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激光粉末床熔化成形铝基复合材料结构残余应力与变形研究
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作者 孙华 刘徐颖 +3 位作者 廉清 王洪泽 吴一 王浩伟 《航空制造技术》 北大核心 2025年第20期42-53,共12页
面向激光粉末床熔化成形工艺中金属粉末局部熔凝引发的残余应力问题,以TiB2/AlSi10Mg复合材料为研究对象,采用多尺度数值模拟技术预测了宏观结构的残余应力和变形特征,研究了激光功率、扫描速率和扫描方向对拱桥结构残余应力和变形的影... 面向激光粉末床熔化成形工艺中金属粉末局部熔凝引发的残余应力问题,以TiB2/AlSi10Mg复合材料为研究对象,采用多尺度数值模拟技术预测了宏观结构的残余应力和变形特征,研究了激光功率、扫描速率和扫描方向对拱桥结构残余应力和变形的影响规律。研究表明,多尺度数值模拟结果与试验测试结果具有良好的一致性。激光功率越大,熔池尺寸和温度越高,材料等效固有应变越大,结构的残余变形越大。激光扫描速率越快,熔池存在时间越短,材料等效固有应变越小,结构的残余变形越小。扫描方向主要通过改变残余应力分布形式对结构变形模式产生影响,当层间转角为0°时,沿扫描方向的材料固有应变远大于垂直扫描方向的材料固有应变,因此当激光扫描方向全部为顺桥向时,拱桥结构转角变形最大,全部为横桥向时,拱桥结构转角变形最小;当扫描层间转角为45°、67°和90°时,材料固有应变各向异性程度低,拱桥结构残余变形差异不明显,转角变形值位于中等水平。 展开更多
关键词 激光增材制造 铝基复合材料 数值模拟 残余应力 残余变形
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飞秒激光微加工技术对不锈钢材料表面性能影响研究
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作者 何雪莉 肖强 徐睿 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第4期41-46,共6页
为了实现304不锈钢表面超疏水性等表面性能的改进,对不锈钢材料进行飞秒激光表面微结构加工和硅烷化学改性;利用扫描电镜观测结构形貌特征及化学修饰后整体情况,确定不同形貌对疏水性能的影响,分析飞秒激光加工微结构粗糙度(Ra)与接触... 为了实现304不锈钢表面超疏水性等表面性能的改进,对不锈钢材料进行飞秒激光表面微结构加工和硅烷化学改性;利用扫描电镜观测结构形貌特征及化学修饰后整体情况,确定不同形貌对疏水性能的影响,分析飞秒激光加工微结构粗糙度(Ra)与接触角的相关性;同时对超疏水不锈钢进行超疏水耐久性、耐腐蚀性、自清洁性及耐磨性的相关性能测试。分析与测试表明:随着激光加工表面微纳结构Ra的增大,接触角也随之增大;当表面Ra为1.75μm时,疏水角度达到最优值154.9°;通过计算两种材料的腐蚀速率可得,原始不锈钢是超疏水不锈钢速率的15倍,材料的耐腐蚀性也得到了大幅提升。结论表明,经过表面改性的304不锈钢,具备良好的超疏水性能,比原始不锈钢具有更好的抗腐蚀效果,且表面具有良好的自清洁效应。 展开更多
关键词 不锈钢 飞秒激光 微结构 表面性能 超疏水
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激光冲击诱导镍基高温合金极端应变率拉伸变形行为的分子动力学研究
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作者 盛湘飞 袁文志 +2 位作者 苟江龙 朱明晋 李智 《表面技术》 北大核心 2025年第13期171-183,共13页
目的揭示镍基高温合金(GH4169)在激光冲击诱导极端应变率下拉伸变形力学响应的变化规律,以及材料微观组织结构的演变机制。方法采用分子动力学建立极端应变率条件下不同合金元素组分及晶体结构的拉伸变形仿真分析模型。结果在10^(9) s^(... 目的揭示镍基高温合金(GH4169)在激光冲击诱导极端应变率下拉伸变形力学响应的变化规律,以及材料微观组织结构的演变机制。方法采用分子动力学建立极端应变率条件下不同合金元素组分及晶体结构的拉伸变形仿真分析模型。结果在10^(9) s^(-1)应变率条件下拉伸,3种合金元素组分单晶模型的弹性模量分别为240、237、217 GPa,极限抗拉强度分别为28.3、27.1、17.6 GPa;对于8种合金元素组分的模型,在10^(8)、10^(9)、10^(10)s^(-1)等3种应变率条件下拉伸,单晶模型的弹性模量均为217 GPa,极限抗拉强度分别为17.1、17.6、18.7 GPa;多晶模型的弹性模量分别为213、220、226 GPa,极限抗拉强度分别为9.6、10.3、11.8 GPa。结论8种合金元素组分对应单晶模型的弹性模量和极限抗拉强度与实验结果更接近。在相同拉伸变形条件和特定晶体取向前提下,晶体类型对材料弹性模量的影响较小。另外,单晶模型在极端应变率条件下表现出更高的塑性变形抗力。多晶模型因晶粒尺寸低于10 nm,在变形过程中其位错形态及其分布均表明存在逆Hall-Petch效应,且该效应的形成与材料在极端应变率条件下发生塑性变形时晶粒内部出现的位错增殖导致位错塞积,以及位错滑移至晶界附近并被其吸收这2种现象的进行速度之间的竞争机制有关;在极端应变率拉伸变形过程中,弹性模量对应变率变化的敏感度不高。极限抗拉强度随着应变率的增加而增加,表现出明显的应变率强化现象。此外,当应变率达到10^(10)s^(-1)时,因位错滑移时间较短,单晶与多晶模型晶粒内部均出现了位错增殖和由位错墙组成的亚晶界。多晶模型因晶粒内部位错增殖速度大于滑移至晶界被吸收的速度,这在一定程度上削弱了逆Hall-Petch效应导致材料塑性变形抗力降低的影响。 展开更多
关键词 激光冲击 镍基高温合金 逆Hall-Petch效应 极端应变率 分子动力学
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微细选区激光熔化制备Inconel 718合金微观组织和可加工性研究 被引量:1
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作者 李光先 韦国阳 +3 位作者 周柱坤 范雪 解东旋 高振桓 《航空制造技术》 北大核心 2025年第20期54-67,共14页
微细选区激光熔化(μSLM)逐步成为金属零件高质量、高精度近净成形的新方向。然而,目前对于μSLM工艺优化与材料性能尚无系统研究。因此,本文系统探究了不同工艺下μSLM材料的打印质量,以及其与常规选区激光熔化(cSLM)成形材料在机械性... 微细选区激光熔化(μSLM)逐步成为金属零件高质量、高精度近净成形的新方向。然而,目前对于μSLM工艺优化与材料性能尚无系统研究。因此,本文系统探究了不同工艺下μSLM材料的打印质量,以及其与常规选区激光熔化(cSLM)成形材料在机械性能与加工性能方面的差异。基于成形材料的致密度与孔隙率,对μSLM工艺参数进行优化。通过SEM、EBSD和信号分析等测试与表征手段,对比分析最优μSLM工艺成形材料与cSLM材料微观结构差异及机械/切削性能差异。μSLM材料较cSLM材料具有更高的冷却速率(2.1×10^(6) K/s),使得其成形试样的晶粒较小,最终拥有更高的抗拉强度(1009MPa,提升2.4%)和更差的可加工性。cSLM材料受限于大光斑和粗粉末,其成形表面质量较差,内部缺陷较多,且在铣削过程中振动较为明显。本研究提供了Inconel718μSLM制造的合理工艺窗口,建立了成形工艺—微观结构—机械/切削性能之间的联系,对μSLM工艺的优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 INCONEL718 微细选区激光熔化(μSLM) 可加工性 显微组织 力学性能
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渗氮H13钢激光熔覆涂层设计与组织性能分析 被引量:1
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作者 胡琦芸 王辰阳 +2 位作者 蒋华臻 占剑 李正阳 《表面技术》 北大核心 2025年第5期203-216,共14页
目的针对渗氮H13钢激光修复中N容易析出并形成气孔的问题,根据熔池反应热力学原理,设计了含Ti和含Co 2种熔覆材料,研究N的分布和释放机制,在渗氮H13钢基板上获得无明显孔洞、裂纹缺陷且性能优良的激光熔覆复合涂层。方法试验了2种方案,... 目的针对渗氮H13钢激光修复中N容易析出并形成气孔的问题,根据熔池反应热力学原理,设计了含Ti和含Co 2种熔覆材料,研究N的分布和释放机制,在渗氮H13钢基板上获得无明显孔洞、裂纹缺陷且性能优良的激光熔覆复合涂层。方法试验了2种方案,方案一,对基板渗氮表层进行激光重熔预处理,再熔覆H13钢与Stellite钴基合金的混合粉末;方案二,先以不同配比的H13钢与Ti的混合粉末打底,再熔覆H13钢与Stellite钴基合金的混合粉末。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、背散射电子衍射、X射线衍射等材料表征手段观测涂层的微结构,进行显微硬度测试和电化学腐蚀试验。结果方案一中,激光重熔预处理会促使N释放,经过激光熔覆后,涂层组织以马氏体为主,存在大片残余奥氏体;方案二中,随着H13钢与Ti混合粉末中Ti元素添加量由0%增加至10%,涂层与基体冶金过渡区存在明显差异,H13+10%Ti涂层组织为马氏体和弥散分布的碳化物,H13+50%Stellite涂层内组织均匀致密,主要为马氏体和残余奥氏体。结论通过激光熔化沉积技术制备了具有较高硬度和较好耐腐蚀性的激光熔覆涂层,解决了渗氮H13钢强化与修复中氮气孔形成以及涂层与基体结合区成分偏析的问题。 展开更多
关键词 激光修复 渗氮H13钢 氮析出 涂层设计 显微硬度 电化学腐蚀
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增材制造金属零件超快激光抛光技术研究进展 被引量:1
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作者 王志 董世运 +3 位作者 闫世兴 刘晓亭 李立伟 夏丹 《表面技术》 北大核心 2025年第7期19-33,共15页
增材制造(AM)具有加工步骤简单、可原位制造、可定制零件等突出特点,在航空航天、生物医疗、汽车制造等领域获得了广泛认可。但是增材制造的金属零件表面粗糙度较高、成形尺寸精度较差,需要进行表面抛光才能使用,这限制了该技术优势的... 增材制造(AM)具有加工步骤简单、可原位制造、可定制零件等突出特点,在航空航天、生物医疗、汽车制造等领域获得了广泛认可。但是增材制造的金属零件表面粗糙度较高、成形尺寸精度较差,需要进行表面抛光才能使用,这限制了该技术优势的发挥。如何突破这一技术瓶颈成为当前的研究热点,原位抛光是其中一个分支。基于此,综述了超快激光抛光增材制造金属零件的新进展。概述了金属增材制造的主要工艺、零件表面的主要缺陷以及主要的抛光技术,总结归纳了传统激光抛光的不足和超快激光抛光的加工优势;重点综述了金属的超快激光抛光发展、超快激光抛光机制、金属AM零件的超快激光抛光发展现状、设备集成发展等方面的内容;最后指出了超快激光抛光增材制造零件及其设备的发展方向,对该技术将得到广泛应用的前景进行了展望。本文填补了在增材制造金属零件表面超快激光抛光方面的综述空白。 展开更多
关键词 增材制造 表面后处理 激光技术 超快激光 激光抛光
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激光冲击强化加工路径对齿轮钢表面力学性能影响规律研究 被引量:1
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作者 薛成 雷敦财 +3 位作者 颜雪源 臧顺来 董红涛 游志伟 《航空材料学报》 北大核心 2025年第1期62-69,共8页
对于齿轮类航空发动机附件传动系统零件,复杂的工作环境对齿轮表面抗疲劳和耐磨性能提出更高要求。激光冲击强化技术通过使材料表面发生剧烈塑性变形,引入残余压应力,同时提升表面硬度。均匀的残余应力场和表面硬度分布对提升零件疲劳... 对于齿轮类航空发动机附件传动系统零件,复杂的工作环境对齿轮表面抗疲劳和耐磨性能提出更高要求。激光冲击强化技术通过使材料表面发生剧烈塑性变形,引入残余压应力,同时提升表面硬度。均匀的残余应力场和表面硬度分布对提升零件疲劳寿命和耐磨性尤为重要,因此,如何获得均匀的残余压应力场和硬度分布,是激光冲击强化工艺研究的一个重要方面。本工作提出一种4层搭接激光冲击强化加工路径方案,采用有限元数值模拟和实验相结合方法,分析激光冲击强化后残余应力和显微硬度力学性能参数的特征。采用有限元数值模拟方法,对多点冲击9310齿轮钢材料的残余应力空间分布均匀性进行研究。采用实验方法,分析激光能量和冲击次数对9310齿轮钢材料残余应力和显微硬度的影响。结果表明,4层搭接激光冲击强化加工路径方案,能够获得较均匀的表面残余压应力场;随着激光能量和冲击次数增加,表面残余应力和显微硬度也随之增大,但增加幅度会减少,表现出一定饱和趋势。 展开更多
关键词 激光冲击强化 有限元法 残余应力 多点冲击
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SLM成形梯度体积分数镍钛合金Gyroid点阵结构
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作者 李毅 王晓强 +3 位作者 陈志桥 周燕 文世峰 史玉升 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第4期1179-1194,共16页
通过选区激光熔化技术成形的点阵结构因其优异的抗冲击性能和能量吸收性能在航空航天、机械装备和生物医学等领域受到广泛关注。在本工作中,采用选区激光熔化(SLM)技术制备了不同体积分数的均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构,利用有限元... 通过选区激光熔化技术成形的点阵结构因其优异的抗冲击性能和能量吸收性能在航空航天、机械装备和生物医学等领域受到广泛关注。在本工作中,采用选区激光熔化(SLM)技术制备了不同体积分数的均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构,利用有限元模拟对Gyroid点阵结构的成形精确度、压缩特性及其在受压变形过程中的应力分布进行了系统研究。结果表明:该点阵结构的压缩曲线可以分为三个阶段,即弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和结构逐层失效阶段;随着体积分数的增大,SLM成形梯度sheet型Gyroid点阵结构吸收总能量增加,Gyroid点阵结构的压缩模量和屈服强度也逐渐增大;在压缩载荷作用下,均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构的应力主要集中于倾斜曲面间的连接区域;随着梯度点阵结构局部体积分数梯度减少,应力集中更加严重;随着梯度点阵结构梯度范围增大,梯度点阵结构形成的应力梯度区间增大;均质和梯度sheet型Gyroid点阵结构压缩断裂行为均为脆性断裂。 展开更多
关键词 NITI合金 Gyroid点阵结构 激光选区熔化 力学性能 有限元模拟
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碳化硅陶瓷基复合材料激光加工技术研究综述
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作者 尹泽坤 梅雪松 崔健磊 《航空制造技术》 北大核心 2025年第14期42-63,共22页
碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研... 碳化硅陶瓷基复合材料(SiC_(f)/SiC和C_(f)/SiC)(CMC-SiC)作为一种典型的难加工材料,因其优异的耐高温、抗氧化和高强度性能,在航空航天、国防军工等领域的极端服役环境中展现出巨大的应用潜力。本文系统报道了CMC-SiC激光加工技术的研究现状,包括连续激光和长/短脉冲激光加工及超快脉冲激光加工在该材料加工领域中的现状,并探讨了气体、液体、超声振动、电磁等多种能场复合激光加工方法对加工质量的提升效果,分析了激光加工过程中存在的热影响区、氧化层、层间开裂、纤维拔出等关键问题,总结了当前多能场协同加工CMC-SiC的研究成果,为促进多能场复合加工技术的深入发展与应用提供参考。 展开更多
关键词 碳化硅 陶瓷基复合材料(CMC) 激光加工 复合能场 激光钻孔
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激光选区熔化压气机点阵叶轮成形工艺研究
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作者 魏取龙 姜丽红 +5 位作者 刘征 张文玮 赵明杰 王冠刚 郭正华 余强强 《推进技术》 北大核心 2025年第5期299-310,共12页
压气机叶轮轻量化设计能提升其工作效率和服役寿命,而叶轮因不能改变其外形结构而不适用于拓扑优化的方式。为此,选择去除内部材料填充点阵结构成为轻量化设计的理想选择。本研究以压气机叶轮为研究对象,轻量化设计和成形工艺为目标,采... 压气机叶轮轻量化设计能提升其工作效率和服役寿命,而叶轮因不能改变其外形结构而不适用于拓扑优化的方式。为此,选择去除内部材料填充点阵结构成为轻量化设计的理想选择。本研究以压气机叶轮为研究对象,轻量化设计和成形工艺为目标,采用激光选区熔化技术,以Ti-6Al-4V粉末为材料,研究体心立方(BCC)和Gyroid两种点阵结构填充压气机叶轮的成形工艺。结果表明,设置叶轮外壳工艺参数:激光功率190 W,扫描速度1250 mm/s,扫描策略中对轮廓进行扫描;设置点阵结构参数:激光功率210 W,扫描速度1200 mm/s,不进行轮廓扫描,可以实现点阵叶轮完整成形。点阵结构的填充可以实现约20%的减重,点阵叶轮在成形过程中的变形量为0.12~0.13 mm,比实体叶轮降低了0.23 mm,因而点阵结构的设计能够改善成形过程中的变形。本研究通过完整的工艺流程实现了叶轮轻量化设计和制造。 展开更多
关键词 压气机叶轮 点阵结构 激光选区熔化 TI-6AL-4V 成形工艺
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激光增材制造异构金属材料的研究进展
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作者 王旭雷 王丽芳 +2 位作者 李加强 周航 朱刚贤 《机械工程材料》 北大核心 2025年第8期8-14,共7页
激光增材制造异构金属材料具有独特的异构组织结构和强韧性机制,能够打破金属材料强度与韧性之间的传统矛盾,实现强韧性同步提升。简要介绍了异构组织及其强韧性协同机理,详细阐述了双峰结构、谐波结构、层状结构、梯度结构、双相结构等... 激光增材制造异构金属材料具有独特的异构组织结构和强韧性机制,能够打破金属材料强度与韧性之间的传统矛盾,实现强韧性同步提升。简要介绍了异构组织及其强韧性协同机理,详细阐述了双峰结构、谐波结构、层状结构、梯度结构、双相结构等5种典型异构金属材料的激光增材制造方法、组织演变和性能优化,归纳总结了不同异构金属材料的优缺点,提出了目前存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 激光增材制造 异构组织 强韧性 力学性能
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TiNbZr难熔中熵合金激光熔覆过程温度场和流场模拟
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作者 陈育钒 刘晋 +3 位作者 刘艳 胡登文 杨川 王雷 《表面技术》 北大核心 2025年第9期138-151,共14页
目的激光熔覆可以通过精确控制熔池中能量的分布和熔池的流动,改善涂层的凝固特性和成分分布。基于其快速熔化凝固过程的复杂性,难以实时监测熔池的熔凝行为,数值模拟成为研究熔池演化的重要工具。方法结合数值模拟与实验验证,建立考虑... 目的激光熔覆可以通过精确控制熔池中能量的分布和熔池的流动,改善涂层的凝固特性和成分分布。基于其快速熔化凝固过程的复杂性,难以实时监测熔池的熔凝行为,数值模拟成为研究熔池演化的重要工具。方法结合数值模拟与实验验证,建立考虑熔池传热、流体动力学和自由表面的激光熔覆三维有限元模型,模拟在TC4上熔覆TiNbZr难熔中熵合金的过程。结果通过模型和实验对比发现,成形参数平均偏差为5.15%,最大偏差为8.88%。研究了激光热源、对流换热、辐射散热和基体热传导对熔池温度场和熔池轮廓的影响,表明基体中热传导是主要的热损失方式。进一步分析熔池凝固界面可知,从熔池底部到顶部,形态参数(G/R)逐渐减小,而冷却速率(G×R)逐渐增大,验证了凝固组织从平面晶向柱状晶,最后到等轴晶的变化情况,且尺寸逐渐减小。结合涂层各位置元素分析的物理实验结果可知,马兰戈尼对流导致熔池两侧及底部存在拐点,阻碍了元素的混合,基体中V元素在熔池中心偏聚,粉末中的Zr元素在熔池上边缘偏聚,发生宏观偏聚。结论基于数值模拟和物理实验,对温度场和速度场进行了定量评估,激光熔池中的热传导对涂层的凝固形貌具有显著影响。平顶光束激光源的独特能量分布影响了熔池内的质量传输,进一步对涂层的成分分布产生了影响,这种定量评估有利于精确控制熔池中的能量分布和流体流动,以预测并改善涂层的凝固特性和成分分布。 展开更多
关键词 激光熔覆 数值模拟 激光熔池 温度场 流场模拟
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座舱功能试验压力控制系统建模与PID控制器设计 被引量:10
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作者 韩叶飞 方刚 +1 位作者 胡永祥 姚振强 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1074-1079,共6页
针对座舱功能试验压力控制系统参数调试不允许在飞机座舱上直接进行的问题,建立了包括气动减压阀阀芯构件动态特性与试验管道压力变化过程等因素在内的座舱功能试验压力控制系统模型,可使压力控制系统设计客观化、解析化.通过对系统模... 针对座舱功能试验压力控制系统参数调试不允许在飞机座舱上直接进行的问题,建立了包括气动减压阀阀芯构件动态特性与试验管道压力变化过程等因素在内的座舱功能试验压力控制系统模型,可使压力控制系统设计客观化、解析化.通过对系统模型进行线性化和拟合降阶,再根据降阶模型应用解析化方法,设计了座舱功能试验压力控制系统的比例、积分、微分(PID)控制器,并对设计结果进行了仿真验证.结果表明,解析化方法设计的PID控制器可以满足飞机座舱功能试验压力控制系统的技术要求. 展开更多
关键词 座舱功能试验 压力控制 模型线性化 比例、积分、微分控制器
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冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响 被引量:12
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作者 曹宇鹏 葛良辰 +4 位作者 冯爱新 花国然 蒋苏州 杨聪 陈文龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期195-202,220,共9页
目的针对高斯光冲击下,冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响,调节参数以获得材料表面良好的力学性能。方法通过改变激光光斑直径,借助有限元软件ABAQUS,分别模拟了球面波、平面波传播方式对7050铝合金残余应力分布的... 目的针对高斯光冲击下,冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响,调节参数以获得材料表面良好的力学性能。方法通过改变激光光斑直径,借助有限元软件ABAQUS,分别模拟了球面波、平面波传播方式对7050铝合金残余应力分布的影响,并借助X射线衍射残余应力仪对模拟结果进行验证。结果当冲击压力为2 GPa时,光斑直径为2 mm呈球面波,光斑直径为4 mm呈平面波。变化冲击压力能够改变冲击波在材料内部的传播形式,当冲击峰值为2 GPa时,3 mm光斑由球面波向平面波转变,冲击压力达到3 GPa时,完全转化为平面波。球面波对表面残余应力、深度方向残余应力的影响均较平面波小,影响层深差为50μm。模拟结果与测试结果误差在15%以内,具有较好的一致性。结论采用3 mm光斑进行冲击时,合理利用冲击压力对传播方式的影响能够获得较同样条件下平顶光冲击时更均匀的表面应力分布,其影响层深及最大残余应力情况与平顶光冲击时的差异较小。 展开更多
关键词 激光冲击强化 残余应力 7050铝合金 球面波 平面波
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金属激光3D打印过程数值模拟应用及研究现状 被引量:10
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作者 杨鑫 王犇 +3 位作者 谷文萍 张兆洋 刘世锋 武涛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期52-62,共11页
数值模拟可以高效、有针对性地对金属激光选区熔化成型过程中的温度场、熔池形状、残余应力和变形、凝固过程微观组织演变等过程建立相应的模型并对成形件的相关性能做出准确预测,为工艺优化提供科学的依据,显著降低工艺开发成本和缩短... 数值模拟可以高效、有针对性地对金属激光选区熔化成型过程中的温度场、熔池形状、残余应力和变形、凝固过程微观组织演变等过程建立相应的模型并对成形件的相关性能做出准确预测,为工艺优化提供科学的依据,显著降低工艺开发成本和缩短工艺开发周期,有力推动金属增材制造向工业级应用的转变。本文综述了金属激光增材制造过程中温度场、熔池动力学、成形件内部残余应力和变形、显微组织变化4个方面数值模拟的最新研究进展,概述了金属SLM过程数值模拟所取得的最新进展,分析了金属SLM数值模拟领域的研究热点和所存在的计算时间长、成本高等问题,最后提出金属SLM过程数值模拟应将3D打印过程中快速凝固、微熔池等特征与大数据、人工智能、深度学习等技术相结合,进一步提高数值模拟精度,拓宽金属激光增材制造加工窗口,为个性化产品开发提供指导。 展开更多
关键词 金属激光选区熔化 数值模拟 温度场 熔池动力学 残余应力及变形
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激光制造技术在航空领域中的应用 被引量:11
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作者 左铁钏 陈虹 +2 位作者 张冬云 杨胶溪 鲍勇 《航空制造技术》 2008年第21期32-34,共3页
自上世纪70年代大功率激光器件诞生以来,已形成了激光焊接、激光切割、激光打孔、激光表面处理、激光合金化、激光熔覆、激光快速原型制造、金属零件激光直接成形、激光刻槽、激光标记、激光掺杂等十几种应用工艺。
关键词 激光制造 激光表面处理 航空领域 激光刻槽 快速原型制造 激光熔覆 激光合金化 激光打孔 金属零件
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光固化快速成型技术的应用及其进展 被引量:30
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作者 王广春 袁圆 刘东旭 《航空制造技术》 2011年第6期26-29,共4页
光固化成型技术特别适合于新产品的开发、不规则或复杂形状零件制造(如具有复杂形面的飞行器模型和风洞模型)、大型零件的制造、模具设计与制造、产品设计的外观评估和装配检验、快速反求与复制,也适用于难加工材料的制造(如利用SLA技... 光固化成型技术特别适合于新产品的开发、不规则或复杂形状零件制造(如具有复杂形面的飞行器模型和风洞模型)、大型零件的制造、模具设计与制造、产品设计的外观评估和装配检验、快速反求与复制,也适用于难加工材料的制造(如利用SLA技术制备碳化硅复合材料构件等)。这项技术不仅在制造业具有广泛的应用,而且在材料科学与工程、医学、文化艺术等领域也有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光固化快速成型 光固化成型 SLA 领域 光敏树脂 零件制造 材料科学与工程 碳化硅复合材料 原型
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碳化硅陶瓷基复合材料加工技术研究进展 被引量:31
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作者 王晶 成来飞 +2 位作者 刘永胜 刘小瀛 张青 《航空制造技术》 2016年第15期50-56,共7页
碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-Si C)是一种新型战略性热结构材料,在航空、航天、核能等高新技术领域具有广阔应用前景。但CMC-Si C材料硬度高、不导电等特性决定了实现其高精度、高质量加工较为困难。综述了CMC-Si C材料的传统加工和特种... 碳化硅陶瓷基复合材料(CMC-Si C)是一种新型战略性热结构材料,在航空、航天、核能等高新技术领域具有广阔应用前景。但CMC-Si C材料硬度高、不导电等特性决定了实现其高精度、高质量加工较为困难。综述了CMC-Si C材料的传统加工和特种加工工艺的研究现状与进展,重点阐述了激光加工陶瓷及CMC-Si C材料的加工机理和加工效果。最后,指出了CMC-Si C材料加工技术的发展趋势。 展开更多
关键词 碳化硅陶瓷基复合材料 激光加工 加工机理
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激光熔覆裂纹的形成机理及控制方法 被引量:21
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作者 于承雪 景财年 李怀学 《航空制造技术》 北大核心 2012年第4期75-79,共5页
激光熔覆技术是利用激光辐射使熔覆材料和基体表面同时熔化并快速凝固、从而显著改善基体材料物理性能的一种新工艺方法。但激光熔覆工艺的选择不当则会使熔覆层产生裂纹、气孔、未熔合等,从而影响熔覆制件的综合性能。本文研究了激光... 激光熔覆技术是利用激光辐射使熔覆材料和基体表面同时熔化并快速凝固、从而显著改善基体材料物理性能的一种新工艺方法。但激光熔覆工艺的选择不当则会使熔覆层产生裂纹、气孔、未熔合等,从而影响熔覆制件的综合性能。本文研究了激光熔覆裂纹的种类以及熔覆层的应力类型,分析了裂纹产生的机理,指出材料间热膨胀系数、弹性模量的明显差别及激光熔池区域的温度梯度所决定的热应力是熔覆层裂纹形成的根源。并从熔覆材料和基体材料的合理选择、成形工艺参数的合理设计及热处理等方面,阐述了熔覆裂纹的影响因素和控制方法。 展开更多
关键词 激光熔覆 裂纹 应力 形成机理
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激光微孔加工技术及应用 被引量:17
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作者 杨立军 孔宪俊 +3 位作者 王扬 丁烨 张宏志 迟关心 《航空制造技术》 2016年第19期30-38,共9页
随着高端、精密装备的飞速发展,人们对高质量、大深径比微孔的需求越来越紧迫。基于此,介绍了飞秒激光与水导激光两种加工微孔的技术,首先探讨了两种微孔加工技术的原理并且回顾了两种微孔加工技术的研究现状;然后着重讨论了激光工艺参... 随着高端、精密装备的飞速发展,人们对高质量、大深径比微孔的需求越来越紧迫。基于此,介绍了飞秒激光与水导激光两种加工微孔的技术,首先探讨了两种微孔加工技术的原理并且回顾了两种微孔加工技术的研究现状;然后着重讨论了激光工艺参数、打孔方式、加工环境(真空、气体、液体、化学环境)、激光与水束光纤耦合对于高质量微孔加工的影响;最后总结了两种微孔加工技术在航空航天领域的应用以及当前面临的问题。 展开更多
关键词 飞秒激光 水导激光 微孔 加工
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