航天结构材料低温力学性能测试技术

概述了航天结构材料在深温条件下的力学,物理特性及深低温和学性能研究的内容和特点,强调了液氢温度介质条件下,结构材料力学行为的特殊性。介绍了国内外液氢介质条件下力学性能测试技术。     

BEPCⅡ超导备用腔高功率耦合器测试达到400kW连续波功率

氢能源作为一种零污染、可再生能源日益受到重视,并成为洁净能源研究领域的国际前沿课题和热点。储氢问题是氢能源领域的一项重要课题。目前储氢研究包括化学储氢和物理储氢两个领域。物理吸附利用微孔材料物理吸附氢分子,因其在特定条件下对氢气具有良好、可逆的热力学吸附、脱附性能而受到广泛研究。提高材料对氢气的吸附作用使氢分子更容易、更牢固地吸附在微孔材料的表面或孔腔中,已成为进一步提高微孔材料储氢量的一条重要途径。     

铍青铜的性能研究综述

比较全面地收集和归纳分析了QBe2铍青铜的力学性能研究结果,包括硬度、强度、应力松弛、疲劳性能、抗氢性能等,可为研究掌握氢及其同位素对QBe2铍青铜力学性能及微观组织的影响,分析QBe2铍青铜材料及阀门的氢致失效机理提供研究基础。     

医用酒精溶液对TC4钛合金力学性能的影响

在常温下对经医用酒精浸泡过的TC4钛合金试样进行单轴拉伸实验和超声疲劳实验,以研究医用酒精溶液对TC4钛合金力学性能的影响.单轴拉伸实验结果表明酒精对TC4钛合金的单轴拉伸力学性能影响极小,而经酒精浸泡再放置一段时间后,TC4钛合金的屈服强度有一定的变化.超声疲劳疲劳试验结果表明TC4钛合金经酒精浸泡后,其疲劳性能明显下降.酒精对TC4钛合金力学性能影响,是由于医用酒精降低了TC4钛合金内局部塑性,钛合金在酒精溶液中发生渗氢反应,使钛合金固溶氢浓度增加,在外载荷作用下,氢向材料缺陷处扩散富集,形成氢脆降低了材料局部塑性.     

钛-氢固溶体的特性

钛对氢有很高的亲和力,因此,钛作为储氢材料受到大家的关注.但是,氢可以弱化材料强度,导致氢脆.有资料报道锆金属的力学性能由于吸氢而受到影响,因此,吸氢对钛的力学性能的影响也是有可能的.     

316L与16Mn材料抗高压氢脆性能研究

针对材料与氢气介质的相容性问题,本文基于断裂力学评价方法,对316L、16Mn材料的抗高压氢脆性能进行了研究。试验采用WOL试样,试验环境包含(常温、90 MPa)与(90℃、90 MPa)高压氢环境。结果表明,316L与16Mn材料应力强度因子KI分别加载至70.36 MPa·m~(1/2)、83.50 MPa·m~(1/2)时,在90 MPa高压氢环境中无氢致开裂现象。结合ISO对材料与氢气的相容性要求及相关研究,本研究认为当316L与16Mn材料抗拉强度分别小于等于710 MPa、515 MPa条件下,在设计选材时可选择不进行材料与氢的相容性评价。     

TI-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能

为研究除氢处理对置氢钛合金组织与性能的影响,对Ti-6Al-4V合金在不同参数条件下进行了置氢与除氢处理,采用光学显微镜分析了置氢-除氢处理过程中Ti-6Al-4V合金微观组织的演化规律,通过室温拉伸试验研究了置氢-除氢处理后Ti-6Al-4V合金的力学性能,探讨了Ti-6Al-4V合金置氢-除氢组织与力学性能之间的相...     

湿热老化对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能影响研究

研究了3.5%(质量分数)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在30℃和80℃两个温度下溶液浸泡对碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的影响.研究发现:浸泡使复合材料的力学性能下降,80℃下浸泡使复合材料力学性能下降更显著;低温下介质组分对复合材料的影响不是很明显,80℃下去离水中浸泡对复合材料的静态力学性能破坏更显著.     

防热复合材料高温力学性能

通过对高温环境下防热材料内部热化学烧蚀机理的分析,利用Eshelby等效夹杂方法研究了组元材料烧蚀-相变特性和高温力学性能的变化规律。假设材料热化学反应后的热解(热氧化)生成相介质统计均匀分布,考虑了烧蚀反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作用,预报了单向纤维增强复合材料微结构与宏观性能之间的变化关系,并进行了数值计算。研究结果表明:单向复合材料纵向杨氏模量随温度升高而衰减,并与加温速率有关,典型热防护材料的高温力学性能的理论预报与实验数据进行比较,结果吻合较好,说明理论模型正确,为防热复合材料热结构分析奠定了基础。      

聚氯乙烯／霞石复合材料初步研究

霞石称霞石正长岩,其主要成分是硅铝钾钠,在欧美各国及日本,霞石被广泛应用塑料工业和涂料工业,以改善塑料和涂料的耐磨性,光学性和物理力学性能。本文研究了霞石作为填充改性材料的热稳定性,并研究了霞石填充ＰＣＶ材料的物理、力学性能。     

事故容错燃料包壳候选材料的研究现状及展望

2011年福岛核电站事故中,反应堆堆芯燃料中的锆合金包壳在事故工况下与高温水蒸汽发生剧烈氧化反应继而产生大量的氢气和热量,最终导致反应堆堆芯熔化和氢气爆炸,对社会和环境造成极大负面影响。自此之后,国内外纷纷展开对事故容错燃料的研究开发。相较于传统的UO2-Zr合金燃料体系,事故容错燃料能够在反应堆正常运行工况下维持或提高燃料性能,并在事故发生后相当长的一段时间内维持堆芯完整性,提供足够的时间裕量来采取事故应对措施。反应堆堆芯环境非常极端,包壳长期处于高温高压腐蚀介质中,同时还受到中子辐照的影响,因此新型包壳材料需要较好的耐腐蚀性和辐照稳定性。经不同研究者的研究评估,目前能够替代Zr合金的事故容错燃料包壳材料可分为陶瓷材料和金属材料两类:陶瓷材料主要以SiC/SiC复合材料为代表;金属材料主要有以FeCrAl为代表的Fe基合金和以Mo为代表的难熔金属及其合金。上述三种替代Zr包壳的材料各有其利弊,均未达到工程应用水平,并且都存在待解决的关键性问题。其中,FeCrAl合金的研发进展最快,目前在热学性能、力学性能、抗腐蚀性能、抗辐照性能等方面表现较好,但在工业加工和焊接等方面仍有待进一步改善。就SiC/SiC复合材料而言,由于SiC自身的高脆性而导致力学强度不足,不同的研究者提出了不同的结构设计思路试图降低包壳管失效概率,但包壳最终的结构设计仍未确定,而辐照引起的热导率急剧降低及连接密封和加工制造等方面还在不断研究中。Mo及Mo合金的力学性能和抗辐照性能较好,但自身抗腐蚀性较差,解决思路主要集中在提高钼纯度、调整合金的元素成分、进行表面涂层等方面。目前,对后两种材料包壳管的加工能力均未达到薄壁长管的工业制造水平。对于这几种候选包壳材料,需要建立属性数据库和一套完善的标准来衡量材料的质量。此外,还需开发相应的程序来评估包壳在堆内的行为。本文主要综述了SiC/SiC复合材料、FeCrAl合金、Mo及Mo合金三种候选包壳材料的研究进展,包括候选包壳材料的物理性质、耐腐蚀性能、力学性能、抗辐照性能、芯块-包壳力学与化学相互作用、在事故工况下的行为和工程应用等,综合分析了事故容错燃料包壳材料当前的研究现状,指出了各事故容错燃料包壳未来需集中解决的关键性问题。     

机械合金化制备镁系储氢材料的研究进展

机械合金化法是新近发展起来的制备镁系储氢材料的较佳工艺.综述了国内外采用该法制备镁系储氢材料的研究进展情况,报道了机械合金化法制备MgH4、Mg2Ni、多元镁基储氢合金、非晶态镁系储氢合金及纳米复合镁系储氢材料的最新研究成果,总结认为,机械合金化可以显著改善镁系储氢材料的动力学性能和电化学性能,提高储氢量.     

容错事故燃料包壳用FeCrAl合金的研究进展EI北大核心CSCD

福岛事故后,人们迫切需要开发相应的燃料包壳材料以忍受严重事故发生时的极端工况,从而提高核电站的事故承受能力。尽管FeCrAl合金的宏观中子吸收截面要远远高于锆合金,但其在严重事故下良好的耐腐蚀性、优越的高温力学性能及抗辐照损伤能力,使其被列为事故容错燃料包壳的候选材料之一。然而,现有FeCrAl合金难以满足核电站用材料的要求,因此需对其进行优化,以获得更佳的性能。本文系统总结了近年来关于优化后FeCrAl合金的腐蚀行为、力学性能、辐照后的微观结构及力学性能变化、焊接性及加工性等方面的研究进展,分析了FeCrAl合金的高温腐蚀机理以及引起FeCrAl合金微观结构及力学性能变化的主要原因,提出了FeCrAl合金在高温腐蚀、焊接性以及加工性等过程中存在的主要问题以及未来的研究方向。     

On the choice and serviceability of materials in hydrogen

For constructional materials that are used most often in rocket-engine production, we show the influence of gaseous hydrogen of room parameters on changes in their mechanical characteristics, induced by reversible hydrogen brittleness and by the action of hydrogen on the surface layer of materials in the course of their direct contact. We describe methods for protection against the action of hydrogen fuel, and much attention is given here to the controlled introduction of inhibiting gaseous additives, in particular, oxygen, into hydrogen, which practically completely recovers the mechanical properties of steels under such conditions. __________ Translated from Fizyko-Khimichna Mekhanika Materialiv, Vol. 43, No. 5, pp. 113–116, September–October, 2007.     

镁基储氢材料的研究进展与发展趋势

对近年来镁基储氢材料的研究开发概况、制备技术以及应用研究等方面进行了系统阐述,分析了影响镁基储氢材料储氢性能的主要因素,总结了采用机械合金化法、储氢合金组元部分替代、添加催化剂制成复合材料及表面改性等方法可以有效改善储氢性能,并对镁基储氢材料研究中存在的问题以及今后的发展方向进行了探讨与展望.     

聚合物动态成型技术的研究及进展

阐述了聚合物动态成型技术以及在聚合物体系中叠加振动的两类基本方式,即机械振动和超声振动体系,并着重综述了熔融聚物合物在振动作用下的流变行为与挤出特性,以及借助于流变仪,振动机头和塑料电磁动塑化挤出进行的的动态成型技术的研究及进展。     

Preparation of Robust,Room-Temperature Self-Healable and Recyclable Polysiloxanes Based on Hierarchical Hard Domains

The contradiction between high mechanical strength and mild healing conditions has long existed in self-healing materials, which limits the application of self-healing materials. The preparation of robust materials with excellent healing performance under mild conditions can effectively reduce resource waste and environmental pollution. Herein, self-healing polysiloxane elastomer materials, APDMS-MDI-IPDI-Bs, based on microphase separation strategy are reported. Through the synergistic effect of the designed urea hydrogen bond and the nitrogen-coordinated boroxine structure, the materials can maintain high mechanical properties (maximum tensile strength up to 3.35 MPa, elongation at break up to 316%), while maintaining excellent self-healing and recyclable ability (24 h healing efficiency at room temperature can reach 94.77 ± 3.23%), and the performance can be repeated many times without decay. APDMS-MDI-IPDI-Bs also exhibit unique hydrophobicity, expanding the application scenarios of materials containing boroxine structure.     

基于齿轮机构的SMA-摩擦阻尼器试验研究及数值模拟EI北大核心CSCD

基于齿轮机构对形状记忆合金(SMA)丝非比例拉伸的特点,提出了一种新型SMA-摩擦阻尼器,并阐述了该阻尼器的基本构造和工作原理。对SMA丝进行循环拉伸试验,考察了加载幅值、加载速率对其力学性能的影响规律;分别对齿轮摩擦单元和SMA-摩擦阻尼器试件进行了低周往复荷载下的力学性能试验,得到了摩擦材料、预紧力以及位移幅值对单次循环耗能、割线刚度、等效阻尼比和自复位率等力学性能指标的影响规律;建立了SMA-摩擦阻尼器的简化力学模型并进行了数值模拟。研究结果表明:所用复合树脂材料较黄铜材料出力更大,性能更稳定;新型阻尼器具有良好的耗能能力、承载能力及自复位能力,可实现大行程设计;利用OpenSees有限元模型计算得到的滞回曲线与试验曲线吻合较好,验证了力学模型和材料本构二次开发的正确性。