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面向重型水轮机的高强韧焊接材料及技术研究进展
1
作者 王星星 王远航 +15 位作者 卢一凡 石如星 刘怀亮 彭岩 凌自成 张雷 陈小明 潘昆明 耿在明 张雷 马怀立 杨杰 王威 土比木乃 赵永军 王文德 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期19-30,共12页
重型水轮机作为水电机组的核心部件,其性能和可靠性直接关系到水电机组的稳定运行与长效发挥。焊接工艺在水轮机制造中起着关键作用,焊接材料的正确选用直接决定了水轮机的服役可靠性。随着水电技术的不断发展以及对大规模、高效率水电... 重型水轮机作为水电机组的核心部件,其性能和可靠性直接关系到水电机组的稳定运行与长效发挥。焊接工艺在水轮机制造中起着关键作用,焊接材料的正确选用直接决定了水轮机的服役可靠性。随着水电技术的不断发展以及对大规模、高效率水电机组的需求日益增长,水轮机所需材料的性能标准也在不断提高。在高水头、大容量水电机组中,水轮机承受着极大的机械载荷与恶劣的工作环境,因此对焊接材料的强度、韧性及耐腐蚀性能提出了更严苛的要求。本文综述了重型水轮机高强韧焊接材料的研究进展,针对转轮、导叶及蜗壳等关键部件在高水头、大容量水电机组中的应用特点,探讨了制造过程中焊接材料及技术的关键问题。系统分析了重型水轮机用马氏体不锈钢、高强钢及复合材料研究领域的国内外动态,重点关注了锻焊结合、增材制造及表面强化等新技术,提出了优化焊接材料强度、韧性和耐腐蚀性能的全生命周期制造策略,旨在优化焊接材料的综合性能,确保水轮机在各种工作条件下的可靠性与长期稳定运行。 展开更多
关键词 水电机组 水轮机 焊接 增材制造 表面强化 马氏体不锈钢
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大型水电装备关键部件高性能制造新技术新工艺
2
作者 蒋元龙 王星星 +10 位作者 彭岩 张雷 温暖 刘怀亮 石如星 耿在明 潘昆明 陈小明 马怀立 土比木乃 张雷 《精密成形工程》 北大核心 2025年第3期90-101,共12页
大型水电装备中转轮、水斗、叶片等关键部件在水电机组稳定高效运行过程中发挥着至关重要的作用。为满足这些部件在极端工况下的性能要求,高性能制造技术应用显得尤为重要。近年来,先进锻焊工艺、焊接与增材制造、激光熔覆技术、喷涂技... 大型水电装备中转轮、水斗、叶片等关键部件在水电机组稳定高效运行过程中发挥着至关重要的作用。为满足这些部件在极端工况下的性能要求,高性能制造技术应用显得尤为重要。近年来,先进锻焊工艺、焊接与增材制造、激光熔覆技术、喷涂技术等制造技术在水电装备关键部件领域的应用成效显著。本文概述了大型水电装备关键部件高性能制造技术研究现状,重点讨论了锻造、焊接与增材制造、激光熔覆、喷涂等技术在转轮、水斗、叶片等关键部件中的应用现状。通过对水电装备关键部件锻造工艺参数、焊接残余应力、激光熔覆及喷涂表面强化效果等进行系统探讨,深入分析了这些技术工艺在部件性能提升方面的优势与挑战。锻造工艺能够有效改善材料力学性能和组织结构,提高部件抗疲劳性和冲击韧性;焊接与增材制造工艺有助于降低制造过程中产生的残余应力与变形,提升部件连接质量;激光熔覆及喷涂技术则能有效增强部件表面耐磨性、抗腐蚀性及抗氧化性,从而延长使用寿命。此外,还指出现阶段大型水电装备关键部件制造研究存在的不足之处,对相关领域的未来研究重点进行了展望。 展开更多
关键词 水电装备关键部件 锻造 焊接与增材制造 激光熔覆 喷涂
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表面张力对激光焊接熔池及匙孔的影响 被引量：3
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作者 彭进 许红巧 +4 位作者 杨晓红 王星星 谢世华 李俐群 张定宇 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期7-14,I0003,共9页
基于FLUENT19.0软件,建立了激光焊接热-流耦合模型,对比分析了不同表面张力温度系数(为负值)对熔池流场的影响.结果表明,随着表面张力温度系数的减小,熔池后方顺时针漩涡的流动趋势逐渐减弱,甚至消失,而且焊接飞溅的数量增多.纵截面熔... 基于FLUENT19.0软件,建立了激光焊接热-流耦合模型,对比分析了不同表面张力温度系数(为负值)对熔池流场的影响.结果表明,随着表面张力温度系数的减小,熔池后方顺时针漩涡的流动趋势逐渐减弱,甚至消失,而且焊接飞溅的数量增多.纵截面熔池长度逐渐增加,纵截面熔池流体最大流动速度逐渐增大,熔池横截面的面积逐渐减小.当表面张力温度系数为-2.5×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.28 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为2.89 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.52 mm^(2);当表面张力温度系数为-3.5×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为3.73 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为3.53 m/s、熔池横截面面积的平均值为4.03 mm^(2);当表面张力温度系数为-4.9×10^(-4)N/(m·K)时,熔池长度平均值为4.14 mm、熔池流体最大流动速度的平均值为4.09 m/s、熔池横截面面积的平均值为3.28 mm^(2). 展开更多
关键词 激光焊接 表面张力 熔池 匙孔
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高氮无镍不锈钢研究进展及应用
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作者 曲青博 王星星 +7 位作者 施建军 李花兵 王青川 彭岩 贾连辉 陈金虎 李桂变 方乃文 《精密成形工程》 北大核心 2025年第8期94-106,共13页
近年来,功能性高氮无镍不锈钢的研究引起了广泛关注。与传统含镍不锈钢相比,高氮无镍不锈钢通过用氮元素代替镍元素进行合金化,不仅保持了不锈钢的优异特性,还能大幅度降低镍的使用量,减少对这一贵重金属的依赖。氮元素的加入能够显著... 近年来,功能性高氮无镍不锈钢的研究引起了广泛关注。与传统含镍不锈钢相比,高氮无镍不锈钢通过用氮元素代替镍元素进行合金化,不仅保持了不锈钢的优异特性,还能大幅度降低镍的使用量,减少对这一贵重金属的依赖。氮元素的加入能够显著提升不锈钢的耐点蚀性以及力学性能,使其在工业领域展现出良好的应用前景。本文首先对近年来国内外关于高氮无镍不锈钢的研究进展进行归纳与总结,对材料制备、性能优化等方面的研究成果进行了概述。其次,从成分设计与制备、组织和力学性能等多个关键方面对高氮无镍不锈钢的研究进行详细评述,耐腐蚀性分析和生物相容性方面的研究显示,高氮无镍不锈钢在多种腐蚀介质中表现优异,特别适用于海洋、化工等腐蚀环境。其次,总结了高氮无镍不锈钢研究中存在的不足,如何平衡氮元素含量与材料综合性能,仍是当前研究的难点之一。最后,指出优化成分、调整热处理工艺提升高氮钢性能,是实现该材料在力学性能、加工性能方面更大突破的主要方式,为高氮无镍不锈钢相关研究及应用提供理论依据和参考信息。 展开更多
关键词 高氮无镍不锈钢 制备工艺 力学性能 耐蚀性 生物兼容性
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激光焊接过程的熔池动态行为研究 被引量：5
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作者 彭进 许红巧 +4 位作者 王星星 李帅 李俐群 龙伟民 陈本乐 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1-7,I0003,共8页
文中首先采用高速摄像在线监测系统对激光自熔焊、激光填丝焊熔池动态行为进行分析,并对焊缝成形进行对比分析,进一步采用数值模拟的方法对激光自熔焊、激光填丝焊填充金属作用下的焊接熔池动态行为进行对比分析.研究结果表明,激光自熔... 文中首先采用高速摄像在线监测系统对激光自熔焊、激光填丝焊熔池动态行为进行分析,并对焊缝成形进行对比分析,进一步采用数值模拟的方法对激光自熔焊、激光填丝焊填充金属作用下的焊接熔池动态行为进行对比分析.研究结果表明,激光自熔焊匙孔壁后方熔池表面附近出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况,在匙孔开口后方出现了金属隆起,金属的隆起尺寸较大,激光自熔焊焊缝成形较差,表面有凹坑出现.激光填丝焊匙孔壁后方熔池表面出现由匙孔开口处向熔池尾部流动的情况,但在其下方出现由熔池尾部回流向匙孔的流动,虽然也会产生焊接飞溅,但焊接飞溅的尺寸相对较小,而且由于液态金属的填充作用,焊缝表面不易出现下凹的缺陷,焊缝成形良好.与激光自熔焊相比,液态熔滴进入熔池后,匙孔壁后方的熔体流动速度波动程度明显增大. 展开更多
关键词 激光焊接 熔池 匙孔 数值模拟
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钛合金/钢异种材料熔化焊研究现状 被引量：4
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作者 李帅 夏月庆 +4 位作者 王星星 刘中英 吴港 董红刚 贾连辉 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第14期184-190,共7页
钛合金具有比强度高、耐腐蚀和耐高温等优点,但其推广应用受限于高制造成本。而钢是应用最广泛的传统结构材料,具有制造成本低、力学性能优异等优点,但其具有高温可靠性且耐蚀性较差、密度比较大。钛合金/钢异种材料的高可靠性连接能充... 钛合金具有比强度高、耐腐蚀和耐高温等优点,但其推广应用受限于高制造成本。而钢是应用最广泛的传统结构材料,具有制造成本低、力学性能优异等优点,但其具有高温可靠性且耐蚀性较差、密度比较大。钛合金/钢异种材料的高可靠性连接能充分发挥两种材料在性能和经济上的优势互补,在航空航天、能源化工、海洋装备和医疗器械等诸多领域具有广阔的应用前景。因此,开展钛合金与钢连接方面的研究工作具有重大意义。钛合金和钢在物理化学性能方面的差异导致二者连接过程中存在诸多问题,主要集中于以下两个方面:(1)残余应力大。由于热膨胀系数的差异性,钛合金/钢异质材料连接接头会产生较大的残余应力,严重影响连接接头的可靠性。(2)脆性金属间化合物的形成。室温下,Fe在Ti中的固溶度极小(仅为0.05%~0.1%),而在钛合金/钢连接接头中容易形成一系列Fe-Ti脆性金属间化合物,造成接头脆化、韧性降低甚至开裂。近年来,研究人员通过改变连接工艺和制备合金化焊料等措施调控脆性金属间化合物的形成,改善接头的可靠性,取得了一些突破性进展。在诸多连接方法中,熔化焊方法具有焊前准备简单、生产效率高和连接件尺寸外形限制少等特点,是实现钛合金/钢异质金属高可靠性连接的主要焊接方式。本文总结了近年来采用熔化焊方法实现钛合金/钢连接的国内外研究成果,探讨了中间层种类、焊接参数对接头微观组织演变和力学性能变化的影响规律,讨论了钛合金/钢连接技术存在的问题,以期为钛合金/钢连接领域的研究和技术发展提供理论依据及技术参考。 展开更多
关键词 钛合金/钢 熔化焊 中间层 焊接参数
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高通量方法在钎焊领域的应用现状 被引量：1
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作者 王星星 何鹏 +3 位作者 李帅 张墅野 骆静宜 佐藤裕 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-7,I0001,共8页
高通量方法作为"材料基因组技术"三大核心要素之一,在材料成分设计、组织分析、性能优化、过程模拟等方面起着关键性作用.钎焊技术作为焊接与连接领域的重要分支之一,是现代制造业中材料连接应用最广的方式.首先对高通量方法... 高通量方法作为"材料基因组技术"三大核心要素之一,在材料成分设计、组织分析、性能优化、过程模拟等方面起着关键性作用.钎焊技术作为焊接与连接领域的重要分支之一,是现代制造业中材料连接应用最广的方式.首先对高通量方法在钎焊领域的应用研究进行概述,其次主要对近5年有关高通量制备钎料、软钎焊和硬钎焊领域高通量计算方面的最新研究进行高度归纳、总结,最后提出了目前钎焊基因工程研究的局限性,特别是高通量方法与钎焊技术有机组合方面存在的不足之处,同时指明了高通量方法在钎焊领域应用研究发展的方向,为未来实现钎焊4.0、智能钎焊工厂等提供技术支撑和参考信息. 展开更多
关键词 钎焊基因工程 高通量方法 分子动力学 第一性原理
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