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2019-04期目录+封面
2019, 39(4)
[摘要](170) [PDF 1001KB](10)
摘要:
聚合物先驱体转化法制备多孔陶瓷的研究进展
涂建勇, 穆阳阳, 许海龙, 殷小玮, 成来飞
2019, 39(4) :1-11. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000097
[摘要](336) [HTML全文](159) [PDF 2014KB](27)
摘要:
聚合物转化陶瓷(polymer derived ceramics,PDCs)制备技术简单,烧结温度低,可设计性强,40年来得到了极大的发展。本文综述了多孔PDCs的研究进展,包括模板法、发泡法、冷冻铸造技术、增材制造技术等制备方法;此外,还对陶瓷前驱体如聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚硅氮烷等分子侧链设计以调整陶瓷产物的组成、微结构、力学性能等的研究现状进行了综述;提出未来发展的方向是增材制造技术制备多孔PDCs及陶瓷前驱体分子层面的设计。
热等静压及热挤压对喷射成形GH738合金显微组织的影响
王悦, 许文勇, 刘娜, 袁华, 郑亮, 李周, 张国庆
2019, 39(4) :12-18. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000004
[摘要](179) [HTML全文](64) [PDF 1286KB](12)
摘要:
采用喷射成形工艺制备大尺寸(ϕ300 mm)GH738合金锭坯,对锭坯进行热等静压,热等静压后进行不同温度的热挤压,利用XRD、SEM、TEM、EBSD和相分析方法,研究热等静压和热挤压对喷射成形GH738合金锭坯显微缺陷、碳氮化物、γ/γ′相演变的影响。结果表明:热等静压对沉积坯中的显微疏松具有焊合作用;热挤压过程中GH738合金再结晶组织主要受形变温度和应力-应变状态影响;热等静压态合金中碳氮化物主要沿晶界连续分布,热挤压后碳氮化物转变为沿挤压方向条带状分布;不同热工艺条件下合金γ′相的组成结构、质量分数及形貌尺寸分布主要受合金经历的温度场以及冷却条件影响。
变形参数对挤压成型镍基粉末高温合金固溶热处理晶粒组织的影响
陈阳, 田高峰, 杨杰, 陈映纯, 马国君, 邹金文
2019, 39(4) :19-25. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000049
[摘要](102) [HTML全文](79) [PDF 1288KB](11)
摘要:
进行双锥体试样热模拟压缩实验,研究变形温度、应变速率及应变状态对一种挤压成型镍基粉末高温合金固溶热处理晶粒组织的影响,获得在变形温度1060~1120 ℃,应变速率0.003~0.3 s–1范围内,变形温度、应变速率与热处理晶粒组织的对应关系。结果表明:在相同应变量下,温度一定,应变速率越大,流变应力越大;应变速率一定,温度越高,流变应力越小;在相同应变速率下,较低变形温度的试样晶粒组织出现不均匀的现象;在相同的变形温度下,三种应变速率下的试样平均晶粒尺寸为18~20 μm,但较大应变速率的试样明显出现不均匀晶粒组织。为获得均匀的晶粒组织,更适合的热变形参数为:变形温度1120 ℃,应变速率0.003 s–1。在相同的变形温度和应变速率下,随局部应变的减小,平均晶粒尺寸呈逐渐增大的趋势。
锆酸镧涂层高温结构演变及热导性能
王衍飞, 江堤, 王思青, 刘荣军, 韩敬
2019, 39(4) :26-31. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000109
[摘要](123) [HTML全文](63) [PDF 751KB](8)
摘要:
采用固相反应法制备La2Zr2O7原料粉体,经喷雾造粒后,采用大气等离子喷涂工艺(air plasma spray,APS)制备La2Zr2O7涂层。重点研究La2Zr2O7涂层在高温长时间条件下的物相组成、微观结构以及导热性能。结果表明:La2Zr2O7涂层具有烧绿石单相结构,密度平均值为5.24 g•cm–3,相成分及密度均不随热处理时间的延长而发生明显变化;初始态涂层内部存在大量非晶态结构,能够有效阻碍声子的传递,涂层热导率可低至0.392 W•m–1•K–1;经高温热处理后,非晶态结构逐渐转变为晶态结构,声子传递效率明显提高,导致涂层热导率显著上升;同时,热处理后的涂层高温热导率的回升现象明显减弱。
基于RBF神经网络的2024铝合金酸性盐雾腐蚀实验预测
贾宝惠, 方艺斌, 王毅强
2019, 39(4) :32-39. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000114
[摘要](123) [HTML全文](52) [PDF 992KB](6)
摘要:
选用飞机结构材料2024铝合金进行不同条件下的酸性盐雾实验,设定盐雾实验的pH值分别为2、3、5,盐雾浓度分别为25 g/L、50 g/L、75 g/L,腐蚀时间分别为24 h、48 h、72 h。将径向基函数神经网络(radial basis function neural networks,RBF)与正交实验设计相结合,选取不同的实验条件组作为神经网络的学习样本集,并通过极差分析对正交实验结果进行分析。结果表明:采用RBF与正交实验设计相结合的方法,能够较准确地预测任意实验条件下的腐蚀速率,减少实验次数,提高预测精度;把正交组和顶点补充组同时作为学习样本集的预测结果要优于单单只有正交组作为学习样本集的预测结果。极差分析结果表明,对2024铝合金单位面积的质量损耗影响最大的因素是溶液的pH值,其次是盐雾浓度,腐蚀时间的影响最小。
循环湿热老化对T700/TDE86碳纤维复合材料层间断裂韧度的影响
徐凯龙, 刘璐璐, 赵振华, 双超, 陈伟
2019, 39(4) :40-48. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000072
[摘要](157) [HTML全文](78) [PDF 1831KB](8)
摘要:
对T700/TDE86碳纤维增强树脂基复合材料进行加速循环湿热老化实验,研究不同循环湿热老化天数对Ⅰ型张开以及Ⅱ型滑移两种层间断裂韧度的影响。结果表明:循环湿热老化之后的复合材料Ⅰ型层间断裂韧度出现明显的R曲线,且随着循环湿热老化天数的增加,裂纹初始扩展能量释放率(GIC,init)与裂纹稳态扩展能量释放率(GIC,prop)都获得了大幅提升;复合材料Ⅱ型层间断裂韧度随着循环湿热老化天数的增加,呈现阶梯状下降的趋势,而且在循环湿热老化前期,下降幅度最大,为21.68%。
复合材料雷击防护电热耦合模型
卢翔, 赵淼, 单泽众, 罗名俊
2019, 39(4) :49-58. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000007
[摘要](224) [HTML全文](110) [PDF 1475KB](8)
摘要:
为了研究复合材料雷击防护(lightning strike protection,LSP)系统在雷电流作用下的损伤规律,基于雷击过程中的能量守恒关系,建立复合材料层合板雷击防护的电-热耦合数学模型。在此基础上,在ABAQUS中建立铝涂层防护的碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)层合板雷击烧蚀损伤有限元模型,并对雷击烧蚀损伤进行分析,和实验结果对比验证仿真的有效性,得出复合材料层合板在不同峰值雷电流、不同组合波形和不同铝涂层厚度雷电流作用下的烧蚀损伤规律。结果表明:铝涂层厚度相同时,峰值电流从50 kA增大到100 kA时,复合材料层合板损伤面积约增大1.5倍;10/350波形50 kA峰值雷电流作用下,基准件的损伤面积约为0.05 mm厚度铝涂层防护系统下复合材料损伤面积的4倍。
锂氟化碳电池用新型高比容量复合正极材料
彭思侃, 王晨, 王楠, 燕绍九
2019, 39(4) :59-64. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000028
[摘要](167) [HTML全文](77) [PDF 754KB](8)
摘要:
采用提高正极材料比容量以改善大电流放电性能的思路,设计新型高比容量复合正极材料,并通过研磨分散结合融化扩散热处理方法制备氟化碳-硫复合正极材料。电化学测试分析表明新型复合材料可以实现同步改善容量和大电流放电性能,同时具有二次可逆循环充放电能力。研究结果表明:氟化碳-硫复合正极材料的能量密度和功率密度性能具有突出优势,在不同电流密度下均可实现显著的提升,相比纯氟化碳材料的能量密度和功率密度最高可分别提升433%和10.7%。
聚合物固态电解质在锂硫电池中的应用
王晨, 彭思侃, 王楠, 燕绍九
2019, 39(4) :65-70. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000027
[摘要](120) [HTML全文](51) [PDF 1276KB](6)
摘要:
采用微观和宏观包覆两种方式制备聚合物固态电解质包覆的硫@碳纤维复合固态电极,利用扫描电镜、元素分析和电化学测试表征电极的微观形貌,研究相应锂硫电池的电池性能。结果表明:微观的聚合物固态电解质包覆活性材料的电极结构有利于离子传输;电极表面宏观构建一层聚合物固态电解质薄膜有助于改善电极的循环稳定性,抑制穿梭效应;利用膜电极结构组装的全固态锂硫电池具有良好的循环性能,循环270次后库仑效率仍保持98%以上。
CNTs泡沫相变复合材料:纳米孔隙的构筑与相变材料的包裹
孙伟, 周国相
2019, 39(4) :71-77. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2017.000032
[摘要](139) [HTML全文](72) [PDF 1053KB](5)
摘要:
热能是一种广泛存在并极具应用前景的能源,但目前储热材料的能量转换时间较长,储热效率较低,亟需一种高性能的新型储热材料。本工作通过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)方法利用碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)构筑宏观体材料,在微纳尺度下对复合材料结构进行优化,合成孔隙结构可控的CNTs泡沫,利用毛细管作用力将熔融相变材料硬脂酸和石蜡填充到CNTs泡沫中,形成分散均匀的CNTs相变复合材料。用聚焦离子/电子双束显微电镜(FIB/SEM)观察样品形貌,用差式扫描量热计(DSC)分析样品潜热,用X射线衍射仪(XRD)分析样品晶体结构,用拉伸试验机测试样品强度。结果表明:CNTs泡沫对相变材料具有优异的包裹性,减少了在相变循环中相变材料的流失;复合相变材料具有较高的潜热。
一种第四代单晶高温合金不同温度的拉伸性能各向异性
史振学, 刘世忠, 李嘉荣
2019, 39(4) :78-85. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000001
[摘要](125) [HTML全文](69) [PDF 1909KB](22)
摘要:
采用籽晶法在定向凝固炉中制备了一种[001],[011]和[111]取向的第四代单晶高温合金,分别在23 ℃,800 ℃和980 ℃研究了合金不同取向的拉伸性能,利用光学显微镜、扫描电镜研究不同取向、不同温度的合金组织、断口形貌和断裂组织。结果表明:不同取向合金在垂直于晶体生长方向的截面上具有明显不同的铸态枝晶和热处理组织形貌。不同温度合金的屈服强度和抗拉强度按[111]、[001]、[011]取向的顺序降低。合金的伸长率与断面收缩率在23 ℃和980 ℃时[011]取向最大,而800 ℃时[111]取向最大。23 ℃和800 ℃不同取向合金拉伸为类解理断裂,980 ℃ [001]、[111]合金拉伸为韧窝断裂,而[011]取向合金拉伸为类解理和韧窝混合断裂。拉伸断裂后,23 ℃和800 ℃时不同取向合金的γ′相仍为立方体形状,980 ℃时 [001]取向合金γ′相沿应力方向变长,[111]取向合金的γ′相变成平行四边形,而[011]取向合金的γ′相被单一密集滑移带剪切。
基于振动台的TA11钛合金超高频疲劳实验和验证
许巍, 赵延广, 钟斌, 杨宪峰, 陶春虎
2019, 39(4) :86-92. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000009
[摘要](153) [HTML全文](54) [PDF 810KB](14)
摘要:
提出一种利用电动振动台开展材料超高频疲劳实验的方法。采用TA11钛合金板材,在有限元计算的基础上设计出超高频疲劳试样,测试过程中的实际加载频率达到1756 Hz,同时在相同的应力水平下对该超高频试样和标准试样开展振动疲劳测试,对测试结果数据的一致性进行统计检验。结果表明:在相同应力条件下,本研究提出的超高频疲劳试样和标准振动疲劳的实验结果吻合较好。将本研究结果与同种材料的轴向高周疲劳和旋弯疲劳测试结果进行对比,一致性同样良好。
“湿热”老化对复合材料胶补金属结构力学特性的影响
王跃, 赵书平, 羊军, 李慧, 祝东明
2019, 39(4) :93-100. doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2018.000126
[摘要](198) [HTML全文](96) [PDF 777KB](10)
摘要:
通过玻璃纤维复合材料补片对含穿透双边裂纹的铝合金板进行单面胶接修补,测试修补试件“湿热”(加温浸泡)老化实验前后力学性能,并与未修补试件进行对比,分析老化前后修补结构的破坏模式、失效机理,评估“湿热”老化对修补结构疲劳裂纹扩展寿命和承载能力的影响。结果表明:“湿热”老化降低了复合材料补片削弱疲劳裂纹之间干涉效果的能力,老化试件从裂纹的扩展长度小于未老化试件的;距离补片越近,沿金属板厚度方向疲劳裂纹扩展速率越慢,老化后复合材料补片减缓沿金属板厚度方向疲劳裂纹扩展速率的作用下降;老化严重削弱了修补结构承载能力恢复率和疲劳裂纹扩展寿命,老化试件的承载能力恢复率下降为未老化试件的45%,疲劳裂纹扩展安全寿命下降为未老化试件的63.7%;老化降低了胶层与金属之间的粘合力,造成了复合材料补片的提前脱落,胶层的破坏模式由内聚破坏转变为界面破坏。
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