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低合金高强钢贝/马复相回火过程硬度及微观组织的演变行为

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金属学报 2024年

作者：鞠玉琳魏琪袁志钟程晓农江苏大学材料科学与工程学院中国航空制造技术研究院先进表面工程技术航空科技重点实验室/高能束流加工技术国家重点实验室

低合金高强钢板沿厚度方向优异的组织均匀性是良好强韧性的重要保证，理解贝/马复相的回火反应有助于调整低合金高强钢板的热处理工艺参数，实现超厚结构板的变形控制。本工作以贝/马复相的回火硬度和微观组织演变行为作为研究重点，并... 详细信息

低合金高强钢板沿厚度方向优异的组织均匀性是良好强韧性的重要保证，理解贝/马复相的回火反应有助于调整低合金高强钢板的热处理工艺参数，实现超厚结构板的变形控制。本工作以贝/马复相的回火硬度和微观组织演变行为作为研究重点，并与单一马氏体和下贝氏体的回火行为对比。结果表明，等温淬火贝/马复相的硬度与下贝氏体含量呈线性关系。短时间回火过程中单一马氏体回火硬度最高，其次为贝/马复相，单一下贝氏体回火硬度最低，这与长时间回火硬度正好相反。短时间回火过程中，碳化物的粗化与回火硬度的降低息息相关，其中贝/马复相中马氏体和下贝氏体碳化物的粗化速率与单一马氏体和下贝氏体碳化物粗化速率分别保持一致；长时间回火过程中，贝/马复相板条与碳化物的粗化与单一下贝氏体更为相似。

关键词：低合金高强钢板贝/马复相回火硬度微观组织演变碳化物析出与粗化

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铌合金及其蜂窝钎焊界面组织与力学性能分析

材料导报 2024年第S1期38卷 386-391页

作者：邓云华陶军续润州孙刚中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室北京100024 中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024

采用Ti基、Ni基和Nb基三种钎料进行了铌合金板板真空钎焊和铌合金蜂窝真空钎焊试验。采用光学显微镜、扫描电镜分析了铌合金板板钎焊界面和蜂窝钎焊界面组织特征,采用能谱仪分析了钎焊界面物相成分,采用EBSD方法分析了钎焊界面物相分布... 详细信息

采用Ti基、Ni基和Nb基三种钎料进行了铌合金板板真空钎焊和铌合金蜂窝真空钎焊试验。采用光学显微镜、扫描电镜分析了铌合金板板钎焊界面和蜂窝钎焊界面组织特征,采用能谱仪分析了钎焊界面物相成分,采用EBSD方法分析了钎焊界面物相分布,并对铌合金板板钎焊复合板和蜂窝钎焊结构的力学性能进行了测试。结果表明:铌合金板板钎焊时,Ti基钎料钎焊界面由固溶体Nb和(Ti,Zr)-(Ni,Cu)化合物组成,Nb基钎料钎焊界面由Co-Nb化合物、Nb的固溶体和Co-Ti化合物组成,而Ni基钎料钎焊时,钎料与铌合金母材扩散反应较弱,钎焊界面主要为凝固钎料,且Ni与Nb的高温线膨胀系数差异较大,钎焊界面存在因热应力带来的微裂纹问题;铌合金蜂窝钎焊时,Ti基钎料在铌合金蜂窝箔材表面润湿铺展性能较差导致钎焊界面钎角欠佳及钎焊界面焊合质量较差;Ni基钎料钎焊时,随着钎焊保温时间的延长,存在钎焊界面溶蚀问题导致钎焊界面焊合质量下降。在保温时间30 min时,Ni基钎料和Nb基钎料钎焊后的铌合金蜂窝界面焊合质量较好;Ni基钎料钎焊蜂窝因界面存在微裂纹,导致钎焊界面强度下降,Nb基钎料钎焊蜂窝力学性能最佳,蜂窝拉脱强度达到7.96 MPa。

关键词：铌合金蜂窝结构真空钎焊界面组织力学性能

Ti元素掺杂对多层Ti-DLC薄膜结构及性能的影响

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稀有金属 2024年第9期 1215-1226页

作者：薛伟李超吴帅马国佳孙刚刘星靳磊张博威吴俊升北京科技大学新材料技术研究院西南技术工程研究所中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室中国航空制造技术研究院先进表面工程技术航空重点实验室

在严苛的海洋环境下，传统类金刚石（DLC）薄膜作为防护涂层时由于磨损及腐蚀失效等问题，严重影响海洋工程装备的可靠性和服役寿命。为改善薄膜的耐磨耐蚀性能，采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢基体上制备Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄... 详细信息

在严苛的海洋环境下，传统类金刚石（DLC）薄膜作为防护涂层时由于磨损及腐蚀失效等问题，严重影响海洋工程装备的可靠性和服役寿命。为改善薄膜的耐磨耐蚀性能，采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢基体上制备Ti/TiN/TiCN/Ti-DLC复合薄膜。通过扫描电镜（SEM）、拉曼光谱、纳米压痕及电化学等测试方法，研究了不同Ti元素掺杂含量对薄膜形貌和结构以及力学性能和耐磨耐蚀性能的影响规律。结果表明，Ti元素的掺杂有利于减小薄膜表面团簇颗粒的密度及尺寸，所制备的Ti-DLC薄膜表面致密且无明显缺陷。当掺杂的Ti元素含量为5.10%（原子分数）时，由于薄膜中sp3碳含量最高使得Ti-DLC薄膜表现出最优异的力学性能和耐蚀性能。同时，Ti元素的掺杂还可显著提高薄膜的耐磨性。因此，通过多层结构设计与Ti元素掺杂相结合的方式可有效改善DLC薄膜耐磨耐蚀性能，进而提升薄膜在海洋环境下的长寿命化服役性能。

关键词：类金刚石(DLC)薄膜元素掺杂摩擦磨损耐腐蚀性

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旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法

中国机械工程 2024年第6期35卷 1044-1051页

作者：唐毓阳陈龙肖庆东中国航空制造技术研究院数字化制造技术航空科技重点实验室北京100024

旋翼桨叶扭角直接影响着桨叶的性能和使用寿命,而传统扭角检测多依赖于专用的工装和量具,检测方法柔性度低、检测效率低、重复精度低。针对此问题,提出了旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法,设计并构建了旋翼桨叶扭角检测系统,实现了旋... 详细信息

旋翼桨叶扭角直接影响着桨叶的性能和使用寿命,而传统扭角检测多依赖于专用的工装和量具,检测方法柔性度低、检测效率低、重复精度低。针对此问题,提出了旋翼桨叶扭角的数字化柔性检测方法,设计并构建了旋翼桨叶扭角检测系统,实现了旋翼桨叶扭角的自动化检测,可在较大程度上提高检测效率和精度,满足不同类型桨叶的检测需求。提出了一种基于关键截面局部轮廓配准的扭角计算方法,利用激光扫描传感器采集旋翼桨叶表面点云,采用基于主成分分析(PCA)算法的粗配准和基于K维树改进的迭代最近点(KD-ICP)算法的精配准相结合的点云配准方式,准确、高效地计算了扭角数值,为旋翼桨叶扭角的计算提供了一种通用有效的计算方法。最后,以某类型旋翼桨叶为检测对象进行了实验,结果表明扭角检测最大误差为54″,重复精度为18″,验证了系统的有效性和准确性。

关键词：扭角旋翼桨叶数字化检测激光扫描点云配准

TC17(α+β)/TC17(β)线性摩擦焊接过程中焊合区组织及其织构演变

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机械工程学报 2024年第2期60卷 99-106页

作者：杜随更刘冠翔陈虎胡弘毅李菊西北工业大学航空发动机高性能制造工信部重点实验室西安710072 中国航空制造技术研究院航空焊接与连接技术航空科技重点实验室北京100024

线性摩擦焊接是制造异种或异质合金整体叶盘的关键技术。焊接过程中焊合区的组织形成与变化规律决定了焊接接头的组织和性能,也是线性摩擦焊接连接机理的主要研究内容。通过扫描电镜、电子背散射衍射等观察分析了TC17(α+β)/TC17(β)... 详细信息

线性摩擦焊接是制造异种或异质合金整体叶盘的关键技术。焊接过程中焊合区的组织形成与变化规律决定了焊接接头的组织和性能,也是线性摩擦焊接连接机理的主要研究内容。通过扫描电镜、电子背散射衍射等观察分析了TC17(α+β)/TC17(β)同种异质钛合金线性摩擦焊接过程中不同时刻停振得到的焊接接头组织,研究了焊接过程中热力影响区范围的变化规律、焊合区的动态再结晶及织构变化规律。结果表明,摩擦时间仅为0.5 s时,焊接界面中心区已发生了动态再结晶,生成了亚稳定β晶粒。随摩擦时间加长,乃至停振顶锻之后,细晶区宽度逐渐变窄,晶向分布越来越集中,小角度晶界占比增加,大角度晶界角度占比减小,动态再结晶晶粒面积逐渐加大。焊合区最终形成了与体心立方三种滑移系相对应的三种织构,{112}、{110}和{123}。该织构形成的主要作用机制是摩擦压力,而非摩擦剪力。当接头承受轴向拉力时,该织构晶粒容易产生剪切塑性变形,降低接头强度。

关键词：线性摩擦焊钛合金 EBSD 动态再结晶织构

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面向任务的机器人动作泛化研究

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第6期57卷 575-587页

作者：肖聚亮袁航刘海涛赵炜李鑫旺天津大学机械工程学院天津300354 中国航空制造技术研究院数字化制造技术航空科技重点实验室北京100024

动作泛化是机器人被期望具备的功能,要求机器人不仅能重复人类示教的灵巧动作,还可以根据任务目标生成新动作,在小批量、多种类的生产要求下具有广阔的应用场景.针对面向任务需求快速学习和灵活泛化的目标,设计开发了机器人动作泛化框架... 详细信息

动作泛化是机器人被期望具备的功能,要求机器人不仅能重复人类示教的灵巧动作,还可以根据任务目标生成新动作,在小批量、多种类的生产要求下具有广阔的应用场景.针对面向任务需求快速学习和灵活泛化的目标,设计开发了机器人动作泛化框架.首先,进行少量示教,使用概率运动基元(probabilistic movement primitives,ProMP)构建动作的轨迹分布,以较少参数概括示教信息.其次,使用期望最大(expected maximum,EM)算法迭代估计模型参数,引入先验信息补充模型以保证稳定性.研究先验信息对泛化效果的影响,确定了合适的先验参数;研究傅里叶基函数对周期轨迹的拟合效果,提出轨迹分割与滤波方法以保证拟合精确平滑.利用模型的概率分布性质,将动作的概率范围收缩到特定位置,并进行整条轨迹的时间尺度缩放与空间位置变换,生成符合泛化要求的轨迹.最后,搭建了一个六自由度机器人喷涂场景进行动作泛化实验.结果表明:该框架能够快速生成多种泛化轨迹.单自由度轨迹学习平均消耗1.924 s,轨迹生成平均需0.004 s;六自由度轨迹学习平均消耗35.608 s,轨迹生成平均需0.011s.

关键词：协作机器人模仿学习概率运动基元动作泛化

热处理对同质异态TC17钛合金线性摩擦焊接头的影响

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材料导报 2024年第8期38卷 181-185页

作者：常川川李菊李晓红金俊龙张传臣季亚娟中国航空制造技术研究院航空焊接/连接技术航空科技重点实验室北京100024 北京市摩擦焊接工艺与装备工程中心北京100024

对TC17(α+β)和TC17(β)钛合金进行线性摩擦焊及焊后热处理试验,运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察接头各区域的微观组织变化,采用轮廓法测试接头残余应力分布情况,分析了热处理对接头的微观组织、残余应力及力学性能的影响。结... 详细信息

对TC17(α+β)和TC17(β)钛合金进行线性摩擦焊及焊后热处理试验,运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察接头各区域的微观组织变化,采用轮廓法测试接头残余应力分布情况,分析了热处理对接头的微观组织、残余应力及力学性能的影响。结果表明:焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再晶界过程,形成亚稳定β相;两侧热力影响区初生α相严重变形,针状α相完全溶解。经过热处理,亚稳定β相分解为稳定的α+β相,板条状α相在晶界析出,针状α相在晶粒内部析出,变形α相发生不同程度的分解。轮廓法测试结果表明,接头沿振动方向的应力呈双峰分布,接头热力影响区处拉应力峰值达到最大约360 MPa,焊缝中心拉应力值约140 MPa,经过热处理,接头沿振动方向拉应力值降低至50 MPa以下。经过热处理后接头微观组织更加均匀,并且接头残余应力得到消除,接头拉伸及疲劳性能得到明显改善。

关键词： TC17钛合金线性摩擦焊残余应力焊后热处理力学性能

TLP扩散焊接工艺参数对GH5188高温合金接头微观组织及力学性能的影响

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航空学报 2024年第8期45卷 282-292页

作者：滕俊飞李家豪周惠焱伍大为徐海涛林铁松黄永德中国航空制造技术研究院航空焊接与连接航空科技重点实验室北京100024 南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 浙江工业大学化工机械设计研究所杭州310014 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

采用自主设计的KCo8钴基中间层对GH5188高温合金进行瞬间液相扩散连接,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及电子探针(EPMA)分析评估了瞬间液相扩散焊接工艺参数对接头微观组织的影响,探究了焊接工艺对接头的影响机理,采用电子万能... 详细信息

采用自主设计的KCo8钴基中间层对GH5188高温合金进行瞬间液相扩散连接,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及电子探针(EPMA)分析评估了瞬间液相扩散焊接工艺参数对接头微观组织的影响,探究了焊接工艺对接头的影响机理,采用电子万能试验机检测接头的力学性能进行评估并分析其断裂机理。结果表明,典型的接头主要由3种区域构成:GH5188合金(母材),M_(5)B_(3)、M_(3)B_(2)等析出相存在的扩散区和钴基固溶体构成的等温凝固区。扩散区的扩散行为与焊接工艺有关,随着焊接温度的升高或保温时间的延长,扩散区析出相的密集程度逐渐减小。最佳工艺参数为焊接温度1180℃,保温60 min,接头平均抗拉强度为1033 MPa,达到母材性能的96.5%,且断裂于母材,满足工程背景需求,并为GH5188 TLP扩散焊的广泛应用提供参考。

关键词： GH5188合金 TLP 焊接工艺微观组织机械性能

中间层对GH5188高温合金TLP扩散焊接头的影响

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中国有色金属学报 2024年第2期34卷 443-452页

作者：滕俊飞周惠焱李家豪伍大为陈伟兼林铁松黄永德中国航空制造技术研究院航空焊接与连接航空科技重点实验室北京100024 南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 浙江工业大学化工机械设计研究所杭州310014 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

通过自主研发制备了三种不同W含量KCo7、KCo8、KCo9中间层,采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对中间层进行表征,并在1180℃保温60 min的条件下进行GH5188高温合金真空瞬间液相扩散焊试验验证;分别研究了中间层厚度以及不同中... 详细信息

通过自主研发制备了三种不同W含量KCo7、KCo8、KCo9中间层,采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对中间层进行表征,并在1180℃保温60 min的条件下进行GH5188高温合金真空瞬间液相扩散焊试验验证;分别研究了中间层厚度以及不同中间层接头显微结构及力学性能的影响。结果表明:当KCo7中间层厚度为20μm时,接头存在大量未焊合缺陷,室温抗拉强度仅有568 MPa;当KCo7中间层厚度增加至40μm时,焊缝填充良好,室温抗拉强度达到941.3 MPa。此外,随着中间层中W含量由0增加至8%(质量分数)时,焊缝中心富W的M_6C析出量明显增加,室温抗拉强度先上升后下降。其中,采用厚度为40μm的KCo8中间层获得的接头具有最高的室温抗拉强度1033 MPa,且断裂发生在母材区。

关键词：钴基高温合金 TLP扩散焊中间层微观组织力学性能