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铝锂合金薄板微结构辊压微成形缺陷及其电致塑性效应数值模拟研究

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精密成形工程 2023年第10期15卷 82-94页

作者：汪鑫伟高鹏永石胜龙刘琛徐杰王春举李建伟郭斌单德彬哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150001 苏州大学机电工程学院江苏苏州215131 北京航星机器制造有限公司北京100013

目的研究微结构形状及尺寸、压下量、温度、电流强度和电流路径对电流辅助辊压成形的影响规律,分析辊压过程中多物理场耦合行为,探究电致塑性效应对辊压成形的作用机理,并以此来解决薄板微结构形性协同控制关键问题。方法采用ABAQUS建... 详细信息

目的研究微结构形状及尺寸、压下量、温度、电流强度和电流路径对电流辅助辊压成形的影响规律,分析辊压过程中多物理场耦合行为,探究电致塑性效应对辊压成形的作用机理,并以此来解决薄板微结构形性协同控制关键问题。方法采用ABAQUS建立微结构辊压有限元模型,通过辊压成形数值模拟方法进行相关研究。首先设计了三因素三水平正交试验,探究了沟槽形状、沟槽深度、压下量对成形效果的影响。其次通过改变电流大小、对比辊对辊(R2R)和辊对板(R2P)2种电流路径、对比电流辅助辊压和等温辊压模拟试验来依次探究电流强度、电流路径、电流的非热效应对铝锂合金薄板微结构辊压成形过程中微结构填充率与板材翘曲高度等辊压成形缺陷的影响规律。结果在R2R电流路径下,电流分布于整个板厚空间,而在R2P电流路径下,电流主要分布于材料表面,2种路径下的温度与应力分布相似,但R2R下的峰值温度略高,约高20℃;峰值应力略小,约小35MPa。当压下量与微沟槽宽度越大、沟槽形状越接近矩形时,辊压填充高度和翘曲高度均越大。在相同温度下,与等温辊压相比,电流辅助辊压微结构填充高度更高。三角形微沟槽在100 A、30%压下量时的辊压填充高度提升率高达7%。在等温辊压下,微结构填充时的塑性流动主要分布于表层;而在电流辊压下,微结构填充时的塑性流动在整个板厚范围内分布得较为均匀,且应力集中不明显。温度对辊压微结构薄板翘曲程度的改善作用较小,电致塑性效应大幅改善了微结构薄板辊压翘曲程度,翘曲高度减小约70%。结论从焦耳热均匀性角度来看,电流路径选择R2R更优。通过改变压下量、微沟槽宽度与形状可以改变微结构辊压成形效果。相较于等温辊压,电流辅助辊压可以提高辊压填充高度、减小板材翘曲高度,故其成形效果更好,说明电流非热效应可以促进辊压成形的进行。

关键词：铝锂合金电流辅助成形缺陷微结构电致塑性效应

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大型薄壁空心构件精密校形工艺研究

航天制造技术 2024年第4期 75-78页

作者：王清峰孙磊王胜龙郭晓琳初冠南哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院威海264209 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室哈尔滨150001 北京航星机器制造有限公司北京100013

针对航天领域大型薄壁空心构件在连续热挤压过程中产生的不良变形问题,提出了充压镦形精密校形工艺。以具有轴向弯曲缺陷的单腔和多腔铝合金挤压件为研究对象,首先,利用有限元仿真探索了关键工艺参数对校形结果的影响,确定了校形后误差... 详细信息

针对航天领域大型薄壁空心构件在连续热挤压过程中产生的不良变形问题,提出了充压镦形精密校形工艺。以具有轴向弯曲缺陷的单腔和多腔铝合金挤压件为研究对象,首先,利用有限元仿真探索了关键工艺参数对校形结果的影响,确定了校形后误差值与校形压缩量之间的变化关系。在此基础上,根据校形产品形状设计充压镦形模具,开展空心构件精密校形试验。结果表明,经充压镦形校正后的空心构件具有高度形状精度,满足生产制造标准。充压镦形技术不仅可用于单腔大型薄壁空心构件的精密校形工作,而且可适用于铝合金大尺寸异形多腔构件,有助于满足未来空心构件制造中多样化型号所带来的高效率和高精度要求。

关键词：大型薄壁空心构件异形多腔充压镦形精密校形

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薄壁舱体构件电子束焊接变形模拟分析与优化

焊接 2024年第5期 1-8,15页

作者：张新瑞王晨雷正龙孙少波步贤政王志敏哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 北京航星机器制造有限公司北京100013

大型、多焊缝的薄壁类航天舱体构件在电子束焊接后,存在焊后变形校正难的问题,模拟计算可以预测变形趋势并优化焊接工艺以获得最小变形量。该文对铝合金航天用舱体结构进行了焊接过程的数值模拟,采用平板结构进行了有限元模型的建立与校... 详细信息

大型、多焊缝的薄壁类航天舱体构件在电子束焊接后,存在焊后变形校正难的问题,模拟计算可以预测变形趋势并优化焊接工艺以获得最小变形量。该文对铝合金航天用舱体结构进行了焊接过程的数值模拟,采用平板结构进行了有限元模型的建立与校核,对舱体结构进行了建模,研究了焊接顺序、焊接工艺参数对焊后最大变形量的影响及构件焊后变形趋势。结果表明,构件整体弯曲变形,优先焊接2条纵缝会导致较大的变形量,热输入越大,构件焊后变形量越大。在达到6 mm熔深时,采用高焊接速度35 mm/s及较小的功率5.4 kW可以获得最小的焊接变形,为0.35 mm。该文为薄壁大型舱体结构焊接工艺参数优化提供了依据。

关键词：薄壁舱体焊接变形电子束焊接有限元模拟

TC4钛合金锻造/SLM增材组合制造结合区组织调控与力学行为研究

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新技术新工艺 2021年第9期405卷 70-75页

作者：王舒王志敏钱婷婷步贤政陈博陈浩尤逢海北京航星机器制造有限公司北京100013 北京煜鼎增材制造研究院有限公司北京100096

采用在锻造TC4钛合金上激光选区熔化增材制造TC4钛合金的组合制造工艺方法,制备了锻造/激光选区熔化增材组合制造TC4钛合金组织,在退火热处理状态下研究了锻造/激光选区熔化增材组合制造TC4钛合金结合区的组织特征和力学行为。结果表明... 详细信息

采用在锻造TC4钛合金上激光选区熔化增材制造TC4钛合金的组合制造工艺方法,制备了锻造/激光选区熔化增材组合制造TC4钛合金组织,在退火热处理状态下研究了锻造/激光选区熔化增材组合制造TC4钛合金结合区的组织特征和力学行为。结果表明:经过780℃×2 h的退火热处理后,锻造/激光选区熔化增材组合制造TC4钛合金结合区可观察到一条清晰连续的界线,界线两侧显微组织分别呈典型锻造TC4钛合金、激光选区熔化增材制造TC4钛合金组织特征,无逐渐变化的特征。界面区域组织致密,与锻造或激光选区熔化增材制造TC4钛合金相比,未表现出更多微观缺陷。在拉伸位移方向平行于界面方向的条件下,锻造/激光选区熔化增材组合制造TC4钛合金结合区的屈服强度、抗拉强度低于激光选区熔化增材制造区域,高于锻造区域。在一定程度上展现了TC4钛合金锻造/激光选区熔化增材组合制造工艺方法的应用潜力。

关键词：组合制造激光选区熔化增材制造锻造界面 TC4钛合金航天

燃气轮机涡轮盘腔燃气入侵与封严技术研究进展

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热能动力工程 2021年第6期36卷 1-8页

作者：贾兴运何立东王文昊柴柏青北京化工大学机电工程学院北京100029 北京航星机器制造有限公司北京100029

涡轮轮缘间隙燃气入侵及封严技术是燃气轮机领域研究的热点和难点问题。本文针对转-静盘腔内部流动及轮缘密封、多物理场环境下热运行轮缘间隙、封严扫吹流与主流相互作用进行综述,分析并总结了燃气入侵与封严技术的未来研究重点和发展... 详细信息

涡轮轮缘间隙燃气入侵及封严技术是燃气轮机领域研究的热点和难点问题。本文针对转-静盘腔内部流动及轮缘密封、多物理场环境下热运行轮缘间隙、封严扫吹流与主流相互作用进行综述,分析并总结了燃气入侵与封严技术的未来研究重点和发展趋势,包含非定常多模态高温燃气入侵理论、轮缘间隙大尺度涡系结构演化规律及封严扫吹流径向迁移机制及损失机理等。

关键词：燃气轮机涡轮盘腔轮缘密封燃气入侵封严技术

庙子湖岛和黄兴岛夏季岩礁潮间带大型底栖动物群落格局

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海洋通报 2012年第5期31卷 566-574页

作者：刘建国费岳军王晓亮江河国家海洋局东海预报中心上海200081 国家海洋局宁波海洋环境监测中心站浙江宁波315040

于2009年8月21-22日期间同步调查庙子湖岛和黄兴岛两个岩礁潮间带断面的大型底栖动物种类组成,并分析其群落格局。结果表明,庙子湖岛采集的样品中共有4门28种大型底栖动物,黄兴岛的则有5门37种大型底栖动物;两断面底栖动物群落以广温广... 详细信息

于2009年8月21-22日期间同步调查庙子湖岛和黄兴岛两个岩礁潮间带断面的大型底栖动物种类组成,并分析其群落格局。结果表明,庙子湖岛采集的样品中共有4门28种大型底栖动物,黄兴岛的则有5门37种大型底栖动物;两断面底栖动物群落以广温广布种和亚热带种为主,软体动物作为绝对优势类群主导其分布特征;总平均栖息密度、总平均生物量表现为庙子湖岛>黄兴岛,种类数及生物量分布均表现为中潮带>低潮带>高潮带,栖息密度分布则表现为中潮带>高潮带>低潮带;物种多样性指数和物种丰富度指数均为黄兴岛>庙子湖岛,两断面高潮带的群落生态指数相对中、低潮带较低;大型底栖动物ABC曲线分析表明,庙子湖岛底栖动物群落未受到污染或扰动,黄兴岛底栖动物群落则受到了中等程度的污染或扰动。

关键词：大型底栖动物岩礁潮间带群落结构庙子湖岛黄兴岛

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面向装配定位的大视场测量系统组合标定方法

航天制造技术 2021年第3期 1-7,22页

作者：王宝俊张超崔海华姜涛傅世强王鸿熠吴凯南京航空航天大学智能材料与结构航空科技部级重点实验室南京210016 北京航星机器制造有限公司北京100013

针对航天大部件装配中的定位过程,为解决所使用的视觉系统标定方法复杂、标定精度低的问题,提出一种平面靶标和一维靶标组合的双目视觉系统标定方法。该方法结合单应性变换原理,利用小型平面靶标进行组合标定视觉系统内参,将内参作为输... 详细信息

针对航天大部件装配中的定位过程,为解决所使用的视觉系统标定方法复杂、标定精度低的问题,提出一种平面靶标和一维靶标组合的双目视觉系统标定方法。该方法结合单应性变换原理,利用小型平面靶标进行组合标定视觉系统内参,将内参作为输入,利用一维编码靶标标定视觉系统外参,在保证内外参数标定精度的基础上,大大简化双目视觉系统实际使用过程中的标定步骤,能够有效提高标定效率。实际标定实验结果表明,双目视觉系统标定精度可达0.08mm,获得相机内参后可对外参进行在线标定,标定精度和效率均较高。

关键词：双目视觉系统标定平面靶标一维编码靶标单应性变换归一化算法

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铝合金深腔厚壁舱体充液镦压校形工艺

锻压技术 2024年第8期49卷 110-115页

作者：周蕾蕾苏灿王清峰高慧周小京吴利明刘雷韩冰王胜龙秦中环初冠南北京航星机器制造有限公司北京100013 哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院山东威海264209

针对铝合金深腔结构件校形困难、校形后型面精度差的问题,提出充液镦压校形深腔厚壁结构件的新方法。通过模拟仿真和试验验证,证明了充液镦压校形6005A-T6铝合金深腔厚壁结构件的可行性,探索关键工艺参数对校形结果的影响规律,确定最佳... 详细信息

针对铝合金深腔结构件校形困难、校形后型面精度差的问题,提出充液镦压校形深腔厚壁结构件的新方法。通过模拟仿真和试验验证,证明了充液镦压校形6005A-T6铝合金深腔厚壁结构件的可行性,探索关键工艺参数对校形结果的影响规律,确定最佳工艺参数。针对校形产品设计充液镦压校形模具,进行铝合金深腔厚壁结构件校形试验。结果表明:利用充液镦压校形工艺,通过控制工艺参数范围,产品的内圆弧贴模收缩,外轮廓宽度增大;校形后的产品满足技术要求且和理论模型对比,型面尺寸精度可以达到±0.3 mm内,对于壁厚达30 mm的产品背部,型面尺寸精度仍可达到±0.3 mm。

关键词：深腔厚壁舱体充液镦压精密校形三维扫描液体密封

冷却速率对激光增材GH4099合金中显微组织及性能影响研究

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精密成形工程 2024年第10期16卷 107-114页

作者：潘维王毅扈圣军张春来韩翼龙北京英诺格林科技有限公司北京100068 北京航星机器制造有限公司北京100013

目的研究不同冷却速率下增材制造GH4099合金显微组织及相关力学性能的演化规律,通过调控合金在中高温温度区间内的停留时间优化合金弥散分布的第二相组织,进而提升合金硬度。方法分别利用高温热处理炉对合金进行固溶及后续冷却热处理;... 详细信息

目的研究不同冷却速率下增材制造GH4099合金显微组织及相关力学性能的演化规律,通过调控合金在中高温温度区间内的停留时间优化合金弥散分布的第二相组织,进而提升合金硬度。方法分别利用高温热处理炉对合金进行固溶及后续冷却热处理;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等表征手段分析合金打印态和不同冷速热处理态显微组织的演变规律,重点分析冷却过程中形成的弥散分布的碳化物和强化相;利用维氏硬度计分析合金的显微硬度,并与其显微组织信息相对应。结果在打印态合金中,存在基于位错的亚结构,且并未发现弥散分布的强化相,其硬度相对较高。固溶水冷处理后,打印态亚结构消失,无弥散分布的碳化物或强化相,其硬度下降至200HV。固溶空冷合金中存在大量弥散分布的碳化物与强化相,但是由于其冷却速度相对较快,该类弥散分布第二相尺寸较小,其硬度提升幅度有限(300HV)。在固溶炉冷样品中存在大量弥散分布的碳化物和强化相,其硬度达到所有样品的最大值(400HV)。结论通过对比不同冷却速率下合金的组织与性能演变规律,明确了与合金强度相关的显微组织、弥散分布的第二相的调控机制,即延长了合金在中高温区间内的停留时间,经固溶炉冷后的GH4099合金硬度显著提升。

关键词：镍基高温合金增材制造碳化物强化相组织性能

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