- 2016年第46卷第2期文章目次
>综述
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2016, 46(2).
摘要:
基于航天材料在轨将遭遇多种空间环境的作用且不同空间环境对航天材料的损伤存在一定的关联性,本文首先对航天材料的空间环境及效应进行了介绍,接着对真空、温度、微重力、等离子体、粒子辐射、太阳电磁辐射、空间大气、空间碎片及微流星体、空间污染、空间动力学、腐蚀及空间生物等环境对航天材料的损伤机制及不同损伤机制之间的关联性进行了研究,最后对需要进一步研究和关注的方向进行了讨论并给出了发展建议。 >计算材料学
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2016, 46(2).
摘要:
基于热传导定律和固化动力学理论,建立了热固性树脂基复合材料固化过程的三维有限元模型,通过与文献实验结果的比较,验证了该模型具有较高的可靠性。采用该模型计算了AS4/3501 层合板挖补修理固化过程的温度场和固化度场,并分析了固化温度及升温速率对补片中心点温度场和固化度场的影响。结果表明:在固化反应的起始阶段,固化温度和升温速率对补片温度和固化度的影响很小;随着固化反应的进行,固化温度和升温速率对补片温度和固化度的影响越来越大;在第二次升温阶段初期,固化温度对补片中心点温度的影响又逐渐缩小;在每次保温阶段末期,补片温度和固化度不再受升温速率的影响。 >综述
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摘要:
以短切碳纤维、热固性酚醛树脂为原料,经真空成型得到短切碳纤维预制体(Fiberform),再以Fi鄄berform 为骨架、酚醛树脂溶液为浸渍液,经反应干燥得到酚醛浸渍碳烧蚀体( PICA)。结果表明:Fiberform 具有明显的各向异性,当Fiberform 的密度由0. 13 g/ cm3增大到0. 18 g/ m3 时,其纵向压缩强度由0. 10 MPa 增大到0. 39 MPa,横向压缩强度由0. 33 MPa 增大到0. 79 MPa。PICA 具有酚醛气凝胶/ 碳纤维复合型结构,其密度可以通过控制酚醛树脂溶液浓度来调节。当PICA 的密度由0. 27 g/ cm3增大到0. 43 g/ cm3,其纵向压缩强度由0. 45 MPa 增大到2. 42 MPa,横向压缩强度由1. 36 MPa 增大到3. 12 MPa。PICA 的隔热性能与Fiberform 相近,其纵向和横向热导率分别为0. 08 和0. 11 W/ (m·K)。 -
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摘要:
以全氢硅氮烷树脂为成膜物,以纳米SiO2为填料,在石英织物表面制备出了防潮性能优良的陶瓷前驱体基防潮涂层。采用SEM、EDS、IR、DSC-TG 等研究了防潮涂层在固化和高温加热过程中的结构变化,测试了其防潮性能。结果表明,在40益、95%湿度环境下放置24 h,该防潮涂层可将石英织物的吸潮率从11郾71%降到0郾31%,且涂层主要组分与石英织物基材组分一致,因而其无线电波透过能力与石英织物基材相近。 -
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摘要:
以2400 tex 无捻玻璃纤维粗纱为原料,在SGA598 型三维织机上制备出一种三维浅交弯联机织复合材料预制体,使用硅烷偶联剂KH-570 作为表面活性剂,采用涂抹、浸泡的方法对预制体进行表面处理以改善复合材料的界面性能。以环氧树脂E51 和固化剂聚醚胺WHR-H023 以质量比3 颐1 的比例组成树脂体系,并将经过表面处理的预制体与树脂基体以质量比1 颐1 的比例通过手糊的方式复合成型,制得三维浅交弯联机织复合材料。分别借助傅里叶红外光谱仪、原子力显微镜、万能材料试验机、扫描电镜等仪器来测试与验证KH-570 对预制体及复合材料的处理效果。结果表明,经过KH-570 处理后,预制体表面粗糙度增大、比表面积增加,从而使得纤维与树脂界面结合更加紧密;复合材料的弯曲性能随着KH-570 的增加而增强;复合材料主要破坏形式为纤维断裂,纤维在树脂中抽拔现象较少。 >新材料新工艺
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摘要:
采用两种浸胶工艺制作树脂分布不同的3 种规格蜂窝芳纶纸蜂窝,对蜂窝进行力学性能测试和蜂窝孔壁树脂分布微观观察,研究了酚醛树脂分布、蜂窝孔壁厚度对芳纶纸蜂窝力学性能的影响。结果表明:酚醛树脂充分流淌后会使蜂窝的压缩强度提高8% ~40%,剪切强度下降9% ~21%;树脂在蜂窝节点端部形成胶柱是蜂窝压缩性能提高的主要原因,但胶柱的形成会使蜂窝孔壁的平均厚度下降,导致蜂窝的剪切性能下降。 -
2016, 46(2).
摘要:
为提高树脂基摩擦材料摩擦因数稳定性,改善其抗热衰退性能。以碳纤维作为增强纤维,采用热压成型工艺制备碳纤维增强树脂基摩擦材料;用XD-MSM 型定速摩擦试验机测定摩擦磨损性能,研究了不同含量碳纤维增强对树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响;利用VK-X200 三维激光扫描显微镜观察了摩擦材料磨损后表面的微观形貌并探讨其磨损机理。结果表明,碳纤维增强树脂基摩擦材料的硬度、压缩强度和剪切强度均得到提高,并随碳纤维含量的增加而逐渐增大;碳纤维增强作用提高了树脂基摩擦材料的耐磨性和摩擦因数的稳定性,改变了树脂基摩擦材料的摩擦磨损形式;碳纤维含量为4wt% 的增强树脂基摩擦材料摩擦因数稳定性较高,抗热衰退性能较好,磨损机制主要为疲劳磨损。 -
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摘要:
用正六边形代替实际蜂芯,推导了夹层结构的平压强度与芯子宽厚比的关系,并对八种规格的芯子平压强度进行统计,统计结果虽然与推导的结果有偏差,但规律却是一致的,即蜂窝夹层结构的平压强度随着芯子宽厚比d / ts增大呈负指数减小。 -
2016, 46(2).
摘要:
针对相对疏松的铸造钛合金和相对密实的锻造钛合金的焊接问题,开展了两种状态的TC4 钛合金电子束焊接工艺研究,对比了不同焊接参数对焊接质量的影响。研究结果表明,采用方波扫描可以较好地实现铸造钛合金与锻造钛合金的连接,焊缝成形良好,内部无缺陷;焊接接头力学性能分析表明,拉伸断裂位置全部在铸件母材区一侧。实焊结果证明,电子束焊接可以实现异种状态TC4 钛合金焊接的工程化应用。 -
2016, 46(2).
摘要:
为探究自冲铆接技术与粘接技术的结合性能,本文对8090 铝锂合金及5052 铝合金两种材料的同种组合分别使用3M-DP100PLUS 和3M-DP100 两种胶黏剂进行粘接后再采用自冲铆技术铆接的组合连接方式制备单搭自冲铆-粘接接头,并通过静力学拉伸-剪切试验测试接头的强度。对结果分析表明:胶黏剂的黏度对自冲铆接头的成形质量和强度影响很大,对接头的能量吸收的影响很小。选用合适的胶黏剂是可以更好地实现两种连接技术结合的。 -
2016, 46(2).
摘要:
采用TiAlN 涂层硬质合金麻花钻对钛合金(TC4)进行钻削试验,研究了切削用量对轴向力、加工孔壁表面粗糙度和切屑形态的影响。结果表明:轴向力随着进给量的增加而增加,轴向力随着转速的增加而减小。运用指数公式模型对轴向力实验结果进行回归分析,得到轴向力与转速以及进给量之间的关系式,并对该方程进行了检验验证误差均小于7%;随着进给量的增加断屑能力逐渐增加,切屑长度逐渐变短。在低转速和进给量为50 mm/ min 时切屑形态为短螺旋形切屑,此时排屑和孔壁粗糙度均为最佳。 -
2016, 46(2).
摘要:
为研究铆钉数量及铆钉间距对自冲铆接头性能的影响,首先采用数值模拟和试验的方式优化了铆接参数,制备了三组不同形式接头;基于拉伸-剪切实验研究了各组接头的静力学性能及其失效形式;并运用MATLAB 2014b 用户自定义开发平台精确计算出各组接头的能量吸收值。结果表明:数值模拟结果与实验具有良好的一致性;单铆钉接头失效形式为铆钉从下板完全拉出,双铆钉接头失效形式为板材断裂失效;双铆钉接头性能明显优于单铆钉接头,而铆钉间距对接头静失效载荷和能量吸收性能的影响较小。 >测试分析
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摘要:
为实现厚度较薄固体板状材料热物性的准确测试。基于平行热线法基本原理,将温度测点由原来与热线平行布置,改为试样厚度方向布置,并考虑热穿透效应的影响,利用数值解法结合计算机编程直接测算材料热导率及热扩散率。研制了热物性智能测试系统,对硼硅玻璃、石棉、硅藻土耐火砖等进行热物性测试实验,结果表明与国家标准测试方法测试值和文献值较为吻合。考虑热穿透效应的影响,通过适当的数据处理手段,不用通过熔融加厚也可实现薄固体板状材料热物性的准确测试,有效拓展了热线法应用范围。 -
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摘要:
通过拉伸实验获得碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/ PEEK)拉伸性能随温度的变化关系,并利用扫描电子显微镜观察断口形貌,研究分析了材料高温损伤机理。结果表明,随着环境温度的升高,碳纤维/PEEK 的弹性模量与拉伸强度显著降低,在温度达到220益时,分别下降89. 20% 和71. 18%;断裂伸长率持续上升,在220益时达到8. 84%。弹性模量与断裂伸长率在Tg附近变化显著,主要原因是高温下纤维/ 树脂界面脱粘和树脂由玻璃态转化为高弹态后拉伸性能的显著变化。借助有限元方法计算由该材料制成的驾驶舱方向舵踏板在不同温度下的疲劳寿命,得出疲劳寿命随温度的升高而下降。在Coffin鄄Manson 方程和通用斜率方程的基础上总结得出该材料疲劳寿命与温度的关系。 -
2016, 46(2).
摘要:
研究了保温时间、升温速率、预处理温度等对玻璃纤维增强酚醛基复合材料线胀系数测试的影响。结果表明,玻璃纤维增强酚醛基复合材料在加热条件下进一步固化,造成样品收缩与样品受热膨胀相抵消,升温曲线出现平台。因此,测试前应对样品进行预处理,处理温度高于试样最终的测试温度,低于样品固化温度,以免材料内部结构发生变化;设置合适的升温速率,升温速率低,增加了时间成本,升温速率太高,测温热电偶引入的误差增加,且不均匀的加热使试样产生热应力,影响试验结果。 -
2016, 46(2).
摘要:
摇利用超声波水浸聚焦入射法对1 mm 厚的SUS304 奥氏体不锈钢板点焊接头进行超声C 扫描成像检测;研究了不同焊接工艺参数下获得点焊接头的超声波C 扫描图像特征,据此分析了接头的焊核直径,并与焊核切口端面尺寸进行了比较;对点焊接头进行了拉伸—剪切试验,测试了接头的力学性能。结果表明:超声波水浸聚焦入射法能够观测出点焊焊核直径,并能有效地观测出焊核内部形貌特征。当焊接电流为定值(4kA),供给压力为0. 15 MPa 时,接头出现飞溅、焊穿等缺陷,并且在超声波C 扫描图像中能够清晰地反映出来;当供给压力为0. 45 MPa 时,虽然点焊焊核直径增大,且未出现焊接缺陷,但是过大的供给压力导致接头厚度变小,影响了接头抗拉强度。当供给压力为定值(0. 4 MPa),焊接电流为9 kA 时,在C 扫描图像上同样反映出飞溅、焊穿等典型的焊接缺陷,此时接头的失效载荷及能量吸收值急剧下降。 -
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摘要:
以1420 铝锂合金(AL1420)为载体制备其同质及其与H62 铜合金( H62)、Q215 镀锌钢( Q215)和TA1 工业纯钛(TA1)异质单搭自冲铆接头。通过静力学试验分析各种接头的静失效载荷及能量吸收性能;就其失效模式分析推断其宏观失效机理。结果表明:TA1-AL1420 接头静失效载荷最高,Q215-AL1420 接头能量吸收性能最强;除TA1-AL1420 接头外,其余各组接头失效位移呈现出的大小规律与能量吸收值的高低规律一致。当上下板材屈服强度相差不大时,接头的失效模式均为下板与铆钉分离;相差较大时,主要以屈服强度较低板断裂失效。 >工程实践
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摘要:
复合材料管件在使用时需与接头粘接,粘接的强度常常决定了整个管件的承载能力。本文首先用有限元方法分析了记忆合金箍环对复合材料圆管接头承拉能力的影响,再通过两组轴拉静力试验测试了记忆合金箍环对复合材料圆管拉伸强度的影响程度。试验结果表明记忆合金箍环能提高复合材料圆管接头拉伸强度10. 1%,能较好地提高连接性能,这与有限元分析结果相符,分析及试验结果对复合材料管件设计改进有指导作用。 -
2016, 46(2).
摘要:
分析了筒段产品和筒段成型模的特点,提出用脱模工装实现筒段产品和筒段成型模分离的思想。通过分析脱模工装的技术难点和脱模过程可能出现的状况,介绍了模具的设计和脱模过程。实践表明,此脱模工装结构合理,能满足筒段成型模脱模的需求。
