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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
1
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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金属陶瓷先进高温结构材料的应用及研究进展 被引量：9
2
作者 张勇 张国庆 +4 位作者 李周 王双喜 付书红 王涛 曾维虎 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第17期40-43,59,共5页
主要从应用角度综述了金属陶瓷高温结构材料在航空航天、加工制造和温度测量领域的研究进展,同时分析论述了金属陶瓷的制备原则及其在航空领域的发展趋势。提出金属陶瓷需要在两方面加强研究工作,一方面是开展提高材料断裂韧性方面的基... 主要从应用角度综述了金属陶瓷高温结构材料在航空航天、加工制造和温度测量领域的研究进展,同时分析论述了金属陶瓷的制备原则及其在航空领域的发展趋势。提出金属陶瓷需要在两方面加强研究工作,一方面是开展提高材料断裂韧性方面的基础理论研究,另一方面是注重制备工艺的改进创新。 展开更多
关键词 金属陶瓷 高温材料 应用
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航空发动机高温合金铸件精密成形研究进展
3
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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铌硅基超高温结构材料成形技术研究进展 被引量：3
4
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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高熵碳化物材料研究进展 被引量：2
5
作者 何忠书 丁方政 +7 位作者 玄伟东 张强 赵云松 宋浩睿 邵冠兰 陈建国 王保军 任忠鸣 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期87-99,共13页
高熵陶瓷是近年来得到快速发展的新型材料,吸引了许多研究者的关注,具有的高熵效应赋予了其优异的性能。其中高熵碳化物具有优异的硬度、断裂韧性、隔热性能与抗腐蚀性能,在环境障涂层、热障涂层等领域具有广阔的应用前景。本文详细介... 高熵陶瓷是近年来得到快速发展的新型材料,吸引了许多研究者的关注,具有的高熵效应赋予了其优异的性能。其中高熵碳化物具有优异的硬度、断裂韧性、隔热性能与抗腐蚀性能,在环境障涂层、热障涂层等领域具有广阔的应用前景。本文详细介绍了高熵碳化物的预测理论、合成方法,同时对其抗氧化性能、力学性能、耐腐蚀性能以及隔热性能等方面进行了综述,指出了高熵碳化物在制备应用方面面临的问题,最后展望了高熵碳化物的发展方向。 展开更多
关键词 高熵碳化物 合成方法 环境障涂层 热障涂层 力学性能 隔热性能 耐腐蚀性能
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IN6203DS镍基高温合金与Y_(2)O_(3)陶瓷型壳的界面反应行为研究
6
作者 董龙沛 徐辉 +4 位作者 赵云松 王振梼 甘有禄 王恩会 侯新梅 《耐火材料》 北大核心 2025年第2期99-104,共6页
为探究Y_(2)O_(3)陶瓷型壳应用于某型燃气轮机IN6203DS定向凝固镍基高温合金(以下简称“IN6203DS合金”)低压工作叶片制备的可行性,采用Y_(2)O_(3)粉作为陶瓷型壳的面层材料制备Y_(2)O_(3)陶瓷型壳,基于工业级精铸试验研究了IN6203DS合... 为探究Y_(2)O_(3)陶瓷型壳应用于某型燃气轮机IN6203DS定向凝固镍基高温合金(以下简称“IN6203DS合金”)低压工作叶片制备的可行性,采用Y_(2)O_(3)粉作为陶瓷型壳的面层材料制备Y_(2)O_(3)陶瓷型壳,基于工业级精铸试验研究了IN6203DS合金/Y_(2)O_(3)陶瓷型壳界面反应行为,明晰了合金熔体与陶瓷型壳间的相互作用机制。结果表明:IN6203DS合金/Y_(2)O_(3)陶瓷型壳界面反应的发生归结为物理渗透和化学反应的协同作用。反应后的IN6203DS合金表面有轻微黏砂,其界面反应层厚度约为4~8μm,包括外层的型壳混合部分扩散到界面的合金氧化物和内层的富Hf氧化物。反应后的型壳面层有剥落,其界面反应层厚度约10~20μm。因此,Y_(2)O 3陶瓷型壳可满足某型燃气轮机IN6203DS合金的研制需求。 展开更多
关键词 IN6203DS Y_(2)O_(3)陶瓷型壳 界面反应
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Ni基高温钎料对Cf/SiC陶瓷基复合材料的润湿性研究 被引量：3
7
作者 张勇 张国庆 +2 位作者 何志勇 冯涤 李周 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期5-8,共4页
研究了温度和活性元素Cr对Ni基高温钎料在3D-Cf/SiC陶瓷基复合材料上润湿的影响。采用扫描电镜与能谱仪检查界面微观结构与元素分布,通过X射线衍射仪检测界面产物。实验结果表明:升高温度,Ni基钎料在Cf/SiC上的润湿角减小;并且随钎料中... 研究了温度和活性元素Cr对Ni基高温钎料在3D-Cf/SiC陶瓷基复合材料上润湿的影响。采用扫描电镜与能谱仪检查界面微观结构与元素分布,通过X射线衍射仪检测界面产物。实验结果表明:升高温度,Ni基钎料在Cf/SiC上的润湿角减小;并且随钎料中的Cr的质量分数增加,润湿角减小。润湿过程属于反应润湿,润湿界面生成多种碳化物和硅化物。 展开更多
关键词 Ni基高温钎料 润湿性 活性元素 CF/SIC
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V,Al对Nb-Si系超高温结构材料抗氧化性能的影响 被引量：3
8
作者 康永旺 曲士昱 +1 位作者 宋尽霞 韩雅芳 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 2008年第5期6-10,共5页
采用真空非自耗电弧炉制备了Nb-22Ti-12Si三元以及三种不同V,Al含量的Nb-Ti-Si-V-Al五元Nb-Si合金,研究了四种合金铸态显微组织和1250℃的抗氧化性能。结果表明:V,Al的加入促进了反应Nb3Si→Nbss+Nb5Si3,使合金相组成由Nbss+Nb3Si转变成... 采用真空非自耗电弧炉制备了Nb-22Ti-12Si三元以及三种不同V,Al含量的Nb-Ti-Si-V-Al五元Nb-Si合金,研究了四种合金铸态显微组织和1250℃的抗氧化性能。结果表明:V,Al的加入促进了反应Nb3Si→Nbss+Nb5Si3,使合金相组成由Nbss+Nb3Si转变成为Nbss+Nb5Si3,从而增加了合金中Nbss相体积分数;合金的抗氧化性能随V,Al含量的增加而提高;V,Al的加入使合金氧化皮结构发生了转变,生成了较为致密的氧化皮,降低了合金的氧化速率,减少了合金氧化皮的剥落和金属氧化损失量。Nb-21.9Ti-11.9Si-4.4V-4.1Al经过1250℃/50h氧化后金属损失厚度仅为0.1mm。 展开更多
关键词 Nb-Si系合金 超高温结构材料 金属间化合物 显微组织 抗氧化性能
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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
9
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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镍基高温合金定向凝固过程数值模拟研究进展
10
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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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
11
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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高温氧化对粉末高温合金微观结构和疲劳性能影响研究
12
作者 张禄 余志伟 +4 位作者 陈阳 张磊成 江荣 田高峰 宋迎东 《推进技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期185-200,共16页
为了探究涡轮盘用粉末高温合金表面氧化对其低周疲劳性能的影响,分别针对第三代镍基粉末高温合金的粗晶(Coarse grain,CG)和细晶(Fine grain,FG)材料开展氧化时间对其疲劳性能影响机理的研究。通过在700℃空气环境下开展不同时长的高温... 为了探究涡轮盘用粉末高温合金表面氧化对其低周疲劳性能的影响,分别针对第三代镍基粉末高温合金的粗晶(Coarse grain,CG)和细晶(Fine grain,FG)材料开展氧化时间对其疲劳性能影响机理的研究。通过在700℃空气环境下开展不同时长的高温预氧化实验和低周疲劳(Low-cycle fatigue,LCF)实验,使用SEM和EDS表征LCF断口、表面氧化层结构成分及其强化相形貌变化,揭示LCF裂纹萌生机理。实验结果表明,氧化层厚度随氧化时间而增加,氧元素以氧化侵入的形式进入基体;相同氧化时间下,CG抗氧化性能优于FG;疲劳裂纹萌生于氧化侵入和亚表面夹杂物等应力集中部位,在实验温度下LCF寿命受氧化作用和夹杂物共同影响;高温氧化作用下氧化层呈现分层结构,外层为NiO,中间层为含有Cr_(2)O_(3),TiO_(2)等复杂氧化物及尖晶石相(NiCr_(2)O_(4))的混合层,内层为Al_(2)O_(3);CG二次γ’相氧化后平均尺寸增加,FG二次γ’相平均尺寸没有明显的变化,但两种组织氧化后在晶界附近均观察到长条状的二次γ’相,表明高温氧化作用下晶界优先遭到破坏。 展开更多
关键词 涡轮盘 镍基粉末高温合金 低周疲劳寿命 高温氧化 强化相
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石墨烯增强镍基粉末高温合金复合材料的力学性能 被引量：10
13
作者 吉传波 王晓峰 +1 位作者 邹金文 杨杰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1-6,共6页
采用湿混法将石墨烯纳米片分散到高温合金粉末中,并采用热等静压+热挤压+等温锻造+热处理的方法制备出FGH96镍基粉末高温合金。结果表明:石墨烯纳米片在高温合金中分散均匀,初步发现在后续的热工艺过程中并未发生变性;添加0.1%(质量分数... 采用湿混法将石墨烯纳米片分散到高温合金粉末中,并采用热等静压+热挤压+等温锻造+热处理的方法制备出FGH96镍基粉末高温合金。结果表明:石墨烯纳米片在高温合金中分散均匀,初步发现在后续的热工艺过程中并未发生变性;添加0.1%(质量分数)的石墨烯后,室温抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和43MPa,塑性从21.0%提高到37.3%;650℃条件下抗拉强度和屈服强度分别提高了58MPa和28MPa,塑性从18.5%提高到26.5%。此外对石墨烯增强FGH96镍基高温合金力学性能的作用机制也进行了进一步分析。 展开更多
关键词 石墨烯 粉末高温合金 湿混 力学性能
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不同纤维预制体结构对SiC_f/PyC/SiBCN复合材料力学性能的影响 被引量：13
14
作者 谭僖 刘伟 +1 位作者 曹腊梅 戴圣龙 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期45-51,共7页
使用不同织造方式(二维机织,法向增强2.5维机织和三维五向编织)制备了3种SiC纤维预制体,采用树脂转移模塑(RTM)和聚合物浸渍裂解(PIP)工艺制备了SiC_f/PyC/SiBCN复合材料。观察复合材料的显微组织,测试弯曲强度、拉伸强度、压缩强度等... 使用不同织造方式(二维机织,法向增强2.5维机织和三维五向编织)制备了3种SiC纤维预制体,采用树脂转移模塑(RTM)和聚合物浸渍裂解(PIP)工艺制备了SiC_f/PyC/SiBCN复合材料。观察复合材料的显微组织,测试弯曲强度、拉伸强度、压缩强度等力学性能,探究不同预制体结构对复合材料力学性能的影响行为。结果表明:同一预制体结构在不同方向的纤维分布不同导致材料力学性能的各向异性;不同预制体结构对材料力学性能有着显著的影响。 展开更多
关键词 织造方式 碳化硅纤维 SiBCN 复合材料
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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
15
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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粉末高温合金FGH99电火花电解线切割复合加工试验研究
16
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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时效处理温度对一种第四代镍基单晶高温合金组织 与持久性能的影响
17
作者 李远 赵云松 +5 位作者 郭媛媛 张剑 杨振宇 郑帅 刘晨光 唐定中 《中国材料进展》 北大核心 2025年第6期561-567,共7页
为探究一次时效温度对一种第四代镍基单晶高温合金显微组织和高温持久性能的影响,使用高分辨率场发射扫描电镜和金相显微镜对合金热处理前后显微组织、高温持久断口形貌和断后剖面显微组织进行观察。结果表明:固溶处理可以使(γ+γ′)... 为探究一次时效温度对一种第四代镍基单晶高温合金显微组织和高温持久性能的影响,使用高分辨率场发射扫描电镜和金相显微镜对合金热处理前后显微组织、高温持久断口形貌和断后剖面显微组织进行观察。结果表明:固溶处理可以使(γ+γ′)共晶组织基本消除,合金元素的偏析程度明显减轻。一次时效处理改变γ′相尺寸与形貌,一次时效温度升高使枝晶干γ′相尺寸增加、立方度降低,γ基体通道宽度增加。随着一次时效温度升高,合金在1120℃/137 MPa条件下的持久寿命降低。合金持久性能与γ′相形貌尺寸、体积分数及γ基体通道宽度密切相关。尺寸合适且立方度高的γ′相对位错有较强阻碍作用,且位错在γ基体通道内滑移所需的Orowan应力与基体通道宽度呈反比。通过综合对比评估,确定了该合金最佳一次时效温度为1140℃。 展开更多
关键词 镍基单晶高温合金 时效处理 显微组织 高温持久性能 断口形貌
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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
18
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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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
19
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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