- 2015年第45卷第1期文章目次
>综述
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2015, 45(1).
摘要:
热致变色涂层技术是航天器热控分系统的一项重要技术,对于未来航天器执行多任务、适应空间复杂多变的热环境具有重要意义。文中分析了航天器热控对热致变色涂层技术的需求,介绍了热致变色涂层的技术原理和国内外研究情况。在此基础上,总结了热致变色涂层技术的发展规律及趋势,并对我国热致变色涂层技术的后续发展提出了建议。 >计算材料学
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2015, 45(1).
摘要:
空间斯特林发电机热头在工作中要承受严酷的高温高压的工况,为了保证其长寿命和高效换热等要求,需要对斯特林发电机热头的材料、结构等方面进行分析和优化设计。本文初步介绍了空间斯特林发电机热头结构设计的要求和准则,分析了热头结构设计的难点和关键点及解决途径。采用有限元分析方法,开展了斯特林发电样机热头的温度和压力综合应力分析和热头结构的优化设计。加工完成的热头结构的工作性能满足斯特林发电机样机的要求,初步验证了设计方法和途径的正确性。 -
2015, 45(1).
摘要:
运用Thermo-Calc 计算软件分析碳化物对热作模具钢性能的影响,对新型热强耐蚀钢的合金成分进行了初步设计,并对该成分合金钢的组织性能进行了试验表征。结果表明,该钢种的基体组织为回火马氏体,其上有碳化物均匀,弥散分布;该钢种室温抗拉强度高达2 067 MPa,在620℃回火2 h 时硬度为50HRC 左右,在NaCl 腐蚀环境中耐蚀。 -
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摘要:
以光学滤光片薄膜边缘应力作为对象,研究了Ge/ ZnS 单、多层光学薄膜应力的变化规律。通过实验研究了离子束轰击能量以及真空退火温度等因素对Ge/ ZnS 光学薄膜应力类型、大小、变化及其分布的影响规律。ZnS 薄膜的应力为压应力,采用离子束辅助工艺后薄膜边缘应力变得均匀;真空退火使ZnS 薄膜的应力减小为原来的一半。通过优化沉积参数和张应力、压应力薄膜的组合降低了Ge/ ZnS 多层光学薄膜的应力,结果表明其平均应力分别为0. 1 MPa,而且处于压应力状态。 >新材料新工艺
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摘要:
支撑筒用于运载火箭与卫星之间的连接,支撑筒的阻尼减振效果决定了卫星能否正常工作。T700S/ AG80 复合材料制备的某支撑筒无法满足室温阻尼性能要求。本文通过两种途径提高了支撑筒的阻尼性能,第一种途径采用环氧丁腈预聚物861340 共混改性AG80 环氧树脂,当861340 含量为23% 时,改性树脂的阻尼性能最佳;第二种途径是对支撑筒进行分段铺层设计。共制备两个支撑筒1#和2#,1# 采用未改性复合材料,2#采用阻尼改性复合材料以及分段铺层,在纵向振动试验中,与1#结构振动响应相比,2#结构的响应下降了60. 5%;在横向振动试验中,与1#结构振动响应相比,2#结构的响应下降了20. 7%。 -
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摘要:
以甲基四氢邻苯二甲酸酐(METHPA) 为固化剂,利用自制的聚氨酯预聚体( PU) 改性环氧树脂(TDE-85)制备形状记忆聚合物。研究了形状记忆环氧树脂的力学性能、Tg 和形状记忆性能。研究表明,形状记忆环氧树脂的韧性得到明显的提高,Tg 得到了相应的下降,形状记忆性能良好,形状回复率皆在96% 以上,形状固定率约达100%。 -
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摘要:
以甲基四氢邻苯二甲酸酐( METHPA) 为固化剂,利用端羧基丁腈橡胶( CTBN) 改性环氧树脂(EP)制备形状记忆聚合物。研究了形状记忆环氧树脂的力学性能、玻璃化转变温度和形状记忆性能。研究表明,形状记忆环氧树脂的韧性得到明显的提高,Tg 得到了相应的下降,形状记忆性能良好,形状固定率皆在97%以上,形状回复率约达100%。 -
2015, 45(1).
摘要:
为满足复合材料在弯曲大变形工况下的使用,本文通过聚砜化学改性环氧树脂,制备高韧性碳纤维增强复合材料,文章中利用各种表征方法表征了复合材料力学性能、热性能和微观形貌。结果表明,增韧后弯曲强度达到1 206. 3 MPa;层间剪切强度111. 5 MPa;Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)1 108. 9 J/ m2;该材料长期使用温度不低于为130℃。并制备样件应变能杆实现了曲率半径小于20 cm 的卷曲试验,验证了材料具有优良层间韧性。 -
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摘要:
为考察在轨温度环境对J-47C 结构胶黏剂粘接性能的影响,利用动态热机械分析和热重分析方法,对其Tg、热分解温度进行了测试,掌握了胶黏剂的耐热指标。通过不同温度下力学性能测试,温度冲击及真空热循环试验研究了卫星特殊的温度环境对胶黏剂性能的影响。结果表明,J-47C 胶黏剂在高温以及真空热循环和温度冲击后其仍具有较高的力学强度保持率,满足卫星的温度环境对胶黏剂性能的需求。 -
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摘要:
为满足航天电子产品的工艺实施和空间服役要求,本文详细开展了MD-130 胶黏剂的固化工艺及空间适应性研究。结果表明,在150℃等温固化60 min 后其拉伸剪切强度达到18 MPa,表明其为优选的固化工艺。高低温环境冲击和低剂量的粒子辐照后胶黏剂固化反应更加充分,其芯片剪切强度提高,而大剂量辐照致使高分子降解现象明显,造成了胶接强度的降低。经环境试验后,MD-130 胶黏剂仍具有良好的力学性能,满足设计使用要求。 -
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摘要:
针对卫星太阳帆板驱动机构对恶劣环境下零件粘接的应用需求,研制开发了一种双组份环氧胶黏剂KH-A。KH-A 浇铸体的Tg 为143℃,KH-A 粘接45#钢时,其25℃时的拉剪强度为23. 0 MPa,125℃时达到20. 9 MPa。固化样片经1×108 rad γ-射线(60Co)辐照后,击穿强度由20. 1 升高到25. 2 kV/ mm。KH-A 浇铸体在真空下的总质量损失(TML)为0. 97%,可凝挥发物含量(CVCM)为0. 01%。KH-A 各项性能指标均满足产品设计要求。 -
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摘要:
对某热控涂层进行了快速高低温循环试验( -196 ~900℃),通过太阳吸收比、半球发射率检测和SEM 形貌等对涂层的热辐射性能进行分析。实验表明,经过热循环后,该涂层保持高吸收比的稳定状态(0. 87左右),而半球发射率从原始的0. 57 提高到0. 72,最后稳定在0. 75 左右。SEM 微观形貌研究表明,热循环实验使涂层表面的结晶度和晶粒大小发生变化,导致涂层热辐射性能改变。 -
2015, 45(1).
摘要:
对钛合金表面的PI/ MoS2 涂层进行了湿热老化试验,在70℃、98%RH 条件下存储长达27 d。采用衰减全反射红外光谱和透射红外光谱分别对涂层表面及涂层进行分析测试,利用X 射线光电子能谱对涂层表面成分进行分析。通过球盘摩擦试验机考察了湿热老化对润滑涂层的真空及大气摩擦性能的影响。采用拉脱法测试了湿热老化前后涂层附着力。结果表明,湿热会导致PI/ MoS2 润滑涂层表面的胶黏剂聚酰亚胺被水解侵蚀,膜层表面深度在50 nm 以内的部分MoS2 被氧化。湿热试验前后涂层的真空耐磨寿命降低13%,大气耐磨寿命降低16%;真空摩擦因数略有增加且波动增大,而大气摩擦因数显著增加,涂层附着强度也略显降低。 -
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摘要:
为解决陶瓷基底金属薄膜一体化部件的激光微加工精度问题,研究了纳秒脉冲激光作用于Cu(Ni80Cr20) -Al2O3 复合机体的薄膜/ 基底界面分离机制。结果表明:激光刻蚀Cu 时,光斑扫过的区域的Cu 能够完全气化,得到较光滑的图案;在刻蚀Ni80Cr20 时,光斑扫过的区域首先被氮化,随后氮化层剥离,导致刻蚀图形边沿粗糙。激光光斑能量呈高斯分布,使得Ni80Cr20 氮化程度不均匀,是影响刻蚀精度的主要原因。利用波前衍射变换技术将光斑能量由高斯分布转换为能量呈平顶分布,在激光能量大于5. 4 mJ 时,厚度4 μm 的Ni80Cr20 层均匀氮化剥离,实现了Ni80Cr20 -Al2O3 组合体高精度、基底无损伤刻蚀。 -
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摘要:
采用非平衡磁控溅射技术在40Cr、9Cr18、GCr15、TC4 及LY12 等5 种金属基体上沉积了钨掺杂含氢类金刚石(W-C:H)薄膜。采用Raman 光谱仪、扫描电子显微镜、纳米硬度计及纳米划痕仪分别测试了薄膜的微结构、厚度、硬度及附着力,采用球-盘摩擦试验机及光学轮廓仪分别在干摩擦和PFPE 脂润滑条件下评价了5 种金属材料基体上薄膜的摩擦磨损性能。薄膜性能测试结果显示,该厚度为1 μm 的薄膜具有典型的类金刚石结构,硬度与弹性模量分别为11.56 和128.34 GPa,附着力为645 mN;摩擦试验结果显示,在干摩擦条件下几种金属基体表面W-C:H 薄膜的摩擦因数和磨损率差别比较显著,而在脂润滑条件下基体材料的影响较小;与干摩擦条件相比,脂润滑条件下薄膜的磨损可减少60% ~75%;在干摩擦与脂润滑条件下,9Cr18 与40Cr 基体上的W-C:H薄膜摩擦体系分别具有最小的磨损率1.71×10-7 mm3 / (N·m)及4.55×10-8 mm3 / (N·m)。 -
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摘要:
采用Cu 作为中间层实现了Ti53311S 合金的TLP 连接,通过SEM、EDS 方法分析了接头界面的微观组织,研究了接头界面微观组织及力学性能随TLP 连接温度及保温时间的变化规律。结果表明:TLP 连接接头的典型界面结构为Ti53311S/ β-Ti/ Ti、Cu(Sn)金属间化合物/ β-Ti/ Ti53311S。随着TLP 连接温度的升高或保温时间的增加,焊缝宽度逐渐增加,Cu 元素向母材侧的扩散程度更加充分,化合物相分解消失,接头室温抗拉强度先大幅升高后趋于稳定,连接工艺为980℃ /20 min 时,接头抗拉强度达到最大值899 MPa。 -
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摘要:
研究了搅拌针长度对Al5754/ Al6111 搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响。结果表明,在保持轴肩压入深度为500 μm 条件下,搅拌针长度从1. 6 mm 增加到2. 0 mm 的过程中,点焊接头的力学性能无明显变化;当搅拌针长度继续增加到2. 2 mm 时,点焊接头的力学性能迅速提高。通过分析提出高度锯齿状的HOOK形貌是点焊接头力学性能提高的主要原因。 >计算材料学
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摘要:
采用BNi68CrWB 粉末作为连接材料,利用真空钎焊工艺成功制备了C/ C 复合材料与镍基高温合金(GH600)的连接试样。并借助扫描电子显微镜和材料万能试验机,研究钎焊接头微观组织结构和室温及高温(700℃)下的抗剪切性能。结果表明,使用BNi68CrWB 粉末可以实现C/ C 与GH600 的钎焊连接,接头的断裂位置为C/ C 复合材料母材;与室温条件相比,钎焊接头在700℃下的抗剪强度较低。 >新材料新工艺
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摘要:
采用SnPb、InPb 和InPbAg 三种钎料对航天器控制系统中的AuNi9 刷丝进行了钎焊试验,对钎焊接头的力学性能、断口形貌以及微观组织、化合物相成分进行对比分析,探讨改进后钎料对钎焊接头化合物层形成的影响。结果表明,SnPb 钎料钎焊AuNi9 刷丝接头区域靠近金合金一侧产生了明显的化合物,主要包括:AuSn4及AuNi2Sn4 和Ni3Sn4 化合物相。InPb 钎料能明显降低钎焊接头脆性,接头区域未发现金属间化合物的产生。InPbAg 钎料不仅能保护铜导线的镀银层,而且钎焊接头还会产生细小的强化相Ag2In,增强接头剪切强度。 >测试分析
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2015, 45(1).
摘要:
管路接头在拆除时发生螺纹失效,本文对失效螺纹结构件形貌观察与测量,并对其材质进行硬度检验、金相分析。结果表明,管路接头螺纹发生了咬死,属损坏程度最严重的一类黏着磨损。依据黏着磨损发生的机理,结合螺纹连接结构的装配原理,最终确定选用同一种材料作为摩擦副是导致接头螺纹发生黏着磨损的内因;柱塞接头与螺纹接头间隙过小,导致安装过程中接头螺纹的螺纹齿形受损,产生多余物堆积,造成外套螺母向一侧偏斜是造成此次螺纹副发生咬死的主要原因。 -
2015, 45(1).
摘要:
某天线系统同步铰链接头在进行展开试验时发生接头齿轮断裂。试验结果表明,其原材料的金相组织、化学成分和力学性能均满足标准要求,通过扫描电镜对断齿断口进行微观形貌观察发现,其中一断齿的裂纹源区有明显的疲劳条带,其他断齿均为塑性过载断裂形貌,结合天线系统试验过程,判断其失效机理为个别轮齿疲劳开裂引起其他齿塑性过载断裂,最终导致整体铰链接头的失效。 >工程实践
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摘要:
某成膜基板在烧结后出现了析出透明物质的异常现象,严重影响了基板的键合强度。通过外观检查、SEM 分析和能谱分析等手段,确定析出物为导体浆料中的玻璃相。分析结果表明,印刷厚度较厚是造成本次基板烧结异常的主要原因,但降低印刷厚度会对产品电性能产生影响。
