新型飞机用铝合金薄壁件的选区激光熔化成形研究

高效率、短流程、一体化成形复杂金属件对新型飞机结构优化、成本降低具有重要意义。针对飞机用复杂薄壁零件开展选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)成形AlSi10Mg合金设计优化和工艺研究,讨论了激光功率、扫描间距、保护气氛和热处理温度对成形质量的影响。结果表明,在较优工艺参数下,SLM成形AlSi10Mg合金组织致密,孔洞少,沉积态室温拉伸性能相较于铸件有明显提高;零件内部与表面质量良好,热处理后零件侧壁各方向尺寸与设计值正负偏差在0.2 mm以内,满足新型飞机复杂零件装配设计要求。

基于缺陷三维成像的电子束熔丝增材制造钛合金疲劳寿命模型

应用高分辨率同步辐射三维X射线成像技术获取电子束熔丝增材制造Ti-6Al-4V合金的特征参数,结合高周疲劳试验分析缺陷对合金疲劳性能的影响;考虑缺陷特征参数对已有Z参数疲劳寿命模型进行修正,提出了X参数疲劳寿命模型。结果表明:所制造Ti-6Al-4V合金存在气孔及未熔合缺陷;不同应力水平下合金的疲劳寿命均存在较大的离散性,50%存活率下合金的疲劳极限为679MPa,多数疲劳裂纹萌生于气孔、未熔合缺陷处;由X参数疲劳寿命模型得到的X参数-疲劳寿命曲线的线性拟合相关系数为08.785,比由Z参数疲劳寿命模型得到的提高了近20%,疲劳寿命离散性显著降低,模型的预测精度显著提高。

打造“家·德”文化 智慧创新安全管理

随着全球工业化的飞速发展,给人们的生活质量和方式带来了极大改善,同时,安全生产事故也随之大幅度增加。近年来,随着国家对安全生产投入力度的不断加大,我国安全生产形势逐年好转,但与国际上发达国家相比仍然存在很大的差距。传统的安全管理方式,主要以旁站式、说教式的被动监管为主,随着企业现代管理体系的逐步建立和发展,特别是1986年切尔诺贝利核事故以后,部分企业逐步开展了安全文化建设,使安全管理提升到了文化建设层面。

激光粉末床熔融稀土改性高强铝合金形性调控研究

激光增材制造稀土改性高强铝合金因具备轻质高强、复杂构件一体化成形等优势,在航空航天领域具有广阔的应用前景。围绕激光增材制造成形工艺优化、冶金缺陷抑制、力学性能提升及复杂构件形性调控等的研究是近年来的研究难点。本团队开展了激光粉末床熔融成形稀土改性高强铝合金Al-4.2Mg-0.4Sc-0.2Zr的激光工艺优化研究,基于试验表征与数值模拟相结合的方法,揭示了激光扫描速度对成形试件表面质量、内部冶金缺陷、熔池传热传质行为及纳米析出相分布的影响机制。结果显示:当激光功率为300 W、激光扫描速度为800 mm/s,并辅以325℃/4 h的时效热处理时,成形试件的致密度最优,为99.5%,抗拉强度为512.4 MPa,延伸率为13.3%。基于优化工艺参数对航空领域两类典型的复杂构件开展了成形试验研究,成形试件的最长外形尺寸为570 mm,表面粗糙度Ra≤7.3μm,尺寸精度可达0.1 mm/100 mm。

激光粉末床熔融增材制造铝合金的室温和高温力学性能研究

激光增材制造铝合金构件室温及高温力学性能对于提升其在航空航天等领域的服役稳定性至关重要。本文研究了成形方式对激光粉末床熔融(LPBF)AlSi10Mg构件室温压缩性能、高温拉伸性能、高周疲劳性能和室温裂纹扩展速率等力学性能的影响规律。结果表明:水平方式成形试样(拉伸、压缩、疲劳等载荷平行于试样铺粉方向)具有更优的压缩性能,表现出更优异的抗压强度及屈服强度(分别为201.0 MPa与251.3 MPa);在高温拉伸试验中,不同成形方向试样的抗拉强度及屈服强度随着试验温度升高(从100℃升至175℃)均呈下降趋势,而延伸率均逐渐升高,且水平方式成形试样的拉伸性能均优于垂直方式成形试样(载荷垂直于试样铺粉方向)。垂直方式成形AlSi10Mg合金试样经历10^(7)循环周次的中值疲劳强度为151.25MPa,疲劳寿命约为2.1×10^(5)周次,疲劳裂纹扩展门槛值为0.981MPa·m^(1/2)。

激光粉末床熔融Ti6Al4V合金高周疲劳性能研究

为研究激光粉末床熔融(laser powder bed fusion, LPBF)成形Ti6Al4V合金的高周疲劳性能,采用LPBF技术在不同激光功率下成形Ti6Al4V合金试样,并对最佳工艺参数成形试样进行了热处理;研究成形试样表面形貌与合金显微组织演变行为,并进行热处理Ti6Al4V合金静态拉伸和不同应力载荷下的疲劳试验与裂纹扩展速率试验。结果表明,当激光功率为300 W时,成形试样的表面平整且试样内部无明显孔隙、裂纹等冶金缺陷;同时经热处理试样显微组织由针状α′马氏体转变为粗化的α+β层状混合物;在应力比为0.06条件下,循环基数为10的热处理Ti6Al4V合金的疲劳强度为567.5 MPa,稳定扩展区的疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅度ΔK呈线性关系。