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镶铸法+精密铸造制备钛合金细长孔工艺研究

特种铸造及有色合金 2024年第6期44卷 858-861页

作者：孙冰韩云飞乔海滨孙宏喆程亚珍穆建文李渤渤洛阳双瑞精铸钛业有限公司洛阳471000

采用镶铸法+精密铸造技术制备带细长孔钛合金试样,并对镶铸试样进行组织分析和微观形貌、化学成分等检测,研究不同镶铸比条件下镶铸界面结合的形态及结构特征,分析酸洗对镶铸管的浸除效果。结果发现,镶铸试样的细长孔均能完整成形,且随... 详细信息

采用镶铸法+精密铸造技术制备带细长孔钛合金试样,并对镶铸试样进行组织分析和微观形貌、化学成分等检测,研究不同镶铸比条件下镶铸界面结合的形态及结构特征,分析酸洗对镶铸管的浸除效果。结果发现,镶铸试样的细长孔均能完整成形,且随镶铸比增大,镶铸界面熔合效果越好;当镶铸比达到20∶1时,界面分布一层细小致密的网状熔合层,通过酸洗工艺能够完全浸除。

关键词：钛合金镶铸法细长孔

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一种石墨型复合模具在内嵌钛叶片铸造中的应用

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铸造工程 2024年第3期48卷 7-11页

作者：杜延乐徐群张彦飞孙宏喆施典刚洛阳双瑞精铸钛业有限公司河南洛阳471000

针对一种复杂壶型内嵌钛叶片的铸件结构进行了三维数模分析,对该种面积约五分之三壁厚小于3 mm的壶型内嵌钛叶轮进行了两种铸造方案的设计和验证。最终得出结论,新型机加工石墨型复合模具在面对复杂结构的壶型内嵌钛叶片铸造时,具有优... 详细信息

针对一种复杂壶型内嵌钛叶片的铸件结构进行了三维数模分析,对该种面积约五分之三壁厚小于3 mm的壶型内嵌钛叶轮进行了两种铸造方案的设计和验证。最终得出结论,新型机加工石墨型复合模具在面对复杂结构的壶型内嵌钛叶片铸造时,具有优良的铸造充型和叶片型值保持能力,且表面质量相比传统机加工石墨型铸造提升效果明显,可以应用于实际生产。

关键词：石墨型陶瓷型芯复合型模具内嵌叶片

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高机动性仿生多模式八足机器人的设计与研究

高机动性仿生多模式八足机器人的设计与研究

作者：孙宏喆北京交通大学

学位级别：硕士

随着科技的进步与发展,社会对于机器人的需求越来越高,并将它们广泛应用于各个行业中。常见机器人的移动方式可分为轮式移动机器人、履带式移动机器人和腿式移动机器人等。在实际应用中,轮式和腿式机器人相比与履带式有着更广泛的需求... 详细信息

随着科技的进步与发展,社会对于机器人的需求越来越高,并将它们广泛应用于各个行业中。常见机器人的移动方式可分为轮式移动机器人、履带式移动机器人和腿式移动机器人等。在实际应用中,轮式和腿式机器人相比与履带式有着更广泛的需求。前者具有运行效率高、结构简单、重量轻、能耗低等优点,后者采用离散的落脚点来提供支撑和牵引,具有高机动性和地形适应性的优势。因此,本文的目标为结合两类机器人的优势,设计一款兼具腿式模式和轮式模式的多模式机器人。为了实现高速移动,受摩洛哥翻滚蜘蛛的启发,本文提出了渐开线蹬滚策略;为大幅提升越障性能,本文提出了可借助障碍物表面摩擦力的粘附式越障策略;并且,本文引入了单自由度辅助附肢的概念,以期在附肢部件的帮助下使机器人更好地完成这两种模式。本文具体的工作内容如下:首先,对机器人的整体结构进行了介绍。对可变形躯干进行了设计,实现了单自由度的模式切换。对腿部机构和附肢机构进行了运动学分析和轨迹优化。对转向机构进行了设计,使前腿组同时具备俯仰和偏航调节功能,分别用以切换模式和行走转向。然后,对机器人的运动模式和策略进行了分析,得到了一些运行性能参数,为机器人的工程设计方面提供了理论依据。对直行运动的行走轨迹和质心波动轨迹进行了分析计算,对转向运动进行了转弯半径的估算。对粘附式越障策略的关键阶段进行了受力分析,得到了实现该功能的边界条件。对蹬滚策略建立了动力学模型,计算了滚动过程中的移动速度和蹬地力等变量并绘制了图谱。接着,对机器人进行了仿真测试分析,得到了运动过程中的图谱,为前两章的理论分析提供了数据支撑。对机器人建立了仿真模型,并设置了仿真环境。对直行运动进行了仿真得到了越障高度、平均速度的数据,对转向运动进行了仿真得到了转弯半径的数据。对粘附式越障模式和纵坡攀爬进行了仿真,得到了驱动电机扭矩、足端接触力、躯干俯仰角的图谱和越障高度的数据,对渐开线蹬滚模式进行了仿真,得到了移动速度、蹬地力的图谱和平均速度的数据。最后,对机器人进行了实物样机设计和实验分析,测试了机器人在各个模式下的表现,验证了理论分析和仿真得到的各项参数。对机器人模型进行了工程设计,并加工组装了一台样机。对行走模式进行了实验得到了步行平均速度的数据。对粘附式越障模式进行了实验,并测量得到了驱动电机扭矩和躯干俯仰角的图谱,对渐开线蹬滚模式进行了实验,得到了平均滚动速度的数据。

关键词：腿式机器人仿生机器人闭链腿机构单自由度附肢机构粘附式越障策略渐开线蹬滚策略

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电场对定向凝固类包晶合金凝固组织的影响

材料研究学报 2022年第7期36卷 545-551页

作者：王国田王强郭建华丁宏升孙宏喆黑龙江工程学院汽车与交通工程学院哈尔滨150050 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院金属精密热加工国家重点实验室哈尔滨150001

为研究直流电流对亚包晶合金凝固过程的影响,选用与亚包晶合金都存在相似凝固过程的AMPD-4.1%SCN透明亚包晶模拟物为研究对象。使用显微镜感光器件(CCD)和智能通讯测温仪表对实验过程进行实时拍照和温度记录,研究了亚包晶透明模拟物在... 详细信息

为研究直流电流对亚包晶合金凝固过程的影响,选用与亚包晶合金都存在相似凝固过程的AMPD-4.1%SCN透明亚包晶模拟物为研究对象。使用显微镜感光器件(CCD)和智能通讯测温仪表对实验过程进行实时拍照和温度记录,研究了亚包晶透明模拟物在电场作用下的结晶过程和晶体生长规律。结果表明:在电场的作用下,由电迁移效应使定向结晶的亚包晶模拟物的初生β相颗粒逐渐向正极方向迁移,使凝固界面前沿的液相成分与包晶点的成分(0.05%SCN,原子分数)接近,从而促进包晶反应的进行;电场的作用使电流偏聚产生的焦耳热效应和溶质富集引起的成分过冷,使定向凝固的枝晶尖端产生特殊分裂的生长形貌,使枝晶尖端分裂,枝晶间距减小。

关键词：金属材料 DC定向凝固类包晶合金凝固界面

ZTA15钛合金小型复杂厚壁类铸件的缩孔分析及工艺改进

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特种铸造及有色合金 2023年第1期43卷 102-105页

作者：孙冰王易山孙宏喆乔海滨李渤渤王非洛阳双瑞精铸钛业有限公司中国船舶集团有限公司第七二五研究所

介绍ZTA15钛合金航空用小型厚壁类铸件的结构特点及铸造工艺,分析了原工艺铸件热节及缩孔缺陷的特征及形成原因。采取了两种改进措施,一是立式增加厚区补缩浇道的阶梯式浇注,二是采用了卧式底注联合排气冒口工艺。通过生产实践验证,采... 详细信息

介绍ZTA15钛合金航空用小型厚壁类铸件的结构特点及铸造工艺,分析了原工艺铸件热节及缩孔缺陷的特征及形成原因。采取了两种改进措施,一是立式增加厚区补缩浇道的阶梯式浇注,二是采用了卧式底注联合排气冒口工艺。通过生产实践验证,采用卧式底注联合排气冒口工艺,通过增加法兰内浇道数量,缩短内浇道补缩距离,减小冒口颈截面尺寸,加长冒口长度尺寸等措施,消除了铸件缩孔、缩松缺陷,使X探伤检测的一次合格率提高至100%。

关键词： ZTA15钛合金小型厚壁类铸件热节缩孔

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薄壁复杂钛合金铸件熔模铸造工艺模拟及优化

特种铸造及有色合金 2022年第6期42卷 780-784页

作者：程亚珍李渤渤孙冰杜延乐孙宏喆刘茵琪洛阳双瑞精铸钛业有限公司河南洛阳471023

利用数值模拟技术对某薄壁复杂钛合金铸件的温度场、应力场进行了模拟,确定了适合于生产该铸件的铸造工艺。该方案模拟的温度场分布比较均匀,利于铸件的均衡凝固,铸件的内部品质较好,模拟的应力场分布比较均匀,整个铸件的应力差最小。... 详细信息

利用数值模拟技术对某薄壁复杂钛合金铸件的温度场、应力场进行了模拟,确定了适合于生产该铸件的铸造工艺。该方案模拟的温度场分布比较均匀,利于铸件的均衡凝固,铸件的内部品质较好,模拟的应力场分布比较均匀,整个铸件的应力差最小。根据模拟的结果,对大壁厚比部位采用冒口补缩。采用优化后的铸造工艺生产铸件,制造出与模拟结果一致的符合技术要求的优质铸件。

关键词：数值模拟钛合金铸件铸造工艺

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涂层技术在钛合金石墨型铸造中的应用研究

特种铸造及有色合金 2022年第5期42卷 652-654页

作者：常化强姬战利穆晓辉孙宏喆李渤渤洛阳双瑞精铸钛业有限公司

研究了涂层技术对石墨型铸造充型能力以及钛合金铸件品质的影响。结果表明,石墨型经过涂层处理后,钛合金液流散更均匀、稳定,充型能力得到提高,可有效减少铸件表面的流痕、冷隔缺陷并改善其表面粗糙度,表面粗糙度由12.5μm提高至6.3μm... 详细信息

研究了涂层技术对石墨型铸造充型能力以及钛合金铸件品质的影响。结果表明,石墨型经过涂层处理后,钛合金液流散更均匀、稳定,充型能力得到提高,可有效减少铸件表面的流痕、冷隔缺陷并改善其表面粗糙度,表面粗糙度由12.5μm提高至6.3μm,能够有效避免铸件表面裂纹的形成且与石墨粘结性好,无掉渣现象。金相组织观察发现,铸件表面扩散层厚度与无涂层的相当,均小于0.05 mm。

关键词：涂层石墨型铸造钛合金

直流电流对TiAl基合金定向凝固过程的影响

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直流电流对TiAl基合金定向凝固过程的影响

作者：孙宏喆哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于TiAl基合金具有高比强度、高比刚度以及良好的高温抗氧化、抗蠕变和抗氢脆等特性，是一种优秀的耐热轻质材料，在提升发动机工作效率方面应用潜力很大，是下一代的新型高温结构材料。然而，TiAl基合金的室温塑性差，限制了TiAl基合... 详细信息

由于TiAl基合金具有高比强度、高比刚度以及良好的高温抗氧化、抗蠕变和抗氢脆等特性，是一种优秀的耐热轻质材料，在提升发动机工作效率方面应用潜力很大，是下一代的新型高温结构材料。然而，TiAl基合金的室温塑性差，限制了TiAl基合金的推广及应用。控制材料的凝固过程是提高铸件性能和开发新型材料的重要途径，近年来出现了许多新型的凝固技术，这些新技术借助于外场的引入会影响凝固过程，从而提升材料的性能，其中电流凝固技术则是研究比较多的一个研究方向，但是目前的研究大多集中于研究电流作用对低熔点合金的影响，对于高熔点的金涉及较少。本文对电流作用下的TiAl基合金定向凝固过程进行了研究，重点考察了电流对TiAl基合金定向凝固组织的影响。首先建立了一种适用于在TiAl基合金定向凝固过程进行电流作用的实验方法和用数值计算模拟研究了感应加热线圈的匝数以及线圈内输入电流大小对定向凝固TiAl基合金试样上磁感应强度分布的影响，为电流作用下定向凝固实验及其实验工艺参数的确定提供了理论依据。发现随着感应加热线圈内输入电流的增大，磁力线的分布状态并不受影响，然而随着线圈匝数的减少则会显著降低试样内在固液界面处的磁感应强度。为能够直观地观察电流对TiAl基合金定向凝固过程的影响，采用一种透明AMPD-4.1at%SCN亚包晶模拟物来近似代替实验中所采用TiAl基合金，进行了物理模拟实验。通过研究发现随着电流密度的逐渐增大，亚包晶模拟物AMPD-4.1at%SCN的定向凝固过程中的包晶β相一次枝晶间距呈直线下降。设计改进了电流作用下的定向凝固实验装置，采用成分为Ti-48Al-2Cr-2Nb的TiAl基合金进行了不同电流密度下的定向凝固实验，并获得了在不同电流密度作用下的TiAl基合金定向凝固试样。研究发现随电流密度的不断升高初始凝固区与稳定生长区的界面从凸形逐渐变成了平滑的直线，使定向凝固生长过程中固液界面的受热分布更加均匀。当加载的电流密度在00.6mA/mm2的范围内变化时，会抑制Ti-48Al-2Cr-2Nb合金定向凝固过程中形成柱状晶组织，而促进形成等轴晶组织。当加载的电流密度增加到90.9mA/mm2时，电流的作用会促进Ti-48Al-2Cr-2Nb合金定向凝固过程中形成柱状晶组织，且能细化柱状晶。

关键词：电流定向凝固 TiAl基合金数值模拟物理模拟

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ZTA7熔模精密铸件裂纹形成分析

热加工工艺 2022年第15期51卷 147-149页

作者：温方明孙宏喆乔海滨李伟东杨学东中国船舶集团有限公司第七二五研究所(洛阳船舶材料研究所) 河南洛阳471000

对ZTA7熔模精密铸件的表面裂纹进行取样分析,确定了钛合金铸件在无表面α污染层影响的情况下补焊返修后表面裂纹的产生原因。结果表明,ZTA7铸件缺陷补焊时,补焊过程的热影响造成基体组织发生变化,出现针状α相,且氧向钛合金扩散形成富... 详细信息

对ZTA7熔模精密铸件的表面裂纹进行取样分析,确定了钛合金铸件在无表面α污染层影响的情况下补焊返修后表面裂纹的产生原因。结果表明,ZTA7铸件缺陷补焊时,补焊过程的热影响造成基体组织发生变化,出现针状α相,且氧向钛合金扩散形成富氧扩散层,使得热影响区的塑韧性大大降低,从而在焊接应力的作用下形成焊接冷裂纹。

关键词： ZTA7 精密铸件补焊裂纹