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Lamb波全聚焦成像的薄板结构损伤识别方法
1
作者 王高平 李致远 +1 位作者 关可庆 苑东旭 《武汉工程大学学报》 2025年第1期80-84,92,共6页
针对大型各向同性板状结构在使用过程中易出现疲劳、裂纹,从而导致工程结构被破坏的问题,提出了一种针对板状结构损伤识别的Lamb波全聚焦成像方法,将相位相干算法应用于结构的缺陷检测以增强成像的信噪比和分辨率。首先根据COMSOL仿真... 针对大型各向同性板状结构在使用过程中易出现疲劳、裂纹,从而导致工程结构被破坏的问题,提出了一种针对板状结构损伤识别的Lamb波全聚焦成像方法,将相位相干算法应用于结构的缺陷检测以增强成像的信噪比和分辨率。首先根据COMSOL仿真分析得出实验的可行性,通过对回波信号进行延时处理,扩大损伤点信号幅值的贡献,在MATLAB软件中对单个和多个圆形通孔损伤进行识别成像。结果表明,Lamb波全聚焦成像方法能够对损伤进行识别,且在相位相干成像算法的加权下,有效抑制结构噪声的影响,提高了信噪比并且对多个相邻损伤的分辨能力得到了加强,最大误差率不超过4.1%,达到提高板状结构损伤检测能力的目的。 展开更多
关键词 LAMB波 薄板结构 损伤检测 全聚焦成像方法 相位相干
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Ti-6Al-4V合金及其表面CrN/Cr涂层热腐蚀行为研究
2
作者 栗荣枝 邓尕平 +3 位作者 程从前 蒲吉斌 曹铁山 赵杰 《表面技术》 北大核心 2025年第14期26-36,共11页
目的 改善海洋环境下钛合金的耐腐蚀性能。方法 通过多弧离子镀技术在钛合金表面沉积CrN单层及CrN/Cr多层涂层。分析热腐蚀前后样品的表面形貌、截面形貌及腐蚀前后物相组成,探究NaCl诱导下钛合金及表面涂层的高温腐蚀损伤行为。结果 ... 目的 改善海洋环境下钛合金的耐腐蚀性能。方法 通过多弧离子镀技术在钛合金表面沉积CrN单层及CrN/Cr多层涂层。分析热腐蚀前后样品的表面形貌、截面形貌及腐蚀前后物相组成,探究NaCl诱导下钛合金及表面涂层的高温腐蚀损伤行为。结果 钛合金样品增重曲线呈先增加后降低(表面腐蚀层严重剥落所致)的趋势,腐蚀优先发生在β相及α/β相界处。相比之下,涂层样品的腐蚀增重较低。CrN/Cr涂层腐蚀期间出现剥落现象,且涂层表面形成了厚度为2~3μm的氧化层。经分析发现,表面氧化层的形成与涂层内部Cr元素向上扩散有关,并非完全是涂层表面的直接氧化。结论 涂层的应用改善了钛合金的力学性能和耐腐蚀性能。CrN/Cr涂层剥落与Cr元素在高温腐蚀环境下的热稳定性和化学稳定性较差有关。Cr元素的表面扩散现象破坏了涂层内部结构的完整性,成为加速涂层失效的重要原因之一。 展开更多
关键词 钛合金 CRN涂层 CrN/Cr涂层 NACL 热腐蚀 扩散
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DD10单晶合金高温持久断裂损伤特征及薄壁效应
3
作者 吴佳慧 曹铁山 +5 位作者 许巍 陈家万 曹腊梅 张悦 程从前 赵杰 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期102-111,共10页
在1000℃/200 MPa、1100℃/100 MPa条件下开展两种壁厚DD10合金的持久强度实验,分析不同壁厚试样的持久损伤特征及薄壁效应原因。结果表明:在1000℃/200 MPa和1100℃/100 MPa条件下,较薄试样相比较厚试样持久寿命显著降低,DD10合金呈现... 在1000℃/200 MPa、1100℃/100 MPa条件下开展两种壁厚DD10合金的持久强度实验,分析不同壁厚试样的持久损伤特征及薄壁效应原因。结果表明:在1000℃/200 MPa和1100℃/100 MPa条件下,较薄试样相比较厚试样持久寿命显著降低,DD10合金呈现薄壁效应。由氧化引起的有效承载面积降低虽在一定程度上加速试样的蠕变进程,但所引起的不同壁厚试样有效应力变化小于6%,氧化导致的有效应力变化不是薄壁效应出现的主要因素。通过对断口表面和纵截面的微观结构观察,可以发现在两种条件下,较薄试样中空洞及裂纹尺寸均小于较厚试样;应力强度因子K与裂纹长度l的关系表明,同尺寸裂纹处于不同壁厚试样中,试样越薄其裂纹尖端应力强度因子越大,裂纹越容易发生进一步扩展。由此推断出,试样越薄,裂纹失稳扩展的临界尺寸越短,不同壁厚试样裂纹失稳扩展的临界尺寸的差异是薄壁效应的重要原因之一。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 持久断裂 损伤 薄壁效应
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小角度晶界对二代镍基单晶高温合金高温蠕变行为的影响
4
作者 尹阔 李龙飞 +1 位作者 赵云松 冯强 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期112-122,共11页
以含不同晶界取向差的二代镍基单晶高温合金板状样品为研究对象,通过开展1100℃/137 MPa的高温蠕变断裂及中断实验,探究小角度晶界对合金高温蠕变行为的影响作用机制。结果表明:经标准热处理后,取向差为7°的GB-7合金小角度晶界处... 以含不同晶界取向差的二代镍基单晶高温合金板状样品为研究对象,通过开展1100℃/137 MPa的高温蠕变断裂及中断实验,探究小角度晶界对合金高温蠕变行为的影响作用机制。结果表明:经标准热处理后,取向差为7°的GB-7合金小角度晶界处析出细小的MC型碳化物,取向差为12°的GB-12合金小角度晶界处主要是块状的M_(6)C型碳化物。随着晶界取向差的增大,合金的高温蠕变寿命降低,GB-12合金的蠕变寿命仅为单晶合金的40%。进一步分析表明,GB-7合金和GB-12合金在高温蠕变过程中皆发生了小角度晶界迁移,但是GB-12合金的迁移距离低于GB-7合金。GB-12合金中块状M_(6)C型碳化物阻碍了小角度晶界迁移,导致晶界处产生应力集中。GB-12合金内部和表面的小角度晶界处易于萌生裂纹,导致其蠕变寿命显著降低。本研究可为后续提升合金高温蠕变中小角度晶界的容限提供指导和数据支持。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 小角度晶界 高温蠕变 显微组织 晶界迁移
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温度梯度对Ni_(3)Al基单晶高温合金蠕变行为的影响
5
作者 张曾凯 孙家正 +2 位作者 尚勇 裴延玲 宫声凯 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期93-101,共9页
高温合金蠕变性能的表征一般在恒温恒应力条件下进行,然而在航空发动机服役环境中由于内冷气的影响,涡轮叶片往往在厚度方向存在较大的温度梯度,因此探究单晶合金在温度梯度下的蠕变行为具有重要的工程应用价值。本工作利用Ni_(3)Al基... 高温合金蠕变性能的表征一般在恒温恒应力条件下进行,然而在航空发动机服役环境中由于内冷气的影响,涡轮叶片往往在厚度方向存在较大的温度梯度,因此探究单晶合金在温度梯度下的蠕变行为具有重要的工程应用价值。本工作利用Ni_(3)Al基单晶高温合金开展一系列基于叶片典型服役状态的温度梯度蠕变实验,温度梯度包括10^(5)、5×10^(4)K/m。结果表明,温度梯度对试样的蠕变寿命影响显著,与等温蠕变相比,10^(5) K/m温度梯度使蠕变寿命增长了接近46%,而5×10^(4)K/m温度梯度则增加了约30%蠕变寿命。断口分析与组织分析表明,温度梯度条件下试样断口的各向异性更加显著,其高、低温端的氧化状态也明显不同。在高温区,氧化层紧密且厚度较小;在低温区,氧化层疏松且厚度较大。其中10^(5) K/m温度梯度试样的组织在低温区为形筏组织,在高温区为解筏组织,这表明该试样在高温区和低温区的应变速率不一致。 展开更多
关键词 温度梯度 单晶高温合金 镍基高温合金 蠕变
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激光熔化沉积Ti-3Cu合金变形机制的准原位电子背散射衍射拉伸试验
6
作者 姜丽红 朱琳 刘征 《航空学报》 北大核心 2025年第22期272-286,共15页
Ti-Cu合金具有良好的力学性能和耐腐蚀性,被用在生物医疗和航天发动机领域。然而,其变形机制鲜有研究。采用准原位拉伸试验,结合电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了通过激光熔化沉积(LMD)原位合金化制备Ti3Cu合金在室温拉伸过程中的显微... Ti-Cu合金具有良好的力学性能和耐腐蚀性,被用在生物医疗和航天发动机领域。然而,其变形机制鲜有研究。采用准原位拉伸试验,结合电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了通过激光熔化沉积(LMD)原位合金化制备Ti3Cu合金在室温拉伸过程中的显微组织演变行为。结果发现,变形过程中同一晶粒内不同区域呈现不同取向的旋转,位错主要分布在晶界和亚晶界上,低角度晶界(LAGB,2°~15°)的比例随着应变的增加而不断增加。局部晶粒演化过程分析表明,晶体取向和形貌不同的α晶粒在拉伸载荷作用下表现出不均匀变形,其整体应变由晶粒旋转和亚结构形成分配。通过Schmid因子的定量统计与滑移迹线的标定分析,证实棱柱滑移系为Ti-3Cu合金的主导滑移系统。对激光熔化沉积Ti-3Cu合金变形机制的研究可为Ti-Cu合金的制备和应用提供有益的指导。 展开更多
关键词 Ti-3Cu合金 激光熔化沉积(LMD) 电子背散射衍射(EBSD) 原位拉伸试验 变形机制
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镍基高温合金定向凝固过程数值模拟研究进展
7
作者 吴雨萌 佟海滨 +7 位作者 丁方政 张迈 于国瀚 李远 王尧 张剑 赵云松 姚志浩 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期44-60,共17页
镍基高温合金定向凝固工艺的优化对提升航空发动机热端铸件质量至关重要。传统工艺优化高度依赖经验试错法,而数值模拟技术正成为关键手段。本文系统综述镍基高温合金定向凝固过程数值模拟的最新研究进展,重点围绕温度场、流场与溶质传... 镍基高温合金定向凝固工艺的优化对提升航空发动机热端铸件质量至关重要。传统工艺优化高度依赖经验试错法,而数值模拟技术正成为关键手段。本文系统综述镍基高温合金定向凝固过程数值模拟的最新研究进展,重点围绕温度场、流场与溶质传输、应力应变场及微观组织(晶粒与枝晶)等多物理场的建模方法、模拟结果及其在工艺优化与缺陷(如杂晶、雀斑)控制中的应用展开讨论。总结当前研究成果发现,当前数值模拟研究仍存在不足之处:模型高度依赖近似边界条件;工艺窗口的精细化与全局优化能力不足;部分晶体组织缺陷及复杂缺陷交互作用的数值模拟仍不完善;高保真微观组织模拟计算资源消耗大等。针对这些挑战,考虑未来发展趋势将聚焦于深化与集成多物理场-跨尺度耦合模型,通过应用人工智能驱动的模拟与优化,提升多元合金凝固机理的精准表征能力,同时完善实验-模拟协同验证体系,加强原位表征技术与模拟的结合。通过上述方向的发展,数值模拟技术有望在实现复杂铸件精准控形控性及缺陷抑制中发挥核心作用。 展开更多
关键词 高温合金 数值模拟 定向凝固 工艺优化 多物理场 微观组织
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氢对TC4ELI钛合金焊接接头组织和性能的影响
8
作者 杨日明 申秀丽 董少静 《航空学报》 北大核心 2025年第15期343-355,共13页
TC4ELI钛合金在氢燃料发动机上应用前景巨大,但涉氢部件焊接结构存在氢损伤风险。通过电子束焊接和高温气相充氢得到了充氢0.2%的焊接TC4ELI拉伸、疲劳和纳米压痕试验件,结合X射线衍射和二次离子质谱等微观表征,开展了纳米压痕和低周疲... TC4ELI钛合金在氢燃料发动机上应用前景巨大,但涉氢部件焊接结构存在氢损伤风险。通过电子束焊接和高温气相充氢得到了充氢0.2%的焊接TC4ELI拉伸、疲劳和纳米压痕试验件,结合X射线衍射和二次离子质谱等微观表征,开展了纳米压痕和低周疲劳等力学试验,深入研究了氢对TC4ELI焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明,充氢促进TC4ELI焊接接头各微区α→β相变,析出δ氢化物,且焊缝区内析出的氢化物较多,对应的弹性模量和硬度下降程度最大,焊接接头组织和性能趋于均匀化。TC4ELI焊接件充氢后弹性模量和断裂应变显著降低,氢化物导致断裂模式由穿晶韧窝断裂转变为沿晶脆性断裂。充氢TC4ELI焊接件在低应力水平下因应力诱导氢化物开裂,低周疲劳寿命显著降低,在高应力水平下因氢致局部塑性,表现出更好的抗疲劳性能。 展开更多
关键词 TC4ELI钛合金 电子束焊接 氢损伤 微观组织 力学性能 纳米压痕
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氢对TC4ELI钛合金疲劳裂纹扩展行为影响
9
作者 杨日明 申秀丽 董少静 《材料导报》 北大核心 2025年第14期149-153,共5页
新型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,研究氢对其疲劳裂纹扩展行为的影响具有重要意义。本工作以TC4ELI钛合金为研究对象,进行高温气相充氢,利用X射线衍射仪和二次离子质谱仪等研究了充氢TC4ELI微观组织的... 新型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,研究氢对其疲劳裂纹扩展行为的影响具有重要意义。本工作以TC4ELI钛合金为研究对象,进行高温气相充氢,利用X射线衍射仪和二次离子质谱仪等研究了充氢TC4ELI微观组织的演化和氢化物的生成与分布,开展了不同加载频率下的疲劳裂纹扩展试验,并结合裂纹扩展路径和断口形貌表征进行了进一步的分析。结果表明:(1)充氢促进了TC4ELI中α相转变为β相,β相体积分数增加,氢原子主要聚集在β相和晶界内并析出硬脆的δ氢化物;(2)β相体积分数的增加和硬脆δ氢化物的析出导致充氢TC4ELI的裂纹扩展由穿晶模式转变为穿晶+沿晶的混合模式,加快了疲劳裂纹扩展速率;(3)当加载频率低于0.1 Hz时,氢有足够的时间扩散并聚集在裂纹尖端区域,导致氢对TC4ELI疲劳裂纹扩展速率的加速作用更加显著。 展开更多
关键词 氢 TC4ELI钛合金 氢损伤 疲劳裂纹扩展 加载频率
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氧含量对ZTA15钛合金显微组织和力学性能的影响 被引量：1
10
作者 刘天翼 李重阳 +3 位作者 于仓瑞 刘时兵 史昆 曲赫威 《航空材料学报》 北大核心 2025年第2期66-72,共7页
通过悬浮熔炼工艺制备氧含量为0.08%(质量分数,下同)、0.12%、0.16%和0.2%的ZTA15钛合金铸锭,利用OM、SEM和XRD等设备研究氧含量对ZTA15钛合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:4种不同氧含量的ZTA15组织均为典型的魏氏组织。随... 通过悬浮熔炼工艺制备氧含量为0.08%(质量分数,下同)、0.12%、0.16%和0.2%的ZTA15钛合金铸锭,利用OM、SEM和XRD等设备研究氧含量对ZTA15钛合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:4种不同氧含量的ZTA15组织均为典型的魏氏组织。随着氧含量的增加,α集束的长度变短,方向变得混乱,4种合金α板条片层宽度逐渐减小,分别为3.92、3.06、2.49μm和2.77μm。随着氧含量的增加对合金的固溶强化效果增强,合金抗拉强度和屈服强度整体呈现出先升高后降低的趋势,塑性降低。氧含量为0.16%时合金屈服强度和抗拉强度最高分别为1037 MPa和909 MPa,当氧含量为0.2%时合金强度明显降低主要是因为形成了粗大的α相组织,此时合金塑性最低。 展开更多
关键词 钛合金 ZTA15 氧含量 显微组织 力学性能
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TC6钛合金叶片外物损伤规律的试验与仿真研究
11
作者 张林嘉 郭利云 +2 位作者 黄宇 张泰斗 赵振华 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期152-160,共9页
为研究不同试验参数对钛合金叶片外物损伤的影响规律,以TC6钛合金叶片为研究对象,通过数值仿真模拟了叶片的外物损伤,并验证了仿真与试验的吻合度,进行了应力集中系数计算。结果表明:外物损伤数值仿真与试验结果的误差较小,深度误差小于... 为研究不同试验参数对钛合金叶片外物损伤的影响规律,以TC6钛合金叶片为研究对象,通过数值仿真模拟了叶片的外物损伤,并验证了仿真与试验的吻合度,进行了应力集中系数计算。结果表明:外物损伤数值仿真与试验结果的误差较小,深度误差小于15%,宽度误差也较小,除1组误差为21%外,其余误差均小于10%;钢珠直径、偏移量、冲击速度对冲击损伤缺口尺寸影响较大,钢珠直径增加、冲击速度增大,损伤增强;0°冲击时模拟叶片的损伤尺寸最大,但冲击角度对损伤尺寸的影响规律不明显;在不同工况下模拟叶片的损伤宽度均小于钢珠直径;随着偏移量增大,损伤宽度逐渐变小,损伤深度也变小,应力集中系数随之变小。 展开更多
关键词 压气机 钛合金 外物损伤 有限元 数值仿真
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高性能铸造镁-稀土合金在航空发动机上的应用 被引量：1
12
作者 李思琪 王乐闻 +3 位作者 姚远 李美 付丽 乐启炽 《航空发动机》 北大核心 2025年第2期22-31,共10页
航空发动机轻量化是提高飞行器整体性能和助力“双碳”目标的关键。镁-稀土合金密度小、比强度高、阻尼和铸造性能优异,是航空发动机轻量化的理想材料,但强度、耐热性及耐腐蚀性不足,应用受限。为了提高镁-稀土合金的综合性能,推动其在... 航空发动机轻量化是提高飞行器整体性能和助力“双碳”目标的关键。镁-稀土合金密度小、比强度高、阻尼和铸造性能优异,是航空发动机轻量化的理想材料,但强度、耐热性及耐腐蚀性不足,应用受限。为了提高镁-稀土合金的综合性能,推动其在航空发动机上的应用,归纳了当前国内外开发的各种牌号铸造镁-稀土合金的性能特点,及其在航空发动机上的应用,介绍了镁-稀土合金航空发动机部件的常用铸造工艺,从强度、耐热、耐腐蚀和阻燃性能4方面综述了高性能铸造镁-稀土合金在航空发动机上的研究现状,分析了稀土提高镁合金性能的机制。总结了铸造镁-稀土合金的设计思路和作为航空发动机轻量化材料面临的挑战,认为合金成分优化、服役可靠性研究、表面防护体系构建、镁基复合材料设计开发、铸造工艺改进可作为未来航空发动机用镁合金的研究重点。 展开更多
关键词 铸造镁合金 稀土 轻量化 航空发动机
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基于响应面法的GH738高温合金热变形工艺参数优化 被引量：1
13
作者 王攀智 卢熠 +3 位作者 龚忠兴 吴永安 张华 王涛 《航空材料学报》 北大核心 2025年第4期85-96,共12页
基于GH738高温合金变形温度和应变速率分别在980~1100℃和0.001~0.1 s^(-1)范围的热压缩实验,计算变形激活能Q、温度补偿应变因子lnZ、功率耗散效率η和失稳因子ξ(ε),建立以热变形工艺参数为输入变量,Q、lnZ、η和ξ(ε)为输出目标的... 基于GH738高温合金变形温度和应变速率分别在980~1100℃和0.001~0.1 s^(-1)范围的热压缩实验,计算变形激活能Q、温度补偿应变因子lnZ、功率耗散效率η和失稳因子ξ(ε),建立以热变形工艺参数为输入变量,Q、lnZ、η和ξ(ε)为输出目标的响应面模型,实现合金热变形工艺参数优化。结果表明:合金流动应力对热变形工艺参数非常敏感,热变形工艺参数对Q、lnZ、η和ξ(ε)影响较大,建立的响应面模型具有较高预测精度,其平均绝对相对误差分别为0.494%、0.564%、0.919%和13.484%。基于低Q和lnZ以及高η和ξ(ε)的多目标优化,获得的最佳变形工艺参数窗口为变形温度和应变速率分别在1092~1100℃和0.001~0.0056 s^(-1),通过微观组织观察证实该多目标优化结果的正确性。 展开更多
关键词 GH738高温合金 热变形行为 响应面法 工艺参数优化
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镍基单晶高温合金元素掺杂对力学性能影响的第一性原理研究 被引量：3
14
作者 彭勃 陈银萍 +8 位作者 王彧 陈卉 史振学 宋洋 张逢洋 MATEO Carlos Garcia CARABALLO Isaac Toda 杨泽南 于皓 《航空材料学报》 北大核心 2025年第3期142-154,共13页
镍基单晶高温合金的力学性能和热稳定性在很大程度上取决于基体与强化相之间的界面。本工作采用密度泛函理论研究Co、Cr、Mo、W、Re和Ta合金元素对γ-Ni/γ′-Ni_(3)Al界面力学性能的影响规律。通过界面结构的收敛性分析,确定合理的计... 镍基单晶高温合金的力学性能和热稳定性在很大程度上取决于基体与强化相之间的界面。本工作采用密度泛函理论研究Co、Cr、Mo、W、Re和Ta合金元素对γ-Ni/γ′-Ni_(3)Al界面力学性能的影响规律。通过界面结构的收敛性分析,确定合理的计算模型层数。通过合金弹性性能的研究,发现Re和W元素在γ和γ′相中表现出最为显著的强化效果,其中Re元素使γ相杨氏模量和剪切模量分别提升27GPa和11GPa,使γ′相杨氏模量和剪切模量分别提升16GPa和6GPa;而Ta元素分别使γ和γ′相体模量增加21GPa和14GPa。界面拉伸性能的研究表明,Re元素掺杂体系具有最高的理想抗拉强度(约25GPa)和变形能(约1.84J·m^(-2)),合金元素对界面抗拉强度的强化效果由强到弱依次为Re>W>Cr>Mo>Ta>Co>未掺杂界面。通过对差分电荷密度和电子态密度分析,得到合金元素的强化作用归因于掺杂原子与最近邻主原子之间化学键强度的增加。电子轨道分布特征表明,合金元素通过维持局部结构稳定性来延缓界面断裂。这些研究结果为开发新型镍基单晶高温合金提供思路。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 γ/γ′界面 力学性能 电子结构 第一性原理计算
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热处理冷却方式对FGH96粉末高温合金组织和力学性能的影响
15
作者 汪煜 刘玉峰 +4 位作者 周磊 王明礼 宋晓俊 孔令伟 郑亮 《航空材料学报》 北大核心 2025年第4期77-84,共8页
热处理是决定粉末高温合金构件性能最重要的热工艺过程,FGH96合金是当前应用最广泛的镍基粉末高温合金。本工作研究固溶热处理后全过程风冷淬火和风冷+油冷组合淬火两种冷却方式对FGH96合金环件毛坯显微组织和力学性能的影响。结果表明... 热处理是决定粉末高温合金构件性能最重要的热工艺过程,FGH96合金是当前应用最广泛的镍基粉末高温合金。本工作研究固溶热处理后全过程风冷淬火和风冷+油冷组合淬火两种冷却方式对FGH96合金环件毛坯显微组织和力学性能的影响。结果表明:采用两种冷却方式淬火后FGH96合金环件毛坯晶粒度相当,为6.5~7级。采用全过程风冷淬火的环件毛坯二次γ′相尺寸分布较为均匀,而风冷+油冷组合淬火的环件毛坯由于内侧冷却速率较低,因此二次γ′相尺寸较外侧更为粗大且含量较低。淬火后期,采用全过程风冷淬火的冷却速率低于风冷+油冷组合淬火方式,晶界处析出尺寸介于二次和三次γ′相之间的细小γ′相,晶界强化,抗拉强度提高,断后伸长率降低,68 h高温蠕变塑性伸长率也较低。由于全过程风冷淬火时环件毛坯各处冷却速率更为均匀,因此表面残余应力较低且分布更均匀,这更有利于增强环件零件加工过程的尺寸稳定性。 展开更多
关键词 粉末高温合金 冷却方式 显微组织 力学性能 残余应力
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Hf对K4222高温合金组织和高温持久性能的影响
16
作者 胡聘聘 王佳月 +2 位作者 李妍佳 李文道 肖程波 《航空材料学报》 北大核心 2025年第4期67-76,共10页
针对Hf元素合金化改善K4222铸造镍基高温合金高温力学性能,研究添加质量分数为0.72%和1.5%Hf对合金组织与高温持久性能的影响。研究结果表明,Hf元素添加增加合金中MC碳化物含量,同时也会促进(Ni_(5)Hf+γ)共晶组织形成。热处理后,因M_(2... 针对Hf元素合金化改善K4222铸造镍基高温合金高温力学性能,研究添加质量分数为0.72%和1.5%Hf对合金组织与高温持久性能的影响。研究结果表明,Hf元素添加增加合金中MC碳化物含量,同时也会促进(Ni_(5)Hf+γ)共晶组织形成。热处理后,因M_(23)C_(6)碳化物高温溶解以及MC碳化物发生退化,造成各合金碳化物含量总体降低,且共晶组织基本消除。但是,添加1.5%Hf合金仍残余少量Ni5Hf相。同时,Hf元素添加能够极大提高合金持久寿命,与0%Hf合金相比,Hf元素添加0.72%和1.5%时,合金在899℃/172 MPa条件下持久寿命分别提高101.4%和211.2%。提高Hf含量一定程度降低K4222合金持久塑性,但0.72%Hf合金的塑性仍保持较好水平。进一步分析表明,Hf元素的添加能够改变碳化物形貌,提高晶界强度,减少碳化物开裂和沿晶裂纹的产生,从而提高合金高温蠕变强度。 展开更多
关键词 高温合金 HF 组织 高温持久性能 合金元素作用
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镍基高温合金薄壁结构显微组织与力学性能演化特征
17
作者 隋大山 周德鹏 +1 位作者 杜大帆 董安平 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期131-141,共11页
为满足轻量化需求,铸件结构正朝着薄壁化方向发展,因此有必要研究镍基高温合金薄壁结构的微观组织和力学性能演化特征。首先设计包含壁厚1、1.25 mm和1.5 mm的薄壁铸件,分别在两种工艺条件下完成重力浇注,并对两种铸件进行微观组织分析... 为满足轻量化需求,铸件结构正朝着薄壁化方向发展,因此有必要研究镍基高温合金薄壁结构的微观组织和力学性能演化特征。首先设计包含壁厚1、1.25 mm和1.5 mm的薄壁铸件,分别在两种工艺条件下完成重力浇注,并对两种铸件进行微观组织分析和力学性能测试,获得铸件不同壁厚处的二次枝晶臂间距(secondary dendrite arm spacing,SDAS)、晶粒形貌和晶粒平均尺寸、γ′相尺寸与体积分数等微观组织特征值,以及相应的硬度和抗拉强度。结果表明:随着铸件壁厚由1mm增大到1.25 mm和1.5 mm时,SDAS增加了29.9%以上。当砂箱温度900℃时,铸件抗拉强度随着壁厚增加而波动;当砂箱温度25℃时,铸件抗拉强度随着壁厚增加而升高。通过数值模拟,确定铸件的冷却速率变化范围。砂箱温度900℃的铸件冷却速率范围为16.0~28.2℃/s;砂箱温度25℃的铸件冷却速率范围为26.2~58.5℃/s。 展开更多
关键词 镍基高温合金 薄壁结构 微观组织 力学性能 数值模拟
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应力控制下织构对AZ31B疲劳性能的影响
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作者 程容湘 段国升 +2 位作者 张月盈 魏贺雨 武保林 《航空学报》 北大核心 2025年第12期307-321,共15页
挤压镁合金作为结构件在航空航天领域已有了较为广泛的应用。织构对镁合金在应用过程中的安全可靠存在明显的影响。在不同的应力加载方向下,具有{0001}基面织构特征的样品其循环变形机制、棘轮应变以及疲劳寿命都有显著的差别。分别在... 挤压镁合金作为结构件在航空航天领域已有了较为广泛的应用。织构对镁合金在应用过程中的安全可靠存在明显的影响。在不同的应力加载方向下,具有{0001}基面织构特征的样品其循环变形机制、棘轮应变以及疲劳寿命都有显著的差别。分别在平行于挤压方向(ED)和垂直于挤压方向(TD)制备了两种织构特征的样品,选取在不同应力水平下进行对比实验。结果表明:织构对挤压镁合金的循环变形过程和疲劳寿命有显著影响。在循环初期ED样品主导变形机制为孪生机制,而TD样品则以位错滑移为主,导致ED产生的棘轮应变大。随着循环的进行,无论ED还是TD样品的主要变形机制均转化为位错变形机制,残余孪晶对位错的阻碍作用导致ED样品显现出相对TD样品更明显的循环硬化。TD样品c-轴在TD面上随机分布决定了TD样品相对于ED样品可启动的位错和孪生机制更多。因此,TD样品相较ED样品表现出更大的棘轮应变、塑性应变幅以及塑性应变能密度,最终导致较短的疲劳寿命。 展开更多
关键词 应力控制 织构 棘轮 变形机制 疲劳寿命
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滚珠丝杠用4150棒材感应淬火工艺及线圈仿真优化
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作者 杨雷 袁世峰 +3 位作者 郝庆乐 李光煜 王陆军 王生希 《金属热处理》 北大核心 2025年第4期317-322,共6页
通过有限元软件Ansys Maxwell,建立了感应线圈与感应淬火工件之间的电磁场-温度场耦合数学模型,得到感应加热过程中的磁场分布与工件温度场分布,并通过感应淬火试验对模拟结果进行了验证。结果表明,所设计的感应线圈可使磁场聚集在工件... 通过有限元软件Ansys Maxwell,建立了感应线圈与感应淬火工件之间的电磁场-温度场耦合数学模型,得到感应加热过程中的磁场分布与工件温度场分布,并通过感应淬火试验对模拟结果进行了验证。结果表明,所设计的感应线圈可使磁场聚集在工件淬火区域表面,实现感应加热,且3匝线圈加热10 s效果最优,工件表层最高温度约为903℃,达到设计预期。感应淬火试验结果与模拟结果吻合较好,丝杠坯料的硬化层深度为4.6 mm,硬度分布为半马鞍形,表面硬度明显提升,达到61.5 HRC,达到工艺要求。表明感应线圈设计合理,感应淬火工艺适当,可应用于高精度保持性滚珠丝杠坯料的生产。 展开更多
关键词 感应淬火 感应线圈 有限元仿真 数值模拟
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LSP提高TC6钛合金振动疲劳性能及强化机理研究 被引量：24
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作者 何卫锋 李应红 +3 位作者 李启鹏 聂祥樊 李玉琴 周磊 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1643-1648,共6页
针对TC6钛合金进行了激光冲击强化(LSP)参数设计,应用XRD衍射仪对LSP试件进行了残余应力分布规律测试和图谱分析,采用透射电子显微镜对强化层微观组织进行了观察,对有无LSP标准振动疲劳试件进行了振动疲劳对比试验。研究表明,TC6钛合金... 针对TC6钛合金进行了激光冲击强化(LSP)参数设计,应用XRD衍射仪对LSP试件进行了残余应力分布规律测试和图谱分析,采用透射电子显微镜对强化层微观组织进行了观察,对有无LSP标准振动疲劳试件进行了振动疲劳对比试验。研究表明,TC6钛合金LSP较佳功率密度为3 GW/cm2,LSP能在材料表层产生深度为1.6 mm的高数值残余压应力场,表面残余应力可达-660 MPa,深度为0.1 mm处残余应力最大,最大值可达-690 MPa;LSP后没有新相产生,且晶粒细化、残余微观应变导致Bragg衍射峰宽化;LSP后钛合金表层出现高密度位错和纳米晶;钛合金标准振动疲劳试件LSP后疲劳极限由438.6 MPa增加至526.7 MPa,提高20.1%;疲劳断口分析表明LSP产生的组织细化和高数值残余压应力场可以有效抑制疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提升TC6钛合金的抗疲劳性能。 展开更多
关键词 TC6钛合金 激光冲击强化 残余压应力 纳米晶 振动疲劳
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