2013年33卷3期

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《航空材料学报》2013年第3期目次
2013, 33(3): 0-0.
[摘要](251) [PDF 275KB](244)
摘要:
论文
一种镍基单晶高温合金的高温蠕变行为
张剑, 赵云松, 骆宇时, 贾玉亮, 杨帅, 唐定中
2013, 33(3): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.001
[摘要](524) [PDF 1708KB](287)
摘要:
采用扫描电镜、透射电镜等方法研究了一种镍基单晶高温合金在1000℃的高温低应力蠕变行为。实验结果表明:合金蠕变速率呈现出先减小再增大的变化趋势,当应变量达到一定临界值(10.2)%后,变形速率迅速上升,蠕变进入第三阶段。高温蠕变初始阶段的主要变形机制为a/2〈110〉{111}型位错环在基体内运动。合金在高温蠕变稳态阶段的主要变形机制为位错切割'相,切割位错主要有螺型位错对和[001]超位错两种形式。
置氢TC4钛合金粉末热等静压制件组织与性能研究
田亚强, 侯红亮, 任学平
2013, 33(3): 6-11. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.002
[摘要](431) [PDF 3205KB](236)
摘要:
采用置氢钛合金粉末热等静压成形与钛合金热氢处理技术相结合的新工艺路线制备合金,研究了置氢量及热等静压工艺参数对置氢TC4合金粉末热等静压制件组织性能的影响规律。结果表明:随着置氢量的增加,置氢TC4合金粉末热等静压后制件的密度呈逐渐增高的趋势;热等静压制件的片层状组织尺寸变薄、针状的组织变细,等轴颗粒组织愈来愈多;退火后制件的显微组织中等轴状的颗粒增多,压缩屈服强度和抗压强度均逐渐增大;热等静压制件与粉末原料的氢含量及相组成基本相近,真空退火除氢后氢含量则达到了安全使用水平,置氢量0.42%TC4合金粉末热等静压制件致密效果好、综合力学性能高。
快速凝固/粉末冶金Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金的显微组织与力学性能
唐鹏钧, 何晓磊, 王兴元, 李沛勇
2013, 33(3): 12-17. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.003
[摘要](413) [PDF 2003KB](243)
摘要:
采用快速凝固/粉末冶金工艺制备Al-20Si-7.5Ni-3Cu-1Mg-0.25Fe合金挤压棒材,通过OM,SEM,TEM,XRD和拉伸试验等手段研究挤压态和T6态合金的显微组织及力学性能。结果表明:挤压态和T6态合金的主要组成相均为(Al),(Si),Al3Ni,Al3Ni2,Al7Cu4Ni和Al4Cu2Mg8Si7。挤压态合金中块状Si相平均尺寸约为2.4m,且带有明显尖角;T6热处理后,块状Si相发生粗化和球化现象,粗化后其平均尺寸约为3.2m。T6态合金的室温抗拉强度和屈服强度分别为490MPa和415MPa,硬度达到91.3HRB。挤压态和T6态合金的拉伸断口平整,均属脆性断裂,且断口出现由Si相破裂后形成的小平面。
近等温变形量对TC4-DT钛合金组织参数和拉伸性能的影响
彭小娜, 郭鸿镇, 石志峰, 秦春, 赵张龙
2013, 33(3): 18-24. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.004
[摘要](409) [PDF 2534KB](251)
摘要:
利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、金相图像分析软件等研究近等温变形量对TC4-DT钛合金显微组织和拉伸性能的影响规律。研究发现:随热变形程度的增大,晶界相逐渐被破碎,晶内粗大的片状相宽度逐渐增大,但是细片状的相宽度变化不大。粗片状相是由元素扩散引起的成分偏析形成,60%的变形程度下元素扩散充分,不同形态相之间合金元素成分差别降低,使得最终组织较为均匀。晶内粗片状相含量和位向随变形程度升高而变化,低变形程度下(20%) /相界不会成为位错滑移的障碍,位错主要集聚于晶界导致沿晶断裂。高变形程度(60%)使原来的两相位向关系被打破,相界成为位错滑移的障碍,强度和塑性都得到提高,室温拉伸断口呈现穿晶断裂。实验结果表明在本实验条件下60%的变形量可以获得较好的强度和塑性匹配。
TA15钛合金高温压缩变形行为与组织研究
李成铭, 李萍, 赵蒙, 薛克敏
2013, 33(3): 25-29. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.005
[摘要](420) [PDF 3270KB](243)
摘要:
采用圆柱试样在Gleeble3500型热模拟机上对TA15钛合金进行等温热压缩实验研究。通过实验获得了该种材料在不同工艺参数下的真应力-应变曲线以及其变形过程中的微观组织形貌,并采用电子背散射衍射(EBSD)技术对TA15合金的热压缩变形织构进行研究。实验结果表明,TA15钛合金在高温变形时,其他工艺参数相同下,变形温度降低,应变速率升高,流动应力升高。变形过程中,在相变点以下,软化机制以动态再结晶为主,相变点以上软化机制主要以动态回复为主。不同变形条件下分别存在再结晶织构和形变织构。
喷丸对30CrMnSiNi2A合金钢表层组织性能的影响及其微观机理
李占明, 朱有利, 谢俊峰, 杜晓坤, 陈海峰, 潘洪海
2013, 33(3): 30-33. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.006
[摘要](417) [PDF 1395KB](254)
摘要:
使用气动式喷丸设备制备了30CrMnSiNi2A合金钢喷丸强化处理试样,并对试样表层的组织性能进行了综合分析。采用扫描电镜和透射电镜观察了试样表层的显微组织结构,利用纳米压痕仪和X射线应力仪测试了喷丸处理和未处理试样表层纳米显微硬度和残余应力沿厚度方向的分布。结果表明:未处理试样的组织主要为板条马氏体、少量的下贝氏体、孪晶及残余奥氏体,喷丸处理在试样表面形成了厚度约为30 μm的致密塑性变形层,该层内晶粒平均直径约为46 nm,纳米显微硬度值达到6.8 GPa,加工硬化量提高了4.9%;同时,喷丸处理在试样表面引入了深度约为280 μm的残余压应力层,最大值为-1050 MPa。最后,分析了喷丸处理晶粒细化机制及其对材料加工硬化和残余应力的影响。
喷丸表面覆盖率对TC4钛合金表面完整性的影响
王欣, 李四清, 孟震威, 汤智慧
2013, 33(3): 34-38. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.007
[摘要](442) [PDF 1567KB](236)
摘要:
采用不同覆盖率对TC4钛合金进行喷丸,研究了喷丸后TC4钛合金的表面形貌、粗糙度、残余应力场以及经过200℃/1h保温后形变层组织状态等表面完整性性能变化。结果表明:经过300%覆盖率喷丸后,TC4钛合金表面平均粗糙度Ra和均方根粗糙度Rq均比100%覆盖率增大,残余压应力场深度基本与100%覆盖率喷丸工艺相当,但残余压应力数值有所增大;经过200℃/1h保温处理后,由于温度和内应力的驱动,300%覆盖率喷丸后表面强烈塑变区发生位错运动和晶体自协调,使表面塑性形变层的残余应力松弛明显,而100%覆盖率喷丸未观察到以上现象。
不同工艺粉末对超音速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能的影响
刁望勋, 王志雄, 高俊国, 王长亮, 郭孟秋, 刘超
2013, 33(3): 39-45. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.008
[摘要](503) [PDF 3557KB](254)
摘要:
对比分析了采用烧结破碎和团聚烧结工艺制备的两种WC-10Co-4Cr粉末的物理性能和物相组成。采用超音速火焰喷涂技术对两种粉末进行了涂层制备,并对两种涂层的性能进行对比评价,结果表明:团聚烧结粉末制备涂层的硬度、孔隙率和抗冲蚀磨损性能均优于烧结破碎粉末制备涂层,但其结合强度略低于烧结破碎粉末制备涂层。
TA2钛合金表面Al2O3/石墨自润滑沉积层的制备及其摩擦学性能研究
李维学, 张凯, 戴剑锋, 梁军, 霍晓迪
2013, 33(3): 46-52. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.009
[摘要](453) [PDF 2938KB](234)
摘要:
采用阴极液相等离子体电解沉积技术(PED)在TA2钛合金表面一步制备了含石墨的Al2O3陶瓷沉积层。利用SEM和XRD对沉积层的结构和成分进行了表征,并探讨了沉积层的形成过程和机理。用摩擦试验机评价了沉积层的摩擦磨损性能。结果表明,通过在电解液中添加适量的石墨,利用PED技术可在TA2钛合金表面制备由-Al2O3、-Al2O3和石墨相组成的复合沉积层。与TA2钛合金以及不含石墨的Al2O3沉积层相比,Al2O3/石墨复合沉积层的摩擦系数显著降低,磨损率随之减小,具有良好的减摩抗磨性能。
TC4钛合金电子束焊接接头低周疲劳性能研究
刘晓华, 马英杰, 李晋炜, 张韧, 雷家峰, 刘羽寅
2013, 33(3): 53-57. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.010
[摘要](463) [PDF 2032KB](262)
摘要:
采用应变控制方法,测试了TC4钛合金电子束焊接接头及母材低周疲劳性能,记录并比较了不同位置处的载荷-应变曲线,利用扫描电镜观察分析了低周疲劳断裂方式及断口形貌。研究结果表明:在高应变条件下,由于焊接接头区塑性变形能力较差,其低周疲劳寿命低于母材,低应变条件下,母材与焊接接头低周疲劳寿命相当;低周疲劳试样最终失效断裂均发生在母材区,但焊接接头区也存在明显表面裂纹,这与焊接接头区具有较高的强度、抗塑性变形能力及抗疲劳裂纹扩展能力有关。
搅拌摩擦加工对活塞用铸铝微观组织的影响
李敬勇, 卓炎
2013, 33(3): 58-63. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.011
[摘要](371) [PDF 2683KB](235)
摘要:
探索搅拌摩擦加工对活塞用铸造铝合金组织及性能的影响,研究了搅拌摩擦加工参数的影响规律。搅拌摩擦加工可明显细化铸造铝合金表面的组织,使粗大的铸态组织转变为细小均匀的等轴晶。搅拌摩擦加工参数选择不当,会使各加工区域的晶粒长大。通过对搅拌区组织的显微硬度测试,发现搅拌摩擦加工可以显著提高铸铝合金硬度,达到改善其表面性能的作用。
TA15钛合金钎焊工艺与接头组织性能研究
淮军锋, 郭万林, 李天文
2013, 33(3): 64-68. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.012
[摘要](364) [PDF 1985KB](240)
摘要:
针对TA15钛合金复杂精密构件设计制造可能的需求,采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料材料对TA15合金进行了真空钎焊。通过扫描电镜与能谱分析等手段,对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行分析;同时测试了接头室温和高温力学性能。实验结果表明:采用Ti-21Cu-13Zr-9Ni钎料钎焊TA15钛合金合理可行;真空钎焊接头通过扩散处理,可以提高接头强度,接头室温和高温拉伸强度分别达到母材的98%和94%;真空钎焊接头脆断于钎缝,扩散处理后的接头韧断于基体。
CTBN/CE共聚体系形状记忆性能研究
牛磊, 朱光明, 王坤, 魏堃, 宋蕊
2013, 33(3): 69-73. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.013
[摘要](398) [PDF 1193KB](276)
摘要:
用液体端羧基丁腈(CTBN)和氰酸脂(CE)在一定条件下,经适度共聚,制备出一种新型具有较高玻璃化转变温度(Tg)的氰酸酯树脂形状记忆体系。运用红外,动态力学性能分析,力学性能分析,形状记忆性能分析等方法对该体系进行了研究。结果表明:CTBN适当含量可以使氰酸酯树脂具有优异的形状记忆性能;最低的Tg为138℃,体系的最大形变回复率为100%,最大形变恢复速率0.024 s-1,最大拉伸形变为51%。在120℃/2h+140℃/2h+160℃/2h+180℃/1h的固化工艺下体系基本完全反应。
两种典型铺层玻璃纤维复合材料的拉伸力学行为
曾智, 李玉龙, 郭亚洲, 陈煊, 王雷
2013, 33(3): 74-80. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.014
[摘要](429) [PDF 1850KB](264)
摘要:
利用电子万能实验机及分离式Hopkinson拉杆对玻璃纤维增强复合材料S4C9-1200/SY14的两种不同铺层角度层合板([0]16和[45]4S)进行了应变率为10-3~103s-1下的单轴拉伸力学性能测试。从应力应变曲线和试样破坏断口分析了材料的应变率效应、纤维损伤和界面脱粘损伤。实验结果表明:[0]16层板破坏时表现出典型的不规则脆性破坏,纤维的损伤具有初始门槛值,而纤维的强化存在应变率门槛效应。[45]4S层板主要破坏方式是纤维与基体的脱粘,损伤发展近似线性。应变率高于强化门槛时,[45]4S层板表现出极强的应变率依赖性,极限强度能提高10%~50%。
孔隙尺寸离散度大的碳纤维增强复合材料随机孔隙建模方法研究
梁向雨, 林莉, 陈军, 丁珊珊, 李喜孟
2013, 33(3): 81-85. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.015
[摘要](433) [PDF 1495KB](221)
摘要:
针对孔隙率为4.08%和4.20%,孔隙长度尺寸范围分别为6.34~216.78m,6.34~722.25m的两组碳纤维增强复合材料试样,依据基于随机介质理论和统计学方法建立随机孔隙模型(Random Void Model,RVM)的思想,研究了孔隙建模原理和方法。将孔隙按照长度进行分级,分别建立对应不同尺寸级别的孔隙模型,然后将各个级别的孔隙模型进行叠加。与金相照片对比结果表明,采取分级孔隙建模思想得到的孔隙模拟结果与实际孔隙形貌之间的几何相似度很高,为后续数值计算提供了模型基础。
加筋正六角铝蜂窝异面力学特性与筋胞厚度匹配优化
王中钢, 姚松
2013, 33(3): 86-91. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.016
[摘要](345) [PDF 2128KB](228)
摘要:
基于显式非线性有限元数值仿真分析方法,建立不同构型等壁厚加筋正六角铝蜂窝的全尺度精细离散模型,对比不同形式加筋蜂窝低速10m/s异面加载时力学特性的变化,评估出双筋加筋形式强于单筋形式,双厚强于单厚的加筋构型。研究加筋板厚度与蜂窝胞元壁厚间的匹配效应,通过改变筋板厚度,分析加筋板厚对蜂窝整体屈曲模式的影响,并采用等效表观密度特征因子评价加筋蜂窝的屈曲模式改变对整体力学特性影响的贡献度,发现筋胞匹配间存在明显的分离点,当所加筋板小于一定厚度时,加筋蜂窝的平台区平齐、完整,但随厚度增加,其响应特性突变,平台区波动剧增,超出此厚度比例构造的加筋型蜂窝其功用将受到影响;1.5倍胞壁厚加筋的蜂窝力学性能稳定,平台强度提升显著,是最优的筋厚选择方案。
钛合金超高周疲劳性能试验研究
张海威, 何宇廷, 程礼, 高潮, 张腾
2013, 33(3): 92-96. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.3.017
[摘要](411) [PDF 1161KB](255)
摘要:
采用ANSYS软件进行模态分析和谐响应分析,确定钛合金(TC17)试样尺寸和试验加载频率。利用弯曲疲劳试验系统进行试样在室温20kHz条件下的超高周疲劳试验。通过分析试验数据,计算得到p-S-N曲线,发现在大于107循环时,试样不存在传统意义上的疲劳极限。运用Paris模型从理论上计算得到钛合金(TC17)试样裂纹扩展寿命,发现其不超过中值疲劳寿命的2.1%。
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