选区激光熔化成形AlSi10Mg合金微观组织与力学性能研究

在不同激光能量密度下采用选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)制备了AlSi10Mg合金,分析了SLM成形合金的微观组织、成形缺陷和力学性能。结果显示:SLM成形AlSi10Mg合金时,沿激光扫描方向熔池呈不规则椭圆形,沿成形方向组织呈不规则鱼鳞状分布,相互堆叠。随激光能量密度增大,成形合金的孔隙率减小,致密度增大,拉伸性能更好。当激光能量密度为54 J/mm^(3)时,SLM成形合金的抗拉强度为418.9 MPa,伸长率为20.5%。不同激光能量密度下,拉伸断口形貌均呈现脆性和韧性的混合断裂特征。

Cr和W对TiAl-Nb合金微观组织与力学性能的影响

采用真空电弧非自耗熔炼方法制备了Ti-Al-Nb-xCr-yW-Si(x=1.5、2.5、3.5,y=0.5、1.0、2.0,原子分数,%,下同)合金,研究了随Cr,W元素含量变化,该合金的微观组织与室温/高温的抗压缩力学性能。结果表明:铸态合金的微观组织中主要由片层组织(α_(2)+γ)和γ/B2相组成,随Cr、W元素含量增加,B2相增多,片层组织减少,当Cr、W元素增加至3.5%、2.0%时,合金中出现了粗大的类似羽毛状的组织,Cr元素的β稳定能力要强于W元素。随着Cr元素含量的增加,合金压缩的峰值应力逐渐降低;而随着W元素含量的增加,合金压缩的峰值应力逐渐增加,其中Ti-44Al-5Nb-2.5Cr-1.5W-0.5Si合金具有最高的峰值应力和延展性。

航空橡胶波纹管模具的轻量化设计与制造

介绍航空橡胶波纹管(以下简称波纹管)模具的轻量化设计与制造,其过程如下:在保证波纹管模具使用性能不变的基础上,将波纹管模具的上、下模实体结构变为拓扑网状点阵结构,生成STL(立体光刻)模型;选择CX模具钢,利用金属3D打印和选区激光熔化成型技术快速制造轻量化波纹管模具。模压硫化试验结果表明,采用轻量化波纹管模具制备的波纹管尺寸满足企业标准要求。

软/硬层状紫铜/黄铜复合金属冲击性能研究

采用夏普冲击试验研究了一种新型软/硬层状紫铜/黄铜复合金属材料的冲击性能。结果表明,软/硬层状紫铜/黄铜复合材料的冲击韧性优于单相紫铜和单相黄铜。断口分析表明,优异的冲击韧性是由冲击过程中出现许多变形裂纹或界面分层,这消耗了大量能量,从而减少了裂纹的传播驱动力。本文通过一种新的结构设计策略拓宽了对金属材料力学性能的提升方法。

活塞杆开胶故障分析及改进措施

针对飞机座舱盖开启机构活塞杆开胶问题,分别从裂纹断口微观形貌、能谱、胶料和胶粘剂质量、金属骨架表面处理工艺、胶粘剂涂覆和硫化工艺等方面进行原因分析。通过等离子体表面处理技术和超声波脱脂技术处理金属骨架表面,采用智能视觉自动涂覆胶粘剂技术,加强过程控制等改进措施,可有效解决活塞杆开胶问题。

热处理制度对SLM成形TA15钛合金组织及性能的影响

实验采用选区激光熔化成形(SLM)技术制备了TA15钛合金试样,研究了热处理制度对TA15钛合金试样微观组织和拉伸及冲击性能的影响。研究结果表明,单重热处理方式下,随保温时间的延长和退火温度的升高,微观组织α’马氏体逐渐分解,次生α相和β相的体积分数则逐渐增加,试样拉伸强度整体呈下降趋势,但断裂韧性呈现先升高后降低的趋势。其中在850℃保温4 h热处理制度下,试样具有较优的综合性能,其抗拉强度为1033 MPa,冲击功为38 J。双重热处理制度下,显微组织主要是以网篮状为主的α+β两相组织,微观组织均质化程度更高,表现为宏观性能分散性较小,其抗拉强度均值达1029 MPa,冲击功为40 J。

热处理对L⁃PBF成形Ti⁃6Al⁃4V钛合金显微组织和力学性能的影响

对L⁃PBF成形(激光粉末床熔融)的Ti⁃6Al⁃4V钛合金试样分别进行不同温度热处理,采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验机和冲击试验机对热处理试样进行微观组织观察和力学性能测试。结果表明,在600~800℃时,随着温度的升高,细针状α′马氏体分解为α+β相,组织呈现出与沉积态试样类似的分级结构,彼此交错,显示出了较多的取向。800℃热处理试样获得了优异的综合力学性能,其抗拉强度达到1019 MPa、伸长率为14.5%、冲击吸收能量达到49 J,可以作为L⁃PBF成形的Ti⁃6Al⁃4V钛合金的常规热处理工艺。在β相变温度以上1000℃进行热处理后,初生β柱状晶逐步消失,出现了等轴β晶粒,β晶粒内部出现相互平行的片状α形成的相互平行的α集束,试样强度和塑性差,应当避免。

激光功率与曝光时间对选区激光熔化TC11钛合金组织与力学性能的影响

采用选区激光熔化技术成形TC11钛合金试样,研究了激光功率(220~260 W)和曝光时间(45~55μs)对试样组织和力学性能的影响。结果表明,激光功率与曝光时间主要影响成形过程中的激光功率密度,从而造成组织、力学性能差异:当激光功率密度增加时,液态停留时间相对较长和冷却速率相对较低,柱状晶尺寸相对粗大,马氏体板条尺寸增加;当曝光时间为50μs、激光功率增加到260 W时,SLM成形试样的显微硬度增加至437 HV0.3,抗拉强度增加至1 463 MPa,而断后伸长率降至6.0%;当激光功率为200 W、曝光时间增加到55μs时,SLM成形试样的显微硬度增加至404.2 HV0.3,抗拉强度增加至1 446 MPa,而断后伸长率降至4.8%。当激光功率为220 W、曝光时间为50μs时,可获得强度和塑性匹配较佳的TC11钛合金,其抗拉强度和断后伸长率分别为1 345 MPa和10.6%。

轮廓扫描速度对SLM成形TC1钛合金侧面质量的影响

采用选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)工艺以不同的轮廓扫描速度制备了TC1钛合金样品,测定了样品的侧面粗糙度,观察了样品侧面近表面缺陷特征并测试了其显微硬度。结果表明:随轮廓扫描速度的增加,样品的侧面粗糙度Ra由8.09μm提升至12.27μm,这主要是由于球化与表面粘附的部分熔化粉末导致的。当轮廓扫描速度较慢时(300 mm/s),产生匙孔效应,近表面形成了大量气孔缺陷。当轮廓扫描速度较高时(900 mm/s),能量密度较低,近表面区域形成了未熔合缺陷。此外,低的轮廓扫描速度使能量密度增加,轮廓区熔池冷却速度减小,从而使近表面区域的硬度降低。高的轮廓扫描速度有助于降低近表面区域硬度的损失。

选区激光熔化成形TA15钛合金的组织与疲劳性能

在对选区激光熔化成形的TA15钛合金试样静态力学性能测试和分析的基础上,研究分析选区激光熔化成形TA15钛合金试样室温动态疲劳性能。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析横纵截面显微组织形貌以及试样拉伸和疲劳断口。研究表明,TA15横截面呈现典型的棋盘格子结构,纵截面分布着贯穿多个沉积层且外延生长的β柱状晶,柱状晶内部交错分布针状马氏体;经退火处理后TA15钛合金的抗拉强度和屈服强度较沉积态试样有所下降,伸长率、收缩率以及冲击强度明显提高,且均优于TA15板材指标;疲劳寿命数据具有一定的分散性,产生疲劳分散性的主要原因是选区激光熔化成形过程,金属粉末在高能量激光的作用下快速熔化冷却,在制件内部随机出现搭接不良、气孔、未熔粉末等缺陷。

SLM成形参数对Al-5Mg-0.75Sc合金组织与性能的影响

研究了SLM成形工艺参数对新型高强Al-5Mg-0.75Sc合金微观组织与力学性能的影响。结果表明,SLM成形Al-5Mg-0.75Sc合金的微观组织特征表现为典型的熔池堆叠形貌;在一定范围内,激光能量密度越高,SLM成形试样的致密度越高,维氏硬度增加;能量密度为74.40 J/mm^(3)时,合金力学性能较优,硬度(HV)最高达到120,抗拉强度和伸长率分别为443.5 MPa和24%;SLM成形Al-5Mg-0.75Sc合金试样拉伸断口表现为典型韧性断裂。

飞机进气口格栅激光选区熔化成形技术研究

采用激光选区熔化(SLM)成形技术制备了TC4试验件和飞机进气口格栅零件,分析了试验件的微观组织和力学性能。结果表明:对于相同处理态的试样,纵向试样断裂后对应的横向截面中的组织更为细小,细晶强化作用更明显,因此纵向试样具有更好的综合力学性能;打印态试样的显微组织由细针状α’马氏体组织组成;退火处理后,细针状马氏体α’相基本消失,组织为魏氏体集束和网篮组织构成的混合组织;退火态试样具有较低的强度和更高的塑韧性,室温、高温力学性能达到了锻件水平。基于试验件成形工艺制备了格栅零件,其单元网格尺寸精度优于±0.1 mm,制造周期由传统工艺的7 d缩短至4 d。

Dynamic constitutive equation of GFRP obtained by Lagrange experiment

The note presents a method of constructing dynamic constitutive equations of material by means of Lagrange experiment and analysis. Tests were carried out by a light gas gun and the stress history profiles were recorded on multiple Lagrange positions. The dynamic constitutive equations were deduced from the regression of a series of data which was obtained by Lagrange analysis based upon recorded multiple stress histories. Here constitutive equations of glass fibre reinforced phenolic resin composite(GFRP) in uniaxil strain state under dynamic loading are given. The proposed equations of the material agree well with experimental results.