深海科学实验装备发展研究

深海孕育了世界上最大的生态系统,对深海相关演变规律的深刻认知将支撑人类社会的可持续发展;深海极端环境条件决定了开展原位实验作业非常困难,也对深海科学实验装备提出了苛刻的要求。本文从深海科学实验研究的视角出发,按照深海试验装备及试验场、深海原位探测与实验装备、深海环境模拟实验装备的主要划分,系统梳理了国内外深海科学实验装备的发展态势和面临的问题。我国在深海科学实验装备领域已形成了一批自主研发的装备技术,推动了深海科学研究进步,部分优势方向已跻身国际先进水平;但在高精尖装备及其关键核心技术方面未能构建成熟的产业链,导致部分装备发展受限、一些技术薄弱环节凸显。需要加强顶层谋划、协调技术攻关,建立激励机制、推动创新转化,建设示范平台、形成标准体系,突破传感技术、加快国产进程,加强国际合作、提升创新能力,以深海科学实验装备高质量发展推动深海科学研究和海洋强国建设。     

我国航空用变形钛合金材料

钛合金材料作为一种20世纪中叶出现并发展起来的新兴结构材料,因其具有优异的耐腐蚀性、高的比强度以及无磁性等一系列独特的优点,在航空航天等高端工业部门获得了广泛应用,目前飞机机体结构中的隔框、大梁、起落架以及航空发动机压气机匣、轮盘、叶片等承力部件大量使用钛合金材料制造。在上世纪60年代,美国、英国、前苏联等工业发达国家就已经在飞机及航空发动机制造中大量使用钛合金材料。我国钛合金材料在航空工业中的应用起步较晚,上世纪80年代开始才陆续在飞机及航空发动机制造中少量使用钛合金材料,但是进入21世纪之后,我国航空工业钛合金材料的应用水平大幅度提升。对我国目前已经进入工业化生产并在航空工业中获得工程化应用的变形钛合金材料进行了系统阐述。     

全球深海材料研究概况

随着经济发展和人口增长,全球正面临着不可避免的资源问题,陆地和近海资源逐渐匮乏,各国逐渐把目光转向深海,当前国际能源开采向深海进军已经成为一种潮流。据估计,海洋蕴藏了超过全球70％的油气资源,要开发和利用这些资源,核心的问题是如何解决由于水深造成的低温、高压、环境恶劣、作业条件复杂的一系列开发技术问题。而在深海油气资源的开发过程中,深海材料的研究和应用无疑占有非常重要的地位,因为海洋材料是海洋科技的基础。     

深海探测与驻留装备发展研究

深海探测与驻留装备是发展海洋科学的重要基础。近年来,我国自主研发的相关装备进展良好,但在国产化过程中仍面临一些“卡脖子”技术问题,亟需攻克相应装备的技术短板,推动我国“透明海洋”能力建设。本文在分析深海探测与驻留装备发展需求的基础上,围绕深海通用感知探测设备、深海运载探测通用平台、深水多功能作业平台、深海通导定位装备、深海通用作业工具、深海有人与无人设备的智能控制系统等6个重点领域,系统梳理国内外相关装备的发展现状,深入辨析我国深海探测与驻留装备发展面临的问题。本文论证提出了我国深海探测与驻留装备的9个重点发展方向,涵盖探测装备能源补给、装备系统设计及优化、高功率密度动力、原位实验研究与开发、载人装备宜居与应急救援、水下动态网络定位、水下声光多模混合通信网络、作业人机混合决策与协同控制、人机交互效能评估及优化等关键技术。研究建议,坚持科学发展、加快启动重点海域建设,坚持统筹集约、高效推进共建共用共享,坚持创新驱动、持续发展新技术新装备,以推动我国深海探测与驻留装备的高质量发展。     

舰船用钛合金的焊接应用研究

钛合金在舰船中的应用日益广泛,如主冷凝器、潜艇二回路管路系统,深潜器耐压壳体,某些武备系统等。焊按是建造不同用途复杂结构的最常用和最有效的连接工艺,焊接接头通常又是整个结构最薄弱的环节,也是设计上最为关注的研究对象。本文根据近30年来舰船用钛合金焊接应用研究的成果和经验,简要叙述了研究中考虑问题的原则,材料应用研究等产品建造的相互关系以及应采取的对策。     

低温钛合金材料应用现状及发展趋势

随着对深空领域的进一步探索,氢氧发动机以其大推力、高稳定性、无污染等优点受到了越来越多的重视。低温钛合金作为氢氧发动机低温结构的重要材料,直接影响着氢氧发动机的综合性能。以TA7ELI,TC4ELI,CT20为重点对象,详细介绍了低温钛合金的发展历史及研究现状,对目前各国广泛应用的低温钛合金性能进行了综合对比,同时介绍了低温钛合金在不同温度下的变形机理及失效形式。此外,对低温钛合金的主要成形工艺进行了详细论述。最后,基于以上介绍,提出低温钛合金未来应该朝着更高性能、更低成本以及开发新型成形工艺3个方向发展。     

航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展

新一代高推重比航空发动机压气机和涡轮系统高温环境使用的叶片、盘、机匣、整体叶盘和整体叶环等构件设计通常选用先进高温钛合金材料。本文综述近年来我国600℃高温钛合金、阻燃钛合金、TiAl合金、连续SiC纤维增强钛基复合材料及其应用技术取得的最新研究进展,并提出材料及构件设计、加工和使用亟待突破的关键技术,包括工业铸锭成分高纯化和均匀化控制技术、大规格棒材及特殊锻件制备技术、整体叶盘和整体叶环零件机械加工技术、材料性能评价及应用设计技术等。先进高温钛合金材料的不断应用将有力推动我国航空发动机技术发展。     

从导弹战斗部用钛合金的研究看材料的开发

从高速冲击动力学的角度出发，分析了影响导弹战斗部同目标撞击时的因素，讨论了层状结构的钛合金用作高速半穿甲战斗部的可能性，进而表述了服役效能在材料开发中的核心地位。     

组合材料芯片技术在钛合金研究中的应用

综述了组合材料芯片技术在钛合金研究中应用的新进展.利用组合材料芯片技术在短周期内制备出合金元素梯度变化的多元钛合金样品,由于样品的加工状态和热处理条件相同,可以确定某种合金元素含量与整个钛合金体系组织和力学性能的定量关系.利用多种表征手段,从样品库中系统地分析组织和力学性能的变化规律并筛选出目标成分,显示出组合材料芯片技术在钛合金相变研究和合金设计中的优势.     

钛合金环形气瓶耐压强度的计算机模拟

对Ti-3Al-2.5V和β-Ti 2种钛合金环形气瓶进行了耐压计算机模拟,计算了环形气瓶各个部位的应力应变分布和改变气瓶形状时应力应变的变化情况以及环形气瓶失效时的应力.结果表明,选用Ti-3Al-2.5V合金,在施加60 MPa内表面压强的情况下,材料的米塞斯应力为692 MPa,大于其屈服强度,气瓶发生失效;同样条件下选用β-Ti合金时,其米塞斯应力为851 MPa,小于其屈服强度,材料可以安全使用.当在气瓶内表面施加40 MPa的压强,2种材料的最大应力均小于其屈服强度,可以安全使用.对气瓶3个方向的应力计算机模拟表明,气瓶内侧表面处所受拉应力最大,该处最容易首先发生失效.在其它条件不变的情况下,减小气瓶外径,气瓶的内侧表面处应力依然最大,其数值为1320 MPa,远大于直径较大的气瓶.对于Ti-3Al-2.5V环形气瓶,其失效时内表面压强为45 MPa;对于β-Ti合金的环形气瓶,其失效时内表面压强为86 MPa.     

深海高强浮力材料的研究现状

深海开发迫切需要高强轻质浮力材料。概述了深海浮力材料的国内外研究现状、固体浮力材料的类别及应用;结合新型高强浮力材料的开发,具体介绍了以环氧树脂为基体、填充空心玻璃微珠的轻质浮力材料的研究历程、制备工艺及常见理化性能的测试方法,分析了今后重点研究的方向。     

钛及钛合金材料的应用分析

正随着航空航天、汽车轻量化和生物医用材料等行业的快速发展,钛合金材料的研究与应用也成为当前材料领域的研究热点之一。钛合金的密度一般在4.51g/cm~3左右,仅为钢的60%,但钛的机械强度却与钢相差不多,甚至于一些最新研制的钛合金其强度已经超过了部分高强结构钢,因此与其他常用结构材料如钢铁、铝等相比,钛合金的比强度体现出明显的优势~([1]);钛合金热强度高,可在450~500℃的温     

生物医用钛合金材料的研究、开发与应用

生物医用材料及制品是近30年来发展起来的一类技术附加值最高的高新技术产品,其作用药物不能替代。近10年来,生物材料和制品的世界市场增幅百分率一直保持在两位数左右,发展趋势可与汽车和信息产业相比,正在成长为世界经济的一个新的支柱性产业,而生物材料的研发已成为世界研究热点。钛合金是一种继不锈钢、钴铬合金和TiNi形状记忆合金之后可用于人体软、硬组织修复与替代较理想的外科植入物用首选材料,它先后经过了第一代材料纯钛(α型)和Ti6Al4V合金(α β型)和第二代无钒的α β型钛合金Ti6Al7Nb和Ti5Al2.5Fe以及以β型钛合金为主的第三代新型医用钛合金(如Ti-13Nb-13Zr)的发展历程,其出发点是寻找生物相容性更好(不含对人体有毒的元素)、与人体骨骼力学相容性更加匹配(降低弹性模量、减小对骨组织的“应力屏蔽“)且综合性能优良的钛合金材料。综述了国际上生物医用钛合金的研发历史和现状,重点介绍了国际上正在热点研究的新型β型医用钛合金材料的合金设计、加工制备及其组织与性能控制和在骨科与血管介入领域的应用现状,特别是介绍了我国自主开发的两种新型医用β型钛合金的研究及其相关医疗器械产品研制情况,最后指出了医疗器...     

新型耐压耐热树脂材料通过鉴定

国家“九五”计划重点科技攻关项目激光固化快速成型新技术及相匹配的新型耐压耐热树脂材料,日前在西安交通大学通过专家鉴定。 激光固化快速成型是国际上90年代初发展起来的实物模型和零件制作工艺新技术。固化快速成型技术是通过将CAD三维设计数据模型作为几何切层,     

航空用损伤容限型钛合金研究与应用

为了满足新型飞机的大尺寸、高减重、长寿命和低成本的设计与应用需求,采用损伤容限型钛合金材料及其应用技术是一条重要途径。国外发达国家已经在新型损伤容限型钛合金材料研制和在先进飞机上的应用方面走在了前列,特别是像中强度的Ti-6Al-4VELI和高强度的Ti-6-22-22S等,已经成功地应用在了美国F-22/F-35,C-17等新一代飞机中,大大地提高了飞机的使用寿命和战斗力。这几年我国先后自主创新发展了中强度损伤容限型钛合金TC4-DT和高强度损伤容限型钛合金TC21,建立了损伤容限型钛合金的β处理加工技术,为我国新型飞机的研制奠定了材料应用技术基础。通过分析国内外损伤容限型钛合金材料及其新型加工工艺技术的研究发展情况,结合我国新型损伤容限型钛合金材料研究进展,重点探讨了新型损伤容限型钛合金的材料特点、性能水平和应用前景。     

某小直径钛合金耐压球壳制造工艺

某壁厚28 mm的小直径钛合金耐压球壳,主体材料为TC4ELI钛合金,针对其设计指标要求,制定了板材热冲压成型半球-手工GTAW焊接半球孔座-半球热处理-半球机加工-上下半球合拢后赤道缝真空电子束焊接-整球真空去应力退火制造工艺,完成罐体制造并进行了各项检测。结果表明,球壳尺寸、气密、水压、焊接见证件检测合格。外压试验前、后的真球度、焊缝渗透、射线、超声、残余应力检测合格,满足产品设计要求,制造的球壳海试考核后各项指标正常,满足服役要求,制定的工艺可靠,制造工艺可为同类产品制造提供一定的参考。     

宝钢研成飞机起落架用钢及钛合金结构用钢

据报道,自国家大型飞机研制重大科技项目2007年立项以来,宝钢发挥航空特种材料研发优势提前介入,启动了“大飞机”项目关键特种冶金材料的预研、试制工作。目前,大型飞机起落架用300M超高强钢、4大牌号钛合金结构用钢已研制成功,与“大飞机”项目相关的发动机用特种钢等的研发也已全面展开。     

钢和钛合金热模锻用的新润滑材料

新研制的三种工艺润滑材料是玻璃基防护润滑涂层、水溶性聚合物液体润滑材料和块状固体润滑材料。其成分含有减磨物质与上述相应的聚合物。 对新研制的润滑材料的基本要求是:要保证锻模的最小磨损和锻坯所需要的表面质量,无毒性,涂敷与去除应简便。     

医用钛合金骨移植材料的研究现状

纯钛及钛合金以其优异的生物相容性、抗腐蚀性及与骨相近的弹性模量,在医学领域中获得了越来越广泛的应用.综述了医用钛合金骨移植材料的发展现状,并从抗磨损、耐腐蚀及生物活性3方面阐述了钛及其合金的表面改性技术.     

外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及进展

介绍了生物医用钛合金材料的定义、分类与基本特性,综述了国内外生物医用钛合金材料的发展历程,针对改善和提高医用钛合金材料的生物相容性和力学相容性问题,重点分析和讨论了医用钛合金在合金设计、显微组织和相变控制以及表面状态优化等方面存在的不足和未来研究方向,最后介绍了新型介稳定β型钛合金在设计、开发与应用方面的最新进展。