2012年32卷6期

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《航空材料学报》2012年第6期目次
2012, 32(6): 0-0.
[摘要](315) [PDF 264KB](200)
摘要:
论文
发动机用耐高温聚酰亚胺树脂基复合材料的研究进展
包建文, 陈祥宝
2012, 32(6): 1-13. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.001
[摘要](1090) [PDF 2869KB](531)
摘要:
综述耐高温热固性聚酰亚胺树脂及复合材料的研究进展。经过近四十年的发展,形成了多种封端剂封端的热固性聚酰亚胺树脂,其中主要是降冰片烯和4-苯乙炔基苯酐封端聚酰亚胺,长期使用温度涵盖280~450℃的聚酰亚胺树脂及其复合材料体系。低成本、高韧性和有机无机杂化聚酰亚胺树脂基复合材料将是聚酰亚胺复合材料发展的主要方向。
新一代超高温热障涂层研究
郑蕾, 郭洪波, 郭磊, 彭徽, 宫声凯, 徐惠彬
2012, 32(6): 14-24. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.002
[摘要](1323) [PDF 2111KB](545)
摘要:
介绍先进燃气涡轮发动机热障涂层的研究背景、意义和现状;综述近年来国内外在新一代超高温热障涂层方面的研究进展,包括新型超高温、高隔热陶瓷隔热层材料,1150℃以上抗高温氧化、与先进单晶高温合金化学匹配的新型金属黏结层材料,长寿命、高可靠性热障涂层结构设计以及先进热障涂层制备技术;分析发动机环境下CMAS沉积物对热障涂层的损伤机理以及相关的CMAS防护方法;最后展望新一代超高温热障涂层的发展动向及研究热点。
钛颗粒着火过程氧化膜破裂行为的理论研究
弭光宝, 黄旭, 曹京霞, 曹春晓
2012, 32(6): 25-31. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.003
[摘要](649) [PDF 1632KB](368)
摘要:
在着火热自燃理论基础上,通过分析钛颗粒表面氧化膜与基体之间的应力状态,结合实验事实,提出氧化膜最外层首先发生破裂但不形成贯穿裂纹的观点,基于该观点建立模型理论研究外层氧化膜的破裂行为对钛颗粒着火过程的影响,并对钛的着火过程进行物理模拟实验研究。结果表明:在673~1373K范围,当环境温度较低时,钛颗粒发生恒温氧化,氧化膜破裂导致氧化动力学曲线由抛物线向直线转化,当处于高温时,氧化膜的破裂使着火温度降低45K,不会对钛颗粒的着火过程产生强烈影响;当钛颗粒尺寸增大时,钛颗粒的着火温度未出现明显升高,与铝颗粒着火过程氧化膜的完全破裂机制不同;氧化膜内应力的变化使由外而内的裂纹扩展到一定程度后停止,即外层氧化膜不完全破裂,从而加速氧在内层氧化膜内扩散,增大了钛颗粒发生着火的敏感性;非等温氧化实验间接验证了外层氧化膜非贯穿破裂对钛着火过程影响的理论研究。
先进材料在战斗机发动机上的应用与研究趋势
梁春华, 李晓欣
2012, 32(6): 32-36. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.004
[摘要](1026) [PDF 515KB](577)
摘要:
美国、英国等国家特别重视战斗机发动机材料的发展,通过制订和实施一系列先进材料研究计划,开发和验证轻质高强度材料,为发动机研制提供技术保障。综述各国现役、在研和预研战斗机发动机的材料应用情况,总结树脂基复合材料、钛基复合材料、钛铝金属间化合物、单晶高温合金、粉末高温合金、陶瓷基复合材料、陶瓷热障涂层等材料及其工艺应用趋势。先进材料研究的发展趋势:①向低密度高强度发展,以减轻质量;②向高强度与高耐温能力发展,以提高涡轮进口温度;③向一体化(材料、工艺与结构设计)发展,以实现材料特性与结构的最优组合。
航空发动机双性能盘制造技术与机理的研究进展
高峻, 罗皎, 李淼泉
2012, 32(6): 37-43. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.005
[摘要](828) [PDF 2223KB](363)
摘要:
具有双重组织的双性能涡轮盘和压气机盘因其优秀的综合性能而成为制造高推重比航空发动机的研究热点。介绍国内外航空发动机用高温合金、钛合金双性能盘的研究进展,对双合金双组织双性能盘和单合金双组织双性能盘进行比较,着重分析两类盘在制造过程存在的主要问题,未来双性能盘的研究重点将落在适合双重热处理的粉末合金和钛合金、双重热处理装置改进、超细晶盘坯和双合金连接弱化方面。
航空发动机叶片多轴疲劳试验研究进展
马楠楠, 陶春虎, 何玉怀, 刘新灵
2012, 32(6): 44-49. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.006
[摘要](1076) [PDF 1608KB](477)
摘要:
近几年航空发动机叶片失效分析的统计表明,叶片失效多由离心力叠加异常振动的多轴疲劳载荷引起。总结现有单一载荷加载、双轴载荷加载等多轴疲劳试验方法的优缺点,并分析其在评价航空发动机叶片多轴疲劳时存在的问题。重点介绍目前国际上最新研制的可有效模拟发动机叶片受力状态的拉伸-弯曲振动多轴疲劳试验方法。建议尽快建立适合我国航空发动机叶片的多轴疲劳试验系统。
Hf对IC10高温合金凝固特性的影响
王艳丽, 赵希宏, 范映伟, 黄朝晖, 王祺
2012, 32(6): 50-55. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.007
[摘要](514) [PDF 2257KB](267)
摘要:
采用等温凝固和差热分析相结合的方法,研究Hf含量对定向凝固柱晶IC10高温合金凝固特性的影响,得到Hf含量变化时合金在不同温度的凝固组织和凝固顺序。结果表明:随着 Hf含量增加,合金的液相线及固相线温度均降低,凝固温度范围扩大,+'共晶析出温度提高。增加Hf含量还缩小了枝晶间丧失补缩能力温度与固相线温度的温度范围,并降低枝晶间液池保持连通时所需的最小液体量,提高IC10合金的铸造性能。
压力对Ti-Al合金快速凝固过程影响的分子动力学模拟
付玮, 杨新华, 周超, 杨雄伟
2012, 32(6): 56-60. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.008
[摘要](589) [PDF 1901KB](391)
摘要:
利用Zope和Mishin提出的Ti-Al势函数形式,采用嵌入原子势描述原子间的相互作用,选取含25%Al原子的Ti-Al无序固溶体为研究对象,开展在两种给定降温速率和不同压力条件下Ti-Al合金快速凝固过程的分子动力学模拟。分析降温过程中体系平均原子能量、平均原子体积、径向分布函数和H-A键对比例的变化规律。从不同角度考察Ti-Al合金快速凝固形成晶态和非晶态合金的过程。研究压力对Ti-Al合金固溶体快速凝固过程及其产物的影响,结果表明:增大压力会减小平均原子体积,降低平均原子能量,同时提高晶化温度或玻璃转化温度。
渐变曲率Inconel718厚板热弯曲成形精度与表面质量控制
高鹏, 张凯锋, 蒋少松
2012, 32(6): 61-67. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.009
[摘要](454) [PDF 2911KB](279)
摘要:
以具有渐变曲率Inconel718厚板弯曲件为背景,采用成形实验与数值模拟方法,分析了带压料热弯曲时,凸凹模间隙与摩擦系数对成形件尺寸精度及表面质量的影响规律。结果表明:当凸凹模间隙与摩擦条件不变时,从曲率半径小的一端至大的一端,试件弯曲段尺寸偏差逐渐增大。在实验范围内,凸凹模间隙对尺寸偏差的影响大于摩擦系数的影响。为提高成形精度提出了渐变凸凹模间隙并辅以渐变摩擦系数的方法。根据数值模拟结果可知,采用该方法可显著提高成形精度。通过热弯曲实验验证了该方法的有效性,Inconel718厚板弯曲件尺寸偏差在0.5mm以内,表面质量良好。
TB-13钛合金动态再结晶行为研究
费跃, 寇宏超, 王新南, 商国强, 朱知寿, 李金山
2012, 32(6): 68-71. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.010
[摘要](523) [PDF 1297KB](187)
摘要:
研究TB-13钛合金在β单相区热轧变形过程中不同变形量对组织演变规律的影响。进行了32%,50%,59%和75%变形量的热轧后,利用光学显微镜和透射电子显微镜观察了该合金热轧变形后的组织变化。结果表明,TB-13钛合金在热轧变形过程中的动态再结晶发生机制是连续动态再结晶。当变形量为32%时,沿着轧制方向存在拉长的扁平状原始β晶粒,晶界平直,晶粒内部存在大量无规则位错和胞状结构位错。随着变形量的增加,晶界处形成亚晶,大量位错在亚晶界处聚集,使亚晶界角度不断增大,最终由小角度晶界转为大角度晶界,从而形成细小的动态再结晶晶粒。
Δ相对GH4169合金热变形行为的影响
韦家虎, 董建新, 喻健, 姚志浩, 付书红
2012, 32(6): 72-77. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.011
[摘要](1260) [PDF 1922KB](324)
摘要:
对GH4169合金进行四种不同工艺的热处理以得到不同的相析出状态,采用Gleeble-1500试验机在980℃下测试合金热变形特性。结果表明,GH4169合金经不同热处理后可获得不同初始状态的相含量及分布状态,合金中相的增加将降低合金变形抗力;相的存在促进变形合金再结晶形核和长大;晶界相的存在有利于热变形过程中的再结晶,而晶内相则阻碍形核过程;预先析出的相在变形过程中发生溶解。
Y2O3对MGH956合金的TIG焊接头组织和性能的影响
雷玉成, 李猛刚, 承龙
2012, 32(6): 78-84. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.012
[摘要](462) [PDF 3266KB](229)
摘要:
采用TIG焊对1.3mm厚的MGH956合金进行原位合金化焊接,对比研究了未添加,添加质量分数为2%,4%和6%的Y2O3对焊缝显微组织及力学性能的影响。结果表明:添加Y2O3后的焊缝组织以等轴晶为主,焊缝晶粒细小均匀,没有明显的金属氧化物聚集现象,并且有新的增强相颗粒析出。Y2O3的添加不仅细化了晶粒,还提高了接头的显微硬度和抗拉强度,从而改善了焊接接头的力学性能。Y2O3添加量为4%时接头抗拉强度最高,平均抗拉强度为605MPa,达到母材的84%。
表面再结晶对单晶高温合金SRR99中温持久性能及断裂行为的影响
张兵, 刘德林, 陶春虎, 姜涛
2012, 32(6): 85-89. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.013
[摘要](528) [PDF 1829KB](391)
摘要:
利用喷丸预变形,研究了表面再结晶对SRR99单晶高温合金中温持久性能及断裂行为的影响。结果表明,表面再结晶对单晶合金中温持久寿命影响很大,760℃/785MPa条件下,厚度约为103m的再结晶层(约占试样横截面面积8%)使合金中温持久寿命下降了约90%。再结晶层几乎没有承载能力,基体承受的实际应力增大,是导致合金持久性能下降的主要原因。此外,再结晶层与基体界面处的缺口效应也会使合金的持久寿命进一步降低。760℃/785MPa条件下,未再结晶试样的微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂,而再结晶试样则以纯滑移剪切的方式断裂。
纳米多壁碳管结构变化对其复合材料微波性能影响
曾国勋, 张海燕, 陈易明, 熊旋
2012, 32(6): 90-95. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.014
[摘要](526) [PDF 1726KB](318)
摘要:
采用不同温度热处理纳米多壁碳管,研究纳米多壁碳管结构变化对相应复合材料的微波特性的影响。采用拉曼光谱分析表征纳米多壁碳管热处理前后的结构变化;测试纳米多壁碳管/石蜡复合材料在0.5~6GH介电谱。结果显示,热处理温度1000℃,纳米多壁碳管的ID/IG值基本不变,相应复合材料的复介电常数大致相等且吸波性能基本相同;热处理温度>1000℃,ID/IG值明显减小,内部结构发生重排,纳米多壁碳管平均晶粒尺寸增大,相应的纳米多壁碳管复合材料的复介电常数无论实部还是虚部均明显下降,微波吸收峰向高频移动。通过热处理控制纳米多壁碳管的ID/IG值和平均晶粒尺寸,可以调整纳米多壁碳管复合材料的微波介电谱,达到调整纳米多壁碳管复合材料的微波吸收特性的目的。
不同加载应变率下有机玻璃的压缩破坏与力学行为
管公顺, 王少恒, 成方圆
2012, 32(6): 96-101. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2012.6.015
[摘要](585) [PDF 2640KB](286)
摘要:
对有机玻璃试件进行准静态和动态压缩试验,研究加载应变率对有机玻璃材料力学性能的影响,分析不同加载应变率下有机玻璃材料的微观损伤破坏模式。通过简化黏弹性本构方程拟合出适用于有机玻璃材料的黏弹性模型参数,并与试验结果进行比较。结果表明:在准静态加载条件下,有机玻璃表现为延性破坏,在动态加载条件下则表现为脆性破坏;随着加载应变率的提高,有机玻璃的流动应力明显增加,且动态加载条件下的峰值应力增加速率高于准静态。
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