2014年34卷1期

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《航空材料学报》2014年第1期目次
2014, 34(1): 0-0.
[摘要](131) [PDF 270KB](50)
摘要:
论文
粉末冶金技术在航空发动机中的应用
曲选辉, 张国庆, 章林
2014, 34(1): 1-10. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.001
[摘要](442) [PDF 3422KB](431)
摘要:
概述了粉末冶金技术的优势,简要介绍了镍基高温合金、钛基合金、难熔金属、超高温合金、氧化物弥散强化合金和喷涂合金粉末等几种典型的航空发动机用粉末冶金材料。重点阐述了镍基高温合金粉末钛基合金粉末和喷涂合金粉末的制备关键和研究热点,分析了热等静压、喷射成形、注射成形和快速成形工艺的特点和发展状况。最后指出了粉末冶金技术在航空发动机中的应用潜力和研究方向。
微量Si改善铸造TiAl合金定向层片组织持久性能研究
张熹雯, 朱春雷, 李海昭, 张继
2014, 34(1): 11-15. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.002
[摘要](280) [PDF 2669KB](117)
摘要:
研究添加0.2% (原子分数) Si对定向层片组织TiAl合金持久性能的影响。实验表明,添加微量Si可显著提高TiAl合金800℃/220MPa条件下的持久寿命;800℃/300MPa和850℃/220MPa条件下,TiAl和TiAl-0.2Si合金持久寿命均明显减少,但微量Si提高TiAl合金持久寿命的作用却相对更大。组织观察表明,TiAl-0.2Si合金铸造组织中已有Ti5Si3型析出相,但仍具有层片组织取向一致的特征。根据持久实验前后及中间取样的组织对比分析结果,认为添加微量Si提高了层片组织的稳定性,从而减缓层片组织的退化、提高了TiAl合金定向层片组织的持久寿命。
固溶温度对C300钨极氩弧焊焊缝成分均匀化的影响
杨帅, 彭云, 张晓牧, 彭展南, 田志凌
2014, 34(1): 16-21. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.003
[摘要](299) [PDF 15655KB](55)
摘要:
采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析对马氏体时效钢(C300级)钨极氩弧焊焊缝中偏析的合金元素在不同温度固溶时均匀化情况进行了初步的计算和分析。研究认为C300钨极氩弧焊焊缝中主要偏析合金元素是Ni,Mo,Ti;焊缝经1200℃/1h AC处理可以获得成分均匀的马氏体;成分均匀的焊缝进行480℃/4h AC时效处理将不再产生逆转变奥氏体。
2195铝锂合金填充式摩擦点焊接头显微组织与力学性能
张成聪, 沈小丽, 封小松, 郭立杰
2014, 34(1): 22-26. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.004
[摘要](320) [PDF 27729KB](63)
摘要:
研究了2195铝锂合金填充式摩擦点焊不同焊接时间对接头力学性能的影响,对典型接头微观组织进行了分析和横截面显微硬度测试. 实验结果表明,预热时间在0.2~1.4s时,焊点剪切拉伸抗力与十字拉伸抗力均先增大后减小;焊接时间在1.8~3.2s之间时,焊点剪切拉伸抗力与十字拉伸抗力均增大;摩擦点焊接头可分为焊核区、竖直面热机影响区、水平面热机影响区三个典型区域,其中竖直面热机影响区与焊核区的连接界面为接头的薄弱环节;焊核区发生了较大程度的软化.
CVD-BCx在水氧环境中的自愈合机理
张伟华, 成来飞, 刘永胜, 栾新刚
2014, 34(1): 27-33. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.005
[摘要](248) [PDF 3710KB](88)
摘要:
采用化学气相沉积法制备了BCx涂层,研究了水氧耦合环境中,CVD-BCx的氧化过程机理并获得CVD-BCx氧化的动力学参数。CVD-BCx氧化生成的B2O3可以对裂纹进行封填,利用CVD-BCx氧化时CVD-BCx的消耗速率和B2O3的生成速率,对微裂纹的愈合时间进行预测,并用层状BCx/SiC结构中的预制裂纹进行实验验证。结果表明,理论预测结果与实验验证能够很好地吻合。
耐高温抗激光烧蚀涂层研制与性能表征
李静, 张金栋, 张玉忠, 关振威, 王智勇, 肇研, 丁鹤雁
2014, 34(1): 34-38. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.006
[摘要](385) [PDF 2785KB](127)
摘要:
以有机硅树脂、聚碳硅烷和玻璃粉为黏结剂,添加Al2O3,BN,SiC,ZrO2,SiO2和碳纤维等耐热填料制备了抗烧蚀涂层,对其物理机械性能进行了表征,同时分别采用马氟炉、氧乙炔焰烧蚀对其耐热抗烧蚀性能进行了表征。研究结果表明:玻璃粉、BN对改善涂层裂纹起关键作用,ZrO2对提高涂层隔热和耐烧蚀性能至关重要。所研制涂层在厚度为1mm的30CrMnSiA钢基材表面涂覆600m,经受3000℃氧乙炔焰4s烧蚀,钢基材不发生穿孔;900m厚度的涂层在531W/cm2激光功率密度下照射4s,带涂层钢基材背面温度比同等辐照温度下,空白钢板背面温度下降1000℃左右。
VC/Ni纳米叠层薄膜的制备及力学性能
周小军, 易健宏, 倪成林, 徐成竹, 黄峰, 张学东, 徐英
2014, 34(1): 39-45. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.007
[摘要](283) [PDF 2739KB](117)
摘要:
采用中频脉冲磁控溅射双靶交替沉积,制备了调制周期为4nm,12nm和88nm的VC/Ni纳米叠层薄膜以及纯VC薄膜。利用XRD和SEM对薄膜结构进行分析,并通过纳米压痕和维氏压痕对薄膜的硬度、模量以及韧性进行了表征。结果表明:双靶交替沉积制备的VC/Ni纳米叠层薄膜界面清晰、薄膜生长比较致密;三种周期的叠层薄膜硬度均为20GPa,与纯VC薄膜相比韧性得到了明显的改善;随着调制周期的增加,发现VC/Ni纳米叠层薄膜的硬度先增大后减小,韧性先降低,后提高,存在一个性能转折的临界周期。
碳硼烷酚醛树脂的合成及性能研究
齐士成, 汪尧双, 王红睿, 张孝阿, 江盛玲, 吕亚非
2014, 34(1): 46-51. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.008
[摘要](309) [PDF 2327KB](144)
摘要:
以m-碳硼烷为原料,通过Ullmann反应和脱甲基反应获得1,7-二(4-羟基苯基)-m-碳硼烷(1),进一步得到热固性的碳硼烷酚醛树脂(preP1),研究了反应温度、反应时间、摩尔比、催化剂种类和用量对碳硼烷酚醛树脂合成的影响。通过1H-NMR、FTIR等标准方法表征了单体和树脂的结构,并研究了固化物的热失重性能和高温结构转变行为。结果表明,催化剂为NaOH、控制和条件为100℃/8h时,得到数均分子量(Mn)为1035的preP1,HRMS分析表明其主要成分为羟甲基化碳硼烷双酚A。preP1固化产物在氮气和空气气氛下900℃时的残炭率分别为88.9%和92.9%,远高于市售硼酚醛固化物。空气中preP1在685℃时BH键与氧气反应生成含BOB键的三维网状结构,因此固化物发生明显增重。
超声冲击载荷对CP3钛合金焊接接头残余应力的影响
黄丽婷, 陈明和, 谢兰生, 张长清
2014, 34(1): 52-55. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.009
[摘要](306) [PDF 1376KB](95)
摘要:
首先建立了焊接过程及超声冲击过程有限元模型,得到超声冲击处理前后CP3钛合金焊接焊缝处残余应力分布规律;基于模拟仿真结果,进行了相应的工艺试验研究,以不同大小冲击载荷对焊缝处进行全覆盖冲击,采用小孔法测量不同处理条件下的残余应力值。结果表明,采用超声冲击处理方法,可将焊缝处的高值残余拉应力转化为压应力,残余应力降幅达到125%以上;随着冲击力的增加,压应力的幅值不断增大,但当冲击力达到60N后,压应力将趋于稳定,不再增加。
超声测量非均匀应力场及应力梯度的研究
王晓, 史亦韦, 梁菁, 何方成, 陶春虎
2014, 34(1): 56-61. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.010
[摘要](269) [PDF 1518KB](136)
摘要:
利用临界折射纵波对高强度7050-T7451铝合金预拉伸板中的不同位置的应力进行了测量,并对1MHz和5MHz频率的临界折射纵波在含有应力梯度材料中的传播规律进行了研究。结果表明:临界折射纵波的速度与材料中的应力具有较好的线性关系,能够用来对应力大小进行无损评价。温度和耦合条件是影响超声法应力测量的主要因素。温度不变时,不同部位的实测误差小于40MPa,在测量较高应力时,这一误差可以忽略不计。非均匀应力场的测量结果与实际应力分布基本一致。在含有应力梯度的材料中,1MHz临界折射纵波的速度变化大于5MHz临界折射纵波的变化,这说明不同频率的临界折射纵波能反映不同深度的应力。利用这一规律,将可能对材料中沿深度方向变化的近表面应力梯度进行超声无损评价。
Q235钢板表面TIG法熔覆铜接头的组织和力学性能
禹业晓, 李玉龙, 徐健宁, 孙煜杰
2014, 34(1): 62-68. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.011
[摘要](333) [PDF 5042KB](85)
摘要:
采用TIG堆焊方法在Q235钢板上堆焊铜合金。通过光学显微镜、扫描电镜观察了接头界面的组织形貌,分析了焊接工艺对铜合金层中泛铁量的影响;通过显微硬度计对堆焊接头的硬度分布以及焊接工艺对显微硬度的影响进行了分析。结果表明:铜合金层和界面的成分发生了变化,发现基体元素向铜合金层中熔解产生不同形状的泛铁相;堆焊层硬度由于微观组织的不均匀性和Fe元素的含量及分布具有很大的波动,平均显微硬度随焊接热输入的增加而增大。
300M超高强度钢及其电子束焊接接头高周疲劳断裂机制研究
张国栋, 杨新岐, 何鑫龙, 李晋炜
2014, 34(1): 69-75. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.012
[摘要](459) [PDF 4385KB](98)
摘要:
测试了300M钢母材及电子束焊接接头高周疲劳性能,并结合断口宏/微观形貌分析了其高周疲劳断裂机制。结果表明:焊接接头高周疲劳性能低于母材的疲劳性能。母材试样表面微观缺陷以及硬脆的非金属夹杂Ti(C,N)粒子是诱导其疲劳微裂纹形成的两大因素。通过对电子来焊接接头高周疲劳断裂机制的分析认为:一方面,焊缝柱状晶结合强度低;另一方面,焊缝柱状晶粗大,晶面平直,且分布方向不一,在外加载荷作用下应变不协调,使沿最大切应力方向分布的柱状晶在低循环次数下即沿晶界开裂形成疲劳微裂纹。
航空用Al-Cu-Mg铝合金疲劳行为研究
刘铭, 张坤, 戴圣龙, 黄敏, 伊琳娜
2014, 34(1): 76-81. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.013
[摘要](392) [PDF 4022KB](156)
摘要:
采用轴向加载疲劳试验方法,研究了航空用2124-T851铝合金板材不同取样方向、试样形式以及实验应力比下的疲劳性能;并通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了该合金的显微组织和疲劳断口形貌。结果表明:2124-T851铝合金板材具有良好的耐疲劳损伤性能,疲劳极限随应力比的增加而增大;缺口的存在大大降低了材料的疲劳极限,光滑试样(Kt=1)的疲劳极限大约是缺口试样(Kt=3)的2倍;板材横向疲劳极限高于纵向疲劳极限,且应力比越小差异越大。断口形貌具有典型的疲劳断口特征,由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和快速断裂区三部分组成,裂纹萌生一般位于表面夹杂或缺口等缺陷引起的应力集中处。
7A12-T7352铝合金高温力学性能及断裂行为研究
黄敏, 陈轶, 李超, 陈军洲, 汝继刚
2014, 34(1): 82-85. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.014
[摘要](337) [PDF 9838KB](78)
摘要:
研究了7A12-T7352铝合金在室温~175℃温度范围内的拉伸性能及断裂行为。利用SEM,TEM分析合金经不同温度拉伸测试后的显微组织及断口形貌。结果表明:随试验的温度升高,7A12-T7352合金的拉伸强度逐渐降低,伸长率呈先增加后降低的变化趋势;7A12-T7352合金在高温拉伸过程中,析出相相对稳定,未发生明显长大;随试验的温度升高,断口中高温滑移特征以及基体/沉淀相界面的滑脱越来越显著,试验温度对7A12-T7352合金的变形、断裂特征有显著影响。
航空发动机高温合金涡轮盘抗疲劳 制造评价方法研究
杨健, 刘国良, 魏磊, 吕建勋, 张爽
2014, 34(1): 86-93. doi: 10.3969/j.issn.1005-5053.2014.1.015
[摘要](403) [PDF 3988KB](111)
摘要:
针对航空发动机高温合金涡轮盘的机加及喷丸强化表面,使用金相显微分析、X射线残余应力检测等实验技术手段,研究了高温合金涡轮盘的表面微观表征及评价方法、力学表征及评价方法。结果表明:(1)机械加工表面微观形貌主要包括:变形层、应变线、皱折、拉扯和白层等特征;喷丸表面微观形貌为表层组织剧烈变形、晶格扭曲和双向交滑移;(2)喷丸后表面残余压应力处于725~850MPa范围内;(3)深度为0.02mm的表面划痕对FGH96涡轮盘的疲劳寿命影响较小,深度10m的表面变形层对FGH96涡轮盘的疲劳寿命影响不明显。
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