• 2020年第50卷第5期文章目次
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    • >综述
    • 单颗磨粒磨削实验及其数值模拟的研究进展

      2020, 50(5):1-7. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (999) HTML (668) PDF 823.52 K (2008) 评论 (0) 收藏

      摘要:单颗磨粒磨削是研究复杂磨削机理的重要手段,本文从单颗磨粒磨削过程和磨粒形状的角度阐述了磨削基础理论;概述了国内外学者以单颗磨粒实验研究材料去除、切削力研究进展;以数值模拟为基础,探讨了不同工艺参数对单颗磨粒磨削力、磨削温度、工件表面质量的影响规律。最后对单颗磨粒的实验及其数值模拟研究工作做了总结和展望。

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    • 国外低温复合材料贮箱渗漏性能研究进展

      2020, 50(5):8-13. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (821) HTML (609) PDF 1.53 M (1831) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对低温复合材料贮箱渗漏性能的研究背景、最新发展方向、研究现状进行了概述,重点介绍了复合材料低温微裂纹特性、复合材料低温渗漏性能及其机理模型,总结了减少复合材料低温微裂纹、降低复合材料低温渗漏率的方法。

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    • >计算材料学
    • 金属弹簧管性能影响因素的仿真分析

      2020, 50(5):14-19. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (1214) HTML (74) PDF 1.96 M (1762) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究高温密封组件金属弹簧性能,本文通过对波音公司编网状弹簧管结构和Streck心脏支架结构的研究,建立了编织弹簧的几何拓扑构型和数学模型,推导了弹簧直径计算公式。采用AUTODESK 3D-MAX构建了编织弹簧的仿真模型,用ANSYS仿真软件分别从编织丝直径、编织密度以及编织方法3方面探究不同测试对弹簧性能的影响。结果表明,增加弹簧丝直径、降低弹簧管轴向方向的编织密度、提高圆周方向的编织密度、向外的弹簧管编织方式可有效提高弹簧管的回弹性能。

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    • 波纹倾角对填充式波纹夹层结构超高速撞击防护性能影响

      2020, 50(5):20-24. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (1105) HTML (142) PDF 689.29 K (1585) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于SPH方法模拟了空间碎片撞击波纹倾角分别为30°、45°、56°和60°的填充式波纹夹层结构的过程,对其超高速撞击防护性能进行了比较,研究了波纹倾角对填充式波纹夹层结构超高速撞击防护性能的影响。结果表明,撞击形成碎片云的膨胀程度随波纹倾角的增大而变大,倾角为56°时该结构对空间碎片的破坏最大;四种结构所转化的不可逆功相差很小,波纹倾角对结构的不可逆功转换的影响较小;不同波纹倾角的结构航天器舱壁损伤不同,倾角为56°时航天器舱壁损伤程度最小,其在四种结构中具有最佳的防护性能。

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    • 脉冲激光刻蚀作用下冷喷涂沉积过程数值模拟

      2020, 50(5):25-30. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (698) HTML (574) PDF 1.95 M (1613) 评论 (0) 收藏

      摘要:脉冲激光会烧蚀材料形成表面微纳结构,研究该刻蚀作用下的冷喷涂沉积过程,以提高表面修复质量与效率。首先,结合脉冲激光作用过程与实验观测结果,建立了单/多粒子与基板的沉积模型;其次,运用热-结构耦合算法,对存在表面微纳结构时的粒子/基板碰撞过程开展数值模拟,研究了脉冲激光刻蚀作用对冷喷涂材料沉积过程的影响;最后,分析了脉冲激光-冷喷涂复合修复过程中材料的沉积机理。结果表明刻蚀作用形成的微纳结构使得粒子与基板的温度分布更加均匀、形变更加复杂,特别是碰撞中心区域的形变得到显著提升;且粒子与基板碰撞位置为微纳结构波峰时应变、温升最大,波谷时最小;脉冲激光-冷喷涂的沉积机理为塑性射流处的机械-物理结合与激光熔化区的冶金焊合。

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    • >新材料新工艺
    • Ca对Mg-5Al-8Zn-xCa镁合金显微组织与力学性能的影响

      2020, 50(5):31-38. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (1105) HTML (62) PDF 3.59 M (1692) 评论 (0) 收藏

      摘要:文 摘 采用重力铸造法制备了Mg-5Al-8Zn-xCa(x= 0, 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 质量分数, %)合金。使用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等研究了Ca含量对合金组织与力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-5Al-8Zn-xCa合金主要由a-Mg基体、b-Mg17Al12相、Mg32(Al, Zn)49相及MgZn2相和Al2Ca相组成。当Ca含量从1.75%增加到2.75%时,基体晶粒显著细化,b-Mg17Al12相由粗大的连续网状转变为细小的断续网状分布于晶界上,层片状Al2Ca相也显著细化,此时合金的拉伸强度达到最大值138 MPa,较未加Ca时提高了27.8%;Ca含量继续增加至3.0%,晶粒又发生粗化,合金拉伸强度发生下降;拉伸断裂形式均为准解理脆性断裂。

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    • C/SiC复合材料螺旋铣削与钻削制孔效果对比

      2020, 50(5):39-43. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (1094) HTML (153) PDF 1.96 M (1719) 评论 (0) 收藏

      摘要:文 摘 采用PCD刀具对C/SiC复合材料螺旋铣削与钻削制孔的制孔效果进行了对比研究。在同等加工效率条件下测量了PCD螺旋铣削与钻削制孔两种制孔方法产生的切削力及切削热,并观察了两种制孔方法的制孔质量。试验结果表明:PCD螺旋铣孔产生的轴向力小于PCD钻孔产生的轴向力,约为钻孔的56.9%;PCD螺旋铣孔的孔壁粗糙度及孔径差均小于钻削;PCD钻孔产生的切削热少于PCD螺旋铣削制孔,约占PCD螺旋铣的58.7%,但PCD螺旋铣产生的切削热对材料及刀具的影响小。

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    • I界面胶粘剂自动喷涂工艺研究

      2020, 50(5):44-50. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (198) HTML (164) PDF 3.24 M (1606) 评论 (0) 收藏

      摘要:以中、小型固体发动机Ⅰ界面粘接为背景,研制了一套固体火箭发动机Ⅰ界面胶粘剂自动喷涂装置并开展胶粘剂特性、喷涂工艺参数、质量控制参数等研究。通过相关试验,结果表明,通过选择合理参数进行喷涂,设备工作稳定,粘结性能满足要求。产品质量一致性好、工作效率大大提高,为相关设备研制提供了依据。

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    • 磁流变弹性体砂轮抛光镍基高温合金表面完整性研究

      2020, 50(5):51-57. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (510) HTML (131) PDF 26.86 M (1687) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改善磨削后镍基高温合金GH4169的表面完整性,本文采用磁流变弹性体砂轮对镍基高温合金GH4169进行抛光试验研究。首先,通过模压成型的方法制备了磁流变弹性体砂轮,并对其表面微观形貌及不同磁场强度下的硬度进行了表征。其次将制备出的磁流变弹性体砂轮用于对镍基高温合金GH4169的抛光工艺试验中,并讨论抛光工艺参数中磁场强度对镍基高温合金表面完整性的影响。试验结果表明:在一定的磁场强度范围内,零件抛光后的表面粗糙度和显微硬度随着磁场强度的增大而减小,同时增大磁场强度也有利于改善零件的表面形貌,减少砂轮的磨损量,降低零件磨削后的亚表面损伤层厚度。

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    • CCGA封装芯片落焊控温工艺研究

      2020, 50(5):58-64. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (759) HTML (106) PDF 3.88 M (1552) 评论 (0) 收藏

      摘要:部分宇航型号单机生产过程中,CCGA芯片因软件固化、调试等原因需使用返修台进行落焊,落焊温度曲线直接影响CCGA器件及周围器件的装配可靠性。本文使用红外热风混合型返修台进行CCGA落焊控温工艺研究,并进行焊接及可靠性试验验证。研究发现,返修台控温点距离器件边缘1-2mm时温度反馈控制效果最佳;本文提出了增加导热挡板控制高温区范围(>183 ℃)的新方案,可将高温区控制在落焊位置周围8mm范围内;CCGA焊接样件分析显示焊锡柱侧微观组织呈块状,IMC层组织均匀,未出现Cu3Sn脆化物,可靠性试验后染色浸润测试发现焊点完好,未出现裂纹。结果证明所本文提出的温度控制工艺合理有效,可应用于宇航产品落焊过程。

    • Al/Ni含能多层膜在Al2O3陶瓷/不锈钢焊接中的应用

      2020, 50(5):65-69. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (369) HTML (75) PDF 1.69 M (1600) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用磁控溅射设备,生长AuSn合金做焊料层、Al/Ni含能多层膜做热量提供层,实现了不锈钢和Al2O3间的异质材料自蔓延高温扩散焊。利用SEM、XRD和DSC等测试手段表征AuSn合金和Al/Ni含能多层膜的微观形貌、相成分和放热量,用万能试验机测试焊接接头的力学性能。结果表明,AuSn合金的质量比基本达到80:20,而多层膜的层状结构清晰,反应热达到1239 J/g。焊接实验结果表明,仅使用AuSn焊料时,剪切强度仅为46 MPa,在增加Al/Ni含能多层膜后,其剪切强度可达90 MPa,强度提高了约一倍。焊接接头的界面显微形貌和相结构研究表明,剪切强度的增强主要是Al/Ni多层膜提供了额外能量使得界面处的反应剧烈,陶瓷金属化层与中间层的反应加剧,形成了新的反应生成物。

    • >测试分析
    • 蜂窝夹层结构脱粘缺陷电磁锤敲击检测模型及持力时间分析

      2020, 50(5):70-75. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (228) HTML (74) PDF 912.17 K (1552) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了定量描述蜂窝夹层结构敲击检测中敲击头持力时间与脱粘缺陷直径和面板特性的依赖关系,建立了敲击过程的力学模型,推导和分析了持力时间随缺陷直径和面板拉力的变化情况,并与试验数据做了拟合和比较。结果表明,在拟合的面板拉力取值下,模型计算值与试验值吻合较好。模型可用来计算持力时间的数值和分析持力时间的变化趋势。对于同一面板的脱粘缺陷,持力时间随缺陷直径的增大而增大。对于同种材料面板的相同直径的脱粘缺陷,持力时间随面板厚度的增大而减小。对于同厚度面板的相同直径的脱粘缺陷,复合材料碳环氧树脂面板对应的持力时间短于铝面板。

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    • 碳纤维缠绕发动机壳体数字射线DR成像检测图像质量控制

      2020, 50(5):76-82. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.05.013

      摘要 (662) HTML (164) PDF 23.54 M (1758) 评论 (0) 收藏

      摘要:对检测图像的空间分辨率、信噪比和对比度的影响因素进行了研究。采用不同的工艺参数对碳纤维缠绕发动机壳体进行了数字射线DR成像检测试验。试验结果表明,当其他检测参数不变时,焦点尺寸和放大倍数对图像的空间分辨率影响较大;管电压、管电流和单帧积分时间对图像的信噪比有影响;管电压和管电流对图像的对比度均具有一定影响。

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    • 钛合金球形贮箱异常声发射信号分析

      2020, 50(5):83-87. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2020.05.014

      摘要 (225) HTML (82) PDF 819.04 K (1422) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对钛合金贮箱制造检测工艺过程中经常发生的质量偏差,通过对球形钛合金贮箱两例异常声发射幅度、时间历程以及定位结果等进行综合分析。结果表明,声发射检测技术对贮箱制造工艺状态偏差具有很强的敏感性,声发射检测结果不仅能反映贮箱产品的强度质量,还能反映贮箱制造工艺状态的稳定性和偏差。

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    • 搅拌摩擦焊焊缝阵列超声全聚焦成像检测技术

      2020, 50(5):88-92. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (1249) HTML (67) PDF 1.52 M (1563) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对航天薄壁铝合金搅拌焊焊缝的高精度、高分辨率检测应用需求,开展了阵列超声全聚焦成像检测技术研究。基于斜楔块耦合下横波多次反射全聚焦优化算法搭建了阵列超声检测系统,利用该系统对厚度为6 mm搅拌摩擦焊焊缝不同位置处的Φ0.35 mm横孔进行了相控阵超声扇形扫描成像和阵列超声全聚焦成像检测对比试验。试验结果表明,两种方法均能够有效检测出焊缝中心或热力影响区的横孔,但阵列超声全聚焦成像检测技术在信噪比和纵向分辨力方面更具优势,可以更加有效地分辨出焊缝中心距表面深度分别为1、3、5mm的横孔且测得的3孔的信噪比均高于20dB。该技术的发展为航天领域复杂构件高精度、高分率、高可靠性检测难题的解决提供了新的思路和途径。

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    • >工程实践
    • 2219厚板铝合金TIG和MIG焊接接头组织与性能对比研究

      2020, 50(5):93-97. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (339) HTML (0) PDF 2.01 M (1610) 评论 (0) 收藏

      摘要:对15mm厚2219-C10S铝合金分别进行钨极惰性气体保护焊(TIG)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)对接试验,对接头焊缝成形、内部质量、组织形貌及力学拉伸性能进行对比分析。结果表明:TIG焊缝表面光亮洁净,鱼鳞纹美观,焊缝内部近无缺陷,MIG焊接头焊缝飞溅较多,焊缝表面较为粗糙,焊缝内部存在少数单个小气孔。TIG焊缝晶粒尺寸较为细小,分布均匀,MIG焊盖面的焊缝组织晶粒则比较粗大,分布不均,热影响区比TIG焊接头的晶粒更为粗大。两种接头的熔合区组织不均匀,晶粒大小不一。常温拉伸试验中,两种接头均沿熔合区断裂,TIG焊接头强度和塑性要优于MIG接头。

    • 神舟飞船防热大底钻孔工艺技术研究

      2020, 50(5):98-102. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.XXXX.XX.001

      摘要 (701) HTML (0) PDF 3.56 M (1445) 评论 (0) 收藏

      摘要:神舟飞船防热大底主要为玻璃钢蜂窝夹层结构,制孔时在较大装夹力下容易产生弹性变形。针对装夹变形导致孔位置精度难以保证的问题进行工艺优化改进,对工装结构、装夹方式、工艺流程及钻孔设备进行了优化。改进工艺试验结果显示采取低应力装夹方式、减少翻转次数、使用数控加工设备等措施能有效提高钻孔精度。

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