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基于RSM的带有热障涂层气膜孔参数优化的数值研究

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航空动力学报 2023年第6期38卷 1328-1339页

作者：闫浩楠张丽朱惠人刘存良何爱杰刘松西北工业大学动力与能源学院西安710129 西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室西安710129 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500

为解决有涂层时多种因素导致气膜冷效优化计算成本增大的问题,通过Box-Behnken方法合理设计3个吹风比(0.5、1.0和1.5)下,气膜孔流向倾角、长径比和涂层厚度3种参数的耦合模型,利用Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟,将模拟结果通过... 详细信息

为解决有涂层时多种因素导致气膜冷效优化计算成本增大的问题,通过Box-Behnken方法合理设计3个吹风比(0.5、1.0和1.5)下,气膜孔流向倾角、长径比和涂层厚度3种参数的耦合模型,利用Realizable k-ε湍流模型进行数值模拟,将模拟结果通过响应面分析法(RSM)得到响应方程,最终通过响应方程预测最优参数。结果表明:孔倾角和涂层厚度为影响有涂层(TBC)气膜孔冷效的主要因素,长径比为影响冷效的次要因素。通过响应方程预测能达到最优气膜冷效时的模型,结果显示优化模型在所研究吹风比范围内气膜冷效相对于参考提升了55.45%~90.95%,响应方程的预测误差范围为2.71%~13.42%,具有较高的准确性。

关键词：气膜冷却热障涂层长径比响应面分析几何参数

冷轧变形量和热处理状态对GH4169合金板材组织及硬度的影响

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航空材料学报 2023年第2期43卷 33-41页

作者：田伟伏宇刘砚飞何爱杰钟燕石照夏中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 钢铁研究总院北京100081

对GH4169合金开展不同变形量的冷轧和热处理实验,分析不同冷轧变形量和随后的不同热处理状态对板材显微组织及硬度的影响。不同冷轧变形量研究结果表明:随着变形量的增加,冷轧板材中的位错密度升高并形成滑移带,织构组织逐渐增强,退火... 详细信息

对GH4169合金开展不同变形量的冷轧和热处理实验,分析不同冷轧变形量和随后的不同热处理状态对板材显微组织及硬度的影响。不同冷轧变形量研究结果表明:随着变形量的增加,冷轧板材中的位错密度升高并形成滑移带,织构组织逐渐增强,退火孪晶界逐渐消失,板材硬度随之增大。不同热处理状态研究分析表明:980℃×10 min固溶处理后,变形量小于20%时,板材中仍残留有变形晶粒和位错,随着变形量增加再结晶逐渐发生,晶粒度尺寸逐渐细化,板材硬度随变形量的增加而升高;变形量达到25%以上时,固溶态板材可完成再结晶,变形晶粒和冷作硬化基本消除,板材的硬度降低至未变形的水平并且不随变形量增加而改变;时效热处理后板材中析出γ''和γ'强化相,板材硬度显著高于冷轧态和固溶处理态且硬度基本不受冷轧变形量的影响;GH4169合金在980℃下固溶处理而发生再结晶的冷轧变形量门槛值处于5%~10%范围内,完全再结晶的冷轧变形量门槛值为25%左右。综合考虑实际生产情况,GH4169合金板材优化的制备工艺为冷轧变形量大于25%,相应的固溶处理制度宜选择为980℃×10 min。

关键词： GH4169合金冷轧板材热处理状态硬度再结晶显微组织

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DD6单晶涡轮叶片缘板裂纹与再结晶研究

航空动力学报 2012年第5期27卷 1068-1073页

作者：马健李世峰何爱杰曾军中国航空工业集团公司中国燃气涡轮研究院涡轮技术研究室成都610500

针对DD6单晶涡轮叶片在试车后缘板出现裂纹的现象,通过裂纹外观检查、断口形貌观察、显微组织及化学成分分析等工作,开展基于裂纹特征的缘板失效模式研究.研究结果表明:DD6单晶涡轮叶片缘板裂纹是由表面再结晶导致的疲劳开裂,其形成与... 详细信息

针对DD6单晶涡轮叶片在试车后缘板出现裂纹的现象,通过裂纹外观检查、断口形貌观察、显微组织及化学成分分析等工作,开展基于裂纹特征的缘板失效模式研究.研究结果表明:DD6单晶涡轮叶片缘板裂纹是由表面再结晶导致的疲劳开裂,其形成与存在富钨白色析出相的枝晶界面有直接关系;在试验条件下裂纹沿富钨(W)的白色颗粒链扩展,并沿界面延伸,导致疲劳失效.同时,发现缘板表面再结晶在叶片使用之前已存在,是缘板凝固区域因过大铸造热应力而形成碳化物,进而在热处理过程形成晶界富钨白色析出相的再结晶晶粒.

关键词： DD6单晶涡轮叶片缘板裂纹铸造热应力再结晶

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碳化硅陶瓷基复合材料环境障涂层研究进展

材料工程 2018年第10期46卷 1-8页

作者：刘巧沐黄顺洲何爱杰中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500

碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-SiC)因具有低密度、抗氧化、耐高温等优点,成为下一代先进航空发动机热端结构部件的潜在材料。然而,CMC-SiC在燃气环境中面临着严重的腐蚀问题,需要在环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)的保护... 详细信息

碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-SiC)因具有低密度、抗氧化、耐高温等优点,成为下一代先进航空发动机热端结构部件的潜在材料。然而,CMC-SiC在燃气环境中面临着严重的腐蚀问题,需要在环境障涂层(environmental barrier coatings,EBCs)的保护下才能实现长时应用。本文介绍了EBCs的选材要求、发展历程、涂层制备工艺、涂层考核技术以及表征手段,综述了EBCs体系在服役过程中存在挥发速率高、使用温度低等问题以及在制备过程中存在涂层晶化率低、致密度低等问题,指出了今后国内在EBCs材料优选、制备工艺、评价方法以及考核平台的研究目标与发展方向。

关键词：航空发动机 CMC-SiC复合材料环境障涂层

碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用需求及挑战

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材料工程 2019年第2期47卷 1-10页

作者：刘巧沐黄顺洲何爱杰中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500

随着航空发动机推重比的不断提高,急需发展轻质、高强韧、耐高温、长寿命、抗烧蚀、抗氧化的碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC-SiC),以满足航空发动机愈加苛刻的服役要求。本文简要介绍了CMC-SiC复合材料的特点... 详细信息

随着航空发动机推重比的不断提高,急需发展轻质、高强韧、耐高温、长寿命、抗烧蚀、抗氧化的碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC-SiC),以满足航空发动机愈加苛刻的服役要求。本文简要介绍了CMC-SiC复合材料的特点和制备方法,综述了CMC-SiC复合材料在国外先进航空发动机热端部件上的应用进展及国内的研究现状。从工程化角度,指出了国内在高性能纤维、构件设计及制备、环境障涂层、无损检测技术、考核验证方法、修复技术等方面存在的差距及需突破的关键技术,指出了今后国内的研究目标与发展方向。

关键词：航空发动机 CMC-SiC复合材料热端部件应用

高温下DD6单晶气冷叶片模拟试样拉伸性能试验

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航空动力学报 2012年第2期27卷 255-259页

作者：何爱杰李世峰罗秋生曾军马健吴长波中国航空工业集团公司中国燃气涡轮研究院涡轮技术研究室成都610500

通过选晶法制备DD6单晶薄壁圆管模拟试样,对850℃和980℃两种温度下[001]晶体取向含与不含气膜孔的薄壁试管进行拉伸性能试验研究.结果表明:在850℃条件下,[001]取向含气膜孔的拉伸性能比[001]取向不含气膜孔的拉伸性能降低10.5%;在980... 详细信息

通过选晶法制备DD6单晶薄壁圆管模拟试样,对850℃和980℃两种温度下[001]晶体取向含与不含气膜孔的薄壁试管进行拉伸性能试验研究.结果表明:在850℃条件下,[001]取向含气膜孔的拉伸性能比[001]取向不含气膜孔的拉伸性能降低10.5%;在980℃条件下,[001]取向含气膜孔的拉伸性能与[001]取向不含气膜孔的拉伸性能水平相当,这表明温度越高,气膜孔对薄壁件拉伸性能的影响越不显著;但在980℃条件下,[001]取向通气状态的拉伸强度比不通气状态下的拉伸强度提高16%.同时,发现圆管表面状态及通气状态是影响单晶薄壁试样高温性能的重要因素,特别是通气状态的存在显著提高了其高温力学性能.

关键词： DD6单晶薄壁圆管气膜孔通气状态拉伸性能

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单晶涡轮叶片定向凝固过程应力场数值模拟

航空材料学报 2018年第1期38卷 33-39页

作者：李世峰何爱杰邱飞中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 西北工业大学机电学院西安710072

针对单晶涡轮叶片壁厚尺寸精度偏低和壁厚尺寸漂移大等瓶颈问题,考虑叶片定向凝固过程边界条件不精确因素,通过实际温度数据采集,采用温度场与应力场耦合的有限元模拟方法,对单晶涡轮叶片定向凝固过程进行三维动态模拟,并结合单晶气冷... 详细信息

针对单晶涡轮叶片壁厚尺寸精度偏低和壁厚尺寸漂移大等瓶颈问题,考虑叶片定向凝固过程边界条件不精确因素,通过实际温度数据采集,采用温度场与应力场耦合的有限元模拟方法,对单晶涡轮叶片定向凝固过程进行三维动态模拟,并结合单晶气冷叶片的工作状态,对模拟结果进行定性分析,得到应力分布规律。研究结果表明:当榫头进气窗口倒圆角R=0.5 mm时,叶片最大铸造热应力出现在榫头底面四大进气窗口区域,该区域最大应力比叶身截面最大应力高28.4%;该仿真方法可准确反映单晶涡轮叶片凝固过程温度/应力动态变化,将为避免叶片出现大铸造残余应力区,预防变形工艺,提高叶片壁厚尺寸精度及尺寸稳定性,提供量化参考依据。

关键词：单晶涡轮叶片定向凝固热力耦合应力场模拟

白斑缺陷对GH4586合金组织和力学性能的影响

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金属学报 2020年第10期56卷 1411-1422页

作者：谭海兵黄烁王静李姝朱昌洪钟燕钟世林何爱杰中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 钢铁研究总院高温材料研究所北京100081

系统分析了GH4586合金白斑缺陷的组织特征、元素分布及其对室温拉伸性能和硬度的影响,结合热力学计算和感应锭凝固过程仿真模拟,探讨了白斑缺陷的形成机制及其控制方法。结果表明,GH4586合金盘锻件中的白斑缺陷为枝晶白斑,宏观上表现为... 详细信息

系统分析了GH4586合金白斑缺陷的组织特征、元素分布及其对室温拉伸性能和硬度的影响,结合热力学计算和感应锭凝固过程仿真模拟,探讨了白斑缺陷的形成机制及其控制方法。结果表明,GH4586合金盘锻件中的白斑缺陷为枝晶白斑,宏观上表现为枝晶花样,微观组织是由MC型碳化物、M6C型碳化物和大尺寸非共格γ′相组成的第二相团簇。由于枝晶白斑中含有较多的高硬度、易开裂的第二相团簇,使合金的室温抗拉强度和塑性显著降低,对GH4586合金盘锻件的力学性能影响较大。GH4586合金大尺寸真空感应锭凝固过程中会产生较大内应力和形成较多缩孔,直接用做电极进行自耗重熔时,易因缩孔开裂而发生电极掉块,落入熔池后形成白斑缺陷。提升自耗电极的质量和优化真空自耗工艺能有效控制GH4586合金盘锻件中的白斑缺陷。

关键词：镍基变形高温合金 GH4586合金白斑缺陷组织力学性能

人的现代化视域下的中国劳动关系治理:逻辑、线索与进路

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山东社会科学 2024年第6期 185-192页

作者：徐艳何爱平西北大学经济管理学院

中国式现代化的推进过程实质上是以人的自由全面发展为目标的人的现代化过程。劳动关系作为人类生产实践中最基本的社会关系，与人的现代化紧密相关。以契合人的现代化的发展阶段、发展内涵的方式来调节劳动关系，并以此促进人与社会共... 详细信息

中国式现代化的推进过程实质上是以人的自由全面发展为目标的人的现代化过程。劳动关系作为人类生产实践中最基本的社会关系，与人的现代化紧密相关。以契合人的现代化的发展阶段、发展内涵的方式来调节劳动关系，并以此促进人与社会共同发展是中国劳动关系治理的内在逻辑。从阶段演进来看，中国劳动关系治理以人的现代化的前提准备、初步探索、深入推进和全面发展为线索，通过建立政治基础、探索治理方法、健全调节机制、构建社会条件，助力人的现代化从“人的依赖关系”发展至“物的依赖性”,并不断朝着“自由个性”迈进。据此，中国劳动关系治理应结合人的需要、人的能力、人的个性、人的社会关系在新发展阶段的现实特征，从劳动者更高层级的发展内涵上进行深层次调节，由此助推现代化强国建设和人的自由全面发展。

关键词：人的现代化劳动关系治理内在逻辑基本线索逻辑进路