增材制造600℃高温钛合金研究进展

先进航空发动机高压压气机550~600℃环境使用的关键/重要件对600℃高温钛合金提出迫切需求。但是,难成形的复杂构件以及梯度/复合结构与功能一体化构件等的制造,采用传统铸造、锻造等工艺技术难以满足需求和研发要求。增材制造是先进制造技术的典型代表,拥有材料设计-制造一体化、复杂设计-定制一体化等独特优势,为600℃高温钛合金新材料/新技术研发提供了新的途径。目前国内外已开始关注通过增材制造的方式制备600℃高温钛合金,重点研究材料-工艺-组织-性能的关系。本文首先简要回顾600℃高温钛合金研究,其次重点介绍不同增材制造工艺下600℃高温钛合金沉积态和后处理态的微观组织特点;在综合性能研究方面,列举并分析拉伸性能、蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能等关键性能;在复杂设计/复合结构章节,论述以600℃高温钛合金为基体的复合材料和梯度结构增材制造的研究进展。最后,对增材制造600℃高温钛合金材料开发、复合工艺探索、缺陷控制和性能评价标准建立等研究方向进行展望。

600℃高温钛合金燃烧组织演变及机理

采用摩擦氧浓度法测定600℃高温钛合金的阻燃性能,通过聚焦离子束技术和高分辨电子显微镜对燃烧组织的燃烧区、熔凝区和热影响区内不同价态的氧化产物进行表征与界面结构分析,发现燃烧产物Al_(2)O_(3),Ti_(2)O_(3)以及TiO_(2)具有不同于氧化过程的形成方式;结合自由能和蒸气压计算,揭示燃烧组织演变的机理及其对合金阻燃性能的影响.结果表明,合金中6%的Al元素含量导致熔凝区/热影响区界面不能形成连续性Al_(2)O_(3)保护层;1800 K左右TiO蒸气压的显著增加造成熔凝区形成Ti_(2)O_(3)和Ti构成的疏松结构,为氧的快速内扩散提供路径;此外,燃烧区中形成的TiO_(2)熔体对基体不具有保护作用.因此,600℃高温钛合金不具备良好的阻燃性能.

La-Ni-Cr三元系600℃等温截面的相关系

用X射线粉末衍射法,差热分析法和金相分析法测定了La-Ni-Cr三元系600℃等温截面的相关系。结果表明:此截面由10个单相区、17个两相区和8个三相区组成。在本实验条件下未发现新的三元化合物,没有观察到化合物Cr7Ni3和Cr3Ni2的谱线;化合物La3Ni的谱线是由La和La7Ni3的谱线相叠加;没有观察到LaNi2,而观察到La7Ni16的存在。Ni在Cr中的最大固溶度大约为3at%,Cr在Ni,LaNi5,La2Ni7,LaNi3,La2Ni3,LaNi和La7Ni3中的最大固溶度(at%)分别约为35,20,15,8,9,9和6,Cr在La7Ni16中的固溶度几乎为零。

亚临界煤电机组600℃升温改造技术及其示范

为提高现役的大量亚临界机组效率,加快煤电高质量发展,亟需开展对亚临界机组的提貭改造。根据热力学原理,提升蒸汽压力带来的效率收益明显低于提升蒸汽温度,为此,介绍一种亚临界机组600℃升温改造技术,在保持亚临界机组汽轮机进口蒸汽压力(16.7 MPa)不变的条件下,把汽轮机进口蒸汽汽温从537℃提升到600℃。具体改造实例为320 MW亚临界机组(纯凝无供热机组,背压4.9 kPa)在主、再热蒸汽温度升温至600℃后,其机组效率可达到现役超超临界机组水平,并大大提升了机组的(超)低负荷性能额定工况下供电煤耗低于290 g/(kW·h)。

氧化石墨烯对600℃高温钛合金微观组织和力学性能的影响

采用控温搅拌混合和热等静压等方法,制备添加氧化石墨烯的600℃高温钛合金复合材料。通过金相观察、能谱和物相分析以及拉伸性能实验,研究复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:氧化石墨烯添加量为0.3%(质量分数,下同)时,在600℃高温钛合金粉末中分布比较均匀,二者之间的作用方式主要为物理吸附;与未添加氧化石墨烯的合金相比,添加0.3%氧化石墨烯的复合材料的显微组织得到明显细化,α相的平均尺寸下降约36%,室温抗拉强度和屈服强度分别提高7.8%和10.4%,硬度提高25.6%。氧化石墨烯对600℃高温钛合金的强化机理主要为细晶强化、位错强化以及促进(TiZr) 6Si 3颗粒析出引起的第二相强化。

新一代600℃高温钛合金材料的合金设计及应用展望

先进航空发动机及超声速飞行器的发展对耐热轻质的600℃高温钛合金材料提出了迫切需求。600℃高温钛合金主要用于制造发动机600℃以下高温段高压压气机轮盘、叶片、整体叶盘、机匣以及飞行器机身构件、蒙皮等,可以显著减轻结构重量,大幅提高发动机的推重比和飞行器的飞行速度和机动性。600℃高温钛合金的设计受蠕变与热稳定性本质矛盾的限制,为了最大程度发挥高温蠕变抗力,同时兼顾塑性、热稳定性等,基于当量设计准则和扩散理论,设计研制新的600℃高温钛合金材料TA29,合金系为Ti-Al-Sn-Zr-Nb-Ta-Si-C。TA29钛合金具有优异的热强性,良好的断裂韧度、塑性和热稳定性,其整体叶盘部件成功通过了发动机强度考核试验,有望推广应用于先进航空发动机、超高声速导弹等飞行器的高温结构部件。应加强TA29钛合金高温蠕变-疲劳-环境交互作用、微织构、表面完整性、残余应力分析及其对使用性能影响等研究。

提高600℃高温转速传感器温度特性的方法

介绍了提高600℃高温转速传感器温度特性的一种方法。通过改善材料的温度特性,使传感器可满足工作温度600℃的环境要求,并对因温度引起的材料绝缘电阻下降进行了结构上的改进,得出的试验数据表明传感器运行良好。

600℃高温钛合金双性能整体叶盘锻件制备技术研究进展

为了进一步挖掘600℃高温钛合金整体叶盘的性能潜力,通过材料技术和工艺技术的优化,创新发展了双性能整体叶盘设计思路及制备技术,即控制叶片和盘体分别采用最为适合航空发动机实际使用工况要求的组织状态,实现材料性能和结构设计的融合。在回顾整体叶盘结构发展历程及应用的基础上,分析先进发动机结构设计由追求均质整体叶盘向双性能整体叶盘转变的原因,重点介绍600℃高温钛合金TA29双性能整体叶盘锻件制备技术的最新研究进展。与分区控温锻造相比,分区控温热处理更容易实现双重组织的控制,即叶片获得等轴均匀细小的双态组织,盘体通过精确可控的β区热处理得到细晶的片层组织,过渡区的显微组织沿整体叶盘径向平缓变化。最后,指出600℃高温钛合金双性能整体叶盘应用研究未来拟解决的关键问题,包括整体叶盘叶片和盘体组织性能精确控制、过渡区位置及尺寸控制、关键服役性能评价与研究等。

1600℃节能型燃气隧道窑的设计与调试

通过对105 m长1 600℃节能型燃气隧道窑的窑体结构、燃烧系统、冷却系统的设计和调试,使国内首创高温焙烧脉石英产品获得成功。

不同性能水平下600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究

基于性能抗震设计思想的600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究,对于推广高强钢筋混凝土柱的应用至关重要。通过17根HTRB630高强钢筋混凝土柱试件和3根HRB400钢筋混凝土柱试件的拟静力试验研究了其抗震性能。与HRB400钢筋混凝土柱相比,HTRB630高强钢筋混凝土柱的滞回曲线的形状没有发生明显改变,试件具有较好的承载能力和延性。将基于Kunnath损伤模型计算的损伤指数与试验中测量的损伤指数范围进行了比较,结果表明,Kunnath损伤模型可以准确计算HTRB630高强钢筋混凝土柱的损伤指标。根据HTRB630高强钢筋混凝土柱的破坏特点,以屈服点、峰值点和极限点作为高强钢筋混凝土柱的性能水平控制点。基于性能抗震设计的思想,将600 MPa级高强钢筋混凝土柱的性能水平划分为5个性能水平,即正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌性能水平。结合参考文献中600 MPa级高强钢筋混凝土柱的试验数据,对65个600 MPa级高强钢筋混凝土柱各特征点的位移角进行了相对频率统计分析,得到了600 MPa级高强钢筋混凝土柱在暂时使用、修复后使用和接近倒塌3个性能水平下具有超过90%安全保证率的位移角限值分别为1/150、1/80和1/60。

600 MPa级钢筋套筒灌浆连接性能试验研究

为研究600 MPa级钢筋套筒灌浆连接性能,设计制作了24个钢筋连接接头试件,并进行单向拉伸试验。研究结果表明:增大钢筋锚固长度、增加套筒环肋数量、提高灌浆料强度,均可提高接头的极限荷载,减小残余变形。当钢筋锚固长度为8 d、套筒环肋数量不少于4道时,进一步增加了套筒环肋数量,对接头抗拉强度的影响较小,但仍可较明显地减小接头残余变形。对于22 mm的600 MPa级钢筋套筒灌浆连接,建议钢筋锚固长度不小于8 d,套筒每端环肋数量不少于5道,灌浆料抗压强度宜不小于80 MPa。

中国600℃蒸汽参数火电机组用锅炉钢管国产化研制进展

总结了过去10年中国研究、试制和批量生产超(超)临界火电机组用P92、S30432和S31042锅炉钢管的进程,重点研究了中国在P92、S30432和S31042钢管最佳化学成分配比和最佳热处理制度确定上的主要技术突破,探讨了锅炉钢长期服役过程中的组织稳定性问题,介绍了P92、S30432和S31042钢管工业试制进展及其在中国600℃蒸汽参数超超临界火电机组上的应用前景。技术进步的结果表明,中国已基本掌握了P92、S30432和S31042钢管的生产制造技术,并正在形成批量供货的能力。

氢对600合金在高温高压水中电化学行为的影响

通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱和计时电流图,研究了电化学充氢对两种热处理态的600合金暴露在高温高压水中电化学行为的影响。结果表明:电化学充氢会增大合金阳极氧化电流密度,并且在70℃NaCl溶液、300℃高温脱氧纯水和高温脱氧模拟一回路冷却水中,充氢会使合金腐蚀电位负向移动,降低耐蚀性能。此外,轧制退火试样表面氢还原反应速率更快,而固溶退火试样在70℃NaCl溶液、300℃高温脱氧纯水和氢化脱氧模拟一回路冷却水中表现出更好的耐腐蚀性能。

时速600 km高速磁浮列车气动声源分布及产生机理初探

高速磁浮的噪声主要来源于气动噪声,并且列车未来时速可达到600 km/h,气动噪声与列车速度的6~8次方成正比,会带来线路环境问题。本文以全尺寸高速磁浮列车模型为研究对象,基于延迟分离涡模型方法(DDES),结合磁浮列车流场特性分析其表面噪声产生的机理,为高速磁浮列车气动噪声性能评估和线路声屏障设计提供了依据。主要研究内容如下:由于气流直接冲击和流动分离,磁浮列车头部流线型区域主要声源分布在鼻尖位置,总声压级最大值为106.48 dB;车尾鼻尖处的复杂局部涡流和涡旋脱落是使其成为车尾流线型区域主要噪声源的原因,车尾鼻尖处总声压级最大值为124.75 dB;风挡间隙中的涡流引起了空腔噪声,风挡底部受到空腔噪声和车轨间隙噪声的耦合作用,其产生噪声能量最大,四位风挡底部的总声压级分别为115.94 dB、118.29 dB、123.36 dB和120.05 dB;无线电终端结构光滑度较高,在其表面气流流动平缓没有发生流动分离,表面各个部位声压级水平整体相似,并且车尾处的噪声水平高于车头处。

JEFFAMINE M-600(R)改性六方氮化硼及其水性环氧复合涂层的腐蚀防护性能

目的提高六方氮化硼的分散性和环氧涂层的腐蚀防护性能。方法利用O-(2-氨丙基)-O'-(2-甲氧基乙基)聚丙二醇(JEFFAMINE M-600(R))对六方氮化硼(h-BN)进行功能化,实现其在水性环氧树脂中的稳定分散和相容性,并将其添加至水性环氧树脂中制备了具有优异阻隔性能的水性环氧复合涂层。利用SEM、TEM、XPS等手段证实了h-BN@JEFFAMINE M-600(R)的成功制备;此外,采用电化学手段对涂层的腐蚀防护性能进行了评价。结果JEFFAMINE M-600(R)成功修饰在h-BN表面,有效提高了h-BN在水性环氧树脂中的分散稳定性和相容性;同时所制备的h-BN@JEFFAMINE M-600(R)/水性环氧复合涂层在浸泡38 d后仍表现出优异的抗腐蚀性能,其阻抗模值(1.05×10^(9)Ω·cm^(2))较水性环氧涂层(1.31×10^(7)Ω·cm^(2))提高了约2个数量级,这主要归因于h-BN@JEFFAMINE M-600(R)的添加可以有效提高水性环氧涂层的阻隔效应,从而延缓腐蚀介质向基底的扩散,进而表现出优异的腐蚀防护性能。结论JEFFAMINE M-600(R)功能化有效提高了h-BN的剥离效率和稳定分散,使得h-BN@JEFFAMINE M-600(R)纳米杂化材料的添加可以有效提高水性环氧基体的致密性和阻隔效应,进而增强复合涂层对金属基底的腐蚀防护。

600 nm粒径聚丁二烯胶乳的制备

以丁二烯为单体制备了小粒径聚丁二烯(PB)胶乳,并且用丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸(MAA)制备了附聚剂。通过高分子附聚法附聚小粒径PB胶乳制备了600 nm大粒径PB胶乳,考察了附聚剂用量、电解质用量、附聚时间、附聚温度、搅拌速度等因素对大粒径PB胶乳的影响。结果表明:小粒径PB胶乳最佳粒径为100 nm,附聚剂中MAA适宜用量为20%,电解质用量为0.2%,适宜附聚时间为1~3 h,温度对附聚胶乳粒径的大小影响较小。

600 MW超临界机组凝结水泵节能改造实践

探讨了凝结水泵变频调速技术的原理,并进行了变频改造试验分析和节能经济性分析。经过凝结水泵变频改造后,机组在低负荷时可节约电率51%,在高负荷时可节约电率13%~35%,节电效果显著,为企业节省了成本。

香炉山隧洞竖井600 m级定向钻钻孔施工技术

滇中引水工程大理Ⅰ段香炉山隧洞竖井为新增通道,竖井自上而下穿越白云质灰岩、安山质玄武岩,岩溶突水及渗涌水问题突出,存在较高的外水压力问题,采用定向钻孔实施地面预注浆对竖井进行超前堵水及加固,从而保障竖井安全快速掘进。香炉山隧洞竖井采用600 m级定向钻钻孔施工,目前钻孔全部完成,测斜偏差控制在3‰以内,技术可行,经济效益较好。

基于自动控制的发电厂600 MW超临界机组节能技术研究

超临界机组是指工作在超过临界压力和温度状态下的蒸汽发电机组,这种状态能显著提高热效率并降低燃料消耗。随着能源成本的上升和环保法规的加强,开发和应用高效的节能技术成为发电行业的重要课题。自动控制技术因能够优化操作过程和提升能效而在超临界机组中发挥至关重要的作用。全面分析了自动控制技术在600 MW超临界机组节能设计中的应用,探讨了从燃料供给系统的节能优化、热效率提升、发电过程关键参数的自动调节、实时监测与故障预防,到先进控制算法集成的各方面。通过详细讨论这些节能措施的具体实施和效果评估,展示了自动化技术如何有效降低能源消耗,提高发电效率,并促进环境的可持续性。

无源无线多功能传感器在低压600 V系统中的应用研究

该文提出了一种无源无线多功能传感器,能够利用电缆周围的电磁能量和热能进行供电,同时测量电缆的温度值和电流值,根据电缆的带电状态进行判断和报警。详细介绍该传感器的原理、结构、技术细节和工作流程,并以特高压换流站伴热带为例,展示该传感器的应用方案和效果。实验结果表明,该传感器能够实现对电缆的实时监测和分析,提高电缆运行的安全性和可靠性,节约能源和成本,简化安装和维护,适用于各种环境,具有较高的创新性和实用性。