精密铸件反重力铸造凝固组织与缺陷控制研究进展 被引量：4

1

作者 刘明亮 杜大帆 +6 位作者 李九霄 隋大山 董安平 何树先 孙宝德 何林 孙红飞 《精密成形工程》 北大核心 2023年第1期199-207,共9页

镍基高温合金、钛合金和铝镁合金等精密铸件是航空航天重大装备中重要的热端部件,目前,更高的使用温度、更大的构效比和更高的机动性等航空航天装备建设的需求,促使精密铸件向大型化、复杂化和薄壁化方向发展。反重力铸造技术具有充型... 镍基高温合金、钛合金和铝镁合金等精密铸件是航空航天重大装备中重要的热端部件,目前,更高的使用温度、更大的构效比和更高的机动性等航空航天装备建设的需求,促使精密铸件向大型化、复杂化和薄壁化方向发展。反重力铸造技术具有充型稳定、压力可控等优点,是生产优质精密铸件的理想方法。早在20世纪70年代,国外就能够利用反重力精密铸造技术制造大型精密铸件。近年来,我国一些高校和研究院所也相继在反重力铸造方面开展了大量研究,在铝镁轻合金方面积累了大量经验,也具备了小批量生产能力。目前,国内的产品技术水平与国外还有一定的差距,特别是在高温合金反重力铸造方面,国内还处于起步阶段。在精密铸造过程中,疏松、裂纹、变形和尺寸超差等各类铸造缺陷的形成严重影响了铸件的使用性能,降低了铸造产品的合格率。基于此,结合反重力铸造工艺原理及技术特点,概述了反重力铸造技术的应用现状,详细综述了精密铸件反重力铸造过程中组织、缺陷的形成规律和重要的铸造缺陷预测模型,并对反重力铸造技术的发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 反重力铸造 精密铸件 铸造缺陷 微观组织 数值模拟 智能铸造

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基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究 被引量：2

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作者 刘明亮 李九霄 +8 位作者 张静雯 杜大帆 隋大山 董安平 孙宝德 何林 王迪 齐飞 易出山 《精密成形工程》 北大核心 2023年第8期129-138,共10页

目的探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法以某精密构件为研究对象,借助Pro CAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对... 目的探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法以某精密构件为研究对象,借助Pro CAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对组织缺陷的形成进行了预测。对成形铸件的特征关键部位进行了取样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜对铸态试样的微观组织进行了观察,借助准静态万能拉伸试验机测试了特征试样的室温和高温(750℃)拉伸性能,并对断口形貌进行了观察和分析。结果数值模拟结果表明,金属液充型平稳,凝固过程基本符合自上而下的顺序凝固,铸件缺陷较少,缩孔体积分数仅为0.22%。实验结果表明,铸件的铸态组织为典型的树枝晶组织,晶粒尺寸细小均匀;二次枝晶间距较小,组织致密,缩松缩孔缺陷较少,这与数值模拟的结果吻合较好;铸件的平均抗拉强度超过900 MPa,最大伸长率为15%,该铸件具备较好的综合力学性能。结论通过数值模拟方法指导铸造生产具有一定的可靠性,同时,通过调压铸造工艺可以生产出具有较好组织和力学性能的高温合金薄壁铸件。 展开更多

关键词 数值模拟 精密铸件 调压铸造 二次枝晶间距 晶粒尺寸 拉伸性能

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学校建筑群室外风环境模拟分析 被引量：3

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作者 张玲玲 孙宝德 +1 位作者 许廒 刘璇 《节能》 2021年第10期1-4,共4页

利用CFD风环境模拟软件对某中学建筑群规划方案中的夏季、冬季两个工况的风环境进行分析。针对该项目室外风环境存在的问题,对建筑方案进行优化,在建筑方案阶段考虑建筑结构及布局与风环境场关系,达到场地内建筑风环境安全、舒适、节能... 利用CFD风环境模拟软件对某中学建筑群规划方案中的夏季、冬季两个工况的风环境进行分析。针对该项目室外风环境存在的问题,对建筑方案进行优化,在建筑方案阶段考虑建筑结构及布局与风环境场关系,达到场地内建筑风环境安全、舒适、节能的效果。 展开更多

关键词 风环境模拟 方案优化 舒适性

原文传递

室外风热环境的NADPI数学模型的舒适度分析 被引量：1

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作者 孙宝德 张玲玲 +3 位作者 许廒 裴玉 任攀攀 刘盛泽 《烟台大学学报（自然科学与工程版）》 CAS 2023年第2期222-230,共9页

以烟台市某住宅小区为研究对象,通过测试获取风热环境的风速、温度、湿度三个参数,利用模糊集合论、矩阵以及SPSS相关性分析确定三个参数各自的隶属度函数方程,并分别对其进行权重分配,以建立一个综合三要素衡量舒适度的NADPI数学模型... 以烟台市某住宅小区为研究对象,通过测试获取风热环境的风速、温度、湿度三个参数,利用模糊集合论、矩阵以及SPSS相关性分析确定三个参数各自的隶属度函数方程,并分别对其进行权重分配,以建立一个综合三要素衡量舒适度的NADPI数学模型。通过与综合舒适度指数进行误差分析验证,两个数值模型下各测点趋势线的斜率相近,说明NADPI数学模型计算值在误差允许范围内。THS软件可以获取小区在九个不同建筑朝向下的风速、温度、湿度三个参数,通过比对模型计算结果可知,该小区在南偏西15°时的NADPI值最大,为0.61。进而计算南偏西15°时A、B、C、D、E、F六个测点的NADPI值,分析其舒适性特点。结果表明,该小区在相对最舒适朝向下的内部不同区域之间舒适情况也存在差异。 展开更多

关键词 风热环境 NADPI数学模型 流体模拟 建筑朝向 舒适性

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层状金属复合材料的发展历程及现状 被引量：19

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作者 张婷 许浩 +4 位作者 李仲杰 董安平 邢辉 杜大帆 孙宝德 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期67-75,共9页

三十多年来,多种层状金属复合材料的制备方法应运而生,蓬勃发展,包括爆炸复合法、轧制复合法、热压扩散法和沉积复合法等.爆炸复合法在中厚板的制备上具有不可替代的优势,其产品广泛应用于军工、船舶、电力和化工等领域.轧制法可以批量... 三十多年来,多种层状金属复合材料的制备方法应运而生,蓬勃发展,包括爆炸复合法、轧制复合法、热压扩散法和沉积复合法等.爆炸复合法在中厚板的制备上具有不可替代的优势,其产品广泛应用于军工、船舶、电力和化工等领域.轧制法可以批量生产大尺寸层压板,应用最为广泛,目前层压板已经广泛用于汽车、船舶和航空航天等领域.真空热压扩散法由于可以避免氧气等气体的污染,几年来在Ti/Al、Ti/TiAl和Ti6Al4V/TiAl层状复合材料的制备上备受关注.沉积复合法制备的层状金属复合材料在作为耐蚀、耐磨涂层,高强导线,人体植入材料方面表现出巨大的潜力.在综述层状金属复合材料发展历程的基础上,介绍了层状金属复合材料的制备方法及各自的优缺点,并对层状金属复合材料目前在国内外的研究现状进行了分析和介绍. 展开更多

关键词 层状金属复合材料 发展历程 制备方法 研究现状 发展前景

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增材制造VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金的组织及力学性能

6

作者 王俊锋 吴明旭 +5 位作者 王舒滨 何毅 杨超 汪东红 疏达 孙宝德 《材料热处理学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期38-45,共8页

高熵合金与增材制造技术的结合,为极端服役环境下结构复杂部件的一体化制造提供了新的思路。采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金,通过显微组织分析筛选出最佳激光功率参数,并对试样进行了室温及高温压缩... 高熵合金与增材制造技术的结合,为极端服役环境下结构复杂部件的一体化制造提供了新的思路。采用激光熔化沉积(LMD)技术成功制备了VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金,通过显微组织分析筛选出最佳激光功率参数,并对试样进行了室温及高温压缩性能测试。结果表明:VNbTiSi轻质难熔共晶高熵合金表现出了优异的打印性能,最佳工艺参数下制备得到的样品在宏观和微观上均没有出现裂纹。在合金底面及沿构建方向,熔池内部与熔池边界(搭接处)均呈现出不同的形貌,熔池内部由柱状的全共晶组织构成,共晶胞为熔池边界出现较为粗大的(Nb, X)5Si3初生硅化物相。相比铸态组织,激光熔化沉积使得共晶组织的片层间距显著细化。增材制造合金不仅在1000℃下压缩强度可达640 MPa,在1100℃时依然能够保持高于500 MPa的压缩强度,高温压缩性能显著优于铸态VNbTiSi合金。 展开更多

关键词 难熔高熵合金 增材制造 共晶 片层间距 高温压缩

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热处理工艺对激光选区熔化AM247LC合金组织与性能的影响规律 被引量：2

7

作者 罗桦 周文哲 +5 位作者 谭庆彪 孔德成 祝国梁 疏达 董安平 孙宝德 《精密成形工程》 北大核心 2023年第4期1-8,共8页

目的研究不同热处理制度对激光选区熔化(SLM)AM247LC合金微观组织和力学性能的影响规律。方法对激光选区熔化制备的AM247LC合金分别进行900/16 h℃的直接时效热处理和1210/30℃min+1050/℃30 min+950/16 h℃的固溶时效热处理,通过OM、SE... 目的研究不同热处理制度对激光选区熔化(SLM)AM247LC合金微观组织和力学性能的影响规律。方法对激光选区熔化制备的AM247LC合金分别进行900/16 h℃的直接时效热处理和1210/30℃min+1050/℃30 min+950/16 h℃的固溶时效热处理,通过OM、SEM、EBSD、XRD等表征手段研究合金热处理前后的晶粒组织、碳化物及析出相等微观组织的变化,并对打印态及不同热处理态样品的室温拉伸性能进行测试,以表征热处理对其力学性能的影响行为。结果打印态AM247LC合金中存在大量粗大柱状晶和细小晶粒组织;直接时效热处理(900/16 h℃)后的AM247LC合金晶粒组织与打印态类似,但析出了大量γ'强化相;固溶时效热处理(1210/30 min+1050/30 min+950/16℃℃℃h)后,AM247LC合金发生了再结晶,形成大量退火孪晶,并且析出沿晶界分布非连续的微米级碳化物及大量γ'强化相。合金打印态的屈服强度为846.5 MPa,断裂伸长率可达19.6%;直接时效热处理后,合金屈服强度为1042.8 MPa,断裂伸长率明显降低,仅为11.2%;固溶时效热处理后,合金屈服强度减小至767.8 MPa,但断裂伸长率提高到25.1%。结论直接时效热处理有利于AM247LC合金室温强度的提高;固溶时效热处理会提高AM247LC的室温塑性;打印态AM247LC具有较为平衡的室温强度与塑性。 展开更多

关键词 热处理 激光选区熔化 组织调控 力学性能 AM247LC合金

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多级孔金属材料研究进展 被引量：2

8

作者 梁加淼 李东 +3 位作者 张震 周阳 王俊 孙宝德 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期3961-3978,共18页

多孔金属是一种内部含有大量孔隙的结构-功能一体化材料。随着服役环境的不断变化,人们对多孔金属的综合性能提出了越来越高的要求。与传统单级孔结构金属材料相比,多级孔金属由于具有两级甚至多级孔结构特征,展现出更加优异的综合性能... 多孔金属是一种内部含有大量孔隙的结构-功能一体化材料。随着服役环境的不断变化,人们对多孔金属的综合性能提出了越来越高的要求。与传统单级孔结构金属材料相比,多级孔金属由于具有两级甚至多级孔结构特征,展现出更加优异的综合性能,逐渐成为研究和关注的热点。本文简要综述了近些年国内外多级孔金属材料研究进展,其中多级孔金属制备工艺主要包括粉末烧结法、去合金化法以及增材制造法等;由于独特的孔结构,多级孔金属具有更好的过滤性能、毛细性能、催化性能以及力学性能,在过滤与分离、传热及能源等领域展现出诱人的应用前景。最后,对多级孔金属当前研究所面临的问题以及未来发展方向进行了讨论和展望。 展开更多

关键词 多级孔金属 制备工艺 过滤 毛细作用 力学性能

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Ti2AlN(0001)/Al固液界面从头算分子动力学研究 被引量：1

9

作者 俞彪 韩延峰 +4 位作者 李东 胡光敏 东青 张佼 孙宝德 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3709-3721,共13页

通过从头算分子动力学模拟计算,系统研究不同终止面Ti2AlN(0001)/Al固液界面在铝熔点附近的的界面结构、界面能以及电子结构。计算结果表明:Ti2AlN(0001)的4类终止界面均能诱导Al熔体按照FCC-Al{111}密排面“A-B-C”次序堆垛成准固相区... 通过从头算分子动力学模拟计算,系统研究不同终止面Ti2AlN(0001)/Al固液界面在铝熔点附近的的界面结构、界面能以及电子结构。计算结果表明:Ti2AlN(0001)的4类终止界面均能诱导Al熔体按照FCC-Al{111}密排面“A-B-C”次序堆垛成准固相区,准固相区外延扩展能力由大到小依次为N终止界面、Al终止界面、Ti(N)终止界面、Ti(Al)终止界面;Ti2AlN(0001)的4类终止界面诱导Al熔体形核强弱的原因在于界面处Ti2AlN表层原子与第1层Al原子不同强度的结合引起后续Al原子层间结合强弱,这为Ti2AlN作为铝合金新型异质形核基底以及作为铝基复合材料增强相的界面结构设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 Ti2AlN 固液界面 从头算分子动力学 界面能 电子结构

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镍基高温合金CM247LC增材制造研究进展 被引量：2

10

作者 乔绅 周文哲 +4 位作者 谭庆彪 董安平 祝国梁 疏达 孙宝德 《精密成形工程》 北大核心 2022年第8期93-103,共11页

航空航天领域的热端部件逐渐呈现结构复杂化和高耐热高承载的发展趋势,高温合金增材制造已成为高耐热承载复杂结构部件成形制造的重要技术方案。主要介绍了增材制造CM247LC合金微观组织特点,并对冶金缺陷形成机理与消除方法进行了综述... 航空航天领域的热端部件逐渐呈现结构复杂化和高耐热高承载的发展趋势,高温合金增材制造已成为高耐热承载复杂结构部件成形制造的重要技术方案。主要介绍了增材制造CM247LC合金微观组织特点,并对冶金缺陷形成机理与消除方法进行了综述。已有研究表明,增材制造CM247LC合金具有精细的晶粒尺寸,表现出强烈的<001>织构,增材制造CM247LC合金的胞界处存在尺寸约50 nm的颗粒状γ'相,并且胞界处存在Ti、Hf、Ta、W、C等元素明显富集的碳化物。裂纹是CM247LC合金在增材制造过程中最难以解决的冶金缺陷,仅通过优化工艺参数难以真正解决裂纹缺陷,合理优化成分有望实现裂纹消除,但优化了成分的合金在增材制造后的全面性能有待进一步评估。 展开更多

关键词 增材制造 高温合金 CM247LC 微观组织 裂纹

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不同弹性模量的基台--种植体组合对周围成骨性能的影响 被引量：1

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作者 林逸凌 邢辉 +8 位作者 董安平 佘欢 杜大帆 许浩 汪东红 黄海军 疏达 祝国梁 孙宝德 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期781-787,共7页

利用有限元分析软件计算了不同静力作用下的多种基台-种植体周围骨组织的应力分布.模拟结果显示,基台-种植体组合中Ti6Al4V钛合金-聚醚醚酮(TC4-PEEK)相对于其他实验组其应力集中程度现象可以有效降低,周围骨组织的应力分布较为均匀,最... 利用有限元分析软件计算了不同静力作用下的多种基台-种植体周围骨组织的应力分布.模拟结果显示,基台-种植体组合中Ti6Al4V钛合金-聚醚醚酮(TC4-PEEK)相对于其他实验组其应力集中程度现象可以有效降低,周围骨组织的应力分布较为均匀,最大应力值为40~60 MPa.在轴向加载条件下,不同基台-种植体系统中PEEK种植体的应力水平较小,而周围骨组织应力水平较大;在斜向45°加载条件下,相对于其他两种基台-种植体系统,TC4-PEEK的应力水平更低,其周围骨组织中的皮质骨承受的最大应力值为55 MPa,松质骨承受的最大应力值为5 MPa,综合来看的应力水平最小,有助于骨沉积和成骨量增加,从而有效提高种植体的界面稳定性. 展开更多

关键词 弹性模量 牙种植体 聚醚醚酮 基台 应力分布

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K439B高温合金变截面铸件缩孔缩松数值模拟与试验

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作者 鄯宇 隋大山 +3 位作者 麻晋源 李金锋 董安平 孙宝德 《铸造》 北大核心 2023年第12期1560-1567,共8页

具有变截面结构特征的铸件极易产生缩孔缩松缺陷,而准确预测并抑制缩孔缩松是制定合理铸造工艺的关键技术之一。采用有限元方法对K439B高温合金变截面铸件精密铸造过程进行了数值模拟,对比分析了Porosity判据、Niyama无量纲判据和APM(Ad... 具有变截面结构特征的铸件极易产生缩孔缩松缺陷,而准确预测并抑制缩孔缩松是制定合理铸造工艺的关键技术之一。采用有限元方法对K439B高温合金变截面铸件精密铸造过程进行了数值模拟,对比分析了Porosity判据、Niyama无量纲判据和APM(Advanced Porosity Model)判据的缩孔缩松数值模拟结果,结合铸造试验结果,确定了APM判据具有更高的数值模拟精度。在此基础上,采用APM判据数值模拟了不同截面铸件的缩孔缩松演化特点。数值模拟结果表明:随着截面比值由2∶1增加到12∶1,特征区域的孔隙率由2.31%增大到4.56%,孔隙总体积由0.44 cm^(3)增加到3.65 cm^(3),并且大体积分数的宏观缩孔逐渐增多,而锥形孔隙的长宽比则不断减小。 展开更多

关键词 镍基高温合金 精密铸造 数值模拟 变截面 缩孔缩松

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自动力自清洁屋面雨水收集处理装置设计研究

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作者 张玲玲 许廒 孙宝德 《建筑节能（中英文）》 CAS 2022年第4期134-138,共5页

结合屋面雨水径流污染特点和雨水收集处理的流程,引入天然能源作为驱动,设计一套小型集成式的屋面雨水收集处理装置,介绍屋面雨水收集处理装置的工作流程,并对屋面雨水收集处理设备内各组成部件的工作原理进行说明。以烟台地区为例,选... 结合屋面雨水径流污染特点和雨水收集处理的流程,引入天然能源作为驱动,设计一套小型集成式的屋面雨水收集处理装置,介绍屋面雨水收集处理装置的工作流程,并对屋面雨水收集处理设备内各组成部件的工作原理进行说明。以烟台地区为例,选取典型建筑对一年内的屋面雨水进行水质分析,按照取样分析数据进行关键部位的参数设计,并得出以下结论:烟台地区初期弃流量按照4 mm考虑,滚筒过滤器选择150目不锈钢滤网,雨水收集蓄水池的容积根据降雨量为50 mm确定。测试了装置现场运行的效果,结果表明,装置具有良好的运行效果,装置控制并处理了各项污染指标,通过计算分离过滤率,去除SS达84.91%、浊度达78.57%,对COD、NH4-N等处理能力相对较差,但各项指标基本满足中水回用的限值要求。 展开更多

关键词 屋面雨水收集处理 初期弃流量 蓄水容积 污染指标

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