材制造技术,构建了可快速实现多孔材料几何模型的直接填充法。建立了工艺参数与多孔材料结构参数的联系,通过设定打印件厚度、填充形式、填充率、打印线宽、打印层高、铺层角度等工艺参数,可以有效地控制多孔材料的厚度、孔结构形式、孔隙率、丝线尺寸、丝线角度等关键参数,避免了繁琐的大量微结构详细建模过程。采用双传声器阻抗管测试吸声系数,系统研究了多孔材料的厚度、丝线尺寸、孔结构形式等参数对吸声性能的影响规律。结果表明,对吸声峰值的大小影响最显著的是孔隙率（丝线间距）,当孔隙率从20%增加至30%,吸声峰值从0.8增加至0.98;当孔隙率从30%增加至60%,吸声峰值从0.98减小至0.6。对吸声峰值对应的共振频率的大小影响最显著的是材料厚度,当材料厚度从10 mm增加至30 mm,吸声峰值对应的共振频率从6000 Hz减小至1750 Hz。研究工作验证了采用增材制造实现具有精确几何特征的多孔材料的可行性,为满足特定吸声性能需求的多孔材料定制开辟了广阔的途径。     

金属材料增材制造技术在直升机中的应用发展研究

本文分析了金属材料增材制造技术的发展现状,包括金属材料增材制造工艺的分类及特点、原材料、主要设备供应商和研发方向、增材制造工件所需的主要后处理方法;回顾了增材制造技术在直升机中的应用现状,提出增材制造技术尚未用于制造直升机机体承力部件的主要原因（存在疲劳强度较低、成形精度较差、成本较高等问题）;展望金属增材制造在直升机结构拓扑优化设计、结构整体化设计、结构功能一体化设计及维护保障中的应用前景;提出增材制造技术在直升机应用的三个阶段。     

含孔隙的2.5D编织陶瓷基复合材料弹性常数预测

为获取更为全面的编织陶瓷基复合材料弹性常数,支撑材料力学性能研究,提出考虑纤维性能退化和基体孔隙的编织陶瓷基复合材料弹性常数预测方法。围绕25D编织陶瓷基复合材料,通过微焦点断层扫描获取材料孔隙率和孔隙分布,并测量碳化硅纤维单丝经热处理后的高温强度和模量。再结合细观力学有限元法理论,通过Digimat建立含孔隙的25D陶瓷基复合材料代表体单元有限元模型,计算得到材料弹性常数。同时对元件级试验件进行了室温单向拉伸和面内剪切试验,弹性常数计算值和试验值吻合较好,验证了该方法可以用来预测含孔隙的25D编织陶瓷基复合材料的弹性常数,为其力学性能与失效机理分析建立基础。     

点阵结构部件的增材制造路径连接方法

旨在提高点阵结构部件增材制造的加工效率.点阵结构经分层切片后,每层将产生大量待填充多边形,通过将这些多边形抽象为离散点,并在切片层面内求解旅行商问题,进行连接路径的规划,进而获得高效率的点阵模型填充路径.算法综合考虑到旅行商问题的计算效率以及连接路径的计算总长:采用蚁群算法可获得无交叉连接轨迹,计算2000个点的连接规...     

轻质量低成本无人机舵面结构优化与验证

复合材料蜂窝夹芯结构因其高比强度、比模量及可设计性而广泛应用于航空飞行器结构。文章提出了 1种轻质量、低成本舵面结构方案——通过增大蜂窝芯密度使其剪切模量提高,进而降低复合材料面板应力水平,减小面板厚度。首先,根据理论选择通过增大蜂窝密度提升蜂窝剪切模量;然后,对结构进行有限元计算与分析,发现蒙皮应力水平随蜂窝芯剪切模量增大而显著降低;最后,设计不同蜂窝芯密度的蜂窝夹芯结构进行试验。试验结果证明,蜂窝芯越致密,其典型力学性能越高,冲击后的剩余强度也越高。     

基于增减材复合制造的中空离心叶轮工艺设计

小型涡喷发动机主要零部件满足性能要求情况下,实现适量减重对提高发动机推重比有着积极意义.分析小型涡喷发动机空间结构,选择整体式叶轮进行轻量化设计,给出初步的中空结构方案并进行增减材复合工艺探索.以中空离心叶轮为研究对象,基于增减材复合制造工艺,设计了中空离心叶轮完整工艺流程及检测方案,使用Powermill软件对工艺流...