2017年37卷5期

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2017-05-目录
2017, 37(5): 0-0.
[摘要](30) [PDF 877KB](2)
摘要:
论文
Cu/Al爆炸冲击界面连接及拉伸与切削性能的分子动力学模拟
张岩, 肖万伸
2017, 37(5): 1-6. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.000014
[摘要](128) [HTML全文] (39) [PDF 3842KB](4)
摘要:
基于分子动力学方法,从微观角度揭示Cu/Al焊接点处的瞬时爆炸焊接过程,研究纳米焊接件接头处的力学特性及切削加工性能。结果表明:铝、铜板互相碰撞后动能转化为内能,异种原子间互相熔合渗透形成接头;焊接件拉伸时弹性模量介于单晶铝和单晶铜之间,抗拉强度为6.89 GPa,这一值大于宏观实验结果,但所对应的应变率10.67%与实验中的11%接近;在接头区域附近,位错与无序晶格的相互作用造成了塑性变形阶段的应力强化,使得拉伸应力值大于两种单晶;这一强化机制也体现在刀具切削接头区域时的平均切削力大于单晶铜、铝的平均值,与实验结果相一致;无序晶格区严重的位错形核有利于位错产生且沿与切削方向呈45¯传播,传播时的塞积导致切削加工硬化效应。
AA 7055铝合金板材的微观组织与力学性能
陈军洲, 戴圣龙, 甄良
2017, 37(5): 7-14. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000176
[摘要](147) [HTML全文] (26) [PDF 7073KB](3)
摘要:
研究AA 7055-T7751板材不同厚度层的力学性能,并采用电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、小角度X射线散射(SAXS)等分析技术研究板材不同厚度层的微观组织。结果表明:从板材表层到厚度中心,再结晶程度从69%下降到19.1%,亚晶粒尺寸从10 μm减小到2 μm;板材厚度中心主要为轧制型织构,远离中心层其含量逐渐减少,板材表层主要为剪切型织构;板材主要强化相为盘状η'相,其盘面半径为3.7 nm,厚度为1~3 nm,与基体的共格应变约为0.0133;板材不同厚度层沿轧制方向的拉伸屈服强度近似呈线性变化:σy=-38.7S+604.8(0≤ S≤ 1)。
Ti/Al/Ti46Zr26Cu17Ni11非晶层状复合材料界面相组成
徐柄桐, 张荣霞, 吴为, 陈福龙
2017, 37(5): 15-21. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000172
[摘要](152) [HTML全文] (35) [PDF 3772KB](2)
摘要:
利用DSC对真空甩带法制得的Ti46Zr26Cu17Ni11非晶薄带进行热分析,据此选择在693 K(<Tg),753 K(Tg~Tx1),813 K(>Tx1)下对非晶合金进行不同时间真空热处理,分析非晶晶化行为,并以Ti46Zr26Cu17Ni11非晶合金、TA2和纯Al为原材料,利用Gleeble-3500热模拟试验机在873 K/10 MPa/8 h下制备层状复合材料,采用SEM、TEM、显微硬度计并结合热力学和元素扩散理论对界面层相组成、析出次序和性能进行研究。结果表明:Ti46Zr26Cu17Ni11非晶玻璃转变温度Tg=720 K,初始晶化温度Tx1=788 K;非晶晶化首先生成亚稳相I相,随后进一步析出三元或四元Laves相和TiNi相;热压后,纯Al和非晶晶化层间界面由薄层Al3Ni和晶粒细小结构均匀的Al3(Ti0.6Zr0.4)层组成,界面平直无缺陷,总厚度与纯Ti、纯Al间界面层厚度比约为6.5:1;Al3(Ti0.6Zr0.4)和Al3Ti硬度相近,分别为(564.20±10.46)HV和(579.83±15.26)HV,但Al3(Ti0.6Zr0.4)层塑性更好。
阻燃钛合金Ti40的热物理性能及力学性能
赖运金, 张平祥, 张赛飞, 王凯旋, 雷强, 辛社伟, 郑永健, 谭启明
2017, 37(5): 22-28. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000159
[摘要](130) [HTML全文] (21) [PDF 2459KB](2)
摘要:
作为一种功能性钛合金,Ti40阻燃钛合金的热物理性能数据首次被报道。采用真空自耗电弧熔炼技术制备的Ti40合金铸锭成分均匀,利用热挤压开坯+包套保护锻造方法制备的板坯组织均匀。性能测试结果表明:Ti40合金的室温抗拉强度为950 MPa级,且在500 ℃下具有良好的热暴露性能、高温蠕变性能和高温持久性能。在室温到600 ℃范围内,合金的杨氏模量和剪切模量随着温度的升高呈线性下降,泊松比随着温度升高而缓慢增加;线性热膨胀曲线随着温度升高呈抛物线增加,平均线膨胀系数随着温度的升高呈线性增加。
钙钛矿型La1-xBaxMnO3(0≤x≤0.5)的红外发射率和微波吸收性能
刘嘉玮, 王建江, 许宝才, 侯永申, 高海涛
2017, 37(5): 29-34. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.000031
[摘要](79) [HTML全文] (28) [PDF 2425KB](4)
摘要:
通过溶胶凝胶法制备钙钛矿结构的La1-xBaxMnO3(0≤x≤0.5),利用X射线衍射、四探针电阻测量仪、红外发射率测试仪、矢量网络分析仪分别研究Ba2+掺杂对镧锰氧化物晶体结构、电阻率、红外发射率和微波吸收性能的影响。研究结果表明:当Ba2+掺杂浓度比较低时,掺杂的元素几乎不改变镧锰氧化物的晶体结构;当掺杂浓度增加时,晶格畸变开始增大;样品红外发射率随Ba2+离子掺杂浓度的增大先降低后缓慢增加,与电阻率的变化保持一致;Ba2+离子可以对样品在2~18 GHz微波吸收性能进行调控,当掺杂浓度x=0.3时,样品的吸收效果最佳;在频率为10.8 GHz时,最低反射率为-32 dB;掺杂合适元素的镧锰氧化物材料有可能应用在红外/雷达兼容隐身领域。
转速对铝铜层状复合板搅拌摩擦焊接接头组织性能的影响
乔柯, 王快社, 王文, 吴楠, 李天麒, 郭韡
2017, 37(5): 35-40. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000123
[摘要](106) [HTML全文] (25) [PDF 3706KB](3)
摘要:
采用搅拌摩擦焊接(FSW)对铝铜层状复合板进行焊接,研究转速对焊接接头组织性能的影响。结果表明:FSW接头在焊缝区域内铝铜金属呈层状分布;随着搅拌头转速的增大,焊核区(NZ)中铝与铜晶粒尺寸增大;转速为1180 r/min时,铝层焊缝中心区域平均显微硬度为33.0 HV,超过母材显微硬度,抗拉强度为127.21 MPa;转速为750 r/min时,铜层焊缝中心区域平均显微硬度为99.7 HV,达到母材显微硬度的82.05%;孔洞缺陷是造成接头力学性能较低的主要原因。
铝合金搅拌摩擦焊缝和母材疲劳裂纹扩展行为
秦红珊, 杨新岐
2017, 37(5): 41-47. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000125
[摘要](80) [HTML全文] (31) [PDF 5134KB](4)
摘要:
对7075-T6和LC4CS两种铝合金搅拌摩擦焊缝的疲劳裂纹扩展(da/dN)行为进行实验研究,并与7075-T6母材疲劳性能进行对比分析。结果表明:沿焊缝中心、前进和后退边方向,7075-T6搅拌摩擦焊疲劳裂纹扩展速率da/dN均低于LC4CS的da/dN;但沿垂直于焊缝方向两者da/dN基本一致;同种材料焊缝中心da/dN为最低,其次是后退边和前进边,而沿垂直焊缝方向da/dN为最高;7075-T6焊缝中心da/dN与其母材比较,低载荷ΔK下焊缝中心的da/dN较低、但高ΔK下母材的da/dN较低;在前进边、后退边和母材区域疲劳裂纹断口形貌明显不同,在母材区域可以观察到典型的疲劳条纹特征;但沿焊缝中心(焊核)的疲劳裂纹断口,没有任何疲劳条纹特征;7075-T6搅拌摩擦焊缝比LC4CS焊缝具有更好的抗疲劳裂纹扩展阻力,在高ΔK载荷下搅拌摩擦焊核区细小等轴晶粒不能提高疲劳裂纹扩展阻力。
前处理工艺对航空铝锂合金硫酸阳极氧化膜层性能影响
韩保红, 张骐, 孙志华, 骆晨, 宇波, 汤智慧
2017, 37(5): 48-54. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.00002
[摘要](36) [HTML全文] (24) [PDF 3176KB](5)
摘要:
针对一种新研制的航空用Al-Li-Cu-Zn-Mg系铝锂合金,采用了光学显微镜、电子显微镜和能谱分析技术,分析碱腐蚀和三酸脱氧两种不同前处理工艺对铝锂合金硫酸阳极氧化膜层的外观、耐蚀性和疲劳性能的影响规律。结果表明:相比三酸脱氧工艺,碱腐蚀工艺对铝锂合金表面的腐蚀程度较深,晶界处的耐腐蚀能力较差,硫酸阳极氧化膜层表面形成了网状晶界形貌;采用碱腐蚀处理的试样疲劳寿命较三酸脱氧处理试样更低,而不同前处理后经过硫酸阳极氧化的试样疲劳寿命相差不大。不同前处理对铝锂合金的硫酸阳极氧化膜层的耐蚀性的影响不大。
液体天然橡胶对湿法混炼制备天然橡胶/白炭黑复合材料性能的影响
何凡, 季欣, 袁天元, 廖双泉
2017, 37(5): 55-62. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.000004
[摘要](121) [HTML全文] (21) [PDF 5052KB](5)
摘要:
采用湿法混炼工艺制备天然橡胶/白炭黑(W(NR/SiO2))复合材料,并采用液体天然橡胶(LNR)为增容剂,探讨了LNR对复合材料硫化特性、橡胶加工性能、白炭黑分散性、静态力学性能及动态性能的影响。结果表明:LNR具有较好的增容效果;使用LNR增容后,胶料的正硫化时间缩短,在白炭黑为70 phr时T90缩短4.16 min,加工性能改善;白炭黑在NR中的分散性提高;胶料力学性能得到改善,在白炭黑为60 phr时最明显,拉伸强度和撕裂强度分别提高25.73%和66.59%;LNR增容后胶料的抗湿滑性提高且滚动阻力降低。复合材料良好的相容性是LNR与NR和白炭黑两相同时发生作用形成增容界面的结果。
BA9916-Ⅱ/CCF300复合材料加筋板吸湿特性
张先航, 李曙林, 常飞, 李乐坤, 尹俊杰, 谭翔飞, 肖尧
2017, 37(5): 63-69. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.000038
[摘要](90) [HTML全文] (37) [PDF 3094KB](2)
摘要:
为研究BA9916-Ⅱ/CCF300复合材料加筋板的吸湿特性,在70℃/85%RH湿热环境中开展了吸湿实验,提出了基于厚度划分的Fick吸湿模型,并采用质量扩散模块进行了吸湿行为的有限元仿真。结果表明:提出的基于厚度划分的Fick吸湿模型能较好地描述该型结构的吸湿行为,具有较高的分析精度;但由于复合材料加筋板在吸湿后期存在阶段吸湿现象,Fick吸湿模型在该结构吸湿行为后期的描述上存在一定偏差;有限元仿真得到的吸湿动力曲线和水浓度分布结果验证了基于厚度划分吸湿模型的合理性,更好地还原了真实的吸湿过程与水分分布情况。
硅橡胶/双酚A-苯胺型苯并噁嗪树脂耐烧蚀复合材料的制备与烧蚀结构的研究
董一民, 尹正帅, 李勇
2017, 37(5): 70-76. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000169
[摘要](75) [HTML全文] (22) [PDF 3471KB](4)
摘要:
苯并噁嗪树脂具有优异的成炭和抗高温氧化性能,是新一代的耐烧蚀树脂。以双酚A-苯胺型苯并噁嗪树脂为耐烧蚀树脂,采用1H-NMR、DSC和转矩流变仪研究其成环率和加工性能;以硅橡胶为耐烧蚀基体,采用熔融共混方法制备了硅橡胶苯并噁嗪树脂耐烧蚀复合材料。进行力学和氧乙炔焰烧蚀检测,利用FT-IR、Raman和SEM研究复合材料综合性能和烧蚀结构。结果表明:苯并噁嗪树脂能够明显提高硅橡胶复合材料的耐烧蚀性能,当树脂添加量为20份时,复合材料具有较好的耐烧蚀和力学性能;该复合材料经过氧乙炔焰烧蚀后,烧蚀层形成表面陶瓷层、裂解炭化层和基体层。表面陶瓷层主要由SiO2,SiC和C组成,裂解炭化层的主要组由C,SiO2,SiC以及炭化彻底的碳和炭化不完全的有机结构组成。
一种TiAl合金高温低循环疲劳性能及失效机理
董成利, 于慧臣, 焦泽辉, 孔凡涛, 陈玉勇
2017, 37(5): 77-82. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.000075
[摘要](97) [HTML全文] (19) [PDF 4337KB](3)
摘要:
通过对TiAl合金进行总应变范围控制的高温(750℃)低循环疲劳实验,研究双态(Duplex,DP)和全片层(Fully Lamellar,FL)组织形态对TiAl合金低循环疲劳性能和寿命的影响,并采用总应变幅-寿命方程对两类组态TiAl合金低循环疲劳寿命进行预测。结果表明:在相同温度和应变条件下,DP组态TiAl合金稳态迟滞回线对应的平均应力明显低于FL组态TiAl合金稳态迟滞回线对应的平均应力;采用总应变幅-疲劳寿命方程能够准确预测两种组态TiAl合金在750 ℃下的疲劳寿命,预测寿命基本位于试验寿命的±2倍分散带以内;另外,DP组态TiAl合金的疲劳源区位于试样的近心部,而FL组态TiAl合金的疲劳源区位于试样的次表面,两类组态TiAl合金的高温疲劳失效机理存在明显差异。
粉末高温合金FGH96原始颗粒边界及高温原位高周疲劳研究
周静怡, 刘昌奎, 赵文侠, 郑真, 钟燕
2017, 37(5): 83-89. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000130
[摘要](108) [HTML全文] (32) [PDF 8878KB](7)
摘要:
利用扫描电镜原位观察的方法研究了粉末高温合金FGH96中不同级别的原始颗粒边界(PPB)在550℃下对合金高周疲劳力学行为的影响。结果表明:采用等离子旋转电极(PREP)制粉+热等静压(HIP)工艺制备的FGH96合金中PPB主要由大尺寸γ'相和碳化物组成;不同级别的PPB对高周疲劳裂纹萌生和扩展均无显著影响,裂纹萌生于晶粒内部,裂纹扩展受晶界与应力轴角度影响,穿晶或沿晶扩展;在裂纹快速扩展区和瞬断区,PPB级别严重的FGH96合金断口呈现穿晶和沿PPB断裂的形貌。
湿热老化后碳纤维复合材料层间剪切强度实验方法对比研究
双超, 刘璐璐, 赵振华, 关玉璞, 陈伟
2017, 37(5): 90-98. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.000009
[摘要](66) [HTML全文] (22) [PDF 5086KB](2)
摘要:
通过短梁法和双切口法研究湿热老化对T700/TDE-85复合材料层间剪切强度的影响,讨论两者吸湿规律随老化时间的变化关系,并对试件断口形貌进行分析。结果表明:两种试件吸湿规律均符合Fick第二定律,但两者平衡吸湿率和吸湿时间有所差别,双切口法试件的吸湿速率和平衡吸湿率均比短梁法试件高;双切口试件所测层间剪切强度受湿热老化影响比短梁明显,短梁试件每隔500 h层间剪切强度保持率为74.5%,61.0%,53.2%,50.6%,双切口每隔500 h层间剪切强度保持率为60.9%,38.3%,42.6%,33.0%;短梁试件失效模式随着湿热老化时间的增长变化比双切口更为复杂。
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