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温度对玻璃纤维/环氧复合材料吸湿扩散行为的影响
朱礼宝, 李永清, 朱锡
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2019.000094
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摘要:
为研究温度对复合材料吸湿扩散行为的影响,开展单向玻璃纤维/环氧复合材料板在35 ℃、50 ℃、70 ℃下的吸湿实验,并用DMA分析复合材料的储能模量和玻璃化转变温度(Tg)变化,用FTIR分析复合材料官能团变化。结果表明:温度为35 ℃和50 ℃时,复合材料的吸湿扩散行为可用Fick模型描述,采用Fick三维公式可拟合得到复合材料的三维扩散系数。温度为70 ℃时,复合材料的吸湿扩散行为可用Fick-松弛耦合模型描述。饱和吸湿复合材料的Tg随吸湿实验温度的升高而增大,在70 ℃时复合材料出现降解和物理老化,导致质量损失。不同吸湿实验温度下复合材料在垂直于纤维方向的扩散系数满足Arrhenius方程,活化能为78.15 kJ•K−1•mol−1。沿纤维方向的扩散系数在温度为70 ℃时显著增大,其原因是高温显著增强了水分在纤维/基体界面沿该方向的扩散性能。
固体推进剂3D打印技术研究进展
刘庆东, 吴祝骏, 李苗苗, 徐一锋, 孙菲, 任仰, 宋雪峰
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000161
[摘要](854) [HTML全文](392) [PDF 0KB](5)
摘要:
固体推进剂是火箭、导弹的重要动力源,其性能提高对提升导弹武器的作战能力具有重要意义。3D打印技术作为一项备受关注的先进制造技术,能够完成传统制造工艺难以达到的高精度、高复杂度的器件制造,解决传统固体推进剂浇注工艺难以解决的混料不均匀、产品一致性差、安全性低等问题,在固体推进剂制造领域具备广阔的前景。本文分析目前3D打印制备固体推进剂相关研究开展缓慢的原因主要是因为面临安全保障和工艺瓶颈两大难题。针对固体推进剂3D打印的安全性问题,将固体推进剂3D打印及其相关工作分成了部分含能组分3D打印、混合推进剂3D打印以及固体推进剂3D打印三个阶段,逐步论证其含能组分的安全可打印性。针对固体推进剂3D打印工艺瓶颈问题介绍3D打印推进剂专用浆料、设备的开发进展。从目前已有的成果和发展趋势来看,未来的固体推进剂3D打印研究应该聚焦在专用配方的开发以及实现打印规模化两个方面。

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202105期封面+目录
2021, 41(5): 0 -0  
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摘要:
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综述
光谱选择性辐射红外隐身材料研究进展
王新飞, 刘东青, 彭亮, 程海峰
2021, 41(5): 1 -13   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000059
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1895KB](0)
摘要:
不断发展的红外探测技术和精确制导技术对导弹、高超声速飞行器等武器装备的生存和突防构成了日益严重的威胁,红外隐身技术在现代战争中扮演着越发重要的角色。传统低发射率涂层材料通常在整个红外波段具有低发射率特性,不具备光谱选择性,其辐射散热效果较差,不利于目标整体红外信号的降低。光谱选择性辐射红外隐身材料可以在降低大气窗口波段(3~5 μm和8~14 μm)发射率的同时,利用非窗口波段(5~8 μm)进行辐射散热,具备更高效的红外隐身性能,是目前研究关注的热点。本文主要介绍基于光子晶体、频率选择表面以及Fabry-Perot腔的三代光谱选择性辐射结构的研究现状和进展,总结了现有体系的优点以及存在的问题。目前,光谱选择性辐射红外隐身材料距离实际应用仍有很大差距,未来应当向着工艺更加简单、高温稳定性更强以及多波段兼容的方向继续发展。
纤维增强陶瓷基复合材料的加工研究进展与发展趋势
张孟华, 庞梓玄, 贾云祥, 李昀曹益, 单晨伟
2021, 41(5): 14 -27   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000033
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摘要:
纤维增强陶瓷基复合材料具有高比模量、高比强度、低热膨胀系数、耐高温、耐腐蚀和耐磨损等许多优良的力学性能。这些优良的特性使其在航天航空等领域的应用日益增加。但纤维增强陶瓷基复合材料具有非均质性、各向异性、硬度高和脆性大的特点,是一种典型的难加工材料。因此,有必要对纤维增强陶瓷基复合材料的加工机理进行深入的研究。本文系统介绍纤维增强陶瓷基复合材料的传统加工和非传统加工研究现状,并对各种加工工艺方法的发展趋势、优缺点、适用范围、存在问题及相应解决方法进行总结和概括。和传统加工方法相比,非传统加工方法具有比较明显的优势,是当前发展的主要方向。
研究论文
基于有机硅改性聚氨酯弹性体的机翼前缘抗砂蚀防冰涂料
余明明, 张昳, 梁璐, 王智勇
2021, 41(5): 28 -34   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000050
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 737KB](0)
摘要:
机翼前缘的抗砂蚀防冰涂层技术是国内外亟须解决的重要课题。以端羟基聚烯烃树脂(HTPO)和低表面能的端羟基聚硅氧烷(HPSO)树脂为软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)及1,4-丁二醇(BDO)为硬段,通过聚合加成反应制备有机硅改性聚氨酯弹性体(Si-PUE)。以其为基体树脂,掺杂功能颜填料制备有机硅改性弹性聚氨酯涂层(Si-PUEc),并对其疏水性能、拉伸性能、抗砂蚀性能和防冰性能进行研究。结果表明:Si-PUEc的表面水接触角(water contact angle,WCA)为108°,具有良好的疏水性;对Si-PUEc的防冰性能进行考察,冰黏附强度仅为68.04 kPa,低于铝板表面冰黏附强度(235.36 kPa)的三分之一;此外,Si-PUEc的抗张强度为14.03 MPa,断后伸长率为370%,表现出优异的拉伸性能,经过砂尘实验后,Si-PUEc表面完好,无破损、开裂等漆膜缺陷,WCA仍然保持在108°。湿热老化实验前后,Si-PUEc的疏水性能、防冰性能、应力应变性能无明显变化。
微量Sc元素对X2A66合金组织与力学性能的影响
熊纯, 肖锎, 官瑞春, 徐进军, 唐启东, 江茫
2021, 41(5): 35 -43   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000044
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摘要:
通过力学性能测试与微观组织表征相结合的实验方法,研究Sc元素的添加对X2A66合金的微观组织演变以及力学性能影响规律。结果表明:在X2A66合金中添加质量分数为0.18%的Sc元素,可有效细化铸态合金晶粒尺寸;并形成尺寸较大的AlScZr或AlCuScZr初生相;提高铸态合金的过烧温度;与Al3Zr粒子相比,Al3(Sc,Zr)复合粒子的抑制再结晶的作用效果更佳,在后续的变形和热处理过程中使合金具有更小的晶粒尺寸,但AlCuSc和AlCuScFe相在后续热处理过程中不能完全溶解,从而损害了固溶态合金的力学性能。
航空航天2050 Al-Cu-Li 合金的热变形行为
马晓光, 杨玉艳, 罗锐, 徐严谨, 曹赟, 曾元松
2021, 41(5): 44 -50   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000014
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摘要:
利用Gleeble-3500热力模拟试验机对航空航天2050 Al-Cu-Li 合金进行350~470 ℃、0.01~5 s−1的单道次等温压缩实验,获得合金的流变应力曲线并将流变数据制成三维热加工图,利用EBSD技术对合金的热变形组织演化规律进行表征。结果表明:2050 Al-Cu-Li 合金的流变应力值会随着变形温度的下降以及应变速率的上升而上升,低温低速率时发生了流变失稳现象;三维热加工图显示合金的耗散功率存在两处峰值,其中最佳热加工区间为450~470 ℃、0.01~0.1 s−1;通过EBSD组织分析发现,合金经热变形后原始晶粒被显著拉长,470 ℃、0.01 s−1变形参数下在晶粒内部和晶界交汇处存在大量的再结晶晶粒,该变形条件下合金具有良好的热加工性能。
基于应力修正的2195铝锂合金本构模型及热加工性能
赵一帆, 吴文科, 何国爱, 王强
2021, 41(5): 51 -59   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000073
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摘要:
针对退火后的2195铝锂合金在变形温度为400~490 ℃、应变速率为0.01~10 s−1条件下进行等温热压缩实验,对获得的真应力应变曲线进行摩擦力和温升效应的修正,并基于修正后的真应力真应变建立材料的本构关系。结果表明:实验值和预测值的相关系数R为0.99584,平均绝对误差(AARE)为3.698%,表明所建立的本构模型能很好地预测2195铝锂合金在不同变形参数下的流动应力值;基于修正后应力应变数据,通过将流变失稳图(传统热加工图)(conventional hot processing map,CHP)与变形激活能值Q耦合,建立了激活能加工(activation energy processing,AEP)图 ,优化出合金的热加工窗口为:应变速率 < 0.4 s−1,温度475~490 ℃。
GH605板料成形极限影响因素分析
王彦菊, 栾伟, 孟宝, 沙爱学, 贾崇林
2021, 41(5): 60 -68   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000016
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摘要:
板料成形极限图是用来评价板料成形性能的综合指标。通过胀形数值仿真得到0.2 mm和2.5 mm厚的三种不同热处理条件下GH605板料的成形极限曲线。通过实验对比验证0.2 mm厚的三种料的成形极限计算结果,结果表明仿真结果可以较好地反映实验结果。从材料性能差异的角度,分析研究加工硬化指数(n值)和厚向异性指数(r值)对成形极限的影响。综合仿真与实验结果表明,两种经过水冷固溶的板料成形性能显著优于经过退火处理的板料,成形极限曲线随着n值和r值的增大而升高,且n值对成形极限曲线的影响比r值的影响更显著。通过数值模拟建立的材料成形极限图,可为材料研制和工艺选材提供理论依据。
本构模型对GH4169缺口件蠕变变形响应计算结果的影响
胡贤明, 嵇大伟, 庄书颖, 胡绪腾
2021, 41(5): 69 -77   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000086
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摘要:
针对航空发动机高温构件蠕变变形失效问题,基于大变形有限元分析方法,采用弹塑性耦合蠕变本构模型对650 ℃下GH4169合金光滑和缺口平板试件的弹塑性和蠕变变形响应进行计算,重点分析蠕变本构模型对试件蠕变变形响应和持久寿命的影响。研究结果表明:基于大变形有限元分析的方法能较好地预测三种缺口平板试件的弹塑性变形和极限强度,极限强度预测误差均在 ± 3%以内;三种蠕变本构模型对GH4169缺口平板试件蠕变变形响应和持久寿命的大变形有限元预测效果不一,采用θ参数法模型可较为准确地预测缺口试件的持久寿命,预测误差在 ± 2倍分散带以内,而采用修正蠕变模型和Batsoulas模型可较为准确地预测蠕变前两个阶段的变形。
第三代镍基单晶高温合金大间隙钎焊接头的微观组织和力学性能
李可馨, 侯星宇, 王诗洋, 孙元, 陈立佳, 程陆凡, 王振江, 李寒松, 汤广全
2021, 41(5): 78 -85   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000035
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摘要:
采用混合粉末钎料钎焊第三代含铼单晶高温合金,其中混合粉末钎料是利用球磨混粉方法将一种镍基粉末钎料和母材成分相同的高温合金粉混合制成。利用SEM和EPMA分析镍基钎料与高温合金粉配比对接头微观组织的影响,并对四种钎料的钎焊接头进行高温持久性能测试。结果表明:采用镍基钎料的焊缝和混合粉末钎料的焊缝中均存在γ-Ni、γ′、γ+γ′共晶、CrB、Ni3B以及M3B2型硼化物,但混合粉末钎料的残留为熔化的球型高温合金;保持焊缝间隙不变,提高混合粉末钎料中高温合金粉末的配比,可以抑制焊缝中M3B2型硼化物和低熔点相的析出,且硼化物的分布变得更均匀,尺寸变得更小,提高了焊缝成分和组织的均匀性;3种接头的高温持久性能均优于纯钎料接头,当提升合金粉的比例由0%至50%时,接头的持久寿命由15 min提升至34 h,但当合金粉比例增加至60%时,接头中产生大量孔洞缺陷,导致持久寿命下降至4 h。
300M钢激光熔覆C276涂层微观组织和电化学性能
崔静, 薛安源, 刘玲, 夏海洋, 杨广峰
2021, 41(5): 86 -93   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2020.000153
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1354KB](0)
摘要:
为提升300M钢表面耐腐蚀性,采用NCLT CW-1K固体Nd:YAG激光器系统,利用激光熔覆技术在300M钢表面制备Hastelloy C276涂层,对C276涂层的宏观形貌、物相组成进行表征,利用滑动摩擦磨损机、电化学工作站进行摩擦磨损、电化学测试。结果表明:激光熔覆C276涂层质量良好,C276涂层较基体显微硬度提升1.4倍,但耐磨性低于300M钢基体;涂层腐蚀电位最大,腐蚀电流密度最小,在300M钢表面采用激光熔覆技术制备出C276涂层,显著提升300M钢表面耐蚀性能,为提升材料表面的耐蚀和防腐性能提供新的方案。
氧化镁/碳纳米管界面稳定性
廖琳, 袁邵涛, 周佳俊, 马广祥, 陈衍元, 袁秋红
2021, 41(5): 94 -102   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000069
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1631KB](0)
摘要:
采用共沉积法制备氧化镁纳米颗粒包覆碳纳米管,并利用高功率超声波、长时间对氧化镁包覆碳纳米管样品进行超声处理以验证其结构稳定性。借助红外光谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征氧化镁包覆碳纳米管的微观结构。实验结果显示:高功率超声波和长时间超声震荡可将包覆氧化镁碳纳米管切断,但氧化镁纳米颗粒依然紧紧地吸附在碳纳米管管壁上,表明氧化镁纳米颗粒与碳纳米管形成了良好的界面结合,包覆MgO碳纳米管界面结构具有较高的稳定性,是一种较好的新型增强体。同时,采用第一性原理计算阐述了氧化镁与碳纳米管形成良好界面结合机理。
未来航空发动机材料面临的挑战与发展趋向
傅恒志
[摘要](6658) [PDF 445KB](2276)
摘要:
根据发动机材料基本服役环境的特点,提出将先进的结构概念与材料概念、发动机的先进性、可靠性与材料组织和缺陷的可控性与稳定性结合起来开展材料研究的论点。从使用温度、高温比强、抗氧化性、韧性、导热性与加工性方面分析了传统材料与新材料体系的特点,并针对我国航空发动机材料中存在的问题,提出了若干建议。
先进树脂基复合材料的发展
陈祥宝
[摘要](5215) [PDF 1173KB](2098)
摘要:
先进树脂基复合材料在过去三十年中已得到了飞速的发展.本文主要介绍了它们的发展现状及在航空工业的应用,讨论了先进树脂基复合材料的未来研究和发展方向以及应注意的几个问题.
导电硅橡胶研究进展
耿新玲, 刘君, 任玉柱, 苏正涛, 王景鹤
[摘要](4689) [PDF 862KB](1721)
摘要:
介绍了导电硅橡胶的两种导电机理,即渗流理论和隧道效应理论,综述了炭系和金属系两类导电填料的研究进展状况,并论述了温度、压力和加工工艺等因素对硅橡胶导电性能的影响,最后简要介绍了导电硅橡胶的应用状况并对其进行了展望。
铸造高温合金发展的回顾与展望
陈荣章, 王罗宝, 李建华
[摘要](4937) [PDF 906KB](1465)
摘要:
回顾了20世纪40年代以来铸造高温合金发展中的若干重大事件:叶片以铸代锻;真空熔炼技术;定向凝固及单晶合金;合金成分设计;Ni3Al基铸造高温合金;合金凝固过程数值模拟;细晶铸造.展望了铸造高温合金21世纪的发展:单晶高温合金仍然是最重要的涡轮叶片材料;继续靠工艺的发展挖掘合金潜力;发展有希望的替代材料.
纤维增强复合材料的损伤特征及失效分析方法
习年生, 于志成, 陶春虎
[摘要](4801) [PDF 348KB](1456)
摘要:
给出了纤维增强复合材料单向板的基本失效模式,总结了多向层合板的损伤特征。复合材料层合板中存在四种基本的失效模式,即:基体开裂、分层、纤维断裂及脱粘。上述四种基本失效模式虽然可组合出多种复杂模式,但任何复合材料的失效均可分为以“基体控制为主”或以“纤维控制为主”两种。本文还讨论了复合材料中的失效分析方法。目前,有关复合材料断裂图像的知识仍是有限的,但已引起人们的高度重视。
金属基复合材料的强化机制
陈剑锋, 武高辉, 孙东立, 姜龙涛
[摘要](4932) [PDF 1023KB](1362)
摘要:
复合材料的强化机制和强度预报一直是材料学的研究热点,因为这涉及到材料的组织设计问题。以往的研究对于金属基复合材料的强化机理有很多种说法,而且提出了大量的模型,但迄今为止缺乏一个统一而完善的理论。本文总结分析了近年来有关金属基复合材料的强化机制和一些相关的模型,并指出了这些强化机制的不足和以后的发展趋势。
苯并环丁烯聚合物材料
黄发荣
[摘要](4605) [PDF 373KB](1205)
摘要:
苯并环丁烯(Benzocyclobutene,BCB)是一种受热活化的化合物,能形成高活性的中间体,中间体既可自身发生聚合反应,也可与亲二烯化合物发生Diels-Alder反应,形成高聚物。本文综述了苯并环丁烯化合物的化学反应原理及其形成的聚合物材料的性能和应用,并对此材料的发展趋势和前景作了讨论。
纳米压痕法测试压痕蠕变的应用研究
高阳, 文胜平, 王晓慧, 潘峰
[摘要](4342) [PDF 495KB](1198)
摘要:
阐述压痕蠕变的研究进展及其测试原理,并且采用纳米压痕仪对Ta,Ni和Ni基高温合金三种金属体材料、BaTiO3陶瓷和Ag/Co多层薄膜进行蠕变实验,分析蠕变应力指数和相应的蠕变机制。
2524铝合金薄板平面各向异性研究
郭加林, 尹志民, 商宝川, 聂波, 何振波
[摘要](4196) [PDF 676KB](1193)
摘要:
采用室温拉伸性能测试、金相组织观察、XRD反极图测定和透射电子显微分析等方法研究了冷轧态和T3态2mm厚2524铝合金薄板不同取向条件下的显微组织和拉伸力学性能.以{110}单组分织构模型为基础,研究了织构与平面各向异性的关系.结果表明,2524冷轧态和T3态铝合金薄板在与轧制方向成45°和60°方向上的强度较0°、30°和90°方向上的强度低,延伸率则是45°方向上最高;轧向力学性能优于横向力学性能;冷轧态合金薄板的平面各向异性高于T3态合金板材;2524冷轧态合金薄板的主要织构为{110},次要织构为{311};2524-T3态铝合金成品薄板的主要织构为{110};2524铝合金薄板的平面各向异性与合金的晶粒结构以及晶体学织构密切有关,其中晶体学织构是造成合金板材平面各向异性的主要原因.
航空高强度铝合金残余应力的抑制与消除
王秋成, 柯映林
[摘要](4320) [PDF 183KB](1126)
摘要:
从残余应力的产生和释放两个方面,讨论了抑制与消除铝合金中残余应力的若干技术与方法。首先,从尽量减少残余应力的产生又兼顾获得所需机械性能的角度,分析了采用热水淬火、喷雾淬火及有机介质淬火等淬火工艺。其次讨论了消除铝合金中残余应力的若干技术方法的特点、效果与适用场合,并指出在铝合金结构件淬火后的不稳定状态进行残余应力消除处理效果最佳。
7075-T651铝合金疲劳特性研究
韩剑, 戴起勋, 赵玉涛, 李桂荣
[摘要](4525) [PDF 1067KB](1119)
摘要:
在不同的应力幅值下测试了7075-T651铝合金的疲劳寿命,拟合试验数据得到合金S-N曲线,估算疲劳极限为223MPa。用扫描电镜观察高低应力幅值下的疲劳试样断口,结果表明:合金的加工缺陷或粗大夹杂处往往为裂纹源,裂纹扩展伴随着小平面断裂的发生,高应力幅下疲劳裂纹扩展区出现犁沟和轮胎花样,而低应力幅下的疲劳裂纹扩展区中除有大量疲劳条带外,还出现了疲劳台阶和二次裂纹。合金的疲劳瞬断区则存在着撕裂棱与等轴韧窝。弥散分布的微小析出相对合金的疲劳性能有着积极的影响。
粉末高温合金研究进展与应用
邹金文, 汪武祥
[摘要](4477) [PDF 1317KB](1078)
摘要:
粉末高温合金由于特有的组织与性能已成为制造先进航空发动机涡轮盘的优选材料。为提升航空发动机的使用性能及可靠性,对粉末高温合金从材料、制造技术到涡轮盘的工程化应用进行全面和深入的研究,在粉末盘相应的关键技术上取得突破性进展,确立粉末盘制备的工艺路线,并制定工艺与检测的技术文件。为缩短研制周期,优化工艺过程。数值模拟技术也在粉末盘制备过程中得到广泛应用,并取得初步验证实验结果。
蜂窝材料及孔格结构技术的发展
王玉瑛, 吴荣煌
[摘要](4298) [PDF 662KB](1040)
摘要:
介绍了一种新型的芳纶/酚醛型高模量、高强度的Korex蜂窝芯材。并对不同孔格密度的Korex蜂窝芯材进行了力学性能和典型使用性能的对比,给出了几种新型的蜂窝结构。新型蜂窝材料和新型蜂窝孔格结构的研究,将有效地提高蜂窝结构的力学性能,显著地降低结构重量,提高使用可靠性,有利于扩大蜂窝结构在航空航天及其他工业领域中的应用。
航空发动机用PMR聚酰亚胺树脂基复合材料
谭必恩, 益小苏
[摘要](4620) [PDF 1606KB](1006)
摘要:
较全面地综述了PMR聚酰亚胺树脂及其复合材料的制备、性能,并总结了其在航空发动机上的应用情况,分析了目前存在的问题,并提出了将来可能的发展方向。
自愈合碳化硅陶瓷基复合材料研究及应用进展
张立同, 成来飞, 徐永东, 刘永胜, 曾庆丰, 董宁, 栾新刚
[摘要](4301) [PDF 2055KB](994)
摘要:
为了满足高推重比航空发动机长时热力氧化环境的使用需求,连续纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料正朝自愈合方向发展。本文介绍自愈合碳化硅陶瓷基复合材料的微结构与性能,自愈合与强韧化机理,制造方法和工艺特点及其在航空发动机热端部件的应用情况,表明多元多层微结构形成了“层层设防,就地消灭”的氧化防御体系,是复合材料实现自愈合与强韧化的关键。自愈合碳化硅陶瓷基复合材料能够满足发动机高温服役环境要求,显著降低发动机的结构重量,从而有效提高发动机的推重比。
先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展
曹腊梅, 汤鑫, 张勇, 薛明, 李爱兰, 盖其东, 刘发信
[摘要](4204) [PDF 1313KB](984)
摘要:
介绍近期国内外的高温合金近净形熔模精密铸造技术研究发展状况,重点介绍北京航空材料研究院在航空发动机高温合金涡轮叶片、整体叶盘以及导向器和机匣类结构件的精密铸造技术领域取得的研究成果。论述高温合金精密铸造技术的未来研究重点。
1981 年创刊,双月刊

CN 11-3159/V
ISSN 1005-5053

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