先进的加工
航空航天合金和先进材料的高级加工/磨削
首席教授:博士. 阿尼尔斯利瓦斯塔瓦
重点领域:
1. 提高航空航天合金的可加工性
钛基和镍基合金由于具有较高的比强度,在军事和航空航天领域的应用越来越广泛, 韧性, 耐蚀性, 高温性能及与高分子复合材料的相容性. 这些材料性能是某些关键部件(如机翼支撑和喷气发动机部件)的基本要求. 几十年来,, 这些合金的高速加工引起了研究人员的极大兴趣, 由于钛合金固有的低导热性和在高温下与其他材料具有较高的化学反应性,因此难以加工. 我们最近开展了“钛合金的高速加工”和“镍基合金的高性价比磨削”的研究. 这些研究得到了美国国家科学基金会(NSF)和国防部(DLA-IBIF)的支持。, 分别.
在(a) 750°C加热时,Ti-6Al-4V中形成的微观结构的SEM背散射电子显微图, (b) 815 °C, (c) 900 °C, (d) 950℃. 在测试温度下,较暗的相为α,较亮的相为β
α相钛合金在不同速率和温度下的流动应力:(a)流动应力随应变速率的变化;(b)流动应力随温度的变化. 然而, 在这些技术商业化和用于生产之前,还有很多工作要做. 在开发先进刀具材料方面,我们有开拓和创新的思路, 设计和开发流程优化,以提高制造业的生产力和成本/能源节约. 这项研究将有助于工具制造商, 设计最佳刀具切削刃几何形状, 选择最佳涂层,并为最终用户提供最佳的加工参数,以经济有效地加工航空航天合金.
2. 航空航天新型复合材料加工优化研究
国防工业的严格要求,即., 重量轻, 低运营和制造成本, 由于部件寿命的延长,航空航天飞行器需要使用最先进的材料. 碳纤维增强聚合物(CFRP)被广泛使用,它提供了良好的强度和硬度组合以及聚合物般的延展性,可以用于各种国防/航空航天应用. 虽然这些先进的材料系统目前正在研究各种国防相关应用, 很少知道他们的可加工性和优化加工过程,以提高生产率和成本效益.
复合材料研究的最新突破也导致陶瓷基复合材料(cmc)的发展,用于制造机身和发动机/推进系统部件. 它们的优点是明显的低比重, 与单片陶瓷或金属结构相比,在大温度范围内具有高比强度和抗损伤性. 研究工作的目标将是研究和优化这些用于国防应用的最先进材料的可加工性. 为了研究在这些材料中起作用的基本材料去除机制,将在实验和建模方面进行努力.
而实验研究有望揭示这些材料的可加工性的重要见解, 建模研究对于理解在这些材料中观察到的加工趋势的基本材料去除机制至关重要. 我们将使用基于微观结构的建模方法来加工cfrp和cmc材料.
3. 本研究小组最近发表的论文
- X. P. 张,R. Shivpuri, A. K. 斯利瓦斯塔瓦, 高速加工钛合金Ti-6Al-4V的一种新的微观组织敏感流动应力模型, 制造科学与工程学报, 卷. [j] .农业工程学报,2017,35(5):1104 - 1104。
- 哈里什·库马尔,塞希杰帕尔·辛格,还有 阿尼尔斯利瓦斯塔瓦, 交变磁场对黄铜管内表面改性的参数化研究, Procedia制造业, 爱思唯尔, 卷. 5, 2016, pp. 1234-1248
- 张雪萍,Rajiv Shivpuri, Anil K. 斯利瓦斯塔瓦, 钛合金高速加工中的切屑断裂行为, 制造科学与工程学报, 卷. 2016年8月,第138页. 081001: 1-14,
- K. 斯利瓦斯塔瓦 和R. 帕维尔, 直接金属激光烧结(DMLS®)技术生产Ti-6Al-4V零件的磨削研究, 国际机电一体化与制造系统杂志, 卷. 8号. 5/6, 2015, pp. 223-242,
- 张X. P.Shivpuri R., 斯利瓦斯塔瓦一. K., 双相钛合金高速加工中相变在切屑分割中的作用, 材料加工技术学报. 卷. 214 (12), 2014, pp. 3048-3066,
- H. 山口, A. K. 斯利瓦斯塔瓦, M. Tan和F. 桥本, 钛合金高速切削刀具的磁磨料精加工, 制造科学与技术学报, 卷. 7, 2014, pp. 299–304,
- C. 纳,年代. G. Kapoor A. K. 斯利瓦斯塔瓦, J. 艾弗森, 基于雾化的钛合金切削液(ACF)系统的液滴喷射行为研究, 反式. [j] .机械工程学报,2014,第2期,第2页. 021004.
- X. P. 张,R. Shivpuri, A. K. 斯利瓦斯塔瓦, 双相钛合金高速加工中相变在切屑分割中的作用, J. 机械工程学报,2014,44 (6),pp . 391 - 391. 3048–3066,
- C. 纳,年代. G. Kapoor A. K. 斯利瓦斯塔瓦, J. 艾弗森, 基于雾化的切削液(ACF)喷射系统加工钛时流体浓度的影响, 制造工艺杂志, 15(4), 2013, pp. 419-425,