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北京航空材料研究院铸造高温合金及工艺发展40年

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材料工程 1998年第10期26卷 3-10,18页

作者：陈荣章北京航空材料研究院

简要介绍了航空材料研究院４０年来在铸造高温合金及工艺包括熔炼、铸造、定向凝固及细晶铸造等领域取得的成就。

关键词：高温合金熔模铸造定向凝固单晶铸造合金

Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能、抗氧化及疏水性能

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材料工程 2024年第2期52卷 190-197页

作者：李仲博中国航发北京航空材料研究院北京100095

利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层,制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,纳米压痕仪,显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化... 详细信息

利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层,制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,纳米压痕仪,显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化以及疏水性能的影响。结果表明:当Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层厚度分别为10 nm和1 nm时,纳米多层膜具有高硬度(H=26.8 GPa)和优异的断裂韧度(Kf=4.21 MPa∙m^(1/2))。硬度和断裂韧度的提高可能是因为,当l较小时,纳米层间形成良好的c-Ti_(3)AlN/c-ZrYN共格外延结构,可以有效阻碍位错的产生和滑移。高密度的异质界面可使微裂纹发生连续偏转,有效延长裂纹扩散路径的同时消耗裂纹传播能量,从而提高断裂韧度。同时,较小的l也易于获得优异的抗氧化性能,l较小时Ti_(3)AlN纳米层占主导地位,Al倾向于在表面形成致密的Al_(2)O_(3)层,阻碍氧气向薄膜内部扩散。此外,Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜表面形成的结瘤缺陷增加表面粗糙度,使得薄膜的疏水性能得到提高,从而使其在潮湿环境中不易快速发生腐蚀。

关键词： Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能抗氧化性疏水性

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

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三联冶炼+挤压制备的GH4710合金棒材热变形行为及热加工图

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稀有金属材料与工程 2024年第9期53卷 2555-2564页

作者：陈由红兰博孙兴林莺莺中国航发北京航空材料研究院北京100095

采用真空感应(VIM)+电渣重熔(ESR)+真空自耗(VAR)三联冶炼制备的GH4710合金铸锭经挤压获得棒材。在Gleeble-1500试验机上开展等温压缩实验,研究了三联铸锭挤压态GH4710合金在温度1050~1150℃,应变速率0.01~5 s^(-1)条件下的热变形行为... 详细信息

采用真空感应(VIM)+电渣重熔(ESR)+真空自耗(VAR)三联冶炼制备的GH4710合金铸锭经挤压获得棒材。在Gleeble-1500试验机上开展等温压缩实验,研究了三联铸锭挤压态GH4710合金在温度1050~1150℃,应变速率0.01~5 s^(-1)条件下的热变形行为。结果表明,应力-应变曲线具有明显的动态再结晶特征,且应力随着变形温度的升高和应变速率的降低而明显减小。基于应力应变曲线,建立了合金动态再结晶临界应变模型,同时建立了考虑应变影响的Arrhenius本构模型来精确描述合金应力、应变速率和温度的依赖关系。最后以动态材料模型为基础构建了合金热加工图,结合显微组织分析,明确了合金流变失稳特征为不均匀显微组织,确定了合金最佳锻造工艺参数范围为1050℃≤T≤1100℃、0.01 s^(-1)≤ε≤0.1 s^(-1)。

关键词： GH4710合金挤压三联冶炼工艺热加工图

相对分子质量和退火处理对聚碳酸酯力/热性能的影响

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高分子材料科学与工程 2024年第1期40卷 92-99页

作者：许雪婷王韬孙琦伟王博伦葛勇郎建林颜悦北京航空材料研究院北京100095 北京航空材料研究院股份有限公司北京100095 北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心北京100095

文中研究了不同相对分子质量聚碳酸酯在经历退火处理后力学性能和热性能的变化,深入分析了相对分子质量和退火处理的影响机制。结果表明,高分子量聚碳酸酯未退火状态下抗拉伸断裂性能和冲击性能更优,相对分子质量降低和退火处理会提升... 详细信息

文中研究了不同相对分子质量聚碳酸酯在经历退火处理后力学性能和热性能的变化,深入分析了相对分子质量和退火处理的影响机制。结果表明,高分子量聚碳酸酯未退火状态下抗拉伸断裂性能和冲击性能更优,相对分子质量降低和退火处理会提升拉伸强度与弯曲性能。光弹应力分析显示,高分子量未退火聚碳酸酯的残余应力高,冲击断面表现为韧性断裂,对应冲击强度高。动态力学热分析和差示扫描量热法研究发现,随着相对分子质量增大,聚碳酸酯的玻璃化转变温度升高,链段运动更加趋于弹性响应。

关键词：相对分子质量聚碳酸酯退火处理力学性能

热处理对激光选区熔化GH3536合金高温拉伸性能的影响

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航空材料学报 2024年第1期44卷 112-120页

作者：黄帅曲致奇张国会陈冰清周标张学军中国航发北京航空材料研究院北京100095

利用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术可近净成形GH3536合金复杂零件,其高温力学性能是能否安全服役的重要考量指标,本工作研究热处理对SLM成形GH3536合金的微观组织与高温拉伸性能的影响。在1225℃下进行1 h热处理以探... 详细信息

利用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术可近净成形GH3536合金复杂零件,其高温力学性能是能否安全服役的重要考量指标,本工作研究热处理对SLM成形GH3536合金的微观组织与高温拉伸性能的影响。在1225℃下进行1 h热处理以探究组织性能调控机制,测试GH3536增材试样沉积态与热处理态高温下的拉伸性能,采用扫描电镜研究热处理前后增材GH3536试样的微观组织演变。结果表明:热处理可有效消除晶粒内部的胞状亚晶结构,使位错滑移能力显著增强,其在室温、650、815℃环境下断裂伸长率分别提高75%、92%、683%;另外,柱状晶纵横比的减小使热处理试样的各向异性显著降低;断口分析表明随着拉伸环境温度的增加,热处理试样的断裂模式由沿晶断裂转变为混合断裂。

关键词：激光选区熔化 GH3536合金微观组织高温拉伸断裂模式

型壳加热温度对单晶高温合金显微组织及“雀斑”形成的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1191-1203页

作者：王志成李嘉荣刘世忠杨万鹏王效光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

利用所设计的阶梯试样进行定向凝固试验和模拟,研究定向凝固过程型壳加热温度对单晶高温合金铸件显微组织和“雀斑”形成的影响。分析糊状区的温度场及形貌。结果表明,升高型壳加热温度,一次和二次枝晶间距减小,糊状区液相的渗透率和对... 详细信息

利用所设计的阶梯试样进行定向凝固试验和模拟,研究定向凝固过程型壳加热温度对单晶高温合金铸件显微组织和“雀斑”形成的影响。分析糊状区的温度场及形貌。结果表明,升高型壳加热温度,一次和二次枝晶间距减小,糊状区液相的渗透率和对流通道的宽度降低,“雀斑”形成倾向性降低,“雀斑”宽度减小,“雀斑”区域枝晶碎片减少。此外,随着型壳加热温度的升高,糊状区液相冷却速率增加,糊状区熔体的冷却时间减少,液体流动对枝晶的破碎程度得到削弱,这进一步降低单晶高温合金铸件“雀斑”形成的倾向性。

关键词：单晶高温合金 “雀斑”形成型壳加热温度定向凝固数值模拟

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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高熵合金热变形行为研究进展

材料工程 2024年第1期52卷 45-56页

作者：于秋颖谢孝昌兰博张利伟李能熊华平中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京科技大学碳中和研究院北京100083

高熵合金颠覆了传统合金以一、两种元素为主的设计思想,其多主元和高混合熵的设计理念赋予了其高强、高韧、耐蚀、耐高温和抗氧化等优异的性能,已成为新型高性能结构材料领域的一个研究热点。高熵合金研发必然要走向工程应用,热加工是... 详细信息

高熵合金颠覆了传统合金以一、两种元素为主的设计思想,其多主元和高混合熵的设计理念赋予了其高强、高韧、耐蚀、耐高温和抗氧化等优异的性能,已成为新型高性能结构材料领域的一个研究热点。高熵合金研发必然要走向工程应用,热加工是其中进一步调控组织性能的重要途径,表征热加工性能的热变形行为是一个新的研究重点和热点。本文从高熵合金热变形研究的现状出发,首先,将高熵合金按相结构进行分类总结,介绍其热变形本构关系和流变应力预测模型。然后,分析FCC,FCC+BCC和BCC结构高熵合金的热变形组织演变,系统综述热变形过程中的变形机制和再结晶机制。最后,强调了高熵合金热变形研究所面临的挑战,并对其未来研究方向提出以下建议:建立基于高熵合金物理性质的本构关系和结构特征的再结晶模型;加强不同制备工艺条件下和复杂载荷作用下的热变形行为研究,突破高熵合金关键制备工艺。

关键词：高熵合金热变形本构关系组织演变变形机制再结晶机制

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