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航空航天先进结构材料技术现状及发展趋势 被引量:17
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作者 张国庆 滕超逸 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1-12,共12页
先进材料技术是航空航天高新装备的发展先导,是支撑现代工业的关键基础技术,渗透到国防建设、国民经济和社会生活等方方面面,已成为世界各国争相发展的技术高地和国防重点。本文梳理分析航空航天先进结构材料近年来的技术现状及发展趋势... 先进材料技术是航空航天高新装备的发展先导,是支撑现代工业的关键基础技术,渗透到国防建设、国民经济和社会生活等方方面面,已成为世界各国争相发展的技术高地和国防重点。本文梳理分析航空航天先进结构材料近年来的技术现状及发展趋势,在高性能高分子材料及其复合材料、高温与特种金属结构材料、轻质高强金属及其复合材料、先进结构陶瓷及其复合材料四方面进行重点阐释,明确我国航空航天结构材料的研发与生产仍面临着跟踪研仿多、自主创新少、技术封锁严重、技术瓶颈亟待突破等困境。同时,本文对航空航天结构材料未来研究和发展提出展望,点明建立“产-学-研-用”完整技术体系的重要性。 展开更多
关键词 结构材料 复合材料 高分子材料 高温合金 轻质高强金属 结构陶瓷
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航空发动机高温合金铸件精密成形研究进展
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作者 张攀 汪东红 +7 位作者 肖程波 周乐尧 雷四雄 郑行 谭庆彪 夏小江 黄震 孙宝德 《航空制造技术》 北大核心 2025年第18期162-172,共11页
航空发动机叶片、涡轮后机匣、导向器等高温合金铸件是航空发动机的关键核心部件。即使在材料成分完全已知的条件下,仍然难以制造出尺寸完全合格的铸件,成为我国航空发动机高温合金铸件自主研制中的难题。其中,熔模铸造是高温合金复杂... 航空发动机叶片、涡轮后机匣、导向器等高温合金铸件是航空发动机的关键核心部件。即使在材料成分完全已知的条件下,仍然难以制造出尺寸完全合格的铸件,成为我国航空发动机高温合金铸件自主研制中的难题。其中,熔模铸造是高温合金复杂铸件的主要成形方法。本文全面综述了高温合金熔模铸造技术的发展,分析了熔模铸造工艺流程中存在的缩松和尺寸精度不佳等铸造缺陷问题,介绍了国内外航空发动机高温合金铸件熔模铸造快速成形的研究情况,归纳总结了国内外航空发动机高温合金铸件智能铸造的研究现状,并对航空发动机高温合金铸件精密成形技术的发展方向提出展望。 展开更多
关键词 航空发动机 高温合金 熔模铸造 尺寸精度 铸造缺陷 智能铸造
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铸态GH4730高温合金热变形中的动态再结晶预测研究
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作者 王轶博 赵张龙 +4 位作者 李森 王涛 韦康 万志鹏 昝斌 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期113-119,共7页
采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH4730合金进行了开坯热变形模拟压缩研究,选取的变形温度1060~1160℃、应变速率0.001~10 s-1。通过获得的应力-应变数据,分析了该合金的高温流变行为,基于合金热变形中的加工硬化、动态回复和动态再结... 采用Gleeble-3500热模拟试验机对GH4730合金进行了开坯热变形模拟压缩研究,选取的变形温度1060~1160℃、应变速率0.001~10 s-1。通过获得的应力-应变数据,分析了该合金的高温流变行为,基于合金热变形中的加工硬化、动态回复和动态再结晶软化平衡原理,建立了动态再结晶演化模型;并且建立了合金的动态再结晶体积分数模型。结果表明:Zener-Hollomo参数与峰值应变呈分段线性变化关系,而动态再结晶临界应变与峰值应变呈单一线性变化关系;随着应变的增加,动态再结晶百分数呈S形上升,较高的变形温度和较低的应变速率有利于动态再结晶发生。微观组织实验结果与建立模型预测结果吻合较好,这说明建立的模型可用于铸态GH4730合金热变形的工艺指导。 展开更多
关键词 GH4730高温合金 热变形行为 动态再结晶 微观组织
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航空发动机用高温合金复杂薄壁精密铸件尺寸精度控制技术研究进展 被引量:7
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作者 崔加裕 汪东红 +4 位作者 肖程波 疏达 孙宝德 官邦 丁正一 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期31-44,共14页
高温合金主要应用于涡轮后机匣、扩压器、预旋喷嘴等航空关键热端部件,采用整体精密铸造技术取代“分体铸造+焊接”成形方法,可减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻质量,是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一。然而复杂薄壁... 高温合金主要应用于涡轮后机匣、扩压器、预旋喷嘴等航空关键热端部件,采用整体精密铸造技术取代“分体铸造+焊接”成形方法,可减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻质量,是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一。然而复杂薄壁构件液态精密成型存在尺寸超差难题,导致发动机气动性能降低,装配精度下降,是长期制约我国航空发动机关键构件制造质量的瓶颈问题。本文综述目前国内外在高温合金精密铸造尺寸精度控制方面的研究进展,并对基于数字化和智能化技术的发展趋势进行了前瞻性分析和探讨,未来迫切需要构建液态精密成型数字孪生平台,发展更先进的尺寸变形精准定量智能预测方法以及压蜡模具内腔型面设计理论。 展开更多
关键词 航空发动机 高温合金 尺寸精度控制 熔模精密铸造 复杂薄壁
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铌硅基超高温结构材料成形技术研究进展 被引量:3
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作者 李明 康永旺 郭丰伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期58-67,共10页
铌硅基超高温结构材料被认为是一种有望打破传统镍基高温合金的使用温度极限的材料。但是,由于铌硅基合金本身的高熔点以及较低的塑韧性等,其制备成形的难度远高于现有的高温金属结构材料。本文主要着眼于铌硅基合金复杂制件的成形,综... 铌硅基超高温结构材料被认为是一种有望打破传统镍基高温合金的使用温度极限的材料。但是,由于铌硅基合金本身的高熔点以及较低的塑韧性等,其制备成形的难度远高于现有的高温金属结构材料。本文主要着眼于铌硅基合金复杂制件的成形,综述了铌硅基合金的熔炼技术、熔模精密铸造成形工艺技术、粉末成形工艺技术等方面的最新研究进展,并对铌硅基合金的成形技术中存在的问题进行了分析,在此基础上对其发展趋势进行了展望,认为铌硅基超高温结构材料成形技术仍然处于实验室研究阶段,需要继续在大尺寸母合金熔炼、超高温精密相关辅助技术、合金粉体制备三个方面开展深入研究。 展开更多
关键词 铌硅基合金 真空熔炼 精密铸造 粉末冶金
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镍基高温合金定向凝固过程数值模拟研究进展
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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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涉氢环境及其对高温合金的影响:评述--面向航空发动机潜在应用 被引量:2
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作者 郑亮 李周 +1 位作者 王旭青 张国庆 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期13-30,共18页
随着“双碳”目标的提出,氢作为绿色清洁能源成为未来航空业发展的重要趋势,近年来氢燃料航空发动机备受关注。高温合金是当前燃气涡轮发动机热端部件中应用最广泛的材料,本文综述现有其他领域涉氢环境对合金的影响,为未来氢燃料航空发... 随着“双碳”目标的提出,氢作为绿色清洁能源成为未来航空业发展的重要趋势,近年来氢燃料航空发动机备受关注。高温合金是当前燃气涡轮发动机热端部件中应用最广泛的材料,本文综述现有其他领域涉氢环境对合金的影响,为未来氢燃料航空发动机用高温合金研制和应用提供参考。对内/外氢环境的引入、渗(充)氢方法、氢浓度/氢分布特征及氢稳定存在温度的测量、氢对拉伸、蠕变/持久和疲劳性能的影响以及氢脆的断裂机理进行分述,总结不同成分、制备工艺、原始组织状态、合金化程度以及不同应用领域高温合金在涉氢环境下的力学性能退化因素。结果表明,外氢环境下比内氢环境下力学性能下降更快;合金化程度更高的高温合金氢脆更明显,而高温氢环境下合金性能损伤(蠕变/持久、疲劳和拉伸)倾向较室温明显降低。就燃氢涡轮动力用高温合金在涉氢环境下的力学性能评价及适氢环境高温合金的研制进行展望。燃氢涡轮航空发动机可能面临的涉氢工作环境包括:液氢存储的低温氢环境;用于通道冷却的氢环境;经过气体压缩的高温高压氢环境;以及燃烧产物-高温水蒸气(高温潮湿)环境的影响。重点应关注氢在高温合金中的扩散和渗透、高温合金在高压氢环境下的脆性和腐蚀、高温潮湿环境下氧化和腐蚀行为以及上述多重耦合环境下合金和涂层的退化和防护机制。针对燃氢涡轮发动机工作环境,需要搭建近服役条件的高温合金燃氢环境实验装置,开展燃氢环境对高温合金及零部件的影响研究,建立现役叶片和盘件等热端部件关键用材在涉氢环境中的力学性能数据库和相关标准,并在此基础上适时研发适用于燃氢环境使用的高温结构材料,为氢燃料燃气涡轮航空发动机的应用提供支持。 展开更多
关键词 高温合金 氢燃料燃气涡轮 航空发动机 氢致力学性能退化 氢分布 TIAL合金 氢脆指数
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K439B镍基铸造高温合金800℃长期时效过程中碳化物的演变规律 被引量:3
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作者 高磊 屈星海 +3 位作者 吴一栋 陈晶阳 肖程波 惠希东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期8-12,共5页
K439B镍基合金是一种承温能力达800℃的新型铸造高温材料,在发动机机匣类复杂结构件有重要应用前景。作为该合金中的主要晶界强化相,碳化物在合金长期时效过程中的演化规律尚不清楚。以K439B合金为对象,在800℃下对该合金进行了6000~100... K439B镍基合金是一种承温能力达800℃的新型铸造高温材料,在发动机机匣类复杂结构件有重要应用前景。作为该合金中的主要晶界强化相,碳化物在合金长期时效过程中的演化规律尚不清楚。以K439B合金为对象,在800℃下对该合金进行了6000~10000 h的等温时效实验,研究了其长期时效过程中碳化物的演变规律和转变机理。结果表明,K439B合金的组织稳定性优异。经过长期时效后,晶界和枝晶间组织中仍保留大部分标准热处理态时的MC型碳化物,仅有部分MC型碳化物分解为M_(23)C_(6)型碳化物和γ′相,未出现η相和σ相等TCP有害相。晶界M_(23)C_(6)型碳化物表现出两种不同的粗化行为,一是M_(23)C_(6)型碳化物逐渐宽化,在长期时效后宽度均一,碳化物排列整齐;二是在某些晶界部位,粗化后的M_(23)C_(6)型碳化物呈现不规则的形状,甚至向晶粒内部延伸。晶界M_(23)C_(6)型碳化物并未出现沿整个晶界的完全相连情况,其主要是γ′相颗粒将两个相邻的M_(23)C_(6)型碳化物分隔所致。 展开更多
关键词 K439B镍基高温合金 长期时效 组织稳定性 碳化物
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航空发动机涡轮叶片热障涂层研究进展 被引量:29
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作者 赵云松 张迈 +7 位作者 戴建伟 郭会明 孙志军 郭媛媛 张剑 花银群 霍坤 戴峰泽 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期73-79,共7页
涡轮叶片的热障涂层技术是保障和提升航空发动机性能的关键技术之一,涡轮叶片的工作环境要求热障涂层需要具备隔热性能好、热膨胀系数与基材相匹配、抗氧化性能好、抗熔盐腐蚀性能好等一系列特点,这对热障涂层的材料、结构以及制备工艺... 涡轮叶片的热障涂层技术是保障和提升航空发动机性能的关键技术之一,涡轮叶片的工作环境要求热障涂层需要具备隔热性能好、热膨胀系数与基材相匹配、抗氧化性能好、抗熔盐腐蚀性能好等一系列特点,这对热障涂层的材料、结构以及制备工艺提出了巨大的挑战,是当前航空发动机领域的热点研究之一。本文对构成热障涂层的金属粘结层和陶瓷层材料,以及热障涂层体系结构的研究现状做了详细介绍,并简要介绍了常用的热障涂层制备方法,展望了金属粘结层和陶瓷层材料体系和制备技术的发展趋势,以期为未来航空发动机涡轮叶片热障涂层体系的构建提供有益参考。 展开更多
关键词 涡轮叶片 热障涂层体系 金属粘结层 陶瓷层
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粉末高温合金FGH99电火花电解线切割复合加工试验研究
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作者 印峻 韩钊 +2 位作者 赵宝乐 冯业飞 房晓龙 《电加工与模具》 北大核心 2024年第6期46-51,共6页
为实现粉末高温合金FGH99的高效精密高表面质量加工,提出电火花电解线切割加工方法。首先开展了单向走丝电火花线切割加工FGH99试验,研究了脉冲宽度、脉冲间隔和电压对加工效率、表面粗糙度和重铸层厚度的影响,在脉冲宽度14μs、脉冲间... 为实现粉末高温合金FGH99的高效精密高表面质量加工,提出电火花电解线切割加工方法。首先开展了单向走丝电火花线切割加工FGH99试验,研究了脉冲宽度、脉冲间隔和电压对加工效率、表面粗糙度和重铸层厚度的影响,在脉冲宽度14μs、脉冲间隔15μs、电压30 V的参数组合下可达到加工速度58.41 mm^(2)/min、表面粗糙度Ra3.628μm和重铸层最大厚度3.09μm;基于此,开展了电解线切割精整加工试验,在电压40 V、频率40 kHz、占空比25%、进给速度3 mm/min的条件下获得表面粗糙度Ra0.3μm。结果表明,通过优化电火花和电解线切割加工参数,可实现FGH99材料的高效无重铸层加工,为航空发动机涡轮盘榫槽的高性能制造提供思路。 展开更多
关键词 电火花线切割加工 电解线切割加工 涡轮盘榫槽 粉末高温合金
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高性能金属材料雾化与成形技术研究进展 被引量:11
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作者 张国庆 刘娜 李周 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期95-109,共15页
本文综述北京航空材料研究院在高温合金气体雾化粉末、喷射成形高温合金、粉末冶金TiAl合金以及喷射成形高速钢等高性能金属材料雾化与成形技术研究领域的主要研究成果。北京航空材料研究院开发了高温合金粉末氩气雾化和负压雾化制备技... 本文综述北京航空材料研究院在高温合金气体雾化粉末、喷射成形高温合金、粉末冶金TiAl合金以及喷射成形高速钢等高性能金属材料雾化与成形技术研究领域的主要研究成果。北京航空材料研究院开发了高温合金粉末氩气雾化和负压雾化制备技术和装置,突破粉末氧含量、粒度和非金属夹杂物控制等技术瓶颈,制备出多种高纯、细颗粒、球状高品质的高温合金粉末,已用于先进航空发动机涡轮盘等核心热端部件的研制和生产;发展难变形合金喷射成形技术,解决雾化沉积、致密度控制、形状控制、热加工等关键技术难题,研制的高温合金和高速钢沉积坯致密度达到99.0%以上,开发出低成本高性能喷射成形高温合金和高速钢材料;通过氩气雾化TiAl合金粉末制备及热成形技术研究,获得了高纯低氧球形气雾化粉末和高性能粉末冶金板材。 展开更多
关键词 氩气雾化 喷射成形 高温合金 TIAL合金 高速钢
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航空发动机涡轮叶片超温服役损伤的研究进展 被引量:17
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作者 赵云松 张迈 +6 位作者 郭小童 郭媛媛 赵昊 刘砚飞 姜华 张剑 骆宇时 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期24-33,共10页
涡轮叶片是航空发动机的核心热端部件之一,其安全服役对航空发动机的正常运行至关重要。当发动机遭遇非正常工况时,涡轮叶片的服役温度可能急剧上升并超过正常工作允许温度,即发生超温服役。超温可使叶片遭受严重的组织退化,导致叶片提... 涡轮叶片是航空发动机的核心热端部件之一,其安全服役对航空发动机的正常运行至关重要。当发动机遭遇非正常工况时,涡轮叶片的服役温度可能急剧上升并超过正常工作允许温度,即发生超温服役。超温可使叶片遭受严重的组织退化,导致叶片提前失效。本文介绍了航空发动机涡轮叶片过热检查和失效分析的方法,详细阐述了超温服役对显微组织与力学性能影响的研究进展。此外,本文还对高温合金超温服役损伤评价、寿命预测和组织修复提出了展望,为叶片服役评价与失效分析及新型高温合金的研制提供了参考借鉴和理论依据。 展开更多
关键词 涡轮叶片 超温 显微组织 力学性能
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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
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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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莫来石基耐火材料夹杂物与粉末冶金高温合金FGH96界面反应 被引量:5
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作者 张轶波 郑亮 +2 位作者 许文勇 李周 张国庆 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期20-28,共9页
采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及电解腐蚀方法研究粉末冶金高温合金FGH96中人工植入莫来石基耐火材料夹杂物在原始颗粒态、热等静压和热变形过程中形貌和成分的演变规律,揭示莫来石基夹杂物与合金基体发生界面反应的机制。结... 采用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及电解腐蚀方法研究粉末冶金高温合金FGH96中人工植入莫来石基耐火材料夹杂物在原始颗粒态、热等静压和热变形过程中形貌和成分的演变规律,揭示莫来石基夹杂物与合金基体发生界面反应的机制。结果表明:在原始颗粒态时,人工植入的莫来石基夹杂物为无规则颗粒状;经过高温高压的热等静压固结成形后,夹杂物内部形态和成分未发生明显变化,但夹杂物与基体界面发生置换反应形成了结构复杂的反应层,该反应层由Al、Ti的氧化物构成,并含有较多孔隙。经过25%变形量(温度1080℃、应变速率0.0004 s;)的热变形后,夹杂物主体形态和成分未发生明显变化,而夹杂物外部包覆的反应层随高温合金基体的变形开始从夹杂物上剥离和拉长,并随着金属基体的流动变形,在靠近拉长方向一侧发生聚集;当变形程度为50%时,莫来石夹杂物连同外部包覆的反应层发生破碎变形,形成夹杂物碎块加反应层的复合形态,该复合形态夹杂物呈线状分布,长轴垂直于压缩方向;当夹杂物外部包覆的反应层被剥离、莫来石夹杂物本体破碎后,形成的暴露于高温合金基体的新表面将继续反应生成新反应层,破碎的莫来石夹杂物本体仍然以O、Al、Si为主要组成,但同时含有少量Ni、Cr、Ti、Co、Mo等高温合金中的元素。 展开更多
关键词 FGH4096粉末高温合金 莫来石 夹杂物 界面反应 变化特征
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第三代单晶高温合金DD9显微组织薄壁效应 被引量:2
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作者 杨万鹏 李嘉荣 +5 位作者 刘世忠 赵金乾 王效光 杨亮 王锐 陈巧 《材料工程》 北大核心 2025年第1期55-64,共10页
采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、电子探针仪研究第三代单晶高温合金DD9不同试样(双层壁超冷涡轮叶片、复合气冷涡轮叶片、精铸薄壁试样以及圆柱试棒)的显微组织及其薄壁效应。结果表明:四种试样的显微组织均存在差异。截面尺寸... 采用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、电子探针仪研究第三代单晶高温合金DD9不同试样(双层壁超冷涡轮叶片、复合气冷涡轮叶片、精铸薄壁试样以及圆柱试棒)的显微组织及其薄壁效应。结果表明:四种试样的显微组织均存在差异。截面尺寸相同时,DD9单晶涡轮叶片的铸态一次枝晶间距、γ′相尺寸及铸态与热处理态试样枝晶偏析均大于精铸薄壁试样;完全热处理后,截面尺寸相同的单晶涡轮叶片与精铸薄壁试样的γ′相尺寸相近。随截面尺寸减小,DD9合金薄壁试样铸态一次枝晶间距、铸态与热处理态γ′相尺寸及枝晶偏析均呈减小趋势。 展开更多
关键词 第三代单晶高温合金 DD9 涡轮叶片 截面尺寸 薄壁效应
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DD9合金涡轮叶片电火花制孔工艺研究
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作者 梁威 祝玉兰 +2 位作者 佟浩 李勇 曹培尧 《电加工与模具》 北大核心 2025年第4期13-16,21,共5页
随着航空发动机涡轮前温度的提高,涡轮叶片逐步采用DD9合金等能承受更高温度的第三代单晶高温合金铸造而成,同时在铸造成形后的叶片表面加工出气膜孔进行气膜冷却来降低其表面温度,气膜孔的加工质量对叶片的冷却效果和疲劳寿命具有重要... 随着航空发动机涡轮前温度的提高,涡轮叶片逐步采用DD9合金等能承受更高温度的第三代单晶高温合金铸造而成,同时在铸造成形后的叶片表面加工出气膜孔进行气膜冷却来降低其表面温度,气膜孔的加工质量对叶片的冷却效果和疲劳寿命具有重要影响。为探索针对DD9合金涡轮叶片的低重铸层电火花制孔工艺,分别基于晶体管脉冲电源和Tr-RC电源进行了工艺实验和检测分析。结果表明,基于晶体管脉冲电源加工DD9合金的最大重铸层厚度可优化至18μm,基于Tr-RC电源加工DD9合金的最大重铸层厚度可降低至7μm,同时加工效率明显提高,单孔加工时间从26 s缩短至15 s。此外,若一定程度牺牲加工效率指标,基于Tr-RC电源加工DD9合金的最大重铸层厚度可降低至5μm,此时单孔加工时间增大至90 s。 展开更多
关键词 单晶涡轮叶片 DD9合金 电火花加工 重铸层
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渗铝涂层对DD6单晶高温合金疲劳性能的影响 被引量:1
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作者 董建民 李嘉荣 +1 位作者 甄真 许振华 《材料工程》 北大核心 2025年第1期65-71,共7页
为研究渗铝涂层对DD6合金表面完整性和旋转弯曲高周疲劳性能的影响,采用化学气相沉积(CVD)方法在标准热处理的DD6合金疲劳试样上渗铝,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了渗铝涂层后DD6合金试样横截面组织形貌及元素分布情况,然后分... 为研究渗铝涂层对DD6合金表面完整性和旋转弯曲高周疲劳性能的影响,采用化学气相沉积(CVD)方法在标准热处理的DD6合金疲劳试样上渗铝,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了渗铝涂层后DD6合金试样横截面组织形貌及元素分布情况,然后分别测试未涂层和涂层后试样760℃与980℃的旋转弯曲高周疲劳性能。结果表明:渗铝涂层后试样表层区域主要分为内外两层,外层主要由β-NiAl相组成,内层为扩散层,含有较多固溶强化元素。渗铝涂层会略微降低合金760℃和980℃的旋转弯曲高周疲劳性能,但对高应力幅区的疲劳寿命影响较大,对低应力幅区的疲劳寿命影响较小。表面粗糙度差异、氧化损伤和元素互扩散等因素耦合作用是导致未涂层和涂层试样疲劳寿命差异的本质原因。 展开更多
关键词 DD6 渗铝涂层 疲劳 单晶高温合金
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热腐蚀对K444合金高周疲劳的影响研究
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作者 李明亮 贾旭 +4 位作者 凌晨 于连旭 于苏洋 江荣 宋迎东 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期327-336,共10页
针对热腐蚀致燃气轮机涡轮叶片高周疲劳(High cycle fatigue,HCF)失效问题,使用NaCl+Na2SO4盐对涡轮叶片用K444合金进行热腐蚀,采用SEM、EDS及纳米压痕仪研究了热腐蚀层的微观组织、成分和硬度,基于逐级加载法研究了热腐蚀对K444合金HC... 针对热腐蚀致燃气轮机涡轮叶片高周疲劳(High cycle fatigue,HCF)失效问题,使用NaCl+Na2SO4盐对涡轮叶片用K444合金进行热腐蚀,采用SEM、EDS及纳米压痕仪研究了热腐蚀层的微观组织、成分和硬度,基于逐级加载法研究了热腐蚀对K444合金HCF强度的影响。研究结果表明热腐蚀引起了K444合金的氧化与硫化,硫化层位于氧化层下,同时在与硫化层毗邻的基体中存在γ'相贫乏区。随着热腐蚀时长的增加氧化层逐渐增厚,硫化层厚度出现先增大后减小的趋势,纳米压痕分析得到的硬度顺序为氧化层>基体>硫化层。热腐蚀加速了K444合金的疲劳裂纹萌生,使得K444合金缺口试样的疲劳强度降低了9.68%~23.97%。 展开更多
关键词 镍基高温合金 氧化 热腐蚀 高周疲劳 裂纹萌生
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高温合金制备工艺精确定制:策略、方法与验证
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作者 郑亮 张国庆 +2 位作者 张利冲 许文勇 李周 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期1-25,共25页
高温合金作为航空发动机及工业燃气轮机等重大装备的关键战略材料,其成分/工艺设计优化与过程控制始终是业界关注的核心问题。本工作聚焦高温合金及其部件研制与生产过程中的实际问题,识别制备流程中典型工艺的关键影响因素,综合运用同... 高温合金作为航空发动机及工业燃气轮机等重大装备的关键战略材料,其成分/工艺设计优化与过程控制始终是业界关注的核心问题。本工作聚焦高温合金及其部件研制与生产过程中的实际问题,识别制备流程中典型工艺的关键影响因素,综合运用同步辐射等先进表征技术和高通量实验等方法,设计并优化高温合金制备的关键工艺参数,为工艺技术水平、产品性能、合格率和研发效率提升以及成本降低提供支撑。以涉及液-固与固-固相变的高温合金制备工艺为例,研究母合金熔炼与重熔、气雾化制粉粒度/粒形协同控制、铸造凝固过程孔缺陷控制、粉末存储与除气降氧处理、粉末热等静压固结成形以及热处理等关键环节的精确定制策略与验证方法。同时,还探讨了与高温合金制备过程密切相关的关键辅助材料,如陶瓷耐火材料评价、等温锻造模具材料以及钎焊修复材料的优选使用条件。另外,在工艺定制研究过程中,揭示了若干值得关注的现象:(1)铸造和粉末合金中氧存在形式的影响;(2)合金初始组织状态对热等静压固结成形和热处理过程相变温度的影响;(3)铸造、粉末和增材制造合金、钎焊修复用材料和陶瓷耐火材料中反常相和缺陷的形成与控制等。上述研究为高温合金制备工艺参数的优化定制及工艺过程的精确控制奠定理论基础,并为工业化应用提供可行的实践技术路径。 展开更多
关键词 高温合金 制备工艺定制 粉末冶金 铸造 增材制造 钎焊 辅助材料 高通量实验 同步辐射 氧存在形式 反常相 缺陷
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一种耐腐蚀单晶高温合金不同温度的蠕变性能
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作者 史振学 陈卉 +1 位作者 王效光 刘世忠 《航空材料学报》 北大核心 2025年第5期123-130,共8页
研究一种耐腐蚀单晶高温合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下的蠕变性能,采用扫描电镜和透射电镜分析蠕变断裂组织、断口特征和位错形貌。结果表明:合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下具... 研究一种耐腐蚀单晶高温合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下的蠕变性能,采用扫描电镜和透射电镜分析蠕变断裂组织、断口特征和位错形貌。结果表明:合金在760℃/800 MPa、980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下具有良好的蠕变性能,合金的蠕变曲线表现出基本相同的三阶段蠕变特征,随着温度升高和应力降低,蠕变初始阶段和加速阶段的寿命占比都缩短,而蠕变稳态阶段寿命占比增加。与980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa相比,在760℃/800 MPa条件下起始阶段的蠕变速率较大。在760℃/800 MPa条件下,合金γ′相基本保持立方化形态,基体通道中形成的位错缠结和切割γ′相形成的层错对合金进行强化,合金蠕变断裂形貌为类解理和韧窝混合断裂。在980℃/250 MPa和1120℃/130 MPa条件下,合金发生明显的筏排化,γ′相和γ基体完成拓扑反转;γ/γ′相界面上形成了高密度的位错网对合金进行强化,未形成层错,蠕变后期位错切入γ′相,蠕变断裂形貌为韧窝断裂。在1120℃/130 MPa条件下,蠕变过程中析出少量的片状σ相,合金具有良好的组织稳定性。 展开更多
关键词 单晶高温合金 蠕变性能 组织演化 断裂特征 位错形貌
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