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航空钛合金多筋构件锻模筋槽准同步充填及模具受力分析
1
作者 魏科 袁帅 +4 位作者 黄一洋 刘彪 丁潼 黄龙 董显娟 《航空制造技术》 北大核心 2026年第7期65-76,共12页
随着航空航天领域高端装备的持续发展,钛合金多筋构件以其轻质设计、高承载能力、高可靠性等特点越来越多地应用于飞机的关键承载结构中。然而,该类构件筋条排布复杂、大小尺寸极端结合,在成形过程中易因材料跨筋流动引发筋槽充填不满... 随着航空航天领域高端装备的持续发展,钛合金多筋构件以其轻质设计、高承载能力、高可靠性等特点越来越多地应用于飞机的关键承载结构中。然而,该类构件筋条排布复杂、大小尺寸极端结合,在成形过程中易因材料跨筋流动引发筋槽充填不满、折叠及流线紊乱等缺陷,同时导致模具应力集中与成形载荷过高。通过有限元模拟与自主研制的筋槽充填可视化试验平台,系统研究了二维三筋特征构件、三维连接筋特征构件及大型长条形多筋构件在等温成形中的材料流动规律、模具受力状态与载荷特征。研究表明,通过优化设计的不等厚坯料,可实现各筋槽的准同步充填,有效抑制材料跨筋流动,提高成形精度,同时显著改善模具应力分布。与等厚坯料相比,优化坯料使三维构件最大成形载荷降低17.7%,大型构件最大载荷降低28.3%,模具应力集中现象明显缓解。 展开更多
关键词 钛合金多筋构件 锻造成形 筋槽充填 模具受力分析 不等厚坯料优化
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基于数据驱动的Al-Cu合金多目标性能模型预测
2
作者 廉红珍 陆春月 《航空材料学报》 北大核心 2026年第3期47-55,共9页
铸造铝合金因其优异的力学性能广泛应用于航空航天、汽车等领域,但传统合金设计面临成分空间庞大、试错实验成本高和成分与性能之间非线性关系难以预测的问题。本工作提出一种反向传播神经网络、主成分分析和遗传算法相结合的机器学习模... 铸造铝合金因其优异的力学性能广泛应用于航空航天、汽车等领域,但传统合金设计面临成分空间庞大、试错实验成本高和成分与性能之间非线性关系难以预测的问题。本工作提出一种反向传播神经网络、主成分分析和遗传算法相结合的机器学习模型,用于铸造铝合金的多目标性能预测。该模型通过反向传播神经网络非线性映射建立合金成分与性能的关系、主成分分析降维、遗传算法优化网络参数,从而提升预测精度和训练效率。结果表明,优化后的模型均方误差、决定系数和平均绝对误差分别为36.28、0.91和2.44,在极限抗拉强度、屈服强度和断后伸长率的实验验证中,预测值与实验值控制在±5%误差范围内,具有较高预测精度,证明该模型具有高效性与可靠性。 展开更多
关键词 铸造铝合金 主成分分析 反向传播神经网络 遗传算法 力学性能
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整体高温辅助激光定向能量沉积TiAl4822合金开裂抑制机理及组织性能研究
3
作者 牛方勇 祝明春 +2 位作者 成浩然 于学鑫 高佳丽 《航空材料学报》 北大核心 2026年第1期51-59,共9页
激光定向能量沉积(laser directed energy deposition,LDED)凭借高效率与工艺柔性,正成为解决室温高脆性和高活性的TiAl4822(Ti-48Al-2Cr-2Nb)合金传统工艺难加工、难制备大型复杂构件问题的关键途径,以充分发挥其航空发动机等高温轻质... 激光定向能量沉积(laser directed energy deposition,LDED)凭借高效率与工艺柔性,正成为解决室温高脆性和高活性的TiAl4822(Ti-48Al-2Cr-2Nb)合金传统工艺难加工、难制备大型复杂构件问题的关键途径,以充分发挥其航空发动机等高温轻质部件的理想材料潜力。然而,LDED过程中快速熔融-凝固循环会产生极大的温度梯度和残余应力,从而导致构件开裂,但目前尚无成熟手段能够完全抑制裂纹产生。本工作利用整体高温辅助LDED制备出30 mm×25 mm×6 mm致密无裂纹的TiAl4822合金薄壁构件,并对其宏观形貌、微观组织、孔隙率及显微硬度进行研究。研究结果表明:在常温条件下,LDED制备的TiAl4822合金薄壁样件易发生以解理为主的脆性断裂,显微组织以细小等轴晶为主;引入800℃整体高温辅助后,沉积层晶粒定向生长为自下而上倾斜的柱状晶,孔隙率从0.05%降至0.008%,孔径分布更均匀,表面未见宏观裂纹;与此同时,显微硬度由常温样件的390.46HV_(0.2)降至354.94HV_(0.2),这主要归因于在高温辅助条件下晶粒长大、晶界减少及析出相中γ相的含量相对增加。因此,整体高温辅助不仅有效抑制裂纹与大尺寸孔隙的产生,还优化微观组织均匀性,为TiAl4822合金的高致密、高性能制备提供新途径。 展开更多
关键词 激光定向能量沉积 TiAl4822合金 裂纹 显微组织 显微硬度
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钛合金表面纳米管直径对模拟月尘粘附性能的影响
4
作者 何俊 辛世刚 +1 位作者 焦海洋 黄卿 《航空学报》 北大核心 2026年第1期310-321,共12页
月球尘埃在航天器表面的粘附严重威胁航天器的稳定运行。被动防尘技术通过表面纳米结构降低范德华力,无需额外能量具有巨大的应用潜力。通过阳极氧化法在钛合金表面制备二氧化钛纳米管阵列,表征了表面的微观结构,测量了表面与单颗模拟... 月球尘埃在航天器表面的粘附严重威胁航天器的稳定运行。被动防尘技术通过表面纳米结构降低范德华力,无需额外能量具有巨大的应用潜力。通过阳极氧化法在钛合金表面制备二氧化钛纳米管阵列,表征了表面的微观结构,测量了表面与单颗模拟月尘之间的粘附力、暴露在模拟月尘的环境中时的模拟月尘粘附量。结果表明,与未处理的钛合金表面相比,单颗模拟月尘颗粒与表面之间的粘附力减小了87%,模拟月尘的粘附量减少了70%。通过调节电压可精确控制纳米管直径(50~110 nm),此范围内较小直径纳米管因接触面积最小化展现出更优异的防尘性能,与基于范德华力的理论模型预测一致。表面倾斜角减小或月尘暴露量增加会导致粘附量显著上升,实际应用中需协同优化表面结构与工况参数。 展开更多
关键词 钛合金 月尘 纳米管阵列 粘附力 防尘 范德华力
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面向Ti-6Al-4V合金增材制造的机器学习研究进展
5
作者 詹远新 林勤龙 +3 位作者 刘洋 高英 吴剑明 张嘉振 《机械工程学报》 北大核心 2026年第3期86-103,共18页
随着增材制造技术的迅猛发展,Ti-6Al-4V合金在航空航天领域展现出巨大潜力。因此,基于机器学习的Ti-6Al-4V合金增材制造已成为关键研究前沿。系统综述了利用支持向量回归、随机森林、高斯过程和人工神经网络等机器学习模型,预测合金疲... 随着增材制造技术的迅猛发展,Ti-6Al-4V合金在航空航天领域展现出巨大潜力。因此,基于机器学习的Ti-6Al-4V合金增材制造已成为关键研究前沿。系统综述了利用支持向量回归、随机森林、高斯过程和人工神经网络等机器学习模型,预测合金疲劳寿命、残余应力和拉伸强度等关键宏观性能指标的最新战果。尽管相关研究已取得一定进展,现有模型仍面临数据稀缺、物理可解释性差以及跨工艺条件泛化能力弱等局限。为应对这些挑战,我们提出“数据—算法—机理”三元框架,融合物理信息神经网络、强化学习、元学习与数据增强策略,以提升模型的预测精度、鲁棒性与可迁移性,旨在为研究人员提供实用指导,加速面向Ti-6Al-4V合金的机器学习增材制造技术发展。 展开更多
关键词 机器学习 增材制造 模型预测 TI-6AL-4V合金 宏观性能
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激光选区熔化TiAl合金成形和组织演变规律及机制
6
作者 陈思宇 于竞越 +3 位作者 潘佳呈 周灵燕 査敏 方虹泽 《航空材料学报》 北大核心 2026年第1期30-40,共11页
TiAl合金室温塑性不佳,传统铸造和锻压工艺难以满足复杂结构部件的加工需求。激光选区熔化技术(SLM)具有制造周期短、材料利用率高、成形精度优异等特点,被认为适用于航空航天领域复杂零部件的制造。本研究采用Ti48Al2Cr2Nb与4%FeMo60(... TiAl合金室温塑性不佳,传统铸造和锻压工艺难以满足复杂结构部件的加工需求。激光选区熔化技术(SLM)具有制造周期短、材料利用率高、成形精度优异等特点,被认为适用于航空航天领域复杂零部件的制造。本研究采用Ti48Al2Cr2Nb与4%FeMo60(质量分数)合金粉末混合,制备名义成分为Ti47Al3.5Cr1Nb1Mo1Fe的合金。采用棋盘式搭接打印策略,同时优化打印参数,成功实现低缺陷率(仅为0.49%)TiAl合金的SLM成形。此外,利用X射线衍射、扫描电子显微镜等设备探究组织形成原因。进一步通过热处理工艺将打印态合金中大量的α2相转变为大量的γ相,同时将打印过程中未熔化FeMo60粉末固溶实现固溶强化,合金抗压强度达770.3 MPa,提高30%。本研究为高性能、复杂形状TiAl合金的制备提供了重要参考。 展开更多
关键词 TIAL合金 激光选区熔化技术 热处理 组织演变 力学性能
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微量Gd元素对ZK60铸造镁合金微观组织及拉伸性能的影响
7
作者 周鑫 吴迪 +5 位作者 潘文宇 高跃 张承宇 邹航 李荣广 李金国 《航空材料学报》 北大核心 2026年第3期37-46,共10页
本工作系统研究ZK60镁合金微量添加0.5%(质量分数,下同)与1.0%的Gd元素对其组织及拉伸性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、差热分析、X射线衍射分析等技术对ZK60、ZVK600、ZVK610合金试样铸态与固溶态微观组织进行表征,... 本工作系统研究ZK60镁合金微量添加0.5%(质量分数,下同)与1.0%的Gd元素对其组织及拉伸性能的影响。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、差热分析、X射线衍射分析等技术对ZK60、ZVK600、ZVK610合金试样铸态与固溶态微观组织进行表征,测试合金的室温拉伸性能。结果表明,铸态ZK60合金晶粒尺寸为95μm,在晶界处存在粗大的块状MgZn相和少量Zn_(2)Zr_(3)相颗粒,微量添加Gd元素会导致第二相比例增加,MgZn相转变为Mg_(3)GdZn_(6)相,但晶粒尺寸未发生细化。3种合金铸态下的室温拉伸性能较为接近,铸态ZVK610合金的屈服强度和塑性相对较低,这与其相对较大的晶粒尺寸和较多晶界第二相有关。经过T41阶梯化固溶处理后,ZK60合金的晶粒粗大,第二相基本消除,合金塑性显著提升,但晶粒尺寸长大导致屈服强度略有下降,而ZVK600和ZVK610合金仍有少量晶界第二相残留。延长高温固溶时间或提升固溶温度设计的T42和T43工艺,虽然可以进一步降低基体中第二相比例,但是由于晶粒长大,合金屈服强度进一步下降,塑性也没有明显提升,因此推荐采用T41固溶热处理工艺。 展开更多
关键词 ZK60镁合金 塑性 微观组织 析出相
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基于数据驱动方法的2195铝锂合金超低温变形和热处理的工艺-性能关系建模
8
作者 周华博 姚梦佳 +1 位作者 刘伟 苑世剑 《塑性工程学报》 北大核心 2026年第2期96-101,共6页
为揭示2195铝锂合金在超低温预变形和时效条件下的性能演化规律,设计了固溶-超低温预变形-时效的工艺路径,系统研究了变形量、时效温度和时效时间对力学性能的耦合效应。结果表明,适量预变形能够显著提高合金强度,但会降低塑性;延长时... 为揭示2195铝锂合金在超低温预变形和时效条件下的性能演化规律,设计了固溶-超低温预变形-时效的工艺路径,系统研究了变形量、时效温度和时效时间对力学性能的耦合效应。结果表明,适量预变形能够显著提高合金强度,但会降低塑性;延长时效时间使强度呈现先升高后下降、伸长率先降低后回升的规律;升高时效温度则使强度峰值前移,伸长率持续降低。基于实验数据,采用多种数据驱动模型建立“工艺-性能”映射关系。结果显示,多层感知器在强度预测中精度最高,而支持向量机在伸长率预测中表现更优。研究表明,实验数据结合机器学习方法能够有效揭示复杂工艺参数下的性能演化规律。 展开更多
关键词 2195铝锂合金 超低温变形 热处理 机器学习 性能预测
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扫描策略对激光选区熔化GH5188合金组织及力学性能的影响
9
作者 孙达 吴浩 +4 位作者 宋长虹 朱玉平 谢君 梁静静 李金国 《航空材料学报》 北大核心 2026年第1期60-69,共10页
系统研究长直线与短直线扫描策略对激光选区熔化(laser powder bed fusion,LPBF)成形GH5188高温合金微观组织及力学性能的影响。金相与扫描电镜结果表明:两种扫描策略均形成由柱状晶与等轴晶共同组成的混合组织。短直线策略的熔池熔深较... 系统研究长直线与短直线扫描策略对激光选区熔化(laser powder bed fusion,LPBF)成形GH5188高温合金微观组织及力学性能的影响。金相与扫描电镜结果表明:两种扫描策略均形成由柱状晶与等轴晶共同组成的混合组织。短直线策略的熔池熔深较小,因重熔不足而中心区保留更多的小晶粒,使平均晶粒尺寸得到进一步细化(17.17μm)。相比之下,长直线策略的热流方向更稳定,柱状晶外延生长更充分,沿构建方向形成更强的〈001〉织构,平均晶粒尺寸略大(20.86μm)。力学性能测试表明:两种策略成形试样的室温拉伸强度与塑性差异较小;980℃,高温拉伸强度相当,但长直线策略试样的伸长率较短直线策略提升28.6%;927℃/90 MPa持久测试,长直线策略试样的断裂时间(50.2 h±1.8 h)及塑性(10.1%±0.5%)显著优于短直线策略(45.3 h±2.1 h,7.6%±0.4%)。断面微观组织分析显示,短直线策略试样的裂纹分布更加密集,且晶界处伴随明显的碳化物析出与粗化,反映出更高的晶界损伤敏感性。断口形貌进一步验证了裂纹主要沿晶界扩展的特征。相比之下,长直线策略试样的晶粒较大、晶界数量较少,因此晶界相关的损伤与裂纹扩展明显减缓。 展开更多
关键词 激光选区熔化 钴基合金 扫描策略 力学性能 持久性能
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CMT-CS工艺对4043铝合金增材制造成形质量的影响
10
作者 刘康哲 杨永强 +2 位作者 宋长辉 李阳 张世钦 《航空制造技术》 北大核心 2026年第7期145-156,共12页
以ER4043铝合金焊丝为成形材料,研究了冷金属过渡–循环步进(CMT-CS)电弧增材工艺对铝合金薄壁件成形质量的影响。采用单因素试验方法研究了焊接电流、焊接速度、间隔时间和间隔周期数对薄壁件宏观尺寸、表面质量、气孔及微观组织的影... 以ER4043铝合金焊丝为成形材料,研究了冷金属过渡–循环步进(CMT-CS)电弧增材工艺对铝合金薄壁件成形质量的影响。采用单因素试验方法研究了焊接电流、焊接速度、间隔时间和间隔周期数对薄壁件宏观尺寸、表面质量、气孔及微观组织的影响。结果表明,相较于CMT一般工艺,CMT-CS工艺能够进一步精确控制沉积过程,并降低热输入。不同工艺参数下的热输入和材料量不同,产生了不同尺寸的熔池,进而对电弧增材薄壁件的宏观尺寸和表面质量产生影响。CMT-CS工艺具有比CMT一般工艺更为优秀的气孔抑制能力。横向试样抗拉强度达到(146.59±3.52)MPa,延伸率达到(22.29±3.13)%,较铸造件有明显提高。研究表明,通过合理优化CMT-CS工艺参数可以有效控制薄壁件的形貌和微观组织,为CMT-CS工艺的应用和4043铝合金的电弧增材制造提供了参考依据。 展开更多
关键词 电弧增材制造(WAAM) 冷金属过渡–循环步进(CMT-CS) 4043铝合金 组织性能 热输入
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新型TB17钛合金高温变形微观组织及本构模型
11
作者 郑超 胡生双 +5 位作者 朱知寿 王新南 李明兵 朱彬 崔霞 欧阳德来 《航空材料学报》 北大核心 2026年第3期28-36,共9页
采用Gleeble-3500型热模拟试验机在变形温度为795~895℃且应变速率为0.001~1.0 s^(-1)条件下对新型超高强韧TB17钛合金进行热模拟压缩实验,研究合金高温变形微观组织和塑性流动行为,建立流动应力本构模型。结果表明,合金流动应力随应变... 采用Gleeble-3500型热模拟试验机在变形温度为795~895℃且应变速率为0.001~1.0 s^(-1)条件下对新型超高强韧TB17钛合金进行热模拟压缩实验,研究合金高温变形微观组织和塑性流动行为,建立流动应力本构模型。结果表明,合金流动应力随应变增加先快速增加,后轻微降低,最终趋于平稳。合金发生部分动态再结晶,以动态回复为主,流动应力出现轻微下降与合金部分动态再结晶有关。合金动态再结晶体积分数不高于40%,动态再结晶机制以弓弯机制为主。构建以Arrhenius方程为基础的本构模型,得到合金在变形温度为795~895℃、应变速率为0.001~1.0 s^(-1)条件下平均变形激活能Q值为205.48 kJ/mol,预测精度较高,平均相对误差δavg为3.987%,相关系数R为0.9972。该模型构建为TB17钛合金热变形过程流动应力提供准确预测,也为其他合金高精度本构模型构建提供参考。 展开更多
关键词 TB17钛合金 高温变形 微观组织 变形机制 本构模型
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粉末冶金Inconel 718合金热等静压工艺优化研究
12
作者 江雨汇 徐磊 +2 位作者 姚红蕊 吴杰 田晓生 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期124-132,共9页
Inconel 718预合金粉末采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备,通过热等静压+特殊高温热处理制备粉末冶金Inconel 718合金,观察其显微组织并测试其力学性能。研究结果表明,特殊高温热处理对于原始颗粒边界具有一定的消除作用,进而提高... Inconel 718预合金粉末采用无坩埚感应熔炼超声气体雾化法制备,通过热等静压+特殊高温热处理制备粉末冶金Inconel 718合金,观察其显微组织并测试其力学性能。研究结果表明,特殊高温热处理对于原始颗粒边界具有一定的消除作用,进而提高粉末冶金Inconel 718合金的延伸率和冲击功。在此基础上,设计新的热等静压工艺,延长高温段保温时间。改进后的热等静压工艺可以在一定程度上抑制或消除粉末冶金Inconel 718合金中的原始颗粒边界,增加孪晶数量,改善合金力学性能,其中650℃延伸率由6%提升到10%。该工艺可以作为传统热等静压+特殊高温热处理的替代工艺,实现一次成形,达到降本增效的目的。 展开更多
关键词 Inconel 718合金 特殊高温热处理(SHT) 热等静压工艺(HIP) 显微组织 力学性能
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钛合金栅格薄壁结构电弧熔丝增材制造路径规划与应力控制
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作者 郑元翾 彭司弋 +3 位作者 王协彬 郭跃岭 吕忠利 刘长猛 《航空材料学报》 北大核心 2026年第1期41-50,共10页
电弧熔丝增材制造(wire-arc additive manufacturing,WAAM)以金属丝材为填充材料、电弧为热源,在大型复杂构件制造中具有显著优势,但存在制备周期长,路径规划复杂及残余应力显著等问题。针对电弧熔丝增材制造制备复杂结构件时,不合理制... 电弧熔丝增材制造(wire-arc additive manufacturing,WAAM)以金属丝材为填充材料、电弧为热源,在大型复杂构件制造中具有显著优势,但存在制备周期长,路径规划复杂及残余应力显著等问题。针对电弧熔丝增材制造制备复杂结构件时,不合理制备路径导致的残余应力集中与应变缺陷,使用有限元仿真软件优化沉积路径,并基于优化路径制备成形质量良好的栅格构件单元体。结果表明:未优化路径冷却后,薄壁处等效残余应力为361 MPa,节点处高达666 MPa;而优化路径冷却后薄壁处等效残余应力将至206 MPa,两节点处分别为260、427 MPa。相较于未优化路径,优化路径节点残余应力最大降幅61%,薄壁应力降幅43%,且节点与薄壁的应力差异显著降小,残余应力诱发的形变与缺陷明显降低。采用优化路径制备的栅格构件单元体熔道结合紧密、成形质量良好,无明显残余应力变形,验证了此优化路径在电弧熔丝增材制造栅格构件残余应力控制中的可行性。 展开更多
关键词 电弧熔丝增材制造 钛合金构件 有限元分析 路径规划
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稀土元素在航天产业中的应用
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作者 松堂 《太空探索》 2026年第1期56-60,共5页
最近,稀土问题成为国际新闻中的热点。稀土在航天产业中也很重要,可以说,离开了稀土,今天的航天活动“寸步难行”。稀土元素种类很多,但在航天产业中大量使用的主要是以下8种:钕、钐、镝、铽、钇、铕、铒,以及常与稀土并列讨论的镓。
关键词 稀土元素 航天产业
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型壳面层材料与DZ125定向凝固高温合金的润湿性及界面反应
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作者 张洪雪 陈晓燕 +4 位作者 马月姣 王石磊 王延辉 谭亚 李飞 《航空材料学报》 北大核心 2026年第3期68-76,共9页
采用座滴法对比研究EC95粉面层、刚玉粉面层和锆英粉面层3种陶瓷型壳面层材料对于DZ125定向凝固高温合金的高温化学稳定性及润湿性。观察分析陶瓷表面形貌及其与合金熔体界面反应形貌及组成,计算合金熔体与陶瓷之间的润湿角,分析讨论界... 采用座滴法对比研究EC95粉面层、刚玉粉面层和锆英粉面层3种陶瓷型壳面层材料对于DZ125定向凝固高温合金的高温化学稳定性及润湿性。观察分析陶瓷表面形貌及其与合金熔体界面反应形貌及组成,计算合金熔体与陶瓷之间的润湿角,分析讨论界面反应及润湿性与铸件表面机械粘砂之间的影响关系。结果表明:EC95粉面层、刚玉粉面层和锆英粉面层3种陶瓷型壳的表面粗糙度分别为3.987、3.391μm和2.085μm;合金与3种陶瓷的界面反应产物均以Hf的氧化物为主,伴有少量合金成分;对于刚玉面层陶瓷,实验后合金表面几乎完整覆盖一层Hf的氧化物,该氧化物层阻止合金与陶瓷面层的进一步反应,因而更适用于DZ125合金的熔模铸造;DZ125合金与EC95粉面层、刚玉粉面层和锆英粉面层陶瓷的润湿角分别为84.95°、75.71°和132.96°,受界面反应和陶瓷表面粗糙度的影响,刚玉面层型壳与DZ125合金的润湿性更好。 展开更多
关键词 熔模铸造 DZ125定向凝固高温合金 EC95粉面层 刚玉粉面层 锆英粉面层 界面反应 润湿性
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粘结剂喷射成形Ti6Al4V合金工艺优化与粉末级配研究
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作者 姜飞 杨永强 +3 位作者 陈纪勇 张世钦 吕少波 韩昌骏 《航空制造技术》 北大核心 2026年第4期140-152,共13页
基于正交试验研究了粘结剂喷射成形Ti6Al4V合金工艺优化方法,提出了粉末级配梯度优化策略,揭示了细粉引入对样件孔隙结构及成形性能的调控机制。通过正交试验研究打印工艺对生坯成形性能的影响,基于归一化分析方法构建生坯各性能间相关... 基于正交试验研究了粘结剂喷射成形Ti6Al4V合金工艺优化方法,提出了粉末级配梯度优化策略,揭示了细粉引入对样件孔隙结构及成形性能的调控机制。通过正交试验研究打印工艺对生坯成形性能的影响,基于归一化分析方法构建生坯各性能间相关关系,获得最佳工艺参数,进一步通过粗细粉末级配策略调控粒径分布,研究细粉含量对生坯及烧结件性能的影响。结果表明,层厚对生坯性能影响最显著,其次是喷墨密度,旋转速度对生坯性能的影响程度高于平动速度。最佳工艺参数组合为层厚100μm、喷墨密度85%、平动速度100 mm/s、旋转速度2.0 r/s。当细粉质量分数为10%时,生坯性能最优,其致密度为52.22%,压缩强度为3.27 MPa;当细粉质量分数为20%时,烧结件力学性能最优,其压缩强度和维氏硬度分别达到642.94 MPa和420.68HV;当细粉质量分数提升至30%时,烧结件致密度达到93.11%。这为Ti6Al4V合金的粘结剂喷射成形工艺优化及样件性能调控提供了参考。 展开更多
关键词 粘结剂喷射增材制造(BJAM) TI6AL4V合金 成形工艺优化 粉末级配调控 喷墨密度 旋转速度
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氢对TC4ELI钛合金微观组织和力学性能影响
17
作者 杨日明 申秀丽 董少静 《航空动力学报》 北大核心 2026年第2期179-189,共11页
TC4ELI钛合金在氢燃料发动机上应用前景巨大,但存在氢损伤风险。通过高温气相充氢得到了不同氢质量分数的TC4ELI,结合扫描电子显微镜和X射线衍射仪等微观表征手段,开展了纳米压痕和单轴拉伸等力学试验,深入研究了氢对其微观组织和力学... TC4ELI钛合金在氢燃料发动机上应用前景巨大,但存在氢损伤风险。通过高温气相充氢得到了不同氢质量分数的TC4ELI,结合扫描电子显微镜和X射线衍射仪等微观表征手段,开展了纳米压痕和单轴拉伸等力学试验,深入研究了氢对其微观组织和力学性能的影响。结果表明:氢原子优先固溶在β相中,随后从富氢的β相扩散到贫氢的α相,当氢质量分数达到0.28%和0.52%时,α相和β相内先后析出δ氢化物。随着氢质量分数的增加,TC4ELI的弹性模量和断裂应变显著降低,其断裂模式受氢化物的影响而由穿晶韧窝断裂逐渐转变为沿晶脆性断裂,且氢损伤敏感性随应变速率的降低而升高。在低应力水平下因应力诱导氢化物开裂,充氢TC4ELI的低周疲劳寿命显著降低,而在高应力水平下因氢致局部塑性,充氢TC4ELI表现出更好的抗疲劳性能。 展开更多
关键词 TC4ELI钛合金 氢损伤 氢化物 微观组织 力学性能 纳米压痕
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ZTC4钛合金热等静压内部缺陷弥合区组织演变
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作者 高威 徐倩 +1 位作者 殷亚军 冯新 《航空材料学报》 北大核心 2026年第3期18-27,共10页
采用数值模拟与实验相结合的方法,分析不同时刻热等静压ZTC4钛合金内部缩孔周边的位移变化、应力应变分布及缺陷弥合区内微观组织的演变规律。结果表明,在热等静压高温高压作用下,缩孔周边形成高应力应变区,距离缩孔表面越近,应力越大,... 采用数值模拟与实验相结合的方法,分析不同时刻热等静压ZTC4钛合金内部缩孔周边的位移变化、应力应变分布及缺陷弥合区内微观组织的演变规律。结果表明,在热等静压高温高压作用下,缩孔周边形成高应力应变区,距离缩孔表面越近,应力越大,随缩孔尺寸减小,应变集中程度增加。热等静压后缩孔位置形成放射状缩孔弥合区组织,弥合区内不同α/β集束的塑性变形程度不均匀,位错滑移系易开动的α/β集束内变形量较大,从而形成等轴晶组织。 展开更多
关键词 钛合金 热等静压 有限元方法 弥合区 等轴晶
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考虑塑性失稳准则的涡轮叶片断裂转速预测方法
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作者 孟卫华 张志佾 +4 位作者 李坚 李磊 李维 刘鹤 王存福 《航空动力学报》 北大核心 2026年第1期225-233,共9页
为满足发动机适航规章CCAR33.27对涡轮失去负载时转子完整性的设计要求,航空发动机通常采用涡轮叶片脱落超转保护设计避免轮盘破裂的非包容问题,故而准确预测涡轮叶片脱落转速在超转保护设计中至关重要。基于黏弹塑性本构方程和虚功原理... 为满足发动机适航规章CCAR33.27对涡轮失去负载时转子完整性的设计要求,航空发动机通常采用涡轮叶片脱落超转保护设计避免轮盘破裂的非包容问题,故而准确预测涡轮叶片脱落转速在超转保护设计中至关重要。基于黏弹塑性本构方程和虚功原理,研究了一种应用有限元法预测涡轮叶片断裂转速的方法,并给出了对应的黏弹塑性失稳准则。通过实例应用,证明了相对于传统方法的计算结果,黏弹塑性失稳准则的方法计算精度更高,其计算精度由最大误差10.35%、7.64%提高到2.87%以内,且黏弹塑性失稳准则的方法工程适应性强。 展开更多
关键词 涡轮叶片 超转保护 叶片断裂 断裂转速预测 失效准则
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激光熔丝定向能量沉积IN718合金的显微组织与力学性能
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作者 梁升翔 李瑞迪 +4 位作者 杨献文 朱本银 徐方达 支镜任 王雪韵 《航空材料学报》 北大核心 2026年第1期79-88,共10页
IN718合金构件在航空航天耐高温零部件中应用广泛,但传统机加工制备流程长,材料利用率低。选用激光熔丝定向能量沉积工艺制备IN718合金,分别采用X射线衍射、扫描电镜、能量散射光谱、电子背散射衍射表征合金的物相组成、微观形貌、析出... IN718合金构件在航空航天耐高温零部件中应用广泛,但传统机加工制备流程长,材料利用率低。选用激光熔丝定向能量沉积工艺制备IN718合金,分别采用X射线衍射、扫描电镜、能量散射光谱、电子背散射衍射表征合金的物相组成、微观形貌、析出相种类和晶粒特征,利用万能拉伸试验机和显微硬度计表征合金力学性能。结果表明,IN718合金组织基体为γ相,晶界或亚晶界处存在Laves析出相。不同表面组织和性能差别较大,XOY面主要为等轴晶,平均晶粒尺寸最小,XOZ面和YOZ面由等轴晶和粗大柱状晶组成,YOZ面平均晶粒尺寸最大。沿Y方向抗拉强度最高,为842.5 MPa,对应的断后伸长率为17.5%;沿X方向断后伸长率最高,为29.5%,相应的抗拉强度为818.7 MPa。XOY面、XOZ面和YOZ面硬度分别为314HV_(0.2)、267HV_(0.2)和229HV_(0.2)。 展开更多
关键词 激光熔丝定向能量沉积 IN718合金 各向异性 显微组织 力学性能
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