2012年32卷5期

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《航空材料学报》2012年第5期目次
2012, 32(5): 0-0.
[摘要](258) [PDF 279KB](251)
摘要:
论文
La2Zr2O7弹性常数及最低热导率的第一性原理计算
项建英, 黄继华, 陈树海, 梁文建, 赵兴科, 张华
2012, 32(5): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.001
[摘要](679) [PDF 1210KB](307)
摘要:
采用基于第一性原理的赝势平面波法计算了新型热障涂层陶瓷材料La2Zr2O7的弹性常数和热力学性质。计算结果表明:优化后的La2Zr2O7的晶格常数为1.0934 nm,当O(48f)的位置参数为0.329时其晶胞总能量最低;由计算得到的三个弹性刚度张量C11,C12,C44、体弹性模量B和剪切模量G可知La2Zr2O7的结构非常稳定;La2Zr2O7的杨氏模量E=201.50GPa,泊松比为0.274,同性系数为0.733,具有一定的脆性;计算得到的La2Zr2O7德拜温度为619.4K,等容比热为274.3Jmol-1K-1,最低热导率为1.31Wm-1K-1,与利用激光脉冲法在1473K测得的热导率1.55 Wm-1K-1相比,相差15.48%。
不同增强相对挤压态Mg-Zn-Mn-Y合金动态再结晶影响分析
何维维, 张坤, 黄敏, 戴圣龙
2012, 32(5): 7-17. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.002
[摘要](643) [PDF 5809KB](323)
摘要:
采用Gleeble-3800热模拟试验机进行压缩试验,在温度250~400℃,应变速率0.001~10s-1范围内,研究了变形Mg-Zn-Mn-Y合金中含有不同增强相(I相和W相)对该合金高温流变行为及变形过程中动态再结晶行为的影响。结果表明:只含I相的合金I在较低温度下,表现出明显的加工硬化,峰值应力后发生断裂;在中高温度下,由于发生动态再结晶而表现出明显的流变软化。只含有W相的合金II在中低温度下变形时,峰值应力之前出现加工硬化,随后随动态再结晶的发生而出现软化;在高温下,加工硬化不明显。含有I相合金在变形量较小时(0.1和0.3),其动态再结晶以常规动态再结晶为主,较大变形量时(0.5)的动态再结晶机制为连续动态再结晶。含有W相合金变形量较小时的动态再结晶方式为连续动态再结晶,变形量较大时为旋转动态再结晶。由于含有不同增强相的合金动态再结晶机制不同,含有I相合金在高温下变形可获得均匀细小的再结晶晶粒;而含有W相合金在高温下变形时,晶粒长大。
粉末高温合金等温成形模具升温热负荷分析
张明杰, 李付国, 王淑云
2012, 32(5): 18-25. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.003
[摘要](489) [PDF 2937KB](302)
摘要:
通过建立粉末高温合金盘件等温成形模具的有限元分析模型,对Ni-11Co-17W-6Al-8Ta合金模具的升温参数进行了优化。研究结果表明,在升温速率0.1~0.5℃/s内,模具升温过程中表现出的应力峰值较低。升温过程中的阶段保温时间在2~4h,热应力缓失效果最佳,而当该时间大于4h时,热应力下降的后期速度显著降低,保温作用对应力的影响减小。在升温制度0.1℃/s,2h下有限元模拟的温度场和应力场结果显示,模具的外表面以及型面过渡区域出现应力集中现象,且应力-时间曲线显示该区域应力在升温过程中波动幅值较大。然而,1050℃和1100℃下的疲劳试验结果表明,以上区域的热负荷对裂纹扩展的影响较小。
焊后热处理对300M超高强度钢电子束焊接接头组织及性能的影响
张国栋, 杨新岐, 何鑫龙, 李晋炜
2012, 32(5): 26-31. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.004
[摘要](629) [PDF 3414KB](415)
摘要:
研究了300M超高强度钢电子束焊接接头在油淬、正火1油淬、正火2油淬三种焊后热处理状态下的室温拉伸及冲击性能,并与母材油淬状态下的室温拉伸及冲击性能进行了对比。对三种焊后热处理工艺下的接头组织及冲击断口进行了扫描电镜观察。结果表明:焊后热处理并没有消除焊缝中粗大柱状晶组织,但是正火油淬工艺使柱状晶轮廓及焊缝与热影响区的分界变得模糊。接头正火2油淬状态的强度、塑性和冲击韧度明显优于接头油淬状态。与母材油淬状态相比,正火2油淬状态接头的抗拉强度更高,伸长率及断面收缩率分别达到前者的93.6%和81%,冲击韧度与前者相当。接头油淬状态冲击断口表面沿裂纹扩展方向有大量柱状晶被撕裂并翘起,粗大柱状晶沿晶开裂。
近α型TG6高温钛合金中硅化物的沉淀析出行为
李娟, 蔡建明, 段锐
2012, 32(5): 32-36. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.005
[摘要](504) [PDF 1206KB](287)
摘要:
采用光学显微镜(OM),透射电镜(TEM)研究了近型TG6钛合金在不同热处理状态下硅化物的沉淀析出行为。结果表明,硅化物优先在原始片层上析出,同时,在有些基体中也有硅化物的析出。硅化物呈现长杆状或椭球状,为六方结构的S2型((TiZr)6Si3)硅化物,与基体没有确定的取向关系。在透射电镜下可以看出,硅化物分布并不均匀。在600℃热暴露过程中,随着热暴露时间的延长,硅化物的数量增多尺寸增大。析出的硅化物与位错发生交互作用形成位错堆积,可以有效阻碍位错的滑移运动,提高合金强度。
单级固溶处理对7136铝合金组织及力学性能的影响
朱冉冉, 张永安, 熊柏青, 李志辉, 李锡武, 刘红伟, 朱宝宏, 王锋
2012, 32(5): 37-42. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.006
[摘要](683) [PDF 4075KB](291)
摘要:
通过OM,SEM,DSC差热分析和室温拉伸性能测试,研究了单级固溶处理对7136铝合金挤压板带组织和力学性能的影响。结果表明:合金固溶处理温度越高,时间越长,粗大第二相溶解越多;合金在480℃进行固溶处理时,出现过烧组织特征。随着固溶时间的延长,呈现出晶粒粗化和再结晶组织比例增加的趋势。本合金适宜的单级固溶制度为470℃/4h,再经(120℃/24 h)峰时效处理后,合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为698 MPa,47 MPa和12.8%。
强化固溶对含Sr 7085型铝合金晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的影响
罗勇, 许晓静, 张允康, 宋涛, 王宏宇, 张振强, 张福豹, 吴桂潮, 吴瑶
2012, 32(5): 43-48. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.007
[摘要](595) [PDF 2750KB](325)
摘要:
采用硬度和电导率测试、晶间腐蚀和剥落腐蚀试验、金相及扫描电镜观察,研究强化固溶处理对含锶(Sr)7085型铝合金(Al-7.95Zn-1.80Mg-1.59Cu-0.15Zr-0.024Sr)硬度、电导率、晶间腐蚀和剥落腐蚀性能的影响。结果表明,与常规固溶(470 ℃/2 h)处理相比,强化固溶(470 ℃/ h+480 ℃/2 h+490 ℃/2 h) 处理使合金中粗大第二相溶解更为充分,经进一步常规T6(121 ℃/2 h)时效处理后,强化固溶处理的合金其硬度略微降低、电导率有所提高,抗晶间腐蚀和剥落腐蚀性能显著提高。本文的研究结果说明,强化固溶处理是一种提高含Sr 7085型铝合金抗腐蚀性能尤其是抗剥落腐蚀性能的有效手段。
Y对Mg-5Al-1.2Zn-0.8Sb合金组织和性能的影响
张建新, 高爱华, 郭学锋
2012, 32(5): 49-53. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.008
[摘要](456) [PDF 1605KB](289)
摘要:
在熔炼Mg-5Al-1.2Zn-0.8Sb合金过程中,以Mg-10Y中间合金形式加入0~2.5%的(质量分数,下同)稀土元素,研究了不同添加量的Y元素对显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响。实验结果表明:经过适量稀土Y微处理后的合金具有细小均匀的铸态组织,晶粒尺寸维持在30m左右。Y元素从0变化到2.5%过程中,合金室温抗拉强度在0~1.5%范围内增加,在1.5%~2.5%范围内降低,而高温强度则一直呈现升高趋势。稀土Y对合金的腐蚀性能具有改善作用,当Y含量为1.0%时合金耐蚀性能较好,过量加入Y元素对腐蚀性能有负面影响。
喷射沉积SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-.17Si热暴露过程的显微组织演变
贺毅强, 屠宏, 冯立超, 杨建明, 陈振华
2012, 32(5): 54-59. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.009
[摘要](514) [PDF 1364KB](283)
摘要:
采用喷射沉积工艺制备了SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料,并通过热压后多道次热轧制备了板材。研究了板材在不同温度下热暴露过程中第二相粒子、SiC/Al界面和位错密度的变化,并通过X射线衍射分析了板材在热暴露过程中的物相变化。结果表明,复合材料经热加工后第二相粒子保持弥散细小,为50~80nm,SiC/Al界面干净,没有脆性相生成;在500℃暴露200h后,第二相粒子几乎没有变化;在550℃暴露200h后,第二相粒子略有长大,没有明显的脆性相生成; 600℃下暴露10h后,SiC/Al界面处生成Al4C3相,第二相粒子长大至400~500nm,并生成Al13Fe4相;在550℃热暴露过程中,随着暴露时间变长,位错密度增加。SiC颗粒分解向基体中析出游离态Si,抑制了Al12(Fe,V)3Si的粗化和分解,提高了复合材料的耐热性能,因此该复合材料在550℃以下具有良好的热稳定性能,550℃以上耐热性能急剧下降,热暴露过程中位错增殖。
等离子喷涂铜-石墨复合涂层结构与干摩擦磨损性能研究
云海涛, 梁波, 季珩, 郑学斌
2012, 32(5): 60-65. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.010
[摘要](559) [PDF 3315KB](288)
摘要:
以粒度为50~70μm的铜包石墨(Graphite-65%Cu质量分数,下同)复合粉体为原料,采用大气等离子喷涂设备在316不锈钢基体上制备了铜-石墨复合涂层。运用场发射、能谱、X射线衍射等手段对涂层显微结构进行了表征,并利用UMT球-盘式摩擦磨损试验机探讨了室温大气环境下铜-石墨复合涂层的摩擦学性能。结果表明,Graphite-65%Cu复合涂层结构致密,与不锈钢基材结合牢固;石墨在涂层中分布均匀;物相组成主要为C,Cu和Cu2O三相;摩擦副间石墨转移膜的形成是涂层低摩擦系数的主要原因。不同载荷和速率条件下所得涂层摩擦系数在0.03~0.15间。粘着磨损是主要磨损机制。
高硅氧/有机硅复合材料高温弯曲性能研究
胡春平, 刘丽, 姜波, 黄玉东
2012, 32(5): 66-69. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.011
[摘要](557) [PDF 1423KB](301)
摘要:
研究了不同温度对高硅氧/有机硅复合材料弯曲性能的影响;采用红外光谱仪对甲基苯基硅树脂在室温~600℃的结构进行了表征;使用热重分析仪,对基体树脂的热稳定性进行了测量;通过动态热机械分析仪对复合材料的动态力学性能进行了测定;采用扫描电镜对复合材料弯曲断口的形貌进行了观察。,结果表明,室温~600℃范围内弯曲强度随温度的升高而降低,弯曲强度在200℃,300℃,600℃分别出现了明显的降低。复合材料的玻璃化转变、树脂分解和裂解是弯曲性能下降的主要原因。
基于ANSYS的金属蜂窝板热性能模拟研究
樊卓志, 孙勇, 彭明军, 王堃
2012, 32(5): 70-74. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.012
[摘要](619) [PDF 1033KB](333)
摘要:
基于ANSYS有限元方法模拟研究了金属蜂窝板的传热。在与实际的试验条件保持一致的情况下,建立了金属蜂窝板模拟计算模型,研究了金属蜂窝板的稳态热性能、热量传递机制和瞬态表面热响应。在所建立的模型中考虑辐射导热耦合换热,对稳态热性能模拟研究表明模拟结果与Swann Pittman经验公式计算的结果十分吻合,瞬态表面热响应的模拟结果与试验结果也较吻合,说明ANSYS有限元方法能够准确模拟金属蜂窝板的传热。此外,蜂窝腔表面间的辐射换热是金属蜂窝板的一个重要的热量传递机制,在高温情况下应考虑辐射导热耦合换热。
铬基透波材料的固化工艺与电性能研究
于技强, 刘敬松, 霍冀川
2012, 32(5): 75-78. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.013
[摘要](452) [PDF 2341KB](308)
摘要:
以氧化锌作固化剂,二氧化硅作填料,混合磷酸铬铝制备铬基透波材料基体。通过DSC-TG测试得出该基体的固化温度范围,根据测试结果在不同温度点、不同时间条件下进行固化实验。分析SEM,XRD,IR测试结果得出在180℃/2h条件下该材料体系能完成交联固化反应,并结合电性能测试分析验证了该结论。最后得出该铬基透波材料基体的最佳固化温度和最佳固化时间分别为180℃和2h。
新型耐高温氰酸酯/磷酸铝复合材料的研究
薛洁, 管清宝, 刘萍, 梁国正
2012, 32(5): 79-85. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.014
[摘要](523) [PDF 2268KB](207)
摘要:
基于氰酸酯树脂(CE)和磷酸铝(AlPO4)优良的综合性能,采用"复合技术",设计并制备了AlPO4/CE复合材料,研究了不同偶联剂和AlPO4含量对AlPO4/CE复合材料的热性能、介电性能和吸湿性能的影响。研究结果表明,不同偶联剂对磷酸铝和CE之间的界面作用力影响不同。AlPO4(KH-550)和AlPO4(KH-560)与CE间的界面作用力稍高于AlPO4(H-2),并且AlPO4(KH-550)/CE复合材料的综合性能最佳;当加入适当含量AlPO4(KH-550)时,AlPO4(KH-550)/CE复合材料具有比纯CE树脂更佳的综合性能。
复合材料双搭接接头拉伸强度研究
刘遂, 关志东, 郭霞, 刘佳, 邱太文, 孙凯, 陈萍
2012, 32(5): 86-91. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.015
[摘要](727) [PDF 2533KB](282)
摘要:
对不同胶层厚度的复合材料双搭接接头拉伸强度进行了试验研究,结果表明接头的破坏模式是胶层剪切破坏,并且接头的极限强度随胶层厚度的增加而增大。在此基础上建立解析模型对复合材料双搭接接头胶层剪切破坏进行研究,模型中考虑了复合材料层板单层的各向异性及胶层的理想弹塑性材料属性,通过与有限元模型计算结果进行对比,验证了解析模型在计算胶层剪切应变/应力分布时的有效性。解析模型使用最大剪切应变准则计算接头的极限拉伸强度,计算得到的接头极限强度与试验结果吻合良好。
Al-Cu-Mg-Ag合金强度性能的支持向量回归预测
唐江凌, 蔡从中, 皇思洁, 肖婷婷
2012, 32(5): 92-96. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.016
[摘要](507) [PDF 803KB](212)
摘要:
为了研究不同时效工艺下Al-Cu-Mg-Ag合金强度性能, 根据实测数据集, 应用基于粒子群算法(PSO)寻优的支持向量回归(SVR)方法,建立了SVR预测模型。模型以Al-Cu-Mg-Ag合金时效温度与时效时间为输入,合金的抗拉强度、屈服强度为输出。经过与BP神经网络模型进行比较,结果表明:对于相同的训练样本和检验样本,支持向量回归模型比BP神经网络模型具有更高的预测精度。
新型纤维金属混合层板结构的疲劳裂纹扩展与分层行为
黄啸, 刘建中
2012, 32(5): 97-102. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.5.017
[摘要](443) [PDF 2138KB](239)
摘要:
为了研究一种新型混合层板的损伤容限性能,针对两种铺层混合层板结构进行了应力比R=0.1,-1下两种锯切缺口尺寸试样的疲劳裂纹扩展试验,对比分析了获得的裂纹扩展a-N曲线数据,并通过对试样进行腐蚀去层,研究了层板的各层分层形态。结果表明,在应力比R=0.1时该新型混合层板疲劳裂纹扩展性能明显优于铝合金板;预浸料两侧添加胶膜比不添加胶膜会导致较好的疲劳裂纹扩展性能;由于裂纹桥接机制作用,锯切缺口尺寸较短层板试样比较长层板试样有较好的裂纹扩展性能;层板中心层铝板较其它层铝板裂纹扩展明显滞后;内层铝板与预浸料间沿裂纹方向呈近似三角形分层。
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