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脉冲激光处理等离子体冲击-空化原理的间接验证和理论应用

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 576-581页

作者：卢国鑫罗学昆王强刘纪德季忠陆峰孙晓峰山东大学材料科学与工程学院材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 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科技重点实验室北京100095 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016

提出等离子体冲击-空化双物理效应耦合强化原理,在液体约束脉冲激光冲击中空化效应存在的合理性有待证实。选择XRD测试方法和较易获得衍射峰的304不锈钢,定量检测和表征单脉冲激光作用区域的残余应力分布。试验结果与文献分析表明,激光... 详细信息

提出等离子体冲击-空化双物理效应耦合强化原理,在液体约束脉冲激光冲击中空化效应存在的合理性有待证实。选择XRD测试方法和较易获得衍射峰的304不锈钢,定量检测和表征单脉冲激光作用区域的残余应力分布。试验结果与文献分析表明,激光冲击强化的不同工艺条件导致等离子体冲击与空化两种应力效应的强度匹配不同,无涂层飞秒激光冲击应力效应的主要来源是空化效应。激光脉冲宽度以及吸收层和约束层等工艺参量的实际作用影响或决定脉冲激光表面处理的材料改性原理。

关键词：激光材料加工等离子体冲击空化表面强化

微孔在一种三代镍基单晶高温合金热处理及持久试验过程中的演化

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材料热处理学报 2024年第8期45卷 100-107页

作者：张雪煜刘丽荣赵云松张剑沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点研究所北京100095

利用扫描电镜、Image Pro Plus软件和Nano Measurer软件研究了微孔在铸态、固溶处理态和完全热处理态的一种三代镍基单晶高温合金中的形貌及尺寸,采用蠕变试验机研究了微孔在合金持久试验过程中的演化。结果表明:铸态合金枝晶间区域γ/... 详细信息

利用扫描电镜、Image Pro Plus软件和Nano Measurer软件研究了微孔在铸态、固溶处理态和完全热处理态的一种三代镍基单晶高温合金中的形貌及尺寸,采用蠕变试验机研究了微孔在合金持久试验过程中的演化。结果表明:铸态合金枝晶间区域γ/γ′共晶边缘存在少量的不规则形状的微孔,微孔的体积分数约为0.09%,平均尺寸约为9.54μm;经固溶处理后合金中会产生圆形和方形的固溶微孔,固溶处理(1325℃)时间由4 h延长到8 h,固溶微孔的体积分数由0.42%增加到0.46%,增加了约10%。时效处理对固溶微孔的体积分数没有明显影响。固溶微孔会在合金持久过程中发展为裂纹源,最终导致持久断裂,方形微孔更易发展成裂纹。

关键词：镍基单晶高温合金微孔固溶处理持久试验

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超高强铝合金研究进展与发展趋势

航空材料学报 2024年第2期44卷 60-71页

作者：邢清源臧金鑫陈军洲杨守杰戴圣龙中国航发北京航空材料研究院铝合金研究所北京100095 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095

超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历... 详细信息

超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点,广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600 MPa级,逐步发展到650~700 MPa级、750 MPa级,甚至800 MPa级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述;随后,从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论;最后,结合未来装备的发展需求和国内的技术现状,指出“深入研究基础理论,解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。

关键词：超高强铝合金 Al-Zn-Mg-Cu系合金熔铸法高合金化

粉末冶金TC4-PCS复合材料的热变形行为

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材料工程 2024年第10期52卷 90-96页

作者：佟健博潘宇张文强王平张明杰中国航发北京航空材料研究院先进钛合金重点实验室北京100095 北京科技大学工程技术研究院北京100083

以聚碳硅烷(PCS)为前驱体,采用粉末冶金无压烧结制备原位自生颗粒增强的TC4复合材料。通过Gleeble-3500热模拟试验机对TC4-1PCS(PCS的质量分数为1%)复合材料进行850~1100℃,0.001~1 s^(-1)的模拟热压缩实验,分析不同参数下复合材料的应... 详细信息

以聚碳硅烷(PCS)为前驱体,采用粉末冶金无压烧结制备原位自生颗粒增强的TC4复合材料。通过Gleeble-3500热模拟试验机对TC4-1PCS(PCS的质量分数为1%)复合材料进行850~1100℃,0.001~1 s^(-1)的模拟热压缩实验,分析不同参数下复合材料的应力-应变曲线。采用OM,SEM和EBSD等手段分析变形参数对增强相颗粒、基体组织和致密化的影响。结果表明:热变形前TC4-1PCS复合材料存在较多残余孔隙,TiC增强相颗粒尺寸约为5~10μm。TC4-1PCS基体的β转变温度(T_β)介于1000~1050℃之间,在T_β以上进行变形时,TC4-1PCS基体全部为片层状淬火马氏体,而在T_(β)以下变形后基体为双态组织。变形温度决定复合材料的致密度和组织类型,应变速率影响基体相尺寸和残余孔隙率。变形温度的提升和应变速率的降低可以促进TC4^(-1)PCS复合材料的致密化,应变速率的提高对细化组织效果明显。在1050℃,0.1 s^(-1)下变形可以较大程度实现TC4-1PCS复合材料组织细化和致密化。

关键词：颗粒增强钛基复合材料应力-应变曲线致密化粉末冶金

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K439B镍基铸造高温合金800℃长期时效过程中碳化物的演变规律

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材料导报 2024年第15期38卷 8-12页

作者：高磊屈星海吴一栋陈晶阳肖程波惠希东北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 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

K439B镍基合金是一种承温能力达800℃的新型铸造高温材料,在发动机机匣类复杂结构件有重要应用前景。作为该合金中的主要晶界强化相,碳化物在合金长期时效过程中的演化规律尚不清楚。以K439B合金为对象,在800℃下对该合金进行了6000~100... 详细信息

K439B镍基合金是一种承温能力达800℃的新型铸造高温材料,在发动机机匣类复杂结构件有重要应用前景。作为该合金中的主要晶界强化相,碳化物在合金长期时效过程中的演化规律尚不清楚。以K439B合金为对象,在800℃下对该合金进行了6000~10000 h的等温时效实验,研究了其长期时效过程中碳化物的演变规律和转变机理。结果表明,K439B合金的组织稳定性优异。经过长期时效后,晶界和枝晶间组织中仍保留大部分标准热处理态时的MC型碳化物,仅有部分MC型碳化物分解为M_(23)C_(6)型碳化物和γ′相,未出现η相和σ相等TCP有害相。晶界M_(23)C_(6)型碳化物表现出两种不同的粗化行为,一是M_(23)C_(6)型碳化物逐渐宽化,在长期时效后宽度均一,碳化物排列整齐;二是在某些晶界部位,粗化后的M_(23)C_(6)型碳化物呈现不规则的形状,甚至向晶粒内部延伸。晶界M_(23)C_(6)型碳化物并未出现沿整个晶界的完全相连情况,其主要是γ′相颗粒将两个相邻的M_(23)C_(6)型碳化物分隔所致。

关键词： K439B镍基高温合金长期时效组织稳定性碳化物

γ-TiAl合金钎焊用钎料设计及接头组织研究

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航空制造技术 2024年第8期67卷 105-109页

作者：静永娟刘烨尚泳来李思思张元伟中国航发北京航空材料研究院北京100095 中国北方发动机研究所天津300400

γ-TiAl合金是一种极具应用潜力的金属间化合物材料,采用所设计的Ti-15.6Zr-11.0Cu-9.8Ni(质量分数,%)钎料对其进行钎焊,分析接头组织形貌及元素分布,测试接头微区的显微硬度及接头强度,得出Al元素向界面发生扩散成为界面形成的主要驱动... 详细信息

γ-TiAl合金是一种极具应用潜力的金属间化合物材料,采用所设计的Ti-15.6Zr-11.0Cu-9.8Ni(质量分数,%)钎料对其进行钎焊,分析接头组织形貌及元素分布,测试接头微区的显微硬度及接头强度,得出Al元素向界面发生扩散成为界面形成的主要驱动力;钎料元素Zr、Cu和Ni主要集中在近邻界面中心的部位。归因于晶粒组织粗大及硬度较高的网格状组织,钎焊断裂发生在界面中心部位。尽管界面靠近基体一侧出现了连续的Ti3Al相,但其塑性较好且硬度适中,因此有利于基体与界面之间力的传递和接头韧性。对接接头抗拉强度在室温下达到517 MPa,强度系数0.816。

关键词： γ-TiAl合金钎焊界面抗拉强度钎料

热控凝固工艺中浇注温度对K417G合金组织及性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第9期53卷 2546-2554页

作者：张丽辉林源泓郭洪民窦学铮邢伟杰中国航发北京航空材料研究院北京100095 中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 南昌大学物理与材料学院江西南昌330047

采用热控凝固工艺来制备等轴晶镍基高温合金能有效降低疏松冶金缺陷。针对1360、1380、1400和1420℃4种不同浇注温度对K417G合金的组织结构和力学性能进行研究。结果表明,随着浇注温度的升高,疏松含量显著降低,γ′相尺寸及面积分数略... 详细信息

采用热控凝固工艺来制备等轴晶镍基高温合金能有效降低疏松冶金缺陷。针对1360、1380、1400和1420℃4种不同浇注温度对K417G合金的组织结构和力学性能进行研究。结果表明,随着浇注温度的升高,疏松含量显著降低,γ′相尺寸及面积分数略微上升,其次(γ+γ′)共晶含量有稍许增加,而MC碳化物没有明显变化。浇注温度为1360℃时的整体力学性能明显偏低,900℃/10^(-3) s^(-1)的抗拉强度和延伸率分别仅为656 MPa和4.2%, 760℃/645 MPa持久寿命仅有18 h。在1380~1420℃时,900℃/10^(-3) s^(-1)拉伸性能的差异相对较小,平均抗拉强度及延伸率分别为761 MPa和5.7%,而760℃/645 MPa的持久性能随温度的升高有下降的趋势,1380、1400和1420℃的持久寿命分别为88、 80和74 h。

关键词：镍基高温合金热控凝固微观组织力学性能

化学铣切对2524-T3铝合金薄板表面形貌和性能的影响

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机械工程材料 2024年第5期48卷 33-37页

作者：雷越陈高红郝敏中国航发北京航空材料研究院北京100095

对2524-T3铝合金薄板进行化学铣切试验,研究了化学铣切前后薄板的表面形貌、拉伸性能和疲劳性能。结果表明:化学铣切前薄板表面存在尺寸为5~10μm的粗大第二相粒子AlCuMg和氧化物,化学铣切后表面出现大量直径为10~50μm的浅表腐蚀坑,还... 详细信息

对2524-T3铝合金薄板进行化学铣切试验,研究了化学铣切前后薄板的表面形貌、拉伸性能和疲劳性能。结果表明:化学铣切前薄板表面存在尺寸为5~10μm的粗大第二相粒子AlCuMg和氧化物,化学铣切后表面出现大量直径为10~50μm的浅表腐蚀坑,还有第二相粒子部分溶解剥离而残留的微孔洞,表面粗糙度提高;化学铣切对薄板的室温拉伸性能无显著影响,化铣前后的屈服强度不低于330 MPa,抗拉强度不低于460 MPa,断后伸长率保持在20%以上;化铣前后薄板的疲劳强度分别为153.5,138.3 MPa,化铣后疲劳强度相比化铣前下降了9.9%。

关键词：化学铣切 2524-T3铝合金薄板疲劳性能表面形貌断口形貌

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基于直线模型提升同轴磁齿轮设计效率的研究

系统仿真学报 2024年

作者：赵曙光陈策谢孝昌栗付平韩劲中国航发北京航空材料研究院陆军航空兵学院

得益于有限元仿真技术的普遍应用，同轴磁场调制型磁齿轮的设计周期得到大幅缩短。但是由于性能要求，其结构一般不具备对称性，需要进行全模型的仿真分析，计算时间长；同时，由于采用聚磁磁路，磁体充磁方向复杂，需要进行繁琐的坐标... 详细信息

得益于有限元仿真技术的普遍应用，同轴磁场调制型磁齿轮的设计周期得到大幅缩短。但是由于性能要求，其结构一般不具备对称性，需要进行全模型的仿真分析，计算时间长；同时，由于采用聚磁磁路，磁体充磁方向复杂，需要进行繁琐的坐标设定工作；此外，在进行多参数优化时需要运算模型的数量多，以上问题导致设计周期长，效率低。针对此问题，本文提出了一种采用直线模型代替原有常规圆环模型的简化设计方法，直线结构相较于圆环结构，充磁坐标系设定数量减少85%以上，磁齿轮的内环磁极数量超过4对时，单模型进行有限元分析的时间明显缩短，并且提升效果随磁极数量增加而更为显著。

关键词：同轴磁性齿轮有限元仿真分析直线模型设计简化磁场调制