多材料螺钉功能分级设计提升发动机维护性能

何 泽远, 李 佳豪, 赵 佳豪, 金 田源, 杨 王飞
西安航空职业技术学院

摘要


针对内燃机维修中的耐磨性与断裂韧性问题，我们给出了通过多材料添加制造（MMAM）形成的功能性分
级多材料螺钉紧固器，该螺钉具备沿径向渐变的微观结构，从螺纹表层的氮化钛强化金属基复合材料向延展性较好
的Ti-6Al-4V或者HSLA钢芯转变，利用有限元分析对其加以改良，从而缓解循环负荷作用时出现的应力集中现象，
在直接能量沉积进程当中，借助动态调节激光功率以及扫描速率精准把控成分梯度，至于型芯，则依靠粉末床融化
工艺来塑造，保证结构完整无损。喷丸强化、渗氮等后处理工艺提升了表面性能，这种设计把表面和散装材料的要
求分开，不损害断裂韧性，从表面1.2GPa到芯部800MPa的屈服强度梯度被达成，实验表明，和传统的整体紧固件
比较起来，扭矩-张力性能和热循环阻力的可靠性更强，这种方法显示了MMAM在设计具有空间定制特性的重要组
件方面的潜力。

关键词


多材料添加制造（MMAM）；耐磨性；断裂韧性；功能性分级多材料螺钉紧固器；空间定制特性

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