2012年32卷4期

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《航空材料学报》2012年第4期目次
2012, 32(4): 0-0.
[摘要](284) [PDF 289KB](239)
摘要:
论文
基于CAFE的铝双辊连续铸轧凝固微观组织
陈守东, 陈敬超, 黄攀, 吕连灏, 王鹏, 彭平
2012, 32(4): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.001
[摘要](608) [PDF 1993KB](369)
摘要:
基于元胞自动机CA的形核和长大模型与宏观传热模型相耦合对双辊连续铸轧纯铝薄带凝固微观组织进行了模拟,模拟计算中采用连续性异质形核模型和修正的枝晶尖端生长动力学模型(KGT)。另外,模拟研究了铸轧工艺参数和金属凝固参数对双辊连续铸轧纯铝薄带凝固微观组织的影响规律。模拟结果可很好地解释和预测啮合点前柱状晶和等轴晶之间的转化和晶粒尺寸大小,柱状晶主要分布在靠近铸轧辊面附近,等轴晶则是远离铸轧辊面而靠近薄带的中心区域。
采用线膨胀系数可控ZrO2-TiO2 陶瓷模具的钛合金高精度超塑成形
蒋少松, 赫晓东, 张凯锋, 高鹏, 李保永
2012, 32(4): 8-14. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.002
[摘要](764) [PDF 1603KB](381)
摘要:
对线膨胀系数可控的ZrO2-TiO2陶瓷模具及钛合金高精度超塑成形进行了系统研究。探讨了TiO2体积分数和相对密度对ZrO2-TiO2陶瓷的线膨胀系数的影响规律,并引入相对密度修正模型Turner模型来准确预测复合陶瓷材料的线膨胀系数。采用压痕法检测了与TC4钛合金等膨胀系数的ZrO2-TiO2陶瓷模具的超塑成形精度。在925℃下,利用ZrO2-TiO2陶瓷模具进行超塑成形,其使用性能良好。结果表明:ZrO2-TiO2陶瓷的线膨胀系数随TiO2体积分数的增加而减小,随相对密度的增加而增加。采用线膨胀系数优化的ZrO2-TiO2陶瓷模具,成形精度误差大幅降低,不超过0.1%,且陶瓷模具具有足够的热机械性能进行超塑成形,使用性能优良。
真空吸铸TiAl基合金组织研究
叶喜葱, 苏彦庆, 郭景杰, 张丽红
2012, 32(4): 15-19. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.003
[摘要](599) [PDF 1892KB](431)
摘要:
利用金属型真空吸铸技术获得了TiAl基合金薄板件,并研究了该铸件的铸态组织以及合金元素对其组织的影响。实验结果表明:由于金属型的强制冷却作用,金属型真空吸铸的Ti-47Al合金薄板铸件铸态组织细小,平均晶粒尺寸在60m左右;W元素的添加有利于B2相的形成,从而细化组织,其机理是B2相阻碍了晶粒长大;Si元素添加生成的Ti5Si3相,主要分布在晶界处,形成的Ti5Si3第二相质点会阻碍TiAl基合金凝固过程中组织的长大,有利于细化TiAl基合金组织。
大间隙钎焊用混合粉状高温镍基钎料的润湿性和显微组织
梁海, 叶雷, 毛唯
2012, 32(4): 20-25. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.004
[摘要](676) [PDF 2375KB](327)
摘要:
用一种含Al,Ti元素的镍基钎料粉末与'相沉淀强化型镍基高温合金FGH95的粉末混合,制备了大间隙钎焊用混合粉状高温镍基钎料。实验表明,采用合适的混合比例,混合粉状钎料对1Cr18Ni9Ti不锈钢具有较好的润湿铺展性。该混合钎料所获得的钎缝金属的合金化效应显著,Al+Ti合金元素的最大含量达到了5.49%。焊态钎缝中,除Nb,W等个别元素外,其他主要强化元素无明显偏析,且经1180℃/4h扩散处理可消除合金元素的偏析。钎缝金属的组织状态较为均匀,基体为等轴固溶体枝晶,枝晶间分布有颗粒状、短条状的化合物相以及少量的+'共晶组织。另外,在固溶体中分布着大量弥散细小'沉淀强化相。
6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头缺陷及性能
周光, 杨新岐, 徐效东, 张照华
2012, 32(4): 26-31. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.005
[摘要](756) [PDF 2221KB](347)
摘要:
对板厚3mm的6061-T4铝合金T型接头进行搅拌摩擦焊接研究并具体讨论了旋转速率()及焊接速率(v)对焊接缺陷及力学性能的影响。结果表明:对给定的夹具形式和搅拌工具,当v不变时焊缝前进侧筋板圆角过渡处容易产生随/v增大而减小的隧道缺陷,后退侧圆角区易出现清晰的Z连接线;壁板出现两个随增大而扩大的软化区域,而壁板焊缝中心的硬度随增大而升高;T型接头筋板焊缝热力影响区同样被软化,其硬度较母材降低17.0%;局部组织软件是造成所有接头沿壁板方向加载抗拉强度下降的重要原因,其最高抗拉强度只达到母材的73.8%,隧道缺陷是引起=1008r/min筋板方向强度降低的主要原因,而=1541r/min和=2256r/min筋板方向强度降低主要归结于T型接头中热力影响区组织的软化,其中当/v=1541/218 r/mm时,沿T接筋板方向抗拉强度最高可达到母材的83.5%。
水下搅拌摩擦加工对AZ91镁合金组织和力学性能的影响
柴方, 张大童, 张文, 邱诚
2012, 32(4): 32-37. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.006
[摘要](661) [PDF 3348KB](537)
摘要:
在空气中和水下对AZ91镁合金铸造板材进行搅拌摩擦加工,并对材料的微观组织和力学性能进行了分析测试。研究结果表明:由于水的强制冷却作用,水下搅拌摩擦加工板的搅拌区面积小于空气中加工板,两种板材搅拌区的微观组织均得到了显著细化,平均晶粒尺寸分别为1.9m和3.5m;热机影响区均形成了纤维状组织,且水下搅拌摩擦加工板的组织更为细小;空气中加工板的热影响区出现了组织粗化,而水下加工板的热影响区的晶粒尺寸与母材相当。两种加工工艺均使第二相-Mg17Al12由原始铸态组织中连续网状变为颗粒状。由于水下加工板的组织更为细小,其硬度、抗拉强度和伸长率较空气中搅拌摩擦加工板高。
时效处理对0Cr15Ni5Cu4Nb钢焊接接头力学性能的影响
李能, 郭绍庆, 周标, 孙兵兵, 张学军, 张文扬, 唐思熠
2012, 32(4): 38-43. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.007
[摘要](699) [PDF 2319KB](359)
摘要:
对0Cr15Ni5Cu4Nb沉淀硬化不锈钢焊接接头进行四种不同时效热处理,并研究了时效热处理对焊接接头力学性能的影响。结果表明,随着时效热处理温度提高或时效时间的延长,接头的冲击韧度、伸长率和断面收缩率增加,抗拉强度和屈服强度下降,接头断口形貌由准解理向韧窝过渡。550℃/4h时效处理后的焊接接头具有比较好的综合性能,抗拉强度为1071 MPa,冲击韧度为283 J/cm2,均不低于母材的95%。
M50NiL高温渗碳轴承钢中 Fe2Mo析出相的电镜观察
娄艳芝, 罗庆洪, 李春志, 赵振业
2012, 32(4): 44-48. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.008
[摘要](696) [PDF 1620KB](362)
摘要:
应用高分辨电子显微镜(HREM)观察M50NiL高温渗碳轴承钢中的马氏体和强化相Fe2Mo的形貌、结构及其与马氏体的取向关系。分析结果表明:M50NiL高温渗碳轴承钢心部组织主要为板条马氏体,表层组织主要为片状马氏体,其亚结构孪晶的孪生面为{211}晶面族;M50NiL钢中观察到纳米级强化相Fe2Mo,长条状,宽约2~3nm;部分Fe2Mo沿马氏体的孪生面生长,生长方向为[111]M;纳米级强化相Fe2Mo与马氏体的取向关系为:{112}M//{001}Fe2Mo,[1 11]M//[100]Fe2Mo。
电镀硬铬工艺对TC6钛合金性能的影响研究
汤智慧, 王长亮, 贡兴嘉, 宇波, 刘江, 谢道秀, 冯琪
2012, 32(4): 49-52. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.009
[摘要](704) [PDF 1723KB](417)
摘要:
研究了电镀硬铬工艺对TC6钛合金的影响,利用氢测定仪、拉伸试验机、疲劳试验机等设备对镀铬后TC6钛合金的氢含量、力学和疲劳等性能进行了研究。结果表明:TC6钛合金电镀硬铬后基体氢含量显著提高,氢含量合格但接近上限,不能通过氢脆实验。建议TC6钛合金电镀硬铬工艺不应用在高应力集中及高承载部位,以避免氢脆发生。抗拉强度基本不变,伸长率和断面收缩率有所降低,分别降低17.3%和24.0%。TC6钛合金电镀硬铬后由于镀层造成的残余拉应力,使得疲劳极限显著降低,由626.0MPa降低至201.3MPa。
Ni47Ti44Nb9形状记忆合金耐蚀性能和抗氧化性能研究
王二敏, 倪志铭, 洪起虎, 杨根林, 韩劲
2012, 32(4): 53-56. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.010
[摘要](643) [PDF 1827KB](355)
摘要:
采用高温氧化、电化学腐蚀测试,并结合SEM,XRD等分析手段,研究了Ni47Ti44Nb9合金的氧化性能和抗腐蚀性能。结果表明,Ni47Ti44Nb9合金在450℃下氧化非常轻微,600~800℃下合金的氧化增重曲线近似符合抛物线规律。经高温氧化后,合金表面形成的氧化层具有分层结构,氧化截面由外氧化层和过渡层组成。电化学腐蚀结果表明,溶液中NaCl含量越低,溶液温度越低,合金的腐蚀电流密度越小,腐蚀电位正移,保护膜的稳定性提高。
三维网络碳化硅多孔陶瓷的制备
张志金, 于晓东, 王扬卫, 李凯, 栾志强
2012, 32(4): 57-61. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.011
[摘要](572) [PDF 2664KB](322)
摘要:
以中间相沥青添加55 %(质量分数,下同)的Si粉混合物为原料,制备了含Si的炭泡沫模板。在高温反应烧结炉中,氩气气氛下1500℃保温1~6h,结合反应烧结工艺制备了碳化硅多孔陶瓷。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对碳化硅多孔陶瓷的微观形貌、物相组成进行了观察,并对熔融Si与C的反应机理进行了探讨。结果表明:碳化硅多孔陶瓷的微观结构与炭泡沫模板的微观结构一致,烧结温度1500℃下,随着保温时间的延长,多孔陶瓷的弯曲强度先增大后减小,而孔隙率先减小后增大;在保温4h的条件下制备的碳化硅多孔陶瓷主要由-SiC相组成,最大弯曲强度为26.2MPa,对应的孔隙率为45%。内部熔融的Si与外部熔融的Si同时与C反应生成SiC,最后两者结合在一起形成致密的SiC多孔陶瓷。
原子氧辐照碳/酚醛复合材料的表面形貌及其演变机理研究
詹茂盛, 郭丹丹, 王凯
2012, 32(4): 62-69. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.012
[摘要](600) [PDF 2799KB](342)
摘要:
利用原子氧暴露地面模拟实验装置,分别对碳/酚醛复合材料、碳纤维和酚醛树脂进行了20h原子氧辐照,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外衰减全反射(ATR-FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)技术分析了原子氧对碳/酚醛复合材料的侵蚀行为。结果表明,在原子氧环境中,酚醛树脂和碳纤维及碳/酚醛复合材料均发生质量损失,且碳/酚醛复合材料的质量损失率大于酚醛树脂与碳纤维之和。究其机理可知:复合材料中的孔隙和界面增大了原子氧的剥蚀面积,碳/酚醛树脂和碳纤维与原子氧的作用符合掏蚀模型,树脂表面出现孔洞,酚醛树脂中亚甲基和醚键易被原子氧氧化,碳纤维表面的上浆剂在原子氧环境中首先被剥蚀,而后裸露的碳纤维本体与原子氧作用导致纤维截面不再呈圆形,且尺寸减小,表面出现浅而宽的沟槽,最终纤维被氧化生成了大量的OC=O和C=O基团。
聚四氟乙烯接枝GMA的反应研究
张冬娜, 寇开昌, 侯梅, 高攀, 吴广磊
2012, 32(4): 70-74. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.013
[摘要](613) [PDF 1025KB](329)
摘要:
使用叔丁基锂(t-BuLi)与乙二胺(EDA)的混合溶液活化聚四氟乙烯(PTFE),并在活化的PTFE上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。使用傅立叶红外吸收光谱(FTIR)对活化与接枝后的PTFE进行了分析,结果表明:本工艺成功将GMA接枝到PTFE上。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了接枝表面,使用TGA法测定接枝聚合物的接枝率达到5.83%。最后研究了接枝反应时间和温度对PTFE-g-GMA接枝率的影响。结果表明,接枝率随着反应时间的延长逐渐增加,反应时间超过8h后基本恒定;在70℃反应时接枝率出现最大值。
飞机透明件用光固化有机-无机杂化耐磨涂层的研究
哈恩华, 纪建超, 孙士彬, 钟艳莉
2012, 32(4): 75-79. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.014
[摘要](509) [PDF 1053KB](384)
摘要:
采用溶胶-凝胶法通过控制催化剂添加量制备了不同纳米粒径的纳米二氧化硅粒子,用偶联剂MEMO对其表面进行改性处理后制备了有机玻璃用光固化有机-无机杂化涂层。结果表明,经过MEMO处理的纳米二氧化硅粒子与光固化聚氨酯丙烯酸酯树脂有很好的相容性,PMMA涂覆光固化PUA/ SiO2涂层后,其硬度由原来的HB提高到3H,体积收缩率降低52%,耐磨性能比未添加的纳米SiO2涂层提高了70%以上。
2D-C/SiC复合材料开孔试件拉伸特性和失效分析
郭洪宝, 王波, 矫桂琼, 杨成鹏, 刘永胜
2012, 32(4): 80-86. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.015
[摘要](671) [PDF 2657KB](507)
摘要:
通过对2D-C/SiC复合材料4mm和6mm开孔试件进行拉伸试验,研究了开孔试件的拉伸特性和失效模式,与标准试件拉伸试验结果比较获得了开孔尺寸对试件强度的影响。相比于标准拉伸试件,4mm和6mm开孔试件的拉伸强度分别减小了1.0%和6.6%。通过在开孔试件不同位置粘贴应变片,获得了试件在拉伸过程中最小净截面上的应变变化规律,直观地体现了试件拉伸过程中的应变集中现象,并通过有限元对开孔试件的应变分布进行模拟,模拟结果与试验值吻合较好;通过在试件表面粘贴声发射探头,获得了拉伸过程中试件材料的损伤参量变化规律,反映了试件的宏观损伤演化规律,并结合试件断口照片分析了开孔试件的失效行为。
退火态ZTi6Al4V铸造钛合金的断裂韧度研究
党宁, 赵嘉琪, 南海, 吴国清
2012, 32(4): 87-91. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.016
[摘要](661) [PDF 1068KB](344)
摘要:
将尖切口强度理论用于ZTi6Al4V铸造钛合金损伤容限性能的评价,探讨了不同退火温度对其三点弯曲断裂韧度KQ的影响。结果表明:尖切口试样测定的断裂韧度KQ1不等同于标准试验方法测定的KQ,但可用于铸造钛合金不同工艺间断裂韧度的比较。退火温度的改变可微调ZTi6Al4V铸造钛合金的强度和断裂韧度,在700℃或820℃保温2h退火处理,试样的断裂韧度较好,KQ值分别达到78.11 MPam1/2和79.44MPam1/2,屈服强度分别为782.74MPa和771.49MPa,抗拉强度分别为860.18MPa和853.0MPa,伸长率达8.10%和7.46%,获得了较好的强塑性匹配。
2024铝合金预拉伸板喷丸强化前后疲劳寿命的分布及可靠度模型研究
张志远, 支希哲, 闫五柱, 刘军, 杨仕超
2012, 32(4): 92-96. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.017
[摘要](764) [PDF 1860KB](409)
摘要:
为了研究喷丸强化对2024铝合金预拉伸板疲劳特性的影响以及喷丸强化前后疲劳寿命的数学分布及可靠度模型,对铸钢丸喷丸强化前后的2024铝合金预拉伸板进行疲劳对比试验。结果表明:喷丸强化能明显提高2024铝合金预拉伸板的疲劳寿命。对喷丸强化前后的疲劳寿命分布进行拟合优度检验发现:喷丸强化前疲劳寿命服从威布尔分布,而喷丸强化后的疲劳寿命服从对数正态分布。建立了2024铝合金预拉伸板喷丸强化前后疲劳寿命的分布模型和可靠度模型。
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