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面向航空维修需求的TC1增材制造工艺与组织性能研究

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面向航空维修需求的TC1增材制造工艺与组织性能研究

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：胡家齐张博宁周可欣慈世伟蔡小叶谢隋杰国营芜湖机械厂特种工艺事业部北京科技大学材料科学与工程学院国营芜湖机械厂技术与科研部

在航空装备机体关键结构件的损伤修复领域,传统技术方法主要采用焊接、铆接加强块、复合材料胶接等方式。该类技术由于对复杂结构的可达性差,并且较大的局部热应力和大量机加工极易导致基体变形损伤,使维修后承力构件的抗疲劳性能等难... 详细信息

在航空装备机体关键结构件的损伤修复领域,传统技术方法主要采用焊接、铆接加强块、复合材料胶接等方式。该类技术由于对复杂结构的可达性差,并且较大的局部热应力和大量机加工极易导致基体变形损伤,使维修后承力构件的抗疲劳性能等难以达到使用性能要求,并且存在维修周期长和成本高等问题。目前,增材制造技术提供了传统技术以外的可行解决方案,特别是满足复杂几何形状和小批量定制的任务要求,实现航空维修领域的高精度、材料多样性、设计灵活性和快速修复等目标。面向航空维修需求的金属增材制造技术,重要挑战之一是达成低的表面粗糙度和高的综合力学性能。这要求综合工艺参数优化、后处理(如热处理和表面抛光)与质量控制方法等,提高维修零件的整体性能。本文针对广泛应用于飞机结构件的TC1钛合金,开展了增材制造工艺与后处理工艺研究,建立表面粗糙度、力学性能与微观组织结构特征的关联,以期形成基于增材制造方法的高可靠航空维修系统技术,促进我国航空维修领域的进步发展。本研究采用选区激光熔化SLM工艺,以不同的轮廓扫描速度制备了TC1钛合金样品,测试了样品的侧面粗糙度和显微硬度,并观察了样品侧面近表面缺陷特征。结果表明:随轮廓扫描速度的增加,样品的侧面粗糙度Ra由8.09μm提升至12.27μm,这主要是由于球化与表面粘附的部分熔化粉末导致。当轮廓扫描速度较慢时(300 mm/s),产生匙孔效应,近表面形成大量气孔缺陷。当轮廓扫描速度较高时(900 mm/s),能量密度较低,近表面区域形成未熔合缺陷。此外,低的轮廓扫描速度使能量密度增加,轮廓区熔池冷却速度减小,从而使近表面区域的硬度降低,而高的轮廓扫描速度有助于降低近表面区域硬度的损失。基于"高致密度增材制造+低粗化率退火后处理"的技术思路,本文进一步研究了增材制造TC1钛合金在不同温度后处理退火过程中的微观组织演变与性能规律。结果表明:优选的打印工艺参数为激光功率230 W,扫描速度900 mm/s,以及扫描间距0.1 mm。当能量密度增加,组织粗化效应更为显著,细晶强化的效果减弱,试样的显微维氏硬度降低。对TC1打印态钛合金进行660℃的短时后处理退火,其微观结构仍可保持打印态的相对细化板条组织,同时局部富集Mn元素促进形成β相以起到晶粒细化与协调变形作用,从而使该状态样品表现出良好的准静态拉伸强度、冲击韧性和断裂韧性等综合力学性能。以上研究显示,增材制造技术在航空维修方面具有广阔的应用前景和重要的研究价值,通过工艺优化和材料设计策略解决不同服役场景下结构件的损伤修复问题,对航空领域具有重要意义。

关键词：增材制造钛合金粗糙度微观组织力学性能

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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企业质量管理体系的管理方法及应用探析

企业技术开发 2004年第10期23卷 31-33页

作者：李景森陕西华山有色冶金机械厂技术开发部陕西西安710021

文章介绍了企业实施ISO9000标准的一般模式,提出了管理技术方法概念,并结合质量管理体系供方评价给出了实例。

关键词：企业质量管理体系管理技术方法应用

联合工艺制备钢表面高熵合金-陶瓷涂层复合材料及其力学性能（英文）

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稀有金属材料与工程 2024年第10期53卷 2735-2746页

作者：李慧陈庚张胜梁精龙霍东兴杨宇华北理工大学冶金与能源学院现代冶金技术教育部重点实验室华北理工大学机械工程学院华北理工大学综合测试分析中心

提出了一种制备低碳钢表面AlCrFeNiTix高熵合金-TiN陶瓷涂层复合材料的联合工艺（熔盐电脱氧+真空热压烧结），其中氮化物来自石墨模具和高熵合金粉末之间的BN隔离剂。探究了Ti含量对材料显微组织、极限抗拉伸强度、硬度和耐磨性能的影... 详细信息

提出了一种制备低碳钢表面AlCrFeNiTix高熵合金-TiN陶瓷涂层复合材料的联合工艺（熔盐电脱氧+真空热压烧结），其中氮化物来自石墨模具和高熵合金粉末之间的BN隔离剂。探究了Ti含量对材料显微组织、极限抗拉伸强度、硬度和耐磨性能的影响，并对其结合机理进行了探究。结果表明，该复合材料具有优异的硬度和耐磨性能。随着Ti含量的增加，涂层复合材料的硬度显著提高。极高的耐磨性能是由于TiN的极高熔点和高热硬度能够有效防止磨损表面的氧化变形。

关键词：高熵合金陶瓷涂层熔盐电脱氧真空热压烧结力学性能

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短流程冷轧深冲钢动态再结晶规律研究及应用

轧钢 2024年

作者：魏远征周学俊陶晓林刘永前张战果吴润武汉钢铁有限公司制造管理部武汉钢铁有限公司技术中心武汉钢铁有限公司冷轧厂武汉科技大学材料与冶金学院

近年来低能耗、低成本的CSP短流程技术在我国钢铁行业得到快速发展，但与传统热轧工艺相比，CSP产品屈服强度偏高，对冲压用钢的成型性能具有不利影响。为此，通过热模拟实验分析冷轧深冲钢奥氏体动态再结晶和冷却相变规律，建立其动态... 详细信息

近年来低能耗、低成本的CSP短流程技术在我国钢铁行业得到快速发展，但与传统热轧工艺相比，CSP产品屈服强度偏高，对冲压用钢的成型性能具有不利影响。为此，通过热模拟实验分析冷轧深冲钢奥氏体动态再结晶和冷却相变规律，建立其动态再结晶模型，并用于指导CSP产线生产实践，成功试制生产富有织构的冷轧深冲钢板。结果表明：CSP产线冷轧深冲钢的动态再结晶模型为Z=exp[295.21/（RT）]，动态再结晶判断条件为Z=1.94×1010exp(61.34εc)、Z=2.57×108exp(24.99εs)，基于三维动态再结晶图判断出实际生产中带钢在F3机架的热变形处于奥氏体部分再结晶区域；采用F3机架空过的方案进行试生产，得到的带钢组织多为等轴晶粒，强度偏低，而F3未空过的常规轧制工艺生产的带钢组织晶粒之间以尖角或直角接触，强度较F3机架空过方案所生产带钢约高30 MPa。CSP产线F1和F2机架采用高温、大压下率、低变形速率轧制，均能使带钢组织发生完全动态再结晶，完成柱状晶到等轴晶的转变，避免混晶的产生。经过累积压下率约为70%的冷轧、710 ℃罩式退火，相比F3机架未空过常规方案，F3机架空过方案生产出的冷轧板强度差异不大，但伸长率A80和r值均较高，分别可达45%和2.1，且有利织构{111}的组分较高，各晶粒取向集中在Φ=55°附近，晶粒取向以{111}为主，其晶粒数量占比72%左右，呈现出良好的深冲性能。

关键词： CSP产线动态再结晶混晶冷轧深冲板有利织构节能减排

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振动压路机振动轴承的润滑

建筑机械 2001年第4期21卷 54-54页

作者：贺宏斌刘军战陕西华山有色冶金机械厂技术开发部

我厂生产振动压路机已有两年历史，但振动轮内的润滑油渗漏问题时有发生，针对这种情况，我们曾经做过一些改进工作，如更换密封圈、涂密封胶、增加密封环节；增设放气阀，使振动体内、外压强相同。但以上措施效果并不显著，为此，我们... 详细信息

我厂生产振动压路机已有两年历史，但振动轮内的润滑油渗漏问题时有发生，针对这种情况，我们曾经做过一些改进工作，如更换密封圈、涂密封胶、增加密封环节；增设放气阀，使振动体内、外压强相同。但以上措施效果并不显著，为此，我们对产生渗漏原因进行了深入研究，搞清了渗漏的真正原因，对结构进行了改进，现将分析研究过程叙述如下：

关键词：振动压路机压路机轴承渗漏润滑

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基于新型热管理集成架构的余热回收特性研究

现代交通与冶金材料 2024年第2期4卷 82-88页

作者：汤五洋陈涛王国春湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司整车性能集成部湖南长沙410006 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082

基于R134a冷媒提出了一种新的热管理集成架构,利用9通阀模式切换实现回收电池电机余热,主要通过压缩机能耗和COP两项指标评估其低温行车工况下的余热回收效果。本文进行了AMESIM系统模型搭建,并基于基础工况试验数据进行了仿真模型标定... 详细信息

基于R134a冷媒提出了一种新的热管理集成架构,利用9通阀模式切换实现回收电池电机余热,主要通过压缩机能耗和COP两项指标评估其低温行车工况下的余热回收效果。本文进行了AMESIM系统模型搭建,并基于基础工况试验数据进行了仿真模型标定,保证了模型可信度;同时本架构和其他架构进行了仿真对比。仿真结果表明:本文研究的集成架构在寒冷低温环境下,热泵模式可回收利用电池电机两大废热,余热回收量高达到3.412 kW;系统能量消耗减少至0.62 kW,相对传统热泵系统降低了50.34%;系统COP最高可达4.465,相对传统热泵系统大幅度提升了50.39%,为增加新能源车低温续航能力提供了有力保障。

关键词：热管理余热回收九通阀模型标定低温续航

低碳马氏体不锈钢凝固冷却过程中的夹杂物特征

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钢铁 2024年第1期59卷 117-123页

作者：黄日清任英张立峰武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室湖北武汉430081 广西北港新材料有限公司技术中心广西北海536000 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

低碳马氏体不锈钢有着优良的综合性能,广泛应用于经济和社会发展的各个行业。钢中非金属杂物直接影响低碳马氏体不锈钢的性能,已有研究主要为钢液中夹杂物的生成、去除、改性等控制方法,对于钢液凝固和冷却过程中低碳马氏体不锈钢中夹... 详细信息

低碳马氏体不锈钢有着优良的综合性能,广泛应用于经济和社会发展的各个行业。钢中非金属杂物直接影响低碳马氏体不锈钢的性能,已有研究主要为钢液中夹杂物的生成、去除、改性等控制方法,对于钢液凝固和冷却过程中低碳马氏体不锈钢中夹杂物的相关研究很少。因此,有必要研究低碳马氏体不锈钢凝固冷却过程中的夹杂物特征,为最终低碳马氏体不锈钢产品中夹杂物的控制奠定基础。以S400低碳马氏体不锈钢中夹杂物为研究对象,通过高温共聚焦显微镜试验,以1、10、20和50℃/s的不同冷却速率对样品进行冷却,从而研究冷却速率对低碳马氏体不锈钢中夹杂物成分转变的影响。在钢的凝固和冷却过程中,夹杂物中Al_(2)O_(3)含量明显增加,CaO含量略有增加,而MgO和SiO_(2)含量先增加后下降,凝固和冷却过程中温度变化引起的夹杂物与钢基体之间的热力学平衡移动是夹杂物成分转变的主要驱动力。冷却速率为50℃/s样品中的夹杂物主要成分为21%Al_(2)O_(3)-12%MgO-35%CaO-29%SiO_(2)。随着冷却速率的降低,夹杂物平均成分中SiO_(2)含量呈降低趋势,Al_(2)O_(3)含量逐渐增加。冷却速率越小,发生转变的有效反应时间就越长,最终夹杂物成分就越接近平衡态成分。当冷却速率较大时,低碳马氏体不锈钢很快从高温区域冷却至低温区域,夹杂物在有效反应时间内的保持时间更短,不利于元素在钢中的快速扩散,导致夹杂物成分发生的转变很小。

关键词：低碳马氏体不锈钢夹杂物热力学计算凝固冷却高温共聚焦显微镜

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精密旋转轴六自由度误差同时测量方法

激光与光电子学进展 2024年第17期61卷 1-10页

作者：温洪泉杨文军张子龙刘振曾良才武汉科技大学机械自动化学院武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室

针对现有精密旋转轴运动精度检测技术无法兼顾高精度、高效率、动态连续、误差完整测量等问题，提出一种基于绝对测量的精密旋转轴六自由度误差同时测量方法。使用多波长相移干涉技术对跟随旋转轴运动的微纳结构特征样件进行瞬时绝对位... 详细信息

针对现有精密旋转轴运动精度检测技术无法兼顾高精度、高效率、动态连续、误差完整测量等问题，提出一种基于绝对测量的精密旋转轴六自由度误差同时测量方法。使用多波长相移干涉技术对跟随旋转轴运动的微纳结构特征样件进行瞬时绝对位姿测量。建立精密旋转轴六自由度运动误差模型，确定各自由度误差与标准微纳结构特征空间位姿变换之间的映射关系。通过对微纳结构特征空间位姿进行解析，分离出精密旋转轴六自由度误差，实现精密旋转轴六自由度误差同时、连续、高精度测量。对精密气浮旋转台的测量结果表明，测得的角度定位误差为2.98"，倾斜误差为0.91"，径向误差为399 nm，轴向误差为37 nm。

关键词：精密旋转轴六自由度误差同时测量多波长相移干涉微纳结构特征样件

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YZ-55A型牙轮钻机液压系统的改进

矿山机械 1996年第10期24卷 12-13页

作者：何干君衡阳有色冶金机械总厂

YZ－5SA型牙轮钻机于1991年生产出样机。样机在调试过程中出现上下电液多路换向阀组换向不可靠且严重漏油、加压马达乏力等现象，两者均为关键零部件出现故障所致。经与配套厂家多次协商也未解决问题，致使整台钻机处于瘫痪状态。现把... 详细信息

YZ－5SA型牙轮钻机于1991年生产出样机。样机在调试过程中出现上下电液多路换向阀组换向不可靠且严重漏油、加压马达乏力等现象，两者均为关键零部件出现故障所致。经与配套厂家多次协商也未解决问题，致使整台钻机处于瘫痪状态。现把改进措施分述如下。及．重新选用加压油马达YZ系列牙轮钻机要求具有加压油马达调速范围大，一般马达调速范围有限，原设计采用的CM－3LSOC型齿轮马达就是低转速过高。当钻机遇到硬的岩层时，钻进速度很低（O．15r／miri以下），此时轴压最大，迫使马达在高压低转速下运行，这时要求油马达有很好的低速性能才能正常工作。根据油马达转速。与钻进速度V之间的关系式可算出马达的调速范围。已知最小钻进速度取V。n＝O．15m／min，最大钻进速度取V，。x一Zm／min对应求出l、．n一16lr／n。lr。V。。x一21‘18r／n。…这就是说采用的油马达的调速范围必须＞161～2148r／miri，原t？M一月上OC型马达尽管最高转速250Or／mln大于ZI－18r／min，但是最低转速6O0r／min也大于16lr／min，故达不到要求。选用CM4FSO型齿轮马达的技术指标如下。可知此种马达的最低工作...

关键词：牙轮钻机液压系统换向阀改进