当期目录

显示方式:          |     

cover
2021-03期封面+目录
2021, (3) :1-2.
[摘要](477) [HTML全文](147) [PDF 5245KB](13)
摘要:
综述
C/C复合材料表面耐高温抗氧化硅基陶瓷涂层研究进展
付前刚, 石慧伦
2021, 41(3) :1-10. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000072
[摘要](502) [HTML全文](151) [PDF 1052KB](18)
摘要:
碳/碳(C/C)复合材料因在高温下能够保持独有的性能优势而在航空、航天等领域具有广阔的应用前景,但高温下的氧化敏感性成为其应用的最大瓶颈。表面涂层技术是国际公认的解决该难题的最有效途径。C/C复合材料表面抗氧化涂层体系中目前研究最为成熟的是硅基陶瓷涂层,按照SiC涂层、MoSi2基涂层和超高温陶瓷改性硅基陶瓷涂层三种最具代表性体系,分别针对其涂层制备方法、组分设计以及抗氧化机理等国内外研究进展进行综述。讨论了当前C/C复合材料表面硅基陶瓷涂层尚存的问题,对未来该研究方向的发展趋势提出了展望。
纳米管/线多尺度强韧化C/C复合材料研究现状与展望
张雨雷, 付艳芹, 付前刚, 宋强
2021, 41(3) :11-24. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000071
[摘要](451) [HTML全文](142) [PDF 1496KB](7)
摘要:
C/C复合材料因具有密度低、高温力学性能保持率高等一系列优异性能,成为航空航天等领域热端部件极佳的热结构候选材料,但因热解碳基体的脆性特征及单一微米尺度碳纤维不能有效增强尖锐薄壁区域,常规C/C复合材料无法满足尖锐薄壁构件的使用需求。本文综述了纳米管/线增强C/C复合材料的制备方法及其对材料结构和性能方面的影响,概述了引入碳纳米管(CNTs)和碳化硅纳米线(SiCNWs)、碳化铪纳米线(HfCNWs)等纳米材料对改善C/C复合材料力学、抗烧蚀性能影响以及不同纳米增强体对复合材料的增韧机制和抗烧蚀机理。针对目前引入纳米增强体成分、方法以及测试性能单一等不足,提出在这些研究基础上进一步完善和创新工艺技术,并进行合理的组元和结构设计,深入研究多尺度强韧化C/C复合材料的高温力学性能及其增韧机制。
SiC/SiC复合材料失效行为研究进展
齐哲, 郎旭东, 赵春玲, 杨金华, 刘虎, 陆子龙, 王雅娜, 焦健
2021, 41(3) :25-35. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000052
[摘要](413) [HTML全文](146) [PDF 660KB](16)
摘要:
连续碳化硅(SiC)纤维增韧的SiC/SiC复合材料由连续SiC纤维、界面层和SiC基体组成,具有高强度、高韧性、低密度、耐高温、抗氧化等一系列优异性能,是理想的航空发动机和燃气轮机热端构件材料。在力、热、水、氧、燃气冲刷、异物冲击等多种因素的影响下,SiC/SiC复合材料具有复杂的断裂和腐蚀失效行为。随着SiC/SiC复合材料的广泛应用,针对其疲劳和蠕变失效机制的研究变得越来越重要。近年来,声发射、数字图像相关、电阻监测、原位CT和SEM等新的检测手段在SiC/SiC复合材料上的应用,有助于进一步阐明其在力学实验中裂纹萌生和发展过程以及发生最终破坏的机理。
碳基纳米传感器在复合材料制造过程及服役过程监测中的应用
卢少微, 蒋孝伟, 王晓强, 王星, 张璐
2021, 41(3) :36-51. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000048
[摘要](442) [HTML全文](147) [PDF 2100KB](2)
摘要:
碳基纳米传感器因其优异的机电传感特性,通过沉积及层间嵌入方法制备到复合材料内,在复合材料的制造过程和服役过程结构健康监测领域得到了广泛的应用。本文介绍碳基纳米传感器的传感机理和沉积方法(包括浸涂、喷涂、化学气相沉积、电泳沉积和层间嵌入等);列举了碳基纳米传感器在复合材料制造过程监测上的应用,通过碳基纳米传感器的压阻响应,监测树脂流动、树脂胶凝和固化程度;阐述复合材料结构在承受拉伸、弯曲、压缩或冲击载荷形式的静动态载荷时,利用碳基纳米传感器进行损伤监测的进展;讨论了碳基纳米传感器未来在结构健康监测领域的研究方向,重点介绍用于下一代智能传感器的新型2D材料及其混合物。
直升机复合材料传动轴缠绕设计制备及接头连接研究进展
罗睿, 李勇, 还大军, 王武强, 刘洪全, 王俊生, 杨潇
2021, 41(3) :52-65. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000018
[摘要](449) [HTML全文](144) [PDF 1270KB](4)
摘要:
传动轴是直升机传动系统的关键部件之一,用复合材料传动轴替代金属传动轴是直升机轻量化发展的必然趋势。本文主要针对直升机复合材料传动轴结构设计、制备技术及连接方式等方面开展综述研究,并提出直升机复合材料传动相关技术的未来发展方向和趋势。目前,复合材料传动轴结构设计包括理论设计方法与有限元设计法,制备技术包括缠绕成型、三维编织VRTM成型与热压罐成型等,连接方式包括机械连接、胶接、混合连接等。现有复合材料传动轴主流设计方法效率偏低、主观性较强,在未来研究中可采取人工智能算法与有限元分析技术相结合的手段,自动求解出边界条件内的最优设计方案;当前热固性复合材料轴管层间性能较差,在制备轴管时建议优先采用韧性高、抗疲劳性能与抗冲击性能好、可回收利用的热塑性复合材料,并实现原位固结成型,以提升制件的力学特性、环境亲和性与生产效率;传统连接方式存在各自的弊端和不足,可通过引入预紧力齿形连接技术与大张力缠绕技术改进现有齿形压装连接方式,提高传动轴的结构承载能力与连接效率,确保直升机传动系统稳定、安全运行。
红外探测与红外隐身材料研究进展
文娇, 李介博, 孙井永, 魏亮亮, 郭洪波
2021, 41(3) :66-82. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000028
[摘要](525) [HTML全文](183) [PDF 1301KB](11)
摘要:
红外探测与隐身技术在现代军事领域得到越来越广泛的应用。随着飞行器等武器系统性能的提升,其固有红外信号显著增强,同时,基于光电效应的第三代红外探测器探测比率、灵敏度等性能大幅提升,红外隐身技术成为提高战场生存力和战斗力的必要手段。本文从飞行器的红外辐射特征出发,分析了红外信号的分布和影响因素,归纳了以碲镉汞为代表的第三代红外探测材料的工作原理、探测性能和发展趋势,介绍了低红外发射率涂层在红外隐身领域的应用现状,综述了多元化的新兴材料的隐身机制和研究进展,并根据服役要求,展望了红外探测材料与红外隐身材料的发展前景。
锂离子电池发展现状及其在航空领域的应用分析
王超君, 陈翔, 彭思侃, 王晨, 王楠, 王继贤, 齐新, 洪起虎, 刘佳让, 张薇, 葛文, 戴圣龙, 燕绍九
2021, 41(3) :83-95. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000046
[摘要](432) [HTML全文](143) [PDF 995KB](4)
摘要:
相对于镍镉、铅酸等传统电池,锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、充放电效率高、工作温度范围宽、环境污染小等优点。目前,锂离子电池已广泛应用手机、笔记本等3C设备和新能源汽车领域,在民用飞机、无人机、空间探测器等航空航天领域中也拥有广阔的应用前景。为了进一步拓宽锂离子电池的应用领域,众多研究团队开发出了种类繁多的,性能优异的锂离子电池电极材料;通过深入研究,开发出了具有宽温适应性和超高压适应性的电解液。经过30年的技术攻关与产业化推广,锂离子电池相关产品日渐成熟。为进一步拓宽锂离子电池的应用场景,高性能电极材料的制备和安全电解液体系的构建将是锂离子电池技术发展的重要方向。
S元素对镍基高温合金及其涂层组织和性能的影响研究进展
赵云松, 赵婷婷, 张迈, 王毅, 张剑, 李金山, 骆宇时, 姚志浩
2021, 41(3) :96-110. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000053
[摘要](437) [HTML全文](146) [PDF 2287KB](9)
摘要:
高温结构材料是航空发动机的关键材料,镍基高温合金广泛应用于先进航空发动机叶片、涡轮盘和燃烧室等热端部件之中。镍基高温合金在母合金熔炼、真空浇注等工序中会不可避免地引入杂质元素,随着对高温合金零部件性能要求的不断提升,合金中杂质元素对合金性能的影响越来越受到关注。S元素作为一类杂质元素,其含量尽管较低,但是依然会对材料的性能造成不利影响。本文从S元素对镍基高温合金及其涂层组织和性能的影响两方面出发,综合实验研究与第一性原理计算,详细阐述S元素对高温合金显微组织的影响,以及在高温合金基体及氧化层、涂层等界面的偏聚情况,总结了S元素对高温合金力学性能、抗氧化和热腐蚀性能及涂层性能的影响。
研究论文
过时效对7050铝合金不同温度力学性能及断裂行为的影响
何维维, 陈军洲, 戴圣龙, 伊琳娜, 李惠曲
2021, 41(3) :111-119. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000055
[摘要](343) [HTML全文](128) [PDF 1352KB](6)
摘要:
通过室温/高温拉伸、SEM、TEM等方法研究7050铝合金过时效程度对不同温度下的组织、性能及断裂行为的影响。结果表明:7050铝合金的室温断裂行为由过时效程度决定,随着过时效程度的加深,断裂行为由沿晶断裂向韧窝断裂转变;过时效程度越深,韧窝数量越多、尺寸越大;过时效程度和拉伸温度均对7050铝合金高温拉伸性能和断裂行为产生影响,当拉伸温度不高于150 ℃时,不同过时效程度合金强度下降幅度相当,温度是决定拉伸强度的主要因素;当拉伸温度达到175 ℃,深过时效T73状态合金的强度降低幅度大于浅过时效T76状态,时效程度对强度的影响作用有所提升;在125~175 ℃范围内高温拉伸,深过时效合金断口较浅过时效合金更早地转变为第二相/基体界面滑脱为主的韧窝型断口。
时效工艺对新型铝合金超厚板组织与性能的影响
张新全, 臧金鑫, 邢清源, 伊琳娜, 鲁原, 戴圣龙
2021, 41(3) :120-125. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000070
[摘要](383) [HTML全文](119) [PDF 715KB](9)
摘要:
采用硬度、电导率、室温拉伸、断裂韧度实验的方法,研究155~175 ℃范围内二级时效不同时间230 mm铝合金超厚板各项性能的变化。利用透射显微镜(TEM)观察合金不同时效工艺下组织形貌特征。结果表明:该铝合金超厚板优选的T7451二级时效制度为155 ℃保温24 h,此条件下合金横向屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为448 MPa,512 MPa,7.6%;L-T向断裂韧度为29.8 MPa·m1/2;电导率为41.6%IACS。此时主要的强化相为η'相和η相。时效温度是影响合金析出相密度和尺寸的主要因素,时效温度越高,析出相析出和长大的驱动力越大,析出相尺寸越大,电导率越高,强度越低。晶内与晶界强度差减小,是过时效状态下合金断裂韧度提高的主要原因。
微量元素对定向凝固高温合金DZ125微观组织和力学性能的影响
吴笑非, 宋尽霞, 康永旺, 马秀萍, 王钦佳
2021, 41(3) :126-132. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000063
[摘要](381) [HTML全文](130) [PDF 1338KB](8)
摘要:
定向凝固高温合金DZ125是我国现役主力航空发动机涡轮叶片材料,本工作研究Si、S、Zr等微量元素对DZ125合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,S在DZ125合金中主要以M2SC的形式和MC共生,同时在碳化物和晶界富集;Si主要在晶界碳化物中富集;当合金中Zr含量达到0.044%(质量分数)时,M2SC化合物中还含有约6 %的Zr。在所研究的含量范围内,Si、S、Zr等微量元素对DZ125合金的室温拉伸性能没有明显影响,但对持久性能有一定影响,当Si、S、Zr含量升高到较高水平,合金的760 ℃/804 MPa持久寿命明显下降,980 ℃/235 MPa持久寿命持续缓慢下降,这与Si、S、Zr含量升高所导致的M2SC相析出,Si、S在碳化物和晶界的富集,以及枝晶干区γ′相立方化程度下降等微观组织变化有关。为了保证DZ125合金具有良好的力学性能,Si、S、Zr等微量元素含量应控制在较低水平。
Jauman吸收体的吸波特性
姜晓文, 黄大庆, 张昳, 史有强, 王智勇
2021, 41(3) :133-138. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000045
[摘要](368) [HTML全文](136) [PDF 815KB](3)
摘要:
为研究Jauman吸收体的吸波特性,采用有机导电涂层材料和聚氨酯泡沫作为电阻屏和隔离层材料,测试电阻屏和隔离层泡沫的电磁参数,首先研究Salisbury屏吸波特性,包括不同电阻屏厚度对电磁波输入阻抗、反射系数以及反射率的影响,然后计算双电阻屏Jauman吸收体输入阻抗,以及电阻屏厚度对Jauman吸收体反射系数的影响。结果表明:在Salisbury屏第一层厚度不变的情况下,随着第二层厚度增加,材料反射率呈现先降低后升高的规律。对于双屏Jauman吸收体,当第二层厚度为72 μm,第四层厚度为11 μm时,反射系数绝对值|Γ|最小值为0.00157,吸波性能最优。双屏Jauman吸收体反射率小于–10 dB的带宽达到13.1 GHz,Salisbury屏反射率小于–10 dB的带宽为9.1 GHz,表明双屏Jauman吸收体吸收带宽明显大于Salisbury屏吸收体吸收带宽。
激光熔融沉积钛合金-镍基高温合金异种材料界面冶金控制
张旭东, 赵梓钧, 曾琦, 刘伟, 孙兵兵, 李能, 高超
2021, 41(3) :139-147. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000057
[摘要](372) [HTML全文](141) [PDF 1265KB](4)
摘要:
钛合金-镍基高温合金异种材料复合结构能充分发挥两种材料各自的优势,实现性能互补,在航空发动机制造领域具有重要应用前景。本工作针对TC4-GH4169异种材料复合结构,设计了(V-15Cr)+ 0Cr13中间过渡层结构,并采用激光熔融沉积技术进行制备,研究激光功率和粉末铺叠方式对激光熔融沉积TC4-GH4169异种材料界面冶金质量的影响。结果表明,(V-15Cr)+ 0Cr13复合中间层界面冶金控制是影响TC4-GH4169异种材料冶金质量的关键因素。采用送粉式激光熔融沉积工艺,当激光功率为400 W时,由于激光能量较低,0Cr13和V-15Cr之间未发生有效冶金反应,出现了层间剥离现象;采用600 W激光功率,(V-15Cr)/0Cr13界面出现了少量的脆性σ相;当功率增加至800 W时,0Cr13和V-15Cr熔覆层之间具有较大的稀释率,界面处形成了层厚约为20 μm且连续分布的σ相。采用预置粉末的激光熔融沉积工艺,并使激光焦点处于V-15Cr熔覆层的表面,可使0Cr13和V-15Cr熔覆层之间的稀释率控制在合理水平,有效避免了界面σ相的形成。剪切实验结果表明,断裂发生在V-15Cr合金层,界面强度达到299 MPa,强度系数达到0.61。
微信 | 公众号

扫一扫关注我们