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泡沫镍对B_(4)C陶瓷/TC4真空钎焊接头的强化机制

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1579-1588页

作者：周惠焱刘强黄斌戴浩李家豪陈宜黄永德南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 中国航空发动机集团南方工业有限公司株洲412002 中国航空工业集团江西昌河航空工业有限公司景德镇333002

B_(4)C陶瓷与TC4钛合金进行真空钎焊时,由于两者之间的热膨胀性能存在较大差异,容易因过大的残余应力而产生开裂现象。本文采用添加泡沫镍中间层的方法成功实现了B_(4)C陶瓷与TC4钛合金无开裂缺陷真空钎焊,并观察了钎焊接头微观组织,计... 详细信息

B_(4)C陶瓷与TC4钛合金进行真空钎焊时,由于两者之间的热膨胀性能存在较大差异,容易因过大的残余应力而产生开裂现象。本文采用添加泡沫镍中间层的方法成功实现了B_(4)C陶瓷与TC4钛合金无开裂缺陷真空钎焊,并观察了钎焊接头微观组织,计算分析了接头残余应力和弹性应变能。结果表明:真空钎焊接头的剪切强度达到88.6 MPa;泡沫镍中间层的添加一方面可有效缓解活性元素Ti对B_(4)C陶瓷基体的过度溶解,减少TiC、TiB_(2)等脆性化合物的形成,并促进了钎料成分的均匀分布;另一方面,软化坍塌的泡沫镍骨架结构分割了熔化的钎料,造成多个小熔合区,从而使焊缝组织受力更加均匀,同时残余应力也获得了一定程度的缓解,有利于B_(4)C陶瓷与TC4钛合金形成良好的连接。B_(4)C陶瓷与TC4钛合金在泡沫镍中间层的加入后应力得到缓解,也进一步验证了陶瓷/金属异种材料的连接可通过多孔材料进行应力释放。

关键词：泡沫镍中间层真空钎焊残余应力作用机制

2060铝锂合金化学铣切工艺优化及表面质量改善

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电镀与精饰 2024年第7期46卷 38-43页

作者：赵超王帅星王辉庭黄勇吴宁杜楠南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063 航空工业洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330096

针对铝锂合金化铣过程中含锂相的溶解过快导致表面粗糙度高的问题,借助三维显微镜、动电位极化测试等手段研究了Na_(2)CO_(3)及苯环类添加剂RA-8对2060铝锂合金化铣速度、表面粗糙度及溶解行为的影响,优化了化铣配方。结果表明:单一Na_(... 详细信息

针对铝锂合金化铣过程中含锂相的溶解过快导致表面粗糙度高的问题,借助三维显微镜、动电位极化测试等手段研究了Na_(2)CO_(3)及苯环类添加剂RA-8对2060铝锂合金化铣速度、表面粗糙度及溶解行为的影响,优化了化铣配方。结果表明:单一Na_(2)CO_(3)即可抑制含锂相的溶解,其与RA-8的协同作用可进一步改善表面质量,且对化铣速度的影响较小;针对2060铝锂合金,较优的化铣参数为:NaOH 160 g/L,Na_(2)S 30 g/L,三乙醇胺(TEA) 50 g/L,Na_(2)CO_(3)0.5 mol/L,RA-8 0.4 g/L,Al^(3+)0~70 g/L,温度为90℃。在此条件下化铣试样表面粗糙度(R_(a))为0.95~1.21μm,腐蚀速度为20~50μm/min。

关键词： 2060铝锂合金添加剂化铣加工表面粗糙度

选区激光熔化制备难熔高熵合金研究现状与展望

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航空学报 2024年第14期45卷 96-117页

作者：郭正华陈正曾一达郭义乾牛振华杨子睿李智勇万骏武南昌航空大学南昌330063 南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 伯明翰大学冶金工程学院伯明翰B152SE 江西昌河航空工业有限公司景德镇333002 江铃汽车股份有限公司南昌330000

难熔高熵合金(RHEAs)因具备高熔点、高硬度和高温相结构稳定性成为航空航天、海洋船舶和核能工业等领域的重要材料。本文对选区激光熔化(SLM)技术制备的不同体系RHEAs进行梳理,并对其微观组织、力学性能、残余应力和耐腐蚀性能进行分析... 详细信息

难熔高熵合金(RHEAs)因具备高熔点、高硬度和高温相结构稳定性成为航空航天、海洋船舶和核能工业等领域的重要材料。本文对选区激光熔化(SLM)技术制备的不同体系RHEAs进行梳理,并对其微观组织、力学性能、残余应力和耐腐蚀性能进行分析。结果表明,SLM制备的RHEAs未改变其固有相(BCC相),且枝晶形貌为树枝晶、等轴晶、胞状晶等,晶粒尺寸较电弧熔炼平均减少80%~90%;细晶强化、固溶强化等强化机制有效提升了材料的力学性能;SLM技术在制备RHEAs时,热源的局部加热和冷却会造成残余应力积累,可通过工艺参数优化、母材预热等方法降低热应力;SLM可实现难熔元素均匀分布,减缓腐蚀介质侵蚀合金表面的速率,从而增强合金的耐蚀性能。

关键词：选区激光熔化难熔高熵合金微观组织力学性能残余应力耐蚀性能

时效温度对TB15钛合金微观组织和力学性能影响

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热加工工艺 2024年第4期53卷 146-150页

作者：况云华辛周媛徐勇朱琳陈乐平航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330063 南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

采用扫描电镜、电子背散射衍射仪、X射线衍射仪和万能材料试验机等研究了不同时效温度对固溶态的TB15钛合金组织和力学性能的影响。结果表明:合金在单相区固溶后,组织主要由等轴β晶粒组成,在较低温度时效后,基体析出了针状α相和等温ω... 详细信息

采用扫描电镜、电子背散射衍射仪、X射线衍射仪和万能材料试验机等研究了不同时效温度对固溶态的TB15钛合金组织和力学性能的影响。结果表明:合金在单相区固溶后,组织主要由等轴β晶粒组成,在较低温度时效后,基体析出了针状α相和等温ω相,在β晶界附近出现无析出区(PFZ),随着时效温度的升高,PFZ和ω相消失,α相由针状向片状形貌转变,在晶界附近出现了晶界魏氏体α相(α_(WGB))。随时效温度的增加,合金硬度降低,抗拉强度先升高后下降,伸长率则相反。在500℃时效后合金抗拉强度达到峰值1431.73 MPa,但伸长率仅为3.82%;在530℃时效时合金获得较好的综合力学性能,此时的抗拉强度为1155 MPa,伸长率为7.21%。

关键词： TB15钛合金时效温度微观组织力学性能

任意边界条件下旋转功能梯度锥-柱连接壳行波模态分析

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船舶力学 2024年第1期28卷 154-168页

作者：张宇航刘文光刘超南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 哈尔滨工业大学深圳理学院广东深圳150001

连接壳结构广泛应用于船舶推进系统中,其边界条件复杂,而且在旋转运动下会产生行波模态,对推进器的动力学性能具有重要影响。为了推进功能梯度材料在船舶海洋工程中的应用,本文通过弹簧模拟壳体结构的边界条件,建立旋转功能梯度锥-柱连... 详细信息

连接壳结构广泛应用于船舶推进系统中,其边界条件复杂,而且在旋转运动下会产生行波模态,对推进器的动力学性能具有重要影响。为了推进功能梯度材料在船舶海洋工程中的应用,本文通过弹簧模拟壳体结构的边界条件,建立旋转功能梯度锥-柱连接壳的动力学模型,探讨旋转功能梯度锥-柱连接壳的行波模态特性。基于Love薄壳理论,运用弹簧模拟结构两端的边界条件以及圆锥壳和圆柱壳连接界面的连续性条件,推导考虑旋转运动引发的科氏力和离心力的功能梯度连接壳能量方程;以Chebyshev多项式为基底构造位移函数,建立旋转功能梯度连接壳的模态频率方程;利用Rayleigh-Ritz法求解连接壳的行波模态频率;通过收敛性分析确定边界弹簧和接触弹簧的刚度取值范围以及Chebyshev多项式所需要展开的项数;分析环向波数、陶瓷体积分数指数、圆锥角、转速以及任意边界对行波模态频率的影响。结果表明:旋转转速越大,连接壳的前后行波分叉行为越明显;轴向弹簧刚度对行波模态频率影响最大;相比于传统的能量法,采用弹簧模拟边界提高了计算效率,而且连接壳在弹性边界下的行波特性变化较大,说明了采用弹簧模拟任意边界的必要性。

关键词：功能梯度材料锥-柱连接壳旋转运动任意边界 Chebyshev多项式行波模态

斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料高温拉伸断裂力学行为

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金属学报 2024年

作者：吴志勇邵徽凡蔡长春曾敏王振军王艳丽陈雷熊博文南昌航空大学航空制造工程学院中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司

三维织物增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量以及优良的耐高温和抗冲击性能，被认为是制造航空航天耐热结构的理想材料而备受重视，目前尚缺乏其高温环境下力学特性与失效机制的认识。针对斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料，... 详细信息

三维织物增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量以及优良的耐高温和抗冲击性能，被认为是制造航空航天耐热结构的理想材料而备受重视，目前尚缺乏其高温环境下力学特性与失效机制的认识。针对斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料，本工作开展其在高温(400℃)环境下准静态拉伸力学行为与失效机理研究。根据复合材料织物结构和纱线微观组织特征，建立了基于微观和细观尺度代表性单胞的细观力学有限元模型，采用数值模拟和实验结合的方法分析了复合材料高温拉伸过程中的宏观力学响应、组元结构损伤演化与渐进失效行为。结果表明，复合材料高温拉伸模量、强度与断裂应变的实验均值分别为103.2GPa、621.6MPa和0.819%，数值模拟得到拉伸应力-应变曲线与复合材料高温拉伸实验曲线总体上吻合较好。高温环境下复合材料内部存在复杂的热应力，基体合金和纱线分别处于压应力和拉应力状态。拉伸初期阶段发生缝合纱失效、经/纬纱搭接处基体损伤和经纱局部失效，但复合材料表现出线弹性力学响应。随着拉伸载荷增大，基体的损伤程度加重且沿织物斜纹方向出现严重的基体损伤区和纬纱开裂区，导致拉伸应力曲线增长速率减缓。拉伸变形后期发生显著且互相重叠的基体和纱线失效带，经纱的轴向断裂使得复合材料失去承载能力并出现拉伸应力的急剧下降。高温拉伸断口中缝合纱和纬纱的断口较为平整，而经纱的断裂拔出长度不一，且呈现大量纤维断裂拔出并伴随基体合金撕裂的微观形貌特征。

关键词：斜纹碳布缝合织物铝基复合材料细观力学损伤演化高温力学性能失效机制

深冷处理对叠层穿刺C_(f)/Al基复合材料组织特征和拉伸性能的影响

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金属热处理 2024年第5期49卷 74-80页

作者：梁祥高翔李云龙徐志锋张正闫利青余欢江西先进复合材料研发中心江西南昌330000 江西洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330096 南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

以M40J-6K叠层穿刺结构碳纤维为增强体,ZL301合金为基体,采用真空气压浸渗法制备叠层穿刺C_(f)/Al基复合材料,研究单次深冷处理时间(6、12和48 h)、循环深冷处理次数(1、3和9次)对复合材料拉伸性能和组织特征的影响,并对拉伸性能提高的... 详细信息

以M40J-6K叠层穿刺结构碳纤维为增强体,ZL301合金为基体,采用真空气压浸渗法制备叠层穿刺C_(f)/Al基复合材料,研究单次深冷处理时间(6、12和48 h)、循环深冷处理次数(1、3和9次)对复合材料拉伸性能和组织特征的影响,并对拉伸性能提高的原因进行了分析。结果表明,深冷处理可以提高叠层穿刺C_(f)/Al基复合材料的拉伸性能,改善组织特征。单次深冷处理可以提高复合材料的抗拉强度,而对拉伸模量的影响较小,抗拉强度以深冷处理6 h时提高幅度最大,较无深冷处理下的559 MPa提高至664 MPa,提高了18.8%;当延长处理时间至12和48 h时,抗拉强度基本趋于稳定。与单次深冷处理相比,循环深冷可以进一步提高叠层穿刺C_(f)/Al基复合材料的抗拉强度和拉伸模量,3次循环深冷处理后的抗拉强度和弹性模量,较单次深冷下的676 MPa、125 GPa分别提高至706 MPa、138 GPa,分别提高了4.4%、10.4%;当继续增加深冷循环至9次时,抗拉强度和拉伸模量趋于稳定。深冷处理后叠层穿刺C_(f)/Al基复合材料应力释放及状态的改变、致密度提高、晶粒择优取向、基体位错密度增高是影响复合材料宏观拉伸性能的主要原因。

关键词：深冷处理叠层穿刺C_(f)/Al基复合材料拉伸性能组织特征

基于Cotes求积法和神经网络的稳定域判断及铣削参数优化新方法

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兵工学报 2024年第2期45卷 516-526页

作者：秦国华娄维达林锋徐勇南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063 西北工业大学机电学院陕西西安710072

再生效应引起的铣削颤振,是制约加工效率和工件质量的主要因素之一。准确高效地识别铣削颤振的稳定域,是抑制颤振、提高生产效率的关键步骤。为此,根据铣削振动微分方程,利用柯特斯积分法(Cotes Integration Method,CIM)提出一种新的铣... 详细信息

再生效应引起的铣削颤振,是制约加工效率和工件质量的主要因素之一。准确高效地识别铣削颤振的稳定域,是抑制颤振、提高生产效率的关键步骤。为此,根据铣削振动微分方程,利用柯特斯积分法(Cotes Integration Method,CIM)提出一种新的铣削稳定域预测方法。利用CIM获得主轴转速-轴向切深平面二维稳定性叶瓣图(Stability Lobe Diagram,SLD),与半离散法(Semi-discretization Method,SDM)和全离散法(Full-discretization Method,FDM)等方法进行比较,结果表明CIM的收敛性更优。考虑径向切深的影响,建立三维SLD的迭代计算方法,通过等效地离散三维SLD曲面为节点集合,随机以90%的节点作为训练集,构建轴向切深与主轴转速、径向切深之间的神经网络预测模型。10%验证集的预测结果表明神经网络的预测误差不超过6%。以材料去除率为效率目标,刀具寿命为成本目标,建立稳定铣削多目标优化模型并应用基于分解的多目标进化算法(Multiobjective Evolutionary Algorithm Based on Decomposition,MOEA/D)求解,为获得高效率、低成本的最优铣削参数提供基础理论和技术支撑。

关键词：铣削颤振 Cotes积分神经网络遗传算法

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磷化膜无铬封闭工艺研究

电镀与精饰 2024年第1期46卷 91-96页

作者：李琼李旭勇吴宁夏媛张东升王春霞中航工业洪都航空工业集团有限责任公司江西南昌330024 南昌航空大学材料科学与工程学院江西南昌330063

针对磷化膜重铬酸填充的有毒有害问题,设计开发基于碱溶性聚丙烯酸树脂的无铬封闭液的配方及工艺,以点滴时间为评判指标,通过单因素实验考察了水性树脂种类、碱性助溶剂种类、硅溶胶含量、交联剂种类的影响,确定封闭液的主要组成为聚丙... 详细信息

针对磷化膜重铬酸填充的有毒有害问题,设计开发基于碱溶性聚丙烯酸树脂的无铬封闭液的配方及工艺,以点滴时间为评判指标,通过单因素实验考察了水性树脂种类、碱性助溶剂种类、硅溶胶含量、交联剂种类的影响,确定封闭液的主要组成为聚丙烯酸树脂PAA671、氨水、硅溶胶、锆交联剂;利用正交试验考察了氨水、硅溶胶、锆交联剂的影响,结果显示硅溶胶含量为最重要因子,其次为锆交联剂。浓缩封闭液组成为17.5 wt.%PAA671、14 wt.%中性硅溶胶、14 wt.%氨水、0.14 wt.%有机锆交联剂,余量为离子水,使用时按2∶5用去离子水稀释;封闭工艺为:试样在封闭液中浸泡2 min,然后在70~85℃下烘干15~30 min。

关键词：磷化膜无铬封闭丙烯酸树脂