2011年31卷5期

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论文
表面再结晶对DD5镍基单晶高温合金组织和力学性能的影响
李志强, 黄朝晖, 谭永宁, 张强, 张宏炜, 贾新云, 王艳丽
2011, 31(5): 1-5.
[摘要](51) [PDF 1798KB](8)
摘要:
在不同的热处理温度和变形条件下,研究了二代单晶DD5合金的再结晶组织随温度的变化规律以及对力学性能的影响.结果表明,经过吹砂处理后的试样,在高于1050℃热处理后就出现了再结晶,初始再结晶以胞状组织呈现,随着热处理温度的提高,再结晶逐渐转变为再结晶晶粒层;干吹砂后的再结晶层明显比水吹砂的厚.研究发现,含有再结晶层试样的拉伸和持久性能较标准试样有不同程度的下降,其下降程度随着试验温度升高而增加.
Zn含量对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金组织和力学性能的影响
李慧中, 刘洪挺, 陈健美, 王海军, 梁霄鹏
2011, 31(5): 6-11.
[摘要](41) [PDF 2354KB](0)
摘要:
采用显微硬度和力学性能测试及金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等分析手段,研究了Zn含量对Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金挤压以及时效处理后合金组织和力学性能的影响.结果表明,在Mg-10Gd-4.8Y-0.6Zr合金中添加Zn元素,有利于细化合金晶粒,提高挤压态的强度.未添加Zn的合金T5态晶粒尺寸约为25μm,添加1%(质量分数,下同)Zn后,晶粒尺寸约为15μm,Zn含量为3%时,晶粒尺寸约为10μm.当Zn含量为1%时,合金挤压态和时效态的抗拉强度分别为337MPa,397MPa,屈服强度分别为128MPa,148MPa,伸长率分别为10.0%,5.0%,具有较好的综合性能.
Zr含量对Mg-Zr粉末冶金阻尼合金材料性能的影响
刘子利, 沈平, 周桂斌, 刘希琴, 刘伯路
2011, 31(5): 12-17.
[摘要](38) [PDF 1978KB](1)
摘要:
采用粉末冶金法制备了Mg-x%Zr阻尼合金(x=0.6,1.5,2.5,5,质量分数,下同),通过三点弯曲测试和DMA技术等手段研究了Zr含量对Mg-Zr合金的组织、力学性能和阻尼性能的影响.结果表明,随着Zr含量增加,组织演变为条带状结构,同时在晶界及晶内出现点状颗粒,晶粒更加细化.Mg-x%Zr阻尼合金的致密度、硬度、抗弯强度随着Zr含量增加而提高,Zr含量为2.5%的合金的致密度、抗弯强度和显微硬度达到最大值.在频率5Hz,应变振幅6×10-5的测试条件下,Mg-5%Zr合金的阻尼性能最好,阻尼值tanφ达到0.084,Mg-1.5%Zr次之,Mg-2.5%Zr合金的阻尼性能最差.在27~100℃的温度范围内,Mg-x%Zr合金阻尼性能随温度升高而缓慢提高,在高于100℃后,合金阻尼性能随温度的升高迅速增加,并在160℃出现阻尼峰.Mg-1.5%Zr合金的阻尼峰温度随频率增大而升高,呈现出弛豫型阻尼特征.
6156铝合金的人工时效与蠕变时效研究
晋坤, 邓运来, 周亮, 万里, 张新明
2011, 31(5): 18-22.
[摘要](42) [PDF 1341KB](0)
摘要:
采用光学显微及透射电子显微、维氏硬度、拉伸力学性能、电导率测试等技术,研究了试验6156铝合金的人工时效与蠕变时效强化规律与微观组织特征.结果表明,在本文试验的温度(155~175℃)-应力(0~200MPa)时-间(8~14h)范围内,采用不同制度的人工时效和蠕变时效样品的力学性能相差不大,但蠕变时效的析出相数量增多、尺寸变小,力学性能与电导率指标均呈升高趋势.蠕变时效过程中,蠕变第一阶段变形量占总变量的85%以上,增加蠕变应力对蠕变第一阶段变形量的影响十分明显.该合金蠕变时效温度与应力对强度峰值影响不明显,但显著影响蠕变变形量,适合于构件蠕变时效成形.
厚板射流冲击下淬火冷却的换热系数建模计算
邓运来, 贺有为, 曹盛强, 张新明
2011, 31(5): 23-28.
[摘要](29) [PDF 745KB](1)
摘要:
建立一种多喷嘴同时喷射淬火冷却的数学模型,通过实测冷却曲线分析计算厚板驻点区与紊流区换热系数分布规律,基于ABAQUS模拟软件模拟验证模型.结果表明:驻点与紊流点处的换热系数随时间分布是不均匀的,在10~20s内出现峰值,随后呈上下波动变化的规律;实测(或计算)试样心部与表面的冷却曲线与模拟的吻合较好,验证了多喷嘴同时喷射下的换热系数分布模型.
一种基于稀土堆焊合金的镍基合金表面堆焊研究
李永平, 徐依文, 徐培全
2011, 31(5): 29-33.
[摘要](35) [PDF 1808KB](0)
摘要:
研究了镍基合金的组织、相组成,进行了镍基合金表面堆焊工艺试验,研究了堆焊层宏观组织及微观组织的分布,并进行了堆焊层及界面区域的显微硬度分布测试.结果表明:提出的镍基合金由γ-(Ni,Fe),FeNi3,Ni和少量的Fe2C组成,堆焊层组织分布均匀,无开裂、气孔等缺陷,显微硬度从174HV0.2提高到780HV0.2.
晶粒尺寸对钛合金TIG焊接接头组织及力学性能的影响
周水亮, 陶军, 赵海涛, 郭德伦
2011, 31(5): 34-39.
[摘要](36) [PDF 2306KB](0)
摘要:
进行了2μm及8μm,19μm三种晶粒尺寸的细晶粒TC4钛合金常规TIG焊试验,分析了母材晶粒尺寸对钛合金焊接接头组织转变规律及力学性能的影响.结果表明,细晶粒TC4钛合金焊缝中心和热影响区组织相似,为α马氏体组织.相同焊接规范下,随着晶粒尺寸的减小,焊缝中心和热影响区组织由编织(网篮)状α组织向片状组织过渡;随着晶粒尺寸的减小,热影响区晶粒长大越来越明显,热影响区细晶区(FHAZ)明显变窄,热影响区粗晶区(CHAZ)明显变宽,焊缝—热影响区—母材的晶粒梯度增大,焊接接头三区域晶粒过渡越来越差;随着晶粒尺寸的减小,焊接接头拉伸强度和伸长率均有不同程度的提高.常温拉伸断口呈准解理断裂特征,随着母材晶粒度的增大,焊接接头解理断裂特征越明显.
TC4钛合金微弧氧化膜结构对化学镀Ni-P镀层结合性能的影响
冯长杰, 王琦, 周雅, 赵晴, 杜楠
2011, 31(5): 40-46.
[摘要](35) [PDF 2449KB](0)
摘要:
在TC4钛合金上制备微弧氧化不同时间的氧化膜,然后进行化学镀N i-P镀层,利用SEM、涂层附着力自动划痕仪和热震试验,研究不同微弧氧化膜结构对钛合金化学镀N i-P镀层结合性能的影响.结果表明:随着微弧氧化时间的增加,微弧氧化膜表面的粗糙度增大,表面微孔逐渐变大,孔口先变成敞开形式然后慢慢缩合,最后变成凹槽状.微弧氧化时间由3min增加至15min,化学镀N i-P镀层与微弧氧化膜的结合性能逐渐降低,临界载荷由21.5N减少至8.5N,且化学镀层表面划痕特征由裂纹向镀层剥落发展.微弧氧化时间由15min增加至60min,化学镀N i-P镀层与微弧氧化膜的结合性能逐渐增加,临界载荷由8.5N增加至大于40N.热震试验结果表明,微弧氧化3min,7min,15min的试样热震1次时,化学镀N i-P镀层发生严重的剥落,且在冷却过程中化学镀镍层剥落的顺序为15min,7min,3min的试样,30min的试样热震2次剥落,60min的试样热震28次才剥落,与划痕实验的结果一致.建立了不同微弧氧化时间,TC4钛合金微弧氧化膜的结构模型,讨论了不同微弧氧化膜结构与化学镀镍层的结合强度.
薄膜生长工艺对TiO2基紫外探测器光电性能的影响
祁洪飞, 刘大博
2011, 31(5): 47-50.
[摘要](37) [PDF 422KB](0)
摘要:
分别采用磁控溅射和溶胶-凝胶工艺制备了相同厚度的TiO2薄膜,并用以制备了金属-半导体-金属(MSM)结构TiO2基紫外探测器.通过紫外光电性能测试、扫描电子显微镜(SEM)观察及X射线衍射(XRD)分析,研究了TiO2薄膜生长工艺对探测器光电性能的影响规律.结果表明:磁控溅射工艺下,探测器的光电流虽然较低,但响应时间和暗电流远小于溶胶-凝胶工艺制备的探测器,其具备了高辐射灵敏度和快速响应特性.磁控溅射工艺制备的TiO2薄膜结构较为致密,晶界和缺陷较少,方阻较高,这是其取得优良的光电特性的原因.
三维针刺C/SiC复合材料与30CrSiMoVA对偶的摩擦磨损性能与机理
刘何意, 范尚武, 殷小玮, 袁琦, 张立同, 成来飞
2011, 31(5): 51-57.
[摘要](45) [PDF 2151KB](1)
摘要:
通过MM-1000Ⅱ摩擦试验机,研究了三维针刺C/SiC复合材料与30CrSiMoVA对偶的摩擦磨损性能,并结合SEM,XRD,EDS、热力学计算以及刹车过程温度场有限元模拟,分析了刹车过程中的摩擦磨损机理和物相转变.结果表明:随着初始刹车速率的增加,三维针刺C/S iC复合材料与30CrS iMoVA对偶刹车的平均摩擦系数减小,摩擦面温度升高,三维针刺C/SiC复合材料与30CrSiMoVA线磨损率呈增大趋势.初始刹车速率大于15m/s刹车时,摩擦面最高温度高于560℃,Fe与SiC,Si以及O2发生反应生成Fe3C,Fe3Si,FeO,γ-Fe2O3和α-Fe2O3,以上反应与磨粒磨损、粘着磨损以及疲劳磨损相互促进,加速了材料的磨损.
一种低摩擦系数复合润滑膜的结构与性能研究
闫来成, 谭华玉, 韩欢庆, 罗锡裕
2011, 31(5): 58-61.
[摘要](42) [PDF 1124KB](0)
摘要:
采用微弧氧化和喷涂二硫化钼基润滑材料并在150~200℃固化2h左右的工艺,在铝合金表面制备了低摩擦系数的复合润滑膜.研究了复合润滑膜的结构与性能对摩擦系数的影响.结果表明,去除微弧氧化膜的表面疏松层获得以γ-Al2O3为主的致密硬化层,使其表面硬度明显提高,并且显著降低复合润滑膜的摩擦系数.微弧氧化层的硬度与载荷大小是影响摩擦系数的主要因素,摩擦系数稳定在0.05~0.08,复合润滑膜制备工艺对基材性能影响较小.
烧结温度对SiO2-ZrO2体系陶瓷型芯材料性能影响研究
刘晓光, 齐长见, 贺莉丽, 唐定中, 肖程波, 姚建省, 顾国红, 李鑫
2011, 31(5): 62-65.
[摘要](39) [PDF 1134KB](0)
摘要:
采用传统的热压铸工艺制备可快速脱芯的定向、单晶空心涡轮叶片用SiO2-ZrO2体系陶瓷型芯材料,研究结果表明,该材料随烧结温度从1150℃增加到1200℃,收缩率变大,当烧结温度超过1200℃时,烧结收缩增加显著,1200℃烧结的陶瓷型芯晶粒发育比较完善,主要相组成为非晶SiO2、方石英、ZrO2,其综合性能最佳,室温强度可达42.9 MPa,1550℃具有较好的抗高温变形性和优异的高温强度,高温变形为0.1mm,高温强度可达27.9MPa,开气孔率可达30.4%,体积密度为1.92g/cm3,烧结收缩率仅为0.4%,方石英析出量20%左右,能够满足我国航空发动机高温合金空心涡轮叶片的浇注要求.
耐热添加剂对硅橡胶阻燃性能的影响
赖亮庆, 苏正涛, 钱黄海, 王景鹤
2011, 31(5): 66-70.
[摘要](32) [PDF 1099KB](0)
摘要:
采用氧指数、TGA-DSC以及SEM等分析方法,研究了耐热添加剂对硅橡胶阻燃性能的影响.研究表明,耐热添加剂Fe2O3,CeO2和TiO2可提高硅橡胶的耐热空气老化性能和阻燃性能,300℃高温老化对硅橡胶的阻燃性能影响不明显.耐热添加剂能抑制硅橡胶侧链基团的氧化断裂,提高起始分解温度30℃以上,降低分解释放热62%以上.燃烧灰烬中SEM分析表明,耐热添加剂是通过消除自由基的机制,阻止了氧对硅橡胶侧基的攻击,从而明显减轻硅橡胶的热分解,提高了阻燃性能.
一种热连轧GH4169合金的蠕变行为与断裂机制
李振荣, 田素贵, 赵忠刚, 陈礼清, 刘相华
2011, 31(5): 71-76.
[摘要](32) [PDF 1388KB](0)
摘要:
通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了热连轧直接时效处理的GH4169镍基合金的蠕变行为和断裂机制.结果表明:热连轧GH4169镍基合金的组织结构由γ',γ"相和γ基体相组成,具有较小的晶粒尺寸,晶内存在高密度位错和孪晶.经直接时效后,合金中弥散分布的细小γ"相数量增加,及高密度位错引起的形变强化效果,是使合金在650℃/725MP条件下具有较长的蠕变寿命的主要原因;蠕变期间,合金的变形特征是孪晶变形和位错的双取向滑移;随着蠕变进行,位错的数量逐渐增加,并在晶界处引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生及扩展是合金的蠕变断裂机制.
含孔钛合金扩散连接止焊层合板裂纹扩展特性试验
贺小帆, 刘彦毛, 刘文珽, 孙彦鹏, 王向明
2011, 31(5): 77-81.
[摘要](36) [PDF 1218KB](2)
摘要:
带有局部圆形止焊区的钛合金扩散连接层合板能够改善层合板在拉-拉疲劳载荷作用下的裂纹扩展性能,为了研究止焊区尺寸对裂纹扩展寿命的影响,采用3mm,2mm,3mm厚钛合金板材通过扩散连接成8mm厚层合板,层合前预留φ12mm,φ15mm止焊区,并加工成含中心φ6mm孔的板状试件,进行了两类试件在含标识载荷的等幅载荷下的疲劳试验.通过断口判读裂纹形态和尺寸,得到裂纹扩展(a,N)数据,建立了裂纹扩展da/dN-a曲线,对裂纹扩展行为进行了对比.结果表明,裂纹扩展可分为3个阶段;止焊区尺寸对止焊区内裂纹扩展行为无明显影响,但随着止焊区尺寸的增加,止焊区边界附近和越过边界后的裂纹扩展速率有减缓趋势.
TC11和TC4钛合金室温/400℃疲劳裂纹扩展特性研究
黄新跃, 张仕朝, 鲁原, 于慧臣
2011, 31(5): 82-85.
[摘要](44) [PDF 1084KB](0)
摘要:
TC11和TC4这两种变形对这两种钛合金室温和400℃的疲劳裂纹扩展试验结果及其特性进行了分析.试验结果显示,两种钛合金的室温疲劳裂纹扩展速率的数据比较集中,而400℃时的分散性比较大.通过对造成数据分散性的原因分析,认为以平均值为期望值的线性回归拟合方法会造成偏危险的估计,因此提出了以数据上边界为基础的Paris拟合方法.根据两种钛合金的室温和400℃时的数据,发现TC11的裂纹扩展速率比较低,具有较好的损伤容限性能.
局部应变法预测飞机结构带孔部件疲劳寿命
童第华, 陈志伟
2011, 31(5): 86-90.
[摘要](29) [PDF 1345KB](0)
摘要:
介绍了应用Levenberg-Marquardt迭代法计算局部应力和局部应变的工作.Levenberg-Marquardt迭代法是求解超越方程的一种常用数学方法,但是缺点是程序比较复杂,计算效率较低,因此本文目的是找到一种程序实现简单、计算效率高、计算精度满足要求的计算方法,选择了二分法,并且对比分析了二分法和Levenberg-Marquardt迭代法求解局部应变与应变寿命方程的效率和精度,从而得出应用二分法来进行求解是简单并且可以被工程应用的;最后结合某飞机结构一种带孔部件的实例,应用局部应力应变法给出了该部位的寿命预测值,通过和试验寿命值的对比,得出了考虑平均应力修正的应变寿命方程才更符合工程要求.
原始疲劳质量评定和裂纹扩展方法研究
杨谋存, 聂宏
2011, 31(5): 91-94.
[摘要](40) [PDF 817KB](0)
摘要:
在对带有一个铆接孔的试件进行试验研究的基础上,利用性能退化失效曲线,提出了一种新的初始疲劳质量和裂纹扩展速率的确定方法.根据试验结果和理论推导,建立了裂纹扩展长度与加载循环次数的函数关系.在此基础上,估算了EIFS值,并用指数函数拟合方法估计了疲劳裂纹扩展速率.最后通过对临界裂纹尺寸的理论计算验证了新方法的可行性和有效性.
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