2014年34卷6期

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目次
《航空材料学报》2014年 第6期 目次
2014, 34(6): 0-0.
[摘要](54) [PDF 3692KB](0)
摘要:
论文
全固态薄膜锂电池研究进展和产业化展望
陈牧, 颜悦, 刘伟明, 周辰, 郭志强, 张晓锋, 望咏林, 厉蕾, 张官理
2014, 34(6): 1-20. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.001
[摘要](269) [PDF 6994KB](11)
摘要:
全固态薄膜锂电池利用固态电解质替代传统电解液,采用多层薄膜堆垛的平面结构,属于新一代的锂离子电池,在军民两用的可穿戴设备、便携式移动电源、汽车和航空动力电池等领域应用前景广阔.该类电池因高安全性、长循环寿命、高比容量和高能量密度等优势性能受到业界广泛关注.本文概述薄膜锂电池的分类和充放电原理,总结正负极、电解质薄膜材料的发展历程和薄膜制备手段的改进,对比各类电池材料的电化学性能,引入该方向最新的研究进展:三维薄膜锂电池,可变形的柔性电池,高电压、大容量电池组.汇总国外商用电池产品、关键优势技术、电池制备设备,提出薄膜锂电池亟待解决的科学问题和国内潜在的产业化方向.
基于应变速率循环法的TA15钛合金超塑性本构方程
谭丽琴, 王高潮, 甘雯晴, 熊城
2014, 34(6): 21-27. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.002
[摘要](171) [PDF 2733KB](1)
摘要:
采用应变速率循环法对TA15钛合金进行三组高温超塑性拉伸试验,变形温度区间为850~950℃,应变速率循环区间为5×10-6~5×10-4s-1.分析拉伸试验数据后,计算出TA15钛合金动态再结晶激活能Q,结合金相组织分析得出其热变形过程中发生了动态再结晶的结论;并利用Arrhenius模型构建超塑性本构方程,应用origin数据处理软件进行数据分析,求得TA15钛合金高温条件下的超塑性本构方程.运用1stopt软件修正了该本构方程,使其精度达到99.3%.结果表明,TA15钛合金的流动应力对变形温度较为敏感,随着温度的升高,流变应力逐渐减小,软化机制愈发明显,且在900℃附近的超塑性较好,伸长率达到了846%.
室温ECAP变形对T250马氏体时效钢组织和性能的影响
谢东, 杨西荣, 赵西成, 席莎
2014, 34(6): 28-32. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.003
[摘要](127) [PDF 2971KB](0)
摘要:
研究等径弯曲通道变形(ECAP)过程中T250马氏体时效钢的组织变化规律,以及后续时效处理过程中,时效时间对硬度的影响.采用ECAP工艺对T250马氏体时效钢进行C方式2道次室温变形,并对原始试样和ECAP变形试样进行480℃/(15~480min)的时效处理.结果表明,随着ECAP道次的增加,材料x面的组织由较均匀整齐的板条状马氏体变成弯曲杂乱的马氏体,且在马氏体上出现位错胞和亚晶,y面则是马氏体板条的持续细化,而z面组织变化不明显;T250马氏体时效钢的硬度随道次增加而逐渐升高,而时效处理对T250钢的提升百分比下降,同时达到峰硬度所需的时间缩短.
热处理对AZ80镁合金疲劳性能的影响
李轶, 李慧中, 姜俊, 欧阳杰
2014, 34(6): 33-39. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.004
[摘要](133) [PDF 5277KB](0)
摘要:
通过对AZ80镁合金进行总应变幅控制下的室温低周疲劳实验,研究其在热锻、时效态(T5)、固溶时效态(T6)三种不同热处理状态下的循环应力响应、疲劳寿命和循环应力-应变行为.结果表明:在三种不同的热处理制度下,AZ80镁合金大体上都表现为循环应变硬化现象;此外,AZ80镁合金的应变疲劳寿命与塑性应变幅、弹性应变幅之间的关系分别服从Coffin-Manson和Basquin关系式.随着外加总应变幅的不断增大,其疲劳寿命减少.在0.3%的最小外加总应变幅下,AZ80热锻态的疲劳寿命最长;在0.9%的最大外加总应变幅下,AZ80-T5的疲劳寿命最长,而热锻态最短.此外,对疲劳断口形貌的观察结果表明,疲劳裂纹萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展.
Cu-Ag-Zr合金的组织与性能优化
任秀峰, 阴中炜, 邓太庆, 陈永来, 涂罡
2014, 34(6): 40-46. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.005
[摘要](132) [PDF 3425KB](0)
摘要:
通过拉伸性能测试、金相组织观察、电子显微分析等方法研究固溶时效和形变热处理工艺对Cu-3Ag-0.5Zr组织和性能的影响,得出了最佳热处理工艺.研究结果表明,经940℃/40min固溶(水冷)+500℃/2h(空冷)处理后合金的强度和塑性可以得到最佳配合,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为124MPa,289MPa和37.6%.形变热处理中的预冷变形能有效地强化合金,形变量为40%时,合金能够获得最优的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为421MPa、350MPa和16.7%.
Nb/Nb5Si3微叠层复合材料制备与其组织结构
黄光宏, 申造宇, 牟仁德, 何利民, 常振东
2014, 34(6): 47-53. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.006
[摘要](131) [PDF 2679KB](0)
摘要:
采用大功率离子束辅助(IBAD)电子束物理气相沉积(EB-PVD)制备Nb/Nb5Si3叠层状复合材料.利用X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对材料的组成相和微观结构进行分析,探讨EB-PVD制备工艺对微叠层材料的结构和形貌的影响.采用双靶材、蒸气垂直入射及高温高束流制备微叠层材料,并进行真空热处理以考察微叠层材料在1200℃下保温3h后的结构演变.实验结果表明:制备出Nb/Nb5Si3微叠层复合材料,由立方Nb和四方Nb5Si3混合相组成,具有明显的层状结构.真空热处理后,微叠层材料柱状晶结构向等轴晶转化.
CCF300/5228A复合材料RFI成型工艺参数
陈蔚, 成理, 张晨乾, 李察, 叶宏军
2014, 34(6): 54-61. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.007
[摘要](103) [PDF 3737KB](0)
摘要:
采用经过改性的低成本树脂膜熔渗工艺(RFI)用5228A高温环氧树脂体系,以国产纤维CCF300碳纤维为增强材料,对改性后的RFI专用5228A环氧树脂体系的RFI工艺参数进行研究.对5228A树脂体系RFI成型的全部过程中渗透浸渍纤维和树脂固化成型两个基本工艺的树脂体系的黏温性能、浸渍压力、CCF300纤维预制体的压缩特性以及固化动力学和固化工艺参数等因素的研究表明:改性后的RFI专用5228A环氧树脂体系能够完全满足RFI工艺的要求.RFI专用CCF300/5228A碳纤维复合材料的最佳浸渍工艺为(125±3)℃,(0.1±0.02)MPa下,保温90min;树脂固化成型的最佳工艺参数为:加压至(0.5±0.02)MPa,然后升温至(190±3)℃,恒温90min.整个工艺过程中的升温速率保持在1~1.5℃/min之间.
环氧树脂基形状记忆复合材料的制备与性能
何先成, 高军鹏, 安学锋, 益小苏
2014, 34(6): 62-66. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.008
[摘要](158) [PDF 1030KB](1)
摘要:
以自制的形状记忆环氧树脂为基体,CCF300级碳纤维U-3160织物为增强材料,采用真空袋成型工艺制备形状记忆复合材料,分析碳纤维含量对复合材料的形状记忆性能的影响.结果表明,当碳纤维含量为0%~50%时,随着增强体碳纤维含量的增加,复合材料的形状固定率由98%降至91%,形状回复率也由98%降至91%.在有限次的循环实验中,循环次数对形状固定率和形状回复率没有明显的影响.
基于直通型CT试样测试方法的断裂韧度研究
姚瑶, 蔡力勋, 包陈, 石凯凯, 吴海莉
2014, 34(6): 67-74. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.009
[摘要](217) [PDF 3021KB](0)
摘要:
依据ASTM用于CT试样获取断裂韧度载荷分离理论规则化方法提出量纲一载荷分离法,从而完善用于断裂韧度测试的载荷分离理论,且根据弹塑性有限元精细计算结果以及直通型CT变形几何关系,提出裂纹嘴张开位移与加载线位移的转换公式.采用不同初始裂纹长度CT钝裂纹试样对公式的有效性和精确性进行试验验证,进而实现对1Cr12Mo、30Cr2Ni4MoV以及P91管材10Cr9Mo1VNbN三种合金直通型CT试样的JR阻力曲线测定, 结果表明,试验值与公式计算值的最大相对误差均在5%以内.
基于小裂纹理论的GH4169高温合金的疲劳全寿命预测
张丽, 吴学仁
2014, 34(6): 75-83. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.010
[摘要](116) [PDF 3846KB](1)
摘要:
将基于小裂纹理论的疲劳全寿命预测方法应用于恒幅载荷作用下的高温合金GH4169材料的全寿命预测.采用单边缺口试样研究了该合金在室温下应力比为0.1和0.5的自然萌生的小裂纹的起始和扩展行为,结果表明疲劳小裂纹均起始于试样表面夹杂,并且小裂纹扩展寿命占疲劳全寿命的大部分比例.在裂纹扩展速率da/dN低于10-5 mm/cycle的区域,表现出明显的小裂纹效应.基于小裂纹和长裂纹的扩展数据,利用Newman裂纹闭合模型,获得了裂纹扩展的da/dNKeff基线数据.对高周疲劳试样的断口形貌进行观察,得到以材料夹杂尺寸作为初始裂纹尺寸的值ai.根据初始裂纹尺寸和裂纹扩展的基线数据,利用FASTRAN软件,对GH4169合金的疲劳全寿命进行预测,并用高周疲劳试验S-N数据对预测结果进行评价,预测与试验结果能够很好地吻合.
TC4钛合金试样渐进破坏试验与数值研究
刘超, 孙秦, 刘彦杰
2014, 34(6): 84-89. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.011
[摘要](111) [PDF 3300KB](0)
摘要:
以商业有限元分析软件ABAQUS为平台,基于GTN金属断裂模型对TC4钛合金光滑圆形试样和两种不同缺口形状试样在单向拉伸试验中的渐进破坏过程进行数值研究,同时对比分析了几何非线性的影响在数值计算中的差异.结果表明,该模型预测TC4钛合金试样单向拉伸试验的载荷-位移曲线及宏观断裂形貌与真实试验结果基本一致.
vefailure粘贴压电层功能梯度材料Euler梁热屈曲前自由振动的半解析数值法
苏厚德, 樊建领, 俞树荣, 冯玉洁, 曹维国
2014, 34(6): 90-97. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2014.6.012
[摘要](116) [PDF 651KB](0)
摘要:
研究上下表面粘贴压电层的功能梯度材料Euler梁在升温及电场作用下的振动行为.在精确考虑轴线伸长基础上,建立压电功能梯度Euler层合梁在热-电-机械载荷作用下的几何非线性动力学控制方程.其中,假设功能梯度的材料性质沿厚度方向按照幂函数连续变化,压电层为各向同性均匀材料.把问题线性化,利用打靶法,获得在均匀电场和横向非均匀升温场内两端固定和两端简支Euler梁在热屈曲前自由振动特性的半解析数值解.由于材料在横向的非均匀性,即使在均匀升温和均匀电场作用下,梁内仍然会产生拉-弯耦合效应,对梁的自振频率也有一定的影响.
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