检索结果-内蒙古大学图书馆

中国机械工程 2025年第4期36卷 636-654页

作者：范滔姚倡锋谭靓西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 西北工业大学航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心西安710072

γ-TiAl合金密度小、比强度高,具有优异的高温抗氧化性能,在航空航天领域有着广泛的应用潜力,然而,由于其高脆性和低室温塑性,被认为是典型的难加工材料,加工过程中存在高切削力、快速刀具磨损和表面缺陷等挑战。近年来,能场辅助加工技... 详细信息

γ-TiAl合金密度小、比强度高,具有优异的高温抗氧化性能,在航空航天领域有着广泛的应用潜力,然而,由于其高脆性和低室温塑性,被认为是典型的难加工材料,加工过程中存在高切削力、快速刀具磨损和表面缺陷等挑战。近年来,能场辅助加工技术为解决这些问题提供了新的思路。系统分析了γ-TiAl合金的材料特性、加工特性及表面完整性,并重点探讨了能场辅助加工技术的研究进展,包括在减小切削力、延长刀具寿命及提升表面质量中的应用效果。同时梳理了当前研究的局限性,并提出了未来发展趋势,以期为γ-TiAl合金的高效加工提供理论与技术参考。

关键词： γ-TiAl合金难加工材料表面完整性能场辅助加工

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锥度球头刀四轴铣削TC4残余应力梯度分布反解

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中国机械工程 2025年第4期36卷 770-779页

作者：周金华齐琪任军学詹梅西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 西北工业大学航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心西安710072

商用航空发动机大型复合材料风扇叶片前缘金属加强边的内外型面精加工采用定制化锥度球头刀四轴铣削方式完成,该阶段引入的加工残余应力常常引起过大的弯扭变形而导致零件尺寸超差。针对锥度球头刀四轴铣削钛合金TC4,提出了一种基于薄... 详细信息

商用航空发动机大型复合材料风扇叶片前缘金属加强边的内外型面精加工采用定制化锥度球头刀四轴铣削方式完成,该阶段引入的加工残余应力常常引起过大的弯扭变形而导致零件尺寸超差。针对锥度球头刀四轴铣削钛合金TC4,提出了一种基于薄板加工变形测试的铣削残余应力梯度分布逆向辨识方法。采用双曲正切模型对铣削残余应力梯度分布进行参数化表征,将残余应力梯度分布的求解转换为对两个待定系数k和ω的反解,通过测试钛合金试块加工表面的残余应力计算确定模型系数k,通过测试钛合金薄板铣削弯曲变形挠度反解出模型系数ω,以此确定残余应力梯度分布曲线。开展了4组钛合金TC4试块铣削验证实验,测试结果表明,铣削残余应力梯度分布的平均预测准确率高达99.35%。与传统X射线测试法相比,所提出的方法避免了采用电解腐蚀剥层来测试亚表层残余应力,同时也充分考虑了铣削加工残余应力在已加工表面的分布不均匀性问题,即铣削加工残余应力离散度问题。

关键词：锥度球头刀钛合金TC4 四轴铣削残余应力逆向辨识离散度

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热机载荷下GH4169G车削-喷丸加工表面完整性的演化机理

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中国机械工程 2025年第4期36卷 780-789页

作者：何喆李佳乐史恺宁樊昱昌黄新春西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 西北工业大学科学技术研究院西安710072 火箭军工程大学智剑实验室西安710025

以航空发动机用镍基高温合金GH4169G为研究对象,开展服役条件下车削-喷丸复合加工表面完整性演化机理研究。通过模拟服役环境的热机载荷试验,分析了热载荷、机械载荷以及热机载荷对表面完整性的作用形式,建立了表面完整性控制的热机载... 详细信息

以航空发动机用镍基高温合金GH4169G为研究对象,开展服役条件下车削-喷丸复合加工表面完整性演化机理研究。通过模拟服役环境的热机载荷试验,分析了热载荷、机械载荷以及热机载荷对表面完整性的作用形式,建立了表面完整性控制的热机载荷模型和基于余弦函数控制因子的残余应力及显微硬度演化模型,掌握了热机载荷作用下的残余应力松弛规律和显微硬度及表层微观组织变化规律。研究结果为掌握镍基高温合金在服役环境下加工表面完整性的演化形式提供了基础数据,进一步优化了表面完整性控制工艺。

关键词：高温合金GH4169G 车削-喷丸复合加工服役环境表面完整性演化

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400℃高周疲劳下TC17超声冲击强化表面状态演化规律研究

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中国机械工程 2025年第4期36卷 790-801页

作者：谭靓樊怡姚倡锋西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 西北工业大学航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心西安710072 陕西艾克斯普机电科技有限责任公司西安710061

以TC17钛合金为研究对象,通过超声冲击强化工艺试验、表面状态测试分析和400℃高周疲劳试验,分析了超声冲击强化表面粗糙度、表面几何形貌、表层残余应力、表层显微硬度和表层微观组织等表面状态特征在400℃拉/拉高周疲劳试验过程中的... 详细信息

以TC17钛合金为研究对象,通过超声冲击强化工艺试验、表面状态测试分析和400℃高周疲劳试验,分析了超声冲击强化表面粗糙度、表面几何形貌、表层残余应力、表层显微硬度和表层微观组织等表面状态特征在400℃拉/拉高周疲劳试验过程中的演化规律。结果表明,与超声冲击强化试样初始表面状态相比,试样在400℃下保温1 h后,表面粗糙度Ra从0.46μm增大到0.67μm,表面显微硬度从630 HV0.025降低至450 HV0.025,表面残余压应力从-640 MPa减小到-525 MPa,残余压应力峰值从-1088 MPa减小到-776 MPa,塑性变形层深度由20μm减小到13μm;400℃下试样疲劳断裂后,表面粗糙度为1.22μm,残余压应力影响层深度为70μm,塑性变形层深度为9μm,表层等轴状α相转变为长条状,平均晶粒面积由11.8μm 2增大至34μm 2。

关键词： TC17钛合金超声冲击强化表面状态高周疲劳演化规律

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碳纤维增经强树脂基复合材料特种加工综述

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机械工程学报 2025年第7期61卷 77-97页

作者：葛佳傅国宇邹云鹤罗明贝尔法斯特女王大学机械与航空学院天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室内蒙古工业大学先进制造技术自治区重点实验室西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)具有高比强度、高比模量、可设计性强、耐腐蚀耐疲劳等优良特性，在航空航天、交通运输、风电能源及医疗等领域广泛应用。然而，其各向异性、非均质性、层间强度低和温... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)具有高比强度、高比模量、可设计性强、耐腐蚀耐疲劳等优良特性，在航空航天、交通运输、风电能源及医疗等领域广泛应用。然而，其各向异性、非均质性、层间强度低和温度敏感性增加了加工难度，传统机械加工方法存在刀具磨损严重、加工表面质量及尺寸精度难以控制等问题，易产生分层、毛刺、纤维脱粘和表面空洞等加工缺陷，严重降低碳纤维增强树脂基复合材料构件的服役性能和可靠性。针对上述挑战，特种加工技术逐步受到研究和应用。针对激光束加工、电火花加工、水射流加工和超声振动加工四个最为广泛应用的特种加工技术展开综述，详细介绍各个特种加工技术的优势与存在的挑战，对缺陷形成机理进行分析，并总结缺陷抑制方法，最后归纳各特种加工技术的适用场景并得出结论展望未来研究。综述表明：与传统机械加工相比，特种加工在微细结构、高精度、复杂形状工件加工方面展现出独特优势；但是其材料去除率显著低于传统机械加工，因此在大批量加工中仍难以完全替代传统机械加工。未来研究应着重探索特种加工工艺优化、特种与传统加工的复合工艺、专用化与智能化装备开发等方面，同时关注电子束、离子束等其他特种加工工艺的潜力。特种加工技术将对提升先进复合材料加工的精度与效率有着重要意义，将推动高性能材料朝着更广泛的应用场景迈进。

关键词：碳纤维复合材料特种加工树脂基复合材料

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砂布轮抛光航空发动机叶片温度仿真与试验研究

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中国机械工程 2025年第4期36卷 802-810页

作者：鲜超辛红敏代辉程清思湖北文理学院机械工程学院襄阳441053 湖北文理学院汽车与交通工程学院襄阳441053 西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072

在ANSYS软件中使用矩形热源加载的方法仿真得到了砂布轮抛光叶片过程瞬时温度场,研究了抛光过程中叶片表面和沿叶片厚度方向的温度分布,并探究了工艺参数对抛光温度的影响规律。结果表明:随着抛光加工的进行,抛光温度分布逐渐趋于稳定,... 详细信息

在ANSYS软件中使用矩形热源加载的方法仿真得到了砂布轮抛光叶片过程瞬时温度场,研究了抛光过程中叶片表面和沿叶片厚度方向的温度分布,并探究了工艺参数对抛光温度的影响规律。结果表明:随着抛光加工的进行,抛光温度分布逐渐趋于稳定,当抛光温度趋于稳定时,叶片已加工部分在不同深度处的温度值趋于一致,正在加工部分的温度沿着深度方向不断减小;抛光温度梯度从正在加工的接触区域向已加工区域逐渐递减;抛光温度随主轴转速的增加而升高,进给速度对抛光温度的影响并不明显,抛光温度与切向抛光力正相关。将测量温度值与仿真温度值进行比较,偏差率不超过10%,表明两者具有良好的一致性,仿真准确性较高。

关键词：航空发动机叶片砂布轮抛光温度工艺参数影响规律

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粉末冶金γ-TiAl合金超声振动辅助铣削试验研究

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电加工与模具 2025年第2期 59-65,72页

作者：游逸飞汪文虎黄博肖培乾刘晓芬熊一峰西北工业大学机电学院航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心陕西西安710072 商洛学院化学工程与现代材料学院陕西商洛726000

粉末冶金γ-TiAl合金是典型的耐高温硬脆性难加工材料,采用传统切削工艺存在切削力较大、刀具磨损严重、易产生凹坑和崩边等损伤。为减小切削力、延长刀具寿命并改善加工表面质量,开展了粉末冶金γ-TiAl合金的普通铣削和超声振动辅助铣... 详细信息

粉末冶金γ-TiAl合金是典型的耐高温硬脆性难加工材料,采用传统切削工艺存在切削力较大、刀具磨损严重、易产生凹坑和崩边等损伤。为减小切削力、延长刀具寿命并改善加工表面质量,开展了粉末冶金γ-TiAl合金的普通铣削和超声振动辅助铣削试验,对比研究超声振动作用对铣削加工表面粗糙度、表面形貌、加工损伤的影响规律。结果表明:超声振动使粉末冶金γ-TiAl合金表面形成独特的纹理结构,提高超声频率和减小振幅均会导致加工表面粗糙度值增大;相比于普通铣削,超声振动作用下的刀具-工件周期性分离效应能有效降低切削力和刀具磨损,进而减少加工表面材料拔出,并且低频率高振幅超声振动抑制材料拔出的效果更加明显;为减少加工边缘崩碎并改善加工表面质量,超声振动辅助参数应选取切削速度70~100 m/min、每齿进给量小于0.1 mm/z、切削深度0.1~0.25 mm。

关键词： γ-TiAl合金粉末冶金超声辅助铣削加工损伤

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DZ125高温合金磨削力和磨削温度仿真与试验研究

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航空精密制造技术 2025年第1期61卷 1-5页

作者：马芳薇张晶闵祥禄谭继清谭靓中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043 西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072

针对DZ125定向凝固高温合金缓进给磨削过程,采用有限元仿真软件模拟了DZ125合金单磨粒磨削过程,并采用三因素三水平正交试验方法开展了磨削力和磨削温度试验研究,获得了缓进给磨削工艺参数对DZ125合金磨削力和磨削温度的影响规律。研究... 详细信息

针对DZ125定向凝固高温合金缓进给磨削过程,采用有限元仿真软件模拟了DZ125合金单磨粒磨削过程,并采用三因素三水平正交试验方法开展了磨削力和磨削温度试验研究,获得了缓进给磨削工艺参数对DZ125合金磨削力和磨削温度的影响规律。研究结果表明,磨削力和磨削温度有限元仿真结果与实测结果误差分别在0.08~33.78%、14.09~48.50%范围内;单位宽度磨削力随着工件进给速度和磨削深度的增大而增大,随着磨削速度的增大而减小,磨削温度随着磨削工艺参数的增大而增大。综合磨削力和磨削温度,DZ125高温合金较优的缓进给磨削工艺参数为:ap=0.1mm,vs=35m/s,vw=135mm/min。

关键词： DZ125高温合金有限元仿真磨削工艺参数磨削力磨削温度

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TC17钛合金材料Johnson-Cook本构模型应用于切削加工的精确性研究

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工具技术 2025年第1期59卷 46-54页

作者：沈雪红徐龙韩栋关艳英张定华中航西安飞机工业集团股份有限公司西安市710089 西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室

通过TC17钛合金材料的力学性能试验和霍普金森试验获得TC17钛合金材料在不同温度和应变率条件下的应力应变曲线,分析TC17钛合金材料的力学性能及其对应变率和温度变化的敏感性,建立TC17钛合金材料的Johnson-Cook本构模型。基于建立的Joh... 详细信息

通过TC17钛合金材料的力学性能试验和霍普金森试验获得TC17钛合金材料在不同温度和应变率条件下的应力应变曲线,分析TC17钛合金材料的力学性能及其对应变率和温度变化的敏感性,建立TC17钛合金材料的Johnson-Cook本构模型。基于建立的Johnson-Cook模型建立TC17钛合金二维直角切削仿真模型,通过仿真和试验结果对比,验证该本构模型的精确性。研究结果表明:与试验结果相比,二维直角切削仿真模型在切向和进给方向的切削力最大误差分别为31.3%和27.3%,平均误差分别为19.15%和17.72%。

关键词：本构模型仿真模型切削力切削温度

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TiAl基合金与GH3039合金摩擦-扩散双重焊焊合区过渡相的形成、结构与原位开裂

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金属学报 2024年第12期60卷 1637-1646页

作者：杜随更王松林胡弘毅西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072

发动机用TiAl涡轮与转轴摩擦焊接过程中,在焊合区会产生脆性过渡相,从而影响接头性能。为揭示TiAl基合金与GH3039合金摩擦-扩散双重焊焊合区过渡相的形成规律,探究过渡相的晶体结构和断裂性能,采用在焊接过程中中断焊接的方法,取得了双... 详细信息

发动机用TiAl涡轮与转轴摩擦焊接过程中,在焊合区会产生脆性过渡相,从而影响接头性能。为揭示TiAl基合金与GH3039合金摩擦-扩散双重焊焊合区过渡相的形成规律,探究过渡相的晶体结构和断裂性能,采用在焊接过程中中断焊接的方法,取得了双重焊不同阶段的接头。采用SEM研究了这些接头焊合区过渡相的形貌及其演变规律;利用TEM及配套的原位纳米力学测试系统,研究了过渡相的晶体结构及Al-Ni-Ti三元金属间化合物相的裂纹扩展行为。结果表明,在摩擦焊及其热处理过程中,焊接界面上陆续发生相变形核并初步长大形成新的过渡相:Ni_(3)(Al,Ti)、(Ni,Cr)SS、Al_(3)NiTi_(2)、AlNi_(2)Ti和Ti_(3)Al。随后的扩散焊接过程中的压力和高温促进Ti_(3)Al和Al_(3)NiTi_(2)形成稳定的双相区,促使(Ni,Cr)SS区调幅分解形成相互交错呈柱状分布的fcc结构(Ni)SS和bcc结构(Cr)SS。Al_(3)NiTi_(2)和AlNi_(2)Ti相内弥散分布着极少的α相纯Ti,α-Ti与Al_(3)NiTi_(2)相界处于非共格状态。Al_(3)NiTi_(2)和AlNi_(2)Ti分别具有六方和bcc结构。在原位压缩过程中,Al_(3)NiTi_(2)相内裂纹的形核和扩展,均没有发现明显的塑性变形和位错运动。但观察到裂纹尖端附近晶格面发生微区变形,原子排列从有序结构转变为无序结构。

关键词： TiAl基合金摩擦焊接扩散焊接金属间化合物相原位裂纹

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