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2D-C/SiC复合材料的面内剪切本构模型
林江嵘, 杨成鹏, 贾斐
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000015
[摘要](1) [HTML全文](1) [PDF 2265KB](1)
摘要:
为了表征2D-C/SiC复合材料的面内剪切行为,考虑基体开裂、界面脱粘、纤维桥连弯曲等损伤机制,提出宏细观两尺度下的含损伤体元模型;引入热失配应力的影响,在分别表征卸载弹性应变和残余应变的基础上,建立了材料的温度相关面内剪切本构模型。开展室温单调加载和加卸载面内剪切试验,发现残余应变和弹性应变均随剪应力的增大逐渐增大,而卸载模量随剪应力的增大持续减小。将模型用于2D-C/SiC复合材料剪切行为的模拟,结果表明:模型对于弹性应变、残余应变、卸载模量和整体应力-应变曲线的预测值均与试验数据吻合,验证了分析模型的合理性与准确性;在此基础上,给出2D-C/SiC复合材料在不同温度下的面内剪切应力-应变关系曲线,为热结构设计提供参考。
石墨烯对铸造AZ91合金微观组织及力学性能的影响
梁英, 王殿君
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000053
[摘要](3) [HTML全文](0) [PDF 4183KB](3)
摘要:
晶粒细化对提升镁合金的力学性能具有重要意义。本研究采用预分散结合重力铸造的方法成功制备了石墨烯增强AZ91的复合材料。采用OM,SEM,TEM等对GNP/AZ91复合材料进行微观组织表征。结果表明:随着GNP含量的增加,AZ91合金的晶粒尺寸逐渐减小。当添加1%(质量分数,下同)含量的GNP时,AZ91合金的晶粒尺寸由415 μm减小到86 μm,其细化效率为79%;通过TEM观察发现并揭示了GNP对AZ91合金的细化机制,主要为GNP与AZ91熔体中Al元素发生原位反应得到Al4C3相,能够促进α-Mg晶粒的异质形核,从而取得了显著的晶粒细化效果;当GNP的含量增加到0.5%后,AZ91合金获得了最佳的力学性能,其UTS、YS和EL达到了150 MPa、96 MPa和2.1%,相比于AZ91合金,分别提高了34%、32%和91%。
高模量镁基材料实验和集成计算研究进展
李志强, 帅川, 柳伟, 侯华, 张高龙, 赵宇宏
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000056
[摘要](1) [HTML全文](1) [PDF 2397KB](0)
摘要:
镁合金由于低密度、高比强度、高阻尼以及良好的导热性等突出优点,广泛应用于航空航天领域,但其低弹性模量限制了其在大型薄壁构件中的可靠应用。本文针对如何提高镁基材料模量性能的问题,简介影响合金模量的主要因素,比较相关计算模型如等应力应变模型、混合定律、Halpin-Tsai模型以及两相复合材料模型的优缺点和适用范围,概括镁基材料模量性能研究的现状与进展,梳理镁基材料模量提升的两大途径以及性能提升机理。基于集成计算材料工程,提出了原子-晶格尺度类高模量铝合金开发和机器学习辅助优化实验设计的高强度高模量镁基材料集成开发策略。
表面效应对热-机多孔悬臂纳米梁力学性能的影响
李清禄, 赵煊贺, 张靖华, 潘兆一
当前状态:   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000176
[摘要](2) [HTML全文](1) [PDF 1491KB](0)
摘要:
表面效应对纳米结构的力学性能有重要影响。飞机上的很多微纳尺度的结构可简化为悬臂梁。本工作分析表面效应对随从载荷作用下梯度多孔材料纳米悬臂梁在高温环境下非线性力学响应的影响。基于Gurtin-Murdoch表面弹性理论和非线性梁理论,建立梯度多孔材料梁在随从载荷以及温度场中的非线性控制微分方程。假定梯度多孔材料的性能在整个厚度范围内连续变化,且沿厚度呈两种余弦形式的非均匀孔隙率分布模式。采用打靶法求解梯度多孔材料悬臂纳米梁在热-随从载荷下的非线性力学响应。获得各种孔隙率系数和不同非均匀升温下悬臂纳米梁非线性力学响应的数值解,详细讨论材料表面弹性常数和表面应力对纳米悬臂梁力学响应的影响。结果表明:不同孔隙率系数和不同非均匀升温下梁的力学行为是不同的;纳米梁表现出十分显著的表面效应。

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封面
2024-01期封面+目录
2024, 44(1)   
[摘要](0) [PDF 3039KB](0)
摘要:
综述
航空典型金属材料增材制造组织、缺陷、表面、构型研究进展
张学军, 陈冰清
2024, 44(1): 1 -14   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000230
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 6149KB](0)
摘要:
增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术,具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点,是材料加工领域中最具应用前景的技术之一,金属增材制造技术已在航空领域得到广泛研究和应用,国内外学者在航空金属材料增材制造方面的研究不断深入。中国航发增材制造技术创新中心在金属增材制造结构四要素——组织、缺陷、表面、构型方面开展了大量研究并获得一些数据,发现了一些现象和规律,包括组织接续生长特征及其对力学性能的影响;典型材料增材制造常见缺陷(气孔、裂纹、未熔合)特征、形成原因及其对力学性能特别是疲劳性能的影响机制;零件表面粗糙度与成形角度的关系及对疲劳性能的影响;金属增材制造构型的影响因素。在此基础上,总结了金属增材制造发展中存在的问题,对下一步重点提出了建议,并对未来研究工作提出了展望。
增材制造600 ℃高温钛合金研究进展
弭光宝, 谭勇, 陈航, 李培杰, 张学军
2024, 44(1): 15 -30   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000106
[摘要](1) [HTML全文](0) [PDF 1835KB](0)
摘要:
先进航空发动机高压压气机550~600 ℃环境使用的关键/重要件对600 ℃高温钛合金提出迫切需求。但是,难成形的复杂构件以及梯度/复合结构与功能一体化构件等的制造,采用传统铸造、锻造等工艺技术难以满足需求和研发要求。增材制造是先进制造技术的典型代表,拥有材料设计-制造一体化、复杂设计-定制一体化等独特优势,为600 ℃高温钛合金新材料/新技术研发提供了新的途径。目前国内外已开始关注通过增材制造的方式制备600 ℃高温钛合金,重点研究材料-工艺-组织-性能的关系。本文首先简要回顾600 ℃高温钛合金研究,其次重点介绍不同增材制造工艺下600 ℃高温钛合金沉积态和后处理态的微观组织特点;在综合性能研究方面,列举并分析拉伸性能、蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能等关键性能;在复杂设计/复合结构章节,论述以600 ℃高温钛合金为基体的复合材料和梯度结构增材制造的研究进展。最后,对增材制造600 ℃高温钛合金材料开发、复合工艺探索、缺陷控制和性能评价标准建立等研究方向进行展望。
增材制造镍基高温合金在航空发动机与燃气轮机中的研究应用进展
吴宇, 陈冰清, 刘伟, 黄帅, 孙兵兵, 张学军, 陈沛, 黄辰
2024, 44(1): 31 -45   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000211
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 2512KB](0)
摘要:
镍基高温合金具有良好的高温性能,被广泛用于航空发动机与燃气轮机热端部件的制造。增材制造逐点快速熔凝、逐层累积堆叠的工艺特点,不仅可实现高性能复杂结构零件的快速制造,还可用于损伤零件的高效率、高质量修复。目前,增材制造技术已逐渐成为镍基高温合金零件制备及修复的重要技术途径之一。本文综述了增材制造镍基高温合金在显微组织与冶金缺陷研究方面的进展,总结现有文献中GH3536、GH3625和GH4169三种常用镍基高温合金的拉伸性能,介绍增材制造镍基高温合金零件在航空发动机及燃气轮机中的典型应用案例。最后,针对现有研究存在的问题及制约增材制造镍基高温合金零件应用的困难,提出从设计增材制造专用镍基高温合金成分、建立增材制造镍基高温合金专用热处理/热等静压工艺、开发单晶镍基高温合金增材制造技术、发展增材制造实时监测控制技术、创新增材制造零件内表面处理技术等方面,进一步促进增材制造镍基高温合金零件的工程应用。
电子束粉床熔融制备镍基高温合金构件的研究进展
钱虎虓, 梁啸宇, 李阳, 阚文斌, 林峰
2024, 44(1): 46 -58   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000123
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 909KB](0)
摘要:
镍基高温合金是涡轮发动机和燃气轮机中的重要结构材料,然而其制件传统加工过程复杂、成本高昂且原材料利用率不高。电子束粉末床熔融(electron beam powder bed fusion,EBPBF)技术能够实现复杂结构制件近净成形,是一种高温合金成形的新方案。EBPBF技术实现了以Inconel 718、Inconel 625为代表的高温合金材料构件的成形,并且发展至能够成形无裂纹的高比例γ′相难焊镍基高温合金,甚至直接制备单晶体镍基高温合金构件,材料的性能达到了传统铸锻件的水平。本文回顾近年来以EBPBF镍基高温合金作为研究对象的相关文献,从工艺过程、组织调控、力学性能等角度对EBPBF制备镍基高温合金构件研究现状进行分析总结,并对未来的研究工作提出了展望。
高熵合金在激光增材修复中研究应用进展
李占明, 王梦璐, 孙晓峰, 王瑞, 王宏宇
2024, 44(1): 59 -71   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000082
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 3258KB](0)
摘要:
将新兴高熵合金材料引入激光增材修复的先进智能制造之中,有望推动新一代材料与制造技术的深度融合发展,大幅提高原材料和能量的利用率,具有广泛的应用领域和极好的发展前景。本文介绍了高熵合金在激光增材修复中的应用现状,指出强度塑性有待提高、调控工艺有待优化、强化机理有待明确是高熵合金在激光增材修复中拓展应用解决的关键科学问题。探究高熵合金熔覆涂层金属强韧化机制,明确熔覆涂层的材料、工艺、组织结构和宏观性能之间基本对应关系,获取完整有效的高熵合金成分预测方法,创新合金体系设计、优化调整控制工艺,获得适用于极端服役环境且成本低廉的高性能熔覆涂层是未来的主要研究热点和发展趋势。
研究论文
均匀化处理对激光选区熔化GH3536和GH4169合金组织和显微硬度的影响
耿硕, 张冬云, 李健民, 仪登豪, 池煜璟, 黄帅, 张学军
2024, 44(1): 72 -83   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000083
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 6066KB](0)
摘要:
GH3536和GH4169镍基高温合金常用来制造航空发动机等热端部件。采用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)最优工艺参数制备GH3536和GH4169合金试样,研究不同均匀化温度和保温时间对两种合金组织演变、平均晶粒尺寸和性能的影响,利用OM、SEM、EDS等方法表征其缺陷特征和微观组织,利用维氏硬度仪测试合金的显微硬度。结果表明:成形态GH3536合金中存在更多缺陷,包括气孔、裂纹和未熔合;成形态GH4169合金中只存在气孔。均匀化处理使合金熔池消失,使晶粒长大成为等轴晶。GH3536合金晶界和晶内有M23C6析出,GH4169合金晶界和晶内有NbC析出,随着均匀化温度升高,析出物明显减少。GH3536合金的平均晶粒尺寸从1130 ℃,1 h的48.5 μm增大到1250 ℃,4 h的100.9 μm,增大了106.8%;GH4169的平均晶粒尺寸从1080 ℃,1 h时的57 μm增大到1200 ℃,4 h时的87.4 μm,增加了53.3%。GH3536合金经过均匀化处理后显微硬度下降明显,由原来262HV下降到180~190HV;与之相反,GH4169合金经过均匀化处理后硬度提高,显微硬度均保持在430~450HV之间,明显高于成形态试样的313HV。
热等静压对激光选区熔化成形GH4169合金组织与高温性能的影响
赵海生, 房立家, 刘欢, 窦开沁
2024, 44(1): 84 -92   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000153
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 7391KB](0)
摘要:
GH4169合金通常于高温环境下服役,增材制造的GH4169合金高温性能往往低于锻件标准,影响其服役安全性,有必要通过热处理手段提高其安全性。采用激光选区熔化技术(SLM)制备GH4169合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等表征手段,探究热等静压热处理工艺对SLM成形GH4169合金微观组织、高温拉伸性能和高温持久性能的影响。结果表明:与常规热处理工艺相比,经过热等静压处理后的GH4169合金晶粒为等轴晶,气孔基本消失,Laves相基本消失,短棒状δ相在晶界处更加连续,颗粒状γ''相在晶粒内部大量析出,晶粒得到明显细化。热等静压处理后GH4169合金在扫描方向与沉积方向上的650 ℃抗拉强度分别为1053 MPa和1051 MPa,断后伸长率分别为8.6%和8.5%;高温持久时间分别为1620 min和2065 min,高温持久时间分别提升了90倍和30倍。高温抗拉强度和高温持久时间均高于锻件的性能指标,断后伸长率尚未超过锻件标准。
原位拉伸研究热处理对激光选区熔化GH4169合金组织及650 ℃力学性能的影响
朱嘉冕, 吕国森, 姜文祥, 程晓鹏, 贾泽一, 吕俊霞, 黄帅, 张学军
2024, 44(1): 93 -103   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000066
[摘要](10) [HTML全文](2) [PDF 7808KB](4)
摘要:
研究热处理制度对激光选区熔化成形GH4169合金组织及高温力学性能的影响。通过自主研发的SEM原位加热拉伸测试平台,探究热处理前后650 ℃合金力学性能变化与动态组织演变的关系。结果表明:热处理后合金的晶粒形态由柱状晶转化为等轴晶,Laves相溶解,析出大量γ′和γ′′强化相;在650 ℃下,沉积态合金的屈服强度和抗拉强度分别为574 MPa和740 MPa,热处理态(HSA态)合金的屈服强度和抗拉强度分别为818 MPa和892 MPa,较沉积态分别提升了42.5%和20.1%;沉积态合金表面晶粒起伏更大,协调变形能力更强,塑性流动能力好;裂纹在Laves相周围萌生沿枝状晶向最大切应力方向扩展,样品颈缩后发生剪切断裂;HSA态裂纹在碳化物周围萌生沿晶界扩展,断裂方式为沿晶和穿晶相结合的混合断裂。
GH4169合金激光选区熔化成形工艺与缺陷特征的相关性
高祥熙, 杨平华, 张帅
2024, 44(1): 104 -111   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000059
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 5191KB](0)
摘要:
通过改变激光选区熔化成形工艺,即激光功率和扫描速度,制备多个GH4169试样。采用金相法观察显微组织及其内部缺陷的形貌与分布,采用X射线断层成像获得试样孔隙率,并统计分析缺陷三维特征,研究成形工艺与缺陷特征的相关性。结果表明:当能量输入密度为59.1 J/mm3的优化工艺时成形试样中互相搭接的熔道形貌齐整、随机分布的规则气孔尺寸小于30 μm、致密度高达99.9998%。在较窄的工艺窗口下(220~300 W、700~1300 mm/s),试样致密度对扫描速度更为敏感,高扫描速度易形成分布在熔道搭接区内极不规则的未熔合。偏离优化工艺时,缺陷数量增多,部分缺陷尺寸大于30 μm,其中高激光功率形成的气孔形状或高扫描速度形成的未熔合形状都与各自的尺寸密切相关,即尺寸越大,形状越不规则,产生的不利影响要远大于规则气孔。
热处理对激光选区熔化GH3536合金高温拉伸性能的影响
黄帅, 曲致奇, 张国会, 陈冰清, 周标, 张学军
2024, 44(1): 112 -120   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000085
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 5894KB](0)
摘要:
利用激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术可近净成形GH3536合金复杂零件,其高温力学性能是能否安全服役的重要考量指标,本工作研究热处理对SLM成形 GH3536合金的微观组织与高温拉伸性能的影响。在1225 ℃下进行1 h热处理以探究组织性能调控机制,测试GH3536增材试样沉积态与热处理态高温下的拉伸性能,采用扫描电镜研究热处理前后增材GH3536试样的微观组织演变。结果表明:热处理可有效消除晶粒内部的胞状亚晶结构,使位错滑移能力显著增强,其在室温、650、815 ℃环境下断裂伸长率分别提高75%、92%、683%;另外,柱状晶纵横比的减小使热处理试样的各向异性显著降低;断口分析表明随着拉伸环境温度的增加,热处理试样的断裂模式由沿晶断裂转变为混合断裂。
钨极氩弧焊与激光熔覆修复的K403镍基高温合金导向器叶片组织与性能
张国会, 秦仁耀, 周标, 赵梓钧, 郭绍庆, 黄帅, 王悦欣, 敖斌
2024, 44(1): 121 -132   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000202
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 8860KB](0)
摘要:
K403镍基高温合金具有优异的室温和高温综合性能,广泛用于航空发动机涡轮叶片及导向器的制造。针对涡轮叶片长期服役于复杂工况产生的裂纹缺陷等问题,本工作先对钨极氩弧(tungsten inert gas,TIG)焊和激光熔覆两种工艺修复后的组织与拉伸性能展开对比分析,而后使用激光熔覆工艺修复叶片,并进行无损检测。利用OM、SEM观察微观组织、断口形貌,利用EDS进行相的成分分析。结果表明:TIG焊修复工艺在修复界面区附近易产生微裂纹缺陷,主要碳化物相和低熔点共晶组织引起;激光熔覆工艺修复区域的晶粒与组织更加均匀,微裂纹缺陷更易得到控制;激光熔覆工艺修复的试样综合力学性能明显高于TIG焊修复工艺的试样,且激光熔覆工艺具有较好的工艺稳定性,TIG焊修复工艺的室温拉伸强度为K403母材强度的69.22%,激光熔覆修复工艺室温抗拉强度达到了母材的87.44%,断口形貌显示修复区域的室温拉伸断口呈现出混合断裂特征,高温拉伸断口呈现出沿晶断裂的特征。修复区域的微裂纹、局部液相不足缺陷和碳化物是拉伸断裂的主要原因。激光熔覆修复工艺具有热源集中、热影响区小的优势,能够有效抑制修复区缺陷并细化微观组织,在叶片修复方面具有更大优势。使用激光熔覆修复工艺完成了叶片试车过程产生的边缘板裂纹损伤修复,经过荧光检测及煤油-白垩检测,满足相关使用要求。
超高速激光熔化扫描速度对Al-Mg-Sc高强铝合金的性能的影响
文聘, 董子良, 吴宇, 董丁炀, 罗星, 杜博睿, 许培鑫, 陈斐
2024, 44(1): 133 -142   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000098
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 5814KB](0)
摘要:
为了明确超高速激光熔化沉积Al-Mg-Sc高强铝合金的沉积态组织及力学性能特征,以7075铝合金为基体,采用自主开发的LDF3000-40型激光熔化沉积设备制备Al-Mg-Sc高强铝合金,探究激光扫描速度对材料微观组织与室温拉伸性能的影响。结果表明:超高速激光熔化沉积样品均无明显裂纹,但含有少量小尺寸气孔。沉积态组织由细小的α-Al等轴晶及弥散分布的Al3(Sc,Zr)颗粒构成。利用数值模拟进一步研究扫描速度对力学性能的影响,发现在0.1~1 m/s范围内,较高的激光扫描速度能减少粉末材料的堆积,降低沉积层表面的孔隙率,因此可以提高力学性能。沉积态样品最大抗拉强度为303 MPa,断裂伸长率为22.5%。
激光选区熔化Al-Mg-Sc-Zr合金各向组织与损伤容限性能
冯振宇, 陈翥仪, 张雪峰, 夏晓宇, 邹君
2024, 44(1): 143 -151   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000096
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 6122KB](0)
摘要:
研究激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术成形Al-Mg-Sc-Zr合金材料不同取向的显微组织特征、拉伸和损伤容限性能。结果表明:YZ截面为细小的等轴晶和粗大的柱状晶组成的双峰组织,XY截面由细小的等轴晶组成;0°和90°方向屈服强度、抗拉强度均超过500 MPa,各向异性较小,但堆积层间存在的未熔合缺陷使得90°方向断裂伸长率明显低于0°方向;0°和90°CT试样KIC分别为21.41 MPa·m1/2和20.89 MPa·m1/2,在柱状晶区域裂纹扩展阻抗低,导致90°CT试样KIC稍小;显微组织和缺陷是影响裂纹扩展性能各向异性的主要因素,在近门槛区未熔合缺陷起主导作用,当裂纹面平行于水平方向时裂纹扩展速率更快;在稳态扩展区显微组织的影响起主导作用,当裂纹面平行于水平方向时为穿晶断裂,裂纹扩展阻抗较高,裂纹扩展速率较低。
搅拌摩擦沉积增材2219铝合金组织及性能
王瑞林, 杨新岐, 唐文珅, 罗庭, 赵耀邦, 窦恩慧
2024, 44(1): 152 -162   doi: 10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000158
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 9590KB](0)
摘要:
在主轴转速250~350 r/min、横向移动速度50~150 mm/min工艺参数下进行2219-T87铝合金搅拌摩擦沉积增材(additive friction stir deposition,AFSD)实验,探究工艺参数与多层热循环对沉积层宏观成形、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在主轴转速250 r/min,移动速度100 mm/min工艺参数下可获得成形良好的单道16层增材试样。增材区晶粒尺寸发生显著细化,在4~6 μm之间,细小等轴晶组织取代沉积棒料粗大的无规则晶粒组织。增材试样发生剧烈的动态再结晶,整体再结晶晶粒在80%以上,试样底部(第1层)受到多次热循环影响,再结晶晶粒达到91.8%。增材区域织构基本由Cube、Copper、P和RtB四种再结晶织构以及S、T和Brass织构构成。增材试样的硬度和抗拉强度相比于沉积棒料都明显降低,其中,第16层沉积层硬度最大为80HV,约为沉积棒料母材的55.6%;第1~8层沉积层硬度均匀在60HV。增材区水平(longitudinal direction,LD)方向第9~16层和1~8层的平均抗拉强度分别为243.0 MPa和219.3 MPa,约为母材的60.0%和52.9%;平均伸长率为19.4%和24.5%,分别约为母材的181.1%和229.0%。增材试样LD方向断裂模式均为韧性断裂。
未来航空发动机材料面临的挑战与发展趋向
傅恒志
[摘要](8126) [PDF 445KB](2622)
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](5815) [PDF 1173KB](2238)
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](5189) [PDF 862KB](1773)
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](5456) [PDF 906KB](1579)
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.
高熵合金及其他高熵材料研究新进展
王晓鹏, 孔凡涛
[摘要](13422) [HTML全文](5065) [PDF 1396KB](1570)
摘要:
高熵材料是一类由多种元素以等摩尔比或近等摩尔比组成的新型多主元材料,打破了传统的材料设计理念。高熵材料以其独特的晶体结构特征,表现出许多不同于传统材料的组织和性能特点。目前国内外已经研发出多种高熵材料,在力学、物理和化学性能等方面具有独特的优势,在很多领域具有巨大的应用潜力,已经成为国际材料学术界的重要研究热点之一。本文从高熵材料的设计理念出发,主要综述了高熵合金、高熵陶瓷、高熵金属间化合物等高熵材料的最新研究进展,总结了不同高熵材料的结构特征、组织性能及强化机制,并对高熵材料的发展趋势进行了展望。高通量计算与制备将成为设计这类多主元材料的重要快捷手段,随着材料的进步,高熵材料成形加工技术必将快速发展以满足其多元化应用需求。
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](5501) [PDF 348KB](1560)
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](5399) [PDF 1023KB](1453)
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。
7075-T651铝合金疲劳特性研究
韩剑, 戴起勋, 赵玉涛, 李桂荣
[摘要](5674) [PDF 1067KB](1318)
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。
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](4671) [PDF 495KB](1222)
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。
苯并环丁烯聚合物材料
黄发荣
[摘要](4970) [PDF 373KB](1220)
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。
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](4476) [PDF 676KB](1215)
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](4698) [PDF 183KB](1170)
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。
粉末高温合金研究进展与应用
邹金文, 汪武祥
[摘要](4980) [PDF 1317KB](1153)
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](4655) [PDF 662KB](1078)
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](4937) [PDF 1606KB](1052)
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](4615) [PDF 2055KB](1035)
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。
1981 年创刊,双月刊

CN 11-3159/V
ISSN 1005-5053

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