项目名称: 钛合金同步感应激光成形修复的“本体-热影响区-修复区”组织性能协调控制

项目编号: No.51475380

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 谭华

作者单位: 西北工业大学

项目金额: 88万元

中文摘要: 本项目采用金属冶金学与结构力学学科交叉的研究方法,解决钛合金激光成形修复中本体-热影响区-修复区体系的组织、性能协调控制的关键问题。利用同步感应辅助的方法,拓展激光成形修复的热行为调控能力。结合实验测量和有限元方法,建立感应-激光成形修复的热-力耦合模型,揭示复合工艺对热行为和应力变形的影响规律并建立调控机制;基于热模拟实验及区域组织、性能表征,探明热行为对修复区、热影响区显微组织及区域性能的影响,建立各区域工艺-热行为-组织-性能的关联,并提出控制原理;建立修复件承载模型,基于承载过程力学分析和动态过程观测,揭示载荷作用下本体-热影响区-修复区的应力传递、分布规律及失效机理;结合结构力学优化方法,提出本体-热影响区-修复区的协调设计原理及优化方案。据此,实现各区域的组织、性能协调控制,提高修复件的综合力学性能。项目研究成果将为钛合金高性能成形修复奠定重要的理论和技术基础。

中文关键词: 激光成形修复;同步感应;钛合金;组织性能;协调控制

英文摘要: The interdisciplinary method combining the metal metallurgy and the structural mechanics was employed to solve the key science problem of coordinated control of the microstructure and mechanical properties in the base-heat affected zone-repaired zoneduring laser forming repair of titanium alloys. A composite induction laser forming repair technology was proposed to expand the thermal behavior regulatory capacity during laser forming repair. Firstly, a finite element model coupling the thermal-force during induction laser repair was established based on the experimental measurement and the finite element analysis. The influences of the composite processing parameters on the thermal behavior and the stress deformation were disclosed and the regulation and control mechanism was established. The influences of the thermal behavior on the microstructure and the mechanical properties were proved and the relationship among the processing parameters, thermal behavior, microstructure and mechanical properties was established based the thermal simulation experiment and the characterization of the microstructure and mechanical properties. A load-bearing model was established, and the stress transfer, regularities of stress distribution and failure mechanism of the base-heat affected zone-repaired zone under the loading were studied based on the mechanical analysis and the dynamic analysis of the deforming. Further, the coordinated design and the optimization of the base-heat affected zone-repaired zone were proposed based on the optimization of the structural mechanics. Finally, the regulation and control of the microstructure and mechanical properties of the base-heat affected zone-repaired zone was realized and the synthesis mechanical properties of the repaired parts were improved. The research will lay a theoretical and technical foundation for the high performance repair of the titanium alloys.

英文关键词: Laser forming repair;Composite induction;Titanium;Microstructure and mechanical properties;Coordinated control

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