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FGH96材料电解线切割精整加工试验研究

机械科学与技术 2024年

作者：徐浩冯业飞李元琨韩钊王旭青房晓龙南京航空航天大学机电学院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

提出电火花/电解线切割组合加工方法，以期实现涡轮盘榫槽的高效高质量加工。以粉末高温合金FGH96为对象，试验研究了电解线切割精整加工电参数、进给速度和切深对加工的影响。以完全去除重铸层为目标，兼顾表面质量和加工效率，优选出... 详细信息

提出电火花/电解线切割组合加工方法，以期实现涡轮盘榫槽的高效高质量加工。以粉末高温合金FGH96为对象，试验研究了电解线切割精整加工电参数、进给速度和切深对加工的影响。以完全去除重铸层为目标，兼顾表面质量和加工效率，优选出参数组合：重铸层被完全去除，表面粗糙度Ra从2.24 μm降低到0.87 μm。开展榫槽电火花/电解线切割组合加工可行性试验，40 mm厚零件的平均加工速度达到84.86 mm2/min，加工表面无重铸层；电解线切割精整后榫槽沿高度方向的直线度误差降低了66.9%。

关键词：电解线切割涡轮盘榫槽重铸层表面粗糙度

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热处理后7A85合金的组织和拉伸性能研究

热加工工艺 2024年第8期53卷 16-18,22页

作者：童广泽刘闪光刘东洋高文理王卫凯湖南大学材料科学与工程学院湖南长沙410082 中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京市先进铝合金材料及应用工程技术研究中心北京100095

7A85合金是我国自主研发的Al-Zn-Mg-Cu合金,被广泛应用于航空航天领域。研究了热处理后7A85合金的组织和拉伸性能,这对加速并拓宽7A85合金的工业化应用具有十分重要的意义。结果表明,热处理之后7A85合金的晶粒为长条形且存在很多亚晶。... 详细信息

7A85合金是我国自主研发的Al-Zn-Mg-Cu合金,被广泛应用于航空航天领域。研究了热处理后7A85合金的组织和拉伸性能,这对加速并拓宽7A85合金的工业化应用具有十分重要的意义。结果表明,热处理之后7A85合金的晶粒为长条形且存在很多亚晶。热处理后的7A85合金由GP区和η'相协同强化。微米级的晶界第二相主要由Al、Zn、Mg、Cu元素在晶界处偏聚形成,Zr元素没有在晶界处发生偏聚形成晶界第二相。纳米级的晶界主要由Mg和Zn偏聚形成,在某些第二相中含有Cu。热处理后7A85合金的抗拉强度为596 MPa,屈服强度为572 MPa,伸长率为10.6%。

关键词： 7A85合金晶粒 GP区 η'相第二相拉伸性能

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铣削硬质合金时的材料脆延转变特性试验研究

南京航空航天大学学报 2024年第1期56卷 65-70页

作者：史卫奇赵威李浩蒋涛李亮南京航空航天大学机电学院南京210016

硬质合金是一种难加工材料,具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。为了实现对硬质合金材料的高效精密切削加工,本文以聚晶金刚石(Polycrystalline diamond, PCD)刀具铣削WC-15Co硬质合金为研究对象,基于Bifano切削厚度模型计算出WC-... 详细信息

硬质合金是一种难加工材料,具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。为了实现对硬质合金材料的高效精密切削加工,本文以聚晶金刚石(Polycrystalline diamond, PCD)刀具铣削WC-15Co硬质合金为研究对象,基于Bifano切削厚度模型计算出WC-15Co的临界切削厚度,进而与切削参数对应的最大切削厚度比较,初步确定了被加工材料脆性域切削与延性域切削共存的跨域铣削参数范围。在此基础上,通过高速铣削试验,分析了每齿进给量、径向切削深度和切削速度等切削参数对试件已加工表面质量和切削力等的影响,并探讨了其作用机理。结果表明:在跨域铣削参数下,即当切削速度为300 m/min时,控制每齿进给量在11μm/z以内,径向切削深度小于1 mm,可以获得延性域切削表面,此时表面粗糙度小于0.2μm,表面无明显脆性破坏缺陷,材料去除率最高可达到157 mm^(3)/min,显著高于纯延性域切削时的43 mm^(3)/min。

关键词：硬质合金跨域铣削脆延转变临界切厚表面粗糙度

镁合金薄板材剪切诱导织构弱化和性能提升的研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 882-893页

作者：孙德聪陈帅峰宋广胜张士宏宋鸿武沈阳航空航天大学辽宁沈阳110136 中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016

镁合金薄板因强基面织构制约,室温成形能力不足,工业应用受到极大限制。本文从镁合金板材织构弱化的机制出发,突出剪切诱导孪晶启动实现镁合金薄板织构弱化的可行性以及存在的机制不明问题。结合孪晶实现镁合金薄板材织构弱化的工艺发展... 详细信息

镁合金薄板因强基面织构制约,室温成形能力不足,工业应用受到极大限制。本文从镁合金板材织构弱化的机制出发,突出剪切诱导孪晶启动实现镁合金薄板织构弱化的可行性以及存在的机制不明问题。结合孪晶实现镁合金薄板材织构弱化的工艺发展,讨论目前剪切变形工艺在镁合金薄板材加工应用的优点和不足。针对复杂应力状态下滑移和孪晶启动的机制不明以及剪切变形诱导镁合金织构弱化的工艺不足,分别提出了等效Schmid因子和等通道弯曲技术,并说明了新计算理论和新剪切加工技术在镁合金薄板材方面的应用。

关键词：镁合金薄板材剪切变形孪晶织构弱化

C/C复合材料与Invar合金钎焊接头组织性能研究

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稀有金属材料与工程 2024年第8期53卷 2232-2240页

作者：潘苏燕钟志宏宋奎晶梁水保吴玉程合肥工业大学材料科学与工程学院合肥工业大学高性能铜合金材料及成形加工教育部工程研究中心

C/C复合材料是一种重要的航空航天和核结构材料，实现其与金属材料的连接可以克服其成本高和成形加工困难的问题。本研究采用Cu-Sn-Ti活性钎料钎焊C/C复合材料与Invar合金，研究了钎焊温度和保温时间对接头组织、剪切强度和断裂行为的... 详细信息

C/C复合材料是一种重要的航空航天和核结构材料，实现其与金属材料的连接可以克服其成本高和成形加工困难的问题。本研究采用Cu-Sn-Ti活性钎料钎焊C/C复合材料与Invar合金，研究了钎焊温度和保温时间对接头组织、剪切强度和断裂行为的影响。结果表明，在C/C复合材料一侧，Cu-Sn-Ti与C/C形成Ti C反应层并实现连接，同时Cu-Sn-Ti会渗透进C/C复合材料中，形成凹凸不平的钉扎界面并强化接头；在Invar合金一侧，Cu-Sn-Ti与其相互溶解扩散并发生反应，形成良好界面结合；钎焊接头组织结构为Invar合金/Cu（s,s）+Fe2Ti+Ni3Ti+Ti6Sn5/Fe2Ti+Cu Ti+Cu3Sn/Ti C+Cu（s,s）/C/C复合材料。在钎焊温度为930℃保温10 min时，接头剪切强度最高，为61 MPa，明显高于目前报道的C/C复合材料与金属的钎焊连接强度。

关键词： C/C复合材料 Invar合金钎焊微观组织剪切强度

基于力-热耦合仿真模型的切削引入残余应力形成规律研究

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航空科学技术 2024年第9期35卷 35-44页

作者：闫坤李昕赵勇博张文宣高瀚君吴琼北京航空航天大学北京航空航天大学江西研究院景德镇分院中国航空研究院

金属切削加工方式是多因素多物理场耦合、涉及材料大变形、高度非线性的减材加工过程，为了实现切削加工过程的数字化、信息化、智能化，本文研究了切削材料的本构模型，利用AdvantEdge和Abaqus建立了切削过程的力-热耦合数值仿真分析... 详细信息

金属切削加工方式是多因素多物理场耦合、涉及材料大变形、高度非线性的减材加工过程，为了实现切削加工过程的数字化、信息化、智能化，本文研究了切削材料的本构模型，利用AdvantEdge和Abaqus建立了切削过程的力-热耦合数值仿真分析模型，利用切削试验验证了有限元模型的正确性、可靠性，通过正交试验分析了主轴转速、切削速度、铣削深度、铣削宽度4个因素对切削力、表面温度、表面残余应力的影响。结果表明，切削开始时切削部位温度急剧升高导致切削表面产生剧烈的热-弹塑性变形，这是引起残余应力生产的主要原因，针对固溶处理与时效处理后的7050铝合金厚板，发现切削速度对表面残余应力的影响最大，得到了其表面残余应力最小的切削参数分别为：进给速度为1200mm/min，铣削深度为0.5mm，铣削宽度为12mm，主轴转速为4000r/min。本文为7050铝合金薄壁结构零件在切削加工中表面残余应力的分析提供了一种新方法，为航空航天领域的薄壁结构零件的高精度制造提供了理论基础。

关键词：切削加工力-热耦合数值仿真正交试验表面残余应力

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Sb对Al-20Si合金组织和性能的影响

热加工工艺 2024年第8期53卷 87-92页

作者：唐鹏刘倩男韩振尧蔡义明广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004 广西大学广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室广西南宁530003 广西南南铝航空交通铝合金新材料与应用研究院广西南宁530031 广西大学电气工程学院广西南宁530004

研究了添加不同含量的微量元素Sb后,Al-20Si合金微观组织和力学性能的变化。通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)表征了该合金的微观结构,分析其拉伸行为和断裂机制。结果表明,随着Sb元素的添加,对Al-20Si... 详细信息

研究了添加不同含量的微量元素Sb后,Al-20Si合金微观组织和力学性能的变化。通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)表征了该合金的微观结构,分析其拉伸行为和断裂机制。结果表明,随着Sb元素的添加,对Al-20Si合金中初晶硅产生变质效果,使初晶硅形貌和尺寸产生明显变化,AlSb作为异质核心,使初晶硅数量增加,拉伸性能得到明显改善。当Sb添加量达到0.8%时,初晶硅尺寸达到最小,同时合金具有较好的综合力学性能,其抗拉强度、伸长率分别从未变质的93.2 MPa和0.77%提高到154.1 MPa和1.97%,分别提高了65.34%和155.84%。

关键词： Al-20Si 初晶硅 Sb 拉伸性能

7075铝合金激光熔丝增材制造热循环和温度梯度对熔池凝固组织的影响研究

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机械工程学报 2024年第1期60卷 96-118页

作者：高转妮王磊磊李响刘志强吕飞阅黎一帆占小红南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106 无锡锐科光纤激光技术有限责任公司无锡214000

7075铝合金兼具高比强度、低密度和良好耐腐蚀性等优点,在航空航天领域应用广泛。基于传统制备方法存在加工过程复杂、材料利用率低及零件表面精度低等问题,使用激光熔丝增材制造技术可在较短时间和较少成本下成型低缺陷高精度的7075铝... 详细信息

7075铝合金兼具高比强度、低密度和良好耐腐蚀性等优点,在航空航天领域应用广泛。基于传统制备方法存在加工过程复杂、材料利用率低及零件表面精度低等问题,使用激光熔丝增材制造技术可在较短时间和较少成本下成型低缺陷高精度的7075铝合金零部件。本研究采用不同工艺参数制备了7075铝合金单层单道和单道多层增材试样,基于有限元方法系统分析了不同激光功率对沉积层温度场分布和微观组织的影响,以揭示热输入诱导的微观组织差异对7075铝合金沉积层硬度的影响机理。结果表明:随着激光功率从1 600 W增加到2 200 W,熔池峰值温度提高12.5%,温度梯度从62.8℃/mm减小至12.4℃/mm,沉积结构高温区域面积增大,熔宽增长20.85%,单道多层试样的峰值温度增幅大于单层单道。随着激光功率增加,沉积层上部、中部和下部的晶粒尺寸增大,晶界处第二相析出物含量减少,从底部至顶部均出现柱状晶至等轴晶转变。不同激光功率下增材试样在不同位置的显微硬度均达到90 HV以上。

关键词：铝合金激光熔丝增材工艺参数微观组织温度场

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高成形镁合金板材最新研究进展

稀有金属 2024年第3期48卷 398-410页

作者：杨青山颜宏伟彭鹏蒋斌潘复生重庆科技大学冶金与材料工程学院重庆401331 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

镁合金作为当前应用广泛的轻量化金属结构材料,具有高比强度和比刚度、优良的阻尼性能以及可回收等优点。同时,中国拥有丰富的镁资源,其应用与推广可起到缓解中国铁、铝矿等传统金属材料的短缺问题和降低污染的作用。变形镁合金在航空... 详细信息

镁合金作为当前应用广泛的轻量化金属结构材料,具有高比强度和比刚度、优良的阻尼性能以及可回收等优点。同时,中国拥有丰富的镁资源,其应用与推广可起到缓解中国铁、铝矿等传统金属材料的短缺问题和降低污染的作用。变形镁合金在航空航天、交通运输和生物医用支架等领域受到广泛青睐。但是,大部分变形镁合金具有密排六方(hcp)晶体结构,室温下能够开动的独立滑移系较少,因而在塑性变形时易形成强基面织构导致其室温塑性成形能力差。如何提高镁合金板材的室温成形性能是扩大镁合金应用当前亟待解决的主要问题之一。综述了近年来国内外研究学者在改善镁合金板材室温成形性的工作及研究进展,主要集中在添加合金元素和塑性预变形调控来消融强织构与低成形壁垒,阐述了添加稀土元素、微合金化、新型轧制及挤压加工、预变形塑性加工等手段对镁合金板材微观组织结构、晶体取向及成形性能的调控规律,为制备高成形性镁合金板材制备提供参考。

关键词：镁合金成形织构合金化塑性变形