非敏感CFL数CE/SE方法在PDE内流场中的应用

推导了非敏感CFL数CE/SE方法的计算格式,用来对激波管及脉冲爆震发动机一维内流场进行计算。计算结果表明,此非敏感CFL数CE/SE方法能有效地捕捉爆震波等强间断;当CFL数小于0.1（或远小于1）时,原CE/SE方法计算格式会产生数值震荡导致计算结果失真,而此计算格式仍能够客观真实地反映流场特点。计算结果对CE/SE方法的应用及脉冲爆震发动机内流场的研究具有一定的参考价值。     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构湿热处理前后的摩擦磨损性能研究

按照T300/QY8911复合材料预浸料固化工艺曲线制成嵌入式共固化复合材料阻尼结构试件,分别对其进行摩擦、磨损实验,同时对湿热试验后试件作耐磨性对比,获得了该复合材料的摩擦系数和磨损量随阻尼层厚度变化曲线,并对实验数据进行分析和研究;结果表明:湿热处理前后,阻尼结构的抗摩擦、磨损特性是随阻尼层厚度的增加而降低;穿孔阻尼结构能较大程度地提高嵌入式共固化复合材料阻尼结构的抗摩擦、磨损性能;在相同阻尼薄膜厚度情况下,穿孔阻尼结构在湿热处理前摩擦系数和磨损量分别降低了9.85%和16.67%,在湿热处理后摩擦系数和磨损量分别降低了8.32%和11.43%;为进一步探索全天候、超高速、高耐磨性能的嵌入式共固化复合材料有重要的指导意义。     

T300／648复合材料湿热老化行为与贮存寿命预测

通过研究4个温湿度条件下吸湿性能、红外光谱、微观形貌及材料力学性能的变化,分析了T300／648复合材料的湿热老化机理。以材料力学性能下降到初始性能的70％作为失效判据,利用广义艾林模型计算得到T300／648复合材料贮存寿命的预测值。结果表明复合材料吸湿速率随温度升高而变大,且材料趋于饱和时的吸湿量主要由相对湿度控制。老化一定时间后化学结构不变,但由于界面产生了不可逆的破坏,使得纤维与基体脱粘,最终导致材料的力学性能产生退化,并且退化速率随温湿度的升高而加快。使用广义艾林模型计算后得到寿命预测结果与实际构件设计寿命吻合良好。     

纤维增强复合材料结构疲劳设计

<正> 据报导,NASA Lewis研究中心已发展了一种新的计算方法并将它用于设计和分析处于复杂的湿热机械环境中的纤维增强复合材料结构件。该方法包括复合材料力学和先进的有限元结构分析法。它可以适用于复合材料的渐进破坏、湿热条件下复合材料循环疲劳设计及普通层状复合材料结构设计。     

球磨-液相氧化短碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

采用球磨鄄液相氧化法制备了表面改性的短碳纤维(SCF),选用改性后不同尺寸的短碳纤维增环氧树脂(EP),通过挤出成型法制备短碳纤维/ 环氧树脂(SCF/ EP) 复合材料. 利用原子力显微镜(AFM)检测和接触角测定等方法研究了改性短碳纤维的表面形貌及其与环氧树脂浸润性能的变化;借助扫描电子显微镜(SEM)观察及拉伸和冲击测试等手段表征SCF/ EP 复合材料的微观组织和力学性能,分析了其增强机制。结果表明:球磨鄄液相氧化法改善了纤维与树脂的浸润性能,SCF/ EP 复合材料拉伸强度和冲击强度最大值分别达到了71.2 MPa 和27.75 kJ/ m2,比纯环氧树脂提高了103.4%和63.9%. 短碳纤维增强SCF/ EP 复合材料的机制主要有脱粘和拔出机制、裂纹偏转机制和桥联机制。     

高体积分数SiCp/Al复合材料的热物理性能

采用无压渗透法制备了高体积分数SiCp/Al复合材料,用XRD对复合材料的物相进行了分析,测定了SiCp/Al复合材料在25～200℃温度区间的热膨胀系数及热导率,运用理论模型对复合材料的热膨胀系数以及热导率进行了计算,并探讨了热物理性能与温度之间的关系。结果表明,高体积分数SiCp/Al复合材料具有较低的热膨胀系数、高的热导率,综合热物理性能优良。     

含氟聚合物/多壁碳纳米管复合材料的导热性能

为提高含氟聚合物F2314的导热性能,采用多壁碳纳米管(MWCNTs)对F2314进行改性。用密炼混合法制备了F2314/MWCNTs复合材料。研究了MWCNTs含量、温度对F2314/MWCNTs复合材料的导热系数的影响。建立了F2314/MWCNTs复合材料的导热模型。结果表明,F2314/MWCNTs复合材料的导热系数随MWCNTs含量增加而增大。当MWCNTs质量分数为30%时,30℃下F2314/MWCNTs复合材料的导热系数高达0.647 W·m~(-1)·K~(-1),比纯F2314的导热系数提高3.43倍。F2314/MWCNTs复合材料的导热性能对温度的依赖性与F2314的相态转变密切相关。随着温度增加,F2314/MWCNTs复合材料的导热系数先增加,然后在玻璃化转变温度附近达到最大值,接着逐渐降低。有效介质方法修正公式的计算结果与实验吻合较好,表明该公式可以较好地模拟F2314/MWCNTs复合材料的导热性能。     

湿热老化环境对环氧树脂性能影响研究

研究环氧树脂在80℃、RH 90%湿热老化环境中吸湿性能、力学性能和动态热力学性能随老化时间的变化。环氧树脂的吸湿行为符合Fick第二定律,平衡吸湿量为5.15%,水分在复合材料中的扩散系数约为1.65×10-6 mm2/s;树脂的力学性能下降趋势与吸湿率的增加趋势相对应;树脂的湿热老化机理主要是水分子的扩散及湿热对材料的塑化作用,没有明显的后固化和物理老化作用。     

加热速率对碳酚醛复合材料机械性能的影响

研究了高加热速率下测定酚醛类复合材料机械性能的各种技术。在温度高达816℃,加热速率大于93℃/s的条件下进行试验,并获得较大的成功,完成了各种碳酚醛(有和没有填充料)以及二氧化硅和石英酚醛复合材料的拉伸和压缩试验。除讨论了研究的几种加热技术外,还讨论了高加热速率下所观察到的一般材料性能的变化趋势。     

碳/碳化硅复合材料接触热阻计算方法

在高速飞行器结构与防隔热系统设计及评估中,需要准确判断接触热阻对结构热响应的影响。针对当前高速飞行器采用性能优异的碳/碳化硅复合材料,建立了该材料接触热阻理论计算方法,并完成了典型工况地面风洞验证试验研究,进一步利用该方法开展碳/碳化硅复合材料之间接触热阻的变化规律研究。研究结果表明,建立的高温接触热阻计算方法与地面风洞试验结果对比具有较好的精度,典型工况下碳/碳化硅复合材料接触热阻的热响应预示结果与地面试验结果误差仅约4%,有关结果可以为高速飞行器结构与热防护系统的设计及安全评估提供参考。     

耐高温对位芳纶纸基材料增强工艺的研究

对位芳纶纸基材料因其分子链刚性结构以及纤维表面化学惰性导致其力学性能较差,即使通过环氧树脂增强,其综合性能仍然不能达到航空航天等耐高温结构材料的要求。为了获得优异力学性能和耐高温性能的纸基材料,高强,高模及耐高温树脂聚酰亚胺作为增强树脂被采用,而其制品的力学性能受到成型加工工艺的影响。采用100℃预固化,250℃,20MPa热压成型的工艺将获得最佳力学性能,其裂断长达到8350m。通过DSC及TGA分析,其玻璃化转变温度及初始分解温度分别为275、550℃,有望作为航空航天等领域耐高温结构材料使用。     

Al_(91)Ni_7Y_2纳米非晶复合材料晶化的研究

利用差示扫描量热 ( DSC)、透射电镜 ( TEM)和 X射线衍射 ( XRD)技术对快速凝固Al91 Ni7Y2 合金条带急冷态和不同温度退火态的晶化行为及显微结构演化进行了研究。结果表明 :急冷态的 Al91 Ni7Y2 合金为部分 Al粒子均匀分布在非晶基底上的复合材料。从急冷态到高温平衡态有三阶段晶化过程 ,对所有的晶化温度和晶化相的测量表明 ,DSC曲线上第一个峰的初始和峰值温度分别为 2 4 0℃和 2 67℃ (在加热速率为 1 0℃ /min条件下 ) ,这一相对高的温度表明此复合材料有高的热稳定性。     

HVOF和APS制备WC-Co/NiCrBSi复合涂层高温摩擦学特性研究

运用超音速火焰喷涂(HVOF)和等离子喷涂(APS)技术在7005 铝合金表面制备了WC-Co/ NiCrBSi 复合涂层,分析了2 种技术所制备复合涂层的微观结构,研究了其在高温条件下的摩擦磨损行为与机制。结果表明:采用HVOF 技术制备的复合涂层孔隙率仅为APS 制备复合涂层的28. 9%;其显微硬度(838. 4HV0. 5)以及与基体间元素扩散层厚度( Al:13. 17 μm, Ni:12. 55 μm) 均高于APS 制备的复合涂层。不同温度条件下,HVOF 制备复合涂层的摩擦系数和磨损失重均低于APS 制备复合涂层。室温25 ℃时,HVOF 制备复合涂层以微观切削磨损和轻微的疲劳磨损为主,而APS 制备的复合涂层则主要为疲劳断裂磨损;高温400 ℃条件下,前者的磨损机理变为多次塑变磨损和氧化磨损,而后者则为严重的粘着磨损和氧化磨损。     

热处理对Fe-W-ZrO2纳米复合镀层结构和性能的影响

采用复合电沉积方法,在碳钢表面制备质量分数为Fe38.3%、W52.7%、ZrO29%的Fe-W-ZrO2纳米复合镀层,研究热处理对镀层结构和性能的影响。结果表明,镀态下Fe-W-ZrO2纳米复合镀层内部结构致密无裂纹,呈明显非晶态结构特征,具有较高的硬度和耐磨性;复合镀层经500℃热处理后开始晶化,随温度升高,镀层晶化析出α-Fe相,硬度、耐磨性继续提高;700℃时复合镀层晶化完成,M6C型复合碳化物Fe3W3C析出,与α-Fe相两相并存,镀层硬度、耐磨性急剧增大,到800℃时,Fe3W3C硬质相逐渐成为主相,硬度达到最高点1270HV,耐磨性是镀态下的5～7倍;而且纳米微粒ZrO2的引入不会在Fe-W非晶合金镀层中形成新相,在适当的热处理下能有效提高Fe-W-ZrO2纳米颗粒复合镀层的硬度、耐磨性。     

SiC_w∥Al复合材料的时效硬化行为

采用挤压铸造法制造晶须体积百分数为２７％的ＳｉＣ＿ｗ／６０６１Ａｌ复合材料，并采用硬度分析、ＤＳＣ示差热分析及透射电镜分析方法对复合材料的时效行为进行了研究。结果表明经时效处理盾复合材料的硬度有所提高，其硬度高于６０６１Ａｌ合金，复合材料的峰时效比６０６１Ａｌ合金有所提前。同时发现复合材料在１７０℃时效出现双硬度峰，研究认为这与复合材料中析出由Ｇ．Ｐ．区向β相的转化有关。     

石英/低聚倍半硅氧烷改性有机硅透波材料性能研究

以缩水甘油醚基低聚倍半硅氧烷（POSS）为改性剂、甲基苯基有机硅树脂为基体、石英纤维为增强剂,制备了一种透波复合材料。研究了材料的介电性能和力学性能。结果表明,石英/POSS改性有机硅树脂基复合材料压缩强度为71.4 MPa,弯曲强度为137.0 MPa. 材料的介电性能优良,室温～600 ℃和8.7 GHz频率下测试的介电常数小于3.3,损耗角正切值小于0.007,是一种集防热、透波、承载等一体的多功能复合材料。     

不同环境温度下CaF2/TiC/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为提高镍基合金涂层在苛刻摩擦条件特别是高温无润滑时的摩擦磨损性能,在45^#钢表面制备了CaF₂和TiC颗粒协同改性镍基合金复合涂层,分析其微观结构,研究其在不同温度下的摩擦磨损行为与机理。结果表明：CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层的微观组织呈层状分布,主要由γ-Ni、CrB、Cr₇C₃、TiC和CaF₂物相组成。CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层在不同环境温度下具有优异的减摩耐磨性能。从室温到500 ℃,复合涂层的摩擦系数由0.42逐渐减小至0.29,较镍基合金涂层降低16.2%～33.9%。随着环境温度的升高,复合涂层的磨损失重逐渐减小,且大幅度低于镍基合金涂层。温度为500 ℃时,复合涂层磨损表面形成了转移膜,转移膜中含有CaF₂,起到高温减摩作用,使其摩擦系数降低。复合涂层的磨损机理主要为转移膜的疲劳剥落。随着温度的升高,转移膜的覆盖面积逐渐增大,对复合涂层起到保护作用,使其磨损失重随温度增加而减小。     

纳米碳酸锶/高氯酸铵复合粒子的制备及其撞击感度和热分解性能研究

利用超声辅助共沉淀法制备纳米碳酸锶（SrCO₃）,通过溶剂-非溶剂法制备纳米碳酸锶/高氯酸铵（SrCO₃/AP）复合粒子。采用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪(XRD)分别对纳米SrCO₃的形貌、粒径、晶型和纳米SrCO₃/AP复合粒子的复合效果进行表征。对纯AP和纳米SrCO₃含量分别为2%、4%、6%的SrCO₃/AP复合粒子进行撞击感度测试;采用差示扫描量热仪分别对纯AP、纳米SrCO₃/AP复合粒子和相同比例的纳米SrCO₃与AP的简单混合物进行热分析。通过马弗炉将纳米SrCO₃/AP复合粒子分别在350 ℃和500 ℃下煅烧1 h,对煅烧后的产物作XRD表征,研究纳米SrCO₃的作用机理。结果表明：采用超声辅助共沉淀法制备出的纳米SrCO₃为类球形,粒径在60 nm左右,晶型为斜方晶系;制备出的纳米SrCO₃/AP复合粒子中,微米级的AP表面均匀分布着纳米SrCO₃,纳米SrCO₃的加入会使AP的撞击感度增加;通过两种不同方式添加的纳米SrCO₃均能升高AP的高温分解峰温度,对AP的低温分解没有影响;与纳米SrCO₃和AP的简单混合物相比,纳米SrCO₃/AP复合粒子中AP的高温分解峰值温度升高6.02 ℃,将纳米SrCO₃与AP进行复合后可以提高纳米SrCO₃对AP高温分解的负催化作用。     

热处理对Ni-P-Al_2O_3复合化学镀层性能的影响

研究了热处理对Ni-P -Al2 O3 复合化学镀层性能的影响。结果表明 ,Ni-P -Al2 O3 复合化学镀层的硬度和耐磨性随加热温度的升高而升高 ,并在 40 0℃时达到最大值。镀层的耐蚀能力随加热温度的升高而降低 ,但当加热温度超过 45 0℃后 ,耐蚀能力又会明显提高     

MgO/SiO2添加剂对钛酸铝陶瓷性能的影响

利用二次烧成工艺研究添加剂MgO、SiO2对抑制钛酸铝热分解的作用及其机理。研究结果表明,MgO和SiO2复合添加剂可以显著提高钛酸铝的热稳定性和抗弯强度,添加10%MgO(摩尔分数)和15%SiO2(摩尔分数)所制备的钛酸铝陶瓷的抗弯强度为50.07MPa,平均热膨胀系数仅为0.2×10-6/℃(RT～1000℃),在1100℃下保温50h不分解,保温150h其分解量也仅为9.5%。