邰清安 发动机模锻技术专家

航空发动机是飞机的核心部件，也是飞机唯一的动力来源。在先进航空发动机的研制中，锻造技术发挥着怎样的作用？邰清安：锻造技术作为一种传统的制造技术在航空工业领域发挥着重要的作用，至今仍是一种不可替代的加工方法。

热处理制度对GH2132合金组织性能的影响

研究了不同热处理制度对GH2132合金组织和性能的影响。采用Thermo-Calc软件对GH2132合金中析出的平衡相进行热力学模拟,以及电子显微镜观察热处理前后合金中微观形貌以及相。结果表明,热处理过程中时效温度对合金中γ'相的析出及分布具有重要影响,固溶处理可以调整合金的晶粒尺寸。随时效温度升高,合金中主要强化相γ'相尺寸及数量均增加,从而增加了合金的抗拉强度和屈服强度。

航空发动机塑性成形技术的应用与展望

以科学的工艺管理理念为指导,以先进的工艺装备为支撑,不断提高我国航空发动机塑性成型工艺技术水平,逐步形成独具特色的,既满足行业需求,又能带动国民经济发展的工艺体系,必将成为我们新一代塑性成型技术研究相关领域技术工作者共同的追求。

应用FEM与圆环镦粗实验测定TC4钛合金高温变形时的摩擦因数

采用圆环镦粗与有限元模拟相结合的方法测定了TC4钛合金高温变形时摩擦因数。利用有限元模拟确定了摩擦因数的理论标定曲线,采用圆环镦粗实验确定圆环内径变化百分比与圆环高度压缩百分比的关系曲线,将圆环镦粗后的内径减小百分比与模拟得到的摩擦因数理论标定曲线进行对比,发现TC4钛合金在干摩擦和玻璃润滑剂的条件下摩擦因数分别为0.58和0.32,与国内外的研究结果吻合。采用有限元模拟确定摩擦因数理论标定曲线的方法,可以克服传统理论解析方法无法考虑的材料特性、温度和应变速率变化的影响的缺点,是测定高温变形过程中工件与模具间摩擦因数的一种非常有效的方法。

Si掺杂对纳米硬质CrAlN涂层结构及性能影响

采用真空阴极电弧离子镀技术在V-4E工具钢表面制备了CrAlN、CrAlSiN两种多元纳米硬质涂层。采用划痕仪、工具显微镜、显微硬度计、球磨仪、SEM、EDS、XRD、TEM及XPS分析了涂层的力学性能、摩擦学性能以及微结构。结果表明:与CrAlN涂层相比,CrAlSiN涂层中Si的掺杂能使晶粒细化,提高涂层硬度和耐磨性、优化膜基结合水平;CrAlSiN涂层中的立方相CrN由(111)择优取向向(200)择优取向转变,晶粒尺寸明显减小,相结构为非晶态Si_3N_4包覆纳米晶复合混合框架结构。

锻造工艺及热处理参数对GH738合金环形锻件组织均匀性的影响

对同一炉材料实施2种不同轧环锻造过程,而后在锻态下进行了1020℃/4 h,1040℃/4 h固溶处理,以及845℃/4 h稳定化和760℃/16 h时效处理。通过对组织变化的对比,分析了锻造工艺和热处理参数对GH738合金环形锻件组织均匀性的影响规律。结果表明:不同锻造工艺对GH738合金环形锻件各部位的组织均匀性的影响不大,2种工艺均可获得均匀的组织,但其晶粒度等级有所不同;较低的固溶温度(1020℃)更有利于提高GH738合金环形件的组织均匀性,较高的固溶温度(1040℃)使得合金的混晶现象更明显。

钛合金叶片流线成因分析

以某航空发动机钛合金叶片为研究对象,采用光学金相(OM)和EBSD等技术对叶片流线和非流线区域的显微组织、位向分布及显微硬度等参数进行了对比分析,揭示了叶片流线的性质和成因,对钛合金叶片工程应用具有重要的参考价值。

基体材料对AlCrN硬质涂层结构及摩擦学性能的影响

采用真空阴极多弧离子镀技术,分别在Cr8、W6、Cr12及V-4E四种不同材质模具钢表面制备了Al Cr N多元纳米硬质涂层。利用划痕仪、工具显微镜、HV显微硬度计、球磨仪、SEM及XRD对Al Cr N涂层硬度,膜层厚度、结合力、摩擦系数进行了对比测试,并对涂层磨痕宽度、划痕宽度、表面形貌及相结构进行了表征。结果表明:相对于其它三种基材,V-4E基材的Al Cr N涂层显微硬度更高、膜基结合力更好、摩擦系数更低、耐磨性最好;四种基材的表面形貌基本一致,均有大颗粒及凹坑,V-4E基材Al Cr N涂层的晶粒尺寸最小,沉积的Al Cr N涂层结构更致密,耐磨性更优异。

Eu2＋掺杂硅基氮氧化物荧光粉的制备与发光特性

为获得接近太阳光的自然发光效果,制备了Eu2＋掺杂的硅基氮化物系列荧光粉,并对其发光特性及原理进行研究.采用碳热还原氮化法制备了Eu2＋掺杂SrSiO3-Sr2Si5N8-SrSi2O2N2红色荧光粉.利用X射线衍射仪（XRD）、荧光分光光度计、MS-CASTEP对产物物相、发光光谱、电子结构进行了测试分析.结果发现：通过调节煅烧工艺参数,可同时获得2种主要物相或者单一物相的荧光粉;所制备的荧光粉,能够在350～400 nm范围内被UVLED很好地激发,根据主晶相的不同,产物的发射光谱可以在400 nm～700 nm波段内调控.采用第一性原理分析了发射峰位于650 nm附近橙红色主晶相Sr2Si5N8∶Eu2＋的电子结构和光物理性能,发现该物相为直接带隙半导体材料,Eu2＋的4f轨道对费米面电子峰起主要作用.Eu2＋掺杂SrSiO3-Sr2Si5N8-SrSi2O2N2是优良的、颜色可调控的红色荧光粉材料.

重型燃机叶片锻造过程的三维热力耦合有限元模拟

利用热力耦合刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的多工步锻造过程进行了数值模拟研究。通过有限元数值模拟,分析了锻造过程中的金属流线分布,得到了温度场、应力应变场等热力参数的场量分布,从而揭示了叶片锻造的变形机理。实际锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了热力耦合有限元模型的可靠性。该研究对掌握叶片锻造变形规律具有重要意义,为叶片锻造工艺的优化设计提供了参考。

固溶温度对GH2787合金组织性能的影响

研究了GH 2787合金在不同固溶温度处理后的组织性能.结果表明,在900、940和980℃固溶处理时,GH 2787合金的晶粒尺寸分别为20、30和40μm.当固溶温度低于γ'溶解温度时,GH 2787合金中的γ'相分布均匀,并有少量针状的η相出现.900℃固溶处理时,GH 2787合金硬度、屈服强度和拉伸强度最高.GH 2787合金的主要强化方式为γ'相沉淀强化和晶界强化.

热传导系数对TC4钛合金热变形过程摩擦因数测定的影响

对TC4钛合金在变形温度为940℃、外径、内径和高度之比为20:10:7的圆环进行圆环镦粗实验,并采用有限元软件DEFORM 3D对镦粗过程进行模拟。结果表明:热传导系数对摩擦因数的测定有很大影响,热传导系数增加导致工件与模具的接触面温度下降,摩擦增加;对于不同的润滑介质应采用不同的热传导系数进行模拟,从而建立不同的理论校准曲线。采用不同的热传导系数分别建立玻璃润滑和干摩擦条件下的理论校准曲线,结合圆环镦粗实验,最终得出TC4钛合金940℃高温变形时在干摩擦和玻璃润滑条件下的摩擦因数值分别为0.59和0.42。

压气机叶片多工步锻造成形过程数值模拟

利用刚粘塑性有限元法,对某重型燃机压气机叶片的多工步锻造过程进行了三维有限元模拟。通过有限元数值模拟,得到了多工步锻造过程中坯料的几何形状变化、温度场和应变场的分布规律以及载荷变化曲线。模拟工艺实验表明,压气机叶片锻造工艺和模具设计合理,数值模拟结果准确可靠。

重型燃机压气机盘淬火过程的数值模拟与工艺优化

通过建立合适的有限元模型，模拟研究了重型燃机压气机盘在不同淬火介质中淬火时的温度变化，把计算得到的冷却曲线与CCT图中的冷却曲线进行比较，来判断压气机盘淬火时的组织转变。模拟计算结果表明，在不同的淬火介质中冷却，均可得到全马氏体组织。但在空气中冷却时，由于温差较小，淬火应力也较小，因而淬火变形和开裂的倾向性较小。由此提出在空气中冷却的淬火工艺方案，并在实际生产中得到了成功运用。

GH696合金弹簧组织和性能特性分析

针对国产GH696合金1.0mm和0.5mm弹簧在稳定化处理后弹力不够的问题,综合分析了组织、性能与固溶、时效工艺之间的关系。结果表明:弹簧弹力不合格的原因主要是合金丝材在时效处理前已经存在大量的较粗大的析出相。

压气机静子叶片锻造过程的三维刚粘塑性有限元模拟

利用三维刚粘塑性有限元法对某重型燃机压气机静子叶片的锻造过程进行了数值模拟分析,揭示了叶片锻造变形规律,并以实际锻造工艺试验对其进行了试验验证。锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了数值模拟结果的可靠性。该研究对压气机静子叶片锻造工艺的优化设计具有重要的指导意义。

熔融沉积增材制造成形碳纤维复合材料的力学性能

采用CF/PLA复合材料,应用熔融沉积成形(FDM)工艺制备了拉伸、弯曲、冲击试件,与纯PLA试件、注塑PLA试件、注塑CF/PLA试件、ABS试件,进行了单轴拉伸、三点弯曲和冲击实验。研究了各个试件的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度,得到了拉伸应力—应变曲线和弯曲载荷—位移曲线。结果表明:应用FDM工艺成形的CF/PLA复合材料具有较好的力学性能,其抗拉强度是纯PLA试件的1.27倍,注塑PLA的1.04倍,最大弯曲载荷、弯曲强度和弯曲模量,分别是纯PLA试件的122.10%、133.33%和156.44%;冲击强度比纯PLA增加15.84%,比注塑PLA提高9.95%,但断裂伸长率下降。

GH4738/GH3536异种高温合金钎焊接头的组织与性能

采用BNi-2镍基钎料对GH4738和GH3536异种高温合金在1040℃×10 min条件下进行真空钎焊,通过扫描电子显微镜和能谱仪分析了钎焊接头的微观组织及物相组成,并测试了钎焊接头的高温强度。结果表明,钎缝与母材界面结合良好,且钎缝组织致密。在钎焊接头观察到3个特征组织区域,分别为元素扩散区、等温凝固区和非等温凝固区。等温凝固区由镍基固溶体组成,而非等温凝固区除了镍基固溶体外,还存在大量的Ni3Si相及少量的富含Cr,Mo的硼化物。在730℃高温条件下,钎焊接头抗拉强度为259 MPa。在拉伸过程中,钎焊接头沿非等温凝固区开裂,而Ni3Si及硼化物等脆性相内部形成的微裂纹促进了钎焊接头的断裂。

Ti3Al合金叶片锻造工艺研究（下）

热加工工艺参数试验 （1）试验方案。 典型件进行挤压、模锻和热处理试验。挤压温度（2组）、终锻温度（2组）及热处理固溶温度（2组）的试验方案见表2，时效工艺为：850℃时效→保温16h→空冷。

Ti3Al合金叶片锻造工艺研究（上）

本文通过压扁试样和叶片不同锻造温度，不同变形量及不同热处理温度对Ti3Al合金组织、性能影响的分析和等温锻造成形试验，确定了Ti3Al基合金叶片的锻造工艺参数，并试制出叶片典型件，测试出基本性能和组织，实现了金属间化合物叶片锻件的锻造成形，为结构设计和研制生产奠定了技术基础。