2013年33卷5期

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《航空材料学报》2013年第5期目次
2013, 33(5): 0-0.
[摘要](127) [PDF 13525KB](68)
摘要:
论文
粉末冶金TiAl合金的热变形行为研究
刘娜, 李周, 袁华, 许文勇, 张勇, 张国庆
2013, 33(5): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.001
[摘要](272) [PDF 1083KB](114)
摘要:
在Gleeble-3500热模拟试验机上对粉末冶金TiAl合金进行热压缩试验,变形温度为1050~1200℃,,应变率0.001~0.1 s-1,工程应变量为50%,研究其在高温压缩变形中的流变应力行为。研究结果表明:在实验范围内,粉末冶金TiAl合金在热压缩变形过程中发生了明显的动态再结晶,其流变应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而降低;粉末冶金TiAl合金热压缩变形过程的流变行为可用包含Arrhenius项的Zener-Hollomon参数来描述,所获得的峰值应力表达式为:=90.91ln{(Z/1.681016)1/2.06+[(Z/1.681016)2/2.06+1]1/2},其变形激活能为477.56kJ/mol,经验算该方程可以较好地描述该合金的变形特点。
ZDPH低合金钢表面第三体形成及演变的实验研究
李志强, 韩建民, 李卫京, 潘利科, 杨智勇
2013, 33(5): 6-12. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.002
[摘要](770) [PDF 3301KB](107)
摘要:
选用自主研制的摩擦制动用高纯净低合金钢(ZDPH钢)及铜基粉末冶金材料为配对摩擦副材料,对10组环形摩擦试样分别进行1~10min的摩擦实验,研究摩擦材料表面第三体的形成过程及演变规律。结果表明:表面第三体可以在一定的摩擦速度和压力条件下形成;随着摩擦时间的增加,表面第三体会分别经历初生阶段和长大阶段,最终趋于稳定,覆盖率、平整度和致密度升高;第三体是由摩擦副材料磨屑及各自氧化物的混合物组成,在摩擦压力和表面高温的共同作用下,第三体经历着形成破坏形成的动态过程,其表面具有氧化色斑、粘着颗粒、粘着坑及少量剥离特征,局部存在摩擦副材料的直接转移,显微硬度测试显示第三体的硬度高于摩擦副基体材料。
喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对TC18钛合金疲劳性能的影响
杜东兴, 刘道新, 孟保利, 张晓化
2013, 33(5): 13-21. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.003
[摘要](426) [PDF 5846KB](131)
摘要:
为了探讨喷丸、喷砂与HVOF WC-17Co涂层表面完整性对Ti5Al5Mo5V1Cr1Fe(TC18)钛合金疲劳性能的影响规律和作用机制,利用X射线衍射仪(XRD)、表面粗糙度仪、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)以及X射线应力测试仪等分析了喷丸、喷砂及其复合超音速火焰喷涂(HVOF)WC-17Co涂层的表面完整性,利用旋转弯曲疲劳试验机研究了上述表面处理对TC18钛合金疲劳性能的影响规律。结果表明,喷丸预处理比喷砂预处理能够使TC18钛合金表面获得更好的表面完整性,因而显著提高了TC18钛合金的疲劳抗力,而喷砂处理对TC18钛合金疲劳抗力无明显影响。喷丸后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳寿命提高6倍,原因归于喷丸层内仍保留数值较大、分布较深的残余压应力,有效延缓疲劳裂纹的萌生和早期扩展。喷砂后进行HVOF WC-17Co涂层处理使TC18钛合金疲劳抗力显著降低,原因是HVOF过程的高温效应使喷砂层内残余压应力场松弛,使喷砂表面缺口效应和损伤的不利影响作用突显,加之WC-17Co涂层韧性低、表面粗糙度大、存在孔洞型缺陷,不利于抗疲劳性能。
EW94耐热镁合金板材热拉延能力的实验研究
李理, 周楠
2013, 33(5): 22-28. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.004
[摘要](291) [PDF 2571KB](131)
摘要:
研究了Mg-9Gd-4Y-0.4Zr(EW94)热轧板材的高温力学性能与热拉延能力。高温单向拉伸测试了板材的力学性能、塑性应变比(R值)及应变速率敏感系数(m值);板材在513 K拉伸时,保持在300MPa以上,在723 K拉伸时出现超塑性;R值为0.9~1.4,m值为0.08~0.32。考察了成形条件对EW94合金板材与AZ31板材差温热拉延成形能力的影响;EW94板材呈现较好的拉延能力,其极限拉延比(LDR)高达5.2,远高于相同实验装置测试的AZ31板材最大值。初始板材与成形后筒形件的织构演变的分析表明,锥面滑移的激活对筒壁集中减薄作了贡献;EW94热轧板材优异的热拉延能力是由于其相当高的流动应力温度敏感系数。b
新型形变热处理2618铝合金的显微组织与力学性能研究
伍波, 赵满秀, 刘婷婷, 苏旭平, 吴长军, 王建华
2013, 33(5): 29-35. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.005
[摘要](387) [PDF 3368KB](95)
摘要:
对2618铝合金进行了(1)固溶处理+峰值时效处理(T6),(2)固溶处理+ECAP+峰值时效处理,(3)固溶处理+ECAP+短时再结晶+峰值时效处理;采用光学显微镜对2618合金的晶粒组织进行了观察与分析;采用拉伸试验机对2618合金峰值时效处理后的力学性能进行了测试。研究结果表明,采用固溶处理+ECAP+短时再结晶+峰值时效处理能明显细化2618耐热铝合金的晶粒组织,有效提高该合金的综合力学性能;该新型形变热处理工艺是一种行之有效的2618铝合金强韧化方法。
6082铝合金双轴肩搅拌摩擦焊试板温度场研究
李敬勇, 周小平, 董春林, 董继红
2013, 33(5): 36-40. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.006
[摘要](402) [PDF 3033KB](235)
摘要:
采用热电偶测温技术系统测定了6mm6082铝合金双轴肩搅拌摩擦焊试板各特征点的温度变化曲线,分析了双轴肩搅拌摩擦焊过程中焊接试板不同区域的温度场分布特征。双轴肩搅拌摩擦焊搅拌头上、下轴肩同时产热,比传统搅拌摩擦焊产热量大,且热输入方式及试板接触散热条件也有很大不同,因此,其稳定焊接速度较大,从而导致双轴肩搅拌摩擦焊试板温度场分布特征与传统搅拌摩擦焊明显不同。双轴肩搅拌摩擦焊过程分为加速焊接和稳定焊接两个阶段,起始阶段,随着焊接速度的增加,靠近起始端测温点的温度逐渐升高,而远离起始端各测温点的温度升温则非常缓慢,当焊接速度达到较高的稳定焊接速度,搅拌头接近后续各测温点时,其温度值瞬间急剧升高,然后随着搅拌头的远离,温度值逐渐下降。不同区域测温点温度测试结果显示,靠近下轴肩试板测温点的温度高于靠近上轴肩试板、后退侧的温度明显高于前进侧;与单轴肩搅拌摩擦焊接试板相同,距离焊缝越近的位置温度上升和下降的越剧烈,峰值温度越高;焊接速度提高,各测温点的峰值温度依次降低,随着测温点远离焊缝中心,焊接速度对其温度分布的影响作用逐渐减弱。
稳恒电场对Ti-50at%Al合金组织凝固细化的影响
张永, 丁宏升, 刘军, 于忠军, 刘洪汇
2013, 33(5): 41-45. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.007
[摘要](296) [PDF 1983KB](124)
摘要:
利用电场凝固技术在Ti-50at%Al合金固相线以上糊状区和液相区内,对其进行稳恒电场处理,通过对比有无电场和对比不同电流密度对合金凝固组织的作用效果,研究电场对合金凝固组织中相和/2片层组织形态、尺寸的影响规律。结果表明:稳恒电场在靠近电极附近对合金的作用效果最明显;且随着电流密度的增大,Ti-50at%Al合金的晶粒尺寸逐渐减小。
球磨钢珠配比对片状羰基铁粉吸波性能影响的研究
李晓光, 吕华良, 姬广斌, 张豹山, 唐东明
2013, 33(5): 46-53. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.008
[摘要](356) [PDF 3792KB](176)
摘要:
片状羰基铁具有高的饱和磁化强度和一定的平面各向异性,可突破Snoek限制,在微波吸收领域具有很好的应用前景。本文以球状羰基铁粉为原料,机械球磨制备了片状羰基铁,并根据球磨钢珠配比的改变获得形貌和电磁性能各异的片状羰基铁:随着钢球平均直径的减小,羰基铁片状结构逐渐增多,片状尺寸增大,片层厚度变薄,吸波性能提高;当采用4 mm钢球进行球磨时,片状羰基铁具有最佳吸波性能,其复磁导率的实部和虚部在2 GHz时可达到2.8773和0.9493;涂层厚度为2 mm时,反射率损耗在9.1 GHz处达到最大值-35 dB,小于-10 dB频带宽为7.429 GHz。
热处理前后包覆Co及Co/Fe碳纳米管电磁性能的研究
丁鹤雁
2013, 33(5): 54-60. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.009
[摘要](271) [PDF 1659KB](120)
摘要:
表面包覆金属Co及Co-Fe多壁碳纳米管是一种比重较轻的电磁吸收剂,通过对包覆金属Co及Co/Fe的多壁碳纳米管进行700℃下的热处理,研究了对其电磁性能的影响。分别采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线能谱仪(EDX)和X-射线衍射仪(XRD)对包覆Co和Co/Fe碳纳米管表面组成和结构进行了表征;用网络矢量分析仪和振动样品磁强计(VSM)对Co和Co/Fe包覆的碳纳米管的电磁性能进行了测试,并通过计算分析了其微波吸收性能。结果表明热处理能改善包覆Co和Co/Fe的碳管在高频范围的微波吸收性能,并提高其饱和磁化强度,降低矫顽力。
碳酸钙对炭黑/环氧树脂复合材料电性能的影响
郑星卓, 季铁正, 张教强, 杨建锋, 李萍, 谷敬凯
2013, 33(5): 61-65. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.010
[摘要](280) [PDF 1608KB](168)
摘要:
研究了CaCO3对CB/EP体系室温体积电阻率及阻温特性的影响。以碳酸钙(CaCO3)为改性剂,炭黑(CB)为导电填料,环氧树脂(EP)为基体树脂,2-乙基-4-甲基咪唑(2,4-EMI),采用超声分散法制备了CaCO3/CB/EP复合材料。通过对其室温体积电阻率和电阻-温度特性的测试,结合扫描电镜等进行了微观形貌表征与分析。结果表明,在CB含量为14%的CaCO3/CB/EP体系中,随CaCO3含量增加,复合材料的室温体积电阻率先下降后上升,在0.5:1(CaCO3:CB)时达到最小值;含CaCO3的EP/CB导电复合材料PTC(正温度系数)效应强于CB/EP复合材料,在测试温度范围内没有出现NTC(负温度系数)效应。
有机蒙脱土/氢化丁腈橡胶纳米复合材料的结构和性能
张春梅, 杜华太, 庞明磊, 张志刚, 崔俞, 杜明欣, 张洪民, 陈斌
2013, 33(5): 66-71. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.011
[摘要](310) [PDF 1545KB](163)
摘要:
采用熔体插层法制备氢化丁腈橡胶(HNBR)/有机蒙脱土(OMMT)纳米复合材料,有机蒙脱土(OMMT)的用量分别为0份,5份,10份,15份,20份。考察OMMT的用量对其力学性能、烧蚀性能的影响,并分析了该纳米复合材料烧蚀炭层的微观形貌及成分。发现有机蒙脱土在一定含量范围(0~15phr)内具有一定的补强作用,其含量过多(20 phr)时反而不利于强度和伸长率的提高;试验范围内,随其含量增加,材料的扯断永久变形和硬度依次增大,回弹性降低,线烧蚀率和质量烧蚀率大致呈下降趋势;熔融机械混炼使蒙脱土的片层间距发生变化,烧蚀后蒙脱土的片层结构完全被破坏;复合材料烧蚀后形成炭层的正面和反面结构差别明显。
复合材料构件分层缺陷的概率分析方法与群子理论模型
王雪明, 谢富原
2013, 33(5): 72-76. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.012
[摘要](319) [PDF 832KB](110)
摘要:
针对复合材料热压罐工艺中最易出现的分层缺陷,提出并建立了复合材料构件分层缺陷的概率分析方法与群子理论模型,并分别利用这两种方法对不同构形复合材料构件分层缺陷进行了评价,求得了不同构形复合材料构件分层相对可接受率与反映分层面积倾向性的群子参数。结果表明,两种统计方法对分层缺陷的评价结果一致性较好,构形复杂的复合材料构件产生大分层的倾向性增大且分层相对可接受率较低。
预腐蚀对AF1410钢疲劳寿命影响规律的研究
郝雪龙, 张东晖, 刘建华, 孙泽明
2013, 33(5): 77-82. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.013
[摘要](311) [PDF 886KB](110)
摘要:
采用中性盐雾对AF1410超高强度钢进行不同时间的预腐蚀,并对预腐蚀后的试样进行不同载荷下疲劳试验,对预腐蚀疲劳寿命进行研究。得到了该材料的预腐蚀疲劳寿命S-N曲线,提出了预腐蚀对AF1410钢疲劳寿命影响系数C曲线,并对其进行曲线拟合;对预腐蚀不同时间T、不同疲劳加载S下的预腐蚀疲劳寿命数据进行全面分析,得到了预腐蚀时间和疲劳加载对材料寿命的影响系数C-T-S曲面,最终建立预腐蚀损伤对疲劳寿命影响的拟合公式,研究了预腐蚀对AF1410钢疲劳寿命影响的动力学规律。
热障涂层应力与失效机理若干关键问题的研究进展与评述
韩萌, 黄继华, 陈树海
2013, 33(5): 83-98. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.5.014
[摘要](418) [PDF 3708KB](285)
摘要:
综述了热障涂层应力数值模拟类研究的现状。在此基础上,总结归纳了数值模拟类研究的三个关键性问题:热生长氧化物、材料非线性特性、涂层应力状态与失效机理的内在联系。分别探讨了热生长氧化物的生成对于涂层系统内部应力以及失效模式的影响;涂层蠕变特性对于涂层系统内应力的缓解机制;对比分析了APS/EB-PVD两种不同制备方法所制备的热障涂层的失效模式,总结归纳了涂层系统应力状态与其失效机理的内在联系。最后,探讨了当前传统8YSZ热障涂层的发展瓶颈,明确了未来热障涂层的发展将落在探索新型低热导率隔热材料、探索合理的热障涂层体系两个方面。着重介绍了新型双陶瓷层热障涂层,总结了双陶瓷层热障涂层几个重要的研究问题。对于研究新型热障涂层的应力状态及其失效行为、优化涂层结构,有限元数值模拟仍是一种重要的研究手段。
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