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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
  • 电话:010-68383269
  • 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
  • 2019年 第49卷 第6期
  • 出刊日期:2019-12-30

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

2019年第49卷第6期

(下载当期目录)

    综述
  • 超细晶硬质合金加工机理及加工性能
    伍俏平,欧阳志勇,阳慧,宋琨
    围绕超细晶硬质合金精密磨削加工、在线电解修整磨削加工、电火花加工、超声复合加工、激光复合加工等加工方法,系统综述了超细晶硬质合金的加工机理和加工性能,并展望了超细晶硬质合金高效精密加工未来的研究重点。
    2019  .  49(6):    1-6    [摘要](63)    [PDF](62)
  • SiCp/Al复合材料加工损伤及刀具优选研究进展
    荆露,牛秋林,李树健,邱新义,李鹏南
    SiCp/Al复合材料中增强相SiC颗粒的存在降低了该材料的加工性能,使得其切削加工时产生一系列加工损伤。本文综述了SiCp/Al复合材料的加工缺陷类型、缺陷形成机理、缺陷控制策略和切削刀具的磨损机理与优选策略,并对今后SiCp/Al复合材料加工损伤研究进行了展望。
    2019  .  49(6):    7-12    [摘要](54)    [PDF](49)
  • 计算材料学
  • ZL101泵壳凝固成形工艺设计数值仿真优化
    洪尉尉,樊振中
    针对ZL101泵壳设计了两种不同的浇铸系统,借助FEM方法完成了充型流动场、凝固固相场与疏松分布的数值计算对比分析。结果表明:采用底注式浇铸系统,合金熔体充型平稳,型腔内部充型初期卷入的气体可有效排出,凝固次序为自上而下与自内向外的逐层凝固,T5热处理后本体试样平均抗拉强度、屈服强度与延伸率分别为334.5、274 MPa与5.8%,满足了HB962-2001 Ⅱ类铸件的技术指标要求。
    2019  .  49(6):    13-18    [摘要](54)    [PDF](42)
  • 新材料工艺
  • CFRP复合材料超声振动套孔分层抑制机理分析
    李哲,邓琦键,杨志波,侯博,王爱春
    针对碳纤维增强复合材料在传统钻孔过程易出现分层缺陷,采用金刚石空心套刀和超声振动加工技术进行了CFRP超声振动套孔分层抑制机理分析。理论分析了传统麻花钻钻孔与金刚石套刀普通套孔过程的分层机理及评价,超声振动套孔对分层抑制的机理,并且进行了实验验证。结果表明:相比于CFRP普通套孔,超声振动套孔能够有效提高套刀切削性能和排屑效果,降低钻削力12.5%~19.2%,抑制切屑粉尘黏附套刀和料芯堵塞套刀,抑制CFRP分层缺陷形成,改善孔表面质量。
    2019  .  49(6):    19-25    [摘要](59)    [PDF](53)
  • 柔性有机硅气凝胶复合材料的制备及性能研究
    姚鸿俊,王飞,朱召贤,董金鑫,龙东辉
    以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)为前驱体,通过溶胶-凝胶、常压干燥制备出柔性有机硅气凝胶,研究了MTMS与DMDMS的摩尔比对其化学组成和微观结构的影响;采用莫来石纤维毡作为增强体,制备出密度为0.25 g/cm3的柔性有机硅气凝胶复合材料。实验结果表明,所制复合材料具有优异的热稳定性,其室温热导率在0.03 W/(m·K)以内;当MTMS和DMDMS的摩尔比为3.8∶1.2时,复合材料的均匀伸长率达3.6%、残重率达82.4%;复合材料经高温处理后,有机硅气凝胶转变为无机SiO2气凝胶,较好地保持煅烧前的微观形貌和隔热性能;通过500 s石英灯静态加热,发现复合材料的表面有陶瓷化反应,厚度方向无收缩,背部温升81℃,表现出烧蚀/隔热的双重特性。
    2019  .  49(6):    26-32    [摘要](52)    [PDF](50)
  • 国产CCF700-12K碳纤维及其复合材料的性能研究
    张芳,殷永霞,夏英伟
    以某重要型号产品高强碳纤维材料国产化为研究背景,开展了CCF700-12K碳纤维及其复合材料力学性能、耐空间环境性能以及热性能研究。结果表明,国产CCF700-12K碳纤维拉伸强度为4 706 MPa,拉伸模量为268 GPa;CCF700-12K/F46复合材料单向板拉伸强度为1 958.8 MPa,拉伸模量为144.79 GPa;CCF700-12K碳纤维的力学性能优异,工艺性能稳定,能够满足复合材料结构工程应用要求。
    2019  .  49(6):    33-35    [摘要](64)    [PDF](51)
  • 后处理温度对邻苯二甲腈基复合材料高温性能的影响
    程卫平,杨昆晓,雷琴,孙宝岗,郭鸿俊
    制备了MT300/邻苯二甲腈复合材料,分析了不同后处理温度对其在室温和400℃下力学性能的影响。结果表明,复合材料的后处理温度由315℃提高到330℃,会使其室温下的弯曲强度和模量明显提高;但继续提高后处理温度至375℃,室温下的弯曲强度则不断下降而弯曲模量未出现显著变化;在400℃的测试温度下,复合材料的弯曲强度、模量和压缩强度则均随后处理温度提升逐步提高。复合材料的室温压缩性能随后处理温度升高呈下降趋势,但在350℃处理后其室温压缩强度又出现明显上升。室温、400℃下层间剪切强度则均随后处理温度由315℃升高至375℃而呈先下降后上升趋势。
    2019  .  49(6):    36-38    [摘要](49)    [PDF](46)
  • RTM用6818高温环氧树脂化学流变特性研究
    龚文化,杜姝婧,许亚洪
    以树脂传递模塑(RTM)用6818高温环氧树脂体系的化学流变特性研究为目的, 以差示扫描量热法(DSC)和黏度实验为基础,采用外推法初步确定了6818树脂体系的固化工艺制度。依据双阿累尼乌斯方程建立了树脂体系的化学流变模型,模型曲线与实验数据的吻合性良好。模型分析表明,在80~100 ℃内树脂体系黏度低于200 mPa·s的时间大于12 h,可以作为6818树脂比较理想的注胶温度。该模型能够反映6818树脂黏度变化规律,预报该树脂体系的RTM工艺窗口。
    2019  .  49(6):    39-42    [摘要](48)    [PDF](43)
  • 前驱体法制备Ta4HfC5超纯超细纳米粉体
    孙娅楠,陈凤华,张永庆,韩伟健,赵彤
    利用实验室自制铪酸酯和钽酸酯为原料,经水解缩合后得到了含铪钽元素的聚合物PHT,引入酚醛(PF)作为C源,制备了Ta4HfC5前驱体,经固化、高温裂解后,获得了超纯超细Ta4HfC5纳米粉体。通过XRD、元素分析和SEM对不同工艺条件下陶瓷产物的晶相组成和微观形貌进行了表征;对陶瓷粉体进行了粒度分析。结果表明,合成的前驱体结构稳定,常温避光储存3个月后黏度几乎没有变化,对于复材加工的工艺适应性良好。在酚醛用量3.25 wt%(以PHT质量分数100 %计算)、煅烧温度为1 450 ℃、保温时间为1.5 h的合成条件下,可以得到纯相的Ta4HfC5粉体,晶粒尺寸为25~50 nm,粒径分布在100~200 nm之间,Dv(50)=136 nm。
    2019  .  49(6):    43-46    [摘要](44)    [PDF](38)
  • 固溶前退火处理对2050铝锂合金冷轧薄板力学性能与组织的影响
    蔡文鑫,李劲风,陆丁丁,刘丹阳,宁红
    采用拉伸性能测试、电子背散射衍射分析(EBSD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM),研究了固溶前退火处理(300℃/4 h,400℃/2 h)对2050铝锂合金冷轧薄板T8时效后力学性能、晶粒组织和析出相的影响。研究结果表明: 固溶前退火处理导致2050铝锂合金冷轧薄板固溶态不完全再结晶数量增多,晶粒长厚比增大,小角度晶界比例增加,同时使合金Goss织构密度增大。T8时效后主要强化相为T1相和θ'相。固溶前退火处理可导致后续T8时效时T1相在不同{111}Al面上析出差异,其中部分{111}Al面上T1相析出减少,而预拉伸变形时承受高分切应力{111}Al面上T1相析出增加,从而影响合金的力学性能。固溶前300℃/4 h退火处理可使T8时效后合金屈服强度和抗拉强度提高,伸长率基本保持不变。
    2019  .  49(6):    47-52    [摘要](48)    [PDF](46)
  • 碳纤维增强复合材料新钻型钻削制孔试验研究
    苏飞,袁亿,蒋骁捷,邓朝晖,孙富建
    碳纤维增强复合材料制孔中极易产生毛刺、分层等制孔缺陷,本文以硬质合金材料和PCD材料设计制造了两种结构类似的新钻型,对比分析了其制孔缺陷形成过程以及在不同工艺参数条件下轴向力和制孔缺陷的变化规律。结果表明:从两种钻型的轴向力时变曲线能明显区分钻削的8个阶段,其中扩削刃的扩孔阶段和第二扩削刃单独参与钻削阶段的轴向力最低,两种钻型的第二扩削刃Ⅳ对制孔缺陷的显著减小有着极为关键的作用;直线刃新钻型的制孔效果要优于圆弧型的,但随着主轴转速和进给速度的增大,其抑制毛刺缺陷的能力将降低;与硬质合金新钻型相比, PCD新钻型在抑制制孔缺陷方面具有绝对优势。
    2019  .  49(6):    53-60    [摘要](50)    [PDF](53)
  • 纤维方向对CFRP钻削温度场分布和孔壁质量的影响
    陈文成,王宏晓,段玉岗,孔维森,刘晓
    为研究CFRP不同纤维方向对其钻孔温度场分布和孔壁质量的影响,对不同纤维方向角处切削形式进行理论分析和ABAQUS仿真分析,并结合CFRP单向板、正交板和准各向同性板的钻削温度分布测试试验与钻削温度场仿真分析。结果表明,碳纤维方向对钻削温度场的分布规律影响很大;通过电子显微镜和共聚焦显微镜对不同纤维方向角处孔壁质量观测对比,发现纤维方向角在θ=0 °、θ=45 °和θ=90 °处孔壁质量较好,在θ=135 °处孔壁质量较差。
    2019  .  49(6):    61-68    [摘要](43)    [PDF](49)
  • 测试分析
  • CFRP网格面板蜂窝夹芯结构锁相红外检测方法
    冯君伟,盛涛,汪丽丽,钱云翔,郑金华
    依据CFRP网格面板蜂窝夹芯结构、成型工艺、使用环境,以有效检测其内部脱粘、分层、纤维断裂缺陷为目标,设计并制作了含有典型缺陷试块,通过试验确定了锁相红外热成像检测的锁相周期、锁相频率等检测参数,建立了锁相红外热成像检测方法。试验表明:该方法能够有效的检测并分别出CFRP网格面板蜂窝夹芯结构中的脱粘缺陷、分层缺陷、纤维断裂。
    2019  .  49(6):    69-71    [摘要](43)    [PDF](41)
  • PEEK卡箍载荷及耐环境性能研究
    任超,李伟力,刘明明,刘泽铮
    为支撑型号设计选用,针对P型和马鞍型两种结构的聚醚醚酮卡箍进行了拉伸载荷试验和多种环境试验,分析了振动与冲击、温度老化、液体浸渍、湿度、盐雾等环境试验条件对产品性能的影响,试验得到了卡箍最易失效的受力方向以及不同安装方式、不同温度条件下的拉伸载荷数据。研究表明:PEEK卡箍在试验环境温度下拉伸性能比较稳定;在湿热环境下易出现开胶现象;在振动与冲击、温度老化等环境载荷下能保证结构完整和性能稳定,可以在一定条件下代替金属箍带卡箍。
    2019  .  49(6):    72-75    [摘要](47)    [PDF](45)
  • 纤维缠绕角度对CFRP-Al混合圆管横向受载性能影响
    孙佳睿,马其华,甘学辉,孙泽玉
    基于准静态横向弯曲试验对缠绕工艺下制备的CFRP/Al混合圆管进行抗弯性能和吸能特性研究,分析了混合圆管的破坏模式,基于不同纤维缠绕角度的碳纤维复合材料-铝合金混合圆管三点弯曲试验结果,通过有限元仿真方法研究了内层纤维缠绕角度对其横向抗弯与吸能特性的影响。试验结果表明,CFRP-Al混合圆管横向载荷下的失效形式、损伤模式与纯铝管基本保持一致,但受纤维缠绕角度的影响失效形貌略有差异。纤维缠绕角度越小,CFRP-Al混合圆管的抗弯性能和吸能性越好,同时压溃效率(CFE)明显降低。基于验证的有限元模型,研究不同角度纤维缠绕内层对于表层纤维层的应力传递影响,小角度缠绕内层对于管件的轴向拉伸变形抑制增加了管件整体峰值载荷与吸能作用,大角度缠绕内层对于管件环向刚度的提升增加了整体压溃效率。依此分析可为合理设计CFRP-Al混合管提供有效依据。
    2019  .  49(6):    76-81    [摘要](50)    [PDF](40)
  • 工程实践
  • 碳纤维增强PEEK薄壁结构件加工工艺研究
    李星,江希龙,李松,陈曦,马骏
    对PEEK/CA450材料特性、切削性能进行了分析,通过加工试验研究了该材料典型薄壁零件的工艺特点、切削参数及热处理过程,优选出最佳的工艺参数。试验结果表明:优化零件结构设计可以有效降低材料内应力和加工难度;采用PCD刀具及合适的切削参数可以保证该材料薄壁零件的加工质量;加工过程中的热处理有助于提高产品的成品率和尺寸精度。采用优化后的工艺方法,最终成功加工出符合设计性能要求的PEEK/CA450薄壁零件。
    2019  .  49(6):    82-85    [摘要](58)    [PDF](41)
  • 低密度气凝胶复合材料的火星环境适应性研究
    雷尧飞,韩妙玲,艾素芬,沈宇新,宫顼
    针对航天器的使用要求,研制了密度≤30 kg/m3轻质高效的二氧化硅气凝胶复合材料。针对深空探测的应用环境,对低密度气凝胶复合材料在不同条件下的热导率、热循环、热真空和电离总剂量等环境试验进行测试。结果表明,低密度气凝胶复合材料服役温度可达到-145~85℃,在1 kPa CO2气氛下热导率可达到6.6 mW/(m·K)。获得了不同气氛和不同温度条件下以及同种气氛、不同压力条件下低密度气凝胶复合材料的热导率变化规律,并测试批次性材料热导率,结果表明批次热导率稳定性良好。热循环、热真空和电离辐照试验前后热导率和尺寸收缩率均未变化,表明低密度气凝胶复合材料在深空环境下保持良好的结构和稳定的隔热性能。
    2019  .  49(6):    86-90    [摘要](45)    [PDF](52)
  • 基于低温烧结银的航天功率模块基板大面积连接工艺改进
    姜涵宁,李欣,梅云辉
    由于传统航空功率模块中大面积基板连接采用锡铅焊料,可靠性不佳,本文采用烧结银进行大面积基板连接,研究了接头的力学性能、断裂模式和显微组织。结果表明:接头力学性能良好,平均剪切强度为45.18 MPa,呈现出内聚失效和韧性断裂模式,粘接层的孔隙率为4.82%,显微结构致密均匀,界面结合良好。改进的大面积烧结银工艺只需印刷一次焊膏,采用快速升温速率提高烧结银致密度,并将烧结压力降至2 MPa,可以满足航天功率模块中基板连接的要求。
    2019  .  49(6):    91-94    [摘要](44)    [PDF](43)

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