镍基单晶高温合金表面喷丸强化技术研究综述

镍基单晶涡轮叶片作为先进航空发动机的关键热端部件,在服役过程中面临疲劳失效的风险。喷丸强化技术能够有效改善镍基单晶涡轮叶片的疲劳强度与服役寿命,已成为解决其疲劳失效问题的有效手段之一。重点针对传统颗粒喷丸和现代激光喷丸两类典型的喷丸强化技术,介绍了其基本原理与工艺特点;分析了镍基单晶高温合金的各向异性特征;综述了镍基单晶高温合金两类喷丸强化技术的国内外研究现状;总结了两类喷丸强化技术在镍基单晶高温合金上的应用瓶颈,进而展望了镍基单晶高温合金喷丸强化技术未来的发展趋势和研究方向,为拓宽喷丸强化技术的应用领域以及促进该技术在单晶高温合金部件上的工程化应用提供参考。

承力孔结构抗疲劳表面强化技术研究进展

孔结构是机械零件常见的细节结构,存在显著的应力集中,成为许多零件疲劳失效的裂纹起源。针对该结构开展包括直接芯棒冷挤压、开缝衬套冷挤压、激光冲击强化、喷丸强化及部分新技术研究的进展分析,从结构适应性、强化效果、尺寸保障等3个维度对比上述技术的特点,为针对性选用适宜表面强化工艺提供参考。结果表明:直接芯棒冷挤压工艺简单,其疲劳强化效果最佳,孔结构尺寸保障效果好,适用于两侧无干涉的孔结构强化;开缝衬套冷挤压强化采用C型衬套并需进行后加工以保障挤后孔径,工艺过程相对复杂,但其工艺特性适用于应力集中敏感材料制造的单侧干涉孔结构;激光冲击和喷丸强化影响层深度明显低于冷挤压强化,适用于光线可达或能够使茅枪伸入、实现弹丸反射的孔结构。

Laves相NbCr_2室温脆性的研究进展

对Laves相NbCr2及其室温脆性的研究进展进行了综合评述,着重介绍了Laves相NbCr2室温致脆的机理及提高其韧性的几种方法,包括细化晶粒、合金化和第二相增韧等,并就目前研究进展中的不足以及今后发展方向提出了一些看法。

核-壳式纳米Al_2O_3/PS复合粒子改性聚苯乙烯的选区激光烧结实验研究

针对纳米粒子易团聚的特点，利用乳液聚合方法制备纳米Al2O3／PS复合粒子。用TEM、FTIR对复合粒子结构进行了表征。结果表明，所制备的复合粒子具备以纳米氧化铝为核、以聚苯乙烯为壳的核一壳式结构，而且包覆层厚度大约为10-20nm。用复合粒子改性选区激光烧结制备聚苯乙烯基纳米复合材料，通过SEM和FE—SEM研究纳米复合材料烧结体的显微结构，发现纳米粒子较好地分散在聚合物基体中，且纳米氧化铝与聚合物基体之间的界面相容性和粘结性较好，烧结体结构较致密。

磁控溅射外部Cr层对CrN磨损宽度的影响

为了提高CrN涂层耐磨性能,采用磁控溅射技术研究外部Cr层对CrN磨损宽度的影响。通过设置不同载荷、转速、旋转半径研究表面摩擦磨损情况。结果表明,旋转半径增大,离心力作用效果更加明显,其中在转速为300 r/min,旋转半径6 mm时,未溅射Cr层的CrN涂层平均磨损宽度达到945.7μm,且外侧磨损更加严重,相同条件下溅射外部Cr层的磨损宽度为571.2μm,说明外部Cr层在磨损过程中有效抑制表面磨损区域增加。溅射外部Cr层后,在转速为200 r/min时的摩擦系数与表面磨损区域宽度随旋转半径增加而增加。表面磨痕呈犁沟状,磨损机制为磨粒磨损。

Laves相NbCr_2高温抗氧化性研究的进展

Laves相NbCr2的高温抗氧化性能限制了其作为高温结构材料在1200℃以上的应用进程.本文对Laves相NbCr2高温抗氧化性的研究进展进行了综合评述,着重介绍了Laves相NbCr2高温抗氧化性的影响因素及提高其抗氧化性的几种方法,包括合金化、稀土元素效应及防护涂层等,并就目前研究进展中的不足以及今后发展方向提出了一些看法.

合金元素Al对Laves相NbCr2显微组织及断裂韧性的影响

采用机械合金化+热压烧结的工艺路线制备Laves相NbCr2合金,研究合金元素Al对其显微组织、力学性能,特别是韧化效果的影响。结果表明:合金元素Al主要占据了Laves相NbCr2金属间化合物中Cr原子的晶格位置。添加合金元素Al的Laves相NbCr2合金较未合金化的NbCr2硬度有所提高;当Al含量达到12at%时,断裂韧性要高于未合金化的NbCr2合金,达到了6.8MPam,远远高于熔铸合金的断裂韧性(1.2MPam)。

相组成对Cr-Nb合金高温氧化行为的影响

采用机械活金化+热压烧结法制备5种不同相组成的Cr-Nb合金,研究相组成对Cr-Nb合金在950～1200℃空气中氧化行为的影响。结果表明,Cr相能显著增加NbCr2合金950℃的抗氧化性能;而Nb相不利于合金高温抗氧化性的提高,甚至发生灾难性氧化。SEM和XRD分析显示,单相Cr-2.5Nb合金发生了Cr的外氧化,只形成单一的Cr2O3膜;而双相Cr-18.5Nb合金和单相Laves相NbCr2合金均发生Cr的外氧化和内氧化,形成两层结构的氧化膜。但随着氧化温度增加到1200℃,由于Cr2O3的挥发,导致Cr-Nb合金高温抗氧化性变差。因此,为满足实际高温应用要求,对富软第二相Cr或Nb的NbCr2基合金实施相应的表面防护是必须的。

纳米Al_2O_3/PS复合材料选区激光烧结成形域及力学性能

在前期研究确认激光功率P和扫描速度v对成形粉末NH1的选区激光烧结(Selective laser sintering,SLS)成形性具有显著性影响的基础上,重点研究P和v对NH1粉末的SLS成形性的影响,研究发现当P较小、v较快时,SLS烧结件结构不致密,强度较低;当P较高、v较慢时,SLS试件容易着火和翘曲变形;只有合理匹配P和v(即处在成形区内),才能直接制备出变形较小、密度较高的烧结件。同时对相同工艺条件下的Al2O3/PS纳米复合材料与纯聚苯乙烯SLS试件的缺口冲击吸收功进行比较,结果表明纳米复合材料的缺口冲击吸收功提高20%～50%,其最大值达到10.5kJ/m2。利用场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)对NH1和纯PS(Polystyrene)粉SLS试件的断面进行微观结构分析,结果表明核壳式纳米Al2O3/PS复合粒子改善纳米氧化铝表面与聚苯乙烯极性的差异,纳米Al2O3在基体中分散性良好,且很好地起着增强增韧的效果。

含碳耐火制品的再生利用

论述废弃耐火材料回收利用的必要性及其与材料价值、污染、人类健康及经济效益的关系 ,并着重通过对含碳制品的损毁机理及回收利用情况 。

稀土元素钇对Laves相NbCr_2合金在1100℃氧化行为的影响

采用机械合金化及热压烧结工艺制备了掺杂0.07%～1.35%(质量分数)稀土元素钇的Laves相NbCr_2合金,研究了钇含量对NbCr_2合金在1 100℃氧化行为的影响,并探讨了其作用机制。结果表明:只有添加适量的钇(0.07%～0.14%)才能降低NbCr_2合金的氧化速率,提高NbCr_2合金的抗氧化性能;NbCr_2合金高温抗氧化性能的提高,主要是由于稀土元素钇增强了氧化膜与基体的结合性能。

选区激光烧结制备PS/Al_2O_3纳米复合材料的研究

试探性地利用选区激光烧结制备PS/Al2O3纳米复合材料,利用乳液聚合方法改性纳米Al2O3,并在相同工艺条件下对PS/Al2O3纳米复合材料成型粉末(NH1)与纯聚苯乙烯(PS)粉末选区激光烧结试样的力学性能进行了比较.结果表明,NH1烧结试样(PS/Al2O3纳米复合材料)较纯PS的拉伸强度提高了2倍左右,最大值达到29.8MPa;缺口冲击强度提高了20%～50%,最大值达到10.5 kJ/m2;洛氏硬度仅增加约5%;并利用场发射扫描电子显微镜对试样的冲击断面进行了微观结构分析,发现纳米Al2O3经乳液聚合改性后在基体中分散良好,起到很好的增强增韧作用.

抗氧化剂对再生铝镁碳砖抗氧化性能的影响

研究了单一和复合抗氧化剂对再生铝镁碳砖抗氧化性能的影响。结果表明,添加2%Si+1%SiC+1%Al三种复合抗氧化剂,其抗氧化效果最佳;同时运用X射线粉末衍射法和扫描电子显微镜分析手段探讨了金属Si、SiC和金属Al在再生铝镁碳砖中的抗氧化行为。

尼龙纳米复合材料的选区激光烧结成型技术研究进展

系统地论述了选区激光烧结原理及尼龙纳米复合材料选区激光烧结的国内外发展概况,总结了目前该领域中所取得的成果,指出了实现选区激光烧结制备尼龙纳米复合零件,不仅要解决其成型收缩,还必需解决无机纳米粒子的分散问题。并展望了尼龙纳米复合材料选区激光烧结快速成型技术的发展前景。

扫描速度对选区激光烧结制备尼龙6收缩行为的影响

采用选区激光烧结制备尼龙6制件,研究了激光扫描速度对其尼龙材料成型收缩的影响,并利用X射线衍射分析了扫描速度对其结晶行为的影响。结果表明,随着扫描速度的增加,尼龙烧结制件的收缩率逐渐减小,结晶度降低,但晶体结构均为γ晶。

机械合金化对热压合成Laves相NbCr_2合金1100℃氧化行为的影响

采用机械合金化+热压烧结工艺制备Laves相NbCr2合金,研究球磨时间对热压合金晶粒尺寸及致密度的影响,探讨了晶粒细化对其1100℃氧化行为影响的作用机制。结果表明,随着Cr-Nb粉末球磨时间的延长,热压合金组织越来越致密,晶粒尺寸越来越小。当球磨时间达到100h时,NbCr2合金的相对致密度及晶粒尺寸分别达到98.7%和35nm。晶粒的细化有利于Cr原子扩散能力的提高,促进了Cr2O3膜的形成;但晶粒过细时,导致氧化膜内生长应力的增加,引起氧化膜的开裂、脱落,从而加剧了氧化。

乳液聚合法制备纳米Al_2O_3/PS核壳式复合粒子

针对纳米粒子易团聚的特点,本文采用乳液聚合方法制备纳米Al2O3/PS复合粒子来进行改性,考察了不同工艺参数对乳液聚合的影响,并运用TEM、FTIR对复合粒子进行了表征.研究发现:在反应温度为800℃,乳化剂为SDS和OP-10复合乳化剂,St和纳米Al2O3投料比为2:1,单体滴加速度为5滴/min条件下所制备出的复合粒子具有以纳米Al2O3为核,PS为壳的核壳式结构,其包覆层厚度大约为10～20nm.

基于航空特色化的《金属工艺学》课程教学改革与探索——以南昌航空大学为例

把航空材料及其加工技术等知识与《金属工艺学》课程相结合,并采用启发式、互动式、讨论式及现场教学式等教学方法,辅以多媒体课件及网络等教学手段,培养出能够理论联系实际、综合分析问题和解决问题的高素质应用型航空人才。

热障涂层失效机制及其清洗技术研究进展

热障涂层(thermal barrier coatings,简称TBCs)是提高航空发动机涡轮叶片工作温度的有效途径之一,然而在其使用过程中,由于受到热冲刷、高温腐蚀等因素而使其脱落失效,故而影响了航空发动机的工作效率。本文首先分析了热障涂层的失效机制,阐明不同失效机制下热障涂层状态,总结了目前失效热障涂层的清除方式,重点探讨了激光清洗在热障涂层中的应用前景及未来发展趋势,为失效热障涂层的去除提供新的技术方案。