• 2019年第49卷第2期文章目次
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    • >综述
    • 硬质芳香族聚酰亚胺泡沫的研究进展

      2019, 49(2):1-6. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.001

      摘要 (1222) HTML (1766) PDF 3.20 M (2367) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了硬质芳香族聚酰亚胺泡沫的最新研究进展,主要介绍了硬质芳香族聚酰亚胺泡沫的主要组分、结构与性能、制备工艺以及商品化产品的性能与应用。分析了硬质聚酰亚胺泡沫在制备与研究过程中存在的问题,展望了硬质聚酰亚胺泡沫的未来发展趋势。

    • 改性双氰胺研究进展

      2019, 49(2):7-10. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.002

      摘要 (2077) HTML (2352) PDF 775.52 K (2746) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对双氰胺固化温度较高、在环氧树脂中分散不均等缺点,综述了物理和化学改性方法对双氰胺固化反应活性和储存性能的影响,结合双氰胺的固化机理,分析了双氰胺的改性原理,展望了其未来的发展方向。

    • >计算机材料学
    • 含矩形缺陷结构纤维全缠绕气瓶的爆破压力预测

      2019, 49(2):11-18. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.003

      摘要 (1402) HTML (1240) PDF 7.32 M (1733) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用数值模拟与理论分析相结合的方式对含矩形缺陷纤维全缠绕气瓶的力学行为进行分析。基于Hashin准则进行损伤模式表征以及损伤起始判定,并使用参数退化的损伤演化法则,使用FORTRAN语言编写了适用于ABAQUS/Explicit求解器的VUMAT子程序。选择缠绕顺序为[90°2/18.9°2/90°2/28.9°2/90°2]纤维全缠绕气瓶为研究对象,分析矩形缺陷深度对于纤维缠绕气瓶应力水平影响。基于缺陷深度对筒体各层周向及轴向应力的影响,采用修正方法提出含缺陷纤维全缠绕气瓶爆破压力预测模型,模型预测结果与有限元模拟结果一致。对含不同缺陷深度的爆破压力做出预测,分析结果表明,当缺陷深度大于1.26mm时,爆破压力迅速下降,影响气瓶正常使用。

    • 编织复合材料预制体铺覆成型的数值模拟

      2019, 49(2):19-23. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.004

      摘要 (1185) HTML (1209) PDF 8.26 M (2011) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对平面编织复合材料预制体在曲面铺覆过程中的局部变形,建立了三维有限元模型,利用商业有限元软件Abaqus模拟了预制体在铺覆成型过程中的纤维束变形规律。研究了0°和45°碳纤维织物在球面铺覆过程的变形过程和局部剪切变形。结果表明,纤维束之间的滑动和纤维束起皱是该预制体在球面铺覆过程中的典型变形模式。在0°织物的球形铺覆变形中,0°和90°纤维束的剪切变形角最小,45°方向纤维束的剪切变形角最大;在45°织物的铺覆变形中,0°和90°纤维束的剪切变形角最大,45°方向纤维束的剪切变形角最小。

    • 矿浆泵叶轮磨损数值模拟及陶瓷防护研究

      2019, 49(2):24-29. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.005

      摘要 (1132) HTML (1344) PDF 10.68 M (1992) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决矿浆泵叶轮磨损腐蚀导致的矿浆泵寿命短、可靠性较差等缺陷。本文通过Fluent软件对矿浆泵叶轮进行了磨损特性的数值分析。模拟得到主要磨损区为叶片进出口压力面,与实际磨损情况基本一致。结合陶瓷涂层耐磨耐腐的特点,采用冷喷涂的方法制备了高铬铸铁基体AT13陶瓷涂层表面试样。测试结果表明:涂层显微硬度高达1020HV;磨损试验测得涂层试样损失质量仅为5.1mg;X射线衍射分析出涂层与基体结合良好;平均孔隙率为1.25%。涂层试样的表面硬度和耐磨性远高于高铬铸铁,涂层质量较好,该涂层工艺可以为矿浆泵叶轮防护提供技术参考。

    • >新材料新工艺
    • 纳米隔热材料的热导率变化规律

      2019, 49(2):30-35. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.006

      摘要 (1384) HTML (1793) PDF 1.19 M (2070) 评论 (0) 收藏

      摘要:为认识和掌握纳米隔热材料的热导率变化规律,以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、炭黑为遮光剂、石英纤维为增强体,采用溶胶-凝胶工艺结合超临界干燥技术制备了纳米隔热材料,并采用热导率测试仪、N2吸附-脱附、SEM、激光粒度仪对材料进行了表征。测试结果表明:未添加炭黑的材料常压热导率随表观密度的变化以203kg/m3为分界点,分界点之前随表观密度的增大线性降低,分界点之后则随表观密度的增大线性升高,并且后一阶段较前一阶段变化快。孔隙率相同时,常压热导率随炭黑含量的增加先降低后稍有升高,极限真空热导率逐渐降低,而常压条件下的气相热导率增大。在半对数坐标系中,气相热导率随环境气压的下降而降低,并且依据降低速率可以划分为三个阶段,101.325~30kPa之间下降最快,且变化值约为6mW/(m·K);30~0.1kPa之间下降较快,且变化值约为2mW/(m·K);0.1~0.01kPa之间下降最慢,且基本可以忽略不计。材料常压热导率最低值为16.62mW/(m·K),添加5wt%的炭黑后可以进一步降低至14.50mW/(m·K)。

    • 国产Hi-Nicalon型SiC纤维热处理后微观结构及性能演化

      2019, 49(2):36-40. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.007

      摘要 (1657) HTML (777) PDF 8.05 M (2089) 评论 (0) 收藏

      摘要:为考察国产Hi-Nicalon型SiC纤维在高温下的结构-性能演化规律,对国产Hi-Nicalon型SiC纤维分别在空气和氩气环境下进行了不同温度热处理,并对纤维的微观结构及纤维束丝力学性能演化进行了表征与测试。结果表明,在空气环境下,当超过1100℃时,国产Hi-Nicalon型SiC纤维束丝强度开始下降,伴随着纤维表面生成SiO2氧化膜,当温度超过1200℃时,纤维表面会形成SiO2氧化膜鼓泡。在氩气环境下1100~1500℃时,纤维束丝强度开始发生缓慢劣化。当热处理温度超过1500℃时纤维束丝强度开始加速劣化,伴随着纤维开始发生β-SiC到α-SiC相变以及SiC晶粒尺寸增大。

    • 缠绕用低温快速固化氰酸酯树脂的改性

      2019, 49(2):41-45. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.008

      摘要 (1145) HTML (936) PDF 1.08 M (2105) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对湿法缠绕工艺,在不影响固化温度条件下用TDE-85对氰酸酯树脂进行改性,对改性前后树脂性能进行对比研究。结果表明:环氧与催化剂混合物在40℃时黏度低于1Pa·s,且能维持超过214min,能够满足湿法缠绕的工艺需求;环氧含量低于10wt%时,起始固化温度不超过77℃,在80℃的凝胶时间为30min左右,仍满足低温快速固化要求;当TDE-85含量为10wt%时,树脂浇铸体力学性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为46.2、83.4MPa、10.8kJ/m2;但环氧的加入对氰酸酯的吸湿性和耐热性能均有一定负面的影响。

    • 2050铝锂合金形变热处理工艺

      2019, 49(2):46-49. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.009

      摘要 (1482) HTML (969) PDF 8.37 M (1815) 评论 (0) 收藏

      摘要:为获得较优的2050铝锂合金形变热处理工艺,本文采用正交试验和极差分析探究固溶温度、预变形量、时效温度与时效时间对合金力学性能和组织的影响。通过TEM、金相分析不同工艺下材料的微观结构,探究其与力学性能间的影响关系。结果表明,固溶温度525℃,预变形量12%,时效温度160℃,时效时间48h的工艺参数能够获得较优综合力学性能。

    • 选择性激光烧结尼龙材料及其挡水板制件性能研究

      2019, 49(2):50-53. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.010

      摘要 (1460) HTML (919) PDF 4.07 M (2040) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用SLS尼龙12设计并成形了某箭体低承载挡水板薄壁结构,重点就SLS尼龙12及其碳纤维增强材料的力学、热学、断口微观形貌以及制件SLS工艺参数进行了研究。研究表明,选用牌号X1556尼龙12作为挡水板材料,其无缺口冲击强度81.2kJ/m2,断裂伸长率26.9%,烧结窗口温度差26.0℃,材料具备良好的抗冲击强度、断裂韧性和较宽的烧结窗口温度范围。优化设置成形工艺参数,如预铺粉起始温度为155℃,预铺粉保持温度168℃,加工温度169℃,填充速度4000mm/s,成形的挡水板制件外观良好,并且该制件通过了防水及耐热试验考核验证,为SLS尼龙成形技术在航天领域中的拓展应用打下基础。

    • 固溶时间对激光选区熔化AlSi10Mg显微组织及显微硬度的影响

      2019, 49(2):54-58. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.011

      摘要 (1186) HTML (1000) PDF 12.13 M (2052) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用SEM、EDS、显微硬度等分析方法研究了535℃固溶温度下不同固溶时间对激光选区熔化(Selective laser melting)AlSi10Mg铝合金显微组织及显微硬度的影响。结果表明,在535℃固溶温度下,由纳米尺寸网状Al-Si共晶和过饱和α-Al固溶体组成的激光选区熔化AlSi10Mg显微组织对固溶时间非常敏感,固溶2min后熔池边界及网状共晶组织消失,固溶5min后共晶Si便发生明显球化,共晶Si尺寸随着固溶时间的延长而增大。伴随着显微组织的变化,AlSi10Mg的显微硬度从固溶前的HV(119±3.2)迅速降低,并随着固溶时间的延长最终稳定在HV57左右。

    • 银基复合材料电刷的摩擦磨损特性

      2019, 49(2):59-65. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.012

      摘要 (1076) HTML (1716) PDF 3.70 M (1886) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于Archard模型建立了电刷与导电环之间摩擦过程的磨损模型。搭建了导电环摩擦磨损试验台,对银基复合材料电刷的电接触摩擦磨损性能进行了实验验证。结果表明,大的接触压力会使表面微凸体更容易发生塑性变形而形成磨屑;载流会在电刷材料表面形成波纹状磨痕并产生粉末状的磨屑;磨损率在磨损初期会由于接触面积较小和表面加工硬化的作用出现先升后降的变化规律;对磨损率模型进行修正,使该磨损率模型对银基复合材料电刷磨损率的预测较为准确,为进一步研发银基复合材料电刷提供了理论指导和实验依据。

    • >测试分析
    • 2219铝合金搅拌摩擦焊结构ECA评定

      2019, 49(2):66-71. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.013

      摘要 (1520) HTML (634) PDF 1.82 M (2009) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于含缺陷结构断裂评定的COD设计曲线与净截面屈服失效判据,对2219铝合金搅拌摩擦焊结构进行了工程临界评定(ECA)。分析了2219铝合金搅拌摩擦焊接头焊核区、热机影响区、热影响区和母材区的临界裂纹尺寸,确定了不同载荷水平下2219铝合金搅拌摩擦焊结构的表面缺陷容限,并对特定内压下2219铝合金运载火箭贮箱筒段搅拌摩擦焊纵缝进行了ECA评定,为2219铝合金搅拌摩擦焊结构的断裂控制提供了参考。研究结果表明,纵向前进边热影响区为2219铝合金搅拌摩擦焊接头断裂控制的关键区域,特定内压条件下给定的表面缺陷可以接受。

    • AHPSO-SVM预测超声内圆磨削ZTA陶瓷的边界损伤

      2019, 49(2):72-76. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.014

      摘要 (1038) HTML (714) PDF 1.95 M (1839) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决普通加工方式易出现工程陶瓷边缘碎裂的问题,本文对超声内圆磨削工程陶瓷边界损伤预测系统进行了研究。在35kHz轴向超声磨削与普通磨削两种条件下独立进行试验,运用支持向量机研究工艺参数与边界损伤影响规律,采用改进的粒子群算法优化支持向量机,建立采用混合核函数的AHPSO-SVM预测模型。研究结果表明,超声激励下试件边界损伤降幅为10.05%~21.23%,AHPSO-SVM预测模型MSE为0.3784、平均相对误差为1.3690%、30次适应度值标准差为0.0202。相比于普通磨削,超声磨削可使ZTA陶瓷边界损伤值显著降低;建立的AHPSO-SVM模型具有较好的学习能力、泛化性能与良好的稳定性。

    • UHMWPE/LDPE层合板复合材料损伤声发射信号识别

      2019, 49(2):77-81. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.015

      摘要 (1603) HTML (596) PDF 1.21 M (1816) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了掌握UHMWPE/LDPE复合材料的损伤机理,运用声发射技术结合聚类分析方法建立不同损伤形式的声发射信号训练样本,通过神经网络实现损伤信号的识别,并分别探讨了训练函数、传递函数、网络结构等因素对识别率的影响。研究表明,由系统聚类可提取幅度、峰值频率、持续时间为模式特征,结合K-means聚类可建立11个类别共583信号的训练样本。以混淆矩阵为识别率指标,当训练函数为traingdx、隐层/输出层传递函数为tansig/logsig、隐层神经元数量为70时,网络的识别率达97.2%,为基于声发射技术的热塑性基体复合材料损伤识别提供参考。

    • >工程实践
    • 尾翼盒段主承力结构用高温固化碳纤维复合材料性能应用研究

      2019, 49(2):82-85. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.016

      摘要 (1112) HTML (979) PDF 785.48 K (1942) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得成套材料性能数据,为制件工艺性提供支持,并确定是否满足民用飞机设计和使用要求等,针对两组各三个批次的高温固化环氧树脂碳纤维复合材料,采用热压罐工艺制备,并对预浸料及层合板物理性能和3种环境条件下的基本层合板力学性能进行了研究。结果表明,两组预浸料树脂挥发份小,树脂流动度和凝胶时间适中,工艺性良好;该两组复合材料孔隙率小,纤维体积分数适中,耐温、耐湿热和界面粘结性能均较好,且M21体系复合材料的综合性能稍优于CYCOM977-2体系复合材料,其结果均基本能满足某型民机尾翼盒段设计和使用要求,为该类材料的后续应用发展提供了依据。

    • 航发涡轮叶片气膜孔的磨削加工实验

      2019, 49(2):86-89. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.017

      摘要 (2026) HTML (936) PDF 3.36 M (1891) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前航空发动机涡轮叶片气膜孔加工精度低和重熔层难去除的问题,提出了“电火花打孔、磨削扩孔”的新型气膜孔加工工艺,研制出小孔磨削专用微细CBN砂轮并对电火花气膜孔进行了磨削工艺实验。实验结果表明:经磨削加工后气膜孔圆度降低50.9%,孔径尺寸标准差降低90.7%,表面粗糙度降低65.9%,重熔层被全部去除,证明了航发涡轮叶片气膜孔磨削加工的可行性。

    • 卫星用蜂窝板常温胶接工艺

      2019, 49(2):90-94. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2019.02.018

      摘要 (1234) HTML (783) PDF 2.73 M (2007) 评论 (0) 收藏

      摘要:对J-133常温胶接蜂窝板的工艺特性进行对比分析,优选出合适的工艺方法,通过正交试验研究刷胶量、均压板厚度、打压压力对胶接质量的影响,优选出最佳的工艺参数,成功制备验证件。研究表明:最佳涂胶方式为“在面板胶接面依次涂胶,垫一层30g/m2碳毡,再刷上剩余胶液”;热压罐打压方式优于真空袋加压;在一定范围内的均压板厚度对蜂窝板的90°剥离强度影响最大,刷胶量的影响次之,打压压力影响最小;最优的工艺参数组合为:刷胶量350g/m2,均压板厚度为1.5mm,打压压力0.15MPa。根据最佳工艺参数制备出的J-133常温胶接蜂窝板,其胶接质量和力学性能与J78B胶膜中温固化的蜂窝板相近,满足航天设计要求。

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