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中国航空学会
中国航发北京航空材料研究院
2006年26卷2期
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2006, 26(2): 1-7.
摘要:
采用“熔剂法”制备了实验合金Mg-9Gd-4Y-0.65Mn,并热轧成板片。用现代分析手段研究了合金在不同热处理条件下组织结构的演变规律及其室温和高温力学性能。结果表明,实验合金经热轧后显示了很高的室温和高温(300℃)强度。变形加工的合金晶粒细化,经520℃固溶10h也不见晶粒明显长大,合金显示了良好的高温热稳定性。轧制的合金经T6处理,获得了室温下高强度和高延伸率的良好结合。变形合金在400℃温度拉伸时,表现出超塑性行为。
采用“熔剂法”制备了实验合金Mg-9Gd-4Y-0.65Mn,并热轧成板片。用现代分析手段研究了合金在不同热处理条件下组织结构的演变规律及其室温和高温力学性能。结果表明,实验合金经热轧后显示了很高的室温和高温(300℃)强度。变形加工的合金晶粒细化,经520℃固溶10h也不见晶粒明显长大,合金显示了良好的高温热稳定性。轧制的合金经T6处理,获得了室温下高强度和高延伸率的良好结合。变形合金在400℃温度拉伸时,表现出超塑性行为。
2006, 26(2): 8-11.
摘要:
基于有限元软件Msc.Marc,采用弹-塑性大变形有限元法,建立三维可逆式轧制有限元模型,仿真出可逆式两道次冷轧中咬入-抛出-反转过程应力的产生及变化,解决了实际生产中铝合金厚板可逆式冷轧咬入困难及变形难以控制的难题。仿真结果与实验测试结果比较验证了该有限元模型的合理性。可逆式多道次轧制可以减小上道次轧制应力,轧制应力沿厚度方向呈M型分布。控制宽展的立辊侧轧引起的狗骨形截面可通过侧轧后再小压下量平轧进行矫正,得到平直度符合公差的板材。
基于有限元软件Msc.Marc,采用弹-塑性大变形有限元法,建立三维可逆式轧制有限元模型,仿真出可逆式两道次冷轧中咬入-抛出-反转过程应力的产生及变化,解决了实际生产中铝合金厚板可逆式冷轧咬入困难及变形难以控制的难题。仿真结果与实验测试结果比较验证了该有限元模型的合理性。可逆式多道次轧制可以减小上道次轧制应力,轧制应力沿厚度方向呈M型分布。控制宽展的立辊侧轧引起的狗骨形截面可通过侧轧后再小压下量平轧进行矫正,得到平直度符合公差的板材。
2006, 26(2): 12-15.
摘要:
研究不同粉末粒度Al-9.0%Fe-1.8%Mo-1.7%Si/5%(Zn-30%Al)金属/金属复合材料的组织、拉伸性能和阻尼性能。快速凝固粉末由气体雾化制备,选取平均粒度d50分别为27.3,36.2,41.6μm粉末装入包套,经除气,再热挤压制成棒材。结果表明,粉末粒径越粗,强化相越粗大,呈团聚体存在,且有偏聚现象,材料的强度明显下降,室温下粉末较细材料的阻尼性能较好,高于100℃时粉末粒度较粗材料的阻尼性能好。
研究不同粉末粒度Al-9.0%Fe-1.8%Mo-1.7%Si/5%(Zn-30%Al)金属/金属复合材料的组织、拉伸性能和阻尼性能。快速凝固粉末由气体雾化制备,选取平均粒度d50分别为27.3,36.2,41.6μm粉末装入包套,经除气,再热挤压制成棒材。结果表明,粉末粒径越粗,强化相越粗大,呈团聚体存在,且有偏聚现象,材料的强度明显下降,室温下粉末较细材料的阻尼性能较好,高于100℃时粉末粒度较粗材料的阻尼性能好。
2006, 26(2): 16-19.
摘要:
通过高温氧化试验以及测量空洞平均直径和形核数量随氧化时间的变化,研究稀土对Al2O3/渗铝层界面空洞生长和抗高温氧化性能的影响,并与渗纯铝试样进行比较。结果表明,渗铝稀土试样空洞平均直径的增长速率仅是渗纯铝试样的1/2,空洞平均深度随平均直径的增长速率仅是渗纯铝试样的3/5,单位面积上的空洞数量少于渗纯铝试样。稀土可抑制界面空洞的形核和生长,阻止空洞向渗铝层纵深扩展,提高渗铝钢的抗高温氧化性能。探讨了稀土抑制空洞形核和生长的机理。
通过高温氧化试验以及测量空洞平均直径和形核数量随氧化时间的变化,研究稀土对Al2O3/渗铝层界面空洞生长和抗高温氧化性能的影响,并与渗纯铝试样进行比较。结果表明,渗铝稀土试样空洞平均直径的增长速率仅是渗纯铝试样的1/2,空洞平均深度随平均直径的增长速率仅是渗纯铝试样的3/5,单位面积上的空洞数量少于渗纯铝试样。稀土可抑制界面空洞的形核和生长,阻止空洞向渗铝层纵深扩展,提高渗铝钢的抗高温氧化性能。探讨了稀土抑制空洞形核和生长的机理。
2006, 26(2): 20-22.
摘要:
采用中性盐雾腐蚀试验法研究厚度对高强度铸造铝合金ZL205微弧氧化陶瓷膜的耐腐蚀性能的影响。结果表明,微弧氧化处理能显著提高ZL205的耐腐蚀性能,随着厚度的增加,陶瓷膜的耐腐蚀性能提高,但在厚度达到一定值后,陶瓷膜的耐腐蚀性能提高不明显。SEM和XRD结果表明,随着厚度的增加,微弧氧化膜的表面形貌和相结构都发生变化,从而导致微弧氧化膜的耐腐蚀性能发生变化。
采用中性盐雾腐蚀试验法研究厚度对高强度铸造铝合金ZL205微弧氧化陶瓷膜的耐腐蚀性能的影响。结果表明,微弧氧化处理能显著提高ZL205的耐腐蚀性能,随着厚度的增加,陶瓷膜的耐腐蚀性能提高,但在厚度达到一定值后,陶瓷膜的耐腐蚀性能提高不明显。SEM和XRD结果表明,随着厚度的增加,微弧氧化膜的表面形貌和相结构都发生变化,从而导致微弧氧化膜的耐腐蚀性能发生变化。
2006, 26(2): 23-28.
摘要:
对SiC纤维的CVD涂层工艺进行研究。实验发现采用BC13,H2及CH4作为反应气体,采用与SiC纤维生产工艺相匹配的走丝速度并控制一定的工艺参数,在1350℃左右可得到厚度2～3mm且表面致密的B4C涂层,纤维涂层后性能基本保持不变。仅采用BC13及CH4作为CVD涂层工艺反应气体,在1180-1250℃即可沉积出表面光滑致密,厚度2-3mm的富碳B4C涂层,涂层后纤维性能可提高10%左右,且涂层与纤维结合强度很高,优于B4C涂层与SiC纤维的结合强度。实验还发现SiC纤维涂覆B4C及富碳B4C涂层后,能有效阻隔界面反应,可大幅提高SiC/Ti基复合材料的性能。
对SiC纤维的CVD涂层工艺进行研究。实验发现采用BC13,H2及CH4作为反应气体,采用与SiC纤维生产工艺相匹配的走丝速度并控制一定的工艺参数,在1350℃左右可得到厚度2～3mm且表面致密的B4C涂层,纤维涂层后性能基本保持不变。仅采用BC13及CH4作为CVD涂层工艺反应气体,在1180-1250℃即可沉积出表面光滑致密,厚度2-3mm的富碳B4C涂层,涂层后纤维性能可提高10%左右,且涂层与纤维结合强度很高,优于B4C涂层与SiC纤维的结合强度。实验还发现SiC纤维涂覆B4C及富碳B4C涂层后,能有效阻隔界面反应,可大幅提高SiC/Ti基复合材料的性能。
2006, 26(2): 29-32.
摘要:
以聚碳硅烷(PCS)为陶瓷先驱体,采用PIP工艺制备3D-BCf/SiC复合材料,研究了首周期采用不同裂解方式对基体及材料性能的影响。研究结果表明,首周期采用真空裂解或加压(5MPa)裂解,先驱体的陶瓷产率不同,加压裂解的陶瓷产率最高,达到67.2%。裂解方式对产物的晶体结构没有明显的影响;首周期采用真空裂解制得的C>f/SiC复合材料性能最优,室温弯曲强度和断裂韧度达到404MPa和20.2MPa·m1/2,分别比采用加压裂解所得材料的性能提高40.7%和42.3%。
以聚碳硅烷(PCS)为陶瓷先驱体,采用PIP工艺制备3D-BCf/SiC复合材料,研究了首周期采用不同裂解方式对基体及材料性能的影响。研究结果表明,首周期采用真空裂解或加压(5MPa)裂解,先驱体的陶瓷产率不同,加压裂解的陶瓷产率最高,达到67.2%。裂解方式对产物的晶体结构没有明显的影响;首周期采用真空裂解制得的C>f/SiC复合材料性能最优,室温弯曲强度和断裂韧度达到404MPa和20.2MPa·m1/2,分别比采用加压裂解所得材料的性能提高40.7%和42.3%。
2006, 26(2): 33-36.
摘要:
用聚二甲基硅烷和二茂铁合成聚铁碳硅烷,经多孔熔融纺丝、预氧化、连续烧成,制得电阻率低至10-2Ω·cm,拉伸强度可达2.0GPa,长度大于500m的连续Si—Fe—C-O纤维,这种纤维在8～18GHz范围内具有较好的吸收雷达波性能。研究铁对Si-Fe-C-O纤维电阻率和β-SiC结晶的影响:铁含量的增加有利于β-SiC晶粒的增长和电阻率的降低。
用聚二甲基硅烷和二茂铁合成聚铁碳硅烷,经多孔熔融纺丝、预氧化、连续烧成,制得电阻率低至10-2Ω·cm,拉伸强度可达2.0GPa,长度大于500m的连续Si—Fe—C-O纤维,这种纤维在8～18GHz范围内具有较好的吸收雷达波性能。研究铁对Si-Fe-C-O纤维电阻率和β-SiC结晶的影响:铁含量的增加有利于β-SiC晶粒的增长和电阻率的降低。
2006, 26(2): 37-40.
摘要:
在对热固性树脂基复合材料固化过程进行数值模拟时,通常取固化后树脂的比热容作为整个固化过程中树脂的比热容,这将会为结果带来较大的误差。但是由于固化放热的影响,树脂固化过程的比热容测试难以进行。本工作对此进行了研究,提出了一种假设:即以凝胶点为分界点,凝胶点前随着固化度的增大,比热容由未固化树脂的比热线性减小到凝胶点时与固化完全后的树脂相同;凝胶点后采用固化完全树脂的比热。模拟的结果与实测值具有良好的一致性。
在对热固性树脂基复合材料固化过程进行数值模拟时,通常取固化后树脂的比热容作为整个固化过程中树脂的比热容,这将会为结果带来较大的误差。但是由于固化放热的影响,树脂固化过程的比热容测试难以进行。本工作对此进行了研究,提出了一种假设:即以凝胶点为分界点,凝胶点前随着固化度的增大,比热容由未固化树脂的比热线性减小到凝胶点时与固化完全后的树脂相同;凝胶点后采用固化完全树脂的比热。模拟的结果与实测值具有良好的一致性。
2006, 26(2): 41-43.
摘要:
采用锥板流变仪对LT-01A低温固化环氧树脂体系的流变行为进行了研究,以Arrhenius1级反应流变模型为基础分别建立了等温和动态固化条件下的流变特性方程,并模拟实际固化工艺的温度历程对所建立的流变特性方程进行了验证,结果表明所获取的流变特性方程可准确地反映实际固化工艺过程中树脂体系的流变行为。
采用锥板流变仪对LT-01A低温固化环氧树脂体系的流变行为进行了研究,以Arrhenius1级反应流变模型为基础分别建立了等温和动态固化条件下的流变特性方程,并模拟实际固化工艺的温度历程对所建立的流变特性方程进行了验证,结果表明所获取的流变特性方程可准确地反映实际固化工艺过程中树脂体系的流变行为。
2006, 26(2): 44-46,51.
摘要:
选用了高性能的热塑性聚合物PAEK对LP-15聚酰亚胺进行增韧,研究了在不同含量下PAEK对LP-15聚酰亚胺性能的影响。实验结果表明,两者共混后,树脂体系保持了较高的玻璃化转变温度(Tg),而冲击强度和弯曲强度也得到了明显的提高。同时,以LP-15/PAEK为基体的复合材料在抗冲击性能方面亦有了明显的改善。
选用了高性能的热塑性聚合物PAEK对LP-15聚酰亚胺进行增韧,研究了在不同含量下PAEK对LP-15聚酰亚胺性能的影响。实验结果表明,两者共混后,树脂体系保持了较高的玻璃化转变温度(Tg),而冲击强度和弯曲强度也得到了明显的提高。同时,以LP-15/PAEK为基体的复合材料在抗冲击性能方面亦有了明显的改善。
2006, 26(2): 47-51.
摘要:
针对环氧/氰酸酯共固化体系,以液氧冲击敏感性试验作为判定聚合物与液氧相容性的基本手段,重点研究了聚合物的抗氧化和阻燃性能与其液氧相容性之间的关系,证实了聚合物抗氧化性能的增强和阻燃性能的改善可以有效提高其与液氧的相容性。这为聚合物旨在改善与液氧相容性的改性指明了方法和途径,并由此获得两个具有良好液氧相容性的聚合物体系。
针对环氧/氰酸酯共固化体系,以液氧冲击敏感性试验作为判定聚合物与液氧相容性的基本手段,重点研究了聚合物的抗氧化和阻燃性能与其液氧相容性之间的关系,证实了聚合物抗氧化性能的增强和阻燃性能的改善可以有效提高其与液氧的相容性。这为聚合物旨在改善与液氧相容性的改性指明了方法和途径,并由此获得两个具有良好液氧相容性的聚合物体系。
2006, 26(2): 52-56.
摘要:
以聚硅氧烷为先驱体,采用先驱体转化法制备SiCf/Si-O-C复合材料,同时测试所得复合材料的弯曲强度、韧性、剪切强度、密度、热膨胀系数、导热系数、耐烧蚀性能。结果表明,SiCf/Si-O—C复合材料具有良好的综合性能。对所得材料微观结构进行分析讨论,发现界面结构与致密度是SiCf/Si-O-C复合材料具有高性能的主要原因。
以聚硅氧烷为先驱体,采用先驱体转化法制备SiCf/Si-O-C复合材料,同时测试所得复合材料的弯曲强度、韧性、剪切强度、密度、热膨胀系数、导热系数、耐烧蚀性能。结果表明,SiCf/Si-O—C复合材料具有良好的综合性能。对所得材料微观结构进行分析讨论,发现界面结构与致密度是SiCf/Si-O-C复合材料具有高性能的主要原因。
2006, 26(2): 57-61.
摘要:
通过在陶瓷基体原料(高岭土)中添加炭系导电原料(石墨、炭黑),经球磨混合、模压成形和烧结工艺制得炭/陶复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEN)、数字测温仪等分析和测试了所研制试样的相组成、显微结构以及电热性能。结果表明,本实验的烧结条件下,炭系导电原料不会和陶瓷基体发生反应,其导电性不会受到影响。单一石墨和炭黑含量超过30和25wt%或石墨加炭黑混合(m石墨:m炭黑=1:1)导电原料含量超过30wt%时,可在炭/陶复合材料内部形成良好的连续导电通道,且该材料具有优良的电发热性能。
通过在陶瓷基体原料(高岭土)中添加炭系导电原料(石墨、炭黑),经球磨混合、模压成形和烧结工艺制得炭/陶复合材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEN)、数字测温仪等分析和测试了所研制试样的相组成、显微结构以及电热性能。结果表明,本实验的烧结条件下,炭系导电原料不会和陶瓷基体发生反应,其导电性不会受到影响。单一石墨和炭黑含量超过30和25wt%或石墨加炭黑混合(m石墨:m炭黑=1:1)导电原料含量超过30wt%时,可在炭/陶复合材料内部形成良好的连续导电通道,且该材料具有优良的电发热性能。
2006, 26(2): 62-66.
摘要:
分析电磁波在自由空间通过平板电介质材料的传播特性,得到了散射参数与复介电常数之间的关系式和求解复介电常数的三种表达式,并对三种表达式分别进行误差分析。解决自由空间法测量电介质材料复介电常数的不稳定性问题和相位模糊性问题。建立测试系统,并在X波段对平板电介质材料进行测量。实验结果表明,本测试方法和测试系统是正确的。
分析电磁波在自由空间通过平板电介质材料的传播特性,得到了散射参数与复介电常数之间的关系式和求解复介电常数的三种表达式,并对三种表达式分别进行误差分析。解决自由空间法测量电介质材料复介电常数的不稳定性问题和相位模糊性问题。建立测试系统,并在X波段对平板电介质材料进行测量。实验结果表明,本测试方法和测试系统是正确的。
2006, 26(2): 67-71.
摘要:
借助显微照相分析系统,对碳纤维复合材料孔隙形态特征进行观察和统计分析。结果表明,复合材料孔隙形态特征与孔隙含量存在着密切关系,孔隙长度特征参数近似呈对数正态分布,并建立了含孔隙形态分布特征的孔隙率超声衰减测试模型。
借助显微照相分析系统,对碳纤维复合材料孔隙形态特征进行观察和统计分析。结果表明,复合材料孔隙形态特征与孔隙含量存在着密切关系,孔隙长度特征参数近似呈对数正态分布,并建立了含孔隙形态分布特征的孔隙率超声衰减测试模型。
2006, 26(2): 72-78.
摘要:
分析合金元素对TiAl合金晶体结构及组织性能的影响。采用高合金化(如高Nb,V,Cr,Mn等)引入高温β相,使TiAl合金具有较好的可成形性。添加少量C,B,RE等元素改善TiAl合金组织和性能。介绍热处理及热机械处理控制TiAl合金显微组织的方法。概述TiAl合金成形技术及应用,并分析TiAl合金的发展趋势。
分析合金元素对TiAl合金晶体结构及组织性能的影响。采用高合金化(如高Nb,V,Cr,Mn等)引入高温β相,使TiAl合金具有较好的可成形性。添加少量C,B,RE等元素改善TiAl合金组织和性能。介绍热处理及热机械处理控制TiAl合金显微组织的方法。概述TiAl合金成形技术及应用,并分析TiAl合金的发展趋势。
