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  • 主管:中国航天科技集团有限公司
  • 主办:航天材料及工艺研究所
  • 主 编: 周延春
  • 编辑部主任:李洪泉
  • 编辑出版:《宇航材料工艺》编辑部
  • 地址: 北京9200信箱73分箱
  • 邮编:100076
  • 传真:010-68383237
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  • 发行范围:公开
  • 定价:20.00元/期
  • 国外发行定价:20.00美元/期
  • 国际刊号:1007-2330
  • 国内刊号:11-1824/V

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  • YHCLGY
  • 2020年 第50卷 第1期
  • 出刊日期:2020-02-28

创刊于1971年,是经国家科委和国家新闻出版署批准出版的国家级科技期刊,中国科技论文统计源期刊,中国中文核心期刊,国内外公开发行。本刊由航天科技委员会材料工艺专业组、中国宇航学会材料工艺专业委员会、航天材料及其应用专业信息网和航天材料及工艺研究所共同主办,在航天系统和国防科技期刊评比中多次获优秀期刊奖。

详细信息

2020年第50卷第1期

(下载当期目录)

    综述
  • 新型轻质隔热、透波Al-B-O 陶瓷的研究进展
    任忆箫,向会敏,戴付志,周延春
    Al 5BO 9、Al 4B 2O 9等Al-B-O体系硼莫来石陶瓷具有低密度、低热导率、宽带隙等优异性能,在飞行器的隔热、透波、热密封等领域具有广泛的应用前景。本文系统介绍了这类新材料的结构、性能和制备方法。在理论计算方面,介绍了基于密度泛函理论的第一性原理计算对Al-B-O体系材料晶体结构、力学和热学性能的预测;实验方面,总结了固相反应、熔盐法、溶胶-凝胶法、热分解法和水热法等制备方法和力学、热学等实验结果,并讨论了该体系化合物的应用现状及未来发展方向。
    2020  .  50(1):    1-14    [摘要](46)    [PDF](38)
  • 计算材料学
  • 热压罐成型过程中框架式模具温度场模拟与分析
    熊蓉,安鲁陵,花蕾蕾,岳烜德,匡海华
    为了研究复合材料构件成型模具温度场,本文以某型飞机壁板的热压罐固化工艺为例,通过模型简化,利用FLUENT等仿真软件建立模具温度场的数值模拟模型,并将模拟数据与实验数据进行对比。结果表明二者平均相对误差为7.4%。此外通过仿真模拟一组以支撑板厚度为变量的实例,两组以U、V两个方向的支撑板厚度为变量的对照组,通过判断模具型板表面温度方差大小,研究了支撑板厚度对模具温度场分布的影响规律。结果表明,模具温度场的均匀性随着支撑板厚度的增加而逐渐降低,其中U向支撑板厚度的变化对温度场均匀性的影响比V向大。
    2020  .  50(1):    15-21    [摘要](37)    [PDF](32)
  • CFRP三维铣削仿真模型的建立及层间损伤分析
    秦旭达,唐心凯,葛恩德,李士鹏,朱圣富
    碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有层间结合强度低、各向异性等特点,切削过程中易产生层间损伤。为了对CFRP铣削加工过程中的层间应力、层间损伤进行研究,建立了复合材料三维铣削仿真模型。该模型在结构上采用等效均质建模,层内单元利用VUMAT子程序建立了三维Hashin起始失效准则以及损伤演化过程模型,层间采用Cohesive单元连接以模拟层间损伤的产生及扩展。通过与实验切削力数值的比较,验证了仿真模型的准确性。利用该模型分析了切削力、层间应力及层间损伤随纤维方向角(0°、45°、90°、135°)的变化规律。结果表明:铣削过程加工损伤主要集中在近工件表面。铣削力、层间应力、层间损伤受纤维方向角的影响,纤维方向角为90°与135°时,轴向铣削力较大,层间应力与层间损伤均随纤维方向角的增加而增大,纤维方向角为135°时,层间应力最大,层间损伤最严重。
    2020  .  50(1):    22-29    [摘要](22)    [PDF](24)
  • 基于铺覆模拟的复合材料螺旋桨叶片实体有限元建模分析
    李雪芹,陈科,郭双喜
    为了评估复合材料螺旋桨叶片在铺覆时纤维取向改变对性能的影响,基于Fibersim软件的铺覆模拟结果建立了复合材料螺旋桨叶片的实体有限元模型,并与不考虑纤维取向改变时的有限元计算结果进行对比。结果表明:不考虑纤维取向改变时叶片固有频率及均布压力下最大位移误差小于5%,但热载荷下考虑真实纤维方向时的最大变形量约为不考虑真实纤维方向时的2倍,叶片局部区域0°、45°、-45°方向铺层的纤维角度偏差超过了25°。在进行复合材料螺旋桨叶片有限元分析时应基于铺覆后的真实纤维方向。
    2020  .  50(1):    30-36    [摘要](24)    [PDF](20)
  • 静压支撑-单点增量成形制件减薄率研究
    林允博,李言,杨明顺,柏朗,赵仁峰
    为解决单点增量成形制件因减薄不均而产生的破裂问题,将静压支撑技术引入到成形过程中进行辅助成形。首先,对静压支撑-单点增量成形机理进行分析,根据减薄程度对制件进行区域划分;然后,利用数值模拟研究不同静压条件下制件各区域的减薄率变化规律;最后,搭建静压支撑-单点增量成形实验平台验证模拟结果。结果表明,Ⅱ区域减薄率沿结点路径增大,在距离板料边缘37.5 mm处达到最大值,且随成形深度增加,减薄率在Ⅱ区域中间位置略有降低,至底端附近又有增加。减薄率随静压参数的增大而减小,实验结果和仿真结果的误差小于5%。相比单点增量成形,静压支撑-单点增量成形技术可以有效提高和控制制件壁厚的均匀性,延缓或避免了制件的破裂。
    2020  .  50(1):    37-43    [摘要](27)    [PDF](25)
  • 新材料新工艺
  • 一种潜伏性无卤阻燃中温固化环氧树脂体系
    南巡,蒋文革,周宇,凌辉
    选用双氰胺和UR500为固化体系,自制阻燃剂M,制备一种预浸料用潜伏性无卤阻燃中温固化环氧树脂体系。结果表明,该树脂体系室温下储存期超过30 d,固化后力学性能优良,拉伸性能可达66.5 MPa,弯曲强度可达133 MPa,冲击强度可达10.7 kJ/m2,阻燃防火性能优异,氧指数高达33.1%,垂直燃烧满足UL-V0级,且可离火自熄。扫描电镜和热分析的结果表明,该体系优异的阻燃性能主要源于其燃烧后所成碳层的隔热隔氧作用。
    2020  .  50(1):    44-48    [摘要](36)    [PDF](26)
  • 固体火箭发动机壳体复合裙RTM成型技术
    赵文斌,王静,尹术帮
    树脂传递模塑工艺(RTM)可实现复合材料承力构件高表面质量净尺寸成型。以A配方为树脂基体、3K缎纹碳布为增强材料,采用RTM工艺制备了固体火箭发动机壳体复合裙。分析了A配方的 RTM工艺特性及树脂浇铸体性能,介绍了复合裙注射模具和注射设备,讨论了RTM工艺参数及复合裙材料性能。结果表明:RTM复合裙纤维体积分数达54.5%,联合载荷(轴压+弯矩)条件下轴压达748 kN,弯矩达94 N·m;纯轴压载荷达1 062 kN,纯弯矩载荷达143.1 N·m,壳体复合裙整体强度高,满足设计和使用要求。
    2020  .  50(1):    49-52    [摘要](24)    [PDF](24)
  • 高长径比银纳米线的制备及其透明导电薄膜性能
    赵玮,赵春宝,沈巽,张亚南
    为改善产品长径比,本文在经典多元醇法的基础上,经过常压滴注路线和密闭溶剂热路线分别制备银纳米线。详细讨论了反应时间、反应气氛及反应物投料比等相关参数对银纳米线的产率和长径比的影响。发现密闭溶剂热法在缓解环境污染的同时降低了生长过程中的扰动,所得银纳米线平均直径约55 nm,长度约65 μm,长径比接近1 200。以之制备的透明导电薄膜的方阻仅6 Ω,波长550 nm下透光度为78.6%,品质因数(FOM)高达246,优于常压滴注路线。
    2020  .  50(1):    53-58    [摘要](22)    [PDF](23)
  • 苯基硅中间体对阻尼硅橡胶性能的影响
    任子初,王建月,周鹏,王硕珏,赵云峰
    为了提高硅橡胶高温下的阻尼性能,将高苯基含量的苯基硅中间体添加到硅橡胶中,并使用硫化剂2,4-二氯过氧苯甲酰(DCLBP)与硅橡胶共硫化。通过无转子硫化仪、SEM、DMA、TG对改性硅橡胶性能进行表征。结果表明:随苯基硅中间体用量的增加,硅橡胶的硫化程度降低,硬度和拉伸强度下降,而拉断伸长率、撕裂强度和高温下的损耗因子tanδ明显提高。当添加量为15份时,硅橡胶拉伸强度为7.75 MPa,最大损耗因子tanδmax从0.2提高到0.3。
    2020  .  50(1):    59-62    [摘要](22)    [PDF](23)
  • 2219薄板铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接及组织性能分析
    郝云飞,侯明,韩忠帅,颜旭,蒋金龙
    以运载火箭助推器贮箱广泛应用的4 mm厚2219薄板铝合金为焊接对象,研制了浮动式双轴肩搅拌头,分析了内部塑性金属流动模式及特点,并推测出需匹配较低焊接热输入才能获得优质焊缝。工艺探索及优化试验结果直接验证了焊缝内部塑性金属流动模式及推测。接头宏观组织形貌分析结果显示:不同焊接速度下的焊缝横截面宏观形貌都可以观察洋葱环特征,且随着焊接速度提高,洋葱环特征越发增多,并从靠近前进侧的焊核区逐渐向后退侧孕育发展,这也有效验证了薄板铝合金双轴肩搅拌头的设计思路。薄板铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头横截面显微硬度分布均呈“U”型,接头显微硬度最低点位于焊核区与后退侧热机影响区的交界处。接头力学性能测试结果显示:随着焊接速度逐渐升高,接头抗拉强度逐渐升高,且当焊接速度达到350 mm/min时,接头抗拉强度达到最高值。铝合金浮动式双轴肩搅拌摩擦焊接头延伸率整体较高,焊接速度对其影响不大。铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头正、背弯均可以达到180°无裂纹。基于立式纵缝搅拌摩擦焊系统成功实现了2 m长试片的浮动式双轴肩搅拌摩擦焊,累计焊接长度达到60 m,且双轴肩搅拌头完整,未发现裂纹、扭曲或其他损伤。
    2020  .  50(1):    63-70    [摘要](25)    [PDF](23)
  • TC4钛合金盘铣开槽加工残余应力
    辛红敏,吴华伟,杨峰,王琳
    整体叶盘盘铣开槽加工过程中铣削力大,铣削温度高,会在加工表面表成较深的残余应力层,对零件的疲劳寿命造成严重影响。为提高零件的疲劳寿命,本文以钛合金试块为研究对象,利用残余应力测试分析系统测量表面残余应力,利用拨层法测量次表面的残余应力,采用线性回归技术建立残余应力预测模型,并利用极差分析法分析工艺参数对残余应力的影响规律。试验结果表明:盘铣表面均为压应力,且轮毂面上的残余应力大于叶盆叶背面上的残余应力,均由挤光效应引起;回归预测模型的显著性水平为0.01,其回归效果良好;各因素对σAx、σAyAx、σAy 分别表示轮毂面x、y方向残余应力)的影响程度依次为主轴转速>进给速度>切削深度;对σBx (σBx 表示叶盆叶背面x方向上的残余应力)的影响程度依次为主轴转速>切削深度>进给速度;残余应力纵向均为压应力,轮毂面上的分布深度为230~270 μm,叶盆叶背面上的分布深度为170~175 μm。
    2020  .  50(1):    71-78    [摘要](24)    [PDF](22)
  • 八面钻超声振动钻削钛合金出口毛刺形成机理
    李哲,杨志波,王爱春,宋彰桓,张德远
    钛合金在传统麻花钻常规钻孔后,会产生较大的孔出口毛刺,这将导致孔出口去毛刺困难且影响紧固件装配质量。本文引入一种八面钻新刃型刀具,并利用超声振动钻削技术,进行了八面钻超声振动钻削钛合金出口毛刺形成的基础理论和试验研究。理论分析了普通钻削和超声振动钻削的出口毛刺形成过程以及超声振动钻削的出口毛刺降低机理,同时试验验证了超声振动钻削的出口毛刺降低效果。结果表明:相比于钛合金普通钻削,超声振动钻削极大地提高了钻头刀具的切削能力,分别降低了钻削力16%~20%、切削温度18%~21%和出口毛刺高度82%~89%,有效降低了装配过程的去毛刺困难和生产成本。
    2020  .  50(1):    79-89    [摘要](20)    [PDF](22)
  • 测试分析
  • 视频内窥镜技术在火箭管路上的应用
    黄云,周鹏飞,危荃,李来平,周建平
    为检测火箭增压输送管路内表面缺陷,提高管路质量,开展了内窥镜技术在火箭管路内表面应用技术研究。介绍了内窥镜设备技术特点,内窥镜管路检测存在问题,设备探头选择和尺寸测量校准的工艺方法,对检测出的内表面缺陷类型进行归类总结,对难以定性的缺陷利用电镜和金相等技术进行微观分析。结果显示:采用视频内窥镜检测技术对火箭管路内表面进行检测时,应根据增压输送管路的内径尺寸优先选择直径较大的探头;采用标定缺陷对比法进行测量校准,其测量准确,现场检测适用性强;检测缺陷图像清晰,效果稳定,内表面缺陷类型定性准确,检测效果满足工艺要求。
    2020  .  50(1):    90-94    [摘要](25)    [PDF](21)
  • 复合材料壳体固化温度场测试及共固化特性
    陈书华,崔红,代盼耀
    温度场是复合材料壳体多材料体系共固化的一个重要工艺控制参数。采用预先埋植热电偶方法获得1 #、2 #两种固化制度下圆筒内部温度场数据,对F-3/EP-04缠绕层与三元乙丙(EPDM)绝热层在共固化条件下的固化度与性能进行研究。结果表明:壳体内部温度存在明显的滞后性,温度-固化时间曲线呈现近似抛物线形状;缠绕层能在1 #固化制度下固化,而EPDM绝热层不能完全硫化,在提高最高固化温度及延长保温时间的2 #固化制度下,均能实现固化,并且提高共固化温度与延长保温时间对缠绕层力学承载性能无影响;两种固化制度下,EPDM绝热层温度差小,而缠绕层温度差大,提高共固化温度及延长保温时间有助于降低缠绕层温度差。
    2020  .  50(1):    95-98    [摘要](21)    [PDF](21)
  • 2219铝合金搅拌摩擦焊缝Al2Cu相聚集行为特征分析
    李超,赵英杰,孙转平,纪文学,李晓光
    对2219C10S状态铝合金进行搅拌摩擦焊接试验,发现焊缝中存在聚集物的异常聚集现象,聚集相在X光检测中显示为亮白色聚集物,主要形态分为团块状、线状和指状三种,聚集相处焊缝的力学性能与无聚集相焊缝的力学性能基本相同。各形态聚集相的分布位置受搅拌头焊接影响区域的不同而不同,团块状聚集相主要存在于焊核中心或偏焊缝上表面位置处,线状和指状聚集相主要存在于焊核中心或偏焊缝根部位置处。对异常聚集相进行能谱分析知,聚集相主要组成元素为Al和Cu,原子百分比近似为2∶1,确定聚集相主要成分为Al2Cu。对聚集相的成因进行分析认为,聚集相的产生主要受搅拌摩擦焊接热输入及搅拌头机械搅拌作用的影响,在焊接过程中,塑态软化金属中的Al2Cu在填补搅拌针后方空腔的过程中出现了聚集行为,随着塑态金属的凝固,聚集行为开始变得缓慢并结束。
    2020  .  50(1):    99-102    [摘要](27)    [PDF](21)

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