• 2023年第53卷第4期文章目次
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    • >综述
    • 苯并噁嗪树脂的研究进展

      2023, 53(4):1-9. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.001

      摘要 (189) HTML (379) PDF 1.32 M (1142) 评论 (0) 收藏

      摘要:苯并噁嗪树脂作为新型热固性树脂,已在电子封装、航空航天、轨道交通等领域开展了广泛应用。本文概述了苯并噁嗪树脂单体的制备、开环聚合机理,阐述了苯并噁嗪树脂在提高耐热性、增强韧性等方面的研究进展,介绍了苯并噁嗪树脂在预浸料、RTM等复合材料成型工艺中的应用,最后展望了苯并噁嗪树脂及其复合材料的发展趋势。

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    • >计算材料学
    • 光学元件数控单轴加工中的边缘效应控制建模方法

      2023, 53(4):10-16. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.002

      摘要 (1369) HTML (270) PDF 1.11 M (1145) 评论 (0) 收藏

      摘要:边缘效应严重制约了计算机控制光学表面成型技术(CCOS)的加工精度和加工效率,是亟待解决的技术难点之一。基于Preston方程,建立工具盘在加工工件边缘时的定量去除模型,是解决该问题的重要途径。将加工工件、工具盘尺寸,磨削压力、速度、时间,磨削点位等加工参量进行数学建模,建立边缘去除函数模型,精确计算边缘压力分布和磨削累计时间。随着工具盘在工件边缘露边量增加,工具盘压力呈指数级增长。工件磨削累计时间随工具盘中心点位不同呈现分段变化规律。研发单轴机数控设备,利用工具盘沿工件边缘母线点位移动方式,进行边缘效应控制研究。通过实验精确求出Preston方程比例系数k,验证模型仿真与实际加工结果吻合性,准确度达到91.9%。数控单轴机修边方法和建立的数学模型可以很好地指导实际研磨抛光过程。

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    • 曲面磨削表面微观形貌建模方法研究

      2023, 53(4):17-25. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.003

      摘要 (362) HTML (166) PDF 1.14 M (901) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有磨削表面微观形貌建模方法仅对某一类特定零件有效,提出了一种适用于空间曲面零件加工的磨削形貌建模方法。基于曲面磨削加工原理,建立砂轮坐标系与曲面零件坐标系之间的齐次变换矩阵,获得磨粒的三维运动轨迹方程。通过提出曲面区域逼近求解算法,建立曲面磨削表面微观形貌预测模型。并以展成法磨削齿轮和磨削轴承内套为例,得到两类实验与仿真结果之间的误差最大为11.338%和18.91%,验证了本文提出的预测模型的有效性与科学性。

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    • >新材料新工艺
    • 共沉淀法制备花状NiCo2O4及其吸波性能的研究

      2023, 53(4):26-35. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.004

      摘要 (229) HTML (372) PDF 2.91 M (956) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过共沉淀法制备花状NiCo2O4吸波材料,利用XRD、FTIR、BET、XPS和SEM等方式表征了样品成分及形貌特征,将不同煅烧温度(300、400、500、600、700 ℃)的产物利用矢量网络分析仪通过同轴测试法模拟了不同厚度下的吸波性能。结果表明:400 ℃煅烧样品在反射损耗值、吸收带宽以及样品厚度都表现出较好的性能,当厚度为1.5 mm时,在14.32 GHz处吸波材料达到最大的吸收损耗值为-43.71 dB,有效吸收带宽为4.48 GHz (12.08~16.56 GHz),可以预见镍钴基吸波材料具有很大的潜力。

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    • 炔丙醚酰亚胺改性双马来酰亚胺树脂的制备与性能

      2023, 53(4):36-42. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.005

      摘要 (366) HTML (284) PDF 1.13 M (908) 评论 (0) 收藏

      摘要:合成了2,2-双[N-(4-炔丙氧基苯基)-3,4-二酰亚胺苯基]六氟丙烷(6FDPE),与(4,4''-二苯基甲烷)双马来酰亚胺(BDM)和二烯丙基双酚A(DABPA)的改性双马来酰亚胺(BDM/DABPA)树脂共混,制备了BDM/DABPA/6FDPE共混树脂。对共混树脂的黏温特性、固化反应和固化树脂的热稳定性和力学性能等进行了研究。结果表明,6FDPE能够扩展BDM/DABPA树脂的加工窗口至70 ℃以上。随着6FDPE的添加量增加,共混改性树脂在氮气氛围下共混树脂固化物的5%热失重温度()升高达到416 ℃,800 ℃的残留率(Yr800℃)高达41%,但玻璃化转变温度(Tg)会降低,仍高于300 ℃。6FDPE可增韧BDM/DABPA树脂,共混改性树脂的冲击强度提高至23.9 kJ/m2,增加了55%,但树脂浇铸体的弯曲强度和拉伸强度分别降低至132 MPa和78 MPa,都下降了13%。

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    • 反应熔渗制备Cf/C-ZrC-SiC复合材料微观结构及抗烧蚀性能

      2023, 53(4):43-47. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.006

      摘要 (263) HTML (277) PDF 1.07 M (917) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过反应熔渗(RMI)方式,以缝合碳纤维预制体和Si-Zr合金作为反应物,制备得到Cf/C-ZrC-SiC复合材料,并利用SEM-EDS和XRD系统分析了复合材料的微观结构,可以明确SiC-ZrC陶瓷基体在材料内部分布比较均匀且致密度较高。得益于上述基体结构,Cf/C-ZrC-SiC复合材料的弯曲强度和模量分别达到323.2 MPa和46.6 GPa,表现为韧性断裂。采用氧乙炔实验进行抗烧蚀测试,在表面温度为18 00~1 900 ℃下,ZrC含量较多的Cf/C-ZrC-SiC复合材料质量烧蚀率和线烧蚀率分别为1.263 mg/s和2.367 μm/s,ZrC含量较少的Cf/C-SiC-ZrC复合材料分别为2.056 mg/s和5.067 μm/s,Cf/C-ZrC-SiC复合材料表现出更加优异的抗烧蚀性能。

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    • 氧化石墨烯/多面体低聚倍半硅氧烷增强双马树脂合成及其性能表征

      2023, 53(4):48-54. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.007

      摘要 (262) HTML (152) PDF 1.38 M (862) 评论 (0) 收藏

      摘要:在酸掺杂条件下,原位合成了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)插层氧化石墨烯(GO)的GO/POSSC-I复合材料。通过SEM、XRD、IR等手段对合成材料进行表。征结果表明,大量具有核-壳结构的无机-有机杂化POSS纳米粒子插层至片层结构GO表面。在增强双马树脂固化过程中,GO/POSSC-I良好分散于双马树脂基体中形成黑色均匀固化物。DMA试验结果表明,GO/POSSC-I增强粒子对基体中有机碳链运动形成了显著的限制作用,提升材料热稳定性能,最佳玻璃化转变温度相比未增强双马树脂提升约127 ℃;同时,GO/POSSC-I能够通过裂纹钝化或拨出效应,增强材料力学性能,弯曲强度和弯曲模量相比未增强双马树脂分别提升16.5 %和3.4 %。

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    • 双氨源合成SiBN陶瓷前驱体及其裂解行为

      2023, 53(4):55-58. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.008

      摘要 (247) HTML (162) PDF 708.19 K (834) 评论 (0) 收藏

      摘要:以三氯化硼和甲基氢二氯硅烷为原料,通过与六甲基二硅氮烷和氨气的分步反应合成液态前驱体,在氨气中裂解脱碳得到SiBN陶瓷,改变投料比实现对前驱体陶瓷产率与元素组成的调控。采用NMR、FTIR、XRD、SEM、元素分析等方法对前驱体裂解过程及其不同温度陶瓷产物进行细致分析。结果表明,前驱体经过900 ℃氨气裂解完成陶瓷化过程,裂解产物中的硼含量超过13 %(w),经过1 400 ℃氮气或空气处理的陶瓷产物保持无定型态,具有良好的耐高温及抗氧化性。

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    • 高密肋结构整体壁板VARI成型技术研究

      2023, 53(4):59-64. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.009

      摘要 (235) HTML (130) PDF 1.56 M (1095) 评论 (0) 收藏

      摘要:高密肋壁板结构可采用真空辅助树脂渗透工艺(VARI)整体一次成型,但成型过程中存在加筋区预定型困难、树脂流动控制复杂等问题,导致制件尺寸精度和孔隙缺陷难以保证。为此,本文根据高密肋壁板多特征区域的特点,采用压实实验和注胶仿真模拟分析方法,优化预定型工艺参数、分区注胶方案。结果表明,选择定型剂浓度4%、温度120 ℃、压力0.1 MPa、保压时间60 min的压实参数,可有效保证纤维体积分数;采用线注射、线冒口与筋条点冒口结合的分级注胶方案,可实现壁板结构的有效浸润。优化设计的工艺方案与工装成功应用于某型号高密肋整体壁板VARI成型制造,验证了本文分析方法的有效性,研究结果对壁板类结构低成本整体成型技术在军民飞机上的应用与发展具有重要参考价值。

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    • 低密度镁锂合金性能强化与精密成形技术

      2023, 53(4):65-69. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.010

      摘要 (328) HTML (329) PDF 1.05 M (873) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对轻质高强和近成形复杂结构的技术要求,提出一种基于低密度镁锂合金薄壁筒形件的等温超塑性双向挤压近净成形方法,研究了铸态成形性能、铸态和轧制态在不同温度下的力学性能变化规律。研究结果表明,铸态下延伸率约12%,抗拉强度约145 MPa,轧制态下延伸率变化不大,但抗拉强度提升到180 MPa以上。采用本论文方法镁锂合金的延伸率和抗拉强度显著提高,分别达到21%和216 MPa,表明高温大变形过程中,实现了晶粒细化,大量增强相弥散在晶粒内部,起到性能强化作用,成功实现其性能强化和复杂结构件的精密成形。

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    • 一种发射筒用防热涂料的制备与表征

      2023, 53(4):70-74. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.011

      摘要 (296) HTML (244) PDF 612.71 K (895) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决现有发射筒内壁用防热涂料脆性大、附着力差等问题,本文以有机硅改性环氧树脂为基体,添加多种耐高温填料,聚酰胺为固化剂,制备了一种防热涂料,并对其耐焰耐热性能、“三防性”、热老化性能等进行了全面的表征分析。结果表明该涂料能够承受200~300 ℃的长时高温,900 ℃下烧蚀10 s内涂层无变化,且其附着力、“三防性”优良。

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    • 复合涂层刀具钻削高温合金Inconel 718钻削性能研究

      2023, 53(4):75-80. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.012

      摘要 (403) HTML (303) PDF 1.36 M (951) 评论 (0) 收藏

      摘要:高温合金Inconel 718是一种典型的难加工材料,本文利用DEFORM-3D软件对无涂层、TiC单涂层和TiC/Al2O3复合涂层硬质合金刀具进行钻削高温合金Inconel 718的仿真分析,研究在不同钻削条件下复合涂层刀具的切削性能,并进行钻削实验进行验证。结果表明:TiC/Al2O3复合涂层刀具能有效降低钻削轴向力和钻削温度,其轴向力降低幅度最高为20%,钻削温度最高降低了35%。通过钻削实验验证了仿真模型的准确性,可为实际钻削加工高温镍基合金Inconel 718中选择涂层种类及钻削参数提供参考。

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    • >测试分析
    • 热固性芳纶织物/环氧树脂支撑管动态特性分析

      2023, 53(4):81-87. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.013

      摘要 (335) HTML (160) PDF 1.03 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用热固性树脂基体在玻璃态转变温度(Tg)前后表现不同的材料特性,制备了Kevlar29芳纶织物/E51环氧树脂基复合材料和三根充气展开支撑管。给出了芳纶织物增强环氧树脂支撑管制备工艺,其中基体温度采用电阻丝加热控制,管体固化形状采用聚酰亚胺薄膜内胆充气加压方法控制。研究了支撑的折叠和展开特性,当T>Tg时卷曲折叠并冷却定型用于储存,然后采用二次加热T>Tg和充气加压方法控制展开,最终支撑管形状回复率100%。采用模态分析讨论了温度、树脂含量、织物铺层厚度和充气内压等参数对悬臂状态下支撑管的固有频率影响规律。结果表明:随充气压力增加、树脂含量提高、织物铺层厚度增加、基体温度降低,芳纶织物增强环氧树脂支撑管的固有频率增大。采用曲线拟合方法获得固有频率随充气压力和温度的变化规律,结果可为充气展开支撑管设计提供参考。

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    • >工程实践
    • 锯切圆柱形42CrMoA的声发射监测试验

      2023, 53(4):88-96. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.014

      摘要 (229) HTML (247) PDF 1.81 M (835) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对锯切加工中的带锯条磨损状态未知、锯切质量下降等问题,本文研究了新试制的FTCUT双金属带锯条锯切圆柱形42CrMoA合金结构钢过程中锯切行为的变化,探讨了声发射信号与单刀锯切过程、锯齿磨损和锯切表面质量变化的关联。研究表明:锯切圆柱材料时随着锯切深度的变化,参与齿数先增大后减小,带锯条约束条件不断变化,进而影响着声发射信号幅值和锯切表面质量;基于时域分析可知锯齿磨损过程分为磨合磨损、快速磨损、稳定磨损三个阶段;基于FFT频域分析发现当频谱图出现多个主频,且第一主频幅值下降时,表明声发射信号来源比较分散,即可认定带锯条失效;基于小波包频域分析发现第7频段信号占比最高,最能反映工件表面质量的变化,其波动情况与锯切表面的微纹和波纹情况可建立一定的联系。因此,可基于声发射信号时域和频域分析判断锯齿磨损和锯切表面恶化情况,为锯齿磨损和锯切表面质量的在线监测提供一定的思路。

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    • 气流展纤工艺中不同压差和送丝速度对碳纤维展宽的影响

      2023, 53(4):97-102. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2023.04.015

      摘要 (127) HTML (257) PDF 1.48 M (910) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究气流展纤工艺中不同出口压差和送丝速度对碳纤维丝束展宽效果的影响,依据Venturi原理,搭建气流展纤试验平台,并记录大丝束碳纤维展宽过程,计算不同工艺参数下碳纤维丝束在不同阶段的展宽率和展宽均匀程度。研究结果表明:通过搭建的气流展纤试验台,能获得展宽率高于400%,展宽均匀程度在90%以上的碳纤维丝束,得到的碳纤维丝束的展宽率与出口压差呈正相关,与送丝速度呈负相关;碳纤维丝束的展宽均匀程度与出口压差呈负相关,与送丝速度呈正相关。

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