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Ti-6321钛合金钨极惰性气体保护焊接头的微观组织与力学性能

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材料工程 2024年第6期52卷 159-166页

作者：闫泰起郑涛陈冰清祝力伟中国航发北京航空材料研究院北京100095

采用钨极惰性气体保护(tungsten inert gas,TIG)焊获得了质量良好的大厚度Ti-6321钛合金焊接接头,对比热处理前后焊接接头熔融区、热影响区和母材区的微观组织变化,测试焊接接头的冲击性能、断裂韧度及拉伸性能,并与母材进行对比。结果... 详细信息

采用钨极惰性气体保护(tungsten inert gas,TIG)焊获得了质量良好的大厚度Ti-6321钛合金焊接接头,对比热处理前后焊接接头熔融区、热影响区和母材区的微观组织变化,测试焊接接头的冲击性能、断裂韧度及拉伸性能,并与母材进行对比。结果表明:焊接接头熔融区退火前的组织由粗大β柱状晶组成,晶内为充分生长的针状马氏体α′相,热影响区为β基体和初生α相组成的等轴组织,β基体中析出针状马氏体α΄相;退火后,熔融区和热影响区β晶粒内部的马氏体α΄相完全转变为次生α相。Ti-6321钛合金焊接接头的冲击韧性,断裂韧度,抗拉强度及伸长率分别为80.3 J/cm^(2),113.00 MPa·m^(1/2),873 MPa和9%,为母材的104.7%,84.1%,100%和67.7%,相比母材断口,接头冲击断口具有更为粗糙的阶梯形貌表面以及微观尺寸更小的等轴韧窝,而韧性断口表面整体更加平坦,且疲劳裂纹扩展区更窄。

关键词： Ti-6321钛合金 TIG焊热处理微观组织力学性能

喷丸对DD412单晶高温合金表面完整性和疲劳性能的影响

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材料工程 2024年第7期52卷 152-161页

作者：王琨罗学昆宋尽霞周春根田凯王一鸣王欣中国航发北京航空材料研究院表面工程研究所北京100095 中国航发北京航空材料研究院航空材料先进腐蚀与防护航空重点实验室北京100095 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

为提高涡轮叶片榫头的疲劳性能,研究了喷丸对DD412单晶合金表面完整性和高温疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、粗糙度仪、显微硬度计、扫描电镜、透射电镜等分别对喷丸前后的表面形貌、粗糙度、硬度梯度、微观组织进行表征,并采用... 详细信息

为提高涡轮叶片榫头的疲劳性能,研究了喷丸对DD412单晶合金表面完整性和高温疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、粗糙度仪、显微硬度计、扫描电镜、透射电镜等分别对喷丸前后的表面形貌、粗糙度、硬度梯度、微观组织进行表征,并采用旋弯疲劳试验机测试高温疲劳寿命和极限。结果表明:喷丸后,表面磨削刀痕被消除,显著降低表面微观应力集中系数;试样表层组织发生剧烈塑性变形,并形成深度约0.10~0.32 mm的硬化层。相比未喷丸试样,优化工艺喷丸试样在600℃/500 MPa条件下的旋弯中值疲劳寿命提高21.7倍以上,在600℃下的中值疲劳极限提高了17.3%。经分析认为,喷丸对表面完整性的优化是DD412合金高温疲劳性能提升的主要原因。

关键词：喷丸单晶合金表面完整性疲劳寿命微观组织硬度

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TC18钛合金大尺寸β晶粒制备及典型织构对性能的影响

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金属学报 2024年

作者：颜孟奇吴泽浩佟健博黄利军黄驿胜中国航发北京航空材料研究院

近β钛合金主要通过控制α相的含量、形状及尺寸实现性能的调控，但原始β相的晶粒尺寸及取向也会对其强度、塑性等力学性能产生显著的影响。为了探索通过织构控制制备出大尺寸β相晶粒的方法，并系统研究β相典型织构对钛合金室温拉伸... 详细信息

近β钛合金主要通过控制α相的含量、形状及尺寸实现性能的调控，但原始β相的晶粒尺寸及取向也会对其强度、塑性等力学性能产生显著的影响。为了探索通过织构控制制备出大尺寸β相晶粒的方法，并系统研究β相典型织构对钛合金室温拉伸、室温冲击性能的影响规律，本工作通过6火次两相区锻造、1火次准β锻造、高温退火制备了包含尺寸大于50 mm×50 mm×100 mm的{100}取向β晶粒的TC18钛合金样品，检测了典型方向的室温拉伸及冲击性能，并利用SEM及EBSD等技术研究了制备过程中的组织及织构演变规律。结果表明：仅β相的取向改变可以极大影响TC18钛合金的关键力学性能：大尺寸β相晶粒方向的强度、弹性模量及冲击韧性最高，方向最低，方向介于2者之间且与无织构状态下接近。大尺寸{100}晶粒是在锻造时于坯料横截面心部形成，并随着锻造火次的增多逐渐向表面长大的，其中晶粒长大是通过相近取向的晶粒发生亚晶界的合并完成的。

关键词： TC18钛合金 β相织构制备性能

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阻尼铝基复合材料的研究进展和应用前景

兵器装备工程学报 2024年第8期45卷 280-289页

作者：李沛勇中国航发北京航空材料研究院北京100095

航空、航天、舰船和兵器等领域装备的减振对结构材料的阻尼性能具有较高的要求。但常用金属结构材料的阻尼性能较差,而传统阻尼合金的密度较大或强度偏低,需要研发轻质阻尼结构材料。在轻质阻尼结构材料中,阻尼铝基复合材料引起了广泛... 详细信息

航空、航天、舰船和兵器等领域装备的减振对结构材料的阻尼性能具有较高的要求。但常用金属结构材料的阻尼性能较差,而传统阻尼合金的密度较大或强度偏低,需要研发轻质阻尼结构材料。在轻质阻尼结构材料中,阻尼铝基复合材料引起了广泛关注。迄今国内外阻尼铝基复合材料在材料制备、典型性能、验证试验等方面取得了较大进展,并显示出了良好的应用前景。目前已研制成功了铝合金/Gr(/SiC p)和铝合金/(Zn-Al)(/SiC p)等2种系列的阻尼铝基复合材料。这些复合材料的室温阻尼性能(Q-1)达到(6~15)×10^(-3),比传统铝合金提高约1~3倍,而其力学性能与2xxx系或7xxx系铝合金相当。同铝合金原结构相比,阻尼铝基复合材料零件可实现减振20%~40%。这些材料可应用于振源附近的结构件和光电设备的支撑构件,满足装备的减振要求。阻尼铝基复合材料的未来方向包括进一步改进性能、降低密度、增加产品品种、建立性能数据库、加强验证试验和降低成本等。

关键词：阻尼轻质铝基复合材料性能减振效果应用

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PC/铜负载氧化石墨烯复合材料的抗菌性能

工程塑料应用 2024年第3期52卷 1-6页

作者：梁佳丰李岳中国航发北京航空材料研究院北京100095

聚碳酸酯(PC)是一种具有优异综合性能的工程塑料,在抗菌产品的应用中,改进PC材料的短效抗菌性能和耐洗刷性能,可提高其抗菌效率和使用寿命。通过液相混合和喷雾干燥工艺,在不同氧化石墨烯(GO)和硫酸铜添加比例条件下,合成了三种铜负载... 详细信息

聚碳酸酯(PC)是一种具有优异综合性能的工程塑料,在抗菌产品的应用中,改进PC材料的短效抗菌性能和耐洗刷性能,可提高其抗菌效率和使用寿命。通过液相混合和喷雾干燥工艺,在不同氧化石墨烯(GO)和硫酸铜添加比例条件下,合成了三种铜负载氧化石墨烯抗菌剂(Cu@GO)。随后,将抗菌剂与PC进行混合和注塑,制备了一系列PC/铜负载氧化石墨烯复合材料(PC/Cu@GO)。测试了三种PC/Cu@GO复合材料的常规抗菌性能、高效抗菌性能和耐洗刷性能。结果表明,Cu@GO抗菌剂能够显著提升PC的抗菌性能,当GO与硫酸铜添加比为1∶9时,对应PC的短时间抗菌性能优异,接种6h,其对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率为96.8%和70.0%。当GO与硫酸铜质量比为1∶3时,经洗刷后PC的抗菌耐久性较好,经过4次洗刷和浸泡处理后,其对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率仍保持在68.2%和61.7%。

关键词：铜负载氧化石墨烯聚碳酸酯抗菌性能短时间抗菌性能耐洗刷性能

新型多相TiAl合金的β/B2相含量变化及其对拉伸性能的影响

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航空材料学报 2024年第4期44卷 96-108页

作者：冯像征高帆刘宏武李臻熙中国航发北京航空材料研究院北京100095

以新型多相TiAl合金(Ti-43.5Al-6(Nb、Cr、Ta))的挤压态组织为研究对象,先通过热处理分析该合金中β/B2相、α/α2相和γ相平均含量随固溶温度和保温时间的演变规律,然后测试合金在三相区内不同β/B2相含量时的室温和高温(750℃和800℃... 详细信息

以新型多相TiAl合金(Ti-43.5Al-6(Nb、Cr、Ta))的挤压态组织为研究对象,先通过热处理分析该合金中β/B2相、α/α2相和γ相平均含量随固溶温度和保温时间的演变规律,然后测试合金在三相区内不同β/B2相含量时的室温和高温(750℃和800℃)拉伸性能。结果表明:在1190~1350℃范围内,γ相含量随固溶温度的升高和保温时间的延长逐渐减少,在1270℃时,γ相完全消失;在1190~1350℃范围内,β/B2相含量随固溶温度的升高先减少后增加,随保温时间的延长逐渐减少,而层片团的含量和尺寸与β/B2相的含量变化负相关;在1230~1280℃范围内,β/B2相平均含量可控制在10%以下;在1250~1270℃范围内,延长保温时间可将β/B2相平均含量控制在0.5%以下;当合金处于三相区时,控制β/B2相平均含量约6%,可得到综合拉伸性能优异的均匀细小近层片组织,且该组织的室温抗拉强度超过1050 MPa、室温伸长率1.5%~2%,750℃抗拉强度超过950 MPa,800℃抗拉强度超过850 MPa。

关键词：多相TiAl合金 β/B2相变形TiAl合金细小近层片组织拉伸性能

试验温度对镍基单晶高温合金裂纹扩展行为的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1874-1881页

作者：李乐宇田福政李振张金刚邓志伟陈星刘新灵中国航发北京航空材料研究院北京100095

研究了DD6镍基单晶高温合金从530℃到850℃的疲劳裂纹稳定扩展行为。疲劳裂纹扩展试样沿[001]方向平行于受拉的加载轴。通过扫描电子显微镜研究疲劳裂纹扩展试验后的断口形貌,并根据形貌特点分为源区、预制裂纹区、稳定扩展区以及快速... 详细信息

研究了DD6镍基单晶高温合金从530℃到850℃的疲劳裂纹稳定扩展行为。疲劳裂纹扩展试样沿[001]方向平行于受拉的加载轴。通过扫描电子显微镜研究疲劳裂纹扩展试验后的断口形貌,并根据形貌特点分为源区、预制裂纹区、稳定扩展区以及快速扩展区。通过电子背散射衍射技术研究垂直于断口的剖面塑性变形情况。通过透射电子显微镜观察断口附近位错机制随温度的变化。结果表明,受温度场、应力场以及暴露时间的作用,在650℃时发生氧化,且在650℃至760℃之间,由于γ′相的弱化,在γ与γ′相中形成大量连续的位错,导致合金氧化加剧,同时760℃下疲劳扩展寿命显著下降。

关键词：镍基单晶高温合金疲劳性能裂纹扩展位错运动机制

微量元素对K418B合金显微组织和力学性能的影响

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铸造 2024年第2期73卷 160-166页

作者：张楚博郭丰伟陈金宾张丽辉中国航发北京航空材料研究院北京100095

研究了微量元素Mg对K418B合金铸态组织以及力学性能的影响。采用热力学计算软件JMatPro对K418B合金中相的稳定性及体积百分比进行计算。借助附带的能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)对两种合金的显微组织及其成分进行分析。使用Image-Pro Plu... 详细信息

研究了微量元素Mg对K418B合金铸态组织以及力学性能的影响。采用热力学计算软件JMatPro对K418B合金中相的稳定性及体积百分比进行计算。借助附带的能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)对两种合金的显微组织及其成分进行分析。使用Image-Pro Plus软件对碳化物、γ′相和共晶相的尺寸以及体积分数进行统计分析。拉伸性能测试分别按照HB 5143和HB 5195的规定在23℃(室温)和750℃(中温)下进行。760℃/530 MPa和982℃/152 MPa持久测试按照HB5150进行。结果表明加Mg后对K418B合金的力学性能有所提升。

关键词：镍基高温合金 K418B 微量元素显微组织力学性能

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先进热塑性复合材料现状及航空应用进展

复合材料科学与工程 2024年

作者：赵淼中国航发北京航空材料研究院

先进热塑性复合材料具有可回收、可重复利用、二次成型、成型周期短、制造效率高以及高的韧性，是一种有发展前途的飞机结构用新型复合材料。本文介绍了在航空主要承力结构中最常用的先进热塑性复合材料树脂基体、热塑性预浸料的主要性... 详细信息

先进热塑性复合材料具有可回收、可重复利用、二次成型、成型周期短、制造效率高以及高的韧性，是一种有发展前途的飞机结构用新型复合材料。本文介绍了在航空主要承力结构中最常用的先进热塑性复合材料树脂基体、热塑性预浸料的主要性能特点，以及热塑性复合材料技术的发展现状，总结了先进热塑性复合材料在先进航空装备的应用进展，分析提出了先进热塑性复合材料预浸料高质量高效制造、自动铺放原位固结以及复合材料结构自动化焊接等重点发展方向。

关键词：热塑性复合材料预浸料自动铺放焊接现状发展