2013年33卷6期

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《航空材料学报》2013年第6期目次
2013, 33(6): 0-0.
[摘要](175) [PDF 1121KB](93)
摘要:
论文
Al-9.5Zn-2.0Mg-1.7Cu合金的热力学计算
刘俊涛, 张永安, 李锡武, 李志辉, 熊柏青, 张济山
2013, 33(6): 1-7. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.001
[摘要](370) [PDF 27144KB](92)
摘要:
采用相图计算的方法对Al-Zn-Mg-Cu系合金进行凝固路径、相分数的热力学计算模拟,并通过DSC,XRD和SEM手段进行实验验证。结果表明,Al-9.5Zn-2.0Mg-1.7Cu合金中由(Al)、(MgZn2)相、Al7Cu2Fe和少量的(Al2Cu)组成,非平衡凝固路径的计算与实验结果相符合;Zn,Mg和Cu含量分别为9.5%,2.0%和1.7%(质量分数,下同)时,其(MgZn2)相分数达到11.1%;可以将Cu/Mg=1作为合金设计时能否形成一定量(Al2Cu)的判据。
α+β钛合金在高应变率下的动态力学性能
陈洋, 裴传虎, 李臻熙, 高帆, 李四清
2013, 33(6): 8-12. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.002
[摘要](344) [PDF 12960KB](135)
摘要:
研究四种+钛合金在3000s-1应变率下的动态力学性能,并对比分析四种材料的绝热剪切敏感性、绝热剪切带形貌及高应变率下的吸收能。结果表明:四种钛合金在此应变率下均发生了局域化变形,TC17和TC6钛合金的绝热剪切敏感性比TC4和TC11钛合金小。TC17钛合金的晶粒均匀细小且初生相的等轴化程度很好,因此其在动态加载过程的协调变形能力最强,在此应变率下未萌生绝热剪切带,且动态应变、流变应力和吸收能均较大,抗动态冲击的能力最强。TC6钛合金的绝热剪切带刚刚萌生,并未扩展为裂纹,抗动态冲击的能力较强。TC11和TC4钛合金在此应变率下绝热剪切带已扩展为裂纹,发生了明显的绝热剪切失效,且动态应变和吸收能较小,抗动态冲击的能力较差。
H96黄铜双脊矩形波导管绕弯截面变形特征研究
刘春梅, 刘郁丽, 沈化文, 杨合
2013, 33(6): 13-19. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.003
[摘要](349) [PDF 3099KB](122)
摘要:
基于ABAQUS/Explicit建立双脊矩形管绕弯成形三维有限元模型,模拟研究该成形过程的截面变形特征。结果表明:管坯截面的高度、宽度和两脊槽间间距变形量的最大值均出现在沿弯曲方向60附近的区域;特征截面上这些变形量的最大值分别出现在靠近脊槽顶部棱边的腹板、外棱边与脊槽底部棱边处。而双脊宽度变形量的最大值出现在沿弯曲方向20附近的区域;在特征截面上其最大变形量出现在外侧脊槽顶部棱边处。变形后出现了较明显的双脊不对称现象。
含Ru镍基单晶高温合金的显微组织和拉伸性能研究
谷怀鹏, 刘丽君, 曹腊梅, 薛明, 汤鑫, 曹雪
2013, 33(6): 20-26. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.004
[摘要](395) [PDF 3725KB](141)
摘要:
采用扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)和拉伸性能测试等手段,研究含Ru镍基单晶高温合金的显微组织、偏析行为和拉伸性能。结果表明:铸态下,Re,W强烈偏析于枝晶干而Ta,Al在枝晶间偏聚,Ru及其他元素分布趋于均匀。热处理后,Re,W偏析程度有所减轻;合金枝晶干和枝晶间处的相均呈立方状,体积分数分别为63%和71%,平均尺寸分别为0.40m和0.54m。拉伸性能结果表明,随着拉伸温度升高,合金抗拉强度和屈服强度先升高后降低,在760℃时达到最大值,但断后伸长率最小,为8.8%。合金在25℃,760℃和980℃下的断裂机制分别为类解理断裂、滑移分离剪切断裂和韧窝-类解理复合断裂。
外加电场电化学诱导氧流对埋弧焊熔渣氧化性的调控效应
李晓泉, 杨宗辉, 初雅杰
2013, 33(6): 27-32. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.005
[摘要](280) [PDF 1749KB](142)
摘要:
实施埋弧焊接过程中,在电弧后部熔渣和液态金属间施加一直流外电场,诱导熔渣中自由氧离子形成定向迁移,达到在熔渣碱度不改变的情况下,实现对其氧化行为的电化学调控。运用法拉第电解定律定量探讨外电场作用对渣金界面电化学反应所致熔池金属氧含量变化的影响。理论计算和实验分析表明,利用电场改变流经渣金的电流大小及调整焊接速率、熔合比等工艺因素,可在一定程度上调控焊缝金属中氧含量,并对焊缝中活性合金元素的冶金行为及夹杂物的形成产生一定的影响。
线性摩擦焊TC6钛合金接头组织演变分析
马铁军, 张晓强, 张学军, 张勇, 李文亚
2013, 33(6): 33-37. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.006
[摘要](339) [PDF 3368KB](109)
摘要:
利用自制XMH-160型线性摩擦焊机进行TC6钛合金线性摩擦焊接实验。观察并分析接头焊缝区、热力影响区、飞边的组织特征及其形成过程;对焊后接头进行了拉伸性能和显微硬度测试。结果表明:TC6钛合金线性摩擦焊接头的拉伸强度不低于母材,显微硬度与接头不同区域组织特征相对应;焊缝区回复与再结晶过程进行比较充分,主要由快速热循环和大变形过程中形成亚稳态相及钛马氏体、二次相组成,且保留了少量变形原始组织;热力影响区仅在靠近焊缝区发生了部分再结晶,,两相在变形过程中相互交替呈带状分布,形成典型的流线组织。
铝合金6061-T6搅拌摩擦焊搭接焊缝缺陷及疲劳性能
杨新岐, 崔雷, 徐效东, 周光
2013, 33(6): 38-44. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.007
[摘要](437) [PDF 4105KB](150)
摘要:
通过单道与双道焊搭接接头试样疲劳试验,对铝合金6061-T6搅拌摩擦焊搭接焊缝缺陷和疲劳性能进行了比较分析。结果表明:搅拌摩擦焊搭接接头连接界面处总存在钩状缺陷,对搭接接头疲劳性能产生严重影响,其疲劳强度不高于母材抗拉强度的5.6%。单道焊试样疲劳性能优于双道焊试样,单道焊和双道焊试样疲劳强度特征值k (应力比R=0.1)分别为17.45MPa和13.91MPa,双道焊工艺不能改善钩状缺陷分布特征。单道焊搭接接头疲劳断口为多重起裂,且裂纹源均位于上板底部钩状缺陷处,疲劳裂纹扩展区表现为穿晶断裂特征,具有典型的疲劳条带且存在二次裂纹;双道焊试样起裂位置和二次裂纹数量均比单道焊多,且起裂位置有沿晶断裂特征,是降低其疲劳性能的主要原因。
GH4169合金惯性摩擦焊焊接接头疲劳裂纹扩展性能
黄嘉, 季英萍, 秦丽晔, 吴素君
2013, 33(6): 45-50. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.008
[摘要](294) [PDF 16126KB](121)
摘要:
研究了高温合金GH4169惯性摩擦焊(IFW)焊接接头在室温(23℃)和高温(650℃)下的疲劳裂纹扩展规律。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对合金的显微组织和断口形貌进行观察分析。结果表明:在相同温度下,焊缝的裂纹扩展速率低于母材的裂纹扩展速率,这是由于焊缝中的晶界及第二相对裂纹的阻碍效应较强所致。随着温度的升高,母材及焊缝的裂纹扩展速率明显加快,这是由于在高温下晶界弱化,且裂纹尖端加速氧化以及屈服强度和弹性模量降低的共同作用的结果。
喷丸强化对7A12铝合金微观组织和疲劳性能的影响
汝继刚, 李超, 王亮, 李惠曲, 伊琳娜, 刘铭, 吴秀亮
2013, 33(6): 51-56. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.009
[摘要](433) [PDF 8668KB](120)
摘要:
研究喷丸强化对高强铝合金7A12高周疲劳性能的影响。利用透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察喷丸和未喷丸状态的微观组织和断口形貌,利用X射线(XRD)分析强化层残余应力分布情况。结果表明:喷丸强化使7A12铝合金疲劳强度提高了26%。喷丸强化可在材料表面引入残余压应力,并显著细化表层晶粒(形成亚晶)和实现位错增殖,且沿层深呈梯度变化特征。喷丸强化引起7A12铝合金疲劳强度提高可归因于喷丸造成的晶粒细化和位错增殖对疲劳裂纹萌生的有效抑制,以及喷丸引入的表面残余压应力对疲劳裂纹早期扩展的有效阻止作用。疲劳试样断口形貌证实喷丸强化后试样的疲劳裂纹扩展速率明显低于原始状态。
拉伸处理对聚四氟乙烯性能的影响
张冬娜, 寇开昌, 张宇, 高攀, 郑振超
2013, 33(6): 57-61. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.010
[摘要](338) [PDF 956KB](157)
摘要:
针对聚四氟乙烯(PTFE)回弹性差的问题,应用室温单轴拉伸的方法,在相同的拉伸速率下PTFE将试样拉伸至不同长度,以研究拉伸处理对PTFE性能的影响。采用扫描电镜(SEM)观察材料微观形貌,结果表明拉伸处理后PTFE内部出现大量的孔隙与微纤。由于空隙的产生,其密度随着拉伸长度的增加而下降。当拉伸长度为59%时,拉伸强度由未拉伸时的27.34MPa提高至46.90MPa,同时断后伸长率由310%增至410%,邵氏硬度降低。对不同拉伸倍率PTFE的压缩回复性测试可知,随着拉伸长度的增加,PTFE的压缩率由6.74%增加至14.29%,弹性回复率由4.17%增加到6.07%。拉伸处理的PTFE更加适合高性能密封材料。
不同铺层方向层合板阶梯挖补结构拉伸失效行为的研究
李娜, 王志平, 纪朝辉, 刘阔
2013, 33(6): 62-69. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.011
[摘要](375) [PDF 15760KB](88)
摘要:
采用阶梯挖补法对四种不同铺层方向的复合材料层合板进行修补,测试挖补后层合板的拉伸性能。通过对失效后断口形貌的表征,分析层合板阶梯挖补结构的失效形式,获知其失效形式为纤维和基体的脱粘。分析四种不同铺层方式修补的复合材料层合板母板、补片和胶层的应力分布。结果表明,铺层方式对母板、补片和胶层上的应力分布影响很大,应力主要集中分布在0方向铺层上,阶梯挖补界面阶梯拐角处应力分布跳跃很大。
Nomex蜂窝复合材料冲击损伤及剩余压缩强度试验
石晓朋, 李曙林, 常飞, 杨哲
2013, 33(6): 70-75. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.012
[摘要](310) [PDF 2148KB](167)
摘要:
针对Nomex蜂窝复合材料冲击损伤问题,研究蜂窝材料在冲击作用下的损伤行为。对试件进行预制冲击损伤试验和冲击形貌分析。测试剩余压缩强度,根据试件应变值变化情况得出试件的屈曲载荷和破坏载荷,并与未进行冲击试件对比分析。结果表明:冲击损伤后,Nomex蜂窝复合材料试件压缩屈曲载荷保持率为80.0%左右,破坏载荷的保持率为67.7%左右,破坏最大应变的保持率为62.9%。
基于材料R曲线的耳片接头疲劳裂纹扩展寿命预测方法
伍黎明, 何宇廷, 张海威, 张腾
2013, 33(6): 76-80. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.013
[摘要](332) [PDF 1337KB](123)
摘要:
基于材料裂纹扩展阻力曲线(R曲线)及裂纹扩展能量释放率理论,定义疲劳载荷下的有效能量释放率(Geff)为疲劳裂纹完全张开后用于裂纹扩展的能量,与同一载荷循环中由裂纹扩展阻力曲线表征的消耗能相等,提出了一种能够反映裂纹扩展物理本质的疲劳裂纹扩展寿命预测模型。该模型可以计算每一载荷循环中的裂纹扩展量,进而预测疲劳裂纹扩展寿命。通过试验测定了7050-T7451铝合金板材的R曲线,采用最小二乘法拟合获得到了R曲线表达式。运用本模型对同种材料耳片结构的裂纹扩展寿命进行了预测,与试验结果吻合较好,优于传统Paris模型的预测结果。
基于Walker等效应变的涡轮盘低周疲劳寿命预测
张国乾, 赵明, 章胜, 商体松
2013, 33(6): 81-85. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.014
[摘要](509) [PDF 2775KB](184)
摘要:
基于Walker应变寿命预测模型在103~105范围变化趋势的基础上,提出了一种简化的Walker应变寿命预测模型,应用简化模型对发动机涡轮盘的低循环疲劳寿命进行了预测。采用GH4133合金的试验数据对简化模型进行验证;采用不同方法对涡轮盘的寿命进行预测,并与涡轮盘的试验值进行比较。结果表明:本工作简化模型预测精度较高,涡轮盘的寿命预测值与试验结果吻合较好,并且简化模型简单明了。
热障涂层中热生长氧化层应力及变形研究进展
陈勇
2013, 33(6): 86-95. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.015
[摘要](415) [PDF 2009KB](167)
摘要:
从影响热生长氧化层(TGO)变形的因素、计算模型和计算方法方面综述国内外学者近年来在热生长氧化层变形和应力方面的研究成果。详细评述热膨胀失配、蠕变、TGO生长、黏结层相变和界面形貌等因素对TGO变形和应力的影响,并介绍目前研究TGO变形和应力的主要方法和计算模型。提出:基于内聚力模型(CZM)的扩展有限元方法(X-FEM)、(扩展)Voronoi有限元模型可以解决基于传统有限元方法和断裂力学方法在研究TGO裂纹扩展问题、获取TGO临界断裂参数等方面存在的困难,是一种有前途的研究TGO变形、应力及裂纹问题的方法。
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