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。

Advanced Alumina and Zirconia Ceramics Produced by the Electroconsolidation Method

The possibility to produce advanced alumina and zirconia ceramics by the electroconsolidation method is studied. The technological parameters of Al2O3 and ZrO2 （3 mass% Y2O3 ） production were developed and optimized. Electroconsolidated alumina and zirconia ceramics have higher values of properties in comparison with ordinary sintered samples in air. Advanced proper- ties of electroconsolidated ceramics are defined by homo- geneous, ultradense and fine-crystalline structure that was formed due to the effect to consolidate the materials to high density for a shortest time.

影响超高分子量聚乙烯流动性的主要因素分析

分析了影响超高分子量聚乙烯(UHMWPE)熔体流动性的主要因素。这些因素包括添加剂(填料、增塑剂、润滑剂等)、流场参数(温度、剪切速率、静压力、流道形状等)和大分子结构(分子质量及其分布、支化程度等),它们对UHMWPE的流动性均有不同程度的影响;指出为保证UHMWPE在成型加工过程中具有一定的流动性,必须提供一定的压力和足够的热量,选择适当的剪切速率,并以合适的添加剂相配合。

影响镁铝碳制品高温性能的因素

研究了结合剂种类、石墨和特级高铝矾土熟料加入量对镁铝碳 (MAC)制品高温性能的影响。结果表明 :结合剂的性能显著影响MAC制品的高温性能 ,树脂类结合剂结合试样的高温性能优于水玻璃结合的 ;随着C含量增加 ,MAC制品的高温抗折强度降低 ,但抗渣和抗热震性能提高 ;在一定的Al2 O3含量范围内 ,MAC制品的高温力学性能优于镁碳砖 ,主要原因是其基质中生成的致密晶间尖晶石提高了基质中高熔点晶体间的直接结合程度。

影响高掺量粉煤灰烧结砖性能的主要因素

利用XRD、SEM及物理力学性能测定等手段 ,研究了粉煤灰掺量、细度、保温时间对高掺量粉煤灰烧结砖性能的影响。结果表明 :随粉煤灰掺量的增加 ,砖的体积密度下降 ,吸水率有较大的增长 ,而抗压强度的降幅十分明显。其原因是粉煤灰与粘土的化学活性、化学组成、颗粒组成有较大差异所致。如用磨细灰代替原灰配料 ,砖的抗压强度可明显提高。结果还表明 ,烧成时保温时间过短或过长均不利于砖的强度 ,在给定的条件下 。

添加GYH高抗渗混凝土的结构特性研究

通过测定氯离子扩散系数、孔结构、水抗渗系数和ＳＥＭ观察，研究了减水剂、引气剂、微细集料复合添加剂对水泥净浆、砂浆和混凝土结构特性的影响。结果表明：添加ＧＹＨ①可通过减水、引气和化学反应的协同作用，减小开口孔体积、阻断毛细孔、增加Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶和改善过渡区结构，从而大幅度提高材料的抗渗性能，并有利于材料强度的提高。

添加剂对高铝瓷烧结性质和力学性能的影响

研究滑石、TiO2添加剂对以CaO-Al2O3-SiO2系为基础的高铝瓷的烧结特性和力学性能的影响。研究发现:在高铝瓷中添加剂的作用机理不同于它们在纯氧化铝烧结中的,添加剂的作用大小取决于它们的表面张力。烧结中的粗大气孔、裂纹、粗大晶粒、玻璃相等形成了瓷体的断裂源,降低了强度。

用碳酸钙微粉改性的高铝水泥及其耐热性能

以CaCO3微粉作改性剂对高铝水泥进行改性。结果表明:CaCO3微粉的填充作用使硬化浆体(hardenedcementpaste,HCP)孔径向着小孔方向偏移,平均孔径减小,由于孔结构改善使水泥抗压强度提高。加入的CaCO3微粉与高铝水泥反应生成水化碳铝酸钙,它抑制水化产物中生成介稳相,有效防止高铝水泥后期抗压强度倒缩。对110℃,24h;300℃,6h和500℃,6h热处理后样品的研究表明:改性后HCP的耐热性能有明显提高。

添加剂对高填充HDPE/Al(OH)_3复合材料力学性能的影响

甲基硅油和聚氧化乙烯能明显提高高填充 HDPE/Al(OH) 3复合材料的缺口冲击强度和断裂伸长率 ;邻苯二甲酸二辛酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二异癸酯等能提高复合材料的缺口冲击强度 ,对断裂伸长率没有影响 ;聚乙烯蜡和环氧树脂降低了复合材料的缺口冲击强度 ,对断裂伸长率也没影响 .用扫描电子显微镜初步探索了添加剂在高密度聚乙烯中的分散状况 ,并同 HDPE/Al(OH)

铝炭滑板的高温强度、断裂行为和氧化过程与添加物Al、Si的关系

Ａｌ、Ｓｉ添加物均能显著改善滑板的性能，其作用主要通过化学反应而产生的相变化来实现。分析了铝炭滑板的断裂行为。

等离子弧异质异构增材制造构件的组织与力学性能分析

采用等离子弧增材系统实现了不锈钢/高强钢异质异构增材构件制备,等离子弧增材构件具有良好的沉积形貌及优异的力学性能.为揭示叠合方式对等离子弧异质增材构件的宏微观组织和力学性能特征影响,研究采用了体视显微镜、金相显微镜、拉伸及硬度等测试方法.结果表明,不锈钢/高强钢异质异构增材构件中存在两种过渡形式,即以奥氏体枝晶过渡和马氏体组织过渡.增材构件横截面硬度波动较大,主要是混合过渡区域的高合金元素导致的组织变化引起的.叠合方式的改变能够显著影响材料性能,在强度下降不多的情况下,提高材料的冲击韧性.

添加物对磷酸盐结合高铝不烧砖性能的影响

采用单独及复合加入添加物的方法 ,通过测定不烧砖的高温重烧线变化率来评价添加物对不烧砖高温性能的影响。研究结果表明 :这些添加物都有望提高不烧砖的高温性能。

添加Al_2O_3对Ce_(0.8)Sm_(0.2)O_(1.9)固体电解质烧结行为和性能的影响

通过凝胶浇注法制备了Al2O3掺杂0～3%(按质量计)的Ce0.8Sm0.2O1.9(samarium doped ceria,SDC)粉体.对所得粉体的相组成和粒度等进行了测定.粉体经模压成形,生坯在1 350～1 450℃烧结5 h,制成Al2O3-SDC固体电解质材料,对该材料样品的密度、微结构、电导率及抗弯强度等进行了测试分析.试验结果表明:掺入适量的Al2O3,所得Al2O3-SDC粉体具有良好的烧结性能,并能使Ce0.8Sm0.2O1.9粉体保持立方萤石结构,其烧结样品具有较高电导率,并且力学性能明显提高.未添加和添加1.0%Al2O3的SDC材料在600℃的电导率分别为0.28 S/cm和0.030 S/cm;室温抗弯强度分别为89.3 MPa和109.7 MPa.

低蠕变热风炉高铝砖的研究和生产

介绍了低蠕变高铝砖的结构形式以及三石莫来石化的转变过程 。

累托石与白泥在不烧高铝砖中的结合性对比研究

分别以累托石及白泥为结合剂、高铝矾土熟料为基础料制备不烧高铝砖,借助旋转流变仪、激光粒度仪、XRD及SEM等对不同球磨条件下累托石及白泥的性能与微观结构进行表征,对比分析了累托石及白泥在不烧高铝砖中的结合机理。结果表明,在110℃干燥24h后以及继续在750℃保温3h的热处理条件下,累托石结合不烧高铝砖的常温耐压强度均高于白泥结合不烧高铝砖的相应值。相比白泥,累托石粒径大、黏度高、泥浆稳定性好且具有不规则褶曲形貌的微米级片状结构都是其结合性能优于前者的主要原因。

添加物对高铝砖结构和性能的影响

研究了添加少量锆英石、红柱石、电熔刚玉、Ａｌ２Ｏ３微粉等对高铝砖（Ａｌ２Ｏ３＞７５％）结构和性能的影响。

大型卧式硫磺回收炉内衬结构的改进及材料选择

根据大型卧式炉内衬结构特点和运转情况 ,对大型卧式硫磺回收炉的结构及炉衬材料进行了分析和改造。锥段热面衬里选用铬刚玉砖替代原来的刚玉浇注料 ,同时改进炉咽喉预制件的材料和结构 。

高致密硅质耐火材料的生产与性能研究

开滦精煤股份有限公司一期建有两座JN60-6型焦炉,其炭化室炉头普通硅砖因周期性温度波动导致硅砖产生裂纹、结构疏松、表面剥落。针对焦炉硅砖损坏情况及焦炉大型化的发展要求,开发高致密硅砖成为亟待解决的问题。

Al-Si系无机高温结合剂的制备及表征

以板状刚玉、ρ-Al2O3和硅微粉为主要原料,外加适量的铝酸钙水泥、水玻璃和氧化镁,制备得到一种可在室温固化的Al-Si系高温粘结剂材料,表征了不同温度烧成后材料的力学性能和微观结构。结果表明:材料经1300-1500℃高温烧成后,主要物相为镁铝尖晶石、氧化铝和Al1.66Ca0.68Na0.3O8Si2.34。随着烧成温度的提高,材料中液相逐渐减少,镁铝尖晶石和氧化铝的晶粒析出,晶粒形状更加规则。当烧成温度达到1600℃时,材料的主要物相为镁铝尖晶石和氧化铝,其弹性模量、抗折强度和耐压强度分别为37.85 GPa、34.46 MPa和54.84 MPa。

ISP熔炼工序大修周期延长研究与生产实践

通过对ISP熔炼工序主要设备:密闭鼓风炉、电热前床、冷凝分离系统的结构优化、新型耐火材料的应用及有效的炉窑特别护理措施,使ISP熔炼工序大修周期由3年延长到6年以上,个别设备可达15年以上,基本解决了ISP熔炼大修周期短、维修费用高的弊端。