国家自然科学基金(51305280) 作品数:12 被引量:71 H指数:5 相关作者: 杨光 钦兰云 王维 卞宏友 刘奇 更多>> 相关机构: 沈阳航空航天大学 沈阳飞机设计研究所 北京航空航天大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 辽宁省自然科学基金 国防基础科研计划 更多>> 相关领域: 金属学及工艺 一般工业技术 机械工程 更多>>
电磁搅拌对激光熔池熔体流速及其凝固组织影响研究 被引量:3 2017年 为了研究电磁搅拌对TA15钛合金激光熔池的影响,构建了一种三相三极旋转式电磁搅拌器作用下微小熔池内部的磁流体力学数学模型。运用该模型计算了不同激励电流情况下磁场中心处的磁感应强度和熔池内熔体周向流速,分析了其对熔池温度分布和组织形成的影响。并采用试验手段对分析计算结果进行了验证。结果表明:电磁力驱使熔体作周向运动,且随着远离磁场中心,洛伦兹力越大,周向流速越大。随着激励电流的增大,磁感应强度增强,熔质周向流速增大。流速加剧能够降低熔池内温度及凝固界面处的温度梯度,有利于等轴晶的增多。试验证明施加磁场后熔池顶部组织出现等轴晶,且随着远离磁场中心,熔池顶部的等轴晶数量逐渐增多,与计算结果的分析趋势相吻合。 杨光 赵恩迪 钦兰云 李长富 王维关键词:电磁搅拌 激光熔凝 激光沉积修复ZL114A铝合金的组织及力学性能 被引量:9 2017年 采用6 k W光纤激光器对预制槽损伤的ZL114A铸造铝合金进行激光沉积修复实验研究,分析了热处理前后激光修复区的组织形貌及分布规律,并对试样的显微硬度和室温拉伸性能进行了测试。结果表明,修复区与基材形成良好的冶金结合,沉积区底部为近似平行于熔合线法线外延生长的柱状树枝晶,一次枝晶间距约15.7μm,二次枝晶间距约5.2μm,共晶组织呈分叉棒状或块状连续分布于枝晶间隙,在沉积层顶层顶部出现α-Al柱状枝晶转变为等轴枝晶现象。热处理后修复区柱状枝晶的二次枝晶臂因高温原子扩散作用,连成一片,且共晶Si相粒状化明显,粒径约4.93μm,部分颗粒均匀分布于一次枝晶臂的两侧。热处理后修复区硬度较沉积态平均提高约1.6倍,且修复试样的室温拉伸力学性能优于铸造基材。 钦兰云 庞爽 杨光 王超 王维关键词:显微硬度 激光沉积修复TA15钛合金热应力的数值模拟 被引量:1 2014年 根据激光沉积修复的热传导特点,利用有限元法中的生死单元技术,建立了激光沉积修复TA15钛合金的过程模型,采用参数化设计语言编程实现对多道多层激光沉积修复过程三维热应力场的数值模拟。研究了不同功率、不同扫描速度下以及对修复基体预热后热应力的动态分布规律,并对热应力变化的原因进行了分析。结果表明,随着激光功率的减小、扫描速度的增大热应力呈减小趋势,对修复基体预先加热,可以有效调控热应力的产生和演化,为降低激光沉积修复过程中的热应力,提高修复质量提供理论依据。 杨光 丁林林 钦兰云 卞宏友 王维关键词:热应力 数值模拟 钛合金 温度场 激光沉积修复TA15钛合金的显微组织及力学性能 被引量:4 2015年 针对TA15钛合金通槽损伤形式进行激光沉积修复试验,观察修复试样的组织形貌,测试修复试样的显微硬度及冲击性能。实验结果表明,修复试样由修复区、热影响区及基材区三部分组成,修复区与基体形成致密冶金结合;修复区组织为粗大原始口柱状晶,晶内为α+β网篮组织,α片层随机取向生长,宽为0.4~0.5/μm。硬度分布由基材向修复区依次提高,主要合金合金元素A1、Zr、Mo、V由基材到激光修复区均匀分布,无宏观偏析。修复试样的冲击韧性较基材低,为基材的52%~73%;在高应力冲击载荷下,修复区呈脆性断裂,基材倾向于韧性断裂;修复试样的冲击韧性随修复区体积增加而提高。 任宇航 尚纯 杨光 钦兰云 王维关键词:TA15钛合金 显微组织 显微硬度 冲击韧性 激光熔覆制备TiC颗粒增强涂层的组织和性能 被引量:13 2014年 为了改进TC4钛合金的耐磨性能,开发具有热应力缓和功能的梯度涂层,在对梯度涂层优化设计的基础上,采用激光熔覆的方法在TC4钛合金的表面上制备耐磨钛基功能梯度(Ti-FGM)复合涂层,观察了微观组织,测量了Ti-FGM涂层和基材在大气环境室温下的摩擦磨损性能和显微硬度。结果表明:原位自生的增强相TiC颗粒均匀分布在梯度功能耐磨熔覆层中,微观组织沿熔覆方向呈现粗大树枝晶到颗粒状晶体的变化。复合涂层硬度呈现梯度上升趋势且涂层顶部表现出较优异的耐磨性能。 杨光 王向明 王维 钦兰云 卞宏友关键词:涂层 功能梯度材料 激光熔覆 钛合金 磨损 LDS成形层面红外图像的温度分区轮廓提取方法 被引量:2 2014年 现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成,工件易发生变形开裂问题,其根本原因在于工件局部温度梯度过大和局部应力集中,对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决该问题的主要途径,本文提出了激光沉积成形层面红外图像的温度分区轮廓提取方法。首先采用红外热像仪构建沉积层面温度实时采集系统,提出了基于像素范围与测量距离匹配的层面红外图像几何坐标快速计算和转换方法;然后采用阈值法对层面温度数据进行分区划分,并采用基于边缘检测法提取温度分区轮廓;进而解析了分区轮廓出现断环的根本原因在于噪音点存在,提出了基于断环起终点距离判断的温度分区轮廓闭合连接方法,为分区动态路径规划和分区扫描顺序优化提供依据。 卞宏友 范钦春 李英 杨光 王维 赵翔鹏关键词:温度梯度 电磁搅拌作用下激光熔池电磁场、温度场和流场的数值模拟 被引量:17 2015年 建立了描述电磁搅拌辅助激光熔凝过程的电磁场和流场的三维数学模型,采用有限元和有限体积结合的方法实现激光熔池中电磁场与温度场及流场的耦合模拟分析,研究了电磁场对激光熔池流场与温度场的影响。结果表明,电磁力在水平面上呈周向分布,切向电磁力的大小从熔池边缘到中心递减;在旋转磁场的作用下,熔池内温度略有降低,温度梯度减小;熔池内液体趋向旋转运动,速度场分布与电磁力相似;熔池纵向环流增加,使熔池内的熔体对流加剧,有利于传热,加快冷却;激励电流大小对电磁场和熔池流场有明显影响。为激光加工提供理论参考。 王维 刘奇 杨光 钦兰云 薛雄关键词:光学制造 电磁场 温度场 电磁力 数值模拟 成形气氛中氧含量对激光沉积TA15钛合金组织及力学性能的影响 被引量:8 2017年 采用激光沉积制造技术制备了TA15钛合金厚壁件,通过光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)及拉伸试验对其显微组织、断口及力学性能进行分析,研究成形气氛中氧含量对激光沉积TA15钛合金组织及力学性能的影响。结果表明:随着气氛中氧含量增加,沉积态和退火态试样的显微组织均为典型网篮组织无明显变化。沉积态试样的室温抗拉强度提高而塑性下降,氧含量保持在5×10^(-5)以下能获得较好的综合力学性能。退火态试样的显微硬度低于沉积态且两者均随氧含量增加逐渐提高。室温拉伸断口的断裂机制随着氧含量增加由韧性断裂变为半解理半韧性断裂。 杨光 冯志国 钦兰云 李长富 任宇航 王维关键词:氧含量 TA15钛合金 力学性能 显微组织 工艺参数对激光沉积修复钛合金组织和显微硬度的影响 被引量:3 2014年 在BT20钛合金基板上进行了不同激光功率、扫描速度等工艺参数的激光沉积修复试验,研究了各工艺参数对BT20钛合金组织及显微硬度的影响规律,并分析了其成因,为优化工艺参数提高激光沉积修复质量提供依据。结果表明:随着激光功率P的增大,柱状晶的长度变短并趋向于等轴晶的转变;在相同的激光功率下,随着激光扫描速度v的增大,柱状晶的尺寸变得细长;基体、热影响区、修复区的显微硬度在修复方向逐渐增大。 卞宏友 雷洋 王婷 杨光 钦兰云 韩双隆关键词:工艺参数 显微硬度 钛合金激光熔凝熔池流场及温度场的数值模拟 被引量:10 2014年 应用FLUENT软件建立BT20激光熔凝过程的数学模型,考虑材料热物性能参数与温度的非线性关系以及边界条件,分析表面张力温度系数和激光功率对激光熔池内的温度分布,流动状态及熔池形貌的影响,并与试验结果进行对比。结果表明,表面张力温度系数影响熔池内熔化凝固的过程,表面张力温度系数的增大使熔池变宽变窄。随着功率的增加,熔池尺寸扩大,工件温度提高,熔池流体流动加速,数值模拟结果与试验结果相吻合。 王维 刘奇 杨光 钦兰云 薛雄关键词:激光熔凝 BT20 数值模拟 流场