钛合金薄壁T形接头激光焊接力学性能研究

开展了厚度为1.5mm立筋与厚度为2mm底板的TC4钛合金T形接头的激光焊接工艺试验,对接头的力学性能进行了测试,观察了接头的组织形貌。结果显示:带立筋接头的抗拉强度、屈服强度及伸长率均与母材相当,而去除立筋后的正常区的抗拉强度与屈服强度最高,起弧区的抗拉强度与屈服强度最低,但去除立筋后收弧区的断后伸长率最高、起弧区最低,接头的剪切性能比母材提高了3.4%,持久测试试样没有发生断裂。接头焊缝区组织由大的柱状晶组成,主要由α相、α’相与β相组成,随着距焊缝中心距离的增加,接头组织晶粒尺寸降低,且α’相的尺寸也降低。

旋转超声铣削TA15钛合金的疲劳寿命实验研究

针对航空钛合金零件机加工后疲劳强度大幅降低的问题,提出基于旋转超声铣削的抗疲劳制造技术。基于变切削速度和变超声振幅的旋转超声铣削实验,探究传统工艺参数及超声振动参数对钛合金残余应力和疲劳寿命的影响规律。开展变疲劳加载频率的有无超声对比实验,验证了超声振动对钛合金疲劳强化效应的普适性。实验结果表明,随着切削速度的提高和超声能量的摄入,钛合金残余压应力增加,疲劳强化效应显著;相较于传统铣削,不同加载频率条件下的超声铣削可提高钛合金疲劳寿命20.3%。

长跨度大直径孔系同轴度误差测量方法

针对航空制造现场的长跨度大直径孔系装配难题,提出一种基于激光准直和光电检测技术的同轴度误差测量方法。以单模光纤激光器发出的准直光束作为测量基准,研制的多功能测头在被测孔内稳定支撑,测头前端的PSD传感器测量准直激光光斑坐标以确定测头相对位置。然后,激光测距传感器在电机驱动下旋转并测量孔轮廓点的距离,结合电机内部角度编码器的数据计算出孔在当前截面上的中心坐标。移动测头依次测量多个截面,最后根据所有截面的中心评定出被测孔系的同轴度。完成孔系同轴度测量实验,实验结果表明该系统测量重复性为0.0042 mm,通过蒙特卡洛法分析得到的系统测量不确定度优于0.0045 mm。

航空铝合金异形曲面SLM制件工艺仿真与性能研究

激光选区熔化成形技术因其设计自由度高、研制周期短、材料利用率高,在航空产品制造中的应用越来越广泛,特别是针对具有复杂轻量化结构和气动异形曲面的结构件。以异形气动曲面铝合金SLM结构件为研究对象,结合数值模拟仿真技术,对该典型件的激光选区熔化成形工艺进行仿真迭代优化,并对其综合性能进行了验证研究。结果表明:基于Simufact Additive软件的模拟仿真结果可靠性好,能够准确预测制件成形过程中的变形趋势。成形所得典型件的化学成分与组织形貌均符合航空铝合金SLM制件的相关技术标准,X(Y)向与Z向的室温抗拉强度分别可达300~314MPa和300~325MPa。室温高频轴向疲劳测试结果为X(Y)向193MPa,Z向155MPa,综合性能良好,为该类铝合金SLM异形结构件的研制方向起到了重要的指导作用。

厚板多点成形起皱缺陷的仿真

针对壁板类零件在活络式方形压头和固定式半球压头不同压制方式下的起皱,通过ABAQUS有限元软件模拟成形过程,从接触面积和压制方式两个方面对起皱缺陷进行分析。结果表明:相同条件下非对压活络式方形压头多点成形改善起皱问题效果更好,增大接触面积和非对压的压制方式可以显著改善壁板成形中的起皱问题,数值模拟结果与理论分析结果相符合,为非对压活络式方形压头多点成形技术的应用提供了理论基础。

基于Ti-6Al-4V合金团簇式设计合金的组织性能研究

基于Ti-6Al-4V合金的团簇式12[Al-Ti_(12)](AlTi_(2))+5[Al-Ti_(14)](V_(2)Ti),通过替换β-[Al-Ti_(14)](V_(2)Ti)团簇式中连接原子的种类和比例,设计了Ti-6.07Al、Ti-6.06Al-1.97V、Ti-6.05Al-5.90V和Ti-7.16Al-1.99V 4种合金。结果表明,Ti-6.07Al、Ti-6.06Al-1.97V和Ti-7.16Al-1.99V合金为α单相组织,而Ti-6.05Al-5.90V合金为α+β两相组织。相比于Ti-6Al-4V合金,Ti-6.05Al-5.90V合金抗拉强度增加了165 MPa,达1053 MPa,延伸率仅降低了2%,为4.5%;Ti-7.16Al-1.99V合金抗拉强度降低了115 MPa,为773 MPa,延伸率提高了162%,达17%。因此,Ti-6.05Al-5.90V可作为高强钛合金候选材料,Ti-7.16Al-1.99V合金可作为高韧钛合金候选材料。

基于钛合金超塑成形工艺与应用

近年来,基于飞机、船舶、发动机等制造行业的迫切需要,国内外提出了对制造材料和制造技术的新的时代发展要求,同时也迎来了新的挑战和机遇。世界许多国家逐渐意识到了钛合金金属材料在航空航天中的重要作用。作为科技快速发展的国家,我国对于钛合金材料也采取了鼓励研究和开发的政策。因此,本文立足于钛合金的角度,阐述了钛合金的超塑成形工艺和应用。

基于可变自主等级的有人机/无人机控制方法

针对有人机/无人机变自主权限控制的问题,研究了有人机/无人机集群的变自主等级控制机制。首先,设计了有人机/无人机集群自主等级,并分析了影响集群变自主等级的相关因素,建立了评估当前飞行态势的相关指标与方法,利用多属性决策理论计算适合的自主等级。其中,引入用户精力矩阵评估操作员在不同等级下的精力损耗,对操作员干预的必要性进行评价,得到适合的自主等级。随后,在不同自主等级基础上,设计了自主等级转换规则,解决了不同环境态势下集群变自主等级控制问题。最后,开发了图形用户界面,对有人机/无人机集群进行控制仿真。根据结果可知,可变自主等级在任务总耗时不变的情况下,能够大幅减少操作员与系统的交互时间,降低其操作负荷,证明了所提有人机/无人机集群变自主权限飞行的有效性。与固定自主等级的控制方案相比,变自主等级控制方法有着更好的控制效果。

钛合金超塑性工艺研究

随着各国对钛合金重视的程度不断加深,近年来,在钛合金超塑性工艺技术的推进下,钛合金的研究和创新步伐一日千里,成功地解决了钛合金难以形变的局面,凸显了其优势。目前,超塑性工艺使得钛合金广泛应用于军用和民用零件制造,并扮演了重要的角色。本文将基于钛合金的视角,对超塑性工艺展开分析和阐述,旨在探索其研究意义。

Ti65钛合金板材高温力学性能及影响因素

拉伸测试钛合金Ti65在740~840℃、0.0012~0.0024 s^(-1)下力学性能,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察Ti65合金的显微组织和断口形貌。结果表明:温度和应变率对Ti65合金力学性能影响显著。随温度升高,峰值应力减小;应变率越大,峰值应力越高。740℃时峰值应力为381.1 MPa,应变率为0.0024 s^(-1)时峰值应力为244.9 MPa。高温和低应变率位错强化作用较小,降低变形抗力,促进软化。高温下断裂主要由微孔聚集引起,温度越高等轴韧窝数量越多,利于塑性的提高。

TC2、TC6表面喷涂WC-17Co与电镀铬耐磨性能对比

TC2、TC6钛合金是航空领域中常用的选材,为了增加钛合金配合表面的耐磨性能,对钛合金表面进行超音速火焰喷涂碳化钨,研究对比TC2、TC6钛合金表面喷涂WC-17Co和镀硬铬的摩擦性能。结果表明:表面喷涂WC-17Co可获得致密表面,孔隙率小于0.5%,同时耐磨性能显著提高。

化铣生产中激光刻型技术的应用优势探讨

激光刻型技术在国内航空领域的化铣生产中得到初步应用。与传统手工刻型工艺相比,具备刻型精度高、效率高、降低工装成本等优势。但激光刻型技术的应用也有诸多限制因素,包括化铣毛料的加工精度要求高、多台阶化铣零件应用的线性密封剂保护性能要求较高、以及刻型质量的快速检测方法的缺乏等。

组合式同相供电设备工作原理及保护研究

由于牵引供电系统的结构和负荷的特殊性,三相供电系统会发生严重不平衡,制约了高速、重载铁路的发展。详细介绍了一种单-三相组合式同相供电系统的结构,该系统不仅能够从根本上改善电能质量,还消除了牵引变电所出口处的电分相环节。首先,重点分析了其基于两“背靠背”单相变流器的同相供电设备的平衡变换原理;其次,分析了交直交变流器、高压匹配变压器、牵引匹配变压器等设备的保护要求,研究了同相供电设备的继电保护方案,并简要讨论了整定计算原则。最后采用Matlab/Simulink对组合式同相供电系统建立仿真模型。所提出的单-三相组合式供电系统已在沙峪变电所投入试运行,验证了该系统的可行性。

1.5mm厚TC4钛合金激光焊接头组织与力学性能研究

开展了1.5mm厚TC4钛合金激光焊+表面修饰焊接试验,对接头组织进行金相观察及静力性能进行了测试。结果表明:由于受到不同焊接热循环的影响,激光焊+表面修饰焊接接头的组织区域可以分为母材区、热影响区、焊缝底部等轴晶区以及焊缝顶部的柱状晶区,且焊缝组织中存在魏氏组织,随着距熔合线距离的增加,热影响区组织中α’的体积分数逐渐降低。接头力学性能显示,抗拉强度、剪切强度与母材相当,最小弯曲角度达到35°,说明接头可以工程化应用。

临近空间高超声速飞行器进展及防御策略分析

临近空间高超声速飞行器的迅猛发展对传统的空天防御体系产生了巨大挑战。简要介绍了临近空间高超声速飞行器的发展状况,分别从轨迹、动力学及电磁等3个方面分析了飞行器的飞行特征,梳理了现有空天防御体系拦截临近空间目标的短板弱项。在此分析基础上,给出了临近空间高超声速飞行器的防御策略。研究结论可以为构建临近空间高超声速飞行器的防御体系提供一定参考。

航空发动机研制中的技术验证机、工程验证机及原型机特点分析

为加强航空发动机产品的研制进程管控,通过分析技术验证机、工程验证机及原型机的技术特点,提出这 3 类样机是集中体现产品研制进程的载体,进而研究并建立各样机的研制过程模型,并且依托研制过程模型分析各样机的研制特点及研制成果。该项工作明确了各样机的工作内容及其实现途径,以及 3 类样机之间迭代演进、逐步实现产品开发的过程,对加强发动机产品研制过程管控、提高研制质量和效率具有重要意义。

超大尺寸共形吸波体雷达散射截面分析与验证

受结构复杂、超大尺寸、制作工艺等多种条件的限制,超大尺寸共形吸波体装机应用后的雷达散射截面研究开展较少,亟需从仿真及试验两个方面加强研究。从超大尺寸共形吸波体的双马来酰亚胺材质隐身翼面前缘制作工艺和基于仿真评估的结构设计出发,对共形吸波体的分层结构参数进行优化,对机翼前缘共形吸波体的装机雷达散射截面进行试验验证。结果表明:本文优化的超大尺寸共形吸波体垂直极化下在2~18 GHz取得-22.4~-1.1 dB的雷达散射截面减缩效果,雷达散射截面的仿真评估误差可以控制在6.5 dB以内,其中材料的电磁参数各向异性测试对仿真误差有决定性影响。

TA15钛合金电子束焊接头的微观组织与性能

采用不同工艺参数对厚64 mm的TA15钛合金锻件进行电子束焊,并对焊接接头进行了组织形貌观测和接头拉伸性能、冲击韧性及疲劳性能测试。结果表明:TA15钛合金电子束焊焊缝为α′马氏体网篮组织,靠近熔合线的组织由α相和针状(α+β)相构成,并出现α′马氏体;靠近母材的热影响区组织与母材组织相近,主要由初生等轴状α相及转变β相组成,并出现针状(α+β)相;该合金电子束焊接接头的平均抗拉强度为975 MPa,与基材的相当,但冲击韧性低于TA15锻件的。同时,该合金焊接接头疲劳性能满足设计要求。

复合材料蜂窝夹层结构方向舵二次胶接成型技术研究

分析了复合材料蜂窝夹层结构方向舵的结构特点和工艺路线。结果表明,复合材料蜂窝夹层结构方向舵采用二次胶接工艺,虽然进罐次数较多,但工艺较为简单,先固化的复合材料零件表面质量及内部质量较好,胶接质量容易控制。对于蜂窝角度为14°及20°的NRH 4-32芳纶纸蜂窝,加0.1 MPa压力时,蜂窝受到的压力侧向分力小于蜂窝与胶膜的摩擦力,不会出现蜂窝滑移,同时胶接压力可以使胶接过程中胶膜夹裹的气体随胶膜流动排出并填充所有胶接区域,制得的零件能满足要求。复合材料蜂窝夹层结构方向舵胶接过程中可能出现脱粘、空隙、蜂窝滑移及发泡胶空洞等缺陷,需根据具体情况分析缺陷产生原因并根据分析结果进行相应改善。

基于多尺度量子熵的中介轴承声发射信号故障特征提取技术研究

针对中介轴承声发射故障信号非平稳、非线性,且故障信号特征微弱等特点,将信息熵理论与量子理论相融合,提出了一种多尺度量子熵的中介轴承故障特征提取方法。首先,建立了声发射信号的多量子位系统,构建量子信息熵的计算方法;然后,采集4种不同工况下的中介轴承声发射信号,最后,对采集的故障信号进行多尺度分解,提取不同尺度下粗粒向量的量子熵值。结果表明,提取的故障特征能够准确表征中介轴承故障状态,且具有良好的稳定性。