航空航天用钛合金表面工程技术研究进展 被引量：37

1

作者 王欣 罗学昆 +1 位作者 宇波 汤智慧 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期14-24,共11页

钛合金以其高比强度、低密度等优点,被广泛应用于航空航天零件中。然而,钛合金也存在硬度低、耐磨性差、高温氧化抗力差等弱点,表面应力集中敏感导致的疲劳问题也较突出,需利用表面工程技术克服磨损、腐蚀和疲劳3大问题。介绍了近10年... 钛合金以其高比强度、低密度等优点,被广泛应用于航空航天零件中。然而,钛合金也存在硬度低、耐磨性差、高温氧化抗力差等弱点,表面应力集中敏感导致的疲劳问题也较突出,需利用表面工程技术克服磨损、腐蚀和疲劳3大问题。介绍了近10年来钛合金耐磨涂层、抗氧化涂层与抗疲劳表面改性技术的研究进展,并对技术发展趋势进行了展望,为表面工程技术的科研和工程人员提供参考。 展开更多

关键词 钛合金 磨损 氧化 疲劳 涂层 表面改性

在线阅读 下载PDF 职称材料

航空发动机新型热障涂层研究进展 被引量：8

2

作者 彭睿 常振东 孙莉莉 《航空工程进展》 CSCD 2020年第3期308-315,共8页

随着航空发动机使用环境要求不断提升,现有热障涂层技术在热物理性能和热稳定方面难以满足现代航空发动机的发展需求。本文介绍了热障涂层制备工艺,热障涂层材料的设计和选择,以及热障涂层的失效机理;归纳了热障涂层新型材料在材料热物... 随着航空发动机使用环境要求不断提升,现有热障涂层技术在热物理性能和热稳定方面难以满足现代航空发动机的发展需求。本文介绍了热障涂层制备工艺,热障涂层材料的设计和选择,以及热障涂层的失效机理;归纳了热障涂层新型材料在材料热物理性能及材料稳定性方面的研究进展。指出了后续航空发动机新型热障涂层的发展趋势,为后续研究提供了方向。 展开更多

关键词 航空发动机 热障涂层 热物理性能 CMAS

在线阅读 下载PDF 职称材料

喷丸对DD412单晶高温合金表面完整性和疲劳性能的影响 被引量：2

3

作者 王琨 罗学昆 +4 位作者 宋尽霞 周春根 田凯 王一鸣 王欣 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期152-161,共10页

为提高涡轮叶片榫头的疲劳性能,研究了喷丸对DD412单晶合金表面完整性和高温疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、粗糙度仪、显微硬度计、扫描电镜、透射电镜等分别对喷丸前后的表面形貌、粗糙度、硬度梯度、微观组织进行表征,并采用... 为提高涡轮叶片榫头的疲劳性能,研究了喷丸对DD412单晶合金表面完整性和高温疲劳性能的影响规律。采用白光干涉仪、粗糙度仪、显微硬度计、扫描电镜、透射电镜等分别对喷丸前后的表面形貌、粗糙度、硬度梯度、微观组织进行表征,并采用旋弯疲劳试验机测试高温疲劳寿命和极限。结果表明:喷丸后,表面磨削刀痕被消除,显著降低表面微观应力集中系数;试样表层组织发生剧烈塑性变形,并形成深度约0.10~0.32 mm的硬化层。相比未喷丸试样,优化工艺喷丸试样在600℃/500 MPa条件下的旋弯中值疲劳寿命提高21.7倍以上,在600℃下的中值疲劳极限提高了17.3%。经分析认为,喷丸对表面完整性的优化是DD412合金高温疲劳性能提升的主要原因。 展开更多

关键词 喷丸 单晶合金 表面完整性 疲劳寿命 微观组织 硬度

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温氧化环境下BN/SiC涂层的氧化行为及SiC纤维的性能研究

4

作者 赵文青 齐哲 +2 位作者 吕晓旭 杨瑞 焦健 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第20期90-96,117,共8页

利用化学气相渗透(CVI)工艺在SiC纤维表面沉积BN/SiC涂层,并进一步通过表征技术探究含有涂层纤维在高温氧化环境下表面涂层和纤维的理化性能。附着涂层纤维被放置于1050~1200℃的空气环境氧化0.5~2 h,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍... 利用化学气相渗透(CVI)工艺在SiC纤维表面沉积BN/SiC涂层,并进一步通过表征技术探究含有涂层纤维在高温氧化环境下表面涂层和纤维的理化性能。附着涂层纤维被放置于1050~1200℃的空气环境氧化0.5~2 h,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米扫描俄歇仪(AES)和X射线光电子能谱仪(XPS)对氧化后的BN/SiC涂层形貌、结构以及成分进行了表征,最后利用单丝拉伸强度评价了附着BN/SiC涂层的SiC纤维氧化后的力学性能。试验结果表明,BN/SiC涂层在高温氧化后,表面出现气孔、鼓泡、裂纹和氧化物析出等现象,并且BN/SiC涂层未被完全氧化,仍具备保护内部SiC纤维的能力。通过对试验数据进一步分析发现,附着涂层的纤维在1200℃和1350℃氧化后主要失效机理有所差异,前者为涂层和纤维之间形成的缝隙及气孔,而后者为产生的氧化物及其裂纹。 展开更多

关键词 SIC纤维 BN/SiC涂层 高温 氧化产物 单丝强度

在线阅读 下载PDF 职称材料

喷丸强化对FGH96粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响 被引量：10

5

作者 王欣 胡云辉 +2 位作者 王晓峰 汤智慧 邹金文 《航空制造技术》 2017年第13期48-53,共6页

为研究喷丸强化对FGH96粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响,采用不同强度陶瓷丸喷丸强化对合金磨削表面进行了表面处理,并研究了疲劳性能和表面完整性状态。研究结果表明:在650℃下,当应力集中系数由Kt=1提高到Kt=1.7时,FGH96合... 为研究喷丸强化对FGH96粉末高温合金疲劳性能应力集中敏感性的影响,采用不同强度陶瓷丸喷丸强化对合金磨削表面进行了表面处理,并研究了疲劳性能和表面完整性状态。研究结果表明:在650℃下,当应力集中系数由Kt=1提高到Kt=1.7时,FGH96合金磨削状态疲劳极限由583MPa下降到465MPa;经过大强度喷丸强化后,Kt=1.7疲劳极限回复到530MPa;小强度喷丸强化对Kt=1.7疲劳极限无增益作用。大强度喷丸强化消除了加工刀痕,表面粗糙度略有增大,引入了深度达到100μm的残余应力场,在600MPa下疲劳源萌生于次表层,呈单源疲劳模式;小强度喷丸强化无法消除加工刀痕,在600MPa下疲劳源萌生于表层,呈多源疲劳模式。结果证明适宜的喷丸强化工艺可以缓解结构应力集中对粉末合金疲劳性能的削弱。 展开更多

关键词 喷丸强化 粉末合金 疲劳性能 应力集中 敏感性

在线阅读 下载PDF 职称材料

界面层对CVI-mini SiC_(f)/SiC复合材料力学性能的影响 被引量：6

6

作者 赵文青 齐哲 +3 位作者 吕晓旭 焦健 马壮 朱时珍 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期71-77,共7页

利用化学气相渗透法(CVI)在束丝SiC纤维表面沉积BN和BN/SiC两种界面层,并将其制备成mini碳化硅复合材料。应用扫描电镜(SEM)观察了界面层和mini复材的表面和断口形貌,应用原子力显微镜(AFM)表征了界面层的表面粗糙度。采用X射线衍射(XRD... 利用化学气相渗透法(CVI)在束丝SiC纤维表面沉积BN和BN/SiC两种界面层,并将其制备成mini碳化硅复合材料。应用扫描电镜(SEM)观察了界面层和mini复材的表面和断口形貌,应用原子力显微镜(AFM)表征了界面层的表面粗糙度。采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对界面层结构进行表征,利用电子万能试验机对mini复材的拉伸性能进行分析。结果表明,CVI方法制备的BN表面光滑,为层状-岛状生长,与基体结合较弱,其mini复材拉伸强度为970 MPa。热处理后的BN结晶度增强,表面粗糙度增大,与基体的结合略微增强,其mini复材拉伸强度有所提升,为1050 MPa。BN/SiC界面层表面粗糙,为岛状生长,与基体的结合较强,其mini拉伸强度最高,为1720 MPa。 展开更多

关键词 界面层 表面粗糙度 mini复材 拉伸强度

在线阅读 下载PDF 职称材料

孔挤压芯棒导端角对TC17钛合金孔结构表面完整性及疲劳性能的影响 被引量：7

7

作者 马世成 王欣 +4 位作者 宋颖刚 王强 罗学昆 许春玲 汤智慧 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期75-82,共8页

针对TC17钛合金,研究芯棒导端角对孔结构挤压强化效果的影响,表征不同导端角工艺参数下的孔挤压强化后的表面完整性,测试原始及强化试样的高温低周疲劳寿命,分析疲劳断口的形貌特征。结果表明:芯棒导端角对挤压后表面粗糙度有显著影响,... 针对TC17钛合金,研究芯棒导端角对孔结构挤压强化效果的影响,表征不同导端角工艺参数下的孔挤压强化后的表面完整性,测试原始及强化试样的高温低周疲劳寿命,分析疲劳断口的形貌特征。结果表明:芯棒导端角对挤压后表面粗糙度有显著影响,挤压过程中孔壁表层金属塑性流动不均匀导致挤压后孔壁残余应力分布不均匀,挤压出口端残余应力幅值最大,且挤压后孔壁具有一定深度的残余压应力梯度场。芯棒过盈量一定时,随着芯棒后导端角的增大,疲劳寿命增大,后导端角为8°时,强化后中值疲劳寿命增益可达1.74倍,强化效果最好,其最小循环寿命为16331次,高于原始试样的最长循环寿命(13965次)。强化后,不同导端角的裂纹起源均由孔壁中部多源型转变为挤压进口端单源起裂特征。 展开更多

关键词 孔挤压 导端角 TC17钛合金 疲劳寿命 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

SiC晶须增强SiC_(f)/SiC复合材料的力学性能 被引量：6

8

作者 姜卓钰 束小文 +4 位作者 吕晓旭 高晔 周怡然 董禹飞 焦健 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期89-96,共8页

以连续SiC纤维为增强体,采用前驱体浸渍裂解工艺,在复合材料基体中引入SiC晶须制备出多级增强的SiC_(f)/SiC-SiC_(w)复合材料,并采用化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层,研究了SiC晶须及其表面BN界面层对复合材料的性能影响。... 以连续SiC纤维为增强体,采用前驱体浸渍裂解工艺,在复合材料基体中引入SiC晶须制备出多级增强的SiC_(f)/SiC-SiC_(w)复合材料,并采用化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层,研究了SiC晶须及其表面BN界面层对复合材料的性能影响。结果表明:在复合材料中引入SiC晶须后,由于晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等作用增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使SiC_(f)/SiC复合材料的压缩强度有明显提高,当引入体积分数为20%的SiC晶须时,复合材料压缩强度提高了22.6%,可达673.9 MPa。通过化学气相渗透工艺在SiC晶须表面制备BN界面层后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别为414.0,800.3 MPa和22.2 MPa·m^(1/2),较SiC晶须表面无界面层时分别提高了13.9%,8.8%和19.0%。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 SIC晶须 力学性能 BN界面层

在线阅读 下载PDF 职称材料

稀土硅酸盐环境障涂层研究进展 被引量：5

9

作者 周邦阳 崔永静 +3 位作者 王长亮 岳震 焦健 宇波 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期12-23,共12页

陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性,成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。然而,在发动机服役环境下,陶瓷基复合材料面临严重的水汽腐蚀问题,必须在其表面涂覆环境障涂层以延长使用寿命。稀土硅酸盐因具有... 陶瓷基复合材料凭借耐高温、低密度、高温力学性能优异等特性,成为高性能航空发动机热端部件的理想材料。然而,在发动机服役环境下,陶瓷基复合材料面临严重的水汽腐蚀问题,必须在其表面涂覆环境障涂层以延长使用寿命。稀土硅酸盐因具有与基体适配的热膨胀系数、优异的抗水氧腐蚀性能和高温稳定性,是新一代环境障涂层的主要候选材料。本文综述了稀土硅酸盐的特性、制备技术与典型服役性能,重点讨论了稀土硅酸盐分类、热/物理特性以及高温腐蚀过程中的损伤机制和失效机理。最后,提出了多组元稀土硅酸盐高熵化设计以及新型热/环境障涂层体系设计的研究方向,以期为稀土硅酸盐材料的进一步应用提供有益参考。 展开更多

关键词 环境障涂层 稀土硅酸盐 水汽腐蚀 热/物理性能 制备工艺

在线阅读 下载PDF 职称材料

PIP工艺制备SiC晶须增强SiC_(f)/SiC复合材料的性能 被引量：3

10

作者 姜卓钰 吕晓旭 +4 位作者 周怡然 齐哲 高晔 赵文青 焦健 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期82-88,共7页

以不同界面层厚度的SiC纤维为增强相,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备SiC_(f)(PyC)/SiC复合材料,并在复合材料基体中引入SiC晶须,对其性能进行研究。结果表明:热解碳(PyC)界面层厚度约为230 nm时,SiC纤维拔出明显,SiC_(f)/SiC复合材料... 以不同界面层厚度的SiC纤维为增强相,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备SiC_(f)(PyC)/SiC复合材料,并在复合材料基体中引入SiC晶须,对其性能进行研究。结果表明:热解碳(PyC)界面层厚度约为230 nm时,SiC纤维拔出明显,SiC_(f)/SiC复合材料拉伸强度、弯曲强度和断裂韧度分别达到192.3 MPa、446.9 MPa和11.4 MPa•m^(1/2);在SiC_(f)/SiC复合材料基体中引入SiC晶须后,晶须的拔出、桥连及裂纹偏转等增韧机制增加了裂纹在基体中传递时的能量消耗,使复合材料的断裂韧度和弯曲强度分别提高了22.9%和9.1%。 展开更多

关键词 碳化硅 复合材料 SIC晶须 力学性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

正交铺层PIP-SiC_(f)/SiC复合材料的水淬失效行为 被引量：2

11

作者 高晔 姜卓钰 +3 位作者 周怡然 吕晓旭 宋伟 焦健 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期166-172,共7页

铺层方式是影响预浸料铺贴工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料抗热震性能的关键因素之一。以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,基于内聚力模型,对不同正交铺层方式的方形试样开展1200℃高温水淬实验及有限元仿真... 铺层方式是影响预浸料铺贴工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料抗热震性能的关键因素之一。以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料为研究对象,基于内聚力模型,对不同正交铺层方式的方形试样开展1200℃高温水淬实验及有限元仿真研究。结果表明:水淬过程中试样表面温度急剧下降,芯部与表面存在较大温差,顶角与芯部温差最高可达1077℃,导致复合材料的主要失效模式为层间开裂和基体开裂,且试样层间开裂位置与铺层方式有关。由模拟结果可知,由于正交铺层方式的不同,试样的层间开裂位移也存在显著差异:[0/90]与[0/90/0]两种铺层方式层间主裂纹开裂位移约为0.61 mm,而[0/0/90/90]铺层主开裂位移仅为0.04 mm。此外,随着水淬时间的增加,层间主裂纹开裂位移逐渐增大,而次裂纹在开裂后逐渐发生闭合现象。 展开更多

关键词 SiC_(f)/SiC复合材料 铺层方式 水淬实验 PIP工艺 内聚力模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

喷丸对单晶合金中温疲劳性能的强化机制 被引量：6

12

作者 王欣 许春玲 +2 位作者 刘晨光 汤智慧 赵振业 《航空制造技术》 2020年第12期46-52,共7页

为研究喷丸对单晶合金中温疲劳性能的强化机制,采用陶瓷弹丸对单晶合金进行喷丸强化,研究了喷丸单晶合金表面形貌、截面微观组织、铸造微孔和650℃旋转弯曲疲劳性能,并观察了疲劳断口。结果表明:喷丸强化后650℃/Kt=1.7和650℃/Kt=3旋... 为研究喷丸对单晶合金中温疲劳性能的强化机制,采用陶瓷弹丸对单晶合金进行喷丸强化,研究了喷丸单晶合金表面形貌、截面微观组织、铸造微孔和650℃旋转弯曲疲劳性能,并观察了疲劳断口。结果表明:喷丸强化后650℃/Kt=1.7和650℃/Kt=3旋转弯曲疲劳极限分别提高21.3%和12.7%。首先,喷丸强化消除了表面尖锐的加工痕迹,形成了圆滑弹坑,将表面应力集中系数由1.44降低到1.38,这是表面形貌优化机制。其次,喷丸单晶合金表面形成最表面的严重塑性形变层–次表面的线型形变层–里层的小塑性形变层–基体梯度塑性形变层。形变层最表面硬度较基体提高42%,是形变强化机制。此外,在交变载荷下,2~10μm的铸造微孔成为疲劳裂纹源;喷丸强化后铸造孔洞闭合或椭圆化,减小了孔洞位置的应力集中,喷丸对铸造孔洞的形变作用是第3个疲劳强化机制。 展开更多

关键词 喷丸 单晶合金 中温疲劳 强化机制 微孔洞

在线阅读 下载PDF 职称材料

2.5D机织复合材料悬臂梁振动疲劳实验与有限元模拟

13

作者 邓杨芳 王雅娜 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期111-121,共11页

2.5D机织碳纤维增强树脂基复合材料以其在力学性能和复杂构件成型两方面的综合优势,在大涵道比商用涡扇发动机风扇叶片方面具有巨大的应用前景。对发动机风扇叶片来说,振动疲劳是一种不可忽视的工况条件,目前2.5D机织复合材料振动疲劳... 2.5D机织碳纤维增强树脂基复合材料以其在力学性能和复杂构件成型两方面的综合优势,在大涵道比商用涡扇发动机风扇叶片方面具有巨大的应用前景。对发动机风扇叶片来说,振动疲劳是一种不可忽视的工况条件,目前2.5D机织复合材料振动疲劳方面的实验与数值预测模型十分有限。本工作针对一种模拟发动机叶片根部的2.5D机织复合材料悬臂梁结构,建立一阶弯曲振动疲劳行为模拟的多尺度模型,并基于固定周期跳跃的疲劳加载模拟方法,结合主导疲劳失效机制的损伤萌生准则和疲劳刚度退化模型,开展2.5D机织复合材料经、纬向试件振动疲劳实验过程的模拟。基于建立的多尺度模型分析试件危险部位单胞内的应力场,预测经、纬向试件振动疲劳实验后的损伤状态。数值模拟结果与实验后的断口形貌观测结果吻合,验证了本工作提出的2.5D机织复合材料振动疲劳多尺度预测模型的有效性。基于提出的振动疲劳多尺度预测模型,对随着疲劳加载次数累积经向试件工作段单胞内的损伤状态进行了仿真,揭示了2.5D机织复合材料振动疲劳损伤的演化机理。 展开更多

关键词 复合材料 碳纤维 2.5D机织 多尺度 振动疲劳

在线阅读 下载PDF 职称材料

不同氧化温度下涂覆BN涂层SiC纤维的微观结构及性能研究

14

作者 赵文青 齐哲 +3 位作者 石小磊 王雅娜 姜卓钰 焦健 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期127-135,共9页

通过化学气相渗透(CVI)工艺在典型国产SiC纤维表面沉积BN涂层,并在800~1200℃的氧化环境下处理1 h。对涂覆BN涂层的SiC纤维氧化后的形貌、结构以及成分进行表征,通过单丝拉伸强度评价涂覆BN涂层的SiC纤维氧化后的性能变化。结果表明,氧... 通过化学气相渗透(CVI)工艺在典型国产SiC纤维表面沉积BN涂层,并在800~1200℃的氧化环境下处理1 h。对涂覆BN涂层的SiC纤维氧化后的形貌、结构以及成分进行表征,通过单丝拉伸强度评价涂覆BN涂层的SiC纤维氧化后的性能变化。结果表明,氧化温度低于1000℃时,BN涂层及其氧化物层能够有效阻止O_(2)对内部SiC纤维的侵蚀,高于此温度时,SiC纤维被氧化。随着氧化温度的升高,涂覆BN涂层的SiC纤维表面氧化物经历α-B_(2)O_(3)→SiC x O y→非晶SiO_(2)的历程。涂覆BN涂层的SiC纤维单丝拉伸强度随着温度的升高呈衰减趋势,且BN涂层直接暴露在氧化环境下反而降低SiC纤维的抗氧化能力。纤维断裂的失效源先由BN涂层缺陷过渡为B_(2)O_(3)氧化层缺陷最终演变为SiO_(2)氧化层气孔缺陷。 展开更多

关键词 SIC纤维 BN涂层 氧化 单丝拉伸

在线阅读 下载PDF 职称材料

LaZrCeO热障涂层EB-PVD制备及失效机理

15

作者 罗宇晴 李子楠 +3 位作者 朱石刚 何利民 宇波 王玉峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期53-60,共8页

热障涂层作为一种由金属黏结层、陶瓷面层和热生长氧化物组成的防护涂层,在航空发动机涡轮叶片上得到了广泛的应用。采用电子束物理气相沉积技术在Ni基高温合金基体上制备LaZrCeO/YSZ双陶瓷热障涂层。通过调控靶材的沉积能量,研究热障... 热障涂层作为一种由金属黏结层、陶瓷面层和热生长氧化物组成的防护涂层,在航空发动机涡轮叶片上得到了广泛的应用。采用电子束物理气相沉积技术在Ni基高温合金基体上制备LaZrCeO/YSZ双陶瓷热障涂层。通过调控靶材的沉积能量,研究热障涂层成分、相结构及热循环寿命。分析了1100℃热循环下热障涂层失效机理。结果表明,随着靶材沉积能量增大,LaZrCeO涂层中Zr元素含量不断增加,而La/Ce元素比与靶材基本保持一致。同时,随着靶材沉积能量增大,涂层相结构由单一萤石相转变为复合烧绿石和萤石相结构,再转变为单一烧绿石结构。1100℃热循环测试表明,具有复合烧绿石和萤石相结构的LaZrCeO/YSZ双陶瓷热障涂层平均热循环寿命为1518次,表现出较好的热物理性能。随着热循环的进行,金属黏结层中的Al元素向外扩散,形成热生长氧化物(TGO),Cr元素与LaZrCeO和O反应,形成了LaCrO_(3)和ZrO_(2)。Ni元素和Co元素在高温下扩散并与O反应,形成(Ni,Co)(Cr,Al)_(2)O_(4)化合物,使得TGO层或界面层产生裂纹,降低了金属黏结层和陶瓷层之间的韧性,最终导致热障涂层失效。 展开更多

关键词 热障涂层 电子束物理气相沉积 相结构 元素含量 热循环寿命 失效机理

在线阅读 下载PDF 职称材料

不同电子束流EB-PVD制备YSZ热障涂层的组织结构演变、热循环寿命与失效行为分析

16

作者 牟仁德 丁宁 +2 位作者 刘冠熙 罗宇晴 戴建伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期44-52,共9页

采用电子束物理气相沉积技术在不同电子束流下(1.2,1.8,2.4 A)制备YSZ热障涂层,分析表征不同电子束流下YSZ涂层的相结构和显微组织形貌变化,并对热障涂层进行了1150℃热循环寿命测试,同时通过微观组织结构演变对涂层失效行为进行分析。... 采用电子束物理气相沉积技术在不同电子束流下(1.2,1.8,2.4 A)制备YSZ热障涂层,分析表征不同电子束流下YSZ涂层的相结构和显微组织形貌变化,并对热障涂层进行了1150℃热循环寿命测试,同时通过微观组织结构演变对涂层失效行为进行分析。结果表明:不同电子束流下YSZ涂层均具有非平衡四方相结构,随着电子束流的增加,涂层柱状晶尖端结构逐渐由三角状向金字塔状再向山脊状演变,柱状晶由纤细结构转变为粗大结构,枝晶减少,排列有序性增加,由于YSZ涂层柱状晶纳米孔结构的存在使得热导率略微降低。1.8 A制备的YSZ涂层具有895周次的最优异热循环寿命,约为1.2 A下制备YSZ涂层的2倍,2.4 A下制备YSZ涂层的1.3倍,获得了低电子束流制备的纤细柱状晶结构优先烧结失效、高电子束流制备的粗大柱状晶优先热生长氧化(TGO)层应力累积失效的不同组织结构失效行为,1.8 A制备的柱状晶结构可平衡两种失效行为,有效延长YSZ热障涂层热循环寿命。 展开更多

关键词 热障涂层 电子束物理气相沉积 显微结构 热循环 失效行为

在线阅读 下载PDF 职称材料

孔挤压强化工艺参数对GH4169高温合金疲劳寿命影响分析 被引量：3

17

作者 肖值兴 毛建兴 +2 位作者 胡殿印 王欣 王荣桥 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期61-67,共7页

为探究孔挤压强化工艺参数对镍基高温合金GH4169低周疲劳寿命的影响规律,首先建立了经试验验证的孔挤压强化后GH4169带孔平板低周疲劳寿命模型,在此基础上研究了600℃、820MPa、应力比0.1条件下挤压量、前导角、后导角、摩擦因数、芯棒... 为探究孔挤压强化工艺参数对镍基高温合金GH4169低周疲劳寿命的影响规律,首先建立了经试验验证的孔挤压强化后GH4169带孔平板低周疲劳寿命模型,在此基础上研究了600℃、820MPa、应力比0.1条件下挤压量、前导角、后导角、摩擦因数、芯棒材料等典型工艺参数对孔挤压强化后疲劳寿命的影响规律。结果表明:提高挤压量能明显提升疲劳寿命,但过大的挤压量会导致疲劳寿命下降;增加前导角有助于改善挤入面疲劳寿命;后导角对疲劳寿命没有影响;摩擦因数的提高会对孔挤压强化效益产生负面影响;芯棒材料的屈服强度应大于被挤压材料。 展开更多

关键词 孔结构 挤压强化 镍基高温合金 数值模拟 工艺参数 低周疲劳寿命

在线阅读 下载PDF 职称材料

冷挤压GH4169合金孔结构疲劳性能与断口分析 被引量：7

18

作者 王欣 陈星 +4 位作者 胡仁高 胡博 许春玲 汤智慧 古远兴 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期156-162,共7页

对G H4169合金中心孔板材进行冷挤压强化,研究其挤压前后825MPa/600℃/R=0.1疲劳寿命,分析挤压前后表面粗糙度变化和疲劳过程中的残余应力场演化,并细致观察两件挤压试样不同寿命(分别为25105周次和10719周次)断口以分析表面完整性对疲... 对G H4169合金中心孔板材进行冷挤压强化,研究其挤压前后825MPa/600℃/R=0.1疲劳寿命,分析挤压前后表面粗糙度变化和疲劳过程中的残余应力场演化,并细致观察两件挤压试样不同寿命(分别为25105周次和10719周次)断口以分析表面完整性对疲劳过程的作用.结果表明:相比原始试样,冷挤压强化后试样中值疲劳寿命估计量提高了1倍,挤压后较低的表面粗糙度和疲劳过程中稳定的残余应力场是疲劳寿命提高的主要原因.同时,挤压后疲劳寿命标准差增大.由断口定量分析可知,两件试样距疲劳源区0.1mm之后的扩展寿命相当,而萌生寿命(分别为18786周次和5915周次)却相差巨大.造成孔挤压后寿命分散性大的原因是0.1mm以内的裂纹萌生寿命差别.为提高孔结构疲劳性能稳定性,挤压时应注意近表层表面完整性的控制. 展开更多

关键词 冷挤压 孔结构 疲劳 断口定量分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

冷挤压强化对GH4169合金孔结构室温低循环疲劳寿命影响 被引量：3

19

作者 许春玲 王欣 +3 位作者 宋颖刚 王强 罗学昆 汤智慧 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期81-86,共6页

对GH4169合金中心孔板材试样进行冷挤压强化,测试了挤压前后GH4169中心孔板材试样在663 MPa/20℃条件下的低循环疲劳寿命;分别采用扫描电镜、X射线衍射残余应力仪、表面轮廓仪分析了疲劳断口、疲劳过程中残余应力场的演化以及表面形貌... 对GH4169合金中心孔板材试样进行冷挤压强化,测试了挤压前后GH4169中心孔板材试样在663 MPa/20℃条件下的低循环疲劳寿命;分别采用扫描电镜、X射线衍射残余应力仪、表面轮廓仪分析了疲劳断口、疲劳过程中残余应力场的演化以及表面形貌。结果表明:冷挤压强化后孔结构的疲劳寿命提高为原始试样的2.6倍。冷挤压强化对孔壁的强化效果使得冷挤压试样疲劳源萌生于倒角处单源,而原始试样萌生于孔壁多源。经过50000周次疲劳实验,冷挤压强化残余压应力有所松弛,但进口端与出口端的表面残余应力分别保持了55%和75%。冷挤压后孔壁表面粗糙度R_a由0.354μm减小到0.297μm。 展开更多

关键词 冷挤压 GH4169合金 室温疲劳寿命 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

Ti_(2)AlNb合金孔挤压加工残余应力仿真与疲劳实验 被引量：2

20

作者 王彦菊 王欣 +1 位作者 沙爱学 李兴无 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期66-74,共9页

为研究孔挤压强化工艺对Ti_(2)AlNb合金疲劳性能的影响,建立孔强化工艺残余应力仿真分析模型,讨论了孔挤压工艺后表层残余应力分布规律和强化机理;开展孔挤压与未挤压试样的高温低周疲劳性能测试,并对比两种试样的疲劳断口显微组织特征... 为研究孔挤压强化工艺对Ti_(2)AlNb合金疲劳性能的影响,建立孔强化工艺残余应力仿真分析模型,讨论了孔挤压工艺后表层残余应力分布规律和强化机理;开展孔挤压与未挤压试样的高温低周疲劳性能测试,并对比两种试样的疲劳断口显微组织特征。结果表明:孔挤压工艺能够在小孔周围产生较强的残余压应力层,该残余压应力层有效延迟和抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,显著提升了Ti_(2)AlNb试件的高温低周疲劳性能。 展开更多

关键词 Ti_(2)AlNb 孔挤压强化 疲劳性能 有限元分析 残余应力

在线阅读 下载PDF 职称材料