• 2022年第52卷第2期文章目次
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    • >综述
    • 航天领域C/C复合材料研究进展

      2022, 52(2):1-12. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.001

      摘要 (1357) HTML (1206) PDF 1.95 M (1974) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着科学技术的飞速发展,新型航天装备对防热、承载、多功能材料和结构提出了新的需求,也给C/C复合材料研究和应用带来了新的契机。本文总结了近年来C/C复合材料在超高温防热、高温承载、高导热以及非烧蚀低密度防热等功能及结构实现技术方面的主要进展,讨论了当前存在的主要问题,对未来研究方向提出了发展与展望。

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    • 高熵陶瓷:吸波材料设计新策略

      2022, 52(2):13-25. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.002

      摘要 (1310) HTML (720) PDF 2.88 M (1862) 评论 (0) 收藏

      摘要:微波技术的进步促进了电磁防护技术的发展。吸波材料可以将过剩的电磁辐射以热量形式耗散,因此受到了广泛关注。面对复杂的电磁环境,寻找在1~18 GHz频段内兼具强吸收和宽频吸收性能的吸波材料具有重要意义。目前,吸波材料的设计方法主要包括制备纳米复相材料和掺杂改性。通过将介电损耗型和磁损耗型的材料在纳米尺度复合可以实现两种损耗机制的耦合,但制备工艺复杂、纳米填料分散性难以精确控制、高温热稳定性及抗氧化性差等问题是制约纳米复相材料应用的主要因素。超高温陶瓷具有高温热稳定性及抗氧化性好等优点,但阻抗匹配差使其难以作为吸波材料应用。通过设计和制备含有磁性组元的高熵陶瓷可以使超高温陶瓷材料兼具宽频吸收和强吸收的高效吸波性能。采用高熵设计方法可以同时调节导电性和增强磁损耗能力,为导电性良好的介电型吸波材料提供了调控阻抗匹配的新思路。

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    • 气凝胶隔热材料制备及航天热防护应用研究进展

      2022, 52(2):26-47. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.003

      摘要 (1632) HTML (747) PDF 1.30 M (1975) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国航天事业的不断发展对航天器热防护材料提出了更高的要求,气凝胶作为一种纳米网络多孔材料,因其纳米尺度效应,具有超级隔热性能,是近年来超级隔热材料研究的热点和前沿。本文以航天热防护应用为背景,综述了气凝胶隔热材料近十年来的研究进展,包括无机氧化物气凝胶、有机气凝胶、炭气凝胶、碳化物气凝胶隔热材料等,以及其制备方法、隔热性能和热防护应用现状,结合当前航天领域需求和气凝胶隔热材料研究的难点问题,提出气凝胶隔热材料的未来发展方向。

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    • 先进复合材料用立体织物研究进展

      2022, 52(2):48-58. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.004

      摘要 (891) HTML (1732) PDF 2.55 M (1783) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空航天技术的发展对先进复合材料提出了更高要求,立体织物制备技术得到了全面发展。本文综述了复合材料用立体织物结构、成型工艺、制造设备和应用等国内外研究情况,并结合立体织物特点和近年发展现状,指出未来发展方向。

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    • 三维编织碳/酚醛复合材料研究进展

      2022, 52(2):59-66. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.005

      摘要 (1159) HTML (770) PDF 1.19 M (1874) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天装备面临着越来越严苛的热环境,对防热材料的性能要求不断提高。三维编织碳/酚醛复合材料是一种综合性能优异的烧蚀防热材料,并且得益于三维编织预制体的特殊结构而具有极佳的可设计性,能够实现防热-结构一体化要求,随着编织工艺和成型工艺的不断发展,三维编织碳/酚醛逐渐成为航天领域热防护系统理想的候选材料。本文从三维编织碳纤维预成型体、酚醛树脂基体、成型工艺、复合材料耐烧蚀性能四个方面总结了三维编织碳/酚醛复合材料的相关研究进展。

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    • 增材制造技术的研究应用进展:由3D到4D

      2022, 52(2):67-75. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.006

      摘要 (833) HTML (607) PDF 1.89 M (1854) 评论 (0) 收藏

      摘要:增材制造技术是一种逐点、逐线、逐面增加材料而形成三维复杂结构零件的近净成形工艺,3D打印技术日渐成熟,其所制备出的产品组织结构致密、性能稳定。近年来,学者们将增材制造技术应用于智能材料的打印,实现该技术由空间维度到时间维度的扩展。本文重点介绍了3D打印与4D打印的研究现状与发展前景,以期为从事该领域的工作人员提供借鉴。

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    • 铝合金增材制造的发展现状与展望

      2022, 52(2):76-84. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.007

      摘要 (847) HTML (519) PDF 1.34 M (1949) 评论 (0) 收藏

      摘要:铝合金增材制造凭借着材料自身的轻量化优势以及增材制造工艺在材料利用率和复杂结构制造方面的特点,在航天领域结构件的制造方面受到了广泛关注。本文针对铝合金增材制造在航天领域的应用,通过电弧熔丝、激光选区熔化以及激光送粉三个代表性工艺分析铝合金增材制造技术的研究现状及现存问题,并简要阐述了目前铝合金增材制造技术在航天领域的应用现状和未来的发展方向。

    • 复合材料液体成型技术在飞机上的应用及发展

      2022, 52(2):85-91. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.008

      摘要 (1580) HTML (1196) PDF 879.24 K (1861) 评论 (0) 收藏

      摘要:总结了近年来欧美国家执行的一系列推动复合材料在飞机上应用的发展计划,阐述了发展液体成型技术对于航空复合材料领域发展的重要性和价值。对技术发达国家具有代表性的军民用飞机中复合材料液体成型技术及工程化应用现状展开了分析和概括,对比阐述了国内航空复合材料液体成型技术代表性进展和应用状况,总结出我国相对于发达国家存在的技术差距。在此基础上概述了航空复合材料及液体成型技术的发展趋势。

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    • 纤维增强SiC陶瓷基复合材料加工技术研究进展

      2022, 52(2):92-108. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.009

      摘要 (1451) HTML (570) PDF 3.15 M (1684) 评论 (0) 收藏

      摘要:纤维增强SiC陶瓷基复合材料具有密度低、强度高、耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优点,在航空航天及其他高温条件使用领域具有广泛的应用潜力。然而难加工特点制约了这类材料的广泛使用。由于存在硬度高、脆性大和各向异性特点,高精度低损伤加工成为其工程应用必须解决的关键技术之一。本文主要综述了近年来纤维增强SiC陶瓷基复合材料加工技术研究进展,综合分析了不同加工方法的加工原理、理论模型构建、工艺参数优化、表面质量控制与损伤形成机制等,讨论了当前存在的主要问题,对未来研究方向提出了发展与展望。

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    • 航天复合材料智能健康监测技术研究进展

      2022, 52(2):109-115. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.010

      摘要 (1056) HTML (1247) PDF 1.18 M (1809) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天复合材料智能健康监测技术水平是衡量航天型号可靠性与先进性的重要标志之一,是支撑航天装备向多次重复使用、长期可靠运行发展的关键技术之一。本文总结了近年来复合材料智能健康监测在传感器制作技术、传感器与复合材料集成技术、复合材料状态监测技术、复合材料损伤及失效表征技术、人工神经网络数据处理和分析技术主要研究进展及发展现状,提出了航天复合材料智能健康监测技术存在的问题以及后续未来发展的重要方向。

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    • >计算材料学
    • 基于神经网络的Haynes 282合金高温流动行为表征及其有限元应用

      2022, 52(2):116-122. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.011

      摘要 (526) HTML (167) PDF 3.44 M (1428) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过在热/力学模拟试验机上开展等温压缩试验获得了Haynes 282合金的真应力-应变数据。Haynes 282合金在高温变形过程中表现出显著的动态再结晶特性,其流动应力对热力参数敏感度较高,且与热力参数呈复杂的非线性关系。为了准确地描述和预测Haynes 282合金的真应力-应变关系,将热变形参数作为输入,将流动应力作为输出构建了反向传播神经网络。对神经网络的评估结果表明所构建的神经网络能够精确地表征Haynes 282合金的高温流动行为。通过将构建的神经网络以材料子程序的形式植入有限元软件中,建立等温压缩试验有限元模型,实现了Haynes 282合金高温流动行为的精确仿真。

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    • 大规格TA7ELI冷氦气瓶半球等温冲压工艺

      2022, 52(2):123-128. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.012

      摘要 (574) HTML (546) PDF 1.84 M (1432) 评论 (0) 收藏

      摘要:对未来运载火箭用大直径TA7ELI钛合金冷氦气瓶半球的等温冲压工艺进行了研究。采用有限元分析软件对半球等温冲压过程进行了数值模拟并开展了成形试验验证,同时结合成形前后材料显微组织、力学性能的变化,进一步分析了工艺过程对材料性能的影响规律。研究结果表明,等温冲压过程中材料的应力应变由芯部逐渐扩展到边缘,成形进程达到中后期时载荷最大,成形后半球壁厚最薄位置在球底中心边缘处。等温冲压后TA7ELI材料的组织形态和尺寸变化较小,且半球各处室温和20 K下的强度与成形前相比基本一致,成形后材料的室温延伸率均有所提高,20 K下球底处材料的延伸率有所降低但仍满足要求。

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    • >新材料新工艺
    • 工艺参数对电弧增材制造2219铝合金微气孔缺陷的影响分析

      2022, 52(2):129-133. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.013

      摘要 (1100) HTML (370) PDF 1.06 M (1450) 评论 (0) 收藏

      摘要:微气孔是电弧增材制造2219铝合金面临的主要问题。采用Advanced CMT +P(变极性CMT+脉冲)熔滴过渡模式,研究了EP/EN(正负半周波数)、扫描速度、送丝速度等电弧增材工艺参数对成形2219铝合金微气孔缺陷的影响规律。结果表明:通过改变EP/EN、扫描速度、送丝速度等参数调控热输入可影响气孔率;在热输入较低时,气孔以形核和长大为主,随热输入增加微气孔数量增多、尺寸增大;在热输入较高时,气孔逸出开始占优,随热输入增加微气孔数量减少;在热输入低至230.5或高至439.5 J/mm时,平均气孔率均可降低至0.2%以下。

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    • >测试分析
    • 碳纤维复合材料轴向压缩性能测试方法对比

      2022, 52(2):134-140. DOI: 10.12044/j.issn.1007-2330.2022.02.014

      摘要 (891) HTML (947) PDF 1.16 M (1746) 评论 (0) 收藏

      摘要:轴向压缩性能一直是复合材料力学性能评价表征研究的难点。本文以国产T800级、M40J级碳纤维复合材料为研究对象,从试验研究、机理分析、计算模拟等角度,系统对比并分析了四种常用复合材料压缩性能测试方法的优劣与适用性,提出了优化的测试条件。试验与模拟结果表明,剪切加载方法(GB/T 3856—2005)易产生应力集中造成试样提前破坏,使压缩强度测试结果相比美标剪切加载方法(ASTM D3410—2016)降低约9%;端部加载(SACMA SRM 1R—94)测试结果较美标剪切加载和联合加载方法(ASTM D6641—2014)高3%~6%。测试条件优化研究中发现,加强片材质对破坏模式影响较大,强界面高强度复合材料适宜采用金属加强片,弱界面低强度复合材料适宜采用玻璃钢加强片。分析试样断口形貌,剪切加载和端部加载方法都可以观察到单向复合材料以纤维“跪折”为主的破坏模式。从测试结果和破坏模式来看,端部加载方法是较优的压缩强度测试方法。

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