3D打印树脂模在重型燃机透平叶片制造中的应用技术研究

针对重型燃机高温透平叶片精铸流程长、试验迭代慢的特点,介绍了3D打印树脂模在燃机叶片精密铸造开发过程中的应用情况。重点阐述了3D打印树脂模的材料特性、强度控制方法、表面特性以及适应精密铸造过程的工艺匹配方法,为采用树脂模直接成型叶片创造了条件。

纳米SiC颗粒增强AZ91D复合材料的制备及性能

利用高能超声辅助法制备纳米SiC颗粒(n-SiCp)增强AZ91D镁基复合材料(n-SiCp/AZ91D),并对其显微结构和室温力学性能进行测试分析。结果表明:纳米SiC颗粒的加入能够起到细化晶粒的作用,纳米颗粒在基体中的分布比较均匀,超声波辅助技术能够有效地分散纳米颗粒,在重力铸造下所制备的复合材料的抗拉强度、屈服强度和硬度均高于基体,尤其是屈服强度较基体提高了57%。

纳米SiC颗粒增强ADC12铝基复合材料的制备及性能

采用机械搅拌和超声分散相结合的方法制备出了纳米SiC颗粒增强ADC12铝合金基复合材料,并对制备出的复合材料进行微观结构分析和力学性能测试。结果表明,与基体合金相比,当纳米SiC颗粒的含量为2.0%时,所制得的复合材料的抗拉强度、弹性模量、断面收缩率及硬度分别提高23%、43%、160%和7.4%。用扫描电镜对试样拉伸断口的形貌和SiC颗粒的分散情况进行观察,发现纳米SiC颗粒在基体内呈均匀的弥散分布,没有发现大的团聚。同时,纳米SiC颗粒的均匀分布起到了阻碍或者阻止裂纹产生和扩展的作用。

高能超声处理在制备纳米SiC颗粒增强镁基复合材料中的作用

利用高能超声复合法制备了纳米SiC颗粒增强AZ91D复合材料(n-SiCp/AZ91D),并对高能超声效应及其对颗粒/熔体的作用机理进行了分析。测试分析表明,n-SiCp/AZ91D复合材料组织致密,n-SiCp在基体中分散较好,没有发生界面反应。高能超声作用产生的声空化和声流效应,对颗粒/熔体能够起到除气、除渣、高温、高压及润湿作用,将n-SiCp均匀分布到金属熔体中。

高能超声法制备SiCp／AZ91D纳米复合材料

采用高能超声法制备纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基纳米复合材料。高能超声能够使纳米级陶瓷颗粒在镁合金熔体中有效分散,所制备的复合材料抗拉强度和屈服强度等力学性能比基体有所提高。其中所用SiC颗粒粒径在40nm左右,在0.5%的添加量下复合材料可以获得较好的性能,铸态条件下抗拉强度超过200MPa。

纳米SiCp增强AZ91D复合材料的摩擦磨损性能

采用超声波分散法制备了纳米SiCp增强AZ91D复合材料,研究了基体及复合材料在干滑动摩擦情况下的摩擦磨损性能。结果表明,与基体镁合金相比,复合材料的硬度、耐磨性都有显著提高。随着SiCp含量的增加,复合材料的耐磨性也逐渐增强。用激光扫描显微镜对试样的磨痕进行了分析,发现AZ91D的磨损机制以严重的粘着磨损即擦伤磨损为主,而复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主,纳米SiCp的加入改变了材料的磨损机制。

纳米SiCp增强镁基复合材料的高温磨损性能

采用机械搅拌与高能超声处理相结合的分散方法制备了纳米SiCp增强的镁基复合材料,研究了基体及其复合材料从常温到300℃温度范围内的磨损性能。结果表明,基体和复合材料在试验温度范围内的磨损量都经历了从轻微磨损到严重磨损的转折点,复合材料的转折温度要比基体材料的高。轻微磨损阶段主要发生磨粒磨损和粘着磨损,当温度超过临界转变温度后,磨损机制转变成严重的粘着磨损和大片的剥层磨损,并伴随着严重的氧化磨损。

大尺寸重型燃机叶片三坐标测量方法

由于重燃叶片尺寸大,且目前没有明确的测量基准,文章在一般的6点找正方法的基础上进行改进,增加了精建坐标系的过程。对两种找正方法进行对比,结果表明,精建坐标系更接近叶片的理论坐标系,在精建坐标系下进行尺寸检测,其测量的结果具有更高的可信度和可重复性。

重型燃机涡轮空心叶片定向凝固数值模拟

文章采用铸造模拟软件Procast,模拟了重型燃机涡轮空心叶片的定向凝固过程,研究了不同的抽拉速度对凝固时固液界面形态及铸件微观组织的影响,得到了较优抽拉速度。模拟结果表明,随着抽拉速度减小,固液界面趋于水平,定向柱晶分布均匀,取向良好。对模拟得到的较优抽拉速度进行试验验证,制备了具有较为理想的晶粒组织的实物叶片。

单晶叶片定向凝固过程的数值模拟研究

高温合金涡轮叶片的缘板部分存在横截面的突然扩展,造成定向凝固过程中极易产生杂晶缺陷.本文以自主研发的M4706DS合金作为研究材料,采用Bridgman定向凝固技术制备某单晶叶片,并通过Procast数值模拟软件分析定向凝固过程中叶片缘板处温度场的分布及过冷区域的形成,预测叶片缘板产生杂晶的可能性,模拟结果显示通过降低缘板部分的抽拉速率,可以有效地降低缘板处过冷度,从而减少杂晶形成,这与定向凝固实验结果吻合良好.

燃气轮机叶片热裂缺陷的应力形成及演化研究

为揭示精铸过程中应力对热裂缺陷的影响,选取某重型燃气轮机透平导向叶片作为研究对象,采用熔模精密铸造工艺成型该叶片。通过观测叶片热裂的宏观和微观形貌,结合数值模拟软件Procast计算叶片不同位置凝固过程的应力,研究了应力的形成及演化过程,对比了铸件变形的数值计算结果与实测值。结果表明:数值计算结果与实测值吻合较好;热裂的形成与应力演化息息相关,但应力不是裂纹产生的唯一条件;型壳对叶片应力的影响较复杂,需判定型壳的位移大小与铸件收缩量是否一致;通过控制或降低叶片的应力可有效消除热裂缺陷。

某重型燃机透平叶片异常组织形成机理研究

采用数值模拟计算方法并结合实验研究了MAR-M247镍基高温合金高温透平叶片异常组织形成机理。结果表明:异常组织是由宏观偏析导致;形成封闭孤岛,无液体对流交换,冷却速率慢是形成宏观偏析的充分条件;形成封闭式温度梯度,且温度梯度变化大,凝固方式发生改变是形成宏观偏析的必要条件。通过优化浇注系统消除了宏观偏析。

精铸工艺对重型燃机叶片质量的影响研究

采用数值模拟的方法,研究精铸工艺参数对某重型燃机叶片铸件质量的影响规律,优化工艺参数,指导生产实际。研究结果表明:在文章研究范围内,随着浇注温度的升高,叶根缺陷大幅度减少,叶身缺陷变化不大;随着模壳温度的升高,叶身的缺陷大幅度增多,叶根缺陷略有下降,叶顶缺陷变化不明显;随着模壳厚度的增加,叶根和叶身的缺陷急剧减少,叶顶的缺陷变化不明显。

基于悬臂结构型芯的燃机叶片铸造过程位移、壁厚演化研究

以某具有悬臂蛇形蜿蜒状冷却通道的燃机叶片作为研究对象,通过精密铸造成型方法制备叶片毛坯,并采用Olympus壁厚测量仪获取壁厚点数据,同时结合数值计算软件PROCAST模拟型壳预热过程及充型凝固过程,研究并阐述了型壳/型芯的位移变化及叶片壁厚演化过程。结果表明:叶片壁厚超差的根本原因是型壳预热阶段悬臂型芯发生了张开变形,其与型壳的位置匹配确定了初始壁厚的形成,并影响至后续浇注过程;充型凝固过程因持续时间短,对最终壁厚的形成无显著影响;合金的固态收缩阶段对叶片的轮廓尺寸影响很大。

几种镍基高温合金的过冷能力和单晶可铸性的研究与比较

对6种镍基高温合金熔体在陶瓷型壳中的凝固行为进行了检测,得出了各种合金的液相线温度TL、临界形核温度TN和临界形核过冷度ΔTN=TL-TN,发现它们具有明显不同的过冷能力。在单晶叶片的铸造实验中,具有高过冷能力(高于40℃)的合金在宏观上抗杂晶能力最强,但容易形成枝晶碎臂微观缺陷。具有中等过冷能力(20~30℃)的合金,既能有效防止宏观杂晶缺陷的发生,又能避免微观碎晶的形成,显示出最佳的单晶可铸性。而具有很低过冷能力(低于10℃)的合金,抗杂晶能力非常弱,表现出很差的单晶可铸性。镍基高温合金具有相似的化学成分,却显示出明显不同的过冷能力和单晶可铸性,对其原因还需要做进一步的研究。

氧缺陷型光催化剂构建、失活及其稳定性研究进展

氧缺陷构筑可以缩小光催化材料的带隙(E_(g))以提高材料光响应能力,引入的缺陷能级促进了光生载流子的分离与传输。此外,氧缺陷的构筑提高了材料吸附、活化O_(2)分子的能力,促进活性氧物种(ROS)的产生以提高有机污染物的降解效率。然而,氧缺陷结构易被活性物种氧化或有机分子占据,表现为光催化材料活性的衰退。列举了氧缺陷型光催化材料的构筑方法和失活原因,总结了通过表面包覆、有机物桥连、异质结构筑和金属粒子沉积等手段提高氧缺陷结构稳定性的方法及其机理,梳理了失活材料的常用再生方法及原理,旨在为高活性、高稳定性氧缺陷型光催化材料的设计与改性提供参考。

压载对M4761单晶高温合金再结晶行为的影响

研究了单晶高温合金M4761浇注完成后的铸态组织特征,以及在不同压载、不同固溶温度下M4761单晶合金再结晶组织演变规律。结果表明:由于凝固偏析的存在,M4761单晶高温合金枝晶干与枝晶间显微组织存在明显的差异,枝晶干γ’尺寸比枝晶间小;M4761单晶高温合金再结晶层深度随着固溶温度、载荷的增加而增大,当固溶温度低于1220℃时,再结晶层深度增加缓慢,接近γ’相溶解温度(约1220℃),再结晶深度增加速度加快;再结晶晶界处,γ’相富集且尺寸较大,从压痕表面到再结晶的晶界处,γ’相的尺寸由小变大,由晶界到合金内部基体处,γ’相均匀分布。固溶温度较高时,γ’相钝化呈球状形貌。

一种含Re镍基单晶高温合金的长时组织演化规律研究

研究了一种含Re镍基单晶高温合金的长时组织演化规律。通过选晶法在真空定向凝固炉中制备出[001]取向的单晶合金试棒,经过热处理后,在大气炉中进行950℃的高温长时时效,研究了不同时间时效后的单晶试棒γ/γ′的筏化规律。研究结果表明:该单晶高温合金具有良好的长时组织稳定性,在950℃/10000 h时效下无TCP相析出,2000 h、5000 hγ′相与基体保持共格,有粗化趋势,10000 h后由于元素迁移,γ/γ′相界面能和弹性应变能降低,导致γ′呈长方体与立方体共存。

基于燃机叶片精铸温度场的控制方法研究

通过埋放热电偶测量了型壳冷却过程的温度曲线,验证了数值计算在温度场计算方面的有效性。采用铸造模拟软件PROCAST计算了精铸过程铸件的一维温度场,重点分析了不同工艺参数对温度梯度和凝固时间的影响。结果表明,铸件温度梯度及凝固时间严格与铸件/铸型间的热流密度相关,其中,温度梯度与瞬态热流密度相关,凝固时间与铸件冷却全过程中的等效热流密度相关;铸件模数、铸型边界换热系数对热流密度的影响最大,优先调控此参数可最大程度改变温度梯度和凝固时间;同时,分析了存在缩松缺陷的燃机叶片温度场特点,并根据文中研究结果优化了工艺方案,验证了温度场建立方法的可行性。

短视频自媒体内容建构模式——以抖音账号“四川观察”为例

随着媒介融合的深入,各类传统媒体将视角转向了短视频,“四川观察”就是一个典型的例子。本文将主要运用内容分析法,从短视频的内容建构模式出发,以抖音短视频账号“四川观察”的内容创作模式为例,探寻UGC和PGC内容建构模式下,短视频自媒体内容创作的困境,并为短视频创作者们提供一条可行的视频内容建构的思路。