2013民航联合基金计划书

1、家自然科学基金资助项目计划书资助类别：联合基金项目亚类说明：培育项目附注说明：联合研究基金项目名称：叶片修复中激光与材料相互作用机理及研究资助经费：40万元执行年限：2014.01-2016.12：市东丽区津北公路2898号中国大学航空地面特种设备研究基通讯地址：地：300300：电子邮件：w依托：中国大学联 系 人：填表日期：国家自然科学基金制Ver：1.015.930国项目批准号U1333121申请代码F01归口管理部门依托代码30030008A1358-2485国家自然科学基金资助项目计划书填报说明一、项目收到关于国家自然科学基金资助项目批准及有关事项（以下简称批准通知）后，请认真阅读本

2、填报说明和自然科学基金相关项目及财务管理办法（查阅http:/），按批准通知的要求认真填写国家自然科学基金资助项目计划书（以下简称计划书）。二、填写计划书时要求科学严谨、实事求是、表述清晰、准确。计划书经主管科学部审核批准后，将作为项目研究计划执行和检查、验收的依据。三、计划书简表部分自动生成，其他部分按以下要求填写：（一） 各类获资助项目都必须填写中、英表。（二） 正文撰写：要及词，按批准经费填报经费1.对于面上项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目，如果批准通知中没有修改要求的，只需选择“研究内容和研究目标按照申请书执行”即可；如果批准通知中明确要求调整研究内容的，须选择“根据研究方案修

3、改意见更改”并填报相关修改内容。2.对于重点项目、项目、科学仪器基础研究专款项目及国家科研仪器设备研制专项（申请）项目，须选择“根据研究方案修改意见更改”，根据批准通知的要求填报研究内容，不得自行降低、更改研究目标（或仪器研制指标）或缩减关键的研究内容。此外，还要突出以下几点：1)研究的难点和在实施过程中可能碰到研究方案和技术路线；（或仪器研制风险），拟采用的2)项目主要参与者分工，并请说明课题及合作之间的关系与分工。3.对于国家杰出青年科学基金、优秀青年科学基金和海外及学者合作研究基金项目，须选择“根据研究方案修改意见更改”，按下列提纲撰写：1) 研究方向； 2)结合国内外研究现状，说明研究

4、工作的学术和科学意义（限两个页面）；3)4)5)研究内容、研究方案及预期目标（限两个页面）；分年度进度安排；研究队伍的组成情况。4.对于其他类型项目，参照面上项目填报。第1页简表第2页申请者信息姓名男出生年月1979年06月民 族学位博士电话电子邮件w传真个人网页工 作中国大学所 在 院 系 所航空自动化学院机械电子工程系依托单位信息名称中国大学代码30030001联系人电子邮件电话地址http:合作单位信息单位名称代码工业大学30016001项目基本信息项目名称叶片修复中激光与材料相互作用机理及研究资助类别联合基金项目亚 类 说 明培育项目附注说明联合研究基金申请代码F01:电子学与信息系统

5、F050608:激光技术及应用基地类别中国地面特种设备执行年限2014.01-2016.12资助经费40.0000万元项目摘要第3页中 要(500字以内)：激光再制造能量可控、材料选择广，成为叶片修复发展的新方向。激光粉末流和熔池存在能量、动量和质量传输物理行为，直接影响叶片修复后材料熔合、精度、变形与裂纹。通过激光与材料相互作用研究，分析激光在超细金属粉末流中散射、衍射、吸收和透射机理，建立激光与粉末流和基体耦合模型；采用放样2D叶型曲线方法构建叶片缺陷模型，蚁群算法优化激光修复路径，正交试验方法确定最佳工艺参数。开展SHPB实验，建立材料应力应变曲线，构建其动态本构关系，分析叶片变形机制及

6、其动态力学行为，为叶片修复材料选择提供依据；分析叶片裂纹形成、成核与长大效应，探讨热冲击对损伤发展的影响机理。有望在叶片激光修复理论、材料选择和质量与性能评价方面取得突破，研制出超细金属粉末输送系统、激光工作头、过程监测与光谱检测系统，建立叶片激光修复工艺数据库，制定质量与性能评价标准，为叶片激光修复工业应用提供理论依据和工艺参考。(不超过5个，用分号分开): 叶片 ;激光熔覆Abstract(limited to 500 words)：Laser re-manufacturing is energy controllable with wide range of materials, th

7、us es a new method for aero-engine blade repairs. Energy, momentum and ma ss are transferred with las owder flow o the bath, affecting the fuof materials, preci, deformation, and factures after the blade is repaired.A study on theeraction of laser and materials is conducted toyze th e scattering, di

8、ffraction, absorption, and transmismechanism of laser in ultrafine metalder flow, so to build a coupling mbetn laser and po wder as well as the matrix. The laying-off 2D blade curving method is adopted to establish the defect mof the blade, the ant colony algorithm is appd to optimize the repair rou

9、tes, and the orthogonalperformed to deter mine the optimal prosing parameters.SHPB experiment is developed to plot material stress strain curve, and build a dynamic constitutive relationship for yzing the deformation mechanism a nd mechanic behaviors of the blade, such to provide eviden for selectin

10、g re pair materials. The forming of cracks and nucleation and growth effects are al so studied to explore the effect of thermal shock on the development of damage.A breakthrough is expectedhe blade laser repair theory, selection of ma terials and the evaluation of quality and performance. Ultrafine

11、metalder transmissystem, laser head, pros monitoring and spectrum detection sys tems will be developed, a database for blade laser repair pros parameters w ill be established, a quality and performance evaluation criteria will be prop osed, so to provide theoretical evidence and prosing referenfor b

12、lade l aser repair applications.Keywords(limited to 5 keywords,seperated by;): Blade ;Aero-engine ;Laser cladding项目要员第4页号出生年月学位名称电子邮件项目分工年工作时间（月）11979.06男博士中国大学 HYPERLINK mailto:wangtaotdme163.c wangtaotdme163.c om项目102王云1954.01男教授博士工业大学02224577283激光与材料作用机理63书明1964.07男教授博士中国大学02224092415叶片损伤分析641981

13、.03男博士工业大学02224585576设备研制与工艺751963.12男博士中国大学02224092602叶片变形及裂纹分析66王1985.04男士中国大学02224092595缺陷模型与路径划107杰1983.01男士中国大学02224092615tangM_叶片性能测试108方1980.11男博士生士工业大学02224592627yan HYPERLINK mailto:1108163.c 1108163.c om激光粉末流与熔池检测89月1986.10男士生学士中国大学02224092498liyuelinlove163. com叶片性能测试实验1010博1985.04男士生学士中国

14、大学02224092498激光修复工艺实验10人数催中博士后博士生士生10520012经费乘表(金乱:万元)第5页制说明：在填报本表之，请根据项目资助类别认真阅读相关的资助经费管理办法；经费的制以申请书中 的经费申请表为基础，以国家自然科学基金项目资助批准通知资助金乱为依据；制经费时，不考不可预见和期；与试制仪器设备在5万元以上（5万元）时，须在报正文中项说明用和必要性。科目经费备注（计算依据与说明） 经费32.00001. 科研业务费17.9000(1) 测试/计算/分析费3.0000SE0、;射线、SHPB测试(2) 能/动力费8.0000催激光系统开机0.1万/时 80时(3) 会费/费

15、4.2000航空修业调研，国内学术会(4)出物/文/信息传事务费2.70006-8学术及资料查检(5) 其他02. 实验材料费8.6000(1) 材料/试/费7.8000金属粉末，试样，试，(2) 其他0.8000实验工及材3. 仪器设备费3.0000(1) 0(2) 试制3.0000叶片，&D监测系统与光检测系统4. 实验改费0.5000实验改造5. 作费2.0000外工，系统标定，叶片动力学测试 国合作费3.00001. 出国费3.00002人国会及技术交流2. 外合作生费03. 办学术会费04. 其他0 费3.0000直接参项目研究的、博士生的务费用 费2.0000不得超过经费的5 合

16、计40.0000本项目经费国家其他计划资助经费0其他经费资助(部门)0经费合计0正文通讯评审意见：叶片是发的重要零，它在高温高压等恶劣环境下工作，在使用过程中叶片会产生裂纹而逐渐失效，对失效叶片进行修复对于节能、环保、降低成本具有重要的实际应用价值，也是绿色再制造的重要应用领域，因而得到各国业的高度重视。本课题即开展激光精密修复技术的研究，重点开展激光束与超细金属粉末流及叶片机体耦合作用机理、叶片三维模型重建及缺陷模型提取、激光修复路径规划及工艺优化、修复叶片变形、裂纹机制及其质量与性能评价四方面的研究。目标明确，内容合理，抓住了叶片修复的重点与难点。技术路线基本合理可行，申请者有很好的前期工

17、作基础，所在具备进行本项目的研究条件，能够完成预定的研究任务。经费基本合理。建议在如下几个方面进行完善：1、在拟解决的关键科学问题方面需要进一步推敲，如三维模型重建技术是一个成技术了，即使旧叶片由于变形等原因会产生信息丢失或失真，但完全可以用同型号的新叶片通过三维反求题进行研究；进行建模，所以该问题不宜作为关键科学问2、在研究内容方面希望增加修复叶片适航性检验方面的内容，确保修复后的叶片在的适用性；3、技术路线叶片三维模型重建部分，可以用同型号新叶片获取，术路线过于复杂，且不一定实用。采取的技一、叶片为非限寿件，维修中可进行修复。项目拟研究航空发动机叶片激光修复的机理与，有重要的科学研究意义和

18、工程应用价值。项目研究激光束与超细金属粉末流的相互作用有望在叶片激光修复理论中取得创新。项目建立的叶片修复数据库对维修有潜在的应用价值。二、项目研究内容完整，研究目标明确，拟解决的关键科学问题提炼准确。三、项目的整体研究方案和可行性分析合理。四、项目研究队伍该项目拟研究合理，前期工作基础和研究条件均较好，经费合理。叶片修复中的激光与材料相互作用机理及相关关键技术，该项目国内外研究状况分析清楚，科学问题分析清楚，研究有重要应用价值，研究内容和方案有新意，研究队伍和基础较好，建议优先资助。评审意见：项目针对叶片修复，研究分析激光在超细金属粉末中散射、衍射、吸收和透射机理，建立激光在粉末流和基体耦合

19、模型；采用放样2D 叶型曲线方法构建叶片缺陷模型，蚁群算法优化激光修复路径，正交试验方法确定最佳工艺参数；进而研制出超细金属粉末输送系统、激光工作头、过程监测与光谱检测系统，为叶片激光修复工业应用提供理论依据和工艺参考。这对提高我国航空发叶片修复水平具有重要的意义和实用价值。项目研究内容恰当，具有一定的创新性，技术路线详细，研究方案可行。项目组成员结构合理，经费比较恰当，申请者的研究基础和工作条件好。但研究内容不够简洁，特色和创新之处归纳总结。第6页一、通讯评审意见回复针对意见答复如下：对于有新叶片的研究情况，参考于无新叶片的研究情况，按照原有申请执行。由于一般在民用意见执行；对维修手册中对于

20、叶片修复的适航性检验有很详细的说明，只要按照手册进行检验就可以，所以未将修复叶片的适航性作为本项目的一个研究内容，但参考的意见，在项目的实施方案中，课题组将按照维修手册对激光修复后的叶片进行适航性检验。针对意见答复：针对“研究内容不够简洁，特色和创新之处归纳总结不到位”，由于未具体明确说明，根据另外3位决定按原有申请执行。评审意见，除修改部分外，意见没有提出修改意见，其余部分的研究内容、目标和计划按照申请书执行。二、研究计划及方案2.1 研究计划2014 年 1 月12 月：开展激光束与超细金属粉末流相互作用机理与计算机模拟研究。研究超细金属粉末输送和激光工作头送粉原理，设计送粉系统和激光工作

21、头，分析粉末流与激光空间耦合机制；调研及CCD 相机、图像卡、光源、光学单元器件，进行三维扫描标定，开发零件三维点云与处理专用，初步搭建激光修复三维扫描。拟12 篇，在间进行学术交流。2015 年1 月12 月：进行激光微熔覆单道和多道搭接及其熔池动态检测实验，研究不同轨迹和分层叠加下熔覆层组织形貌、力学性能、耐腐蚀耐冲击性能及变形机制；开展基于机器学习的分层叠加与路径规划和缺陷模型提取，对几种典型的叶片缺陷进行修复实验。集成激光系统、超细粉末送粉器、激光工作头和三维扫描检测系统、CCD 检测系统、光谱检测系统，检测激光修复叶片过程中的激光粉末流、激光熔池形貌及光谱等数据，为激光修复叶片提供过程分析依据。拟发表 23 篇，在国内和会议上进行相关内容的学术交流。第7页2016 年 1 月10 月：进一步完善叶片修复工艺和过程检测与成形控制，大量开展激光修复组织形貌、力学性能、耐腐蚀耐冲击、变形及裂纹测试实验，建立性能测试及价标准，建立叶片激光修复工艺数据库。拟3 篇，参加交流，本课题组的研究成果。2016 年 10 月12 月：针对之前的理