背景 这项提议活动是 ET-215(军用飞机发动机的热和环境屏障涂层)的主要成果,它源自 AVT-250 第 4 章的发现和结论。AVT-250 专注于飞机燃气涡轮发动机的环境颗粒 (EP) 异物损坏 (FOD)。AVT-250 技术团队的结论和建议使增强的发动机设计和测试方法能够减轻 EP-FOD 的影响,以及更强大的工具、模型和其他产品,为在 EP 环境中飞行建立最佳实践。
O li M d 10th J 2025 12 30 16 30 背景:高温材料通常用于发电厂和航空发动机的恶劣环境中。在这种苛刻的工业环境中,通常使用基于钛合金、镍基高温合金和钢的高温合金。此外,热障涂层(如铂铝化物)和中间层对于保护镍基高温合金在使用过程中免于快速劣化非常重要。材料加工、性能、微观结构和测试对于成功使用这些材料至关重要。本课程旨在介绍这些先进材料及其加工、性能和测试,用于能够抗蠕变、氧化和热疲劳的高温。本课程涉及以上所有方面。
Inconel 738 是一种镍基高温合金,由于具有抗疲劳、高屈服强度、耐腐蚀和热稳定性等优异性能,主要用于航空航天 [ 1-4 ] 和石油工业 [ 5 ] [ 6 ]。Inconel 738 高温合金的力学性能取决于微观结构参数,例如金属间化合物 γ ′ 相 (Ni 3 (Al, Ti)) 的体积分数以及 γ ′ 颗粒的尺寸、分布和形状[ 7-9 ]。然而,燃气轮机的发展导致使用温度越来越高,并且经常出现腐蚀问题 [ 1 , 2 ]。已经对不同的涂层进行了评估以增强腐蚀性能;例如,用于高温应用的涂层包括扩散和热障涂层 [ 10 ]。 Inconel 625 因含有高含量的铬、镍和钼 [11-13],保证了出色的耐腐蚀和抗氧化性能,被广泛用作腐蚀环境的涂层材料 [14]。Inconel 625 也是海洋环境和切削刀具的良好涂层 [15]。因此,可以预见,使用抗氧化涂层(如 Inconel 625)可以防止燃气轮机敏感部件受到严重损坏 [16]。在本研究中,通过横向激光熔覆在 Inconel 738 基材上涂覆了 Inconel 625 镍基高温合金。目前,有多种表面涂层方法可供选择,如机械法[17]、化学法[18-21]、溶胶-凝胶法[22]、氧化法[23,24]、渗碳法[25]、离子注入法[26,27]、热法[28,29]和熔覆法[30]。激光熔覆(LC)是一种先进的表面改性技术[31,32],常用于工业应用,例如
除了结构紧凑、维护成本低之外,燃气轮机还可以使用多种燃料源,这使其成为高效生产能源的自然选择。 因此,在过去 40 年里,燃气轮机在电力行业(包括公用事业、工业工厂以及航空业)中的应用越来越广泛。 [6] 在联合循环运行中,当入口温度超过 1400°C 时,效率可高达 63%。 [2] 因此,人们采用了不同的策略来保护当前使用的镍基高温合金,例如沉积氧化钇稳定化氧化锆热障涂层 (TBC) 和强化薄膜冷却。然而,当考虑长时间使用(t>10000h)时,这一标准并不现实,因为TBC在900°C以上时会快速蠕变,再加上其热膨胀系数(CTE)与合金的热膨胀系数相差很大,会增加剥落的风险,并限制金属基部件在涡轮发动机中的使用。[7–10] 尤其是设想未来的燃气轮机将使用氢或氨等无碳燃料源,水蒸气是燃烧的主要产物之一,会加剧这些合金的降解。[5,11–13] 因此,为了减少温室气体排放和提高燃气轮机效率,需要用更坚固、耐氧化和腐蚀的材料来替代它们,这些材料可以在更高的温度下使用。由于密度低、热膨胀系数低(3-5.5×10−6K−1)、抗高温蠕变性和熔点高,Si3N4、SiC、SiC/SiC复合材料等非氧化物硅基陶瓷在燃烧环境中的应用非常突出[14–21]。
本信息征询书旨在收集高超音速武器系统吸气式发动机供应商基地的国内生产能力和产能信息。吸气式发动机可使武器射程更远,并将更多有效载荷投向目标。这些发动机系统包括冲压发动机、超燃冲压发动机、联合循环发动机、空气增强火箭和旋转爆震发动机。在发射这些系统之一的过程中,火箭助推器或常规发动机将飞行器加速到至少超音速,然后切换到高超音速推进能力,以高马赫数和高 g 载荷飞向目标。这种飞行状态会在系统中产生巨大的热、机械和声学应力。武器在其大部分任务过程中都会经历这些应力,而传统战略导弹只会在其弹道的最后阶段才会经历这种环境。吸气式发动机及其子系统、部件、子组件和组成材料都是专门为高超音速飞行这一独特恶劣环境设计和生产的,扩大其生产对于美国国防部高超音速导弹打击战略的成功至关重要,该战略被视为国防必不可少的一部分。助推巡航高超音速导弹在整个任务期间必须承受至少 2,000 华氏度的停滞温度,所有冷却源都必须来自燃料或辅助冷却剂,这些冷却剂在弹道过程中会被热浸透。此外,由于这些系统的速度比传统系统快 5 到 8 倍,因此发动机必须经过特殊设计,以便在高超音速下吸入空气并燃烧燃料,同时保持一致的性能;发动机的所有部件必须可靠地适应这种环境并以高精度运行,才能执行任务。这项艰巨的任务需要专门的设备、材料、工具和设计,以构建新颖的进气口和燃烧室几何形状、先进的燃油喷射系统、高性能燃料、有效的热管理系统以及耐用的发动机结构,如喷嘴喉口、出口锥和其他支撑部件。这些发动机的部件通常采用先进的增材制造、工具、热障涂层、射线检查和电子束焊接技术制造,以实现必要的性能。到目前为止,国防部已经支持了这一领域的概念验证和原型设计工作,但需要扩大工业基础能力以满足预期的未来需求。此外,目前的发动机设计是保密的,漫长的供应链(例如,
晶格热导率(κL)是晶体固体的一个重要特性,对热管理、能量转换和热障涂层具有重要意义。基于密度泛函理论(DFT)的计算工具的进步使得能够有效利用基于声子准粒子的方法来揭示各种晶体系统的潜在物理原理。虽然高阶非谐性通常用于解释晶体中的异常传热行为,但DFT中的交换关联(XC)函数对描述非谐性的影响却在很大程度上被忽视了。XC 函数对于确定 DFT 描述固体和分子中电子/离子之间相互作用的准确性至关重要。然而,固体物理中大多数XC泛函主要侧重于计算只需要原子偏离平衡态很小位移(在谐波近似内)的性质,如谐波声子和弹性常数,而非谐性则涉及较大的原子位移。因此,对于XC泛函来说,在非谐性水平上准确描述原子相互作用更具挑战性。本研究采用多种XC泛函,如局部密度近似(LDA)、Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)、固体和表面的修正PBE(PBEsol)、优化的B86b泛函(optB86b)、修正的Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria(revTPSS)、强约束和适当范数泛函(SCAN)、正则化SCAN(rSCAN)和正则化恢复SCAN(r2SCAN)以及不同的扰动阶数,包括谐波近似内的声子(HA)加三声子散射(HA+3ph)、用自洽声子理论计算的声子(SCPH)加三声子散射(SCPH+3ph)、SCPH声子加三声子和四声子散射,系统地研究了16种具有岩盐和闪锌矿结构的二元化合物的室温κL。 (SCPH+3,4ph)。结果表明,XC 函数与扰动阶表现出强纠缠,计算出的 κ L 的平均相对绝对误差 (MRAE) 受 XC 函数和扰动阶的强烈影响,导致误差抵消或放大。在 HA+3ph 级别的 revTPSS (rSCAN)、在 SCPH+3ph 级别的 SCAN (r 2 SCAN) 和在 SCPH+3,4ph 级别的 PBEsol (rSCAN) 中实现了最小 (最大) MRAE。在这些函数中,PBEsol 在最高扰动阶下表现出最高的精度。SCAN 相关函数表现出中等精度,但存在数值不稳定性且计算成本高的问题。此外,所有 XC 函数都识别出了四次非谐性对岩盐和闪锌矿结构中 κ L 的不同影响,这归因于这两种结构中不同的晶格非谐性。这些发现对于选择合适的泛函来描述非谐声子提供了有价值的参考,并为高阶力常数计算提供了见解,有助于开发更精确的固体材料XC泛函。
苏迪普托;巴斯,拉维·N;戈萨尔,苏吉特; Padmanabham,G 智能制造杂志,2018,29,175-190 54. Sahoo, Santosh Kumar;比绍伊,比布杜塔;莫汉蒂,乌彭德拉·库马尔; Sahoo,Sushant Kumar;萨胡,贾姆贝斯瓦尔;沐浴,拉维·纳图拉姆 (Ravi Nathuram);激光束焊接对工业纯钛微观结构和力学性能的影响印度金属研究所学报 70 1817-1825 2017 55. S. Pradheebha、R. Unnikannan、Ravi N. Bathe、K. Chandra Devi、G. Padmanabham 和 R. Subasri;纹理对溶胶-凝胶纳米复合涂层表面润湿性的影响国家技术杂志 13 3 19-23 2017 56. Narsimhachary,D;巴斯,RN; Dutta Majumdar,J;帕德马纳巴姆,G;巴苏,A; 6061-T6铝合金双道激光焊缝组织与力学性能。工程中的激光 (Old City Publishing) 33 2016 57. Rikka, Vallabha Rao; Sahu,Sumit Ranjan;塔德帕利,拉贾帕;巴斯,拉维;莫汉,泰雅加拉詹;普拉卡什,拉朱;帕德玛纳布姆,加德;戈帕兰,拉加万;用于锂离子电池外壳的脉冲激光焊接不锈钢和铝合金的微观结构和力学性能 J Mater Sci Eng B 6 9–10 218-225 2016 58. Moharana, Bikash Ranjan; Sahu,Sushanta Kumar; Sahoo,Susanta Kumar;巴斯,拉维;通过 CO2 激光对 AISI 304 至 Cu 接头的机械和微观结构性能的实验研究工程科学与技术,国际期刊 19 2 684-690 2016 59. Bathe, Ravi;赛克里希纳,V;尼库姆布,SK; Padmanabham,GJAPA;灰铸铁的激光表面纹理化以改善摩擦学行为应用物理 A 117 117-123 2014 60. Bathe, R;帕德马纳巴姆,G;热障涂层高温合金中激光钻孔的评估材料科学与技术 30 14 1778-1782 2014 61. Bathe, Ravi;辛格,阿希什 K;帕德马纳巴姆,G;脉冲激光修整金属结合剂金刚石砂轮对切削性能的影响材料与制造工艺 29 3 386-389 2014 62. Narsimhachary,D;巴斯,拉维·N;帕德马纳巴姆,G;巴苏,A; 6061 T6铝合金激光焊接温度分布对微观组织和力学性能的影响材料与制造工艺 29 8 948-953 2014 63. Yagati, Krishna P;巴斯,拉维·N; Rajulapati,Koteswararao V; Rao,K Bhanu Sankara;帕德马纳巴姆,G;铝合金与钢的无焊剂电弧焊接钎焊材料加工技术杂志 214 12 2949-2959 2014 64. Nikumb, Suwas;巴斯,拉维;克诺夫,乔治 K;汽车、柔性电子和太阳能领域的激光微加工技术 太阳能、显示器和光电子设备的激光加工和制造 III 9180 17-26 2014 65. Padmanabham, G;克里希纳·普里亚,Y;帕尼·普拉巴卡,KV;拉维,N;洗澡,BhanuSankara Rao;P-MIG 和冷金属转移 (CMT) 工艺制成的铝钢接头界面特性和力学性能比较焊接研究趋势:第 9 届国际会议论文集 227-234 2013 66. Bathe, G. Padmanabham 和 Ravi;材料激光加工的应用 Kiran 24 2 2013 年 3 月 14 日 67. Padmanabham, G; Priya, Y Krishna; Prabhakar, KV Phani; Bathe, Ravi N;脉冲 MIG 和冷金属转移 (CMT) 工艺制成的铝钢接头界面特性和力学性能比较焊接研究趋势 2012:第 9 届国际会议论文集 227 2013 68. Chaki, Sudipto;Ghosal, Sujit; Bathe, Ravi N; 使用 GA-ANN 混合模型对脉冲 Nd:YAG 激光切割铝合金板的切口质量预测和优化国际机电一体化与制造系统杂志 5 4-Mar 263-279 2012 69. Sanikommu, Nirmala;Bathe, Ravi;Joshi, AS;激光冲击钻孔中的突破检测。工程激光(Old City Publishing)17 2007 70. Jejurikar, Suhas M;Banpurkar, AG;Limaye, AV;Patil, SI;Adhi, KP;Misra, P;Kukreja, LM;Bathe, Ravi;通过脉冲激光沉积在 Si(100)上沉积的异质外延 ZnO 薄膜的结构、形态和电学特性:空气中退火(800 C)的影响 应用物理学杂志 99 1 2006 71. Sahasrabudhe, MS; Patil, SI; Date, SK; Adhi, KP; Kulkarni, SD; Joy, PA; Bathe, RN;磁性(Fe+ 3)和非磁性(Ga+ 3)离子掺杂在 Mn 位对 La0. 7Ca0. 3MnO3 传输和磁性的影响 固态通信 137 11 595-600 2006 72. Ogale, SB; Bathe, RN; Choudhary, RJ; Kale, SN; Ogale, Abhijit S; Banpurkar, AG; Limaye, AV;边界效应对薄沉降颗粒堆稳定性的影响 Physica A: 统计力学及其应用 354 49-58 2005 73. Alves, G; Doerr, TP; Arenzon, JJ; Levin, Y; Avelar, AT; Monteiro, PB; Bai, BD; Jiang, W; Banpurkar, AG; Ogale, SB;第 354 卷作者和论文索引 psychology 354 463 2005 74. Sahasrabudhe, MS; Bathe, RN; Sadakale, SN; Patil, SI; Date, SK; Ogale, SB;La0. 7Ca0. 3MnO3 中 Mn 位金属离子取代的影响:电荷、自旋、离子半径和Ravi N; 使用 GA-ANN 混合模型对脉冲 Nd:YAG 激光切割铝合金板的切口质量预测和优化国际机电一体化与制造系统杂志 5 4-Mar 263-279 2012 69. Sanikommu, Nirmala;Bathe, Ravi;Joshi, AS;激光冲击钻孔中的突破检测。工程激光(Old City Publishing)17 2007 70. Jejurikar, Suhas M;Banpurkar, AG;Limaye, AV;Patil, SI;Adhi, KP;Misra, P;Kukreja, LM;Bathe, Ravi;通过脉冲激光沉积在 Si(100)上沉积的异质外延 ZnO 薄膜的结构、形态和电学特性:空气中退火(800 C)的影响 应用物理学杂志 99 1 2006 71. Sahasrabudhe, MS; Patil, SI; Date, SK; Adhi, KP; Kulkarni, SD; Joy, PA; Bathe, RN;磁性(Fe+ 3)和非磁性(Ga+ 3)离子掺杂在 Mn 位对 La0. 7Ca0. 3MnO3 传输和磁性的影响 固态通信 137 11 595-600 2006 72. Ogale, SB; Bathe, RN; Choudhary, RJ; Kale, SN; Ogale, Abhijit S; Banpurkar, AG; Limaye, AV;边界效应对薄沉降颗粒堆稳定性的影响 Physica A: 统计力学及其应用 354 49-58 2005 73. Alves, G; Doerr, TP; Arenzon, JJ; Levin, Y; Avelar, AT; Monteiro, PB; Bai, BD; Jiang, W; Banpurkar, AG; Ogale, SB;第 354 卷作者和论文索引 psychology 354 463 2005 74. Sahasrabudhe, MS; Bathe, RN; Sadakale, SN; Patil, SI; Date, SK; Ogale, SB;La0. 7Ca0. 3MnO3 中 Mn 位金属离子取代的影响:电荷、自旋、离子半径和Ravi N; 使用 GA-ANN 混合模型对脉冲 Nd:YAG 激光切割铝合金板的切口质量预测和优化国际机电一体化与制造系统杂志 5 4-Mar 263-279 2012 69. Sanikommu, Nirmala;Bathe, Ravi;Joshi, AS;激光冲击钻孔中的突破检测。工程激光(Old City Publishing)17 2007 70. Jejurikar, Suhas M;Banpurkar, AG;Limaye, AV;Patil, SI;Adhi, KP;Misra, P;Kukreja, LM;Bathe, Ravi;通过脉冲激光沉积在 Si(100)上沉积的异质外延 ZnO 薄膜的结构、形态和电学特性:空气中退火(800 C)的影响 应用物理学杂志 99 1 2006 71. Sahasrabudhe, MS; Patil, SI; Date, SK; Adhi, KP; Kulkarni, SD; Joy, PA; Bathe, RN;磁性(Fe+ 3)和非磁性(Ga+ 3)离子掺杂在 Mn 位对 La0. 7Ca0. 3MnO3 传输和磁性的影响 固态通信 137 11 595-600 2006 72. Ogale, SB; Bathe, RN; Choudhary, RJ; Kale, SN; Ogale, Abhijit S; Banpurkar, AG; Limaye, AV;边界效应对薄沉降颗粒堆稳定性的影响 Physica A: 统计力学及其应用 354 49-58 2005 73. Alves, G; Doerr, TP; Arenzon, JJ; Levin, Y; Avelar, AT; Monteiro, PB; Bai, BD; Jiang, W; Banpurkar, AG; Ogale, SB;第 354 卷作者和论文索引 psychology 354 463 2005 74. Sahasrabudhe, MS; Bathe, RN; Sadakale, SN; Patil, SI; Date, SK; Ogale, SB;La0. 7Ca0. 3MnO3 中 Mn 位金属离子取代的影响:电荷、自旋、离子半径和SB;第 354 卷作者和论文索引 心理学 354 463 2005 74. Sahasrabudhe,MS;Bathe,RN;Sadakale,SN;Patil,SI;Date,SK;Ogale,SB;La0.7Ca0.3MnO3 中 Mn 位金属离子取代的影响:电荷、自旋、离子半径和SB;第 354 卷作者和论文索引 心理学 354 463 2005 74. Sahasrabudhe,MS;Bathe,RN;Sadakale,SN;Patil,SI;Date,SK;Ogale,SB;La0.7Ca0.3MnO3 中 Mn 位金属离子取代的影响:电荷、自旋、离子半径和