• 2016年第46卷第6期文章目次
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    • >综述
    • 航天飞行器热防护涂层研究进展

      2016, 46(6):1-5.

      摘要 (3420) HTML (229) PDF 2.74 M (2517) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,新研航天飞行器气动热环境往往具有高焓、高热流密度和长时间加热等特点,这促使防热材料的研制朝着低密度、高抗烧蚀、优良隔热等性能的方向发展。受自身材料类型的限制,无论烧蚀型(树脂基)或非烧蚀型(陶瓷基)防热材料都可以通过对烧蚀表面进行涂层处理的手段达到弥补材料性能短板,提高使用性能的目的。本文试图梳理、总结国内外近年来热防护系统用涂层材料的发展状况,探讨各自的优势和缺点,并提出了针对树脂基复合材料热防护涂层可能趋势的推测。

    • 钛合金热等静压粉末冶金技术的发展现状

      2016, 46(6):6-10.

      摘要 (3204) HTML (203) PDF 4.35 M (3097) 评论 (0) 收藏

      摘要:钛合金在航空航天领域有广泛的应用前景,钛合金热等静压粉末冶金技术的发展为解决大型钛合金复杂构件的制备难题提供了一种新的技术途径。本文较为系统的介绍了该技术的特点、起源和研究现状,以及航天材料及工艺研究所在该技术领域所做的研究工作,并对该技术在型号中的应用做了简要的介绍。

    • 运载火箭铝合金贮箱全搅拌摩擦焊接工艺及应用

      2016, 46(6):11-20.

      摘要 (2305) HTML (225) PDF 12.75 M (1336) 评论 (0) 收藏

      摘要:搅拌摩擦焊技术具有焊接缺陷少、焊接变形小、接头性能高等优点,是运载火箭铝合金贮箱制造的发展趋势。本文分析了我国运载火箭贮箱的结构组成和主焊缝结构特点,系统梳理并研究了实现贮箱主焊缝全搅拌摩擦焊接制造所需要的关键技术,包括常规搅拌摩擦焊技术、可回抽搅拌摩擦焊技术、超声相控阵检测技术及补焊技术。研究成果已经逐步实现了在运载火箭贮箱筒段纵缝、箱底主焊缝、贮箱总装环缝上的工程化应用。

    • 非热压罐成型低孔隙率复合材料技术研究进展

      2016, 46(6):21-25.

      摘要 (1830) HTML (230) PDF 3.06 M (2054) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了非热压罐成型(OOA)低孔隙率复合材料技术的研究进展,详细阐述了OOA预浸料、OOA树脂再到OOA预浸料增强材料等对复合材料孔隙的影响,分析了OOA预浸料固化过程中影响孔隙的典型物理现象,以及各种制造工艺条件和参数等对孔隙率的影响,并提出了控制OOA复合材料孔隙率的方法和建议。

    • C/SiC复合材料反射镜研究进展

      2016, 46(6):26-29, 63.

      摘要 (2985) HTML (256) PDF 4.61 M (2055) 评论 (0) 收藏

      摘要:反射镜在空间光学系统中起着非常关键的作用,目前已发展到第四代C/SiC复合材料。C/SiC复合材料具有低密度、高模高强、结构设计灵活等优点,已成为非常重要的新型反射镜材料。本文对四代反射镜的特点进行了归纳和对比,对C/SiC复合材料反射镜的结构设计、几种常用的制备工艺进行了整理和总结,并对目前国内外的研究进展进行了综述。

    • >计算材料学
    • 三维机织复合材料侧压性能有限元分析

      2016, 46(6):30-34.

      摘要 (1717) HTML (199) PDF 3.44 M (1881) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用Pro/E 5.0构建出一种三维角联锁机织复合材料细观结构模型,利用ANSYS分析侧压载荷下复合材料中纤维与树脂应力应变分布情况,预测复合材料在侧压载荷下的力学行为,并对比复合材料侧压性能。结果表明:复合材料侧压性能表现出各向异性,纬向侧压性能好于经向;复合材料中纤维承载更多的载荷作用,树脂发生更大的变形;轴向平行于侧压方向的纤维承受更大的载荷作用,轴向垂直于侧压方向的纤维承受较小的载荷作用。

    • 应用机器人自动铺丝技术成型卫星反射器面板

      2016, 46(6):35-39.

      摘要 (2165) HTML (202) PDF 3.97 M (2555) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用自动铺丝技术成型卫星反射器面板,通过机器人平台进行自动铺丝试验。根据反射器面板抛物线方程特性,采用等距偏移方法规划铺丝轨迹;通过分析自动铺放过程中铺放压力、铺放覆盖完整性以及铺放平整性对轨迹规划的要求,确定铺放压力为0.2 MPa、铺放丝束为4丝束。同时对机器人连杆机构及参数进行分析,基于CATIA软件DMU模块对铺丝轨迹进行仿真,并在26℃、16 mm/s铺放速度下通过自动铺放试验验证了反射器面板自动铺丝工艺成型的可行性。

    • 氮化硅陶瓷切削仿真与实验

      2016, 46(6):40-45.

      摘要 (1687) HTML (180) PDF 4.62 M (1916) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对金刚石砂轮磨粒尺寸、形状的不规则性和空间位置不确定性的特点,采用球坐标中随机点产生的空间平面切分实体和截角多面体相结合的方法,并考虑氮化硅陶瓷工件的磨削亚表面形貌和裂纹损伤,建立了截角多面体磨粒和含有典型裂纹的工件模型。进行单颗磨粒切削氮化硅陶瓷的有限元仿真和实验,结果表明:磨削加工和数值仿真的磨削力值变化趋势相同,差值小于8%,切削力随砂轮转速增大而减小、随工件速度和切削深度增大而增大,而切削深度对切削力的影响程度最大。

    • >新材料新工艺
    • PICA-X的制备及其炭化前后性能研究

      2016, 46(6):46-49.

      摘要 (1506) HTML (168) PDF 3.27 M (1747) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用不同浓度热塑性酚醛树脂溶液浸渍莫来石纤维毡,经过溶胶-凝胶反应和常压干燥后,制备出酚醛浸渍陶瓷烧蚀体(PICA-X,0.45~0.50 g/cm3),后研究了其炭化前后微观形貌、力学、隔热及抗氧化性能。结果表明:PICA-X具有莫来石纤维增强酚醛气凝胶复合结构,其弯曲强度为26.7~34.0 MPa,热导率为36~40 mW/(m·K)。经过1 000℃炭化后,C-PICA-X的弯曲强度为13.9~14.5 MPa,热导率为41~45 mW/(m·K);PICA-X炭化前后均表现出较好的抗氧化性能。

    • Ti55531钛合金筒形件的旋压成形

      2016, 46(6):50-53.

      摘要 (2688) HTML (240) PDF 3.24 M (1965) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了成形参数对Ti55531钛合金筒形件旋压成形的影响规律。结果表明:采用880℃+保温30min/空冷的热处理可获得较好的强塑性匹配;当旋压温度为750~800℃时,金属流动性好,筒形件表观质量好,且随着旋压道次增加,旋压温度可适当降低,但不应低于650℃,旋压极限减薄率可达80%左右;进给比在0.45~0.78 mm/r取值,在开始道次中采用大点的进给比,使工件较好贴模,在最后道次中采用相对小的进给比便于工件脱模;道次减薄率在30%~45%时较为合适,有利于旋压成形。

    • >测试分析
    • CFCC的几种声学参量表征方法比较

      2016, 46(6):54-58.

      摘要 (1750) HTML (224) PDF 3.75 M (1443) 评论 (0) 收藏

      摘要:化学气相渗透(CVI)制备的CFCC的质量控制非常困难。研究该材料质量的无损检测方法对材料使用及性能表征等都具有重要意义。针对声衰减严重的问题,采用穿透法测量各声学参量,用声速、衰减、非线性等相关参量评价材料的均匀性,同时用金相法进行对比测试。结果表明:声速、衰减、非线性等参量可准确地评价材料均匀性,其中声速评价是最成熟的表征方法。

    • 碳含量对FGH4169合金组织的影响

      2016, 46(6):59-63.

      摘要 (1491) HTML (216) PDF 5.19 M (1296) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过组织观察及图像测量或统计计算分析了两种碳含量(0.022wt%、0.078wt%)对FGH4169合金的影响。结果表明,高碳含量的FGH4169合金平均晶粒尺寸较小,晶粒尺寸差异明显;碳含量对FGH4169合金中碳化物种类及形貌没有明显影响,但改变碳化物的尺寸,高碳含量的FGH4169合金更易形成PPB;低碳含量的FGH4169合金中强化相增多,强化相平均尺寸增大,强化相平均间隙减小,这有利于合金强度的提高。

    • 钛合金胶接点焊接头的性能检测

      2016, 46(6):64-67.

      摘要 (1577) HTML (201) PDF 2.83 M (1263) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了不同焊接电流下钛合金板胶接点焊接头的A扫描信号和C扫描图像特征,并进行了拉伸-剪切试验。结果表明:通过观察C扫描图像的特征与A扫描信号的变化,能够划分胶接点焊接头的胶层区、热影响区、熔合区、熔核区以及焊接缺陷;随着电流(7~10 kA)的逐渐增大,接头熔核直径呈递增趋势,相应的失效载荷从7 231.5增加到10 939.0 N;当电流为7 kA时,在C扫描图像上反映出飞溅缺陷,此时接头失效载荷远小于没有出现飞溅的接头,可见飞溅降低了胶接点焊接头的拉剪载荷。

    • PICA中的酚醛树脂热分解机理

      2016, 46(6):68-73, 78.

      摘要 (3450) HTML (255) PDF 4.29 M (3919) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用TG-FTIR和PyGC-MS联用仪对PICA中酚醛热分解过程和产物进行分析和研究,结果表明,PICA酚醛存在两个明显热失重阶段。第一阶段失重为酚醛小分子解吸附过程,主要为H2O、CO2和HOCH2CH2OH分子;第二阶段主要是由酚醛化学键断裂反应引起,为主要热分解阶段,产物主要为酚类、苯系物和稠环芳烃。经过高温热解后,酚醛基体与高孔隙率碳纤维增强体结合形成疏松多孔且具有一定强度的碳层结构。

    • WC/C复合涂层海水环境的耐蚀性与摩擦性能

      2016, 46(6):74-78.

      摘要 (1887) HTML (174) PDF 3.26 M (1540) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用非平衡磁控溅射技术在304L不锈钢和单晶硅基底上沉积WC/C多层复合涂层,利用扫描电镜、Raman光谱仪、X射线衍射仪等研究WC/C复合涂层的微观结构,采用纳米压痕仪、划痕测试系统测试涂层的力学性能,利用电化学测试系统和摩擦磨损试验机分别研究涂层在人工配置的海水环境的耐蚀性能和摩擦性能。结果表明:WC/C复合涂层内含有较多类石墨sp2键结构,存在WC1-x相并镶嵌在非晶碳基质中。较之于304L不锈钢基底,WC/C复合涂层在海水环境中表现出更好的耐蚀性与更优异的摩擦适应性。

    • 树脂η*和Tg对C/E预浸料黏性的表征

      2016, 46(6):79-81.

      摘要 (2067) HTML (211) PDF 2.01 M (1516) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复合材料预浸料工艺性缺少可量化表征方法的现状,研究了4种C/E预浸料的黏性及其环氧树脂体系的物理特性。发现预浸料黏性可以通过环氧树脂体系动态复数黏度η*和Tg两个物理量表征,环氧树脂的η*=35 kPa瘙簚s附近,Tg=0℃附近预浸料黏性较为合适。

    • >工程实践
    • 含穿透损伤泡沫夹层结构的修补及拉伸性能

      2016, 46(6):82-85.

      摘要 (1789) HTML (183) PDF 2.98 M (1244) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了复合材料泡沫夹层结构含穿透损伤挖补维修的三维有限元模型,对其在单、双向拉伸载荷作用下进行了有限元分析,根据各铺层的材料主方向的应力分布,采用最大应力强度准则计算了挖补维修前后结构的单、双向拉伸强度。结果表明:单向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为88.1%,初始损伤为面内剪切失效;双向拉伸载荷状态下,维修后结构强度恢复系数为97.6%,初始损伤为纤维拉伸断裂。最佳表面额外贴补层数量为1至2层,过多贴补层会导致局部应力集中,使维修后结构强度下降。

    • CFRP/TC4叠层板的钻削实验

      2016, 46(6):86-92.

      摘要 (1729) HTML (194) PDF 9.58 M (1076) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用硬质合金麻花钻对碳纤维复合材料-钛合金叠层板进行钻削试验,分析了钛合金层加工参数对刀具磨损的影响和刀具磨损机制。刀具磨损对孔入口处最大撕裂长度的影响。结果表明:磨损的主要区域是横刃和后刀面,前刀面磨损不明显。钛合金层的低转速和低进给量可以降低刀具磨损;此外随着钻孔数的增加,钛合金层转速越低、进给量越大碳纤维复合材料孔入口处孔质量更好。

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