• 2020年第50卷第6期文章目次
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    • >综述
    • 结构阻尼混杂复合材料研究进展

      2020, 50(6):1-7. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.001

      摘要 (332) HTML (274) PDF 2.31 M (615) 评论 (0) 收藏

      摘要:纤维增强树脂基复合材料因其比强度比模量高、阻尼减振性能优异等优点已成为航空航天领域重要的结构材料。混杂化是实现复合材料结构承载与阻尼性能一体化的有效途径。本文以近十年结构阻尼混杂复合材料研究为基础,从微纳颗粒混杂、层内编织混杂、层间铺层混杂和插层结构混杂四个方面对结构阻尼混杂复合材料的阻尼减振性能进行了详细分析。指出了结构阻尼混杂复合材料在阻尼减振领域应用存在的问题并给出了建议。

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    • 大型固体火箭发动机喷管喉衬技术研究进展

      2020, 50(6):8-14. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.002

      摘要 (293) HTML (528) PDF 2.27 M (962) 评论 (0) 收藏

      摘要:大型固体火箭发动机喷管的研制,必须掌握关键的大尺寸喉衬技术。本文梳理了法国、日本、美国、印度的大型固体发动机喷管、喉衬技术的发展与应用,分析总结了大尺寸喉衬的应用情况及材料制备工艺、烧蚀性能等;对国内大尺寸喉衬的研制进展进行概括,最后基于我国大型固体发动机喷管喉衬的现状,对大尺寸喉衬设计、材料制备技术的未来发展进行了展望与总结。

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    • 金属材料损伤分析中的物理冶金分析技术

      2020, 50(6):15-30. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.003

      摘要 (209) HTML (219) PDF 15.54 M (704) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了金属材料损伤分析中常用的五类物理冶金分析技术:组织结构分析技术;物理性能分析技术;化学成分分析技术;残余应力分析技术及原位分析技术。基于各类分析技术在金属材料损伤分析中的应用展开了详细讨论,并详细对比分析了各类分析技术在损伤分析应用中的优势和局限性,同时针对损伤分析过程中各类分析技术的选择和使用提出了基本的思路。

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    • >计算材料学
    • 不同纤维方向角时碳纤维增强树脂基复合材料切削力建模

      2020, 50(6):31-40. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.004

      摘要 (197) HTML (189) PDF 4.83 M (729) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)切削中,存在纤维断裂、基体失效和界面相失效等多个过程,且不同纤维切削角时切屑形成机理不同,因而CFRP切削力的有效预测非常困难。对此本文结合最小势能原理和Winkler弹性地基梁理论,基于CFRP代表性单元(RVE),利用其微元求解纤维挠曲变形方程,分别分析了不同纤维方向角时三个切削变形区的力学行为,并完成纤维临界损伤长度的预测,最终形成不同纤维方向角时的CFRP切削力解析模型。通过CFRP直刃铣刀铣削实验,进行了切削力模型的验证,当纤维方向角在0°~180°时,切削力计算值和实验值随纤维方向角的变化趋势相吻合,切削力大小误差在15%以内。切削力随纤维方向角的增大先增后减,分别在90°和45°附近转变变化趋势。切削形貌表明,纤维方向角为135°时,CFRP铣边加工质量较差,临界损伤长度也较大。建立的切削力解析模型可以较为准确地预测CFRP正交切削力,可为CFRP切屑形成中的力学行为分析提供理论指导。

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    • >新材料新工艺
    • Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金低温变形机理研究

      2020, 50(6):41-47. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.005

      摘要 (189) HTML (196) PDF 12.21 M (589) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足我国大型航天运输系统对130 L低温冷氦气瓶的应用需求,采用Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金板材结合超塑性等温精密冲压工艺研制了130 L低温冷氦气瓶,并系统研究了Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金的低温变形机理。研究结果表明,Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金在20 K条件下呈现出滑移+孪生交替进行的变形行为,原始板材的不完全再结晶现象在热成形过程中得以消除,且球体本体的完全等轴再结晶组织及曲折晶界特征可以很好地协调Ti-5Al-2.5Sn ELI钛合金的低温变形过程,使其具备优异的低温力学性能。说明采用的超塑性等温精密冲压工艺是一种研制大规格航天压力容器行之有效的工艺方案。

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    • 熔融渗硅工艺制备的SiCf/SiC复合材料微观结构与性能

      2020, 50(6):48-54. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.006

      摘要 (203) HTML (75) PDF 2.75 M (759) 评论 (0) 收藏

      摘要:SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC复合材料)在航空发动机热端部件方面具有重要应用。本文以第二代碳化硅纤维为增强材料,采用熔融渗硅工艺制备出SiCf/SiC复合材料,测试复合材料的基本物理性能及常规力学性能,并利用Micro-CT、SEM对试样的微观结构和断面进行了表征分析。结果显示:SiCf/SiC复合材料的体积密度为2.78 g/cm3,开气孔率小于2.0%,基体较为致密,1 200 ℃时热导率(厚度方向)为14.30 W/(m∙K),室温~1 200 ℃厚度方向和面内方向的线胀率分别为0.59%、0.56%,平均热胀系数分别为5.02×10-6、4.73×10-6/K;室温面内拉伸强度典型值为317 MPa,SEM显示试样断面具有明显的纤维拔出效应,弯曲强度和层间拉伸强度典型值分别达794和49 MPa。

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    • MNZ材料在蜂窝吸波结构中的应用

      2020, 50(6):55-58. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.007

      摘要 (210) HTML (146) PDF 1.23 M (594) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统蜂窝吸波材料在低频段吸波效果差的特点,设计了一种蜂窝内壁加载回字形导线的复合吸波结构。这种回形线组合成的二维阵列本身是一种磁导率近零的频率选择表面。采用的蜂窝吸波结构高度为30 mm,吸波涂层厚度0.024 2 mm。仿真结果表明,加载回形线的复合吸波结构相较原蜂窝,在0.4~2 GHz内出现吸收峰,<-10 dB带宽增加10%~50%,并且在入射角0°~60°内具有良好的吸波稳定性。可通过调节回形线的几何参数与材料方阻,实现吸低频收峰位置与带宽的调控。

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    • 球阀阀座用聚三氟氯乙烯密封环工艺与性能

      2020, 50(6):59-63. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.008

      摘要 (197) HTML (130) PDF 1.72 M (777) 评论 (0) 收藏

      摘要:选用两种不同降温方式探究压制成型工艺对球阀阀座用聚三氟氯乙烯(PCTFE)密封环密封性能的影响。低温试验结果表明,自然降温工艺成型的制品外表面在常温-低温循环工况下出现裂纹,而保压降温得到的制品则不出现上述问题。性能测试与表征分析结果表明,自然降温工艺成型的密封环PCTFE其内部会出现微裂纹等缺陷,导致其在低温测试后出现亚表面裂纹,造成密封失效。降温阶段保压操作可抑制材料成型阶段微裂纹缺陷的产生,避免材料在室温-低温循环工况下因内应力而产生裂纹缺陷。

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    • 压制工艺和粒径对粉末冶金Ti-1Al-8V-5Fe合金组织性能的影响

      2020, 50(6):64-68. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.009

      摘要 (172) HTML (145) PDF 3.30 M (657) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用粉末冶金技术以氢化钛(TiH2)粉和不同粒径的元素粉体为原料制备Ti-1Al-8V-5Fe(Ti-185)合金,研究了压制工艺对不同粒径元素粉制备的Ti-185合金组织及性能的影响。结果表明:当压制压力在800 MPa、保压时间80 s、压制速率为1 mm/s时,Ti-185生坯密度最高,为最佳压制工艺。由粒径较小元素粉制备得到的Ti-185合金晶粒越细小,合金的烧结致密度就越高。粉末粒径越小,烧结过程中合金元素实现合金化需要扩散的距离就越短,越有利于合金力学性能的提高,其中具有最小粒径的样品表现出最高的硬度(43 HRC)和强度(1 438 MPa)。

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    • 复合材料表面涂层多级微脉管修复剂输送系统研究

      2020, 50(6):69-75. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.010

      摘要 (146) HTML (101) PDF 2.81 M (600) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现复合材料表面涂层划痕的多点自修复,研究多级管径的修复剂输送系统。在涂层中分别布置了主管道、次级管道以及末端微纳/多孔结构,构成多级微脉管修复剂输送系统。研究发现三级微脉管输送系统输送修复剂的效果最好,修复剂扩散更为均匀,扩散速度更快;主级管道水平布置更为合理,管道不易堵塞,修复剂输送更流畅,而且将主级管道嵌入基体中,可以减少其对涂层性能的影响。对末级管道结构的进一步研究表明,导流网结构比多孔泡沫镍的输送效果更好。因此,使用将主管道水平嵌入基体,末端微纳结构使用导流网的三级微脉管系统有望应用于复合材料表面涂层划痕的自修复。

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    • >测试分析
    • 氧化聚丙烯腈纤维径向异质光学显微分析

      2020, 50(6):76-81. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.011

      摘要 (131) HTML (95) PDF 4.15 M (652) 评论 (0) 收藏

      摘要:为检测整束氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构发育情况,迫切需要开发一种评价聚丙烯腈纤维是否均质氧化的检测方法。本文通过树脂包埋和研磨抛光制备用于光学分析的纤维试样,应用光学显微方法对比分析了两种类型氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构演变过程,提出了氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构演变模型。结果表明,TG300氧化聚丙烯腈纤维呈典型的径向异质结构,TG800氧化聚丙烯腈纤维径向异质结构不明显。随着氧化反应进行,纤维直径和碳含量逐渐降低,而氧含量逐渐上升。这说明光学显微分析可以用于氧化聚丙烯腈纤维是否均质氧化评价,可为得到均质氧化聚丙烯腈纤维提供分析检测手段。

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    • 聚碳硅烷的分子量和流体力学特性表征

      2020, 50(6):82-84. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.012

      摘要 (257) HTML (70) PDF 479.88 K (553) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过研究聚碳硅烷溶液的流体力学参数与分子量的关系以及比浓黏度与浓度的关系,得到了聚碳硅烷的分子结构信息。结果表明,聚碳硅烷绝对重均分子量Mw为1.098×104 g/mol,分子量分布MWD为6.7,第二维利系数A2为1.57×10-3 cm3·mol/g2,Huggins常数k’为1.85,流体力学半径与分子量间的标度指数b为0.21。在室温条件下,良溶剂四氢呋喃稀溶液中,聚碳硅烷链段空间分布较为紧密,分子链为非线型结构。

    • 高模聚对苯撑苯并二噁唑复丝纤维拉伸性能测试方法

      2020, 50(6):85-90. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.013

      摘要 (146) HTML (97) PDF 1.51 M (551) 评论 (0) 收藏

      摘要:参照相关的纤维力学性能测试标准,对高模型HM-PBO复丝纤维的拉伸性能测试方 法进行系统研究。结果表明:夹持型夹具和陶瓷材质夹具体适用于PBO干纱复丝拉伸性能测试;捻系数对PBO拉伸性能影响比较大,最佳捻系数为8;同时发现加捻会影响纤维的取向度;在一定范围内拉伸速率的增加会使得纤维断裂强度增加;而在测试范围内的预加张力对PBO纤维拉伸性能影响不大;夹持长度越长,由横梁测得的拉伸形变越接近真实值。

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    • 空气耦合超声金属/非金属粘结缺陷检测

      2020, 50(6):91-97. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.014

      摘要 (137) HTML (60) PDF 1.05 M (507) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高SRM粘结结构脱粘缺陷检测效率,实现大面积快速自动检测,基于漏兰姆波检测原理,提出使用空气耦合超声兰姆波检测技术,对钢/树脂/橡胶粘结结构进行检测研究。使用二维傅里叶变换识别粘结结构中兰姆波模态,从兰姆波波结构出发分析了不同模态兰姆波对于脱粘缺陷的敏感性;使用空气耦合检测系统对不同尺寸缺陷进行定量检测,最后使用概率损伤成像算法对缺陷进行成像。结果表明:兰姆波幅值随脱粘缺陷的尺寸增大而增大,不同兰姆波模态检测灵敏度不同,检测灵敏度高的模态其离面位移更大,使用800 kHz频率的S0模态检测灵敏度高于A0模态,兰姆波成像算法能够快速准确的对脱粘区域进行定位成像。空气耦合超声兰姆波技术能够快速有效地对SRM脱粘缺陷进行检测,提高了检测效率,为非接触超声的实际应用提供了有益探索。

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    • Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金和ZL114A铝合金阻尼性能

      2020, 50(6):98-110. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.06.015

      摘要 (175) HTML (81) PDF 1.01 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天结构飞行过程中,温度、应变振幅等会有大幅的变化,为了研究服役环境对阻尼的影响,采用DMA测试仪研究了Mg-6Gd-3Y-0.5Zr镁合金和ZL114A铝合金材料内部阻尼随服役环境的变化。结果表明:两种材料阻尼都随应变振幅的增大而增大,且同样应变振幅下Mg-6Gd-3Y-0.5Zr阻尼性能优于ZL114A;两种材料阻尼都随温度的升高而增大,Mg-6Gd-3Y-0.5Zr和ZL114A合金330℃时阻尼均值分别是30℃时2.1倍和1.3倍,可知Mg-6Gd-3Y-0.5Zr合金对温升更敏感,当结构温升较大时,其阻尼应作为变量进行考虑。

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