航空发动机GH3230高温合金层板结构TLP扩散焊接制备及力学性能研究

随着更高推重比需求的不断提高,航空发动机热端部件不仅需要耐高温材料,更需要冷却效率更高的结构形式,本文采用自主研制的KNiCr–5中间层在1200℃保温4 h的工艺条件下TLP扩散焊接制备了GH3230高温合金多孔层板冷却结构,测试了层板结构模拟件的焊接质量和接头力学性能。超声检测结果表明,层板模拟件所有柱形结构(扰流柱)与底板(冲击板)焊接完好,未发现任何缺陷。焊缝形成了均匀的固溶体组织,无任何化合物相、裂纹和孔洞缺陷存在。室温/950℃高温拉伸测试结果表明,层板板柱结构模拟件和GH3230高温合金棒材对接结构全部断裂在GH3230高温合金基体,焊缝强度均明显高于GH3230高温合金。高温拉伸断裂试件的延伸率高达52%,薄板焊缝90°三点弯曲后无开裂,微观观察无裂纹等缺陷,表明了焊缝具有优异塑性。优异的焊接质量和性能保证了焊缝结构承受高温载荷时能达到GH3230高温合金基体的传热和承力性能,避免了焊缝成为整个层板结构薄弱环节。

MGH956合金发动机层板冷却结构的TLP扩散焊接

文中针对MGH956合金的发动机层板结构开展TLP扩散焊接制备研究,为高可靠航空发动机高温部件的制造提供技术支持。文中采用自研的KNiCr-3中间层在1240℃保温8 h的工艺条件下TLP扩散焊接制备了MGH956层板冷却结构,测试了层板结构焊接质量和接头力学性能。室温和高温拉伸测试结果表明,MGH956合金层板结构TLP扩散焊接头断裂发生在层板方柱(扰流柱)结构上,焊缝未发生断裂,室温和高温抗拉强度达到了基体材料的90%。超声检测结果表明,层板扰流柱与冲击板之间焊缝质量优异,未发现任何缺陷,焊缝形成了均匀的固溶体组织。微观组织与成分分析表明,焊缝附近区域各元素分布比较均匀,未出现成分和组织结构突变的区域,优质焊缝保证了结构能够与MGH956基体相当的热、力学性能。

基于高分子电压诱导变阻膜的全PCB抗脉冲防护

随着芯片集成度的不断提高,内部互连导线间距越来越小,器件更易在静电作用下受到损害。为提高印制电路板(PCB)在实际应用中抗静电放电(ESD)和电磁脉冲(EMP)的能力,制作了一种高分子电压诱导变阻膜,将其嵌入PCB中形成脉冲吸收网络,使全板具备抗瞬变脉冲能力,实现对ESD和EMP的全系统防护。ESD防护实测结果表明,对比普通PCB,全抗脉冲PCB对静电脉冲有更快的响应速度和更高的释放效率;传输线脉冲(TLP)测试结果表明,采用电压诱导变阻膜的PCB中每一点都具有过电压脉冲吸收能力,电流泄放能力可达50 A以上。

中间层对GH5188高温合金TLP扩散焊接头的影响

通过自主研发制备了三种不同W含量KCo7、KCo8、KCo9中间层,采用X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)对中间层进行表征,并在1180℃保温60 min的条件下进行GH5188高温合金真空瞬间液相扩散焊试验验证;分别研究了中间层厚度以及不同中间层接头显微结构及力学性能的影响。结果表明:当KCo7中间层厚度为20μm时,接头存在大量未焊合缺陷,室温抗拉强度仅有568 MPa;当KCo7中间层厚度增加至40μm时,焊缝填充良好,室温抗拉强度达到941.3 MPa。此外,随着中间层中W含量由0增加至8%(质量分数)时,焊缝中心富W的M_6C析出量明显增加,室温抗拉强度先上升后下降。其中,采用厚度为40μm的KCo8中间层获得的接头具有最高的室温抗拉强度1033 MPa,且断裂发生在母材区。

张力腿式风机动力响应的简化刚体理论模型分析

为探究张力腿式(TLP)风机的运动响应规律,快速获取其结构的动力响应特性,供海上漂浮式风机概念设计参考,对该型风机运动响应的简化模型进行研究。以美国国家可再生能源实验室(NREL)提出的TLP风机为研究对象,基于欧拉-拉格朗日动力方程建立三自由度简化理论模型,求出该模型的位移响应理论解,并将其与OpenFAST数值仿真结果进行对比,验证该简化理论模型的准确性。研究表明,在TLP浮式风机运动幅度较小的情况下,采用简化的理论模型能提高响应的求解效率,同时保证计算精度满足要求。通过该简化模型能快速得到TLP浮式风机结构的动力响应特性,为海洋结构防灾减灾及振动控制研究提供参考。

张力腿平台压载系统设计

压载系统作为张力腿平台(TLP)重要的船用系统,其设计情况直接影响平台的稳性与安全性。本文以适用于南海某油田的一型张力腿平台为例,针对张力腿平台服役前阶段和在位作业期间的不同工况特点,提出了“永久+临时”的压、排载方案,并对张力腿平台压载系统的设计与计算进行了详细的分析研究,为今后国内张力腿平台压载系统的设计提供借鉴与参考。

一种无回跳特性TVS的快速建模方法及验证

瞬态抑制二极管是一种常见的电磁防护器件,在静电防护、浪涌防护、强电磁脉冲防护中有着广泛应用,其瞬态行为对于指导电磁防护设计具有重要意义,但市面上一般没有现成可用的模型。文中基于ADS软件建立一种无回跳特性TVS的仿真模型,使用复杂度较低的TVS模型框架。在建模过程中,分析了模型参数对于精度的影响,并利用S参数测试方法和TLP测试方法获取实测数据,最终构建了两款TVS的完整仿真模型。模型验证结果表明,该模型仿真与实测数据在TVS未工作、即将工作和进入工作状态时都较为一致,仿真与实测误差最大不超过10%,说明其精度足够支撑TVS瞬态仿真。所建立的模型可直接用于TVS的瞬态仿真,该方法也可用于其他无回跳特性TVS的模型构建,为电磁防护设计提供支持。

双液相系统中疏水化合物的微生物降解

双液相系统是由水相与不互溶非水相组成的多相系统,在微生物降解疏水化合物时,双液 相系统有助于克服污染物可生物利用性障碍,提高污染物的生物降解速率。文中介绍了双液相 系统促进微生物降解的机制,微生物吸收底物的方式,以及底物与有机溶剂双重抑制作用存在时 微生物的生长模型等方面的研究进展。

应用于双向高压端口的背靠背二极管ESD防护设计

基于一款单收发器接口电路进行ESD保护方案设计,文章提出了一种双向高压端口ESD防护结构,并从全芯片角度进行ESD网络规划。电路采用0.18um 1P3M BCD工艺设计,通过了8KV人体模型ESD测试。TLP测试结果表明,双向高压端口正反向热失效电流均达到10A,具备15KV ESD能力,满足电路应用需求。

瞬间液相扩散焊与钎焊主要特点之异同

从焊接进程、凝固、氧化物的破碎、中间层与钎料的区别、接头组成、脆性相的形成与消除、压力的作用、接头强化机理等方面总结分析了瞬间液相扩散焊与钎焊的区别。强调指出了下述关键点 :(1)中间层的选取是获得两种不同焊接方法接头的首要前提 ;(2 )在钎焊中侧重点是润湿性 ,它是保证接头获得一定强度的首要前提与主要手段 ;(3 )在瞬间液相扩散焊过程中 ,除了润湿性之外 ,更为关注的是降熔元素的扩散。中间层中降熔元素向母材的持续扩散是TLP接合中液态区增宽、破碎氧化膜、等温凝固、均匀化现象的本质原因 ;

DD6单晶合金过渡液相扩散焊工艺

对国内自行研制的第二代单晶合金DD6的过渡液相扩散焊(TLP扩散焊)工艺进行了研究.所采用中间层合金的主要成分与DD6母材基本一致,同时加入一定量的B作为降熔元素.试验结果表明,在文中的试验条件下,很难获得微观组织与DD6母材完全一致的TLP扩散焊接头.1290℃/12h规范扩散焊接头的连接界面,约一半区域为与DD6母材类似的γ+γ＇组织,其它区域则为γ固溶体基体上分布着不同形态的硼化物,其980℃的持久性能接近母材性能指标的90%.延长扩散焊保温时间至24h,连接界面上的不均匀区域减少,其980℃及1100℃的持久性能分别达母材性能指标的90%～100%和70%～80%.

镍基单晶高温合金TLP连接

采用自制的镍基合金柔性布作为中间层合金对ＤＤ９８单晶高温合金进行瞬态液相（ＴＬＰ）连接，ＴＬＰ连接在１４７３—１５２３Ｋ，０．５－２４ｈ真空条件下进行．利用光学显微镜、扫描电镜时接头的微观结构和化学成分进行观察和分析，利用电子背散衍射测定了连接层和基体之间的结晶学取向．结果表明接头区域由连接区、中间金属／基体金属界面扩散区、基体金属区组成，均匀化处理后的接头与基体上的γ＇沉淀相的尺寸趋于一致，连接层与基体之间的取向匹配良好．

Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si_3N_4陶瓷与接头质量控制

研究了Ti/Ni/Ti复合层TLP扩散连接Si3 N4 陶瓷。结果表明 ,Ni Ti过渡液相存在时间短 ,在此期间形成的界面结合强度低 ;必须进一步固态扩散反应才能形成高强度接头 ,相应的接头显微结构为 :Si3 N4 /TiN/Ti5Si3+Ti5Si4 +Ni3 Si/NiTi/Ni3 Ti/Ni。连接时间、连接温度、连接压力及Ti和Ni的厚度影响接头组织和强度 ,其最佳值为 6 0min ,10 5 0℃、2 .5MPa、2 0 μm和 40 0 μm ,所得接头室温和 80 0℃剪切强度分别为 142MPa和 6 1MPa。

TLP连接对一种镍基单晶高温合金拉伸性能的影响

采用Ni-Cr-B非晶中间层瞬间液相连接(Transient liquid phase bonding)一种镍基单晶高温合金DD98,TLP连接在1230℃,8h真空条件下进行。利用扫描电镜进行微观组织观察和成分分析。在不同温度对接头与母材进行了拉伸实验。实验结果表明:接头的微观组织和化学成分与母材趋于一致;接头强度达到母材的标准,其它性能指标与母材相当,二者的应力-应变关系相同。

DD3单晶合金TLP扩散焊接头组织及持久性能

采用粉状中间层合金D1P对镍基单晶高温合金DD3进行了TLP扩散焊,并对接头组织与性能进行分析研究.结果表明,D1P粉状中间层合金TLP扩散焊接头的焊缝主要由γ+γ'双相组织、枝状化合物(Mo,W,Cr,Ni)3B2和条状化合物(Cr,Mo)23(C,B)6组成,近缝区中存在块状或针状化合物相(Mo,W,Cr,Ni)3B2.接头中存在明显的组织不均匀现象,对接头性能具有明显的不利影响.接头组织不均匀现象可经过高温长时间保温消除,1 250℃/24 h/空冷扩散焊的接头,并在焊后进行时效处理,其980℃持久强度可达到母材的90%.

Ti_2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb的TLP扩散连接

以Ti-15Cu-15Ni合金薄带作中间层,用Gleeble1500D热-力学模拟试验机对Ti2AlNb相合金Ti-22Al-25Nb进行TLP扩散连接。研究了连接参数对接头组织演变、元素分布、接头强度及其断裂特征的影响。结果表明,接头形成过程由5个阶段组成,Nb是接头成分均匀化的扩散主控元素。适当延长保温时间和适当提高连接温度有利于获得组织与成分均匀的高强接头。保温结束后接头快速冷却时,其连接区室温组织为B2相;而采用慢冷工艺有利于促进高温β相的相变从而改善连接区组织,室温组织为B2相基体和少量α2、O相。连接温度和保温时间分别为990℃和90min且采用慢冷工艺时,接头的室温和650℃抗拉伸强度分别为1041MPa和659MPa,分别达到原始母材强度的95%和81%,明显高于采用快冷工艺的接头强度。

考虑多种非线性因素的张力腿平台动力响应

建立了一种考虑多种非线性因素的张力腿平台(TLP)分析模型,其中包括六自由度有限位移,各自由度之间的耦合,瞬时湿表面,瞬时位置,自由表面效应及粘性力等因素引起的非线性。推导出TLP六自由度非线性运动方程。对某典型张力腿平台ISSC TLP进行了时域上的数值计算,求得该平台在规则波作用下的六自由度运动响应。用退化到线性范围的解与已有解进行了对比,吻合良好。数值结果表明,综合考虑非线性因素后响应明显改变,建议在设计TLP平台的时候,考虑非线性因素的影响。

Ti_3Al基合金TLP扩散连接界面的组织演变

以Ti-37.5Zr-15Cu-10Ni(质量分数,%)非晶箔带为中间层,研究了TLP扩散连接Ti-23Al-17Nb(质量分数,%)合金的界面组织演变过程.结果表明,Ti元素和Nb元素向中间层扩散而Ni,Cu和Zr元素向母材扩散驱动了界面组织演变;在扩散初始阶段即930℃,保温5 min时,界面已形成冶金结合;随保温时间延长至15 min,界面析出条形TiNi3(Cu,Zr)化合物,其随保温时间延长更加细小呈弥散分布;直至保温时间延长至120～200 min,界面组织转变为均一、粗大的针状魏氏组织.保温时间是影响TiNi3(Cu,Zr)化合物析出形态和分布的主要因素,控制保温时间可有效改变界面化合物状态,该方法是优化此类界面组织以提高接头强度的有效途径.

工艺参数对T91钢管TLP连接组织和性能的影响

在氩气保护下,用FeN iS iB非晶箔T91钢管进行了瞬时液相扩散连接.通过正交实验,研究了工艺参数对接头组织和性能的影响,分析了TLP连接接头的显微组织、力学性能和元素分布,确定出了合适的连接工艺参数.结果表明,在合适的工艺参数下,接头可以获得良好的组织和性能.T91钢TLP连接工艺为温度1250℃,等温凝固时间3 m in,压力6 MPa.