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。

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。

茶树TLP家族基因鉴定及其对高温干旱和炭疽菌侵染的响应

类甜蛋白(TLP)家族基因在植物抵御逆境胁迫过程中发挥着重要作用.本研究利用生物信息学方法对茶树TLP家族基因进行分析和预测,并通过qRT-PCR检测了其在炭疽菌侵染和高温干旱胁迫下的表达水平.从茶树基因组中共鉴定出31个TLP基因,命名为CsTLP1~CsTLP31.系统进化分析表明,31个TLP基因分成10个类群,其中,类群5中的成员最多,且集中在13、14号染色体上.结合基因的表达特征可知,类群5和类群6中的较多成员在逆境胁迫下呈现差异表达.qRT-PCR验证表明:在炭疽菌侵染胁迫下,CsTLP20、CsTLP21、CsTLP23、CsTLP27的表达量与对照相比显著上调;在高温干旱胁迫下,10个TLP基因的表达量与对照相比存在显著差异,其中,CsTLP20、CsTLP21、CsTLP22、CsTLP23、CsTLP28的表达量显著上调,CsTLP7、CsTLP16、CsTLP27的表达量显著下调,CsTLP15、CsTLP26的表达量在部分时间点显著上调.综合来看,CsTLP20、CsTLP21、CsTLP23的表达量在炭疽菌侵染和高温干旱胁迫下均显著上调,表明它们是TLP家族基因中参与逆境响应的重要成员.研究结果为进一步开展茶树TLP家族基因的功能验证和抗逆机理研究提供参考.

基于筋腱失效分析TLP动态响应

对张力腿平台(tension leg platform,TLP)在不同系泊失效条件下的动态响应进行分析,采用全耦合数值工具ANSYS/AQWA建立非线性平台-筋腱模型,并提出一种模拟筋腱失效的方法。主要分析了筋腱失效时的瞬态响应,筋腱同时失效和渐进失效下的平台瞬态响应,以及筋腱失效后平台的性能变化。结果表明:首先,筋腱断裂失效会导致平台产生瞬时过冲;其次,筋腱同时失效下的瞬态响应比筋腱渐进失效的瞬态响应更显著;最后,筋腱失效后平台的性能会发生明显的变化。因此,需提前研究筋腱断裂对平台动态响应的影响,防止平台的安全性受到威胁。

白菜TLP基因家族鉴定及表达分析

已有研究表明TLP(Tubby-like protein)蛋白在植物应对非生物胁迫方面具有重要作用。本研究利用生物信息学方法在白菜中鉴定得到14个TLP家族基因,并对其理化性质、基因结构特征、蛋白保守性、系统进化关系、组织表达模式及对盐胁迫的响应情况进行了初步分析。结果表明,该家族基因分布在白菜10条染色体中的7条。蛋白分子量介于38 735.69~52 747.34 D,等电点介于9.16~9.88。基因结构分析表明,有1个TLP基因含有9个CDS,绝大多数基因CDS为4~5个。亚细胞定位预测结果表明,该基因家族成员主要定位在细胞核、线粒体和细胞质基质。启动子顺式作用元件分析表明,该基因家族成员含有包括光响应元件、脱落酸应答元件、厌氧反应应答元件在内的大量逆境胁迫应答元件。组织特异性表达分析发现大多数BrTLPs在花中表达量较高,在茎、叶片和果荚中的表达量与根相似;绝大多数白菜TLP基因对盐胁迫都有不同程度的响应,其中BrTLP14对盐胁迫反应最强烈,暗示该基因可能在白菜响应盐胁迫过程中发挥重要作用。

TLP涡激运动数值模拟与水池试验研究

以传统式张力腿平台(Tension Leg Platform)为对象,采用数值模拟与水池实验相结合的方法研究TLP涡激运动问题,以及张力腿和立管涡激振动特性;采用计算流体力学的方法,建立TLP涡激运动数值分析模型,分析均匀流作用下不同流速、来流方向、以及规则波波流联合下TLP涡激运动规律,对张力腿、立管的涡激振动特性进行分析;将数值模拟计算结果与拖曳水池、全水深系泊水池试验结果对比,验证数值模拟与水池试验的一致性。分析结果表明,当流的折合速度在5.5~8.5之间时,TLP涡激运动出现锁频现象,系泊有减小平台横向涡激运动的作用,规则波对于流致涡激运动横荡方向运动有减小作用,而对纵荡的影响是其响应随规则波波高的增加而增加。本文得到的结论可为TLP的运动性能研究和工程设计提供参考。

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。

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_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。

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.

异种材料TLP扩散连接过程的非对称性

通过对SiC颗粒增强Al基复合材料与Al合金的TLP扩散连接试验,对异种材料TLP扩散连接过程存在的非对称性进行了深入的研究,并对异种材料TLP扩散连接过程的等温凝固动力学进行了数学建模,且结合接头区域的成分分布进行了验证。研究表明:SiC颗粒增强铝基复合材料与铝合金连接接头区域连接界面向铝合金一侧偏移,接头区域溶质原子成分分布非常不均匀;由于溶质原子扩散速度以及中间层和母材冶金反应的不同,导致异种材料TLP扩散连接过程存在明显的非对称性。所建的等温凝固动力学模型能够用来解释异种材料TLP扩散连接过程,对于异种材料连接具有重要的理论意义。

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%.

TLP连接技术在不锈钢-3003铝合金复合板制备中的应用

借鉴TLP连接技术在其它领域的最新研究进展, 提出利用4045铝合金为中间层材料, 采用轧制复合的方法生产不锈钢 3003铝合金复合板的新工艺。研究结果表明: 在加热温度为570℃的条件下, 依靠轧制过程中产生的变形热, 中间层4045铝合金出现了理想的瞬间液化现象, 复合界面处发生了一系列类似于 TLP连接过程的物理冶金行为, 两种基体实现了良好的复合, 复合板的主要力学性能得到了明显的改善。提出了轧制复合工艺中TLP连接过程的四阶段模型, 认为中间层熔化阶段是该工艺的技术核心。

不同中间层TLP连接T91钢管的组织和性能

用BN i2、Fe78S i9B13和FeN iCrS iB合金作中间层,氩气保护,对T91钢管进行了瞬时液相扩散连接(TLP)。分析了不同中间层TLP连接接头的显微组织、力学性能和元素分布。研究表明,用BN i2中间层连接的接头性能很差,而用Fe78S i9B13中间层连接的接头有硼化物生成,在合适的工艺参数下,用FeN iCrS iB中间层连接的接头,室温下的抗拉强度和抗弯强度等于或超过基体。指出接头的断裂是由于脆性化合物的形成和接头显微组织的不连续引起的。

1990年后世界TLP平台的发展状况

简要说明了张力腿平台(TLP)的结构和工作原理,然后分类对各种TLP在1990年后的发展状况进行了详细介绍,列表给出了部分平台的详细数据。

定向凝固高温合金IC10瞬态液相(TLP)扩散焊接头组织研究

对定向凝固高温合金IC10进行了TLP扩散焊,中间层合金为在母材成分基础上加入一定量的降熔元素B配制而成,研究了在1270℃不同保温时间下焊缝及母材组织的变化,并对焊缝及母材中γ′相的形状尺寸变化进行了分析。

连接温度对GH4169合金TLP接头界面组织和性能的影响

采用50μm厚的Ni82CrSiB非晶箔片为中间层,通过瞬时液相扩散连接(TLP)方法实现GH4169合金的连接。研究TLP接头的界面组织结构,重点分析连接温度对接头界面组织和力学性能的影响规律。结果表明:GH4169合金TLP接头由等温凝固区(ISZ)和扩散区(DZ)组成。等温凝固区为单相镍基固溶体,B元素向母材的扩散导致在扩散区内晶界处形成大量的针棒状硼化物。随着连接温度的升高,扩散区厚度逐渐增加,而等温凝固区厚度基本保持不变。当连接温度为1 120℃、连接时间为2 h时,接头室温及高温(600℃)抗拉强度最高,分别为692和599 MPa,为母材强度的82%和71%。断口分析结果表明:随连接温度的升高,室温拉伸时接头断裂位置由等温凝固区逐渐转向扩散区,而高温拉伸时接头均在等温凝固区发生断裂。

TLP焊用非晶态中间层合金的制备及焊接性能

研究了适于16Mn钢TLP焊用非晶态Ni-Si-B中间层合金的成分及相选择,在热力学模拟试验机上对16Mn钢进行了TLP焊接,分析了中间层合金的焊接性能、结合界面组织和接头力学性能.结果表明,非晶态镍基中间层合金在TLP焊16Mn钢的过程中具有良好的润湿性和铺展性.接头填充饱满,组织均匀,界面母材与原始组织相比未有粗化迹象.焊接工艺参数为轴向压力10MPa、升温速度50℃/s、焊接温度1150℃和保温时间5min条件下,所得接头的弯曲角达90°.Ni基非晶态中间层实现了16Mn钢TLP焊高强度连接.

等温温度对T91钢TLP双温连接接头组织性能的影响

采用FeNiCrSiB(A)合金箔作中间层,氩气保护,对马氏体耐热钢T91钢管进行了瞬时液相扩散双温工艺连接.用电子万能材料试验机测试了接头的抗拉强度和弯曲性能,用扫描电镜、电子探针和显微硬度计分析了不同温度梯度TLP扩散连接接头的显微组织、元素分布和接头区域显微硬度.结果表明,利用FeNiCrSiB(A)中间层合金可以实现T91钢的连接,双温工艺的温度梯度对接头组织性能有很大影响,在加热温度为1 270℃保温0.5 min、等温凝固温度1 230℃保温3 min工艺条件下,获得的瞬时液相双温连接接头组织性能最好.