基于小试样的定向凝固镍基合金蠕变性能评估方法

在热处理态定向凝固镍基合金棒材上制取工字型非标准小试样和棒状蠕变标准试样,并进行了不同温度(800,850,900,980℃)下的应力松弛试验和不同应力(标准试样为250,350,450 MPa,小试样为250,350,400,450 MPa)下的蠕变持久试验,研究了标准试样和小试样的松弛蠕变和持久蠕变行为,建立了小试样松弛蠕变速率与标准试样持久寿命的关系。结果表明:小试样和标准试样的持久蠕变曲线均单调递增直至试样断裂,持久蠕变速率曲线均均呈“U”字型,两者的最小持久蠕变速率接近;小试样和标准试样的高温松弛蠕变曲线均单调递减,温度归一化后两者松弛蠕变速率分布在一条线上;持久蠕变和应力松弛试验后标准试样和小试样中γ′相均沿垂直于应力方向聚集粗化,属于N型筏化;标准试样持久寿命与小试样松弛蠕变速率存在线性关系,利用小试样松弛蠕变速率预测的持久寿命和标准试样实际持久寿命接近。

依托现代教育技术优化实验教学

在互联网技术飞速发展的背景下,现代教育技术在教育领域中的应用愈加广泛,它能够为学生构建现代化的教育平台,驱动学生进行更高质量的学习。因此,在小学科学的实验教学中,教师应积极地运用现代教育技术,优化课程教学模式,丰富学生的实验感知,激发并调动他们学习科学的积极性与主动性,提升他们的实践能力和探索能力,为学生今后的发展奠定更为坚实的基础。基于此,本文提出了依托现代教育技术优化小学科学实验教学的方法路径。

DZ411定向凝固镍基合金蠕变性能的快速评估方法

研究了预应变(0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%)、加载应变速率(4.0×10^(-5),1.2×10^(-4),4.0×10^(-4)s^(-1))和连续温度应力松弛试验的初始温度(750,900℃)对DZ411定向凝固镍基合金应力松弛行为的影响;基于加工硬化和回复软化动态平衡的稳态变形,假设稳态松弛应变速率与传统蠕变持久试验的最小蠕变速率随应力的变化规律一致,通过短时应力松弛试验对最小蠕变速率进行预测,并进行验证。结果表明:试验合金在加工硬化和回复软化动态平衡时开始松弛,当预应变不低于1.0%时能快速达到稳态松弛;初始温度对稳态松弛行为的影响较小;加载应变速率会影响起始松弛应变速率,但对稳态松弛应变速率随应力变化的影响较小;通过稳态松弛应变速率主曲线可以预测不同温度、应力下的最小蠕变速率,蠕变持久试验结果均落在稳态松弛应变速率主曲线的99%可靠度曲线内。

定向凝固合金涡轮叶片服役后组织研究

涡轮叶片是飞机发动机中服役条件最为苛刻的部件,其性能关系到发动机的工作安全。因叶片服役环境复杂,服役条件苛刻,在服役中不可避免地形成各类损伤,对其服役损伤进行研究,有着重要的工程意义和经济意义。本工作选用实际服役后的定向凝固合金涡轮叶片作为研究对象,截取叶身上部高度80%横截面位置,利用SEM和EDS分析等方法进行定性和定量的微观组织分析。结果显示:该叶片存在两种不同类型的γ'相。一类γ'相尺寸小,形状规则,另一类γ'相尺寸大,形状不规则;借助对各部位γ'相进行尺寸分布表征,结合截面各部位硬度测试分析,表征了叶片不同部位间的微观损伤程度。结果表明,不同部位的服役工况不同,微观组织损伤程度不同。此外,总结和分析了在叶片个别部位出现的基体裂纹和涂层损伤等情况。

航空发动机涡轮叶片扭转蠕变试验技术

设计搭建了航空发动机叶片高温扭转试验平台,并应用于某型航空发动机DZ417G合金低压涡轮工作叶片的扭转蠕变试验研究。试验结果表明,该叶片在高温及扭转载荷作用下易产生变形,高温蠕变是变形产生的主要原因,变形主要集中于叶冠附近。试验温度对变形速率影响显著。

小学科学新课程实施中出现的问题及对策

为了全面了解小学科学课程的实施情况。客观分析新课标下小学科学教师教育观念的变化与小学生学习方式变化情况及实施科学课程的资源完善情况，及时发现和总结教学改革中形成的好经验、好做法，及时发现和研究教学实践中发现的新问题、新情况。及时研究和探讨新课程教学中的新特点、新规律，不断推进小学科学课程改革的顺利实施，通过对全市小学科学课程实施情况全面的调查分析发现，我市小学科学课程实施中存在如下问题：

IC10合金涡轮叶片叶身不同部位取样的力学性能试验

为评估服役前IC10合金涡轮叶片不同部位的真实材料力学性能,与《航空发动机设计用材料数据手册》中采用标准试棒获得的性能数据进行对比。在选取的新叶片的叶身尾缘、叶背和叶盆处沿叶高方向完成小尺寸的工字形试验件取样,通过优化设计的工装在保证加载同轴度和安装一致性的基础上进行单轴加载试验,即900℃拉伸试验以及900℃、342/374 MPa的持久寿命试验。试验结果表明:试样均在平行段断裂,符合试验设计要求;相比于手册中标准试棒的测试数据,试样的抗拉强度下降约20%,持久寿命缩短达76%~85%;不同叶身部位的原始组织形貌相似,试样性能差别不大;应力提高会导致取样的持久寿命明显降低,其中盆侧取样的降低幅度最大,约64%。相比于标准试棒,叶身的本体取样兼具了铸造叶片的晶体取向和薄壁特征,在一定程度上可以真实反映叶片的力学性能,为客观评价IC10合金涡轮叶片材料力学性能奠定了基础。

CoAl渗层对DD5合金低周疲劳性能的影响研究

为了研究典型工况下CoAl渗层对DD5合金低周疲劳性能的影响,结合DD5合金在燃气轮机涡轮叶片的实际工况需求,用低周疲劳试验对CoAl渗层及无渗层的DD5合金光滑及缺口试件进行对比研究。结果表明:CoAl渗层对光滑试件的低周疲劳性能无显著影响,CoAl渗层及无渗层试件都表现出较明显的应力集中敏感性,且在400℃下CoAl渗层缺口试件低周疲劳寿命明显低于无渗层试件。

基于累积服役2700h后某燃气轮机叶片显微组织的退化判断其服役温度

将累积运行2 700h后DZ411合金燃气轮机叶片的显微组织与原始组织进行对比分析,结合DZ411合金棒在900℃长时热暴露和在850℃不同应力(220,260,280,300MPa)持久后组织中γ′相的变化,对燃气轮机叶片的服役温度进行评估。结果表明:累积运行2 700h后,叶片中大部分位置的显微组织退化损伤不明显,推断这些位置的运行温度低于850℃;而在近叶尖截面进气边的少量区域中γ′相发生少量退化,推断该区域可能曾经历短时高温,最高温度超过900℃。

某涡轮后机匣裂纹失效机理分析

为排除某航空发动机斜支板涡轮后机匣在试车后出现裂纹的故障,进行了裂纹宏观检查、断口宏观和微观形貌分析、材质检查、细晶层成因及其对疲劳特性影响分析,并对裂纹性质进行了判定,分析了产生裂纹故障的原因。结果表明:斜支板涡轮后机匣裂纹为疲劳性质,原始铸造冷隔缺陷、热等静压工艺产生的细小再结晶层、基体晶粒粗大是促使涡轮后机匣过早疲劳开裂的主要原因。为避免该类故障再次发生,建议提高浇注温度以增强浇注液流动性,从而排除冷隔缺陷;防止热等静压时产生表面细小再结晶;添加细化剂使基体晶粒细化。

铝化物涂层对镍基合金疲劳性能的影响

为了制定燃气轮机涡轮叶片内腔腐蚀防护方案,对表面制备Al-Si、Al和Co-Al等铝化物热扩散涂层后的镍基定向铸造合金(DSM11、DZ125)与单晶合金(DD5)的疲劳性能开展试验分析,研究涂层对试验件裂纹萌生过程和疲劳寿命的影响。结果表明:铝化物涂层的存在促进了材料表面疲劳裂纹形核,使得带涂层试验件的疲劳寿命比无涂层试验件的低。涂层工艺、厚度和试验温度对疲劳性能存在影响。其中,Al-Si涂层的疲劳性能降低较大。涂层越厚,疲劳寿命降低越显著。

基于显微组织演变的涡轮叶片损伤分析

涡轮叶片作为航空发动机和燃气轮机重要的热端部件,在复杂温度场、应力场及氧化腐蚀等环境下工作,面临多种损伤失效风险。为了阐明涡轮叶片涂层损伤模式,总结了现阶段涡轮叶片涂层工艺、特点及其显微组织构成。在结合叶片材料热力耦合试验中相的演变规律研究成果基础上,对服役不同时间和类型的涡轮叶片基体和涂层系统的显微组织进行分析,并与原始组织对比;确定了各种服役组织损伤形式,主要包括涂层系统退化、原始缺陷导致的裂纹扩展、过热损伤及γ′相的退化等;初步给出了涡轮叶片损伤机理和服役环境评估,提出后期涡轮叶片工程化应开展的研究工作和注意事项,从而实现由服役叶片失效后分析向使用前预防的转变,完善涡轮叶片正向设计体系。

航空发动机火焰筒整流罩断裂原因

某航空发动机火焰筒整流罩在工作过程中发生断裂,通过宏/微观形貌观察、表面质量检查、金相检验、疲劳试验和动应力测试等方法分析了断裂原因。结果表明:整流罩断裂性质为高周疲劳断裂,疲劳裂纹源位于整流罩转角应力集中处;整流罩原始锻件晶粒尺寸粗大,使得疲劳强度较低,这是整流罩发生疲劳断裂的一个主要原因;在最大振动应力作用下,整流罩转角应力集中处载荷过大,明显高于其动强度储备,这是整流罩发生疲劳断裂的另一主要原因;整流罩转角应力集中处的异常轴向划痕进一步提高了此处的应力集中系数,促进了疲劳裂纹的萌生。

基于系统工程的高压涡轮叶片内腔渗层正向设计

为了解决涡轮叶片内腔渗层设计过程中需求分析不全面、设计确认不充分、设计验证不完整等问题,提出基于系统工程理论的方法,对舰用燃气轮机高压涡轮工作叶片内腔渗层进行正向设计研发。应用需求分析-技术方案设计-试样验证-产品实施-产品集成-产品验证的技术路线,开展了涡轮叶片内腔渗层技术研究。通过拉伸性能试验、低周疲劳试验、高周疲劳试验、燃气热腐蚀试验、工艺试验等对多方案进行验证,优筛选出的内腔CoAl薄渗层和纯Al薄渗层为最佳方案。结果表明:验证方案合理可行,渗层能够满足发动机的使用需求。基于系统工程的涡轮叶片内腔渗层设计方法从整体需求出发,设计、验证具有系统性和完整性,在叶片内腔渗层设计过程中具有重要作用。

CoNiCrAl涂层及应力对定向凝固镍基高温合金蠕变组织和元素扩散的影响

将附着有/无CoNiCrAl涂层的试样设计为阶梯状,目的是排除其他环境因素的影响,研究950℃高温下应力对DZ411高温合金蠕变组织和元素扩散的影响,同时分析涂层对试样的保护作用。结果表明,涂层可以大幅提高试样的蠕变寿命。发现随着试样所受的应力越大,γ′相退化程度越高,紧密度也越高,特别是高应力区的γ′相完全筏化,其余部位呈现不同程度的球化,有涂层试样在高应力区的涂层被严重破坏,低应力区和无应力区的涂层仅发生轻微氧化;无涂层试样表面氧化程度随应力增大而增大,高应力区则较为严重,出现了裂纹、疏松等缺陷,而应力低的位置表面仍较完整。并且元素扩散随应力也发生变化,在试样表面形成了不同的氧化物,其中有涂层试样Ti元素含量从基体到氧化层表面逐渐降低,且随应力降低呈减小趋势,Cr元素含量由表及里持续上升后降低。

长期时效对镍基高温合金组织和性能的影响

对不同时效时间的镍基高温合金的组织进行观察,探究其在高温时效过程中组织及性能的演变规律,利用光学显微镜和扫描电镜对合金时效前后的组织进行了观察,提出了定量分析合金组织演变的方法,并对合金时效前后的硬度进行了测试分析。结果表明,900℃无载荷时效20 h后,γ′相呈立方状并且尺寸并无明显变化,时效100 h后,γ′相由立方形开始向圆形转变;时效500 h后,γ′相形状更加不规则,一些γ′与相邻的γ′相连,呈现长条状,但仍有一部分保持立方状;时效2000 h时后,γ′相明显粗化,立方度明显降低。随着时效时间的延长,γ′相尺寸逐渐长大,合金的硬度呈现减小的变化趋向。

如何让小学科学课堂变得“有滋有味’——浅谈实验课的教学策略

小学科学新课程标准明确了小学科学的课程I生质：“小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程……帮助他们体验科学活动的过程和方法，使他们了解科学、技术与社会的关系，乐于与人合作，与环境和谐相处，为后继的科学学习，为其他学科的学习，为终身学习和全面发展打下基础……”可以看出，小学科学课对学生思维能力的提升，对学生动手能力的提升都有着积极的意义。

DSM11镍基高温合金表面三种涂层高温性能

DSM11镍基高温合金表面制备Al-Si、Al和Co-Al三种涂层,研究三种涂层在900℃下的涂盐(质量分数为5%NaCl+95%Na2SO4)热腐蚀性能和800℃下的疲劳性能。实验结果表明:在900℃热腐蚀200 h后,Al-Si涂层和Co-Al涂层表面腐蚀区均形成了以Al2O3为主的连续且致密的氧化层,抑制热腐蚀反应的进行,具有一定的抗热腐蚀性能;Al涂层表面腐蚀区形成了混合型氧化层,热腐蚀反应会持续进行,抗热腐蚀性能较差。在800℃的疲劳实验后,Al-Si涂层表面生成大量的微裂纹,涂层容易发生开裂,进而引起合金试样快速断裂;Co-Al涂层和Al涂层的合金试样表现较好的抗高温疲劳性能。在高温合金的防护涂层使用中,要充分考虑到涂层的服役环境,对相关性能进行综合评价,选出最适合的防护涂层。