X射线超快成像原位表征激光增材制造过程研究进展 被引量：1

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作者 龚来凤 帅三三 +4 位作者 李雅莉 黎姗姗 陈超越 王江 任忠鸣 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1405-1427,共23页

在增材制造过程中,熔池经历快速熔化、冷却、凝固的过程,其物理、化学、结构和应力等处于极端非平衡状态,容易导致孔隙、裂纹等缺陷产生,影响制件力学性能。同步辐射X射线具有高空间分辨率和时间分辨率,可以实现增材制造过程中熔池动力... 在增材制造过程中,熔池经历快速熔化、冷却、凝固的过程,其物理、化学、结构和应力等处于极端非平衡状态,容易导致孔隙、裂纹等缺陷产生,影响制件力学性能。同步辐射X射线具有高空间分辨率和时间分辨率,可以实现增材制造过程中熔池动力学和缺陷演化的原位表征。本文综述了近年来激光增材制造原位实验平台的搭建,并从熔池结构演化、缺陷形成机理和成形工艺优化三个方面介绍了同步辐射X射线原位表征激光增材制造过程的研究进展。最后基于目前增材制造原位观察的局限性,从表征系统改进、原料多样化和计算修正等方面对未来研究进行了展望。 展开更多

关键词 同步辐射X射线超快成像 激光增材制造 熔池结构演化 缺陷形成原理

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激光增材制造中残余应力形成机理、表征及调控方法的研究进展

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作者 王瑞鑫 陈超越 +6 位作者 徐松哲 帅三三 胡涛 李霞 王保军 王江 任忠鸣 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期15-32,共18页

激光增材制造可以实现高性能复杂金属构件的一体化直接成形,但该过程中存在的非均匀温度梯度分布、微熔池的近快速凝固、原位热处理效应以及非平衡固态相变、微观结构的不均匀性等会产生复杂的残余应力,严重影响成形构件质量和综合性能... 激光增材制造可以实现高性能复杂金属构件的一体化直接成形,但该过程中存在的非均匀温度梯度分布、微熔池的近快速凝固、原位热处理效应以及非平衡固态相变、微观结构的不均匀性等会产生复杂的残余应力,严重影响成形构件质量和综合性能。因此,本文围绕激光增材制造残余应力,首先介绍了残余应力的基本定义、分类及产生原因;然后针对激光增材制造过程中残余应力的特殊性、形成机理、表征方法及调控方法的研究现状进行了系统的综述,介绍了残余应力的表征方法及其特点,并说明了各方法的适用性及优缺点,总结了调控残余应力的方法可分为后处理调控和原位处理调控;最后,展望了研究激光增材制造残余应力的产生原因和演化机制应考虑几类应力的叠加效应。残余应力的表征应采用多种方法结合,相互辅助验证。为避免成形过程中应力集中影响成形质量以及避免后处理对构件精度产生影响,应重点研究原位调控残余应力的方法。 展开更多

关键词 激光增材制造 残余应力 残余应力表征 有限元仿真 残余应力调控

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大尺寸燃气轮机叶片蜡模注射成型与尺寸精度控制 被引量：1

3

作者 周乐尧 汪东红 +3 位作者 刘淑梅 帅三三 赵代银 疏达 《铸造》 CAS 北大核心 2023年第6期641-647,共7页

应用蜡模注射成型数值模拟方法,分析了单晶涡轮叶片蜡模充填过程、体积收缩率与翘曲变形和熔接痕;建立了注蜡工艺参数与翘曲变形的响应面模型,并使用多岛遗传算法获得全局最优的工艺参数。工艺参数对翘曲变形的影响最大的是保压压力,其... 应用蜡模注射成型数值模拟方法,分析了单晶涡轮叶片蜡模充填过程、体积收缩率与翘曲变形和熔接痕;建立了注蜡工艺参数与翘曲变形的响应面模型,并使用多岛遗传算法获得全局最优的工艺参数。工艺参数对翘曲变形的影响最大的是保压压力,其次是注射温度和保压时间,叶片蜡模的最优注蜡工艺参数为保压压力13.66 bar,注射温度69.96℃,保压时间155.73 s,经试验验证,叶片蜡模尺寸精度达到CT4级别。 展开更多

关键词 熔模铸造 涡轮叶片 蜡模 数值模拟 尺寸精度

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利用微计算机断层扫描定量研究选择性激光熔化Ti6Al4V合金缺陷的几何特征及形成机理

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作者 安娜莹 帅三三 +3 位作者 陈超越 雷力明 王江 任忠鸣 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期2986-3002,共17页

增材制造(AM)部件内部形成的缺陷对打印零件的力学性能具有不利影响。缺陷对零件性能的影响因其几何特征的不同而不同。利用X射线计算机层析成像(XCT)研究不同打印参数下36个块状Ti6Al4V样品的孔隙缺陷特征。根据样品中孔隙的几何特征,... 增材制造(AM)部件内部形成的缺陷对打印零件的力学性能具有不利影响。缺陷对零件性能的影响因其几何特征的不同而不同。利用X射线计算机层析成像(XCT)研究不同打印参数下36个块状Ti6Al4V样品的孔隙缺陷特征。根据样品中孔隙的几何特征,将孔隙缺陷分为4种类型:球形、椭圆形、长条形和不规则形。在所有工艺参数下,长条形状缺陷所占比例最大,并且随着扫描速度的提高,不规则形状缺陷所占比例逐渐增大。另外,分析单道和多道试样中缺陷逐渐积累规律。随着层的叠加,孔隙逐渐积累,而适当的搭接率可能会熔化道之间的气孔。表面粗糙度和熔池润湿对缺陷的形成有很大的影响。 展开更多

关键词 选择性激光熔化 X射线计算机断层扫描 气孔缺陷 3D几何形态 形成机制 TI6AL4V合金

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燃气轮机叶片制备技术研究进展 被引量：6

5

作者 任忠鸣 韩东宇 +6 位作者 玄伟东 陈超越 帅三三 徐松哲 俞晟 余建波 王江 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期722-747,共26页

涡轮叶片是燃气轮机的核心热端部件,其研发和制造是一个国家工业的发展规模和技术水平的重要体现.概述了燃气轮机叶片制备技术的近期研究进展.结合课题组的研究,围绕燃气轮机叶片的定向凝固、微观组织的电磁场辅助调控、陶瓷型芯制备、... 涡轮叶片是燃气轮机的核心热端部件,其研发和制造是一个国家工业的发展规模和技术水平的重要体现.概述了燃气轮机叶片制备技术的近期研究进展.结合课题组的研究,围绕燃气轮机叶片的定向凝固、微观组织的电磁场辅助调控、陶瓷型芯制备、尺寸精度控制、高温合金纯净化冶炼、增材制造等,介绍了在相关领域取得的研究进展,并提出重点关注方向. 展开更多

关键词 燃气轮机 高温合金 叶片 定向凝固 陶瓷型芯 增材制造

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磁场下金属凝固过程形核行为的研究现状 被引量：3

6

作者 帅三三 温烁凯 +2 位作者 郭锐 王江 任忠鸣 《铸造技术》 CAS 2022年第9期699-712,I0026,共15页

凝固过程显著影响着材料的微观组织和成分分布,从而影响产品最终性能。形核作为凝固过程的初始阶段,极大地影响了后续相的生成次序、相组成、晶粒大小及分布,对材料的最终性能有不可忽视的影响。磁场是凝固过程的重要调控手段,磁场下的... 凝固过程显著影响着材料的微观组织和成分分布,从而影响产品最终性能。形核作为凝固过程的初始阶段,极大地影响了后续相的生成次序、相组成、晶粒大小及分布,对材料的最终性能有不可忽视的影响。磁场是凝固过程的重要调控手段,磁场下的金属形核研究对于通过磁场调控金属凝固过程微观组织研究具有重要意义。目前关于磁场对形核行为的影响研究较为有限,多以对宏观现象的观测为主,局限于定性解释,缺乏对微观尺度的异质形核现象和磁场作用机理的深入探究。本文综述了金属凝固过程形核理论、模型及形核过程的研究现状,详细介绍了磁场下金属凝固过程形核行为的研究进展,并提出了磁场作用下形核研究的发展方向。 展开更多

关键词 金属凝固 异质形核 磁场 形核过冷度 界面结构

原文传递

激光增材制造钛铝系金属间化合物的研究现状

7

作者 王江 曹庭玮 +5 位作者 陈超越 赵睿鑫 徐松哲 胡涛 帅三三 任忠鸣 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第17期14-32,共19页

随着我国工业技术的不断发展,发动机材料已经成为制约我国航空技术发展的壁垒。降低能源损耗,提高使用温度成为诸多发动机材料的发展方向。TiAl合金具有密度低、抗氧化性能好、比强度高等优点,是极具潜力的低压涡轮发动机备选材料。为... 随着我国工业技术的不断发展,发动机材料已经成为制约我国航空技术发展的壁垒。降低能源损耗,提高使用温度成为诸多发动机材料的发展方向。TiAl合金具有密度低、抗氧化性能好、比强度高等优点,是极具潜力的低压涡轮发动机备选材料。为探究激光增材制造技术所制备的TiAl合金在航空发动机上的应用前景,详细介绍了激光增材制造所需TiAl粉末和相关的激光增材制造技术,以及利用激光增材制造技术制造TiAl合金的研究现状。分析了使用激光增材制造技术制造TiAl合金的优势以及存在的缺点,提出了目前激光增材制造TiAl合金还需要深入研究的问题。 展开更多

关键词 金属间化合物 金属粉末 激光增材制造(LAM) 激光定向能量沉积 激光粉床熔化 航空航天

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X-ray成像技术表征金属凝固组织及其演化过程研究进展 被引量：7

8

作者 帅三三 王江 任忠鸣 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期68-76,共9页

X-ray具有较强的穿透性,可以穿透一定厚度的金属块状材料(毫米级的重金属,如钢、镍基合金等和厘米级的轻质金属,如铝、镁合金等),因而可以用来对其进行成像,获得其内部二维和三维微观结构。X-ray成像技术对被表征物体的成像是非破坏性的... X-ray具有较强的穿透性,可以穿透一定厚度的金属块状材料(毫米级的重金属,如钢、镍基合金等和厘米级的轻质金属,如铝、镁合金等),因而可以用来对其进行成像,获得其内部二维和三维微观结构。X-ray成像技术对被表征物体的成像是非破坏性的(non-destructive),因而在一定的时间和空间分辨率条件下,还可以对金属材料成形过程的组织演化实时观测,实现对金属材料成形过程宏/微观结构演化的原位表征。第三代同步辐射光源可以产生高通量、高能量、高分辨率以及高相干性的X-ray光束,利用它可以实现对金属材料从宏观(厘米级)到微观(微米、亚微米、纳米级)结构及其演化过程快速、准确的测量表征。X-ray成像技术已经成为研究金属凝固科学问题的有力手段。简介了X-ray成像技术的基本原理,综述了X-ray成像技术在金属凝固组织三维(3D)表征和组织演化过程二维和四维(3D+时间)原位表征中的应用。最后对未来X-ray成像技术在金属材料凝固领域的应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 X-ray成像 同步辐射 金属凝固 原位表征 微观结构演化

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重型燃气轮机涡轮叶片材料及制造技术研究进展 被引量：5

9

作者 帅三三 李石磊 +5 位作者 玄伟东 任兴孚 屠挺生 何磊 王江 任忠鸣 《热力透平》 2022年第3期161-169,共9页

从重型燃气轮机涡轮叶片的研制发展史出发,综述了用于重型燃气轮机涡轮叶片高温合金材料的典型化学成分、叶片制备工艺技术、冷却技术和热障涂层设计。通过分析重型燃气轮机涡轮叶片服役特点,总结了重型燃气轮机用高温合金材料的设计原... 从重型燃气轮机涡轮叶片的研制发展史出发,综述了用于重型燃气轮机涡轮叶片高温合金材料的典型化学成分、叶片制备工艺技术、冷却技术和热障涂层设计。通过分析重型燃气轮机涡轮叶片服役特点,总结了重型燃气轮机用高温合金材料的设计原则。结合国内外燃气轮机涡轮叶片关键成型技术的发展和现状,归纳总结了涡轮叶片的研制工艺难点,并对未来燃气轮机涡轮叶片发展和制造工艺革新进行了展望。 展开更多

关键词 燃气轮机涡轮叶片 高温合金 定向凝固 冷却结构 热障涂层

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航空发动机叶片用陶瓷型芯的光固化增材制造研究现状 被引量：3

10

作者 陈超越 殷宇豪 +4 位作者 徐松哲 帅三三 胡涛 王江 任忠鸣 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2022年第1期67-76,共10页

随着对高推重比和高效率航空发动机日益增长的需求,发动机叶片正朝着复杂空心结构的方向发展,而这对高性能复杂结构的陶瓷型芯提出了更高的要求。与此同时,基于光固化原理的增材制造技术可以实现无模具条件下的高精度、快速以及综合性... 随着对高推重比和高效率航空发动机日益增长的需求,发动机叶片正朝着复杂空心结构的方向发展,而这对高性能复杂结构的陶瓷型芯提出了更高的要求。与此同时,基于光固化原理的增材制造技术可以实现无模具条件下的高精度、快速以及综合性能优异的陶瓷型芯制备。然而,目前基于光固化增材制造的陶瓷型芯制备工艺依旧面临控制尺寸精度、优化脱脂烧结工艺和控制裂纹变形等问题。因此,在介绍适用于陶瓷零件制备的光固化增材制造技术原理和特点的基础上,探讨了光固化陶瓷浆料制备及烧结工艺的研究进展,并着重介绍光固化陶瓷型芯的综合性能。最后,介绍了光固化型芯/型壳在航空发动机叶片精密铸造中的应用实例,并对进一步的应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 光固化增材制造 陶瓷型芯 浆料 矿化剂 陶瓷烧结

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激光选区熔化制备镍钛合金的研究进展 被引量：10

11

作者 任虔弘 陈超越 +8 位作者 卢战军 刘奕 李华 所新坤 帅三三 胡涛 李霞 王江 任忠鸣 《材料研究与应用》 CAS 2021年第3期276-286,共11页

镍钛形状记忆合金因其具有良好的力学性能、生物相容性和耐蚀性,被广泛应用于各个领域,尤其是生物医学领域.同时,诸如心血管支架、骨植入物等应用对于成形件的结构及精度都提出了极大的要求.因此,对以SLM为代表的金属3D打印工艺在制备N... 镍钛形状记忆合金因其具有良好的力学性能、生物相容性和耐蚀性,被广泛应用于各个领域,尤其是生物医学领域.同时,诸如心血管支架、骨植入物等应用对于成形件的结构及精度都提出了极大的要求.因此,对以SLM为代表的金属3D打印工艺在制备NiTi合金,以及其工艺参数对成形件质量、显微结构、相变温度和力学性能的影响进行了阐述.同时,列举了一些3D打印制备的NiTi合金在生物医学领域的应用实例,并指出了SLM制备NiTi合金存在的问题,最后对其今后的发展趋势进行了展望. 展开更多

关键词 镍钛合金 形状记忆合金 3D打印 激光选区熔化

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层流气体雾化制粉工艺粉末形貌及雾化机理 被引量：6

12

作者 徐金鑫 陈超越 +9 位作者 沈鹭宇 玄伟东 黎兴刚 帅三三 李霞 胡涛 李传军 余建波 王江 任忠鸣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期2-16,共15页

层流气体雾化制备的金属粉末具有粒径较小且粒度分布窄的优点,目前对层流气体雾化的研究主要集中在工艺参数对雾化效果和粉末特性的影响,其雾化机理仍不完全清楚.本文通过数值模拟和实验分析,系统地研究了层流气体雾化过程中的雾化气体... 层流气体雾化制备的金属粉末具有粒径较小且粒度分布窄的优点,目前对层流气体雾化的研究主要集中在工艺参数对雾化效果和粉末特性的影响,其雾化机理仍不完全清楚.本文通过数值模拟和实验分析,系统地研究了层流气体雾化过程中的雾化气体流场、一次雾化和二次雾化机理以及最终的粉末颗粒形态.采用标准k-e湍流模型,研究了基于De Laval喷嘴的层流雾化单相气体流场,流场呈“项链”状结构,并伴有斜激波的膨胀波团.采用耦合水平集-体积分数法研究了一次雾化和二次雾化机理,并通过雾化实验得到了凝固碎片和粉末,验证了该模型的有效性,数值模拟结果也为层流气雾化制粉技术的实际应用和具体工艺提供了重要参考.研究表明,液柱周围的熔体主要以细丝或韧带的形式剥离,这显示出了增压低维度雾化的特点.二次雾化过程中球形液滴主要基于Rayleigh-Taylor不稳定变形和Sheet-Thinning破碎模式分解破碎,丝状熔体则主要以曲张波表面发生扰动从而引起波谷处破裂的方式进行破碎. 展开更多

关键词 层流气体雾化 一次雾化和二次雾化 耦合水平集-体积分数法 雾化机理

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在磁场中加热对单晶铝力学性能和位错密度的影响

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作者 施可琢 帅三三 +2 位作者 雷力明 王江 任忠鸣 《上海金属》 CAS 2022年第1期56-61,66,共7页

施加磁场能改善固态金属的力学性能,但性能改善的机制还不清楚。为研究交变磁场和静磁场对固态金属力学性能的影响,分别将单晶铝在施加和不施加交变磁场的条件下于250和325℃加热6 h随后空冷。检测了单晶铝的力学性能和位错密度,并在静... 施加磁场能改善固态金属的力学性能,但性能改善的机制还不清楚。为研究交变磁场和静磁场对固态金属力学性能的影响,分别将单晶铝在施加和不施加交变磁场的条件下于250和325℃加热6 h随后空冷。检测了单晶铝的力学性能和位错密度,并在静磁场中测定了硬度。结果表明:与未施加交变磁场在250℃加热的单晶铝相比,施加0.1 T交变磁场在相同温度加热的单晶铝屈服强度和断后伸长率分别提高了49.3%和24.7%,这是位错密度提高引起的位错强化和磁致塑性所致;当静磁场强度从0增加到0.6 T时,单晶铝的位错蚀坑数量增加了33%,硬度从28.0 HV0.1降低到了24.6 HV0.1。静磁场和交变磁场均影响单晶铝的力学性能,这与位错密度的变化有关,而自由基对中电子自旋状态的改变是位错密度变化的主要原因。 展开更多

关键词 磁场 单晶铝 磁致塑性 位错密度

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定向凝固Al-4%Cu合金微观组织和溶质浓度影响因素研究

14

作者 尹莉 帅三三 +3 位作者 胡涛 陈超越 王江 任忠鸣 《铸造技术》 CAS 2022年第6期445-455,共11页

以Al-4%Cu亚共晶合金为研究对象,研究不同试样尺寸、初始变形量以及晶体取向条件下定向凝固单晶Al-4%Cu合金微观组织、固溶体中溶质浓度变化,以及凝固过程中溶质的分布规律和影响因素。结果表明,随着试样直径增大,Al-4%Cu合金内非平衡... 以Al-4%Cu亚共晶合金为研究对象,研究不同试样尺寸、初始变形量以及晶体取向条件下定向凝固单晶Al-4%Cu合金微观组织、固溶体中溶质浓度变化,以及凝固过程中溶质的分布规律和影响因素。结果表明,随着试样直径增大,Al-4%Cu合金内非平衡共晶相体积分数提高,Cu溶质成分曲线越平缓,α-Al固溶体Cu溶质分布更加均匀,晶内偏析减小,这主要是由于大尺寸试样熔体中自然对流更加充分,促进了溶质在液相中的扩散,减轻了固液界面前沿溶质的富集;施加一定塑性变形后,由于变形导致试样中位错密度增加,位错增殖和运动过程中形成的空位缺陷可以容纳更多溶质原子,因而凝固初期Cu成分曲线升高,α-Al固溶体中溶质浓度增大;对于不同取向的试样,随着晶体取向偏离[001]方向角度增大,微观偏析先降低后增大,而固溶体中溶质浓度先增大后降低。这是由于固/液界面能存在各项异性,溶质原子进入固/液界面的难易程度与晶体取向相关,不同晶面原子的吸附能力不一致,从而导致固液界面前沿溶质富集和固溶体中溶质浓度存在差异。 展开更多

关键词 AL-CU合金 定向凝固 微观偏析 溶质浓度 非平衡共晶

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IN792LC单晶高温合金长期热暴露下的蠕变性能退化

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作者 李石磊 帅三三 +3 位作者 汪超 何磊 王江 任忠鸣 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期359-367,共9页

研究了800℃条件下最长时间达到3 000 h的长期热暴露对IN792LC单晶高温合金显微组织演变及蠕变行为的影响。结果表明:长时间热暴露后,γ′相球化生长均匀分散在γ基体内,γ′相的粗化行为符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型。热暴露... 研究了800℃条件下最长时间达到3 000 h的长期热暴露对IN792LC单晶高温合金显微组织演变及蠕变行为的影响。结果表明:长时间热暴露后,γ′相球化生长均匀分散在γ基体内,γ′相的粗化行为符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型。热暴露后一些不连续碳化物在γ/γ′共晶组织周围析出,但无拓扑密排相(TCP)生成。对长期热暴露后的合金进行了760℃/662 MPa下蠕变断裂寿命测试,随着热暴露时间延长,由于组织退化,合金蠕变寿命降低,而断裂伸长率不断提高。当热暴露达到3 000 h时,合金蠕变断裂寿命降低81.1%。合金蠕变寿命的减少主要由γ′相粗化、碳化物的退化以及柯肯达尔孔洞增大导致。分析发现在热暴露后共晶相周围MC碳化物分解形成的M_(23)C_(6)碳化物,空位在碳化物处塌陷聚集成微孔,加速了裂纹的萌生与拓展。此外,由于热暴露后合金蠕变过程中的位错网络被破坏,位错切入γ′相运动,从而进一步降低蠕变断裂寿命。研究结果为IN792LC单晶高温合金近服役温度条件下使用寿命预测提供了参考。 展开更多

关键词 单晶高温合金 热暴露 组织退化 蠕变 碳化物

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基于Laval喷嘴的层流气雾化法工艺参数探索及粉末性能研究 被引量：1

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作者 沈鹭宇 陈超越 +7 位作者 黎兴刚 帅三三 徐松哲 胡涛 金小礼 李山青 王江 任忠鸣 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1369-1379,共11页

基于Laval喷嘴的层流气雾化技术可以高效制备高性能金属粉末,但目前对这种技术的各项工艺参数及粉末性能尚未有系统性研究。本工作使用基于Laval喷嘴的层流气雾化制粉设备制备了AlSi10Mg合金粉末,同时使用传统分析方法和X射线计算机断... 基于Laval喷嘴的层流气雾化技术可以高效制备高性能金属粉末,但目前对这种技术的各项工艺参数及粉末性能尚未有系统性研究。本工作使用基于Laval喷嘴的层流气雾化制粉设备制备了AlSi10Mg合金粉末,同时使用传统分析方法和X射线计算机断层扫描技术分别研究了雾化气体压力以及导流管内径对粉末整体形貌、三维形貌、球形度、粒度分布、物理性能及内部缺陷的影响,并结合数值模拟进行机理性解释。结果表明,基于Laval喷嘴的层流气雾化技术制备的AlSi10Mg粉末性能较好,由于在较高的雾化气体压力和较窄的导流管内径条件下气液流量比更高,金属熔体更易发生破碎,故制备的粉末球形度更好,粒度分布较窄,细粉收得率可接近50%,不规则粉末及空心粉较少。 展开更多

关键词 层流气雾化 AlSi10Mg合金粉末 工艺参数 X射线计算机断层扫描 数值模拟

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涡轮叶片蜡模成形工艺参数对尺寸偏差的影响

17

作者 王晶 付超 +3 位作者 刘畅辉 汪东红 帅三三 任兴孚 《特种铸造及有色合金》 CAS 北大核心 2023年第1期135-138,共4页

涡轮叶片蜡模的尺寸精度对最终涡轮叶片铸件的尺寸精度有着重要影响,而压蜡工艺参数直接影响着蜡模的尺寸偏差。选择保压压力、保压时间和注射温度作为压蜡过程的关键工艺参数,设计了正交试验。基于试验得到的尺寸偏差数据定性分析了叶... 涡轮叶片蜡模的尺寸精度对最终涡轮叶片铸件的尺寸精度有着重要影响,而压蜡工艺参数直接影响着蜡模的尺寸偏差。选择保压压力、保压时间和注射温度作为压蜡过程的关键工艺参数,设计了正交试验。基于试验得到的尺寸偏差数据定性分析了叶片蜡模的变形规律,并分析了工艺参数对叶片尺寸偏差的影响显著性。得出在蜡模叶身部位整体正偏差的条件下最优的工艺参数组合是保压压力为1.5 MPa,保压时间为150 s,注射温度为56℃。 展开更多

关键词 蜡模压制 尺寸偏差 涡轮叶片

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镁合金凝固过程三维枝晶形貌和生长取向研究进展:三维实验表征和相场模拟 被引量：8

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作者 荆涛 帅三三 +1 位作者 汪明月 郑启威 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1279-1296,共18页

Mg作为一种典型的hcp结构金属,其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响,目前针对镁合金中a-Mg枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏,基于此,本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成... Mg作为一种典型的hcp结构金属,其枝晶形貌和生长取向受到多种因素的影响,目前针对镁合金中a-Mg枝晶生长模型的描述以及多样性的起源等问题的研究都比较缺乏,基于此,本文综述了本课题组在镁合金凝固微观组织结构三维表征方面取得的研究成果.借助同步辐射X射线微观断层扫描技术以及相场数值模型,研究了镁合金凝固过程中a-Mg(X)枝晶生长选择多样性的形成机理以及固溶合金元素(Al,Ca,Zn和Sn等)、固溶元素含量(溶质浓度)等因素对a-Mg枝晶生长选择和演化的影响.研究结果表明,固溶元素、固溶元素含量等因素都会对镁合金中a-Mg三维枝晶形貌和择优取向产生重要影响.在Mg-Ca和Mg-Al(hcp-fcc)合金中,枝晶倾向于以<1120>或<2245>为择优方向生长.在Mg-Sn(hcp-bct)合金中,等轴生长的枝晶沿着基面上<1120>和偏离基面的<112X>(X≈2)方向形成一种18次分支的结构,在Mg-Zn(hcp-hcp)合金中,a-Mg枝晶的择优取向会随着Zn含量的增加,从<1120>方向朝偏离基面的<1121>方向发生连续转变,并在转变的过渡区,发现了超支化的藻状枝晶结构,其原因可能是高各向异性Zn元素的引入带来的固/液界面自由能各向异性的变化.研究结果从一定程度上揭示了镁合金凝固过程中a-Mg枝晶生长形貌和分支结构选择多样性的规律.同时基于快速X射线成像技术率先开展了镁合金凝固过程三维微观结构演化原位表征研究,获得了镁合金凝固过程三维枝晶的生长演化过程. 展开更多

关键词 镁合金 凝固 三维枝晶形貌 相场模拟 X射线微观断层扫描

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横向静磁场对激光熔化增材制造Al-12%Si合金凝固组织的影响 被引量：11

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作者 帅三三 林鑫 +3 位作者 肖武泉 余建波 王江 任忠鸣 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期918-926,共9页

利用送粉式激光熔化3D打印工艺,研究了外加横向稳恒磁场对3D打印Al-12%Si合金构件凝固组织的影响。结果表明,在有/无横向稳恒磁场下,激光熔化单道薄壁试样的宏观凝固组织未发生明显改变,其主要以白亮带(以α-Al相为主)和灰暗区(以Al-Si... 利用送粉式激光熔化3D打印工艺,研究了外加横向稳恒磁场对3D打印Al-12%Si合金构件凝固组织的影响。结果表明,在有/无横向稳恒磁场下,激光熔化单道薄壁试样的宏观凝固组织未发生明显改变,其主要以白亮带(以α-Al相为主)和灰暗区(以Al-Si共晶相为主)为基本单元叠加构成。而微观组织分析表明,无磁场时灰暗区内的初生α-Al相呈柱状枝晶形态,施加了0.35 T横向稳恒磁场后,试样灰暗区内的初生α-Al相全部转变为等轴枝晶形态,且枝晶臂发达。基于热电磁力及其Hartman无量纲数(用于表征稳恒磁场对金属熔体流动抑制作用的参数)估算分析表明,0.35 T稳恒磁场下,作用于初生α-Al枝晶上的热电磁力可达10~5N/m^3量级;Hartman数远大于10,表明激光熔化微小金属熔池中强烈的Marigoni以及热溶质对流一定程度上被抑制。分析认为,稳恒磁场下凝固组织灰暗区内α-Al相柱状枝晶向等轴枝晶的转变是固相中热电磁力(约10~5N/m^3)对枝晶的破碎作用导致,而等轴枝晶发达的枝晶臂则是横向稳恒磁场抑制熔体流动的结果。 展开更多

关键词 增材制造 横向静磁场 Al-12%Si合金 CET转变 热电磁力

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无损检测在增材制造技术中的应用研究进展 被引量：4

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作者 帅三三 刘伟 +1 位作者 王江 任忠鸣 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期26-34,共9页

论述了增材制造的特点及增材制造技术在国内外的发展和应用情况;分析了增材制造成型工艺过程中形成缺陷的类型及特征,同时结合各类无损检测方法的应用特点,介绍了针对增材制造制件的超声检测、计算机断层扫描、涡流检测和红外相机测量... 论述了增材制造的特点及增材制造技术在国内外的发展和应用情况;分析了增材制造成型工艺过程中形成缺陷的类型及特征,同时结合各类无损检测方法的应用特点,介绍了针对增材制造制件的超声检测、计算机断层扫描、涡流检测和红外相机测量等多种无损检测方法,以及它们在增材制造制件检测中的适用性和优缺点;提出了未来增材制造制件无损检测应向无损检测新技术的应用、在线检测方法和无损检测方法标准的建立和完善等方向发展。 展开更多

关键词 增材制造 工艺缺陷 无损检测 在线检测

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