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机器学习在航空发动机钛合金研究中的应用进展 被引量：9
1
作者 弭光宝 孙圆治 +1 位作者 吴明宇 李培杰 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第1期66-78,共13页
高性能航空发动机的不断发展对钛合金的综合性能提出更高要求,基于不同合金化元素作用机理的材料成分设计技术是实现钛合金改性的重要途径。对于日益复杂的航空发动机钛合金材料体系,不同元素的相互作用机理及精准设计难度极大。基于Mo... 高性能航空发动机的不断发展对钛合金的综合性能提出更高要求,基于不同合金化元素作用机理的材料成分设计技术是实现钛合金改性的重要途径。对于日益复杂的航空发动机钛合金材料体系,不同元素的相互作用机理及精准设计难度极大。基于Mo当量和密度泛函等传统设计已不能满足未来需求,机器学习成为一种可行且高效的理论工具。本文在介绍钛合金机器学习基本原理和方法的基础上,综述通过机器学习实现航空发动机钛合金成分设计及工艺优化的最新研究成果,重点比较不同机器学习模型在预测力学性能及高温氧化性能上的特点及优势,最后对未来基于主动学习框架设计航空发动机钛合金成分的研究方法进行展望,指出Mo/Al当量设计与机器学习相结合、复杂多组元合金材料简化元素设计等是今后重要发展方向。 展开更多
关键词 航空发动机钛合金 机器学习 性能预测 合金成分优化 主动学习
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钛铝系合金的非等温氧化特性 被引量：3
2
作者 欧阳佩旋 陈航 +2 位作者 孙若晨 李培杰 弭光宝 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期26-33,共8页
采用TGA/DSC同步热分析实验,SEM和EPMA表征及理论计算等方法对TiAl和Ti3Al合金在纯氧气氛下1450~1570℃的非等温氧化行为进行研究。结果表明:当氧化温度高于TiAl合金熔点时,TiAl合金熔体表面形成连续、致密的Al_(2)O_(3)阻氧层;熔体中Al... 采用TGA/DSC同步热分析实验,SEM和EPMA表征及理论计算等方法对TiAl和Ti3Al合金在纯氧气氛下1450~1570℃的非等温氧化行为进行研究。结果表明:当氧化温度高于TiAl合金熔点时,TiAl合金熔体表面形成连续、致密的Al_(2)O_(3)阻氧层;熔体中Al与O反应的吉布斯自由能比Ti,Cr和Nb低50~150 kJ·mol^(-1),TiAl合金熔体中Al原子的扩散系数(D)约为Ti原子的1.7倍,Al原子不断扩散到熔体表面,且优先与O反应形成连续、致密的Al_(2)O_(3)层;Al_(2)O_(3)阻氧层阻隔氧和金属离子向基体内外扩散,且TiAl合金熔化吸热,降低基体温度,减缓氧化速率,使TiAl合金在1450~1570℃范围的抗非等温氧化性优于Ti3Al合金。 展开更多
关键词 TIAL合金 非等温氧化 氧化机理 氧化动力学 着火
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成形态选区激光熔融Ti-6Al-4V钛合金缺陷与微观组织研究进展 被引量：3
3
作者 李琛 弭光宝 +2 位作者 冯艾寒 黄旭 曲寿江 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第3期44-51,共8页
选区激光熔融(Selective laser melting,SLM)近年来在钛合金制造领域应用广泛,然而,其性能受限于工艺缺陷和马氏体组织特征。综述了SLM技术下成形态Ti–6Al–4V合金的缺陷和微观组织研究进展,包括缺陷和微观组织类型、调节SLM工艺参数... 选区激光熔融(Selective laser melting,SLM)近年来在钛合金制造领域应用广泛,然而,其性能受限于工艺缺陷和马氏体组织特征。综述了SLM技术下成形态Ti–6Al–4V合金的缺陷和微观组织研究进展,包括缺陷和微观组织类型、调节SLM工艺参数对减少缺陷和改善微观组织的作用以及基于变体选择的β→α相变研究。在综述目前研究的基础上,指出完善工艺参数与组织特征联系以及研究工艺参数对相变变体选择的影响是今后研究的重要方向。 展开更多
关键词 钛合金 选区激光熔融 工艺参数 缺陷 微观组织 变体选择
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石墨烯增强钛基复合材料界面调控及强韧化机理研究进展 被引量：5
4
作者 弭光宝 陈航 +1 位作者 李培杰 曹春晓 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期20-35,共16页
高超声速飞行器等航空装备的快速发展对钛合金综合性能及应用水平提出更高要求。采用传统热工艺技术制备钛合金的性能已经接近或达到理论极限。传统技术很难大幅提高钛合金的综合性能,探寻石墨烯技术改性钛合金成为一个重要发展方向。然... 高超声速飞行器等航空装备的快速发展对钛合金综合性能及应用水平提出更高要求。采用传统热工艺技术制备钛合金的性能已经接近或达到理论极限。传统技术很难大幅提高钛合金的综合性能,探寻石墨烯技术改性钛合金成为一个重要发展方向。然而,钛合金中石墨烯的界面反应控制难度大,如何获得具有良好结合强度的石墨烯/钛界面是石墨烯增强钛基复合材料性能提升的基础与关键。本文在分析制约石墨烯增强钛基复合材料发展系列问题基础上,重点介绍石墨烯增强钛基复合材料微观组织、界面特征以及静态/动态力学性能、摩擦磨损、抗氧化性能和石墨烯强韧化机理等方面的研究进展,探讨现阶段解决石墨烯增强钛基复合材料分散均匀性、界面结合性和组织致密性的方案和优缺点,最后指出该类型材料在界面调控、大规模制备和性能稳定性等方面技术面临的挑战,并提出该类型材料发展应与理论计算技术、先进制备技术和特种功能应用相结合,深化界面优化设计和可控制备,拓宽应用领域。 展开更多
关键词 石墨烯增强钛基复合材料 组织和界面 性能 强化机理 制备技术
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TA15钛合金局部减重中空双层结构超塑成形/扩散连接工艺
5
作者 彭鹏 刘太盈 +6 位作者 蒋少松 侯晨睿 张晋源 李阳 杨尚 韩聪 卢振 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第9期68-74,共7页
在应变速率为0.001 s^(-1)、0.005 s^(-1)、0.01 s^(-1),温度为880℃、900℃、920℃、940℃的条件下对TA15钛合金进行了高温拉伸试验,材料在920℃以上、0.005 s^(-1)以下的延伸率可超过500%,具有优异的超塑性能。计算了TA15钛合金的本... 在应变速率为0.001 s^(-1)、0.005 s^(-1)、0.01 s^(-1),温度为880℃、900℃、920℃、940℃的条件下对TA15钛合金进行了高温拉伸试验,材料在920℃以上、0.005 s^(-1)以下的延伸率可超过500%,具有优异的超塑性能。计算了TA15钛合金的本构方程及在应变速率为0.005 s^(-1)时,不同温度下的应变敏感性指数m值和材料常数K值。通过超塑成形/扩散连接(SPF/DB)工艺,采用有限元模拟对双层结构件的壁厚分布进行分析,并获得了气压加载压力–时间曲线。在温度为920℃时,采用预镂空面板制得了局部减重的中空双层结构件,最小壁厚为0.31 mm,采用超声波C扫描对零件的扩散面积进行分析,结果表明,焊合率高于95%。 展开更多
关键词 超塑成形/扩散连接(SPF/DB) TA15钛合金 双层中空结构 局部减重 超塑性
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Ti_(2)AlNb合金研究与展望 被引量：33
6
作者 刘石双 曹京霞 +3 位作者 周毅 戴圣龙 黄旭 曹春晓 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期3106-3126,共21页
Ti_(2)AlNb合金是新一代航空发动机关键材料,具有低密度、高比强度、抗蠕变和抗氧化等优异特点,使其成为航空发动机用很有前途的轻质高温结构材料。本文综述了近年来国内外关于Ti_(2)AlNb合金的研究进展,从Ti_(2)AlNb合金的合金化、相... Ti_(2)AlNb合金是新一代航空发动机关键材料,具有低密度、高比强度、抗蠕变和抗氧化等优异特点,使其成为航空发动机用很有前途的轻质高温结构材料。本文综述了近年来国内外关于Ti_(2)AlNb合金的研究进展,从Ti_(2)AlNb合金的合金化、相变、组织演变和力学性能四个方面的研究成果进行了简要回顾,旨在更好地指导Ti_(2)AlNb合金在航空领域的工程应用,同时,指出Ti_(2)AlNb合金亟待解决的问题,并对其在航空发动机上的应用进行了展望。 展开更多
关键词 Ti_(2)AlNb合金 合金化 相变 组织演变 力学性能 工程应用
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热处理对2195铝锂合金微观组织与力学性能的影响
7
作者 邢宇涵 蒋少松 侯晨睿 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期217-225,共9页
对T8态2195铝锂合金板材实施不同条件下的固溶处理(430、 450、 470、 490和510℃)以及时效处理(18、 24和36 h),通过室温拉伸试验对固溶和时效处理后合金的抗拉强度与伸长率进行测量,采用SEM、 XRD、 EBSD和TEM对拉伸断口及微观组织进... 对T8态2195铝锂合金板材实施不同条件下的固溶处理(430、 450、 470、 490和510℃)以及时效处理(18、 24和36 h),通过室温拉伸试验对固溶和时效处理后合金的抗拉强度与伸长率进行测量,采用SEM、 XRD、 EBSD和TEM对拉伸断口及微观组织进行观察。结果表明:固溶处理后的应力-应变曲线存在锯齿流变现象,但时效处理后消失,推测其产生的原因是波特文-勒夏特利埃效应。固溶处理可以有效提升合金的塑性,而时效处理则提高了合金的强度。进一步分析固溶与时效过程中的微观组织变化发现, β′相不参与固溶与时效析出,时效处理后强度的增加源于θ′相和δ′相析出产生的沉淀强化及弥散强化作用。 展开更多
关键词 2195铝锂合金 热处理 微观组织 力学性能 时效析出相
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工艺参数对5A90铝锂合金扩散连接质量的影响规律
8
作者 康良炜 蒋少松 +4 位作者 侯晨睿 韩政 邢宇涵 赵文辉 孙甜 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期55-63,共9页
采用金相显微镜、扫描电镜和真空热压烧结炉等设备探究了5A90铝锂合金的扩散连接工艺。结果表明,在扩散连接过程中,随着温度的升高和保温时间的延长,试样中白色强化相增多,空洞减少,焊合度明显提高。剪切强度随扩散连接温度的提高而降低... 采用金相显微镜、扫描电镜和真空热压烧结炉等设备探究了5A90铝锂合金的扩散连接工艺。结果表明,在扩散连接过程中,随着温度的升高和保温时间的延长,试样中白色强化相增多,空洞减少,焊合度明显提高。剪切强度随扩散连接温度的提高而降低,随保温时间的减少而降低,进而使连接强度降低;这主要是由于扩散温度及保温时间对原子扩散过程产生影响。试样界面15μm的粗糙度避免了氧化铝薄膜的过厚,并保证了扩散连接时接头处的局部接触,使氧化膜破裂,得到最佳接头质量。典型参数下的断裂发生在母材中,以穿晶断裂为主要断裂形式,证明了5A90铝锂合金扩散连接接头的可靠性。通过对比分析,得到扩散连接最佳工艺参数为:连接温度540℃、保温2.5 h、表面粗糙度15μm。 展开更多
关键词 5A90铝锂合金 扩散连接 剪切强度 力学性能
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粉末冶金TC4-PCS复合材料的热变形行为
9
作者 佟健博 潘宇 +2 位作者 张文强 王平 张明杰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期90-96,共7页
以聚碳硅烷(PCS)为前驱体,采用粉末冶金无压烧结制备原位自生颗粒增强的TC4复合材料。通过Gleeble-3500热模拟试验机对TC4-1PCS(PCS的质量分数为1%)复合材料进行850~1100℃,0.001~1 s^(-1)的模拟热压缩实验,分析不同参数下复合材料的应... 以聚碳硅烷(PCS)为前驱体,采用粉末冶金无压烧结制备原位自生颗粒增强的TC4复合材料。通过Gleeble-3500热模拟试验机对TC4-1PCS(PCS的质量分数为1%)复合材料进行850~1100℃,0.001~1 s^(-1)的模拟热压缩实验,分析不同参数下复合材料的应力-应变曲线。采用OM,SEM和EBSD等手段分析变形参数对增强相颗粒、基体组织和致密化的影响。结果表明:热变形前TC4-1PCS复合材料存在较多残余孔隙,TiC增强相颗粒尺寸约为5~10μm。TC4-1PCS基体的β转变温度(T_β)介于1000~1050℃之间,在T_β以上进行变形时,TC4-1PCS基体全部为片层状淬火马氏体,而在T_(β)以下变形后基体为双态组织。变形温度决定复合材料的致密度和组织类型,应变速率影响基体相尺寸和残余孔隙率。变形温度的提升和应变速率的降低可以促进TC4^(-1)PCS复合材料的致密化,应变速率的提高对细化组织效果明显。在1050℃,0.1 s^(-1)下变形可以较大程度实现TC4-1PCS复合材料组织细化和致密化。 展开更多
关键词 颗粒增强钛基复合材料 应力-应变曲线 致密化 粉末冶金
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Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr合金环锻件组织演变及力学行为 被引量：3
10
作者 刘石双 周毅 +4 位作者 李娟 曹京霞 蔡建明 黄旭 戴圣龙 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期147-155,共9页
以五元系Ti_(2)AlNb合金Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr(原子分数/%)环锻件为研究对象,借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能检测设备,研究合金在不同固溶温度(850,880,900℃)+750℃时效处理工艺下的组织演变、拉伸性能及断... 以五元系Ti_(2)AlNb合金Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr(原子分数/%)环锻件为研究对象,借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和力学性能检测设备,研究合金在不同固溶温度(850,880,900℃)+750℃时效处理工艺下的组织演变、拉伸性能及断裂行为。结果表明:固溶处理后,随固溶温度的增加,细片层O相易固溶于B2相基体中,粗片层O相逐渐粗化,O相体积分数下降;后经时效处理后,有少量细片层O相从B2相基体中析出,粗片层O相进一步粗化,O相体积分数趋于一致;合金强度随固溶温度增加呈下降趋势,而塑性呈上升趋势;拉伸断口形貌为典型解理和韧窝混合断裂的准解理特征,纵向断口存在微裂纹、滑移特征以及沿拉伸方向伸长的弯曲片层O相;位错在B2/O相界塞积,片层O相尺寸细小,能够有效减小位错滑移距离,使得合金强化作用较强。 展开更多
关键词 Ti-22Al-23Nb-1Mo-1Zr合金 固溶温度 组织演变 拉伸性能 断裂行为
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