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电子束偏转扫描对TC18钛合金组织、硬度和作用深度的影响（英文）

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稀有金属材料与工程 2017年第12期46卷 3651-3657页

作者：张伟祁泽武彭鹏许海鹰齐铂金北京航空航天大学北京100191 北京航空制造工程研究所北京100024

为了形成均匀的表面硬化层,采用逐行、无搭接的电子束高频偏转扫描技术(DSEB)对TC18钛合金的表面进行处理。重点研究了电子束束流、聚焦电流和处理次数等关键参数对TC18组织、表面硬度和处理深度的影响。处理的试样通过扫描电镜(SEM)、... 详细信息

为了形成均匀的表面硬化层,采用逐行、无搭接的电子束高频偏转扫描技术(DSEB)对TC18钛合金的表面进行处理。重点研究了电子束束流、聚焦电流和处理次数等关键参数对TC18组织、表面硬度和处理深度的影响。处理的试样通过扫描电镜(SEM)、光镜和维氏硬度计进行检测。经DSEB处理后,TC18钛合金表面形成了主要由针状马氏体组成的表面硬化层,表面硬度得到提高;硬化区的金相组织均匀,在扫描束斑相邻区域没有明显的过渡;硬化层深度均匀,可达200μm以上。试验结果表明DSEB有望成为大面积、复杂形状的钛合金构件的表面处理新方法。

关键词：电子束偏转扫描表面硬化针状马氏体硬度

丝束同轴冷阴极电子束源研制及其熔丝增材制造适用性研究

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机械工程学报 2022年第7期58卷 276-283页

作者：许海鹰王壮彭勇杨光桑兴华杨波中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室北京100024 南京理工大学材料科学与工程学院南京210094

为了提高电子束熔丝增材制造的质量和效率,开展了丝束同轴冷阴极电子束源关键技术研究。在分析丝束同轴冷阴极电子束产生机理的基础之上,研究丝束同轴:冷阴极电子枪的结构特点;采用三级AC-DC拓扑结构、加速电源内环-外环闭环控制电路、... 详细信息

为了提高电子束熔丝增材制造的质量和效率,开展了丝束同轴冷阴极电子束源关键技术研究。在分析丝束同轴冷阴极电子束产生机理的基础之上,研究丝束同轴:冷阴极电子枪的结构特点;采用三级AC-DC拓扑结构、加速电源内环-外环闭环控制电路、基于气流量调节的束流闭环控制电路等,研制了丝束同轴冷阴极电子束逆变电源;基于上述技术成果研制出了丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造样机。对丝束同轴冷阴极电子束源的束流形貌特征、逆变电源输出特性、熔丝成形工艺进行了检测分析,结果表明:与轴侧送丝的热阴极电子束熔丝成形技术相比,采用丝束同轴冷阴极电子束源的熔丝成形设备所制备的试样微观组织得到明显改善,为大型金属结构的熔丝成形提供技术储备。

关键词：电子束熔丝增材制造丝束同轴电子枪逆变电源

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超音频脉冲TIG焊电源拓扑及电弧焊适用性

北京航空航天大学学报 2009年第1期35卷 61-64,112页

作者：齐铂金许海鹰黄松涛张伟北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

研制出一台超音频直流脉冲TIG(Tungsten Inert Gas)焊电源,对该电源的拓扑结构及工作原理进行了介绍.与常规直流TIG焊电源相比,该电源可输出不同频率、均具有陡峭的上升、下降沿的脉冲电流,电流变化率大于50 A/μs.该电源的基值电流、... 详细信息

研制出一台超音频直流脉冲TIG(Tungsten Inert Gas)焊电源,对该电源的拓扑结构及工作原理进行了介绍.与常规直流TIG焊电源相比,该电源可输出不同频率、均具有陡峭的上升、下降沿的脉冲电流,电流变化率大于50 A/μs.该电源的基值电流、峰值电流、脉冲电流频率、占空比等焊接工艺参数调节方便,使该电源不仅能够焊接薄板,而且能够适用于中厚板的焊接.通过对比常规直流TIG焊和超音频直流脉冲TIG焊焊接的1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊缝的微观组织,发现采用超音频直流脉冲TIG焊工艺的焊缝粗晶区变窄,晶粒细化现象显著.试验结果表明:所研制的超音频脉冲TIG焊电源具有良好的弧焊适用性.

关键词：超音频脉冲 TIG焊细化晶粒

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多束流电子束薄板焊接应力变形数值模拟

焊接学报 2018年第3期39卷 52-56页

作者：黄业文刘方军许海鹰张伟李平林北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024

为了减小薄板结构的焊接变形,基于电子束高频偏转扫描技术在焊缝两侧添加辅助扫描热源实现了多束流电子束焊接及焊前预热.建立了矩形均匀加热辅助热源模型,采用热弹塑性有限元分析方法对1.5 mm厚304不锈钢薄板进行多束流电子束焊接数值... 详细信息

为了减小薄板结构的焊接变形,基于电子束高频偏转扫描技术在焊缝两侧添加辅助扫描热源实现了多束流电子束焊接及焊前预热.建立了矩形均匀加热辅助热源模型,采用热弹塑性有限元分析方法对1.5 mm厚304不锈钢薄板进行多束流电子束焊接数值模拟,并进行了试验验证.结果表明,焊后残余应力和变形的实测结果与模拟结果吻合良好,多束流电子束焊接方法不仅可以改变熔池前方材料的受力状态,而且可以减小熔池形成瞬间熔池前方材料的压应力峰值,有利于减小熔池的前方压缩塑性应变,进而减小薄板结构的焊接变形.

关键词：电子束多束流焊接变形辅助热源应力

丝束同轴冷阴极电子束熔丝特性及TC4成形组织

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北京航空航天大学学报 2022年第12期48卷 2373-2380页

作者：许海鹰杨光张伟杨波桑兴华王壮中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室北京100024 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对热阴极电子束轴侧熔丝与丝束同轴冷阴极电子束熔丝方法的特点进行分析,研究了丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造熔滴过渡特点及获得滴状过渡和搭桥过渡方式需要满足的条件。采用直径2 mm的TC4钛合金丝材制备出丝束同轴冷阴极电子束... 详细信息

针对热阴极电子束轴侧熔丝与丝束同轴冷阴极电子束熔丝方法的特点进行分析,研究了丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造熔滴过渡特点及获得滴状过渡和搭桥过渡方式需要满足的条件。采用直径2 mm的TC4钛合金丝材制备出丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造的钛合金试样,对其微观组织进行分析,结果表明:与常规热阴极电子束轴侧熔丝成形的工艺相比,丝束同轴冷阴极电子束熔丝成形试样的组织表现为等轴晶与柱状晶层层交替叠加的状态,柱状晶与等轴晶尺寸明显减小,表明成形试样的晶粒细化,力学性能得到提高。

关键词：丝束同轴冷阴极电子束熔丝增材制造钛合金微观组织

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TC4钛合金超音频直流脉冲TIG焊

航空材料学报 2011年第1期31卷 36-40页

作者：许海鹰齐铂金张伟赵海涛北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

首先对超音频直流脉冲TIG焊的特点进行了介绍,重点分析了的峰值电流、脉冲频率等关键工艺参数对超音频直流脉冲TIG焊电弧轴向等离子流力的影响规律。采用频率不同的几组超音频直流脉冲TIG焊工艺及常规直流TIG焊工艺分别焊接了2.5mm厚的... 详细信息

首先对超音频直流脉冲TIG焊的特点进行了介绍,重点分析了的峰值电流、脉冲频率等关键工艺参数对超音频直流脉冲TIG焊电弧轴向等离子流力的影响规律。采用频率不同的几组超音频直流脉冲TIG焊工艺及常规直流TIG焊工艺分别焊接了2.5mm厚的TC4钛合金。用X-射线探伤检测焊缝中的气孔缺陷,根据检测结果,分析了超音频直流脉冲TIG焊过程中,能够加速气泡逸出熔池的几种作用机制;对于无缺陷的接头,检测了接头的拉伸力学性能,观察了拉伸断口SEM照片。结果表明:在脉冲频率60kHz,80kHz时,超音频直流脉冲TIG焊工艺能使TC4钛合金焊缝中的气孔缺陷出现的几率减少;随着脉冲电流频率提高,焊接接头的断后延伸率得到了显著提高。

关键词：超音频直流脉冲 TIG焊钛合金气孔焊接接头

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激光冲击强化电源拓扑及控制

焊接学报 2013年第12期34卷 97-100,118页

作者：张伟齐铂金许海鹰邹世坤车志刚曹子文李仁杰北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室北京100024

采用IGBT全桥逆变电路作为钕玻璃激光器本征级和放大级泵浦氙灯驱动电源主电路拓扑,结合内环为电流控制,外环为电压控制的双闭环控制电路实现了氙灯驱动电源储能电容的恒流限压充电.高压脉冲触发电路由气体放电管与高压脉冲变压器构成,... 详细信息

采用IGBT全桥逆变电路作为钕玻璃激光器本征级和放大级泵浦氙灯驱动电源主电路拓扑,结合内环为电流控制,外环为电压控制的双闭环控制电路实现了氙灯驱动电源储能电容的恒流限压充电.高压脉冲触发电路由气体放电管与高压脉冲变压器构成,可产生电压峰值高达30 kV的高压脉冲信号,能可靠击穿泵浦氙灯.设计了脉冲氙灯放电触发脉冲工作时序电路,当系统工作在调Q模式时,可以获得峰值功率很高的巨脉冲激光输出.对TC4钛合金TIG焊接头进行了激光冲击强化处理,效果显著.

关键词：脉冲氙灯全桥逆变激光电源

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快变换超音频直流脉冲TIG焊

焊接学报 2009年第7期30卷 57-60页

作者：齐铂金许海鹰周兴国黄松涛北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

采用新型IGBT拓扑电路研制出一台电流快速变换的超音频直流脉冲TIG焊电源.该电源输出的最大脉冲电流频率30kHz,脉冲电流变化率di/dt在50A/μs以上.采用该电源焊接0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,并与常规直流TIG焊接头进行对比.分别对这两种接... 详细信息

采用新型IGBT拓扑电路研制出一台电流快速变换的超音频直流脉冲TIG焊电源.该电源输出的最大脉冲电流频率30kHz,脉冲电流变化率di/dt在50A/μs以上.采用该电源焊接0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢,并与常规直流TIG焊接头进行对比.分别对这两种接头进行X射线探伤检测,接头的抗拉强度测试,焊缝金相显微组织与拉伸断口SEM照片观察对比.结果表明,快变换超音频直流脉冲TIG焊能使奥氏体不锈钢焊缝的粗晶区变窄,细小等轴晶所占区域扩大,焊缝晶粒细化,焊接接头的抗拉强度与断后伸长率分别得到提高.

关键词：超音频脉冲晶粒细化焊接接头

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电子束熔丝增材制造过程随动测温阵列系统

航空制造技术 2021年第1期64卷 89-93,102页

作者：路开通彭勇许海鹰南京理工大学材料科学与工程学院南京210094 中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室北京100024

实时监测电子束熔丝增材制造过程的温度场分布对于抑制变形、提高电子束熔丝增材制造质量具有重要意义。研制了一套电子束熔丝增材制造过程的随行动态测温阵列系统,对整个装置进行了系统设计、硬件集成、软件编写和试验验证。结果表明,... 详细信息

实时监测电子束熔丝增材制造过程的温度场分布对于抑制变形、提高电子束熔丝增材制造质量具有重要意义。研制了一套电子束熔丝增材制造过程的随行动态测温阵列系统,对整个装置进行了系统设计、硬件集成、软件编写和试验验证。结果表明,该随动测温阵列系统在电子束熔丝增材制造过程的高真空、高温、高辐射、高金属蒸气等恶劣环境中能稳定工作,不仅能在正常状态下进行测温,而且在增材基板受热变形时也能连续测温,能够实现随行动态测温以及温度场实时显示、存储和重构分析等功能,显示形象直观,系统稳定性较强,操作简单。

关键词：电子束增材制造实时监测随动测温温度场