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.

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。

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.

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。

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。

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。

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(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。

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.

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。

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。

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。

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。

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。

在高温合金中,元素Hf和Zr可以促进γ+γ′共晶、MC(2)碳化物、M2SC碳硫化物和Ni5M相的形成,改变草书状MC和M3B2成为块状并且通过净化晶界或枝晶间自由态的S来提高这些薄弱部位的结合强度,从而延迟裂纹的形成和扩展。Hf和Zr可提高铸造高温合金室温拉伸和中温持久的强度和塑性。Hf,Zr抑制次生碳化物M23C6和M6C的生成,从而提高了合金在高温长时热暴露时的显微组织稳定性。Hf,Zr降低合金的初熔温度,Ni5Hf和Ni5Zr相的初熔被认为是Hf,Zr影响初熔的主要原因。通过1150℃/8h的预处理,Ni5Hf以Ni5Hf+γ(C)→MC(2)+γ反应或者固溶两种方式被消除。元素Hf可以缩小枝晶间失去毛细管补缩能力和固相线之间的温度范围,还能降低枝晶间液池沟通所需的液体量。在凝固后期枝晶间的富Hf熔体具有很好的流动性、浸润性和趋肤效应,这些都是降低合金热裂倾向、提高合金可铸性和焊接性能的有利因素。具有高的化学活性的富Hf液膜容易在铸件表面形成Hf2O薄层。Hf和Zr是钎焊用中间层合金的降熔点元素。根据凝固过程中富Hf,Zr熔体的成分最终发展出Ni-18.6Co-4.5Cr-4.7W-25.6Hf和Ni-10Co-8Cr-4W-13Zr两种中间层合金,使单晶高温合金的无Si、B连接成为现实。还发展出了定向凝固片状Ni3Al/Ni7Hf2共晶合金,成分为Ni-5.8Al-32Hf和Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W。Ni-5.8Al-32Hf合金的最佳凝固条件为温度梯度G=250℃·cm-1和凝固生长速率R=5μm.s-1;Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W,凝固条件为G=350℃·cm-1和R=1μm·s-1。

综述了氰酸酯树脂的自催化、活泼氢化合物催化和有机金属类化合物催化的反应机理及其特点,并介绍了具有紫外光激活特性的过渡金属配合物催化剂和有机锡催化剂等氰酸酯固化反应催化剂研究的新进展。

评述了国内外高性能航空齿轮钢的研究与发展状况。齿轮钢经历了由高硬度、常温使用进而高硬度、中温使用到超高硬度、高韧性、耐腐蚀、高温使用三代发展。发展高性能齿轮钢、高纯熔炼和先进的相关设计、加工技术是达到高承载、长寿命齿轮的必由之路。

采用一种含B中间层合金在不同温度下保温不同时间TLP连接DD3高温合金。观察不同连接规范下的焊缝组织并测定了焊缝中央共晶区域的宽度。研究发现，焊缝中央共晶宽度与保温时间的1/2次方成反比。由此推算出1150℃，1200℃和1250℃连接温度下等温凝固完成所需时间分别不超过3h，2h和1h。通过建立扩散模型并利用菲克第二定律的误差函数解，分别根据NiB和DD3B模拟相图，计算了不同连接温度下焊缝完成等温凝固所需要的时间。计算结果表明对于给定的连接系统，存在一个连接温度的最佳值，在该温度下，焊缝等温凝固完成所需的时间最短。结果表明，对于DD3合金的TLP扩散焊，采用1250℃的连接温度比较合适。

试验测定和分析了YB-MD-3有机玻璃的等幅疲劳裂纹扩展规律和疲劳裂纹扩展门槛值。结果表明对较厚的中心裂纹板试件用带压缩的循环载荷能够预制出质量稳定的穿透裂纹;显示了平均应力对疲劳裂纹扩展特性影响的特殊规律以及负应力比循环下压缩部分对裂纹扩展的加速作用;探讨了常温下低频加载时频率变化对YB-MD-3有机玻璃疲劳裂纹扩展的影响。

采用1,4-双(3'-氨基-5'-三氟甲基苯氧基)联苯(m-TFDAB)为二胺单体,分别与两种联苯型二酐单体,3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(s-8BPDA)以及2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)通过一步高温溶液缩聚法制备了两种聚酰亚胺材料PI-1(s-BPDA/m-TFDAB)与PI-2(a-BPDA/m-TFDAB)。研究结果表明,不对称化结构没有对聚酰亚胺材料的耐热性能、力学性能以及电性能产生显著影响。但可以显著增大聚酰亚胺在有机溶剂中的溶解性以及在可见光范围内的透明性。PI-2不仅可以溶解于极性非质子性溶剂中,而且在许多常规溶剂中也具有优良的溶解性能。PI-2薄膜在可见光波长范围内具有优良的透明性,450nm处的透光率达到86%。此外,该材料在氮气中的起始热分解温度超过580℃,而700℃时的残余重量百分数达到67%。

以甲基乙烯基硅橡胶为基胶,两种不同粒径(3μm,20μm)的微米氧化铝为导热填料制备了填充型导热绝缘硅橡胶。研究了不同粒径氧化铝混合填充用量对硅橡胶导热性能、硫化行为、热膨胀系数、热稳定性影响。结果表明,随氧化铝用量增加体系热导率和热稳定性显著上升,线性膨胀系数降低,填料对硅橡胶硫化影响不大。使用电子级玻璃布为增强体制得了热导率达0.92 W·(m·K)-1、电绝缘和力学性能优良,适宜作为绝缘导热场合的热界面使用的导热硅橡胶复合材料。

概述了锆元素在铝合金中的存在形式,重点讨论其对铝合金各项性能的作用机理,包括对合金的再结晶行为,淬火敏感性,时效行为以及合金综合性能(强度、断裂韧性、抗应力腐蚀性能等)的影响变化。简要介绍了锆元素在铝合金,尤其在高强铝合金中的典型应用,并结合当前锆元素研究发展的新趋势,指出对锆元素的研究认识需进一步深入和突破。

对FGH96合金超塑性及等温锻造工艺进行了研究,结果表明,FGH96合金经晶粒细化处理后,在1020~1100℃,具有良好的超塑性;FGH96合金超塑变形时流变应力比热等静压后直接变形时显著降低,在1050℃以1×10-4s-1进行恒应变速率压缩变形,其流变应力只有60MPa左右;将FGH96合金超塑性变形应用于大型涡轮盘的等温锻造,使小设备超塑性等温锻造大型涡轮盘锻件成为可能。

采用反应烧结碳化硅陶瓷制备形状较复杂且尺寸精度要求高的某航天器燃烧室.研制结果表明:用反应烧结碳化硅陶瓷制备某航天器燃烧室是合适的,其强度随Si含量的变化而有较大变化,在本文试验条件下,制件的最佳Si含量为10.5%;该方法适于制备使用温度在1500℃以下尺寸精度要求高的高温结构件.

选择三种国产高性能热塑性树脂,聚醚砜、酞侧基聚醚砜、酞侧基聚醚酮和高强玻璃纤维粗纱,采用连续预浸渍技术和高温、高压成型工艺,确定出合理的工艺参数,分别制备了树脂基体试件和单向板试件,并对其进行了相关力学性能试验研究。通过扫描电镜对单向板试件断口进行了分析。

粉末高温合金由于在高温条件下表现出一系列优越的性能而成为制造高推重比航空发动机涡轮盘等热端部件的首选材料,特别是近年来对具有双晶粒组织的双性能涡轮盘不断深入的研究,使粉末高温合金应用前景更加乐观。本文论述国内外双性能粉末高温合金涡轮盘的研究进展,重点分析在制备中面临的问题,并对国内研制双性能涡轮盘提出建议。

通过热空气老化试验研究了金属氧化物对提高甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)、甲基苯基乙烯基硅橡胶(PVMQ)、三氟丙基甲基乙烯基硅橡胶(FVMQ)耐热性的作用;通过压缩耐寒系数试验和动态机械热分析(DMTA)研究了甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)、甲基苯基乙烯基硅橡胶(PVMQ)和三氟丙基甲基乙烯基硅橡胶(FVMQ)的低温性能。试验结果表明:Fe2O3,Fe2O3/SnO2,SnO2,CeO2等金属氧化物可以显著提高硅橡胶的耐热性。光电子能谱(XPS)分析结果说明SnO2在热空气老化过程中从Sn+4被还原到Sn0,发生了多个电子转移的氧化还原反应,从而阻止了硅橡胶的热氧化自由基链增长,提高了硅橡胶的耐热空气老化性能;DMTA分析结果表明苯基硅橡胶和共聚氟硅橡胶具有非常优异的低温性能。

重点阐述国内近几年来碳/碳复合材料抗氧化涂层的研究新进展,总结碳/碳复合材料高温抗氧化涂层制备新工艺和对已有工艺的改进方法,结合碳/碳复合材料的应用背景对抗氧化涂层的发展趋势进行展望。指出目前的研究结果尚达不到严酷环境下的应用要求,下一阶段碳/碳复合材料高温抗氧化涂层将重点解决室温至1700℃全温度段和高温燃气高速冲刷环境下对碳/碳复合材料的氧化保护问题,降低涂层制备成本的同时,开发可长时间应用于1800℃的高温涂层。

评述了我国航空材料腐蚀与防护技术的现状,主要介绍了我国在自然环境试验、户内加速试验、腐蚀机理和测试、高温防护涂层以及表面处理和防护技术,展望了我国航空材料腐蚀与防护技术的发展趋势及应用前景。

采用金相显微镜（OA）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、差示扫描量热法（DSC）、拉伸测试等方法研究了固溶处理对含Ag的AlCuMg合金力学性能与组织的影响。结果表明：合金的最佳固溶工艺为：515℃/1.5 h。185℃时效处理4 h后，合金的抗拉强度为503 MPa，伸长率为12.3%。在510~525℃进行固溶处理，随固溶温度升高和固溶时间延长，合金的强度先逐渐升高，当固溶温度超过515℃（保温2 h）或固溶时间大于1.5 h（固溶温度为515℃）时，合金强度逐步降低。固溶温度过低或时间过短不利于过剩相回溶，使合金强度降低，而固溶温度过高或时间过长，则容易过烧。合金的过烧温度为525.9℃。固溶温度对合金的力学性能和显微组织的影响要比固溶时间更加明显。

通过对第三代镍基粉末高温合金FGH98进行热模拟压缩实验，得到了不同温度(1050~1110℃)和不同应变速率下(0.01～1s－1)的真应力真应变曲线。根据其特点分析了该合金的流变应力与温度和应变速率以及应变量的关系。由实验结果得出：该曲线呈典型的热激活特征，合金流变应力对变形温度和应变速率敏感。在此基础上选用Arrhenius方程低应力水平下的简化模型作为其本构关系的经验公式，利用线性回归法确定相关系数并对其误差进行分析，从而得到了该合金的本构方程。

利用带有加热装置和同步组装系统的高温Hopkinson压杆系统对某不锈钢材料在温度20~800℃时，应变率103~104s-1下的动态压缩力学性能进行了测试，得到了材料在不同温度和应变率耦合作用下的真实应力应变曲线。对比准静态结果，考察了材料流动应力的温度和应变率敏感性，并根据热激活位错运动理论对其内在机理进行了解释和探讨。试验表明，材料具有显著的热软化和应变率强化效应；且高温时，材料的温度敏感性、应变率敏感性均显著增加。

分别采用E20和E51环氧树脂与双酚A型二氰酸酯(BADCy)共聚来改善氰酸酯树脂的力学性能。用DSC,FTIR研究了两种不同分子量的环氧改性氰酸酯体系的反应性,发现E20和E51对BADCy的固化反应均有催化作用,但E20的催化作用强于E51。断面SEM表明,经E20和E51改性的BADCy断口处存在大量的韧涡。但改性体系的热变形温度(HDT)和吸水率有所下降,当配比(质量)相同时,E51/BADCy体系比E20/BADCy体系具有更高的HDT和较小的吸水率。

薄膜厚度均匀性是衡量薄膜质量和镀膜装置性能的一项重要指标。在自行设计的磁控溅射沉积设备上,对薄膜沉积工艺中靶基间距、溅射功率、工作气压对膜厚均匀性的影响进行了研究,由连续光谱椭圆偏光仪SE800测量薄膜厚度。结果表明:靶基间距较大的情况下,薄膜均匀性明显改善;溅射功率和工作气压对薄膜均匀性也有较大的影响。

基于位错理论探讨了材料大应变条件下的加工硬化率曲线及动态再结晶的拐点判据,利用在变形温度1050～1100℃、应变速率0.001～1s-1条件下等温恒应变速率压缩试验获得的应力-应变数据,采用加工硬化率处理方法,研究了TA15钛合金β区变形的动态再结晶临界条件,并应用Zener-Hollomon参数建立了临界应变模型。结果表明,TA15钛合金在本试验条件下呈现两种曲线特征类型的应力-应变曲线,其θ-σ曲线均呈现拐点及-θ/σ-σ曲线上出现最小值;临界应变与峰值应变之间具有一定的相关性,即εc/εp=0.62;临界应变与Z参数之间的函数关系为εc=1.72×10-2Z0.0605

综述了国外纤维增强树脂基复合材料阻尼特性的研究现状,分为阻尼机理,阻尼建模以及改善阻尼的途径三个方面的内容,提出了我国今后复合材料阻尼研究的重点.

为了研究丁腈橡胶硫化胶在乙二醇中老化过程中的性能变化,预测其在乙二醇中的寿命,采用了高温加速老化失效的方法,考察了丁腈橡胶硫化胶在70℃,90℃,110℃乙二醇中的失重、力学性能变化、断面形貌。并以扯断伸长率作为指标,根据阿伦尼乌斯方程,推出老化速度常数和温度的关系。结果表明:丁腈橡胶与乙二醇介质之间有物质交换,并且丁腈橡胶失重;丁腈橡胶在乙二醇中出现片状结构并脆化,产生孔洞和裂纹;可以采用加速老化失效的方法推测丁腈橡胶在乙二醇中的寿命。

基体与增强体间的界面对金属基复合材料的性质起着重要的作用。通过增强体表面处理和表面涂层可以使界面的性质得以改善。增强体涂层可分为金属涂层、陶瓷涂层;单层和多层涂层。涂层的常用制备方法有;化学镀法、化学气相沉积法及溶胶 凝胶法等。本文针对铝基复合材料三种重要的增强体;碳、碳化硅和氧化铝表面涂层以及它们对铝基复合材料的界面和性能的影响进行综述。