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航空用钛合金显微组织控制和力学性能关系
朱知寿, 商国强, 王新南, 祝力伟, 李静, 李明兵, 信云鹏, 刘格辰
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000086
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摘要:
钛合金由于具有多样性和复杂性的固态相变特征,其组织性能关系一直都是材料科学工作者研究的热点之一。通过调整钛合金的成分配比、加工工艺以及热处理工艺参数,可以在一定范围内调整钛合金制件的组织类型与组织参数,实现强度、塑性、韧性、疲劳和疲劳裂纹扩展速率等综合性能的最佳匹配。本文在对比钛合金材料的等轴组织、双态组织、网篮组织和片层组织等四种典型显微组织特征以及控制技术基础上,以航空用TC21钛合金、TC4-DT钛合金、TC32钛合金以及TB17钛合金为例综述不同显微组织特征与拉伸性能、断裂韧度、疲劳裂纹扩展速率的影响关系,为钛合金选择合适的组织参数、实现最佳的综合性能和稳定批量生产提供参考依据。
高强度高弹性钛合金的研究进展
肖文龙, 付雨, 王俊帅, 赵新青, 马朝利
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000085
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 0KB](0)
摘要:
钛及钛合金是航空、航天和国防武器装备等领域重要的轻质结构材料。钛合金较低的弹性模量赋予其优良的弹性功能特性,被应用于航空航天等领域的紧固件和弹簧等元器件。目前常用的高强钛合金弹性模量较高,不能完全满足应用需求,强度和弹性性能匹配有待进一步提高。本文综述了高强度高弹性钛合金的发展现状以及新型合金的研发进展,从高强度高弹性钛合金的特点及存在的问题出发,提出基于电子理论的成分设计和β基体结构稳定性的组织调控方法,并简要介绍本课题组基于该方法进行的高强度高弹性钛合金的研究进展,最后展望了高强度高弹性钛合金的发展方向。
高强β钛合金的研究现状与发展趋势
陈玮, 刘运玺, 李志强
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000071
[摘要](44) [HTML全文](30) [PDF 1814KB](7)
摘要:
β钛合金具有高比强度、良好的成形性与耐腐蚀性、较宽的性能调节范围等优点,自20世纪50年代以来在多种军用/民用飞机的特定结构上取得了理想的应用效果。随着研究的不断深入,β钛合金成分-工艺-组织的关系更加清晰,性能数据库也不断完善,然而其应用领域在最近20年未获得进一步拓展。本文回顾β钛合金的发展历程及其应用,总结β钛合金的显微组织调控方法、重要工艺参数及其影响,并以目前用量最大的5种高强β钛合金(Ti-10-2-3、Ti-5553、β-21S、β-C、Ti-15-3)为例讨论工艺-组织-性能的关系。最后,从成本与性能两个方面分析β钛合金面临的挑战与机遇。具有更强工艺适应性以及更优力学性能匹配的新合金是未来成分设计的方向,材料集成计算技术将是新型高强β钛合金成分-工艺-组织-性能全流程开发的加速器。
碳纳米材料改性TiAl基合金技术发展现状及展望
吴明宇, 弭光宝, 李培杰, 黄旭, 曹春晓
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000070
[摘要](49) [HTML全文](36) [PDF 2939KB](3)
摘要:
碳纳米材料具有低密度、高强度、高弹性模量和优异的导电、导热性能,是改性TiAl基合金的一种理想增强相。本文综述碳纳米纤维、碳纳米管和石墨烯等碳纳米材料改性TiAl基合金成形及表面改性技术的研究进展,介绍材料因素和工艺条件对界面组织结构和机械性能的影响,总结碳纳米材料处理TiAl基合金的强化机理。石墨烯改性TiAl基合金制备技术是未来研究的重点发展方向,石墨烯在TiAl基合金基体均匀分散技术、界面反应控制和作用机理等关键问题是该技术研究领域的难点。
热处理对网状结构TiBw/TA15(Mo,Si)复合材料组织与性能的影响
郑俊超, 黄陆军, 马瑞, 白洁, 张芮, 姜山, 耿林
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000077
[摘要](33) [HTML全文](17) [PDF 1166KB](2)
摘要:
采用低能球磨结合热压烧结的方法设计制备网状结构3.4 vol.%TiBw/TA15(Mo,Si)钛基复合材料,对复合材料进行不同热处理,研究热处理对其组织与性能的影响。通过X射线和透射电镜表征复合材料物相变化,结合扫描电镜对材料组织变化进行分析,结果显示添加的TiB2原位生成TiB晶须(TiBw)增强相分布在TA15钛合金颗粒周围形成网状结构,MoSi2以固溶析出形式形成(Ti,Zr)5Si3细小增强相和Mo固溶原子分布在网状结构内部;1200 ℃固溶处理未改变TiBw组织形貌以及复合材料网状结构特征,基体组织转变为马氏体α',(Ti,Zr)5Si3增强相重新过饱和固溶;550~700 ℃时效处理后基体马氏体组织发生分解,过饱和硅元素在α/β界面和网状界面析出,随时效温度提高,针状马氏体α'逐渐转变为片层状(α + β)相,析出的硅化物数量逐渐变多尺寸变大。利用Instron-5569型万能试验机对复合材料力学性能进行测试分析,结果表明随时效温度升高复合材料强度先升高后降低,塑性变化趋势与强度变化相反;1200 ℃/45 min固溶处理TiBw/TA15(Mo,Si)复合材料压缩强度为1751 MPa,断裂应变为6.7%,经过1200 ℃/45 min固溶 + 600 ℃/90 min时效处理后复合材料压缩强度达到1900 MPa,断裂应变下降至3.6%。
Ti-10V-2Fe-3Al合金的结构稳定性、微观组织及力学行为
齐立春, 张凯超, 肖文龙, 黄旭, 赵新青
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000076
[摘要](24) [HTML全文](14) [PDF 1070KB](2)
摘要:
采用真空自耗熔炼及锻造方法制备Ti-10V-2Fe-3Al(Ti-1023)合金,利用X射线衍射、透射电子显微观察和力学性能测试等研究了合金的结构稳定性以及冷轧变形合金的微观组织演变及力学行为。结果表明,Ti-1023合金的结构稳定性、微观组织和力学行为与冷轧变形及热处理密切相关。无论是单相区(833 ℃)固溶后水冷还是两相区(753 ℃)固溶后水冷,合金的应力-应变曲线均呈现“双屈服”特征。这表明单相区或两相区固溶水冷后的β相均呈现较低的结构稳定性,在应力作用下产生应力诱发α"马氏体相变,从而导致合金的“双屈服”行为。剧烈冷轧变形和应力/应变诱发α"马氏体相变均可使β相晶粒细化,同时也伴随马氏体进一步细化。由于冷轧变形引入的大量位错、晶界和相界等缺陷可作为α相的形核位置,冷轧态Ti-1023合金经550 ℃短时时效即可析出大量细小的α相,合金因此呈现良好的强度和塑性匹配。
热力耦合作用下钛合金动态相变行为研究进展
樊江昆, 赖敏杰, 唐斌, 寇宏超, 李金山
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000065
[摘要](26) [HTML全文](16) [PDF 2250KB](1)
摘要:
变形和相变是钛合金材料研究的两大主题。钛合金通常需要进行一系列复杂的热机械处理,以获得与服役性能相对应的微观组织,其热变形行为是典型的热力耦合作用过程,变形和相变可能同时发生,并相互影响,是目前的研究热点之一。然而,由于热变形过程中不可避免的存在动态回复/再结晶、组织破碎/球化、大量变形缺陷、变形织构以及应力诱发相变等演化行为,加上热力耦合作用下相变动力学特征和变体选择晶体学机制的改变,直接导致钛合金热变形过程中的动态相变行为变得极为复杂,深入揭示其演变规律也变得相当困难。本文针对钛合金热变形过程中的动态相变行为,总结了钛合金变形及相变的主要特征和规律,重点从析出相形貌特征、变体选择机制和相变动力学特征三个方面介绍了钛合金热力耦合作用下动态相变规律的研究进展,并对其研究发展趋势进行了总结和展望。
钛合金及钛基复合材料在航空航天的应用和发展
刘世锋, 宋玺, 薛彤, 马宁, 王岩, 王立强
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000061
[摘要](30) [HTML全文](21) [PDF 1526KB](5)
摘要:
近年来,我国不断加强对航空航天事业的建设与发展,在增强空中军事力量与加快探索太空领域步伐的同时,对具有高强度,低密度且耐高温性能的钛合金及钛基复合材料需求越来越多。为探究不同服役环境下钛合金及钛基复合材料的性能,本文综述了钛合金及钛基复合材料在航空航天的应用和发展现状,从高温钛合金、高强韧钛合金、阻燃钛合金、低温钛合金和钛基复合材料阐述高性能钛合金及钛基复合材料的应用与研究概况,讨论了目前研究存在的问题,指出成分调控、结构设计以及和工艺耦合为今后航空航天用钛合金以及钛基复合材料的研究方向。
孔径型FSS与贴片型FSS吸波特性的对比
袁旭冏, 刘文言, 王艳, 陆泽涛, 张有为, 韩沐畴, 李晓, 刘敏
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000178
[摘要](19) [HTML全文](12) [PDF 774KB](1)
摘要:
采用含有碳纤维的碳纤维纸制备孔径型与贴片型频率选择表面(frequency selective surfaces,FSS)。以芳纶纸蜂窝为匹配介质层,利用体视显微镜对碳纤维纸中的碳纤维分布进行微观表征,用矢量网络分析仪测试复合材料FSS的反射率。在碳纤维纸的基体面积占比率相同时,研究单元形状、碳纤维纸中碳纤维含量、碳纤维长度对孔径型FSS与贴片型FSS吸波性能的影响规律。结果表明:在2~18 GHz范围内,孔径型FSS与贴片型FSS的吸波性能与碳纤维纸中碳纤维的含量、长度有关,与单元形状无关;在6~18 GHz,碳纤维纸的基体面积占比率相同时,单元形状、碳纤维纸中碳纤维的长度、含量都使得孔径型FSS的吸波性能优于贴片型FSS。

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2020-2期目录+封面
2020, 40(2): 1 -2  
[摘要](137) [HTML全文](94) [PDF 291KB](14)
摘要:
挤压态喷射成形GH738合金热变形行为及组织研究
王悦, 许文勇, 刘娜, 郑亮, 袁华, 李周, 张国庆
2020, 40(2): 1 -7   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000085
[摘要](362) [HTML全文](214) [PDF 35976KB](13)
摘要:
在温度950~1150 ℃、应变速率0.001~1 s–1及工程应变50%条件下,利用Gleeble-3500TM热模拟试验机对挤压态喷射成形GH738合金进行热压缩实验,研究合金的流变应力,建立合金热变形本构关系,利用EBSD分析合金组织演变。结果表明:合金流变应力随温度的升高和应变速率的减小而降低,在相同变形条件下,具有细晶组织特征的挤压态喷射成形GH738合金峰值流变应力低于粗晶组织的铸锻GH738合金;挤压态喷射成形GH738合金热变形激活能为651.08 kJ•mol–1,GH738合金的热变形激活能随着初始平均晶粒尺寸的减小而升高;形变温度的升高使挤压态喷射成形GH738合金初始被拉长的晶粒逐渐演变为等轴再结晶晶粒,在1000 ℃以上获得完全动态再结晶组织,再结晶组织随形变温度的进一步升高发生长大。
低镍奥氏体不锈钢定向凝固组织CAFE法模拟
秦晨, 李钊, 赵莉萍, 姜亚君, 陈利超, 张慧敏, 田志华
2020, 40(2): 8 -15   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000124
[摘要](167) [HTML全文](86) [PDF 1006KB](15)
摘要:
通过对ProCAST&CAFE软件进行二次开发建立凝固过程动态边界条件,模拟低镍奥氏体不锈钢定向凝固过程中的温度场和固相分数,并探讨抽拉速率对凝固微观组织的影响。结果表明,随着抽拉速率的增大,等温线变密,糊状区变窄;铸件一次枝晶臂逐渐细化,边缘侧向散热逐渐远小于中心纵向散热造成一次枝晶轴向偏差度逐渐减小,晶粒择优取向效果提高。与此同时,模拟结果与实验结果吻合较好,模拟计算形核、生长及取向过程较为合理。
稀土元素Ce对NiAl金属间化合物结构及力学性能的影响
胡雪兰, 卢睿智, 王智隆, 刘义, 王亚如
2020, 40(2): 16 -21   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000053
[摘要](273) [HTML全文](157) [PDF 796KB](17)
摘要:
基于密度泛函理论的第一原理方法,使用VASP代码包计算分析稀土元素Ce对金属间化合物NiAl结构及力学性能的影响。结果表明:Ce原子在NiAl中优先占据Al位;Ce掺杂后引起NiAl晶胞畸变,晶格常数增大。通过电荷密度图和态密度图分析,Ce与邻近的Ni、Al原子发生相互作用并存在轨道杂化成键。计算弹性常数、弹性模量等物理量,结果表明,Ce使得NiAl的硬度降低,刚性变弱,利用Pugh判据分析得出Ce能够改善NiAl的韧性。随着Ce掺杂浓度的增加,NiAl晶格常数增大的幅度提高,NiAl的韧性越好,但其硬度和刚性降低的幅度也越大。
DZ125合金真空电弧镀沉积复合涂层技术
张鹏飞, 李建平, 蔡妍, 丁小明
2020, 40(2): 22 -27   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000144
[摘要](199) [HTML全文](100) [PDF 1093KB](6)
摘要:
采用真空电弧镀技术(arc ion plating,AIP)在DZ125定向高温合金基体上制备60 μm沉积-扩散型复合涂层(NiCrAlYSi + AlYSi)。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析涂层的组织及结构,涂层外层形成大量的β-NiAl相,涂层中Al浓度自外向内逐渐降低,形成具有浓度梯度的复合涂层,有利于高温下涂层表面形成致密的Al2O3保护膜,提高表面保护膜的自愈能力。对沉积-扩散型复合涂层的试样进行1150 ℃抗氧化实验和900 ℃抗热腐蚀等实验,评价其抗氧化、抗腐蚀性能,对涂层氧化速率及腐蚀速率进行表征。结果表明:复合涂层明显改善了合金的抗高温氧化性能,承温能力明显提高,寿命延长。
铝合金搅拌摩擦焊表面冷喷涂层的结构与耐蚀性
赵常宇, 杨瑞生, 张华, 郭启龙, 邵童阁, 刘观日
2020, 40(2): 28 -34   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000057
[摘要](159) [HTML全文](95) [PDF 1881KB](3)
摘要:
采用冷喷涂技术在2219铝合金搅拌摩擦焊接头上制备Al涂层,以提高搅拌摩擦焊接头耐蚀性。通过数字显微镜、扫描电镜、电化学工作站对Al涂层的结构及耐蚀性进行表征。结果表明:冷喷Al涂层质量良好,孔隙率仅为0.77 %,涂层内部存在等轴晶、细化晶粒以及拉长晶粒,涂层界面以机械咬合为主,涂层/接头区界面质量明显优于涂层/母材区界面;电化学数据显示,涂层腐蚀敏感性较低,自腐蚀电位和腐蚀电流密度均低于热影响区,冷喷涂层降低了搅拌摩擦焊接头的腐蚀敏感性;晶间腐蚀实验表明,腐蚀6 h后,涂层最大腐蚀深度仅为热影响区最大腐蚀深度的50 %,证明冷喷涂技术显著改善了搅拌摩擦焊接头的耐腐蚀性。
300M钢激光熔覆耐磨防腐自润滑涂层温度场数值模拟研究
庞铭, 刘全秀
2020, 40(2): 35 -42   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000051
[摘要](187) [HTML全文](103) [PDF 922KB](9)
摘要:
为了提高飞机起落架减震支柱300M超高强钢的抗磨性能,突破由于温度梯度过大诱发的激光熔覆耐磨防腐自润滑涂层裂纹等技术瓶颈,基于ANSYS软件的生死单元法编制热循环程序,考虑自润滑相和耐磨相材料热物性参数随温度的变化、相变潜热、激光熔覆过程中与外界的换热、激光熔覆功率、激光熔覆扫描速率等因素对激光熔覆过程温度场、熔池、温度梯度的影响,建立300M超高强钢激光熔覆耐磨防腐自润滑涂层温度仿真模型。结果表明:基体的熔化需要激光、熔化的粉末等综合作用使传导到该区域的有效能量达到熔化的临界值,熔化高度增加率随激光功率的增加先降低后增加,熔化高度减少率随激光扫描速率的增加先变小后变大;由于激光熔覆的不同区域温度、冷却速率差异等综合因素影响,熔覆层熔池的纵截面为勺状熔池;伴随激光功率的增加,由于熔覆层不同区域对能量输入产生的温度响应速率差异导致Z方向温度梯度值增加,且最大冷却速率增加;伴随激光扫描速率的增加,激光输入能量降低,降低了高温区域温度及激光的快速局部加热等综合影响,Z方向温度梯度值降低。通过调控激光参数,在保持熔覆层结合强度的条件下,基体熔凝区能被控制到最小,并能够降低温度梯度。
基于数字图像相关的预腐蚀2024-T4铝合金疲劳开裂实验
宋海鹏, 刘长春
2020, 40(2): 43 -52   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000164
[摘要](247) [HTML全文](127) [PDF 1756KB](11)
摘要:
通过三维数字图像相关(3D-DIC)方法研究预腐蚀2024-T4铝合金在三种不同最大应力水平和应力比下的疲劳开裂行为。通过应变场演化直观地显示裂纹萌生和扩展的时空特征,并通过扫描电镜观测关键损伤区域的断裂微观形貌。结果表明:试样边缘的局部腐蚀促进了疲劳裂纹萌生,影响了裂纹的形核位置,并引起材料氢脆现象;疲劳裂纹扩展方向与加载方向呈60°~ 68°角,表明疲劳裂纹扩展可以用K/K混合模式来描述;预腐蚀铝合金疲劳失效存在单裂纹断裂、多裂纹联合、多裂纹竞争和多裂纹平行扩展4种典型的失效模式。
表面完整性对FGH95合金高温疲劳性能的影响
罗学昆, 吴小燕, 王科昌, 王欣, 汤智慧
2020, 40(2): 53 -60   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000108
[摘要](130) [HTML全文](81) [PDF 811KB](7)
摘要:
金属构件的加工表面完整性状态对其整体疲劳性能具有显著影响。本工作研究了磨削、磨削 + 铸钢丸喷丸、磨削 + 陶瓷丸喷丸和磨削 + 复合喷丸4种表面加工集成方法对FGH95合金高周疲劳性能的影响规律。采用表面粗糙度仪、X射线残余应力测试仪和显微硬度计分别对不同复合加工方法试样的表面粗糙度、表面残余应力分布和硬度梯度等表面完整性参数进行了表征;采用旋转弯曲疲劳试验机测试了缺口(应力集中系数Kt = 1.7)试样的旋转弯曲疲劳,研究不同表面完整性状态对缺口试样高温疲劳寿命的影响规律。结果表明:相对磨削,磨削 + 铸钢丸喷丸、磨削 + 陶瓷丸喷丸和磨削 + 复合喷丸三种方法均可显著提高试样的高温疲劳寿命;其中,磨削 + 复合喷丸方法获得了最优的表面残余应力场、硬度梯度、表面粗糙度和高温疲劳寿命增益效果。
TC4-DT焊接接头I-II复合型疲劳裂纹扩展实验及模拟研究
刘小刚, 朱笑林, 郭海丁
2020, 40(2): 61 -69   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000135
[摘要](139) [HTML全文](88) [PDF 1097KB](3)
摘要:
拉剪复合载荷作用下,构件中的裂纹呈现复杂的Ⅰ-Ⅱ复合型扩展模式,研究其扩展规律对准确评估构件疲劳寿命具有重要意义。针对TC4-DT钛合金电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展规律开展研究,设计并加工紧凑拉伸剪切(CTS)试样,通过开展不同加载角度下接头试样的疲劳裂纹扩展实验,得到接头Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的a-N曲线及疲劳裂纹扩展路径。在上述基础上引入Ⅰ-Ⅱ复合型等效应力强度因子并结合Paris公式建立TC4-DT电子束焊接头Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹扩展速率方程。采用扩展有限元法(XFEM)对复合型疲劳裂纹扩展过程进行数值模拟研究,得到不同加载角度下的扩展规律,并与实验结果进行比较。结果表明:不同加载角度下Ⅰ-Ⅱ复合型疲劳裂纹开裂角模拟值与实验结果误差均在10%以内,并且扩展路径均与实验结果吻合;XFEM能够有效预测复合型疲劳裂纹扩展路径。
铜/镍箔中间层对铝/钢激光焊接接头组织与力学性能的影响
曹雪龙, 王刚, 邢昌, 檀财旺, 蒋俊俊
2020, 40(2): 70 -78   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000133
[摘要](140) [HTML全文](77) [PDF 4164KB](6)
摘要:
研究以Ni、Ni/Cu箔片为中间层的铝/钢异种金属激光焊接行为,系统考察Cu/Ni箔片复合中间层的添加对铝/钢异种激光焊接接头组织与性能的影响。利用扫描电子显微镜和能谱仪对焊缝横截面的组织形貌和各区域的元素分布进行观察分析,利用X射线衍射仪对焊接接头的主要物相进行分析,并利用电子万能试验机对焊接接头进行拉伸实验以表征其力学性能,结果表明:Cu/Ni箔片做复合中间层加入时,其中加入0.02 mm厚Cu箔片时焊接接头的最大剪切力提高至1754.72 N;加入0.05 mm厚Cu箔片时的最大剪切力为734.97 N,相比只添加Ni箔片时焊接接头的最大剪切力反而下降。Cu箔片的添加使得铝/钢界面的物相组成、元素分布和微观组织形态发生改变,同时增加了熔池的流动性。在靠近不锈钢侧的Fe-Al脆性相中的部分Fe原子被Cu原子取代生成新的二元韧性相,从而抑制Fe-Al二元脆性金属间化合物的生成,有效改善铝/钢的焊接性。因此,Cu/Ni箔片复合中间层的加入,可以有效地改善铝/钢异种激光焊接过程中的冶金反应,进而提高焊接接头的力学性能。
不同喷铝参数对复合材料雷击防护性能模拟
卢翔, 赵淼, 单泽众
2020, 40(2): 79 -88   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000079
[摘要](169) [HTML全文](84) [PDF 1173KB](9)
摘要:
为了研究复合材料不同的雷击防护(lightning strike protection,LSP)系统在雷电流作用下的损伤规律,对雷击损伤过程和烧蚀机理进行分析,建立复合材料层合板雷击防护的能量平衡数学模型。在此基础上,在ABAQUS中建立复合材料基准件、全喷铝和局部喷铝防护系统的碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)层合板电-热耦合有限元模型,和实验结果对比验证模型的有效性,对雷击烧蚀损伤特征进行分析,并引入雷击烧蚀损伤指数DI,得出三种不同模型在不同铝涂层厚度、不同峰值雷电流作用下的烧蚀损伤规律,并对两种不同的局部喷铝防护系统下复合材料的损伤特征进行对比分析。结果表明:雷击防护系统下复合材料的烧蚀损伤面积和铝涂层厚度关系进行函数拟合,两者均满足幂函数关系。
复合材料孔隙超声反射法和穿透法检测对比分析
史俊伟, 刘松平, 荀国立
2020, 40(2): 89 -99   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000044
[摘要](264) [HTML全文](94) [PDF 2467KB](11)
摘要:
采用超声反射法和超声穿透法对碳纤维增强树脂基复合材料层压板进行孔隙缺陷检测与孔隙率数值评估。通过工艺偏离的方法制备不同孔隙级差的检测试样,采用超声反射法与超声穿透法对该批试样进行检测,得到不同级差孔隙缺陷对应的超声检测波形和成像检测结果,并基于声波衰减幅度对孔隙率进行量化评估。结果表明:孔隙率在0.0%~3.0%之间时,两种超声检测方法的评估结果相吻合,超声反射法对微米级孔隙缺陷或低孔隙级差具备更高的检测灵敏度;超声穿透法对高孔隙率级差或大厚度或高衰减材料的复合材料制件提供更高的超声穿透能力。
未来航空发动机材料面临的挑战与发展趋向
傅恒志
[摘要](895) [PDF 446KB](2083)
摘要:
根据发动机材料基本服役环境的特点,提出将先进的结构概念与材料概念、发动机的先进性、可靠性与材料组织和缺陷的可控性与稳定性结合起来开展材料研究的论点。从使用温度、高温比强、抗氧化性、韧性、导热性与加工性方面分析了传统材料与新材料体系的特点,并针对我国航空发动机材料中存在的问题,提出了若干建议。
先进树脂基复合材料的发展
陈祥宝
[摘要](688) [PDF 1174KB](2027)
摘要:
先进树脂基复合材料在过去三十年中已得到了飞速的发展.本文主要介绍了它们的发展现状及在航空工业的应用,讨论了先进树脂基复合材料的未来研究和发展方向以及应注意的几个问题.
导电硅橡胶研究进展
耿新玲, 刘君, 任玉柱, 苏正涛, 王景鹤
[摘要](548) [PDF 863KB](1701)
摘要:
介绍了导电硅橡胶的两种导电机理,即渗流理论和隧道效应理论,综述了炭系和金属系两类导电填料的研究进展状况,并论述了温度、压力和加工工艺等因素对硅橡胶导电性能的影响,最后简要介绍了导电硅橡胶的应用状况并对其进行了展望。
铸造高温合金发展的回顾与展望
陈荣章, 王罗宝, 李建华
[摘要](413) [PDF 907KB](1416)
摘要:
回顾了20世纪40年代以来铸造高温合金发展中的若干重大事件:叶片以铸代锻;真空熔炼技术;定向凝固及单晶合金;合金成分设计;Ni3Al基铸造高温合金;合金凝固过程数值模拟;细晶铸造.展望了铸造高温合金21世纪的发展:单晶高温合金仍然是最重要的涡轮叶片材料;继续靠工艺的发展挖掘合金潜力;发展有希望的替代材料.
纤维增强复合材料的损伤特征及失效分析方法
习年生, 于志成, 陶春虎
[摘要](552) [PDF 349KB](1412)
摘要:
给出了纤维增强复合材料单向板的基本失效模式,总结了多向层合板的损伤特征。复合材料层合板中存在四种基本的失效模式,即:基体开裂、分层、纤维断裂及脱粘。上述四种基本失效模式虽然可组合出多种复杂模式,但任何复合材料的失效均可分为以“基体控制为主”或以“纤维控制为主”两种。本文还讨论了复合材料中的失效分析方法。目前,有关复合材料断裂图像的知识仍是有限的,但已引起人们的高度重视。
金属基复合材料的强化机制
陈剑锋, 武高辉, 孙东立, 姜龙涛
[摘要](835) [PDF 1024KB](1332)
摘要:
复合材料的强化机制和强度预报一直是材料学的研究热点,因为这涉及到材料的组织设计问题。以往的研究对于金属基复合材料的强化机理有很多种说法,而且提出了大量的模型,但迄今为止缺乏一个统一而完善的理论。本文总结分析了近年来有关金属基复合材料的强化机制和一些相关的模型,并指出了这些强化机制的不足和以后的发展趋势。
苯并环丁烯聚合物材料
黄发荣
[摘要](441) [PDF 374KB](1204)
摘要:
苯并环丁烯(Benzocyclobutene,BCB)是一种受热活化的化合物,能形成高活性的中间体,中间体既可自身发生聚合反应,也可与亲二烯化合物发生Diels-Alder反应,形成高聚物。本文综述了苯并环丁烯化合物的化学反应原理及其形成的聚合物材料的性能和应用,并对此材料的发展趋势和前景作了讨论。
2524铝合金薄板平面各向异性研究
郭加林, 尹志民, 商宝川, 聂波, 何振波
[摘要](601) [PDF 677KB](1184)
摘要:
采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、XRD反极图测定和透射电子显微分析等方法研究了冷轧态和T3态2mm厚2524铝合金薄板不同取向条件下的显微组织和拉伸力学性能.以{110}单组分织构模型为基础,研究了织构与平面各向异性的关系.结果表明,2524冷轧态和T3态铝合金薄板在与轧制方向成45°和60°方向上的强度较0°、30°和90°方向上的强度低,延伸率则是45°方向上最高;轧向力学性能优于横向力学性能;冷轧态合金薄板的平面各向异性高于T3态合金板材;2524冷轧态合金薄板的主要织构为{110},次要织构为{311};2524-T3态铝合金成品薄板的主要织构为{110};2524铝合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构以及晶体学织构密切有关,其中晶体学织构是造成合金板材平面各向异性的主要原因.
纳米压痕法测试压痕蠕变的应用研究
高阳, 文胜平, 王晓慧, 潘峰
[摘要](585) [PDF 496KB](1179)
摘要:
阐述压痕蠕变的研究进展及其测试原理,并且采用纳米压痕仪对Ta,Ni和Ni基高温合金三种金属体材料、BaTiO3陶瓷和Ag/Co多层薄膜进行蠕变实验,分析蠕变应力指数和相应的蠕变机制。
航空高强度铝合金残余应力的抑制与消除
王秋成, 柯映林
[摘要](343) [PDF 184KB](1107)
摘要:
从残余应力的产生和释放两个方面,讨论了抑制与消除铝合金中残余应力的若干技术与方法。首先,从尽量减少残余应力的产生又兼顾获得所需机械性能的角度,分析了采用热水淬火、喷雾淬火及有机介质淬火等淬火工艺。其次讨论了消除铝合金中残余应力的若干技术方法的特点、效果与适用场合,并指出在铝合金结构件淬火后的不稳定状态进行残余应力消除处理效果最佳。
7075-T651铝合金疲劳特性研究
韩剑, 戴起勋, 赵玉涛, 李桂荣
[摘要](596) [PDF 1068KB](1085)
摘要:
在不同的应力幅值下测试了7075-T651铝合金的疲劳寿命,拟合试验数据得到合金S-N曲线,估算疲劳极限为223MPa。用扫描电镜观察高低应力幅值下的疲劳试样断口,结果表明:合金的加工缺陷或粗大夹杂处往往为裂纹源,裂纹扩展伴随着小平面断裂的发生,高应力幅下疲劳裂纹扩展区出现犁沟和轮胎花样,而低应力幅下的疲劳裂纹扩展区中除有大量疲劳条带外,还出现了疲劳台阶和二次裂纹。合金的疲劳瞬断区则存在着撕裂棱与等轴韧窝。弥散分布的微小析出相对合金的疲劳性能有着积极的影响。
粉末高温合金研究进展与应用
邹金文, 汪武祥
[摘要](519) [PDF 1318KB](1046)
摘要:
粉末高温合金由于特有的组织与性能已成为制造先进航空发动机涡轮盘的优选材料。为提升航空发动机的使用性能及可靠性,对粉末高温合金从材料、制造技术到涡轮盘的工程化应用进行全面和深入的研究,在粉末盘相应的关键技术上取得突破性进展,确立粉末盘制备的工艺路线,并制定工艺与检测的技术文件。为缩短研制周期,优化工艺过程。数值模拟技术也在粉末盘制备过程中得到广泛应用,并取得初步验证实验结果。
蜂窝材料及孔格结构技术的发展
王玉瑛, 吴荣煌
[摘要](398) [PDF 663KB](1008)
摘要:
介绍了一种新型的芳纶/酚醛型高模量、高强度的Korex蜂窝芯材。并对不同孔格密度的Korex蜂窝芯材进行了力学性能和典型使用性能的对比,给出了几种新型的蜂窝结构。新型蜂窝材料和新型蜂窝孔格结构的研究,将有效地提高蜂窝结构的力学性能,显著地降低结构重量,提高使用可靠性,有利于扩大蜂窝结构在航空航天及其他工业领域中的应用。
航空发动机用PMR聚酰亚胺树脂基复合材料
谭必恩, 益小苏
[摘要](554) [PDF 1607KB](983)
摘要:
较全面地综述了PMR聚酰亚胺树脂及其复合材料的制备、性能,并总结了其在航空发动机上的应用情况,分析了目前存在的问题,并提出了将来可能的发展方向。
自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究及应用进展
张立同, 成来飞, 徐永东, 刘永胜, 曾庆丰, 董宁, 栾新刚
[摘要](542) [PDF 2056KB](977)
摘要:
为了满足高推重比航空发动机长时热力氧化环境的使用需求,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料正朝自愈合方向发展。本文介绍自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的微结构与性能,自愈合与强韧化机理,制造方法和工艺特点及其在航空发动机热端部件的应用情况,表明多元多层微结构形成了“层层设防,就地消灭”的氧化防御体系,是复合材料实现自愈合与强韧化的关键。自愈合碳化硅陶瓷基复合材料能够满足发动机高温服役环境要求,显著降低发动机的结构重量,从而有效提高发动机的推重比。
先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展
曹腊梅, 汤鑫, 张勇, 薛明, 李爱兰, 盖其东, 刘发信
[摘要](363) [PDF 1314KB](975)
摘要:
介绍近期国内外的高温合金近净形熔模精密铸造技术研究发展状况,重点介绍北京航空材料研究院在航空发动机高温合金涡轮叶片、整体叶盘以及导向器和机匣类结构件的精密铸造技术领域取得的研究成果。论述高温合金精密铸造技术的未来研究重点。
1981 年创刊,双月刊

CN 11-3159/V
ISSN 1005-5053

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