工艺动态
CM247LC超合金的耐高温腐蚀热障涂层 德国的I.Gurrappa对燃气涡轮发动机高温零件先喷涂耐腐蚀涂层，再喷涂氧化锆基热障涂层，以改善其抗氧化性和耐腐蚀性，延长零件寿命。在机械加工的直径10?mm、高10?mm的CM247LC超合金试片上，用大气等离子喷涂制备各种成分的MCrAlY耐腐蚀涂层，再在该涂层上喷涂不同厚度的热障陶瓷涂层(8%Y2O3稳定的ZrO2)。高温腐蚀试验在900?℃，90%Na2SO4+5%NaCl+5%V2O5的环境中进行，以得出涂层直至破坏的寿命。结果证明，热障涂层恶化是由于环境中的钒、氯及硫酸盐等的化学反应引起的，通过激光处理来消除涂层孔隙，即可提高其寿命。激光切割、等离子切割及气切割中切割气体对切割坡口的形成、切割面的冶金性变化及后工序焊接的影响 采用激光切割、等离子切割、气切割和不同切割气体，对S355J2G3、S460M和S690QL 3种钢进行切割试验。结果证明，切割气体特性对切割坡口的形成和切割表面质量有影响，并且切割气体与切割边缘加热到高温的材料相互作用很强，致使材料发生本质性的冶金变化。切割气体氮气量的影响是形成高氮化层和微细气孔。2195铝锂合金件焊接修理中熔合区的再熔离 2195铝锂合金是超轻量箱罐的主要结构材料，是为提高航天飞机系统质量而研制的。美国马歇尔(Marshall)航天中心的P.Munafo研究了2195铝锂合金件焊接修理中的裂纹问题，提出了两种裂纹机理：(1)属于冶金效应的焊接熔合区的再熔离；(2)属于机械效应的短时蠕变断裂。使用4043铝合金作填充金属虽然可以解决当前的问题，但是会降低焊接区的强度。要彻底全面解决再熔离问题，尚待合金化学等方面的发展。采用过程控制改善激光成形 激光成形是借助较高能量诱发的局部热应力而使工件产生永久变形的过程。可以预料，这种材料处理技术有着广泛的工业应用前景。英国丹迪大学(Dundee)的G.Thomson和M.Pridham对激光成形及激光与材料相互作用的过程监控系统进行研究，解决了如何使用基于反馈数据选择、时滞、误差及成形速度的修正控制算法来调整基本控制系统。通过一系列试验修正，显著提高了成形精度，取得了实际效果。采用物理气相沉积中间层和热等静压的UDIMET 720和CMSX-4的扩散连接 为使耐疲劳性高的涡轮盘材料与抗蠕变性高的转子叶片材料组合而制成整体涡轮转子(BLISK)，瑞典律勒欧(Lulea)大学和沃尔沃(Volvo)飞机公司的科技人员研究试验耐久性好的扩散连接方法。转子叶片材料CMSX-4与涡轮盘材料U-720合金连接后的热处理各不相同，但CMSX-4的一次时效处理温度(1?140?℃，2～6?h，空冷)和U-720HS2的部分固溶处理温度(1?115℃,4?h油冷)很接近，故在1?120?℃，200?MPa下进行热等静压处理，中间层使用镍和钛。试验结果为，物理气相沉积(PVD)镍中间层时，高温强度与母材等同，而延伸率低；物理气相沉积钛时，强度低。大面积复合材料检测系统 美国洛克希德*马丁公司研究了大面积复合材料检测系统，证明激光超声波检测是适于空军后勤中心和航空航天承包制造商今后所需的检测方法。在研究中使用试制的系统样机验证了激光超声波技术。研究取得了以下主要成果：(1)采用激光超声波技术首次检测了大面积复合材料结构件；(2)完成了迅速而准确的光扫描技术；(3)改进了缺陷检测技术；(4)验证了最新的数据分析功能。利用激光超声波技术能够节约设备投资和复合材料结构检测的人工费用。激光超声波技术在航空航天大面积复合材料结构件检测中能有效发挥作用，是保证下一代飞机质量的重要制造技术。采用高压注液对难切削材料进行高效切削加工 燃气涡轮、飞机零部件及核装置用的超合金和不锈钢是熟知的难切削材料。为了在切削加工时提高效率，日本三菱重工业公司和广岛工业大学的研究人员以Inconel 718超合金和SUS304不锈钢为对象，用高压将切削液注射到刀头上进行切削。结果表明，切削液的流速越高，切削温度就越低，刀具的磨损不取决于切削速度和注液条件，而是与切削温度相关。纤维增强复合材料的能量吸收过程 美国沃伯恩(Auburn)大学的R.H.Zee和C.Y.Hsieh采用新设计的试片试验研究纤维对高分子复合材料能量吸收的作用。试片是将丝束的两端卷绕到小铝片上，再用环氧树脂胶接制成的(标距63.5?mm)。使用聚乙烯、芳纶和碳纤维进行准静态拉伸试验和横向载荷试验(应变速率25.4?mm/s～280?m/s)，测量能量吸收。此外，织物层压后也用横向载荷试验进行研究。结果证明，纤维的变形和断裂是复合材料结构能量吸收过程的主要作用因素。碳纤维增强复合材料典型连接技术的特征化 德国佛朗荷费(Fraunhofer)研究所的研究人员以碳纤维增强环氧树脂为试料，试验研究碳纤维增强复合材料的机械连接(铆接)及结构胶粘剂胶接的连接强度，进而进行这种材料胶接技术的优化和评价。他们提出，铆接作为碳纤维增强复合材料的连接技术并不完善，最好采用胶接/铆接的组合连接。电子束焊接超厚板的残余应力和变形特性 日本大阪大学的学者以SUS304不锈钢为试验材料，对电子束焊接100?mm超厚钢板时焊接接头产生的残余应力和变形进行热弹塑性分析。基于材料常数对温度的依存性，使用有限元法通用程序ABAQUS进行分析。与普通多层焊接的不同之点在于：焊接区板厚方向中央产生最大拉伸残余应力，沿焊缝方向拉伸应力最大。板宽方向的变形小，板厚方向的焊接区约有0.7?mm的收缩。热轧7075铝合金的扩散连接 英国曼彻斯特大学的学者使用Gleeble 1500试验机，以各种温度、时间和压力对热轧7075铝合金进行真空扩散连接。使用含有丙酮、苯乙烯等的有机溶剂清洗连接面，研究其效果。结果证明：(1)在500～520?℃温度、2.5～3.8?MPa压力及120～150?min时间的条件下，可得到最佳显微组织和抗拉强度的接头；(2)可利用有机溶剂防止连接面氧化，而这种溶剂在加热中会蒸发掉；(3)在连接面产生再结晶，再结晶向母材扩展。(陈敬之 供稿)500?kV超高压电子束热源的特性 日本大阪大学的学者正在研制采用11级电子束加工式电子枪的500?kV超高压电子束热源装置。通过改进，能够精密调整大范围的电子束功率。与迄今的电子束焊机相比，能在远距离焦点处产生高出一个数量级的高能量密度电子束。即使有从电子束孔喷流的熔融金属的加热作用，熔化区也不会向表面宽度方向扩展，所得焊缝的截面形状不会成酒杯状。(盛蔼伦 供稿)直升机不锈钢件采用电火花线切割工艺 保定螺旋桨厂在对某直升机零件试制中，遇到了如图1所示的不锈钢件加工，零件材料为1Cr17Ni3A，硬度HB?262～326，内腔表面粗糙度Ra?3.2?μm。 起初采用铣削方式加工内腔：在55?mm×20?mm范围内钻18?mm落刀孔；铣内槽55?mm×20?mm；热处理；线切割成形。由于零件属难加工材料，其切削加工性差，热导率比合金结构钢差，高温硬化严重。而钻落刀孔钻头为高速钢，且钻孔较深，刀具磨损严重。内腔铣削抗力大，易形成应力集中，且端壁较薄，经热处理后，变形较大，端壁局部出现淬裂现象，壁厚1.2±0.1?mm不均匀超差，6°±30′超差，内腔表面粗糙度达图1 不锈钢零件示意图Fig.1 Stainless part不到Ra3.2μm要求。 为此，将钻落刀孔改为电火花线切割穿丝孔，将铣内腔改为线切割内腔，同时调整了穿丝孔及内腔位置。 机床为DK7732，电源为机床脉冲电源，电极为紫铜管，工作液为浓度10%的皂化液DX-1。电极端头与管接头连接，通过电极内孔加注工作液至加工区。具体操作：将磁力千分表架固定在丝架上，将空心电极固定在千分表架上，保持电极中心线水平位置并与工件被打孔的表面垂直，位置要合适，将上面工作液管套在空心电极接头上，关闭下面的工作液。为避免短路，编程时，工作台轴向每进给0.05～0.1?mm就应后退0.1～0.5?mm，反复使用该程序，且将电源电压及进给速度调整合适，便可加工出比电极直径大0.1～0.2?mm的穿丝孔。 由铣内腔改为线切割内腔、钼丝穿孔加工，一方面避免了刀具磨损，减小了加工硬化，提高了表面加工质量，缩短了线切割成形加工时间，降低了成本，保证了产品质量要求；另一方面避免了因铣削抗力而产生的应力集中及热处理淬裂，满足了零件尺寸要求。(李国平)(栏目责编 宇 迪)
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2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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