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激光沉积TA15钛合金微观组织与力学性能

兵器材料科学与工程 2022年

作者：安金岚周松王磊谢玮西安热工研究院有限公司沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳航空航天大学机电工程学院

基于航空结构件复杂化发展趋势，利用新型激光沉积制造方法进行近净成型。本研究主要研究激光沉积方法制造TA15钛合金的力学性能，与常规锻造态TA15钛合金力学性能进行比对分析。研究表明，激光沉积制造TA15钛合金呈网篮组织，锻造态为...

基于航空结构件复杂化发展趋势，利用新型激光沉积制造方法进行近净成型。本研究主要研究激光沉积方法制造TA15钛合金的力学性能，与常规锻造态TA15钛合金力学性能进行比对分析。研究表明，激光沉积制造TA15钛合金呈网篮组织，锻造态为双态组织。不同成型方式呈现不同的微观组织，进而影响合金的力学性能。与锻造态TA15钛合金相比，激光沉积制造合金的抗拉强度提高11.8%，屈服强度提高9.4%，延伸率下降34.5%；断裂韧性下降25%；裂纹扩展速率降低。分析原因在于锻造态TA15钛合金为双态组织，合金强度较低塑性较高，裂纹沿粗大α相界扩展，裂纹扩展抗力较低。激光熔化沉积制造TA15钛合金为网篮组织，合金强度高塑性低，α片层组织具有较高的裂纹扩展抗力。

关键词：

激光沉积修复钛合金热影响区异质结构及后续热处理的性能

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：安金岚王澜斌周松黄研清沈阳飞机设计研究所沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳航空航天大学机电工程学院

针对于钛合金零件性能良好但材料利用率较低和在恶劣环境中出现损坏的特点，采用激光沉积修复技术对其进行快速修复。本文研究了不同热处理对激光沉积修复钛合金（Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V）显微组织及力学性能的影响，结果表明，锻造区为... 详细信息

针对于钛合金零件性能良好但材料利用率较低和在恶劣环境中出现损坏的特点，采用激光沉积修复技术对其进行快速修复。本文研究了不同热处理对激光沉积修复钛合金（Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V）显微组织及力学性能的影响，结果表明，锻造区为双态组织，激光修复区为网篮组织，热影响区呈现异质结构，底部热影响区形成了Ghost α相，顶部热影响区形成了大量的块状β相；拉伸试验表明其力学性能整体上呈现高强度低塑性，且均为韧性断裂，920℃/1h的热处理方式获得了强度与塑性的良好匹配。通过数字化图像处理技术分析发现激光修复区决定了整体试样的综合性能，更薄的α片层与β基体中析出的短棒状α相有助于提高力学性能。

关键词：激光沉积修复技术力学性能钛合金数字化图像处理技术

2A12-T4铝合金搅拌摩擦焊多区域疲劳裂纹扩展行为

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焊接学报 2021年第2期42卷 24-29,I0002页

作者：王磊付强安金岚周松沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136 沈阳航空航天大学沈阳110136

疲劳裂纹扩展速率是材料内在组织性能的宏观外在表现,显微组织和残余应力对宏观疲劳裂纹的扩展有显著的影响.文中研究了2A12-T4铝合金搅拌摩擦焊不同区域的疲劳裂纹扩展速率.结果表明,在焊缝区域,由于搅拌针强烈的机械和焊接热作用,材... 详细信息

疲劳裂纹扩展速率是材料内在组织性能的宏观外在表现,显微组织和残余应力对宏观疲劳裂纹的扩展有显著的影响.文中研究了2A12-T4铝合金搅拌摩擦焊不同区域的疲劳裂纹扩展速率.结果表明,在焊缝区域,由于搅拌针强烈的机械和焊接热作用,材料组织发生变化,并伴有残余应力的产生,导致不同区域裂纹的扩展速率存在明显差异.在低应力强度因子范围(ΔK)时,热影响区和垂直于焊缝方向的疲劳裂纹扩展速率基本相同,并且都高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率;在高应力强度因子范围(ΔK)时,垂直于焊缝方向的扩展速率逐渐高于热影响区速率,此时这两个区域的裂纹扩展速率仍然高于沿焊缝方向裂纹的扩展速率.

关键词：搅拌摩擦焊 2A12铝合金残余应力显微组织

长期时效对GH4169合金组织演化及低周疲劳行为的影响

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长期时效对GH4169合金组织演化及低周疲劳行为的影响

作者：安金岚东北大学

学位级别：硕士

GH4169合金在650℃以下具有强度高、塑性好等良好的综合性能,因此该合金应用广泛,成为高温合金中的支柱产品,常用于生产发动机涡轮盘。在实际服役条件下,长期承受高温和交变载荷的作用,在局部应力集中的部位,极易产生应变控制的低周疲... 详细信息

GH4169合金在650℃以下具有强度高、塑性好等良好的综合性能,因此该合金应用广泛,成为高温合金中的支柱产品,常用于生产发动机涡轮盘。在实际服役条件下,长期承受高温和交变载荷的作用,在局部应力集中的部位,极易产生应变控制的低周疲劳损伤,容易产生低循环疲劳裂纹,往往造成灾难性的后果。因此GH4169合金的低周疲劳行为受到广泛的关注。本文模拟涡轮盘实际服役环境,研究服役过程中合金的组织演化行为,揭示不同程度组织劣化状态下合金的低周疲劳行为,即长期服役组织演化对合金低周疲劳行为的影响规律;建立组织和低周疲劳行为的对应关系、为“依据材料组织特性可靠预测其疲劳性能及寿命”的预测模型地建立,提供有利的基础数据。研究表明,GH4169合金在长期时效过程中,组织发生不同程度的变化。750℃下长期时效,随着时效时间的延长,合金中的6相由颗粒状逐渐长大至短棒状、长针状,尺寸增大,体积分数增加。γ"相过分长大,体积分数下降。组织的演化影响合金的低周疲劳行为,造成合金低周疲劳循环应变的最大流变应力随着时效时间的延长而下降。这主要是由于随着时效时间的延长,主要强化相γ"相粗化。在750℃下长期时效500h圆盘状γ"相的长径长度已经达425nm,尺寸过大强化效果严重下降。作为亚稳相,γ"相在长期时效的过程中会向稳定的6相的转化,造成共格强化效果的降低,6相体积分数的增加也会导致材料强度下降。此外6相主要在晶界析出,原本的晶界被6相与基体的相界所取代,无析出带增加,也造成强度的下降。低周疲劳循环应力响应曲线呈现循环硬化、循环稳定、循环软化。低周疲劳断口由疲劳裂纹源区、疲劳裂纹扩展区、瞬断区组成。在疲劳裂纹稳定扩展阶段发现许多疲劳辉纹,疲劳辉纹间距基本不变。随着时效时间的延长,低周疲劳寿命呈下降趋势。 GH4169合金在650℃下长期时效处理后,组织较为稳定,主要强化相γ"相尺寸略有增大。低周疲劳循环应力先升高,出现循环硬化,而后进入稳定期,随后呈现循环软化。这主要是由于位错的增值、抵消、相互作用而导致的。650℃下时效1500h的样品循环硬化现象显著。随着时效时间的延长,疲劳强度先升高后降低,时效500h的样品疲劳强度达到最大值,主要由于此时γ"相的尺寸对合金的强化效果较好。

关键词： GH4169合金长期时效组织演化低周疲劳

多场耦合作用下GH4169合金变形行为与强韧化机制

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金属学报 2019年第9期55卷 1185-1194页

作者：王磊安金岚刘杨宋秀东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室

研究了脉冲电流/温度/应力多场耦合作用下,镍基GH4169合金的变形行为与强韧化机理。结果表明,GH4169合金在脉冲电流/温度/应力作用下,GH4169合金变形抗力降低、塑性变形能力提高,在高温下脉冲电流的引入加剧了原子热振动、金属晶格Pere... 详细信息

研究了脉冲电流/温度/应力多场耦合作用下,镍基GH4169合金的变形行为与强韧化机理。结果表明,GH4169合金在脉冲电流/温度/应力作用下,GH4169合金变形抗力降低、塑性变形能力提高,在高温下脉冲电流的引入加剧了原子热振动、金属晶格Pereils力下降,由此降低了合金变形抗力,增强了合金塑性变形协调能力。而当GH4169合金经脉冲电流/温度场耦合时效处理,则可以显著提高合金的高温强度和韧性,脉冲电流/温度耦合作用提高了合金基体空位缺陷密度,促进了其在随后高温变形过程中析出大量数纳米级新γ"相强化相,而脉冲电流/温度场耦合时效处理过程中析出、粗化的γ"相以及其与合金高温变形中新析出数纳米级γ"相的协同作用,使合金实现了强韧化。

关键词： GH4169合金多场耦合塑性变形强韧化

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激光沉积TA15钛合金显微组织与力学性能

兵器材料科学与工程 2022年第5期45卷 36-41页

作者：安金岚周松王磊谢玮沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136 沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 西安热工研究院有限公司陕西西安710054

基于航空结构件复杂化发展趋势,用新型激光沉积方法进行TA15钛合金近净成型。将其力学性能与常规锻造态TA15钛合金力学性能进行比对分析。结果表明:激光沉积制造TA15钛合金呈网篮组织,锻造态为双态组织。不同成型方式呈现不同显微组织,... 详细信息

基于航空结构件复杂化发展趋势,用新型激光沉积方法进行TA15钛合金近净成型。将其力学性能与常规锻造态TA15钛合金力学性能进行比对分析。结果表明:激光沉积制造TA15钛合金呈网篮组织,锻造态为双态组织。不同成型方式呈现不同显微组织,进而影响合金的力学性能。与锻造态TA15钛合金相比,激光沉积制造TA15钛合金的抗拉强度提高11.8%,屈服强度提高9.4%,伸长率下降34.5%,断裂韧性下降25%,裂纹扩展速率降低。原因在于锻造态TA15钛合金为双态组织,强度较低,塑性较高,裂纹沿粗大α相界扩展,扩展抗力较低。激光沉积制造TA15钛合金为网篮组织,强度高,塑性低,α片层组织裂纹扩展抗力较高。

关键词：激光沉积 TA15钛合金显微组织力学性能

激光标刻、电解标刻对GH4169疲劳性能的影响

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有色金属工程 2023年第7期13卷 10-15页

作者：回丽姜云龙安金岚周松沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

对GH4169合金进行激光标刻和电解标刻处理,研究了两种标刻工艺后GH4169合金的高周疲劳性能及其断裂机理。结果表明,激光标刻、电解标刻后试样的抗拉强度下降幅度很小,几乎不影响合金的抗拉强度,与未标刻的GH4169合金疲劳寿命相比,激光... 详细信息

对GH4169合金进行激光标刻和电解标刻处理,研究了两种标刻工艺后GH4169合金的高周疲劳性能及其断裂机理。结果表明,激光标刻、电解标刻后试样的抗拉强度下降幅度很小,几乎不影响合金的抗拉强度,与未标刻的GH4169合金疲劳寿命相比,激光标刻后合金疲劳寿命下降19.2%,电解标刻后疲劳寿命下降16.0%。从标刻截面处观察发现激光标刻后的形貌较为尖锐,电解标刻的陷坑形貌较为圆滑。通过观察裂纹源区形貌发现未标刻试样裂纹从合金表面处萌生,激光标刻试样缺口处产生了高应力集中,加快了裂纹的萌生速率。电解标刻位置存在呈灰暗色的化学蚀刻层,进而引起裂纹的萌生和扩展,综合比较下航空用电解标刻工艺所标刻的试样比激光标刻工艺疲劳性能更优。

关键词： GH4169合金激光标刻电解标刻疲劳寿命断裂机理

不同标印工艺对2A70铝合金的高周疲劳性能影响

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稀有金属材料与工程 2021年第5期50卷 1833-1839页

作者：周松胡馨月安金岚许良王磊沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136

研究了2A70铝合金在激光标印、振动标印后的高周疲劳性能及断裂机理。结果表明,与母材相比,振动标印后2A70铝合金高周中值疲劳寿命下降了67%,而激光标印后下降了95%,仅是振动标印中值疲劳寿命的16%;与激光标印相比,振动标印附近的形貌... 详细信息

研究了2A70铝合金在激光标印、振动标印后的高周疲劳性能及断裂机理。结果表明,与母材相比,振动标印后2A70铝合金高周中值疲劳寿命下降了67%,而激光标印后下降了95%,仅是振动标印中值疲劳寿命的16%;与激光标印相比,振动标印附近的形貌更为平缓,应力集中程度更小,S’相尺寸更小,体积分数更高。Al9Fe Ni相尺寸更小,体积分数更高,裂纹萌生、扩展速率更低,疲劳寿命更长;应力集中的程度和析出相尺寸、体积分数的共同作用,导致振动标印下的2A70铝合金高周疲劳性能远远优于激光标印。

关键词：高周疲劳 2A70铝合金应力集中析出相

多场耦合作用下GH4169合金微观组织演变行为

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稀有金属材料与工程 2022年第7期51卷 2585-2590页

作者：安金岚谢玮王磊回丽沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136 西安热工研究院有限公司陕西西安710054 东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁沈阳110819

基于典型航空结构材料GH4169合金微观组织精准控制进而优化合金综合性能,本研究将多种能量场应用于GH4169合金,利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究微观组织演变规律及作用机理。结果表明,与常规温度场/应力场作用下相比,温度场/应... 详细信息

基于典型航空结构材料GH4169合金微观组织精准控制进而优化合金综合性能,本研究将多种能量场应用于GH4169合金,利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜研究微观组织演变规律及作用机理。结果表明,与常规温度场/应力场作用下相比,温度场/应力场/脉冲电流能量场耦合作用下,GH4169合金晶界析出大量颗粒状δ相,晶粒内γ″相尺寸增大。原因在于脉冲能量场的引入促进位错运动,进而增强原子的扩散能力,有利于析出相的析出与长大。

关键词： GH4169合金多场耦合微观组织力学性能