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持续更新中专利搜索结果 关键词: "航空航天"
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一种基于深度学习的铜材料增材制造成形精度控制方法
发明专利权授予专利号: CN115859746A
申请人: 无锡祝融航空航天科技有限公司
发明人: 祝世超
申请日期: 2023-02-13
公开日期: 2023-04-25
IPC分类:
B33Y50/02
摘要:
本发明涉及增材制造技术领域,具体公开了一种基于深度学习的铜材料增材制造成形精度控制方法,包括:根据激光熔覆的实验结果和熔覆层几何模型,建立激光熔覆有限元模型;采用不同初始激光功率载荷加载到激光熔覆有限元模型中进行仿真,以得到初始熔池深度仿真结果;对初始熔池深度仿真结果进行归一化处理后输入到卷积神经网络中进行训练,以输出优化后的激光功率载荷;将优化后的激光功率载荷进行反归一化处理后加载到激光熔覆有限元模型中进行仿真,以得到激光熔覆的优化后熔池深度仿真结果。本发明能够降低热作用对熔覆过程的影响,通过调整功率函数的大小来保证基板和熔覆层得到同样多的能量,从而确保得到均匀一致的熔池深度。
主权项:
1.一种基于深度学习的铜材料增材制造成形精度控制方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:获取激光熔覆的实验结果以及建立熔覆层几何模型;步骤S2:根据所述激光熔覆的实验结果以及熔覆层几何模型,建立激光熔覆有限元模型;步骤S3:采用不同初始激光功率载荷加载到所述激光熔覆有限元模型中进行仿真,以得到激光熔覆的初始熔池深度仿真结果;步骤S4:对所述激光熔覆的初始熔池深度仿真结果进行归一化处理,并将归一化处理后的初始熔池深度仿真结果输入到卷积神经网络中进行训练,以输出优化后的激光功率载荷;步骤S5:将所述优化后的激光功率载荷进行反归一化处理,并将反归一化处理后的激光功率载荷加载到所述激光熔覆有限元模型中进行仿真,以得到激光熔覆的优化后熔池深度仿真结果。
陶瓷增材制造光源柔性调制固化方法和装置
发明专利权授予专利号: CN116038860A
申请人: 南京航空航天大学
发明人: 杨浩秦;单忠德;黄睿涛;施建培
申请日期: 2023-02-09
公开日期: 2023-09-08
IPC分类:
B28B1/00
摘要:
本发明公开了一种陶瓷增材制造光源柔性调制固化方法和装置,能够实现陶瓷浆料光固化工艺逐层打印过程中,光源强度的柔性调制,优化复杂陶瓷型芯曲面特征的打印效果和精度,降低阶梯效应导致的模型误差。本发明提出的一种陶瓷增材制造光源柔性调制固化方法和装置主要包含可调光源、LCD屏幕及料槽,可调光源及LCD屏幕在上位机的控制下,可实现在单层打印中的不同区域不同强度的光照及辐射,以优化陶瓷型芯模型曲面的光滑过渡,提升打印精度及效率。
主权项:
1.陶瓷增材制造光源柔性调制固化装置,其特征在于:包括Z轴导轨(2);其中Z轴导轨(2)上由高至低依次设置打印平台(1)、料槽(3)和LCD屏幕(401),其中LCD屏幕(401)的下方设有可调光源组件(5);其中料槽(3)、LCD屏幕(401)和可调光源组件(5),三者在垂直于地面方向上,始终平行。
一种用于电弧增材制造的辊压设备
发明专利权授予专利号: CN116037962A
申请人: 北京航空航天大学;
发明人: 张道洋;巩向鹏;张成行;程序;李卓;张纪奎
申请日期: 2023-02-06
公开日期: 2023-08-11
IPC分类:
B33Y50/02
摘要:
本发明公开了一种用于电弧增材制造的辊压设备,包括底座与基台,还包括:机械臂,机械臂活动安装在底座的上侧;三向辊压头,三向辊压头活动安装在机械臂的一端;垫片,垫片设置于基台上侧的外壁;驱动盘,驱动盘活动安装在基台上侧的外壁、用于驱使垫片水平旋转;基台固定安装于底座的一侧、且与底座平行,机械臂位于底座与三向辊压头之间、且与控制电源固定连接,机械臂用于驱使三向辊压头活动于基台上侧。本发明提供了用于电弧增材制造的辊压设备,通过在程序控制软件中预先输入增材实验的数值模拟结果以获得熔覆层的余宽和余高,接着根据该已设置的数据对熔覆层几何形貌、材料特性调整夹臂至合适的角度。
主权项:
1.一种用于电弧增材制造的辊压设备,包括底座(1)与基台(5),其特征在于,还包括:机械臂,所述机械臂活动安装在所述底座(1)的上侧;三向辊压头(4),所述三向辊压头(4)活动安装在所述机械臂的一端;垫片(6),所述垫片(6)设置于所述基台(5)上侧的外壁;驱动盘(7),所述驱动盘(7)活动安装在所述基台(5)上侧的外壁、用于驱使所述垫片(6)水平旋转;所述基台(5)固定安装于所述底座(1)的一侧、且与所述底座(1)平行,所述机械臂位于所述底座(1)与所述三向辊压头(4)之间、且与控制电源固定连接,所述机械臂用于驱使所述三向辊压头(4)活动于所述基台(5)上侧。
一种用于纤维增材制造的带有随行超声滚压的打印机构
实质审查的生效专利号: CN115972579A
申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 单忠德;郑菁桦;刘逸凡;宋文哲;范聪泽;陈意伟;宋亚星;朱许君;崔世超
申请日期: 2023-01-09
公开日期: 2023-04-18
IPC分类:
B29C64/321
摘要:
本发明公开了一种用于纤维增材制造的带有随行超声滚压的打印机构;包括打印支座和依次设置在所述打印支座上的打印组件和超声组件;其中所述打印组件包括从上到下依次设置的挤出电机、挤出装置、送丝管和挤出喷嘴;所述超声组件包括从上到下依次设置的超声波换能器、连接杆和滚珠。本发明通过对打印材料进行随行超声滚压提高复合材料增材制造成形件的层间结合性能和表面精度,最终提高了零件的总体成形质量。进一步提升了纤维增材制造的成形强度,扩大了纤维增材制造的应用范围。
主权项:
1.一种用于纤维增材制造的带有随行超声滚压的打印机构,其特征在于:包括打印支座(3)和依次设置在所述打印支座(3)上的打印组件和超声组件;其中所述打印组件包括从上到下依次设置的挤出电机(2)、挤出装置(1)、送丝管(9)和挤出喷嘴(12);所述超声组件包括从上到下依次设置的超声波换能器(14)、连接杆(19)和滚珠(21)。
一种微波压实协同层间强化增材制造方法及装置
实质审查的生效专利号: CN116080062A
申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 单忠德;陈意伟;丁学军;范聪泽;郑菁桦;宋文哲;王靖轩;朱许君;崔世超
申请日期: 2023-01-09
公开日期: 2023-05-09
IPC分类:
B29C64/264
摘要:
本发明公开了一种微波压实协同层间强化增材制造方法及装置,该装置包括铺放模块、微波处理模块、压实模块、自动旋转机构、打印喷头和固定结构。本发明中的自动旋转机构可以根据打印路径实时旋转,控制铺放与微波处理模块始终位于打印路径方向前侧,压实模块始终位于打印路径方向后侧;打印过程中按需定量铺放纳米结构增强体,通过微波处理使纳米材料与基体材料浸渍复合,在成形层间形成有效的连接,并通过热作用减少层间缺陷;通过压实模块对已成形道路进行热力耦合压实处理,减少层间孔隙;通过以上的纳米结构增强体微波处理和热力耦合压实处理协同改善增材制造成形层间性能,实现层间强化。
主权项:
1.一种微波压实协同层间强化增材制造装置,包括铺放模块(1)和打印喷头;其特征在于:还包括微波处理模块(2)、自动旋转机构(3)、打印喷头(4)、压实模块和固定结构,自动旋转机构(3)一侧与铺放模块(1)、微波处理模块(2)连接,另一侧与压实模块(5),中间与打印喷头(4)连接,两侧装置始终绕打印喷头(4)作圆周旋转,固定结构(6)与增材制造设备运动模块固定连接;自动旋转机构(3)置于固定板(6)上。
一种等离子协同超声辅助增材制造装置及方法
实质审查的生效专利号: CN116160680A
申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 范聪泽;单忠德;丁学军;宋文哲;郑菁桦;陈意伟;王靖轩;朱许君;崔世超
申请日期: 2023-01-09
公开日期: 2023-05-26
IPC分类:
B29C64/241
摘要:
本发明公开了一种等离子协同超声辅助增材制造装置及方法,该装置包括超声装置、自动旋转装置、打印喷头、等离子装置和固定装置。本发明中的自动旋转装置可以根据打印路径实时旋转,控制等离子装置始终位于打印路径方向前侧,超声装置始终位于打印路径方向后侧,实现等离子处理打印过程的上一层,超声处理打印层,等离子处理实现对层间的活化效果,超声处理减少层间孔隙,二者协同作用综合改善复合材料的层间结合效果,提高层间力学性能。
主权项:
1.一种等离子协同超声辅助增材制造装置,包括超声装置(1)、自动旋转装置(2)、打印喷头(3)、等离子装置(4)和固定装置(5),其特征在于:自动旋转装置(2)包括电机和齿轮(503),其中电机端部连接有齿轮(503),固定装置(5)有三个环形开孔,从左至右依次为超声装置固定环(501)、打印喷头固定环(504)和等离子装置固定环(505);打印喷头固定环(504)外侧装有与所述齿轮(503)啮合的齿圈;固定装置(5)中间端装有与所述齿轮(503)相互啮合的内齿轮(502)。
一种AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层及其制备方法
发明专利权授予专利号: CN116240536A
申请人: 南京航空航天大学; 南京航空航天大学无锡研究院
发明人: 梁文萍; 徐健晏; 缪强; 臧恺; 于嘉瑶; 赵慧; 李静丽; 闫荣学; 张猛; 于海洋; 尹孟娟; 吴玉婷
申请日期: 2022-12-29
公开日期: 2023-06-09
IPC分类:
C23C24/10
摘要:
本发明提供一种AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层,包括基体和设置于基体上的AlCrFeMnTi高熵合金涂层,按质量分数计,AlCrFeMnTi高熵合金涂层包括Al 20%,Cr 5%,Fe 50%,Mn 20%,Ti 5%。本发明的AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层,由Al、Cr、Fe、Mn和Ti元素组成,所制备的AlCrFeMnTi涂层微观结构致密,无褶皱缺陷,并且在500℃下表现出了优异的降磨性能,提高了718镍基合金的耐磨性能;本发明的AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层的制备方法,包括熔覆粉末的制备、镍基合金基体表面进行清洗预处理、以及通过激光熔覆工艺在基体上涂层,获得AlCrFeMnTi高熵合金涂层,实现了涂层与基体的冶金结合,能够在高温摩擦环境下有效地保护基体材料。
主权项:
1.一种AlCrFeMnTi高熵合金高温耐磨涂层,其特征在于:包括基体和设置于基体上的AlCrFeMnTi高熵合金涂层,按质量分数计,所述AlCrFeMnTi高熵合金涂层包括Al 20%,Cr5%, Fe 50%,Mn 20%,Ti 5%。
一种低熔点球形金属粉末的制备方法
发明专利权授予专利号: CN115846649A
申请人: 江苏宇钛新材料有限公司
发明人: 姬会爽;孙中刚;王长江
申请日期: 2022-12-20
公开日期: 2024-08-16
IPC分类:
B22F1/052
摘要:
本发明属于金属材料制备技术领域,具体涉及一种低熔点球形金属粉末的制备方法。该方法包括对低熔点的金属粉末进行前处理,得到预处理粉末;所述预处理粉末的粒径为15?300μm;将所述预处理粉末通过感应线圈进行感应加热,得到球形金属颗粒;所述感应加热的功率为25?35kW,输入电流为30?50A,电压为350?400V,震荡频率为30000?100000Hz,通电时间为10?20min;将所述金属颗粒分离后得到所述低熔点球形金属粉末。该方法可通过筛选制得不同粒径的粉末,具有粒径均匀、球形度好、杂质含量少和成本较低可用于金属3D打印领域,作为航空航天、生物医学材料。
主权项:
1.一种低熔点球形金属粉末的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:对低熔点的金属粉末进行前处理,得到预处理粉末;所述预处理粉末的粒径为15-300μm;S2:将所述预处理粉末通过感应线圈进行感应加热,得到球形金属颗粒;所述感应加热的功率为25-35kW,输入电流为30-50A,电压为350-400V,震荡频率为30000-100000Hz,通电时间为10-20min;S3:将所述金属颗粒分离后得到所述低熔点球形金属粉末。
增材制造与修复用特征分区快速智能识别及工艺规划方法
发明专利权授予专利号: CN115846690A
申请人: 沈阳航空航天大学
发明人: 钦兰云; 杨光; 王超; 李播博; 周思雨; 伊俊振; 任宇航; 王伟; 李长富; 安达; 王霞
申请日期: 2022-12-01
公开日期: 2023-03-28
IPC分类:
B33Y50/02
摘要:
本发明公开了增材制造与修复用特征分区快速智能识别及工艺规划方法,包括以下步骤:获取被测结构件的单层切片,对单层切片进行整体骨架化,获取骨架线;对骨架线进行直线检测,获取骨架线集合,将骨架线集合按照不同分支走向有序存储,获取不同分支集合;将不同分支集合中元素按顺序相互依次连接,获取骨架线交点及骨架线交点坐标;根据骨架线交点分别沿分支走向,截取预设长度获取截取位置坐标;获取每一骨架线交点处相邻连接线的夹角,根据连接线的夹角及是否存在骨架线交点判断分区形状类型;根据分区形状类型进行自主分区,完成位置点识别和分区。本发明在增材制造分层后针对分区的结构特征完成识别,提高增材制造工艺设计效率。
主权项:
1.增材制造与修复用特征分区快速智能识别及工艺规划方法,其特征在于,包括以下步骤:获取被测结构件的单层切片,对所述单层切片进行整体骨架化,获取骨架线;对所述骨架线进行直线检测,获取骨架线集合,将所述骨架线集合按照不同分支走向有序存储,获取不同分支集合;将所述不同分支集合中元素按顺序相互依次连接,获取骨架线交点及骨架线交点坐标;根据所述骨架线交点分别沿分支走向,截取预设长度获取截取位置坐标;获取每一所述骨架线交点处相邻连接线的夹角,根据所述连接线的夹角及是否存在所述骨架线交点判断分区形状类型;根据所述分区形状类型进行自主分区,完成所述单层切片的整个骨架位置点识别和分区。
一种细化激光增材制造钛合金晶粒的方法及系统
实质审查的生效专利号: CN115740504A
申请人: 沈阳航空航天大学
发明人: 周思雨;杨光;钦兰云;李播博;王雨时;伊俊振;王超;赵朔;何波;任宇航;李长富;安达;王霞;王伟
申请日期: 2022-11-29
公开日期: 2023-03-07
IPC分类:
B22F12/82
摘要:
本发明公开了一种细化激光增材制造钛合金晶粒的方法及系统,属于增材制造技术领域,包括如下步骤:S1:在惰性气氛保护下,在钛合金基板表面增材制造沉积层;S2:在惰性气氛保护下,将沉积层进行感应加热至900℃?1000℃;S3:在惰性气氛保护下,将感应加热后的沉积层进行滚轧;S4:重复S1?S3,直至制造出所预定的沉积形态。本发明创新型地引入了钛合金热锻的特点,进一步细化了晶粒,优化钛合金组织性能,为增材制造钛合金提供了新思路新方法。
主权项:
1.一种细化激光增材制造钛合金晶粒的方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:在惰性气氛保护下,在钛合金基板表面增材制造钛合金沉积层;S2:在惰性气氛保护下,将沉积层进行感应加热至900℃-1000℃;S3:在惰性气氛保护下,将感应加热后的沉积层进行滚轧;S4:重复S1-S3,直至制造出所预定的沉积形态。
一种轻量化结构件用Al-Zn-Mg-Cu合金材料及制备方法
发明专利权授予专利号: CN116179907A
申请人: 北京科技大学
发明人: 侯陇刚; 王亚文; 庄林忠
申请日期: 2022-11-16
公开日期: 2023-05-30
IPC分类:
B21B3/00
摘要:
本发明公开一种轻量化结构件用Al?Zn?Mg?Cu合金材料及制备方法,属于Al?Zn?Mg?Cu合金材料及制备的技术领域。该合金材料中各成分按质量百分比计为:Zn:6.7~8.2,Mg:2.0~2.5,Cu:1.8~2.6,Zr:0.01~0.2,Fe:≤0.3,Si:≤0.25,Mn:≤0.2,Cr:≤0.2,Ti:≤0.15,其它元素≤0.05,其余为Al。本发明所开发的铝合金材料具有高强韧性、高耐腐蚀、耐疲劳、低淬火敏感性、高电导率等性能,合金元素添加和制备方式能很好的协同起作用;可用于制造不同尺寸规格的板/型材,满足航空航天飞行器及交通运输装备制造所需轻质高强构件制造与应用需求。
主权项:
1.一种轻量化结构件用Al-Zn-Mg-Cu合金材料,其特征在于,所述Al-Zn-Mg-Cu合金材料中各成分按质量百分比计为:Zn:6.7~8.2,Mg:2.0~2.5,Cu:1.8~2.6,Zr:0.01~0.2,Fe:≤0.3,Si:≤0.25,Mn:≤0.2,Cr:≤0.2,Ti:≤0.15,其它元素≤0.05,其余为Al;其中,(Zn+Mg+Cu)总重量为11.0~13.2wt.%,(Cu+Mg)总重量为3.9~4.7wt.%,Zn:Mg重量比为2.7~4.1,(Zn+Cu):Mg重量比为3.6~5.2,Cu:Mg重量比为0.75~1.30,且满足1.15+0.37Cu≤Mg≤1.71+0.37Cu。
一种基于同轴损伤探测的激光增材制造寿命预测方法
实质审查的生效专利号: CN115625894A
申请人: 南京航空航天大学
发明人: 占小红;武林阔;王磊磊;高转妮
申请日期: 2022-11-11
公开日期: 2023-01-20
IPC分类:
B33Y50/02
摘要:
本发明公开了一种基于同轴损伤探测的激光增材制造寿命预测方法,该方法使用同轴损伤探测设备对增材过程中的缺陷进行检测、寿命预测系统进行增材件的寿命预测,使用实时调节系统进行增材过程控制。同轴设备能够获取已成形沉积层中的气孔、未熔、裂纹缺陷信息;寿命预测系统能够进行缺陷三维成像及有限元分析增材件寿命;实时调节系统能够实时调节激光增材过程工艺参数。该方法实现在激光增材制造过程中进行增材件寿命预测并通过实时改变激光功率、扫描速度、送料速度工艺参数以减小增材件缺陷发生的可能性,延长增材件的寿命。
主权项:
1.一种基于同轴损伤探测的激光增材制造寿命预测方法,其特征在于,该方法使用同轴损伤探测设备、寿命预测系统进行增材件的寿命预测,使用实时调节系统进行增材过程控制;所述同轴损伤探测设备能够获取已成形沉积层中的气孔、未熔、裂纹缺陷信息,包括X射线发射探头及探测器,同轴损伤探测设备X射线光源为点光源,当X射线遇到缺陷时,其强度会发生变化,探测器获取不同位置点光源照射时穿透的X射线强度及增材件内部缺陷投影的位置坐标,经过代数迭代法获取缺陷的大小以及三维位置信息,将其以数字信号传输到寿命预测系统;所述寿命预测系统能够进行缺陷三维成像及有限元分析增材件寿命,以人工神经网络算法为核心根据大量实验数据进行训练,对缺陷产生位置、散热条件、热输入、装夹条件、材料属性因素综合分析进行增材件缺陷出现可能性预测,寿命预测系统能够根据同轴损伤探测设备传递的数字信号在导入的有限元模型中进行图像显示,通过去除相应区域的网格以模拟缺陷在增材件中的存在,并且预测在目前的工艺参数下整体增材件的缺陷分布,通过设置温度、压力、湿度初始条件,模拟增材件在实际应用中的服役环境,通过设置热输入、力边界条件,模拟增材件真实服役过程,进行有限元分析计算气孔、裂纹作用下材料失效时间从而对增材件寿命预测,将寿命信息输出至显示器以及以数字信号形式传输给实时调节系统;所述实时调节系统能够实时调节激光增材过程工艺参数,接收寿命预测系统信息,判断在当前的工艺参数下增材件寿命是否满足实际服役所需寿命,如果是,则保持当前的激光器输出功率、激光头扫描速度、送料装置送料速度,如果不满足,判断此时热输入过大还是过小,并向激光器、控制柜、送料装置传输电信号,激光器、控制柜、送料装置接收电信号并相应改变激光功率、扫描速度、送料速度参数,每次改变目前参数的5%,进行过程调节,减少缺陷,延长增材件寿命,之后同轴损伤检测系统进行损伤检测,寿命预测系统进行寿命预测判断当前工艺参数下是否满足需求;包括步骤如下:(1)将增材件数字模型及材料导入寿命预测系统中,寿命预测系统根据数据库获取所用材料的物理性能参数;(2)在激光增材制造过程中使用同轴损伤探测设备获取已成形沉积层中气孔、未熔、裂纹缺陷信息;(3)寿命预测系统接收缺陷信息并将其映射到增材件模型内部,预测整体增材件内部缺陷,通过改变初始条件及边界条件模拟分析增材件在服役环境下的寿命;(4)实时调节系统获取寿命预测系统传递的信息并对激光增材制造过程目前工艺参数进行调整,以达到适合的工艺参数从而调整热输入,减少气孔、未熔、裂纹缺陷,提高增材件的寿命。
一种选区激光烧结增材制造过程中的微结构演化预测方法
实质审查的生效专利号: CN115662551A
申请人: 南京航空航天大学
发明人: 易敏;王文轩;梁晨光
申请日期: 2022-11-11
公开日期: 2023-01-31
IPC分类:
G06F30/23
摘要:
本发明公开了一种选区激光烧结增材制造过程中的微结构演化预测方法,根据选区激光烧结增材制造的微结构演化特征,从系统的自由能密度泛函出发,热力学自洽地推导出温度、保守序参量、非保守序参量的时空演化表达式,给出了含有温度梯度驱动扩散的Cahn–Hilliard方程以及模型参数的确定方法,并通过有限元编程实现数值计算。结合粉床铺设和有限元计算,该非等温相场模型可模拟选区激光烧结增材制造过程中的烧结颈、晶界迁移等微结构演化,模拟选区激光烧结增材制造中巨大温度梯度的影响,优化选区激光烧结增材制造工艺参数,揭示选区激光烧结增材制造工艺参数对微结构演化及最终微结构的影响规律,提升选区激光烧结增材制造的设计效率。
主权项:
1.一种选区激光烧结增材制造过程中的微结构演化预测方法,其特征在于,包含以下步骤:(1)建立非等温相场模型,并获取能量表达式,从热力学自洽的角度,获得温度、保守序参量、非保守序参量随时间和空间变化的表达式;(2)依据非等温相场模型,得到模型参数与实验参数关联的表达式,结合实验参数,求解拟合出非等温相场模型的参数;(3)采用有限元对温度、保守序参量、非保守序参量随时间和空间变化的表达式进行离散化处理,得到残差和迭代矩阵,并编写有限元程序;(4)建立双颗粒的理想烧结模型并进行数值计算,得到选区激光烧结增材制造过程中微结构演化的相关机理;(5)采用离散元模拟选区激光烧结增材制造的粉床铺设,获得粉末颗粒的初始分布情况;(6)有限元程序中,结合相关机理、粉床铺设、残差和迭代矩阵、非等温相场模型参数,计算选区激光烧结增材制造工艺参数对微结构演化及最终微结构的影响规律,包含烧结颈、晶界迁移、孔隙率、表面形貌、晶粒形状、致密度的微结构特征,总结出可供选择的工艺参数。
一种连续纤维增强高温合金基复合材料多能场辅助烧结成形方法
实质审查的生效专利号: CN115896649A
申请人: 北京航空航天大学
发明人: 孟宝;韩子健;万敏
申请日期: 2022-11-10
公开日期: 2023-04-04
IPC分类:
C23C18/08
摘要:
本发明提出一种连续纤维增强高温合金基复合材料多能场辅助烧结成形方法,首先在纤维表面化学镀金属镍,保证纤维和高温合金的结合界面结合的更好;接下来再将镀镍后的纤维编制成预制体,和球磨过筛后的高温合金粉末按照一定规律混合排布;最后再将混合好的材料装入多能场辅助烧结系统模具中,在多能场的耦合作用下完成复材成形。在多能场辅助烧结过程中,可以有效促进纤维增强高温合金基复合材料在烧结过程中的致密化进程,提升烧结后的复合材料的微观组织与力学性能。同时通过多能场耦合加载可以显著缩短烧结过程的加热及冷却时间,有效抑制复材成形过程中晶粒粗化的现象发生,并在短时间制备组织均匀的纤维增强高温合金基复合材料。
主权项:
1.一种连续纤维增强高温合金基复合材料多能场辅助烧结成形系统,其特征在于,包括:烧结模具、加压系统、直流脉冲电源、超声发生系统、温控系统及真空系统;烧结模具由导电材料组成,用于传递能场加载作用及材料的成形;加压系统由导电的上下压头及控制系统组成,下压头固定不动,上压头实现轴向运动,沿轴向为待烧结材料提供压力;直流脉冲电源在瞬时输出0-3000A的脉冲电流,为烧结材料提供温度;超声波发生系统将电能转变为超声振动能场,并将能场加载在烧结材料上;温控系统测量模具温度,再作为反馈信号控制直流脉冲电源的输出功率;真空系统用于抽真空及保证烧结过程的真空环境。
金属增材制造构件应力-组织-性能最优协同控制方法
发明专利权授予专利号: CN115685880A
申请人: 北京科技大学
发明人: 宋和川;周晓敏;张清东;李海泉;张勃洋
申请日期: 2022-11-07
公开日期: 2023-05-30
IPC分类:
B33Y50/02
摘要:
本发明提出金属增材制造构件应力?组织?性能最优协同控制方法。利用电磁辅助热等静压的方式对金属增材制造构件进行后处理,基于响应曲面法定量研究金属增材制造工艺参数与电磁辅助热等静压工艺参数协同作用对金属增材制造构件残余应力、微观组织与力学性能的作用机制与影响规律,将各个指标预测值的平均值和均匀性加权组合作为统一控制优化目标,利用改进模拟退火算法科学的、高效的、准确的寻求最佳工艺组合,为增材制造宏/微观成形过程与后处理的精确化、稳定化控制提供关键工艺参考,对于促进增材制造技术应用于航空航天关键及主承力构件、大型复杂模具等高端领域意义重大。
主权项:
1.金属增材制造构件应力-组织-性能最优协同控制方法,其特征在于:包括以下步骤:(a)对金属增材制造构件进行交变磁场和热等静压复合处理,主要内容包括:针对激光选区熔化、激光熔覆成形、电子束选区熔化、电子束熔丝沉积以及电弧增材制造成形的金属结构件,在特定高温高压容器中进行高温高压处理的同时,利用励磁线圈对其施加交变磁场;最后,通过各种检测手段结合数据分析获取复合处理金属增材制造构件各个选定区域的残余应力、晶粒度、致密度、屈服强度、延伸率;(b)在保证试验结果可靠性、有效性的前提下,重复步骤(a),基于工艺参数约束范围,根据中心复合响应曲面法设计金属增材制造构件应力-组织-性能最优协同控制工艺试验方案,试验因素分别为金属增材制造过程工艺参数x1,x2,…,xm,热等静压时的温度THIP、压力PHIP、升温速率vT、降温速率v′T、升压速率vP、卸压速率v′P、保温时间tT、保压时间tP、温度与压力开始加载时刻差ΔtTP,以及交变磁场的磁场强度H、磁场频率f和磁场时间t;响应值为金属增材制造构件某个特定区域i的残余应力晶粒度Zi、致密度Ki、屈服强度延伸率δi,最终采用线性回归的方法建立基于响应曲面法的残余应力、晶粒度、致密度、屈服强度、延伸率的预测模型;(c)记录步骤(b)中所有试验结果中金属增材制造构件的残余应力最大值σRSmax和最小值σRSmin、晶粒度最大值Zmax和最小值Zmin、致密度最大值Kmax和最小值Kmin、屈服强度最大值σsmax和最小值σsmin、延伸率最大值δmax和最小值δmin;(d)利用改进模拟退火算法寻求最佳工艺方案组合,实现对金属增材制造构件应力-组织-性能最优协同控制,建立各个指标(即响应值)的统一目标评价函数F(X)作为适应度函数来评价变量对应解的优劣,其值越小说明变量对应的解越好,其表达式及其相应约束条件为:式中,X—设计变量,X=[x1,x2,…,xm,THIP,PHIP,vT,v′T,vP,v′P,tT,tP,ΔtTP,H,f,t];α,λ1,λ2,λ3,λ4,v1,ξ2,ξ3,ξ4—加权系数,取值范围为0至1,各值大小可以根据对各项指标参数的不同需求在一定范围内进行适当调整;p—成形件选定区域总数;需要说明的是,公式中G1(X)用于评估指标的平均值水平,G2(X)用于评估指标的均匀性,且需要保证各项分式中的分母不为零;需要说明的是,对于金属增材制造工艺参数x1,x2,…,xm,主要包括以下内容:若金属增材制造工艺为激光选区熔化,则m=10,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10分别为激光功率、光斑直径、离焦量、加工距离、扫描速率、扫描间距、单层厚度、粉末预热温度、基材预热温度、保护气气压;若金属增材制造工艺为激光熔覆成形,则m=10,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10分别为激光功率、光斑直径、离焦量、加工距离、熔覆速率、搭接率、送粉速率、粉末预热温度、基材预热温度、保护气气压;若金属增材制造工艺为电子束选区熔化,则m=10,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9,x10分别为电子束电流、加速电压、聚焦电流、加工距离、扫描速率、扫描间距、单层厚度、粉末预热温度、基材预热温度、真空度;若金属增材制造工艺为电子束熔丝沉积,则m=9,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9分别为电子束电流、加速电压、聚焦电流、加工距离、熔积速率、熔积间距、送丝速率、基材预热温度、真空度;若金属增材制造工艺为电弧增材制造,则m=9,x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8,x9分别为焊接电压、焊接电流、电流频率、加工距离、成形速率、成形间距、送丝速率、基材预热温度、保护气气压;(e)初始化,定义初始温度Ti=T0=0,初始解状态Xi=X0,令当前迭代次数k=0,并将最大迭代次数kmax作为寻优终止条件;(f)当k≤kmax时,独立产生n次随机扰动,得到n个解,选取这n个解中最好解Xj;(g)计算增量ΔF(X)=F(Xj)-F(Xi),若ΔF(X)≤0,则接受新解状态Xi=Xj,同时令Ti=T0×1.01k,k=k+1,否则转入步骤(f);重复迭代,直至当前解状态Xi在若干轮后始终保持不变,转入步骤(h);(h)重复步骤(f)和步骤(g),直至满足k>kmax时停止迭代循环,输出所得温度和初始解转入步骤(i),否则,转入步骤(f);(i)以步骤(h)中的温度和初始解状态作为初始温度和初始解状态开始退火,令当前迭代次数k′=0,并将最大迭代次数k′max和最小温度阈值T′max作为寻优终止条件;(j)当k′≤k′max且T′i≥T′max时,令ΔX′为小的均匀分布的随机扰动;(k)计算增量ΔF(X′)=F(X′j)-F(X′i),若ΔF(X′)≤0,则接受新解状态X′i=X′j,转入步骤(j);若ΔF(X′)>0且exp(-ΔF/(kβT′i))≥rand(0,1),其中,kβ为玻尔兹曼常数,则接受新解X′i=X′j,转入步骤(j);若ΔF(X′)>0且exp(-αF/(kβT′i))<rand(0,1),则直接转入步骤(j);重复迭代,经过充分搜索后,即若干轮后若当前解状态X′i均保持不变时,则转入步骤(l);(l)令T′i=T′0×0.99k′,k′=k′+1,重复步骤(j)和步骤(k),直至满足k′>k′max或T′i<T′max时停止迭代循环,转入步骤(m);(m)输出当前解作为最优温度和最优解即得到金属增材制造构件应力-组织-性能最优协同控制方法。
一种防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法
实质审查的生效专利号: CN115722995A
申请人: 南京航空航天大学;
发明人: 沈理达;李赞松;王东生;高雪松;谢德巧;刘富玺;吕非
申请日期: 2022-11-07
公开日期: 2023-03-03
IPC分类:
B24B27/00
摘要:
本发明提供一种防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法。防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法包括以下步骤:S1:将基材输送进入主体的内部,主体内部的打磨机构对基材表面进行打磨,且清洗机构使用丙酮对打磨后的基材在进行清洗后风干;S2:经过风干的所述基材经过预热后进入激光熔覆机中,激光熔覆机分两次对所述基材进行熔覆,第一次在所述基材的表面熔覆成网纹层结构,第二次再对所述基材表面进行熔覆涂层;S3:涂层完成将所述基材放入加热炉中进行加热去应力退火,然后再进行随炉冷却。本发明提供的防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置及其方法具有降低熔覆过程中、后涂层开裂,且便于将基材表面均匀打磨的优点。
主权项:
1.一种防开裂复合材料耐磨耐蚀涂层的制备装置,其特征在于,包括:基材(1);主体(2),所述主体(2)的内部滑动连接所述基材(1);打磨机构(3),所述打磨机构(3)包括第一砂轮(31)、第二砂轮(32)、第一固定轴(33)、第一六棱柱(34)和螺杆(35),所述主体(2)的内部转动连接多根所述第一固定轴(33),所述第一固定轴(33)的内部滑动连接所述第一六棱柱(34),多根所述第一六棱柱(34)的底端固定连接所述第一砂轮(31)和所述第二砂轮(32);所述主体(2)与所述螺杆(35)之间螺纹连接,且所述螺杆(35)与所述第一六棱柱(34)之间转动连接;清洗机构(5),所述清洗机构(5)包括毛刷(51)、第二固定轴(52)、第二六棱柱(53)、储存箱(54)、活塞(55)、第三固定轴(56)和进料管(57),所述主体(2)的内部转动连接所述第二固定轴(52)和所述第三固定轴(56),所述第三固定轴(56)的内部滑动连接所述第二六棱柱(53),所述第二固定轴(52)和所述第二六棱柱(53)的底端安装所述毛刷(51);所述第三固定轴(56)的内部滑动连接所述活塞(55)和所述第二六棱柱(53),所述第二六棱柱(53)的顶端固定连接所述活塞(55);所述主体(2)的顶端安装所述储存箱(54),所述储存箱(54)的内部安装所述进料管(57),且所述进料管(57)与所述第三固定轴(56)之间转动连接;调节机构(7),所述调节机构(7)安装于所述第三固定轴(56)的内部;驱动机构(4),所述驱动机构(4)安装于所述主体(2)的侧壁,且所述驱动机构(4)连接所述第一固定轴(33)、所述第二固定轴(52)和所述第三固定轴(56);擦拭机构(8),所述擦拭机构(8)与所述基材(1)之间滑动连接;风干机构(6),所述风干机构(6)安装于所述主体(2)的内部。
一种优化原位重熔扫描策略SLM成形高致密度合金的技术方法
实质审查的生效专利号: CN116079070A
申请人: 南京航空航天大学
发明人: 沈理达;汪旻阳;李哲晗
申请日期: 2022-11-07
公开日期: 2023-05-09
IPC分类:
B22F10/28
摘要:
本发明涉及一种优化原位重熔扫描策略选区激光熔化(SLM)成形高致密度合金的技术方法,包括:SLM成形试样的过程中,在每次铺粉扫描一次的基础上进行原位重熔,针对现有基于单一扫描策略的重熔工艺进行优化,采用棋盘格首次扫描成形、蛇形扫描重熔的扫描策略,以消除普通SLM成形试样中的孔隙、裂纹等缺陷,同时降低成形件中的残余应力,获得平均致密度在99.9%以上的高致密度材料。该制造方法的工艺原理简单、成形质量高、可灵活调整相关加工参数、无需对原有SLM设备进行改装,得到的材料致密度高、硬度高、缺陷少、残余应力低。本发明应用于金属增材制造领域。
主权项:
1.一种优化原位重熔扫描策略SLM成形高致密度合金的技术方法,其特征在于,SLM成形过程包含以下步骤:步骤一、使用三维建模软件对打印零件进行STL格式模型构建,将模型导入SLM系统切片软件中,对模型进行分层处理和路径规划,同时设置扫描策略为棋盘格扫描成形、蛇形扫描重熔,完善其余加工参数;步骤二、将切片数据导入到SLM机床中,完成原料添加、基板安装加热、洗气等准备工作,打印在氩气环境中进行,随后按照步骤一中的参数逐层加工直至完成工件成形;步骤三、将打印完成的成形件连带基板一同取出,使用电火花线切割的方式将成形件从基板上切下;步骤四、使用自动研磨机对成形件进行研磨抛光,依次使用400、600、800、1000、1200、1500、2000目SiC砂纸进行打磨,随后依次使用0.5微米、0.25微米金刚石抛光剂进行抛光。使用倒置光学金相显微镜对成形件表面进行观察分析,通过分析软件随机选取三个非边缘部位通过灰度阈值处理进行致密度检测,取平均值为最终致密度结果。
一种兼顾室温高强韧、高热稳定性的难熔高熵合金及其制备方法
发明专利权授予专利号: CN115710667A
申请人: 北京理工大学; 中国原子能科学研究院
发明人: 靳柯; 董亚光; 王本鹏; 薛云飞; 贺新福; 豆艳坤
申请日期: 2022-11-04
公开日期: 2023-02-24
IPC分类:
C22F1/18
摘要:
本发明涉及一种兼顾室温高强韧、高热稳定性的难熔高熵合金及其制备方法,属于高熵合金技术领域。所述难熔高熵合金包含V、Nb、Ta、Ti、Zr以及稀土元素,通过优化各成分的含量获得以BCC相为主且含有微量富(RE,Zr)相或富RE第二相的难熔高熵合金,使其兼具优异室温强塑性匹配和高温稳定性;采用熔炼、冷轧以及高温退火的工艺制备该难熔高熵合金,制备工艺简单,易于实现规模化生产,能够较好地满足先进航空航天、核反应堆系统等对高性能高温结构材料的苛刻要求,应用潜力巨大。
主权项:
1.一种兼顾室温高强韧、高热稳定性的难熔高熵合金,其特征在于:所述难熔高熵合金的化学式按各元素的原子百分比含量记作VaNbbTacTidREeZrf,其中,RE为稀土元素中的至少一种,35<a≤45,35<b≤45,5≤c≤20,5≤d≤20,0.05≤e≤1.0,0≤f≤1.5,75≤a+b≤85,0.2≤e+f≤2.0,a+b+c+d+e+f=100。
一种易脱模分区阵列熔融挤出增材制造热床
发明专利权授予专利号: CN116690981A
申请人: 南京航空航天大学
发明人: 单忠德;张昊;陈意伟;范聪泽;郑菁桦;宋文哲
申请日期: 2022-11-03
公开日期: 2024-05-24
IPC分类:
B33Y50/02
摘要:
本发明提供一种易脱模分区阵列熔融挤出增材制造热床,包括水平设置的热床安装底板、打印平台单元和弹簧钢板;其中所述打印平台单元的连接有升降装置;其中升降装置设置在所述热床安装底板上;其中弹簧钢板设置在打印平台单元上的打印平台上。所述升降装置的顶部通过球头关节轴承与打印平台相连接,打印平台底部固定有热电阻丝,可用于加热打印平台;同时打印平台底部开孔,孔内嵌入高温钐钴磁铁,用于吸附并固定在打印平台表面的弹簧钢板;本发明能够实现大尺寸熔融挤出增材制造零件底部的分区加热和温控;实现大尺寸熔融挤出增材制造零件的脱模。
主权项:
1.一种易脱模分区阵列熔融挤出增材制造热床,其特征在于:包括水平设置的热床安装底板(3)、打印平台单元(2)和弹簧钢板(1);其中所述打印平台单元(2)的连接有升降装置(24);其中升降装置(24)设置在所述热床安装底板(3)上;其中弹簧钢板(1)设置在打印平台单元(2)上的打印平台(21)上。
一种镍基单晶高温合金的恢复热处理方法
发明专利权授予专利号: CN115584455A
申请人: 北京航空航天大学; 中国航发贵州黎阳航空动力有限公司
发明人: 茹毅; 胡云鹏; 周希晨; 张恒; 赵文月; 裴延玲; 李树索; 宫声凯; 肖清云; 张昊; 古鸣; 陈犇
申请日期: 2022-11-01
公开日期: 2023-01-10
IPC分类:
C22C19/05
摘要:
本发明提供了一种镍基单晶高温合金的恢复热处理方法,属于合金材料修复技术领域。本发明通过在特定条件下对待修复镍基单晶高温合金进行固溶处理,可使强化相γ'相及蠕变损伤产生的TCP相等杂质相全部固溶至γ基体,形成γ相单相组织;之后在特定条件下对所得固溶镍基单晶高温合金进行时效处理,可获得合适形貌、尺寸和体积分数的γ'相,γ'相以界面共格的形式从γ相中析出,形成排列规整的立方状结构,使合金组织恢复至初始形貌,同时基本恢复合金的蠕变性能,延长合金使用寿命,节约成本。
主权项:
1.一种镍基单晶高温合金的恢复热处理方法,包括以下步骤:将待修复镍基单晶高温合金在真空或保护气氛中进行固溶处理,得到固溶镍基单晶高温合金;所述固溶处理包括:以第一升温速率自第一初始温度升温至第一固溶处理温度保温12~16h,之后以第二升温速率自第一固溶处理温度升温至第二固溶处理温度保温8~12h,再采用气淬的冷却方式以第一降温速率降温至<300℃;其中,所述第一初始温度<100℃,所述第一升温速率为5~10℃/min,所述第一固溶处理温度为(Ts,γ'+5℃)±5℃,所述Ts,γ'为镍基单晶高温合金中γ'相的起始固溶温度;所述第二升温速率为3~5℃/min,所述第二固溶处理温度为Tf,γ'±5℃,所述Tf,γ'为所述γ'相的完全固溶温度;所述第一降温速率为200~300℃/min;将所述固溶镍基单晶高温合金在真空或保护气氛中进行时效处理,得到修复镍基单晶高温合金;所述时效处理包括:以第三升温速率自第二初始温度升温至时效处理温度保温2~4h,之后采用气淬的冷却方式以第二降温速率降温至<300℃;其中,所述第二初始温度<100℃,所述第三升温速率为5~10℃/min,所述时效处理温度为1050~1110℃;所述第二降温速率为200~300℃/min。
金属粉末专利分析
材料体系分布
制备工艺分布
技术领域分布 (IPC分类)
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B22F10/28(3D打印) • B22F9/04(制粉) •
C23C24/10(涂层) • C22C19/05(镍合金) •
B33Y50/02(控制) • C22F1/18(热处理)