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应用于航空领域的金属高性能增材制造技术 被引量:167
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作者 林鑫 黄卫东 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期684-688,658,共5页
金属高性能增材制造技术主要包含以激光立体成形技术为代表的同步送粉(送丝)高能束(激光、电子束、电弧等)熔覆技术和以选区激光熔化技术为代表的粉末床成形技术两个技术方向,可以实现复杂金属构件的无模具、快速、自由实体近净成形,同... 金属高性能增材制造技术主要包含以激光立体成形技术为代表的同步送粉(送丝)高能束(激光、电子束、电弧等)熔覆技术和以选区激光熔化技术为代表的粉末床成形技术两个技术方向,可以实现复杂金属构件的无模具、快速、自由实体近净成形,同时确保成形构件的力学性能优于铸件,接近、甚至与锻件相当。这使得金属高性能增材制造技术成为了航空高性能复杂构件制造的重要技术途径,也为提升先进飞机和航空发动机结构的设计效能,实现功能优先的优化设计创造了重要条件。评述了金属增材制造技术的技术特征及其典型成形件的力学性能,并对目前国内外金属增材制造技术在航空领域的应用现状进行了较为全面的分析,探讨了金属增材制造在航空领域应用所存在的问题,并指出了目前航空领域应用金属增材制造所具有的主要效益。 展开更多
关键词 增材制造 航空 金属 高性能
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高性能金属构件的激光增材制造 被引量:162
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作者 林鑫 黄卫东 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2015年第9期1111-1126,共16页
激光增材制造技术是一种兼顾精确成形和高性能成性需求的一体化制造技术,包含以同步材料送进为主要技术特征的激光立体成形技术和以粉末床为主要技术特征的选区激光熔化技术.激光增材制造金属构件的组织通常由自基体连续外延生长的柱状... 激光增材制造技术是一种兼顾精确成形和高性能成性需求的一体化制造技术,包含以同步材料送进为主要技术特征的激光立体成形技术和以粉末床为主要技术特征的选区激光熔化技术.激光增材制造金属构件的组织通常由自基体连续外延生长的柱状枝晶组成,晶粒粗大,但是晶内亚结构细小、组织致密、无宏观偏析.这使得激光增材制造金属构件的力学性能与锻件相当.特别是部分钛合金件在沉积态下,其拉伸性能也能满足锻件标准.激光增材制造还可以与传统加工技术相结合,实现复杂高精度构件的组合/复合制造.本文从激光增材制造的技术原理、组织特征、力学性能和应用现状4个方面出发,综合论述了激光增材制造技术的研究现状,在此基础上,对该领域的发展趋势和需进一步解决的关键科学问题进行了探讨,指出激光增材制造技术的发展将使基于功能性优先的金属构件最优化结构设计成为可能. 展开更多
关键词 激光增材制造 激光立体成形 选区激光熔化 微观组织 机械性能
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材料阻尼及阻尼材料的研究进展 被引量:98
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作者 张忠明 刘宏昭 +1 位作者 王锦程 杨根仓 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期227-230,共4页
介绍了材料阻尼和表征阻尼性能的有关参量,回顾了阻尼材料的发展历史,综述了阻尼材料的研究现状,对阻尼材料的发展提出了几点看法。
关键词 阻尼材料 研究进展 振动 噪声
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加工图理论研究进展 被引量:114
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作者 曾卫东 周义刚 +3 位作者 周军 俞汉清 张学敏 徐斌 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期673-677,共5页
综述了基于原子模型的Raj加工图和基于动态材料模型(DMM)加工图的研究进展,重点介绍了DMM的原理,对比分析了几种常见的塑性失稳判断准则的优缺点,并以基于DMM加工图为例,分析了材料成形过程中各种变形机制,并进一步阐明了加工图的发展... 综述了基于原子模型的Raj加工图和基于动态材料模型(DMM)加工图的研究进展,重点介绍了DMM的原理,对比分析了几种常见的塑性失稳判断准则的优缺点,并以基于DMM加工图为例,分析了材料成形过程中各种变形机制,并进一步阐明了加工图的发展方向。 展开更多
关键词 加工图 耗散 动态材料模型 塑性失稳判断准则 绝热剪切带
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金属材料激光立体成形技术 被引量:118
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作者 黄卫东 李延民 +3 位作者 冯莉萍 陈静 杨海欧 林鑫 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期40-43,27,共5页
对激光立体成形技术的基本原理、发展状况以及成形特性、凝固组织形成规律进行了系统深入的研究 ,发现要获得理想的成形效果 ,就必须对单层涂覆厚度、单道涂覆宽度、搭接率等主要参数进行精确控制。在工艺研究的同时 ,对成形件微观组织... 对激光立体成形技术的基本原理、发展状况以及成形特性、凝固组织形成规律进行了系统深入的研究 ,发现要获得理想的成形效果 ,就必须对单层涂覆厚度、单道涂覆宽度、搭接率等主要参数进行精确控制。在工艺研究的同时 ,对成形件微观组织形成规律进行了研究 ,发现其内部组织主要由外延生长的细长枝晶构成 ,其枝晶一次间距在 10~30 μm之间。在进一步严格控制工艺条件的基础上 ,获得了具有定向乃至单晶组织的试样。结合成形特性方面的研究结果 ,通过总结优化工艺 ,获得了不同合金的激光立体成形件 ,成形件内部致密 ,表面质量良好 。 展开更多
关键词 金属材料 激光立体成形 工艺特性 显微组织
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激光立体成形高性能金属零件研究进展 被引量:119
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作者 黄卫东 林鑫 《中国材料进展》 CAS CSCD 2010年第6期12-27,共16页
激光立体成形技术是从20世纪80年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。该技术可以用于承受强大力学载荷的三维实体金属零件的快速制造,也可应用于具有较复杂形状和较大体... 激光立体成形技术是从20世纪80年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。该技术可以用于承受强大力学载荷的三维实体金属零件的快速制造,也可应用于具有较复杂形状和较大体积制造缺陷、误加工损伤或服役损伤零件的修复。主要围绕激光立体成形技术在追逐高力学性能方面的研究工作,综述了激光立体成形研究和应用的主要进展情况。对多种合金的大量研究工作表明:激光立体成形金属零件的综合力学性能同锻件相当,导致这样优越的力学性能的主要原因在于其材料组织致密、细小、均匀,可以通过优化成形工艺和热处理工艺而获得基本上没有冶金缺陷的状态。激光立体成形技术的主要应用对象是兼顾高性能和复杂结构的金属零件的制造和修复。实现高性能修复是激光立体成形技术最近的一个引人注目的研究进展,修复零件的力学性能可以仅在简单的退火热处理状态下即达到锻件力学性能标准,这使得过去认为不可修复的高性能重要金属零件具备了现实的修复技术途径,这必将是激光立体成形技术最有前景的应用方向之一。 展开更多
关键词 激光立体成形 金属零件 快速制造 修复
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钛合金管材研制及其在航空领域应用的现状与前景 被引量:94
7
作者 江志强 杨合 +2 位作者 詹梅 许旭东 李光俊 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期44-50,84,共8页
分析总结了近年来国内外学者和工程技术人员在钛合金管材的研制技术、钛合金管弯曲成形技术、钛合金管端头加工与连接技术及应用方面所开展的研究工作和取得的进展及其发展趋势,并对钛合金管材在我国飞机管路系统的应用前景进行了预测。
关键词 钛合金管材 航空 数控弯曲 管端头加工 管连接
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激光快速成形过程中316L不锈钢显微组织的演变 被引量:75
8
作者 林鑫 杨海欧 +1 位作者 陈静 黄卫东 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期361-368,共8页
对316L不锈钢在激光快速成形过程中的凝固行为和组织形成进行了考察.结果表明,成形件呈现全γ奥氏体结构, γ奥氏体从基体外延生长成柱状枝晶,并显示较强的晶体取向性,其<100>晶向基本平行沉积方向,仅在顶部出现一薄层转向枝晶层... 对316L不锈钢在激光快速成形过程中的凝固行为和组织形成进行了考察.结果表明,成形件呈现全γ奥氏体结构, γ奥氏体从基体外延生长成柱状枝晶,并显示较强的晶体取向性,其<100>晶向基本平行沉积方向,仅在顶部出现一薄层转向枝晶层,而在成形件中出现的层带结构并未影响不同熔覆沉积层之间组织生长和取向的连续性.采用最高界面生长温度判据对激光快速成形中的相形成规律进行了分析,并结合平界面稳定性分析、枝晶生长理论和柱状晶/等轴晶转变模型讨论了成形件中的层带形成及外延柱状晶生长特性. 展开更多
关键词 激光快速成形 不锈钢 凝固 组织
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丝材电弧增材制造技术研究现状与趋势 被引量:75
9
作者 耿海滨 熊江涛 +2 位作者 黄丹 李京龙 朱志华 《焊接》 北大核心 2015年第11期17-21,69,共5页
丝材电弧增材制造技术适于大尺寸且形状较复杂构件的低成本、高效快速成形,是与目前发展较成熟的激光增材制造方法优势互补的3D增材成形技术。文中综述了近几年国内外丝材电弧增材制造技术的研究现状,从控形控性角度分析了国内外相关研... 丝材电弧增材制造技术适于大尺寸且形状较复杂构件的低成本、高效快速成形,是与目前发展较成熟的激光增材制造方法优势互补的3D增材成形技术。文中综述了近几年国内外丝材电弧增材制造技术的研究现状,从控形控性角度分析了国内外相关研究机构的研究方向与技术优势。藉此指出,丝材电弧增材制造技术的相关研究工作仍主要聚焦于试验研究阶段,并未深人到成形机理的探究,该领域的研究工作应更深人、系统地从成形物理过程、熔池系统稳定性、组织演变规律和性能优化等角度,力求开展丝材电弧增材成形工艺及理论研究工作,推进该技术在现代制造业的应用。 展开更多
关键词 金属增材制造 丝材电弧增材制造 研究现状
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纳米雷达波吸收剂的研究和发展 被引量:45
10
作者 赵东林 周万城 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期3-5,共3页
纳米雷达波吸收剂是一类非常有发展前途的新型吸收剂,综述了纳米雷达吸收剂的研究和发展情况,以及纳米雷达波吸收剂的吸波机理,详细介绍了纳米金属、合金、氧化物、碳化硅、石墨、Si/C/N、Si/C/N/O、导电聚合物、金属... 纳米雷达波吸收剂是一类非常有发展前途的新型吸收剂,综述了纳米雷达吸收剂的研究和发展情况,以及纳米雷达波吸收剂的吸波机理,详细介绍了纳米金属、合金、氧化物、碳化硅、石墨、Si/C/N、Si/C/N/O、导电聚合物、金属膜/绝缘介质膜、金属膜/绝缘介质球、氮化物等多种纳米雷达波吸收剂,并指出了纳米雷达吸收剂的发展趋势。 展开更多
关键词 纳米雷达波 吸收剂 吸波机理 吸波性能
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半固态处理中球晶形成与演化的直接观察 被引量:51
11
作者 李涛 黄卫东 林鑫 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期635-639,共5页
采用丁二腈水透明模型合金 ,通过实时观察技术对半固态处理过程中的组织形成及演化机理进行了研究。结果表明 ,球晶是由液相形核长大产生的 ,而非由传统形成机制———断裂枝晶钝化控制 ;并且半固态处理过程中剪切速率显著影响球晶的形... 采用丁二腈水透明模型合金 ,通过实时观察技术对半固态处理过程中的组织形成及演化机理进行了研究。结果表明 ,球晶是由液相形核长大产生的 ,而非由传统形成机制———断裂枝晶钝化控制 ;并且半固态处理过程中剪切速率显著影响球晶的形成和分布。随着搅动速率提高 ,球化率逐步降低 ,当搅动速率足够高时 ,无球化发生 ;同时 ,球化率对搅动速率的突变非常敏感 ,搅动速率的突变容易造成球晶的大量形核生长。 展开更多
关键词 半固态处理 凝固组织 丁二腈-水 球晶形成
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高温吸波材料研究现状 被引量:54
12
作者 罗发 周万城 +1 位作者 焦桓 赵东林 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期8-11,共4页
论述了常见的石墨、乙炔炭黑吸收剂、碳纤维和碳化硅高温吸收剂的性能和应用概况 ,重点论述了碳化硅纤维、纳米碳化硅吸收剂处理方法和性能。
关键词 吸收剂 高温吸波材料 碳化硅纤维 纳米碳化硅
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钛合金激光快速成形过程中缺陷形成机理研究 被引量:67
13
作者 张凤英 陈静 +2 位作者 谭华 吕晓卫 黄卫东 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期211-215,共5页
采用微观测试分析方法,研究了钛合金激光快速成形过程中缺陷的形成机理。结果发现,成形件内部存在两种类型的缺陷,即气孔和熔合不良。气孔形貌呈球形,在成形件内部的分布具有随机性,气孔是否形成取决于粉末材料的特性,主要是指粉末的松... 采用微观测试分析方法,研究了钛合金激光快速成形过程中缺陷的形成机理。结果发现,成形件内部存在两种类型的缺陷,即气孔和熔合不良。气孔形貌呈球形,在成形件内部的分布具有随机性,气孔是否形成取决于粉末材料的特性,主要是指粉末的松装密度,氧含量对气孔的形成没有影响。熔合不良缺陷形貌一般呈不规则状,主要分布在各熔覆层的层间和道间,熔合不良缺陷是否产生取决于成形特征参量是否匹配,其中最显著的影响因素是能量密度、多道间搭接率以及Z轴单层行程?Z。 展开更多
关键词 钛合金 激光快速成形 缺陷 气孔 熔合不良
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超高强度钛合金研究进展 被引量:66
14
作者 商国强 朱知寿 +3 位作者 常辉 王新南 寇宏超 李金山 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期286-291,共6页
随着新一代航空航天飞行器向着高速化、大型化、结构复杂化以及提高燃油效率等方向的跨越式发展,要求钛合金结构材料具有高比强度、高比模量、高韧性、高损伤容限、低成本以及可焊接等优良的综合性能匹配。此外,航天、兵器、船舶等武器... 随着新一代航空航天飞行器向着高速化、大型化、结构复杂化以及提高燃油效率等方向的跨越式发展,要求钛合金结构材料具有高比强度、高比模量、高韧性、高损伤容限、低成本以及可焊接等优良的综合性能匹配。此外,航天、兵器、船舶等武器装备各框梁类承力构件、承力螺栓等紧固件、高强度弹簧等弹性元件、航母弹射器与装甲等均对高强度钛合金、超高强度钛合金提出了明确需求。因此,超高强度钛合金成为了新一代武器装备发展的关键支撑材料之一,是钛合金开发和应用研究的重点方向,更是各国政府关注和重点发展的新型军用先进材料。介绍了国内外主要超高强度钛合金(TB8,TB-13,Ti-B19,Ti-B20,GUM,β21S和Timetal-LCB等)的发展和应用情况,指出了超高强度钛合金存在强度不断提高的同时,塑性、韧性、模量、疲劳性能以及损伤容限性能不同程度地降低,同时缺乏对合金化机制、强韧化理论和方法等基础问题的深入系统研究。最后提出了超高强度钛合金的发展方向。 展开更多
关键词 钛合金 超高强度 应用
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工艺参数对激光快速成形TC4钛合金组织及成形质量的影响 被引量:58
15
作者 张霜银 林鑫 +2 位作者 陈静 张凤英 黄卫东 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1839-1843,共5页
通过改变激光快速成形过程中激光功率、扫描速度、搭接率、Z轴增量ΔZ等工艺参数,研究了各工艺参数对Ti-6Al-4V合金组织及成形质量的影响规律。结果表明:随着激光功率P的提高,柱状晶的长度逐渐变短并转变为类似等轴晶的不规则晶粒;在相... 通过改变激光快速成形过程中激光功率、扫描速度、搭接率、Z轴增量ΔZ等工艺参数,研究了各工艺参数对Ti-6Al-4V合金组织及成形质量的影响规律。结果表明:随着激光功率P的提高,柱状晶的长度逐渐变短并转变为类似等轴晶的不规则晶粒;在相同的激光功率下,柱状晶的尺度随着激光扫描速度V的增加变得细且长;当P/V值大于933W·s/mm时,晶粒呈现等轴晶形态。存在一个临界搭接率,当搭接率为30%时,成形件内部组织基本质量良好,只是在靠近基材区域有少量的熔合不良;如搭接率小于30%,两相邻熔覆道之间的搭接区将出现形状不规则的熔合不良现象。另外,ΔZ过小会造成重熔深度变大,层与层的结合处组织粗大;ΔZ过大时会造成层间熔合不良。 展开更多
关键词 TI-6AL-4V合金 激光快速成形 工艺参数
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雷达吸收剂研究进展 被引量:42
16
作者 焦桓 周万城 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期11-12,共2页
综述了国内外雷达吸收剂的研究进展,较详细地介绍了铁氧体材料、高聚物吸收材料、陶瓷吸收材料、纳米吸收材料、手性材料和智能材料等吸收剂的吸收机理和最新研究状况。
关键词 铁氧体 高聚物 陶瓷 雷达吸收剂 吸波材料
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连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料研究 被引量:47
17
作者 徐永东 成来飞 +1 位作者 张立同 尹洪峰 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期184-188,共5页
采用化学气相浸渗法制造了连续碳纤维和碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料 ,并对复合材料的显微结构和力学性能进行了研究 .C/SiC和SiC/SiC复合材料的密度分别为 2 .1g/cm3和 2 .5 g/cm3,在断裂过程中表现出明显的非线形和非灾难性的... 采用化学气相浸渗法制造了连续碳纤维和碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料 ,并对复合材料的显微结构和力学性能进行了研究 .C/SiC和SiC/SiC复合材料的密度分别为 2 .1g/cm3和 2 .5 g/cm3,在断裂过程中表现出明显的非线形和非灾难性的断裂行为和规律 .C/SiC和SiC/SiC弯曲强度分别为 45 0MPa和 860MPa ,从室温至 160 0℃强度不发生降低 ;断裂韧性为 2 0MPa·m1 / 2 和 41.5MPa·m1 / 2 ,断裂功为 10kJ·m- 2 和 2 8.1kJ·m- 2 ,冲击韧性为 62 .0kJ·m- 2 和 3 6.0kJ·m- 2 .C/SiC和SiC/SiC复合材料具有优异的抗热震性能 ,经 13 0 0℃ 3 0 0℃ ,5 0次热震后 ,强度保持率高达 96.4% ,热震不是材料性能损伤的控制因素 .而SiC/SiC复合材料优异的抗氧化性能 ,对温度梯度不敏感 . 展开更多
关键词 化学气相浸渗 碳/碳化硅 碳化硅/碳化硅 陶瓷基复合材料 连续纤维 增韧
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热处理对激光成形TC4合金组织及性能的影响 被引量:58
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作者 张霜银 林鑫 +1 位作者 陈静 黄卫东 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1263-1266,共4页
通过对TC4钛合金激光快速成形件沉积态、去应力退火和固溶时效3种状态下的组织进行对比研究,探索改善TC4钛合金激光快速成形组织,提高材料综合力学性能的途径。结果表明,成形件的组织由贯穿多个熔覆层呈外延生长的粗大柱状晶组成,柱状... 通过对TC4钛合金激光快速成形件沉积态、去应力退火和固溶时效3种状态下的组织进行对比研究,探索改善TC4钛合金激光快速成形组织,提高材料综合力学性能的途径。结果表明,成形件的组织由贯穿多个熔覆层呈外延生长的粗大柱状晶组成,柱状晶主轴垂直于激光束扫描方向或略向光束扫描方向倾斜。原始的柱状β-Ti晶粒的微观组织是由极少量针状α,大量的魏氏α板条和一定体积分数的板条间β相组成。沉积态试样经退火处理后α板条有粗化趋势,性能改善不明显,塑性有所提高;经固溶时效热处理后可得到等轴α,网篮α和转变β相的三重混合组织,晶界α相被不同程度地破碎,甚至消失,塑性有明显提高,且强度降低不大,具有良好的综合力学性能。 展开更多
关键词 激光快速成形 TC4合金 力学性能
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电弧增材制造研究现状及在航空制造中应用前景 被引量:57
19
作者 熊江涛 耿海滨 +3 位作者 林鑫 黄丹 李京龙 张赋升 《航空制造技术》 2015年第23期80-85,共6页
电弧增材制造采用逐层堆焊的方式制造致密金属实体构件,因以电弧为载能束,热输入高,成形速度快,适用于大尺寸复杂构件低成本、高效快速近净成形。面对新一代飞行器制造成本及可靠性要求,其结构件逐渐向大型化、整体化、智能化发展... 电弧增材制造采用逐层堆焊的方式制造致密金属实体构件,因以电弧为载能束,热输入高,成形速度快,适用于大尺寸复杂构件低成本、高效快速近净成形。面对新一代飞行器制造成本及可靠性要求,其结构件逐渐向大型化、整体化、智能化发展,电弧增材制造技术在大尺寸航空结构件成形上具有其他增材技术不可比拟的效率与成本优势。本文综述了电弧增材制造技术研究现状,并结合该技术特征及国内增材制造技术研究规划,评述了我国在该技术领域的发展际遇与挑战,指出其在航空制造领域的发展前景及意义。 展开更多
关键词 航空制造 增材制造 电弧 制造技术 航空结构件 应用 成形速度 复杂构件
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过冷熔体中枝晶生长的相场法数值模拟 被引量:41
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作者 于艳梅 杨根仓 +3 位作者 赵达文 吕衣礼 A.Karma C.Beckermann 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第12期2423-2428,共6页
利用相场法模拟了过冷纯金属熔体中的枝晶生长过程 ,研究了各向导性、界面动力学、热扩散和界面能对枝晶生长的影响 .结果表明 ,热噪声可以促发侧向分支的形成 ,但不影响枝晶尖端的稳态行为 ;随着各向异性的增加 ,枝晶尖端生长速度增加 ... 利用相场法模拟了过冷纯金属熔体中的枝晶生长过程 ,研究了各向导性、界面动力学、热扩散和界面能对枝晶生长的影响 .结果表明 ,热噪声可以促发侧向分支的形成 ,但不影响枝晶尖端的稳态行为 ;随着各向异性的增加 ,枝晶尖端生长速度增加 ,尖端半径减小 ;当界面动力学系数减小及在界面动力学系数小于 1的条件下热扩散系数减小时 ,枝晶尖端生长速度随之减小 ,而尖端半径相应增大 ;界面能趋于增大枝晶尺度并保持界面在扰动下的稳定 ,界面能越大 。 展开更多
关键词 枝晶生长 相场法 数值模拟 各向异性 界面动力学 过冷熔体
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