2013年33卷4期

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《航空材料学报》2013年第4期目次
2013, 33(4): 0-0.
[摘要](162) [PDF 285KB](77)
摘要:
论文
镍基合金空心叶片浇铸用硅基陶瓷型芯的制备及性能
康海峰, 李飞, 赵彦杰, 徐华苹, 孙宝德
2013, 33(4): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.001
[摘要](338) [PDF 2920KB](194)
摘要:
采用热压注工艺成型氧化硅基陶瓷型芯。分析焙烧后型芯的化学成分、微观结构、孔隙率、线膨胀系数以及力学性能。结果表明:型芯的孔径呈多峰分布,且主要分布在0.1~5m之间;从室温至1400℃,型芯的线膨胀系数随温度的升高而减小,在1170~1350℃之间其线膨胀系数下降趋势骤然加剧;经1200℃焙烧制备的陶瓷型芯主晶相为-方石英相与无定形石英玻璃共存,经1550℃高温2h处理后型芯烧结程度提高,骨架致密度增大,孔结构更加分明,表面及内部裂纹的数量、长度均增大。采用实验室自制的硅基陶瓷型芯进行镍基高温合金单晶空心叶片的浇注实验,结果表明所制备的型芯可以满足单晶叶片精密铸造的要求。
Nb-40Ti-15Al合金中硼的微合金化细晶作用
汪燕青, 刘兆刚, 孙本双, 钟景明
2013, 33(4): 9-13. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.002
[摘要](297) [PDF 1502KB](128)
摘要:
利用金相显微镜(OM)、X衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等测试设备分析了微量硼元素对Nb-40Ti-15Al合金的晶粒细化作用以及硼在晶粒内和晶界的分布情况。结果表明,当合金中硼含量高于0.5 %(质量分数)时,晶粒细化开始变得显著,预期对合金的低温脆性有一定程度的改善效果。背散射电子像(BSE)显示硼元素大量富集在晶界上,从而得出硼的细晶作用主要缘于其在合金的B2/相基体中固溶度甚小,从而导致凝固前沿成分过冷。
固溶制度对7050铝合金微观组织和腐蚀性能的影响
宋丰轩, 张新明, 刘胜胆, 白谭, 韩念梅, 谭季波
2013, 33(4): 14-21. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.003
[摘要](357) [PDF 4277KB](352)
摘要:
采用光学显微镜(OA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段和电化学、浸蚀、慢应变速率拉伸(SSRT)等测试方法,研究不同固溶热处理制度对7050铝合金板材微观组织和腐蚀性能的影响。结果表明:单级固溶将(MgZn2)相完全溶入Al基体中,而S(Al2CuMg)相仍然大量存在,固溶度低,时效后晶内析出密度低;双级固溶使S相部分溶解,合金晶粒长大,再结晶分数高;逐级固溶使和S相完全溶解,合金充分回复,时效后晶内析出密度高,再结晶分数低;不同固溶+T6时效态合金的抗应力腐蚀性能从大到小依次为逐级固溶双级固溶单级固溶。
累积复合轧制TZM合金板的组织与性能
王华, 张云鹏, 陈兴友
2013, 33(4): 22-26. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.004
[摘要](303) [PDF 2707KB](165)
摘要:
采用粉末冶金法制备出TZM合金烧结坯,并将其轧制成2mm厚板材,在此基础上采用累积复合轧制技术(ARB),完成TZM板四次轧制复合,并对不同道次TZM复合板进行性能测试和组织分析。结果表明:随累积变形量增加,复合板晶粒显著细化、组织分布更加均匀,经过三次累积复合后,材料的抗拉强度和界面结合状态最佳。试样晶粒在轧制过程中被拉长、展宽,晶粒断面直径200~500nm,抗拉强度提高50%,2mm TZM复合板最高抗拉强度可达968MPa;材料断裂特征仍为脆性断裂,伸长率变化不明显,轧制复合板伸长率仅为2.0%。
SiCp/2024Al铝基复合材料搅拌摩擦焊接头微观组织
冯涛, 郁振其, 韩洋, 张永昂, 王引真
2013, 33(4): 27-31. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.005
[摘要](278) [PDF 2061KB](178)
摘要:
利用搅拌摩擦焊对SiCp/2024Al铝基复合材料进行了焊接。采用急停实验分析母材瞬间移动行为。利用金相显微镜,TEM观察接头组织。接头显微组织分析表明,接头中形成V字型结构,且SiC颗粒因焊缝位置不同而分布不均匀。在热机影响区中,SiC出现偏析;在焊核区,SiC颗粒较少。若参数选择不当,焊核中心区出现了颗粒消失现象。焊缝不同位置透射电镜分析表明,SiC/Al界面结合清晰,无脆性相生成,并在其中发现了破碎的SiC颗粒。
纯铝与镀锌钢板MIG熔-钎焊工艺研究
国旭明, 汪建梅, 徐荣正
2013, 33(4): 32-36. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.006
[摘要](364) [PDF 1132KB](129)
摘要:
采用Al-Mg,Al-Si两种填充焊丝,研究了纯铝与镀锌钢板异种金属材料的MIG熔-钎焊工艺,分析了焊接接头的界面结构特征及其力学性能。研究结果表明:在合适的焊接参数下,选用两种填充焊丝可以实现纯铝板(1060)与镀锌钢板的MIG熔-钎焊。与添加Al-Mg焊丝相比,填充Al-Si焊丝,界面反应层由-Al3Fe,-Al5Fe2和AlFeSi相组成,且反应层较薄,焊缝中加入Si元素有效地抑制了金属间化合物层的生长,此时所获得的拉剪强度较大,接近纯铝板(1060)的抗拉强度,接头断裂发生在焊缝位置。
TB6钛合金激光喷丸与机械喷丸残余应力场有限元模拟
胡正云, 李满福, 谢兰生
2013, 33(4): 37-42. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.007
[摘要](351) [PDF 4243KB](224)
摘要:
利用有限元软件建立了TB6钛合金激光喷丸以及机械喷丸的三维数值分析模型,研究了不同工艺参数对残余应力场的影响;对比了两种喷丸工艺所形成的应力波和各自的衰减规律;研究了两种喷丸工艺的复合强化工艺对残余应力场的影响。结果表明:激光喷丸形成的平面波造成较深的应力影响层,深度可达1.5mm;机械喷丸形成的球面波产生较大的残余应力,最大残余压应力可以达到屈服强度的1.1倍。塑性应变越大残余应力越大,塑性应变层与残余应力影响层深度相近;在两者复合强化工艺中,残余应力影响层深度与激光喷丸的相近,最大残余压应力可达屈服强度的1.2倍。
沉积温度对TC4钛合金表面辉光离子渗Mo层组织和耐磨性能的影响
田晓东, 王利捷, 孙波
2013, 33(4): 43-47. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.008
[摘要](311) [PDF 2784KB](131)
摘要:
利用辉光离子渗的方法,在TC4钛合金表面沉积Mo耐磨涂层。利用XRD、SEM、EDS、显微硬度仪和摩擦磨损试验机研究了沉积温度(850℃, 950℃和1050℃)对Mo涂层的组织结构、耐磨性能及磨损机制的影响。结果表明:涂层由Mo外层和互扩散区组成,互扩散区主要为Mo-Ti固溶体相;随着沉积温度的升高,Mo涂层的生长速率增加,但平均晶粒尺寸增大,因而硬度、耐磨性能降低;纯滑动干摩擦载荷为98N时,950℃/5h沉积所形成Mo涂层的磨损速率约为TC4钛合金的1/45。
铝硅酸盐玻璃/聚氨酯层合界面结构对层合玻璃光学性能的影响
冯志军
2013, 33(4): 48-52. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.009
[摘要](319) [PDF 1617KB](218)
摘要:
系统研究界面腐蚀条件对航空层合玻璃光学性能的影响。利用光电雾度计、扫描电镜、紫外可见分光光度计等对铝硅酸盐玻璃和层合玻璃进行测试分析。结果表明,随着腐蚀液浓度(或腐蚀时间)增加,铝硅酸盐玻璃的透光率分阶段降低,铝硅酸盐玻璃的雾度先缓慢增大后迅速增大;然而,层合玻璃的透光率,随着腐蚀液浓度(或腐蚀时间)增加先增大后降低。腐蚀液中的表面活性剂对层合玻璃透光率影响甚微。当腐蚀液浓度为10%,腐蚀时间为10min时,制备的层合玻璃有较好的光学性能。
导电聚苯胺/镀镍碳纳米管复合材料的制备与研究
何征, 齐暑华, 邱华, 秦云川
2013, 33(4): 53-57. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.010
[摘要](327) [PDF 1652KB](151)
摘要:
利用化学镀镍法在碳纳米管(CNTs) 表面镀金属镍合金(Ni/CNTs), 并以过硫酸铵为氧化剂, 原位聚合法制备导电聚苯胺 (PANI) ;通过溶液共混法,将Ni/CNTs和PANI制备成复合材料。采用透射电子显微镜(TEM) 、能谱分析(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR) 、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、X射线衍射仪(XRD)和两探针法对Ni/CNTs和复合材料表面进行观察、结构测定和电性能表征。结果表明, Ni/CNTs的长度约几百纳米至几十微米,镀层的厚度在20~30nm;随着Ni/CNTs含量增加,复合材料的电导率增加,其渗滤阈值为3.5%。
碳纳米管/玻纤/环氧层板超声真空灌注工艺及性能研究
赵艳文, 叶宏军, 翟全胜, 顾轶卓, 李敏, 张佐光
2013, 33(4): 58-63. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.011
[摘要](380) [PDF 3635KB](167)
摘要:
针对碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂体系,采用传统的真空灌注工艺和超声波辅助真空灌注工艺制备复合材料层板,分析不同工艺方法下层板缺陷状况,测试层板的弯曲性能和层间剪切性能,考察树脂性能和纤维/树脂界面黏结状况,探讨碳管及工艺方法对层合板性能的影响。结果表明:与传统的真空罐注工艺相比,超声波辅助真空罐注工艺能增强树脂在纤维内部的流动,提高树脂对纤维的浸润,减少层合板的孔隙缺陷;添加0.05%(质量分数)的CNT后层合板的力学性能提高,使用超声波辅助真空罐注工艺制造的层板性能提高得更为明显;制造工艺对层合板性能的影响与纤维织物的结构紧密相关。
受热过程树脂浸润流动的超声无损评估
陈萍, 刘玲, 王占吉, 何少刚
2013, 33(4): 64-70. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.012
[摘要](339) [PDF 4686KB](117)
摘要:
采用空气耦合超声C扫描技术,对非热压罐预浸料在升温和恒温受热过程中树脂的浸润流动变化进行了实时无损检测研究。首先将非热压罐预浸料从室温升至100℃,研究温度变化对树脂流动的影响。在此基础上,研究60℃和80℃恒温过程树脂浸润流动随时间的变化,通过C扫描图片实时、快速检测出树脂的浸润流动变化,并得到树脂沿纤维层厚度方向的浸润流动速率。通过显微组织分析验证了C扫描图像分析的准确性。结果表明,该空气耦合超声C扫描方法是检测纤维网架中树脂浸润流动微观变化的一种快速、有效的方法。
航空常用铝合金动态拉伸力学性能探究
王雷, 李玉龙, 索涛, 郭亚洲
2013, 33(4): 71-77. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.013
[摘要](528) [PDF 1768KB](214)
摘要:
利用分离式Hopkinson拉杆设备对五种航空常用铝合金2A12-CZ,2A12-M,2024-T351, 7050-T74,7050-T7451进行了室温动态拉伸力学性能探究,并利用电子万能试验机对这五种材料进行了准静态拉伸力学性能测试,得到了五种铝合金在不同应变率下的拉伸真实应力应变曲线。试验结果显示:7050系列铝合金有较高的屈服强度,2A12M抗拉强度则最低。五种航空铝合金都表现出不同程度的正的应变率敏感效应,其中2A12-CZ敏感性最强,7050T7451敏感性最弱。五种铝合金动态拉伸失效应变明显大于准静态拉伸失效应变。2A12M与2024T351有较高的动态拉伸失效应变。在试验结果的基础上,选择Johnson-Cook本构模型,Cowper-Symonds本构模型来拟合这五种材料的动态本构,模型预测与试验结果吻合较好。
2024铝合金振动疲劳特性及断口分析
胡海涛, 李玉龙, 索涛, 赵峰
2013, 33(4): 78-83. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.014
[摘要](426) [PDF 3662KB](168)
摘要:
研究激振频率对铝合金悬臂梁结构振动疲劳特性的影响。在不同激振频率下测试2024铝合金悬臂梁相同初始应力幅值下的振动疲劳寿命。利用体式显微镜及扫描电镜对疲劳断口进行微观分析。结果表明:初始应力相同时,处于共振状态的悬臂梁振动疲劳寿命最长,瞬断区面积最小。微观分析表明,疲劳裂纹源萌生于材料表面的最大应力区,在裂纹源区有明显的放射状条纹、贝壳线和大量刻面;在疲劳裂纹扩展区,除疲劳条带外,还观察到大量的二次疲劳裂纹;疲劳瞬断区则由大量韧窝构成,表现出典型的韧性断裂特征。微观分析可知合金内强化相颗粒对疲劳裂纹扩展有明显的阻碍作用。
对预成角薄板粘接接头强度及其应力分析
唐勇, 何晓聪, 郑俊超, 邢保英, 许竞楠
2013, 33(4): 84-89. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.015
[摘要](272) [PDF 3935KB](161)
摘要:
通过静力学实验研究了预成角对5052铝合金板材粘接接头强度的影响。对0至15预成型粘接接头进行强度对比研究,结果表明:被粘物搭接端的预成角对粘接接头承载能力有显著影响,预成角与接头强度呈抛物线关系,即5052铝合金预成型粘接接头存在最佳预成角,此时接头的强度最大,偏离最佳角度接头强度降低;预成角越大,接头的位移就越大,粘接接头的储能能力就越大。建立预成角粘接接头有限元模型,分析粘接层应力分布。结果表明:预成角对粘接中心层的劈裂应力和剪切应力影响明显。预成角增大,粘接层的应力单调增加,而胶瘤部分的应力集中先缓解后加剧,呈抛物线变化趋势。
柔性导热纳米复合材料研究进展
封伟, 李冬杰, 吕鹏
2013, 33(4): 90-97. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.4.016
[摘要](457) [PDF 1180KB](257)
摘要:
柔性导热纳米复合材料在微电子、航空航天、智能驱动等领域具有广泛的应用。综述了以零维纳米粒子、一维纳米纤维和二维纳米片层为填料的柔性导热纳米复合材料的最新研究进展。概述了柔性导热纳米复合材料的研究中存在的主要问题及解决方法。纳米填料的分散性差是阻碍柔性导热纳米复合材料发展的重要问题,可采用物理包覆法、偶联剂法、接枝改性等方法对纳米填料进行表面修饰,提高纳米填料的分散性及与基体的结合性,从而提高材料的导热性能;另外完善导热机制的理论研究,建立导热微观模型,可为柔性导热纳米复合材料的实际应用提供重要依据。开发新型纳米填料,特别是混合填料体系是改善柔性导热纳米复合材料综合性能的重要途径。
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