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3D打印用钛合金及粉末制备技术研究进展

粉末冶金工业 2024年第2期34卷 127-133,146页

作者：李安罗成杨博文张鹏赵霄昊赖运金西安欧中材料科技有限公司陕西西安710018 航天材料及工艺研究所北京100076

3D打印技术是一种先进的制造方法,在航空航天、生物医疗、汽车、军工等领域得到了较为广泛的应用。钛合金具有质轻、比强度高、耐腐蚀性好、生物相容性好等一些列优异特性,是金属3D打印体系的重要组成部分。简要阐述了3D打印对钛合金粉... 详细信息

3D打印技术是一种先进的制造方法,在航空航天、生物医疗、汽车、军工等领域得到了较为广泛的应用。钛合金具有质轻、比强度高、耐腐蚀性好、生物相容性好等一些列优异特性,是金属3D打印体系的重要组成部分。简要阐述了3D打印对钛合金粉末性能要求及钛合金粉末主要制备方法,重点对气雾化制粉及旋转电极制备粉末工艺技术特点、粉末性能进行了对比,对粉末性能差异产生原因进行了对比分析,对3D打印高性能钛合金发展方向进行了展望。

关键词： 3D打印钛合金粉末空心粉卫星粉

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激光增材制造难熔金属研究进展

稀有金属材料与工程 2023年第5期52卷 1943-1953页

作者：薛飒王庆相梁书锦赖运金左振博朱振辛甜焦奔奇西安欧中材料科技有限公司陕西西安710018 西北有色金属研究院陕西西安710016

难熔金属由于具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天、装备制造、核工业及生物医疗等领域。但是由于高熔点及高韧脆转变温度的特点,尚存在加工制造困难、生产周期长、对设备要求高等问题,从而限制了其应用与发展。激光增材制造是近年... 详细信息

难熔金属由于具有优异的综合性能而广泛应用于航空航天、装备制造、核工业及生物医疗等领域。但是由于高熔点及高韧脆转变温度的特点,尚存在加工制造困难、生产周期长、对设备要求高等问题,从而限制了其应用与发展。激光增材制造是近年来新兴的数字化制造技术之一,为制造和加工难熔金属提供了新的发展思路。本文重点介绍了近年来激光增材制造难熔金属的热点领域,包括钨及钨基重合金、纯钼及钼硅硼合金、铌硅及铌钛合金和多孔钽,对尚存在的问题进行了总结,最后对激光增材制造难熔金属未来的发展方向进行了展望。

关键词：激光增材制造难熔金属钨及钨基重合金多孔钽

固溶处理对粉末冶金GH4099合金组织及性能的影响

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金属热处理 2022年第7期47卷 86-91页

作者：王华王泽钰宋嘉明瞿宗宏赖运金梁书锦海军装备部陕西西安710021 西安欧中材料科技有限公司陕西西安710018

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50μm),并且无... 详细信息

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50μm),并且无成分偏析。晶界处大尺寸的一次γ′相与碳化物交错分布,晶粒内部存在大量退火孪晶。随着固溶温度的升高,γ相晶粒逐渐长大,晶界处碳化物由断续状逐渐变为连续分布。当固溶温度为1140℃时,可获得与轧制件/锻件相当的室温及高温拉伸性能,但塑性较低,合金断口呈现出脆性解理断裂形貌,这主要与热处理过程中原始颗粒边界(PPB)处碳化物的析出有关。

关键词： GH4099高温合金热等静压固溶处理组织演变力学性能

热等静压态FGH96合金的热变形行为及热加工图

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金属热处理 2022年第7期47卷 63-70页

作者：陈蕾蕾瞿宗宏王泽钰赖运金梁书锦西安欧中材料科技有限公司西安市3D打印用金属粉末材料工程技术研究中心陕西西安710018

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机对热等静压态FGH96合金进行了不同温度和应变速率的等温热压缩试验,研究了FGH96合金在变形温度分别为1040、1070、1100、1130℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^(-1),最大真应变为0.7条件下的高温热... 详细信息

采用Gleeble-3800热模拟压缩试验机对热等静压态FGH96合金进行了不同温度和应变速率的等温热压缩试验,研究了FGH96合金在变形温度分别为1040、1070、1100、1130℃,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^(-1),最大真应变为0.7条件下的高温热变形行为,分析了真应力-真应变曲线,建立了本构方程,并利用Origin软件构建了热加工图,结合变形温度和应变速率对组织的影响确定了FGH96合金合适的热加工参数。结果表明,热等静压态FGH96合金的真应力-真应变曲线呈现典型的动态再结晶特征,其峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增加,结合本构方程、热加工图以及微观组织确定了FGH96合金合适的热加工区域为变形温度1060~1080℃,应变速率0.0001~0.004 s^(-1)。

关键词： FGH96合金热变形行为本构方程热加工图

镍基高温合金粉末中非金属夹杂物电选工艺分析

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粉末冶金工业 2023年第2期33卷 29-32页

作者：张林嘉宋嘉明王泽钰瞿宗宏赖运金海装广州局贵阳军代室贵州贵阳550014 西安欧中材料科技有限公司陕西西安710018

为提高镍基高温合金粉末中非金属夹杂的静电分离效率,得到静电分离去除非金属夹杂物的最优工艺,优选53~150μm粉末以及同粒度的Al_(2)O_(3)颗粒进行正交实验,研究了电晕电压(U)、辊筒转速(n)以及电晕电极距离(S)对非金属夹杂物去除效果... 详细信息

为提高镍基高温合金粉末中非金属夹杂的静电分离效率,得到静电分离去除非金属夹杂物的最优工艺,优选53~150μm粉末以及同粒度的Al_(2)O_(3)颗粒进行正交实验,研究了电晕电压(U)、辊筒转速(n)以及电晕电极距离(S)对非金属夹杂物去除效果的影响,确定了最优参数。结果表明:电晕电压升高,非金属夹杂物去除效果升高;电晕极距离增大,静电去除效果降低;随辊筒转速升高时,非金属夹杂物去除效率先升高后降低,在辊筒转速70 r/min时,电晕电压30 kV时去除效果最佳。

关键词：镍基高温合金粉末夹杂物静电分离

模具结构对FGH4096合金挤压变形影响的数值模拟研究

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粉末冶金技术 2022年第3期40卷 277-283页

作者：李昌陈蕾蕾瞿宗宏刘奎生赖运金梁书锦中国航发贵州黎阳航空动力有限公司贵阳550014 西安欧中材料科技有限公司西安市3D打印用金属粉末材料工程技术研究中心西安710018

采用有限元数值模拟软件与正交试验相结合的方法研究了FGH4096合金包覆热挤压过程,系统分析了模具模角、入口圆角半径和工作带长度对挤压制品有效应变分布、温度分布和挤压载荷的影响。结果表明:模角越大,有效应变分布均匀区域减少,挤... 详细信息

采用有限元数值模拟软件与正交试验相结合的方法研究了FGH4096合金包覆热挤压过程,系统分析了模具模角、入口圆角半径和工作带长度对挤压制品有效应变分布、温度分布和挤压载荷的影响。结果表明:模角越大,有效应变分布均匀区域减少,挤压载荷升高,挤压过程中产生的温升效应严重;模角越小,有利于挤压载荷的降低,挤压制品心部温升效应减轻,但心部出现有效应变小于1.500的区域增大。入口圆角半径和工作带长度对挤压制品的有效应变分布、温度分布和挤压载荷影响不大。当模角为45°时,有效应变分布均匀的区域增大,有效应变分布更为均匀。制作挤压模具进行模拟实验验证,结果表明实际挤压过程和数值模拟的数据相吻合,证明模拟参数设置合理,对实际生产具有指导意义。

关键词：有限元数值模拟 FGH4096 有效应变热挤压模具

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钛合金片状组织演变机制与球化动力学研究

钛合金片状组织演变机制与球化动力学研究

作者：赖运金西北工业大学

学位级别：硕士

探索双性能或渐变功能材料的制备和结构制造技术，是提高未来发动机构件在恶劣环境下工作能力的有效途径，是许多发达国家未来发展战略的一个重要组成部分。采用可控应变锻造是获得双性能或渐变功能压气机盘的重要手段之一。其中，片状... 详细信息

探索双性能或渐变功能材料的制备和结构制造技术，是提高未来发动机构件在恶劣环境下工作能力的有效途径，是许多发达国家未来发展战略的一个重要组成部分。采用可控应变锻造是获得双性能或渐变功能压气机盘的重要手段之一。其中，片状组织球化机理是可控应变锻造的技术核心。因此，研究Ti-17合金的片状组织球化机理，对于充分发挥材料的性能潜力，提高发动机的性能具有重要的理论意义和实用价值。本文采用热模拟压缩试验、光学会相、扫描电镜和透射电镜等多种手段对Ti-17合金变形过程中的片状α分解规律和球化机理进行了深入研究。主要研究内容和结果如下：通过热模拟压缩试验，揭示了变形温度、应变速率和变形程度对Ti-17合金高温流动应力的影响规律，采用Zener-Hollomon参数建立了基于双曲正弦的Ti-17合金高温变形流动应力本构关系，形式简单，拟合精度高。发现Ti-17合金具有明显的不连续屈服现象，用传统的静态理论(即固溶原子钉扎—脱钉理论)无法进行合理解释。首次引入动态理论对Ti-17合金不连续屈服现象进行解释，认为不连续屈服现象应该与晶界突然增殖大量可动位错有关，从而使动态理论在两相钛合金中得到验证。发现合金在较高应变速率下具有明显的流动软化特征，阐明了变形温度越低、应变速率越高，流动软化越明显的规律。揭示了温升效应、片状组织球化和片层弯折是产生流动软化的主要原因。建立了Ti-17合金片状组织球化的动力学曲线，揭示了变形程度、变形速率、变形温度等热力学参数对球化过程的影响规律。发现变形程度对组织球化的影响最大，温度次之，变形速率最小。变形温度越高，应变速率越低，越有利于球化。Ti-17合金片状组织开始球化的临界应变量约为0.2～0.4，完全球化的临界应变量为0.9～1.4。提出片层α相在与压缩轴平行的方向上弯曲分离，垂直方向上平直分离的α片层解体机制，成功地建立了Ti-17合金片状组织的动态球化模型。为工程生产中进行组织预测与控制，以及热变形参数的制定提供理论支持。

关键词： Ti-17合金片状组织球化机理不连续屈服片层弯折

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粉末球形度对高速激光熔覆层质量的影响

铸造 2022年第5期71卷 586-591页

作者：马宽唐洪奎卓君李安赖运金梁书锦王庆相西安欧中材料科技有限公司西安市3D打印用金属粉末材料工程技术研究中心陕西西安710018

分别用高速激光熔融等离子旋转电极和气雾化制备AISI 431不锈钢粉末。通过对粉末粒度测试、粉末形貌观察、粉末球形度计算、熔覆层微观组织观察和厚度均匀性测定,对比分析粉末不同球形度对高速熔覆层质量的影响。研究结果表明:超高转速... 详细信息

分别用高速激光熔融等离子旋转电极和气雾化制备AISI 431不锈钢粉末。通过对粉末粒度测试、粉末形貌观察、粉末球形度计算、熔覆层微观组织观察和厚度均匀性测定,对比分析粉末不同球形度对高速熔覆层质量的影响。研究结果表明:超高转速等离子旋转电极粉末球形度优于气雾化粉,其流速和松装密度均优于气雾化粉;前者熔融制备熔覆层厚度均匀、组织细小呈等轴树枝晶。粉末球形度直接影响高速激光熔覆层质量。

关键词：球形度高速激光熔覆厚度组织

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国内阻燃钛合金工程化技术研究进展

稀有金属材料与工程 2015年第8期44卷 2067-2073页

作者：赖运金张平祥辛社伟马凡蛟刘向宏冯勇曾卫东李金山西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 西部超导材料科技股份有限公司陕西西安710018 西北有色金属研究院陕西西安710016

阻燃钛合金的研制是防止"钛火"事故的最直接的方法。美国、英国和俄罗斯等均在积极开展阻燃钛合金的阻燃机理及其工程化技术研究,我国阻燃钛合金的基础研究起步较早,但在工程化技术开发及应用方面停滞多年,导致被发达国家拉开差距。近... 详细信息

阻燃钛合金的研制是防止"钛火"事故的最直接的方法。美国、英国和俄罗斯等均在积极开展阻燃钛合金的阻燃机理及其工程化技术研究,我国阻燃钛合金的基础研究起步较早,但在工程化技术开发及应用方面停滞多年,导致被发达国家拉开差距。近五年来,在材料研制单位和应用研究单位的共同努力下,Ti-V-Cr系阻燃钛合金工程化技术取得了显著进步。本文主要综述了近几年来国内阻燃钛合金工程化技术研究的最新进展;重点介绍了Ti40和WSTi3515S合金大型铸锭、大棒材及大尺寸板坯和环锻件的研制情况,并介绍了阻燃钛合金机械加工技术和摩擦点燃阻燃性能评价方法,最后对我国阻燃钛合金未来发展进行了展望。

关键词：阻燃钛合金工程化技术 WSTi3515S合金 Ti40合金