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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

GH3230合金TLP扩散连接动力学实验研究

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北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2595-2600页

作者：吴磊滕俊飞吕彦龙曲文卿庄鸿寿北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 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

过渡液相(TLP)扩散连接能够获得与母材组织性能相似的焊缝,因而成为航空发动机热端部件镍基高温合金结构的重要连接技术而被广泛应用。TLP扩散连接过程中液相的等温凝固形成不含析出物的固溶体组织是TLP扩散连接机制与过程动力学的核心... 详细信息

过渡液相(TLP)扩散连接能够获得与母材组织性能相似的焊缝,因而成为航空发动机热端部件镍基高温合金结构的重要连接技术而被广泛应用。TLP扩散连接过程中液相的等温凝固形成不含析出物的固溶体组织是TLP扩散连接机制与过程动力学的核心环节,采用自行研制的镍基非晶态中间层针对GH3230合金的TLP扩散连接过程进行了研究试验,重点分析了不同连接时间条件下TLP扩散连接焊缝区域的元素扩散和分布特征,以中间层中Co元素为示踪原子,根据GH3230合金与中间层材料中的Co元素的含量分布状态判定等温凝固阶段前的液相最大宽度及等温凝固完成时间等重要参数,结果表明:液相最大宽度为72μm,GH3230合金在1180℃的焊接温度下TLP扩散连接等温凝固完成时间大于4 h。

关键词：镍基高温合金过渡液相扩散焊等温凝固液相最大宽度微观组织示踪原子

钽掺杂对多层Ta-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

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表面技术 2024年第8期53卷 63-73页

作者：李超孙刚马国佳吴俊升张博威张昊泽北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中国航发动力股份有限公司西安710021 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 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北京100024

目的解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学... 详细信息

目的解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学测试等手段,重点研究了DLC膜层中Ta元素掺杂含量对薄膜结构、组成成分、力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律。结果随着Ta元素含量(原子数分数)从2.04%增到4.16%,薄膜中的sp^(3)键含量呈现先升高后降低的趋势,当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜中sp3键含量最高,且薄膜的硬度及弹性模量达到最大,分别为7.01 GPa和157.87 GPa。随着Ta元素含量的增加,薄膜的平均摩擦因数逐渐减小,在4.16%(原子数分数)时达到最小0.21。Ta元素含量对薄膜的结合力影响较小,且所有薄膜结合力总体在10 N左右。当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜的腐蚀电流密度及钝化电流密度最小,分别为0.006μA/cm^(2)和0.63μA/cm^(2),比其他薄膜的低1~2个数量级,并且薄膜电阻及电荷转移电阻最大,展现出最为优异的耐腐蚀性能。结论Ta元素的掺杂提高了薄膜的耐摩擦性能,且适当的Ta元素掺杂能够提高Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜的耐磨耐蚀性能。

关键词： DLC薄膜磁控溅射腐蚀摩擦磨损元素掺杂

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

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

带筋整体壁板拉弯预应力喷丸成形技术及其应用

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机械工程学报 2024年第14期60卷 97-108页

作者：尚建勤田硕盖鹏涛陈福龙曾元松中国航空制造技术研究院北京100024 塑性成形技术航空科技重点实验室北京100024 数字化塑性成形技术及装备北京市重点实验室北京100024

基于增大筋条长度方向蒙皮外表面拉应力,提出一种弹性拉弯预应力喷丸成形的新方法,用以解决大曲率双凸外形带筋整体壁板所需喷丸变形量超过传统喷丸成形工艺极限问题。首先阐述拉弯预应力原理、分类及特点,阐明拉弯预应力喷丸成形方法;... 详细信息

基于增大筋条长度方向蒙皮外表面拉应力,提出一种弹性拉弯预应力喷丸成形的新方法,用以解决大曲率双凸外形带筋整体壁板所需喷丸变形量超过传统喷丸成形工艺极限问题。首先阐述拉弯预应力原理、分类及特点,阐明拉弯预应力喷丸成形方法;其次研究拉弯预应力新技术和拉弯预应力喷丸成形新工艺,采用反弯曲应力场法有限元方法,进行拉弯预应力喷丸成形数值模拟分析,并与拉伸预应力喷丸成形和弯曲预应力喷丸成形的数值模拟结果对比分析;最后开展拉弯预应力喷丸成形试验研究与验证,建立拉弯预应力喷丸变形与其工艺参数之间的数学模型,为拉弯预应力喷丸成形分析与应用提供了一种重要手段和途径。研究结果表明,拉弯预应力喷丸成形技术可以提高大曲率双凸外形带筋整体壁板筋条长度方向预应力、提高筋条长度方向预应力喷丸变形量、能够实现和满足其长寿命喷丸成形。

关键词：带筋整体壁板预应力弹性拉弯有限元法喷丸成形

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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

脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形微观组织的影响

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塑性工程学报 2024年第2期31卷 36-42页

作者：张艳苓杨毅韩玉杰杜立华中国航空制造技术研究院北京100024 塑性成形技术航空科技重点实验室北京100024 数字化塑性成形技术及装备北京市重点实验室北京100024 陕西飞机工业有限责任公司陕西汉中723213

通过在流动摩擦挤压成形过程中施加脉冲电流,研究了脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形性能的影响,同时,借助EBSD和TEM研究了脉冲电流对变形区材料组织演变的影响规律。结果表明:脉冲电流降低了材料的变形抗力,提高了材料的流动性... 详细信息

通过在流动摩擦挤压成形过程中施加脉冲电流,研究了脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形性能的影响,同时,借助EBSD和TEM研究了脉冲电流对变形区材料组织演变的影响规律。结果表明:脉冲电流降低了材料的变形抗力,提高了材料的流动性,在下行速度0.6 mm·min^(-1)、转速950 r·min^(-1)以及下压量3 mm条件下,施加3800 A的脉冲电流可使6061T6铝合金的流动摩擦挤压成形高度从15 mm提高到20 mm。脉冲电流的施加促进了变形过程中再结晶的发生,细化了不同变形区的组织,并提高了变形区大角度晶界的比例;流动摩擦挤压成形后材料内部存在大量的线性位错、网状位错以及由位错攀移形成的位错墙;施加脉冲电流后,材料在搅拌力和挤压力的复合作用下发生大塑性变形,晶粒破碎,形成大量的纳米晶。

关键词： 6061T6铝合金流动摩擦挤压成形脉冲电流晶粒尺寸位错