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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](351) [HTML全文](156) [PDF 774KB](10)
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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2020-03期封面+目录
2020, 40(3)   
[摘要](113) [PDF 611KB](5)
摘要:
综述论文
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
2020, 40(3): 1 -10   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000086
[摘要](548) [HTML全文](416) [PDF 1460KB](17)
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匹配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
2020, 40(3): 11 -24   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000085
[摘要](674) [HTML全文](421) [PDF 1338KB](16)
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。
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
2020, 40(3): 25 -44   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000065
[摘要](597) [HTML全文](397) [PDF 2256KB](9)
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地存在动态回复/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。
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
2020, 40(3): 45 -62   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000070
[摘要](584) [HTML全文](392) [PDF 3530KB](10)
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基合金基体中的均匀分散技术、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。
高强β钛合金的研究现状与发展趋势
陈玮, 刘运玺, 李志强
2020, 40(3): 63 -76   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000071
[摘要](647) [HTML全文](417) [PDF 1905KB](21)
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。
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
2020, 40(3): 77 -94   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000061
[摘要](619) [HTML全文](434) [PDF 1516KB](20)
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。
高性能金属材料雾化与成形技术研究进展
张国庆, 刘娜, 李周
2020, 40(3): 95 -109   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000093
[摘要](64) [HTML全文](9) [PDF 2053KB](2)
摘要:
本文综述北京航空材料研究院在高温合金气体雾化粉末、喷射成形高温合金、粉末冶金TiAl合金以及喷射成形高速钢等高性能金属材料雾化与成形技术研究领域的主要研究成果。北京航空材料研究院开发了高温合金粉末氩气雾化和负压雾化制备技术和装置,突破粉末氧含量、粒度和非金属夹杂物控制等技术瓶颈,制备出多种高纯、细颗粒、球状高品质的高温合金粉末,已用于先进航空发动机涡轮盘等核心热端部件的研制和生产;发展难变形合金喷射成形技术,解决雾化沉积、致密度控制、形状控制、热加工等关键技术难题,研制的高温合金和高速钢沉积坯致密度达到99.0%以上,开发出低成本高性能喷射成形高温合金和高速钢材料;通过氩气雾化TiAl合金粉末制备及热成形技术研究,获得了高纯低氧球形气雾化粉末和高性能粉末冶金板材。
研究论文
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
2020, 40(3): 110 -117   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000076
[摘要](353) [HTML全文](303) [PDF 1045KB](7)
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
2020, 40(3): 118 -126   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000077
[摘要](401) [HTML全文](313) [PDF 1166KB](10)
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%(体积分数)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,结果表明: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%。
任意跨宽比三点弯曲梁断裂力学参数的权函数法求解
童第华, 吴学仁, 赵晓辰, 徐武, 胡本润
2020, 40(3): 127 -136   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000052
[摘要](28) [HTML全文](16) [PDF 859KB](2)
摘要:
利用有限宽板边缘裂纹的Wu(吴学仁)-Carlsson解析权函数,结合无裂纹应力分布的Filon解析解,计算任意跨宽比(S/W)三点弯曲梁的高精度应力强度因子(SIF)和裂纹嘴张开位移(CMOD)。基于解析权函数法给出的裂纹面幂函数分布应力下的SIF和CMOD解析表达式和表格数值,能够快速确定裂纹面在多项式应力作用下的SIF和CMOD,所得结果与文献中使用完全不同的解法给出的数据高度一致。讨论了利用解析权函数法确定黏聚断裂韧度的问题,为任意跨宽比三点弯曲梁的断裂力学分析提供了高效和高精度的解析计算方法。
未来航空发动机材料面临的挑战与发展趋向
傅恒志
[摘要](1662) [PDF 446KB](2098)
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](1342) [PDF 1174KB](2033)
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](1163) [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](1037) [PDF 907KB](1420)
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](1137) [PDF 349KB](1417)
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](1459) [PDF 1024KB](1333)
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](1045) [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](1214) [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](1203) [PDF 496KB](1180)
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](975) [PDF 184KB](1109)
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](1185) [PDF 1068KB](1087)
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](1147) [PDF 1318KB](1047)
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](1023) [PDF 663KB](1009)
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](1174) [PDF 1607KB](984)
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](1149) [PDF 2056KB](980)
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](966) [PDF 1314KB](976)
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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