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• 2015年, 35卷, 第2期
  刊出日期：2015-04-01

    

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  大面积石墨烯薄膜转移技术研究进展

  陈牧, 颜悦, 张晓锋, 刘伟明, 周辰, 郭志强, 望咏林, 厉蕾, 张官理

  2015, 35(2): 1-11. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.001

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  陈牧, 颜悦, 张晓锋, 刘伟明, 周辰, 郭志强, 望咏林, 厉蕾, 张官理. 大面积石墨烯薄膜转移技术研究进展[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 1-11.
  Mu CHEN, Yue YAN, Xiao-feng ZHANG, Wei-ming LIU, Chen ZHOU, Zhi-qiang GUO, Yong-lin WANG, Lei LI, Guan-li ZHANG. Advances in Large-Area Graphene Film Transfer Techniques[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 1-11.

  化学气相沉积法合成的石墨烯薄膜在实现石墨烯产业化应用过程中,依赖于大面积薄膜转移技术的突破性进展。本文按照中介物过渡转移法、直接干法和湿法转移法、大规模卷对卷转移法分类介绍了现有的30多种石墨烯薄膜转移方法,从微观机理到宏观实现方法对比了三类方法的优缺点和适用范围:中介物过渡转移法主要用于实验室阶段科学探索,转移后的薄膜质量高但尺寸小;直接干法和湿法转移法减少了中介物过渡流程,但仍处于小试阶段;大规模卷对卷转移法借鉴了半导体薄膜工业成熟的卷对卷技术,实现了米级尺寸薄膜的高效和可重复性转移,是目前批量化转移石墨烯薄膜的最有效途径。

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  碳纳米管用于聚合物基复合材料健康监测的研究进展

  卢少微, 冯春林, 聂鹏, 王晓强, 熊需海, 马克明

  2015, 35(2): 12-20. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.002

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  卢少微, 冯春林, 聂鹏, 王晓强, 熊需海, 马克明. 碳纳米管用于聚合物基复合材料健康监测的研究进展[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 12-20.
  Shao-wei LU, Chun-lin FENG, Peng NIE, Xiao-qiang WANG, Xu-hai XIONG, Ke-ming MA. Progress on Carbon Nanotubes in Health Monitoring of Polymer Composites[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 12-20.

  碳纳米管因其优异的机电特性,在聚合物基复合材料的健康监测方面具有广泛的应用前景。综述聚合物基复合材料中碳纳米管传感的最新进展:碳纳米管与树脂共混、碳纳米管涂层纤维、碳纳米线和碳纳米纸。利用碳纳米管传感网络来监测结构应变损伤是不同碳纳米管传感的核心原理。碳纳米纸可以解决碳纳米管与树脂共混时的难分散、碳纳米管涂层纤维的协同变形和碳纳米线的全结构监测等问题,为碳纳米管传感工程化应用提供了条件。实现碳纳米管传感在聚合物基复合材料健康监测领域的工程化应用是未来的发展方向。

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  TC4-DT钛合金β锻动态再结晶元胞自动机模拟

  刘诚, 董洪波

  2015, 35(2): 21-27. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.003

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  刘诚, 董洪波. TC4-DT钛合金β锻动态再结晶元胞自动机模拟[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 21-27.
  Cheng LIU, Hong-bo DONG. Cellular Automaton Simulation of Dynamic Recrystallization for TC4-DT Titanium Alloy in β Hot Process[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 21-27.

  通过对TC4-DT钛合金β单相区的等温恒应变速率压缩实验,分析合金的动态再结晶行为,并建立合金的动态再结晶的元胞自动机模型(CA模型)。在DEFORM-3D平台上,采用CA法模拟TC4-DT钛合金压缩过程中的显微组织演变。结果表明:随着应变量的增加动态再结晶的发生越来越充分;试样不同部位发生的动态再结晶程度有所不同,中心区域发生的动态再结晶更充分,很好地细化了原始组织;动态再结晶行为随着应变速率的增大而逐渐被抑制,但晶粒尺寸反而减小;模拟结果与实验结果相当吻合。

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  真空吸铸过程中TiAl合金熔体流动状态

  叶喜葱, 赵光伟, 吴海华, 郭景杰, 苏彦庆

  2015, 35(2): 28-33. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.004

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  叶喜葱, 赵光伟, 吴海华, 郭景杰, 苏彦庆. 真空吸铸过程中TiAl合金熔体流动状态[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 28-33.
  Xi-cong YE, Guang-wei ZHAO, Hai-hua WU, Jing-jie GUO, Yan-qing SU. Flowage of Molten TiAl Based Alloy by Suction Casting[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 28-33.

  利用数值模拟和实验相结合的方法,对金属型底浇式真空吸铸过程中合金熔体的射流宽度、反向充填位置和反向充填区域等流动状态进行研究,并优化了工艺参数。研究表明,随着吸口直径尺寸增加,金属液的射流宽度增大,反向充填位置从底部向上部移动,且充填区域也发生了相应的转变,当吸口直径为4mm时,射流宽度和型腔宽度一致,反向充填消失。当吸口直径为4mm,浇注温度为1620℃时,获得了充型完整的TiAl基合金薄板件,铸件铸态组织晶粒细小,平均尺寸小于50μm,为全片层组织。

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  装配条件对2219铝合金搅拌摩擦焊接工艺的影响

  刘朝磊, 周利, 常志龙, 吴会强, 黄永宪, 冯吉才, 孟凡新

  2015, 35(2): 34-42. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.005

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  刘朝磊, 周利, 常志龙, 吴会强, 黄永宪, 冯吉才, 孟凡新. 装配条件对2219铝合金搅拌摩擦焊接工艺的影响[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 34-42.
  Chao-lei LIU, Li ZHOU, Zhi-long CHANG, Hui-qiang WU, Yong-xian HUANG, Ji-cai FENG, Fan-xin MENG. Effects of Workpiece Mating Variations on 2219 Al Alloy Friction Stir Welding Process[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 34-42.

  对2219铝合金搅拌摩擦焊接过程中容易出现的对接间隙、搅拌头与对接界面不对中等装配条件进行研究,并对接头的微观组织和力学性能进行分析。结果表明:在转速800r/min、焊速200mm/min、轴肩下压量0.3mm的优化参数下,接头抗拉强度随对接间隙的增加而降低,当对接间隙达到0.5mm时,接头拉伸性能显著降低;随着搅拌头偏移对接界面距离的增加,接头拉伸性能逐渐降低,但不同偏移方向有所差别,当偏移距离达到2.0mm时,接头底部出现未焊合缺陷,拉伸性能降低明显。

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  表面处理对17-4PH不锈钢抗固体粒子冲蚀性能的影响

  谢安琦, 刘道新, 刘明霞, 张海存, 张晓化

  2015, 35(2): 43-53. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.006

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  谢安琦, 刘道新, 刘明霞, 张海存, 张晓化. 表面处理对17-4PH不锈钢抗固体粒子冲蚀性能的影响[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 43-53.
  An-qi XIE, Dao-xin LIU, Ming-xia LIU, Hai-cun ZHANG, Xiao-hua ZHANG. Effects of Surface Treatment on Solid Particle Erosion Resistance of 17-4PH Stainless Steel[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 43-53.

  为对比研究表面处理对17-4PH不锈钢抗固体粒子冲蚀性能的影响,在17-4PH不锈钢表面进行了多弧离子镀陶瓷/金属多层膜制备、激光表面合金化(LSA)处理和超音速火焰喷涂(HVOF)硬质合金层处理,利用划痕仪、自组装的不锈钢抗固体粒子冲蚀(SPE)装置、多冲疲劳试验机对上述三种表面处理试样的小攻角和大攻角SPE失效行为和机理进行了研究。结果表明,微切削是17-4PH不锈钢及其表面改性试样小攻角下固体粒子冲蚀破坏的主要失效机制,多冲型疲劳破坏是17-4PH不锈钢及其表面改性试样大攻角下固体粒子冲蚀的主要失效机制。HVOF WC-17Co涂层可显著提高17-4PH不锈钢30°小攻角和90°大攻角下SPE抗力。激光表面合金化层能够改善17-4PH不锈钢抗30°小攻角和90°大攻角下SPE性能,但SPE性能改善效果弱于HVOF喷涂涂层。TiAlN/Ti多层膜不能显著提高17-4PH不锈钢抗30°小攻角和90°大攻角的SPE性能。

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  模拟金属表面局部腐蚀的CA方法

  何乐儒, 殷之平, 黄其青, 刘佳鹏

  2015, 35(2): 54-63. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.007

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  何乐儒, 殷之平, 黄其青, 刘佳鹏. 模拟金属表面局部腐蚀的CA方法[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 54-63.
  Le-ru HE, Zhi-ping YIN, Qi-qing HUANG, Jia-peng LIU. Simulation of Local Corrosion on Metal Surface with CA Method[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 54-63.

  模拟金属的局部腐蚀,采用元胞自动机方法(CA),提出模拟金属表面局部腐蚀的元胞自动机模型框架,将金属-溶剂体系离散成元胞网格,对金属腐蚀中涉及的转化、渗透、扩散等过程进行局部规则的定义。引入参数φ,λ和ε,建立腐蚀速率的参数化模型。在此基础上利用Matlab编程实现了对无防护层和有防护层金属表面局部腐蚀的复杂模拟。模拟结果表明:φ=1时,无防护层的金属表面发生普遍的均匀腐蚀,金属内部发生多种形式的局部腐蚀;而含防护层的金属表面腐蚀,在不同的参数λ和ε条件下,可得到不同的点腐蚀形貌。结果表明,CA方法可以实现对金属表面局部腐蚀的复杂模拟,而参数化模型的λ和ε则引起了腐蚀形貌的差异。

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  两种7050铝合金厚板的组织与性能

  赵凤, 鲁法云, 郭富安

  2015, 35(2): 64-71. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.008

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  赵凤, 鲁法云, 郭富安. 两种7050铝合金厚板的组织与性能[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 64-71.
  Feng ZHAO, Fa-yun LU, Fu-an GUO. Comparative Analysis of Microstructures and Properties of Two Kinds of Thick Plates of 7050-T7451 Aluminum Alloy[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 64-71.

  对两种61mm厚的7050-T7451铝合金板材进行对比分析,探讨工艺-组织-性能的关系。采用光学显微镜、扫描电镜进行组织观察,并进行室温拉伸、断裂韧性、剥落腐蚀等性能测试,实验表明:两种板材的综合性能均满足AMS 4050H标准的指标要求,但一种板材的强度、断裂韧度略低于另一种相同规格的板材,而剥落腐蚀性能略好。两种产品性能差异的主要原因在于,更系统的工艺控制使板材保持较好的组织均匀性、较小的再结晶比例,仅残留较少的小尺寸且均匀分布的Al₇Cu₂Fe相,基本无Al₂CuMg相。

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  石油磺酸钡对微波吸收涂层的耐腐蚀性能的影响

  姜晓文, 江振经, 黄大庆

  2015, 35(2): 72-76. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.009

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  姜晓文, 江振经, 黄大庆. 石油磺酸钡对微波吸收涂层的耐腐蚀性能的影响[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 72-76.
  Xiao-wen JIANG, Zhen-jing JIANG, Da-qing HUANG. Effects of Barium Petroleum Sulfonate on Corrosion Resistance of Microwave Absorbing Coating[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 72-76.

  为提高羰基铁粉微波吸收涂料的耐腐蚀性能,在微波吸收涂料配方中加入缓蚀剂石油磺酸钡。利用中性盐雾实验方法研究石油磺酸钡加入量对涂层抗盐雾性能的影响,分析石油磺酸钡对提高涂层耐盐雾性能的防腐机理,考察石油磺酸钡加入量对涂层力学性能以及微波吸收性能的影响。结果表明,当石油磺酸钡加入量为4.2 %(质量分数)时,所制备的涂层的抗盐雾性能有明显提高,在涂层被腐蚀面积为0.1%~0.25%,外观评级为八级时,涂层的盐雾暴露时间达到210h,涂层附着力为4.3MPa,同时涂层的宽频微波吸收性能基本不变。

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  蒙脱土纳米增强二苯醚亚苯基硅橡胶的阻隔性能研究

  索军营, 李帆, 李璐璐, 钱黄海, 程丽君

  2015, 35(2): 77-82. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.010

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  索军营, 李帆, 李璐璐, 钱黄海, 程丽君. 蒙脱土纳米增强二苯醚亚苯基硅橡胶的阻隔性能研究[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 77-82.
  Jun-ying SUO, Fan LI, Lu-lu LI, Huang-hai QIAN, Li-jun CHENG. Barrier Effect of Montmorillonitenano-Reinforcing Diphenyl Ether Phenylene Silicone Rubber[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 77-82.

  进行有机蒙脱土对二苯醚亚苯基硅橡胶纳米增强改性的研究。利用FTIR,XRD和TEM进行组织结构分析并测试耐辐照、耐液体溶胀和气体阻隔性能。结果表明,钠基蒙脱土(Na-MMT)经插层剂三十六烷基甲基溴化铵处理后,得到有机化蒙脱土(OMMT),OMMT的层间距比Na-MMT提高近65%;OMMT在橡胶复合材料中主要呈现纳米插层结构分布;二苯醚亚苯基硅橡胶纳米复合材料的耐辐照、耐液体溶胀和气体阻隔性能得到明显提高,其原因乃源于蒙脱土片层结构的阻隔性能形成的纳米阻隔墙效应。

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  成型工艺对复合材料加筋结构脱粘性能的影响

  张弥, 关志东, 郭霞, 薛斌

  2015, 35(2): 83-89. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.011

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  张弥, 关志东, 郭霞, 薛斌. 成型工艺对复合材料加筋结构脱粘性能的影响[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 83-89.
  Mi ZHANG, Zhi-dong GUAN, Xia GUO, Bin XUE. Effects of Forming Process on Composite Stringer-Stiffened Panels Debonding[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 83-89.

  采用四点弯曲试验及有限元模型对比分析两种成型工艺下,工字型加筋结构试验件的破坏过程及破坏机理。研究表明:共固化试验件比二次胶接试验件损伤门槛高,且损伤扩展缓慢,表现出较好的承载能力;共固化试验件损伤主要发生在筋条蒙皮连接界面,且填充区也发生破坏;二次胶接试验件损伤主要发生在胶膜内部。在试验的基础上建立渐进损伤有限元模型,考虑两种成型工艺的不同及工字型筋条铺层角的不对称,有效地模拟两种工艺下的破坏。

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  数字图像相关方法测量芳纶纤维复合材料I型裂纹应力强度因子

  郝文峰, 陈新文, 邓立伟, 王翔, 姚学锋

  2015, 35(2): 90-95. https://doi.org/10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.012

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  郝文峰, 陈新文, 邓立伟, 王翔, 姚学锋. 数字图像相关方法测量芳纶纤维复合材料I型裂纹应力强度因子[J]. 航空材料学报, 2015, 35(2): 90-95.
  Wen-feng HAO, Xin-wen CHEN, Li-wei DENG, Xiang WANG, Xue-feng YAO. Evaluation of Mode I Stress Intensity Factor of Aramid Fiber Composite Materials Utilizing Digital Image Correlation Method[J]. Journal of Aeronautical Materials, 2015, 35(2): 90-95.

  将数字图像相关方法用于芳纶纤维复合材料单边裂纹在拉伸载荷作用下的断裂问题研究。介绍数字图像相关方法的基本原理,建立数字图像相关方法中位移场与裂纹尖端应力强度因子之间的关系。通过搭建数字图像相关方法光学非接触测量系统,试验表征含单边裂纹芳纶纤维复合材料试验件在拉伸载荷作用下的全场位移。由数字图像相关方法所得位移场提取不同载荷作用下裂纹尖端应力强度因子,并分析最小二乘拟合项数、数字图像相关计算子区域和步长大小对计算结果的影响。结果表明,增加最小二乘拟合项次和合理选择数字图像相关计算子区域和步长大小可以提高应力强度因子计算精度。