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航空发动机用双陶瓷热障涂层的残余应力仿真研究

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表面技术 2024年

作者：王敏赵伟文刘星宇余宗键袁建辉上海电子信息职业技术学院上海工程技术大学

目的对YSZ和LaMgAl11O19双陶瓷热障涂层不同预热温度和厚度条件下的残余应力进行仿真研究，指导双陶瓷热障涂层的优化设计。方法用Abaqus有限元软件模拟双陶瓷涂层样件制备以及冷却过程中的径向、轴向和剪切残余应力。通过在25℃～27... 详细信息

目的对YSZ和LaMgAl11O19双陶瓷热障涂层不同预热温度和厚度条件下的残余应力进行仿真研究，指导双陶瓷热障涂层的优化设计。方法用Abaqus有限元软件模拟双陶瓷涂层样件制备以及冷却过程中的径向、轴向和剪切残余应力。通过在25℃～275℃之间每隔50℃选取一个温度点作为样件的预热温度进行仿真，评价不同预热温度下粘结层与双陶瓷层的残余应力值，根据残余应力值确定优化的预热温度为：75℃～125℃。选取100℃预热温度，保持YSZ和LaMgAl11O19双陶瓷层的总厚度为300μm，以50μm为一个区间调整双陶瓷层的厚度比值，研究YSZ和LaMgAl11O19的厚度变化对粘结层和双陶瓷层界面残余应力的影响，确定YSZ和LaMgAl11O19的厚度均为150μm时，获得的残余应力最小。对优化后的陶瓷顶面和不同材料分界面的残余应力进行分析。结果预热温度以及YSZ和LaMgAl11O19的厚度对涂层残余应力有显著影响，预热温度取75℃和125℃之间时，残余应力值普遍较小，其最大值仅为8.2MPa。预热温度取100℃，YSZ和LaMgAl11O19的厚度均为150μm时的残余应力值普遍较小，其最大值仅为55.2MPa，出现在粘结层和基体材料的界面上。结论预热温度对样件边缘位置的残余应力具有明显的影响，最大残余应力出现在优化的双陶瓷热障涂层基体和粘结层的界面处，从而降低了陶瓷层剥落的风险。

关键词：双陶瓷层热障涂层 YSZ LaMgAl O 残余应力仿真

初始状态对铝锂合金蠕变时效行为的影响及其机制

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有色金属工程 2024年第7期14卷 68-72,100页

作者：张力文西安航空职业技术学院西安710089

采用180℃、恒定应力140 MPa蠕变时效试验、室温力学拉伸试验和扫描电子显微镜(SEM)观察,分析了不同初始状态对2195铝锂合金蠕变时效行为的影响。结果表明,重固溶态合金的蠕变量最大,其次是峰时效态,回归态的试样则具有最小的蠕变变形... 详细信息

采用180℃、恒定应力140 MPa蠕变时效试验、室温力学拉伸试验和扫描电子显微镜(SEM)观察,分析了不同初始状态对2195铝锂合金蠕变时效行为的影响。结果表明,重固溶态合金的蠕变量最大,其次是峰时效态,回归态的试样则具有最小的蠕变变形。其屈服和抗拉强度顺序为重固溶态>峰时效态>回归态。而断裂伸长率依次为重固溶>峰时效>回归态。最后揭示了重固溶态的蠕变时效合金的高强韧性机制:晶内均匀分布的细小强化相(T_(1)相)和较窄的晶界无析出带的共同作用。

关键词：铝锂合金热处理蠕变时效

含J-C损伤的前吸能装置低速碰撞多目标优化

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机械设计与制造 2024年

作者：朱孙科黄德明王秋林王正伦重庆交通大学机电与车辆工程学院成都航空职业技术学院

为提升前吸能装置整体碰撞性能，建立了含防撞梁、吸能盒和刚性墙的100%正面低速碰撞有限元显式动力学模型，及前吸能装置多目标优化模型。采用Johnson-Cook损伤本构模拟铝合金材料碰撞损伤特性，以整车最大质心加速度、最大质心位移和... 详细信息

为提升前吸能装置整体碰撞性能，建立了含防撞梁、吸能盒和刚性墙的100%正面低速碰撞有限元显式动力学模型，及前吸能装置多目标优化模型。采用Johnson-Cook损伤本构模拟铝合金材料碰撞损伤特性，以整车最大质心加速度、最大质心位移和吸能装置总质量等评价指标为优化目标，以防撞梁和吸能盒截面的宽度、长度和厚度等7个结构尺寸作为设计变量，以吸能装置最大吸收能量为约束条件。采用NSGA-Ⅱ算法对前吸能装置多目标优化模型进行求解，优化结构与初始设计结构进行40%偏置碰撞对比验证。通过分析100%低速正面碰撞多目标优化结果可知，在整车最大质心位移增加约3%的情况下，最大质心加速度和最大防撞梁碰撞力下降35%以上，前吸能装置减重达23%。由40%低速偏置碰撞对比验证结果可知，整车最大质心加速度、最大质心位移和防撞梁碰撞力峰值等性能参数较优化前下降10%以上。研究结果为前吸能装置碰撞性能优化提供设计参考。

关键词： J-C损伤本构前吸能装置显式动力学低速碰撞多目标优化

纳米Cr_(2)O_(3)对铝合金微弧氧化膜组织和性能的影响

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兵器材料科学与工程 2024年第4期47卷 77-84页

作者：方琴陈庚曾舟李京筱白莹莹苗景国王正云四川工程职业技术学院材料工程系四川德阳618000 上海电子信息职业技术学院中德工程学院上海300222 西华大学材料科学与工程学院四川成都610039

在恒流模式下对7050铝合金开展微弧氧化试验。用SEM、EDS、XRD、膜层测厚仪、维氏硬度计、电化学工作站和磨损试验机等研究了不同纳米Cr_(2)O_(3)含量对7050铝合金微弧氧化陶瓷膜组织和性能的影响。结果表明:添加纳米Cr_(2)O_(3)能减小... 详细信息

在恒流模式下对7050铝合金开展微弧氧化试验。用SEM、EDS、XRD、膜层测厚仪、维氏硬度计、电化学工作站和磨损试验机等研究了不同纳米Cr_(2)O_(3)含量对7050铝合金微弧氧化陶瓷膜组织和性能的影响。结果表明:添加纳米Cr_(2)O_(3)能减小陶瓷膜孔径,提升致密度,优化陶瓷膜结构;当纳米Cr_(2)O_(3)由1 g/L增至5 g/L时,陶瓷膜的厚度、硬度均先增后减;与未添加相比,添加纳米Cr_(2)O_(3)的陶瓷膜的耐蚀性和耐磨性均明显提升;陶瓷膜主要由γ-Al_(2)O_(3)相和少量的α-Al_(2)O_(3)相、莫来石相、Cr_(2)O_(3)相构成;总体来看,当纳米Cr_(2)O_(3)为3 g/L时,陶瓷膜的性能最优,厚度、显微硬度、自腐蚀电流和磨耗比分别为30.98μm、1273HV0.1、5.162×10^(-8)A/cm^(2)、0.0913%。

关键词：微弧氧化 7050铝合金陶瓷膜 Cr_(2)O_(3)

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超宽带硅基射频微系统设计

电讯技术 2024年第9期64卷 1507-1515页

作者：张先荣钟丽中国西南电子技术研究所成都610036 成都职业技术学院电子信息工程学院成都610041

针对超宽带硅基射频模块的微系统化问题,采用硅基板作为转接板设计了一款具备收发功能的超宽带系统级封装(System in Package,SiP)射频微系统。各层硅基转接板之间的射频信号传输、控制和供电等均采用低损耗的硅通孔(Through Silicon Vi... 详细信息

针对超宽带硅基射频模块的微系统化问题,采用硅基板作为转接板设计了一款具备收发功能的超宽带系统级封装(System in Package,SiP)射频微系统。各层硅基转接板之间的射频信号传输、控制和供电等均采用低损耗的硅通孔(Through Silicon Via,TSV)结构来实现。为了减小封装对射频性能的影响,整个超宽带射频微系统采用5层硅基封装结构,与传统二维封装结构相比,其体积减少95%以上。射频微系统封装完成后,对其电气性能指标进行了测试。在整个超宽带频带内,其接收噪声系数小于2.6 dB,增益大于35 dB,发射功率大于等于34 dBm,端口驻波小于2。该封装结构实现了硅基超宽带射频模块的微系统化,可广泛适用于各类超宽带射频系统。

关键词：超宽带射频微系统硅基转接板硅通孔(TSV) 系统级封装(SiP)

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HFE-7100平行微通道流动沸腾实验

物理学报 2024年第5期73卷 178-189页

作者：解奕晨庄晓如岳思君李翔余鹏鲁春南方科技大学力学与航空航天工程系深圳518055 深圳职业技术大学机电工程学院深圳518055

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一.HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的... 详细信息

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一.HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的流动沸腾传热和两相流动特性进行了实验研究,测量范围为常压下质量流率88.9-277.8 kg·m^(-2)·s^(-1)、入口过冷度20.5-35.5℃和有效热流密度12-279 kW·m^(-2).本文分析了质量流率、入口过冷度、有效热流密度和干度对传热系数和压降的影响,发现在较低的入口过冷度下HFE-7100出现了沸腾迟滞现象,且增大入口过冷度和质量流率会延缓沸腾起始点的发生,且会提高传热系数和临界热流密度.两相压降受有效热流密度影响较大,且在定干度下不同质量流率的两相压降在塞状流和环状流阶段有明显差异.同时,通过观测两相流型,对流动沸腾传热现象进行了分析.本文还将两相压降实验数据与文献关联式预测值进行了对比,与Lockhart提出的关联式预测值偏差为19.6%.本文研究结果可为微电子器件散热设备的优化设计提供理论指导:以HFE-7100作为传热工质并将微通道流动沸腾冷却技术应用于微电子器件散热设备,可以提高设备的稳定性和可靠性;在不同热流密度的设备中通过控制入口过冷度和质量流率可有效地提升其散热性能;采用Lockhart提出的两相压降关联式可预测散热设备所需的泵功.

关键词：流动沸腾微通道 HFE-7100 传热电子器件

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无人机自组网中基于信任的路由机制

电讯技术 2024年第7期64卷 1058-1064页

作者：杨磊龙伟成都航空职业技术学院信息工程学院成都610100 电子科技大学计算机科学与工程学院成都610031

传统无线路由方式不能很好地适应无人机自组网通信链路不稳定、节点能量受限等特点,为此,提出了一种新的基于信任的路由方案。首先,考虑了节点传输数据包所产生的能耗,对已有的分簇算法进行优化,选择剩余能量超过阈值的节点作为转发候... 详细信息

传统无线路由方式不能很好地适应无人机自组网通信链路不稳定、节点能量受限等特点,为此,提出了一种新的基于信任的路由方案。首先,考虑了节点传输数据包所产生的能耗,对已有的分簇算法进行优化,选择剩余能量超过阈值的节点作为转发候选。其次,引入转发正确率、节点交互频度、探测成功率等信任因子对节点行为进行建模,由簇头节点汇聚所有的信任信息,并利用贝叶斯理论评估节点信任值。最后,在传统按需路由协议基础上,通过节点剩余能量、节点信任值及跳数来计算整体路由成本,并基于路由成本选择转发节点,确保了路由路径上的节点性能及行为可靠。所提方案有效提高了分组投递率及吞吐量,降低了端到端时延与转发能耗。

关键词：无人机自组网路由机制信任值贝叶斯估计

工艺参数对AZ31B镁合金单点渐进翻边精度的影响

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精密成形工程 2024年第5期16卷 99-107页

作者：安治国叶了张涛门正兴高正源重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 成都航空职业技术学院航空装备制造产业学院成都610021

目的以AZ31B镁合金板为研究对象,研究初始成形角、工具直径、成形温度及层间距对单点渐进圆孔翻边精度的影响规律。方法使用有限元软件对2 mm厚的镁合金板材进行数值模拟,通过计算翻边直壁处的平均回弹量,得出不同工艺参数对单点渐进圆... 详细信息

目的以AZ31B镁合金板为研究对象,研究初始成形角、工具直径、成形温度及层间距对单点渐进圆孔翻边精度的影响规律。方法使用有限元软件对2 mm厚的镁合金板材进行数值模拟,通过计算翻边直壁处的平均回弹量,得出不同工艺参数对单点渐进圆孔翻边直壁轮廓的影响规律。通过正交实验分析了交互作用下工艺参数对圆孔翻边直壁处平均回弹量的影响,通过极差分析确定了最优工艺参数组合,并通过实验对所得结果进行了验证。结果随着初始成形角的增大、工具直径的增大、成形温度的升高及层间距的减小,圆孔翻边制件直壁处的成形精度提高,各因素按影响程度由大到小的顺序依次为:成形温度、初始成形角、工具直径和层间距。成形精度最高的工艺参数组合如下:初始成形角为30°、工具直径为10 mm、成形温度为275℃、层间距为0.5 mm。结论采用仿真模型模拟单点渐进圆孔翻边过程具有较高的准确性,使用优化后的工艺参数得到翻边零件直壁区域的最小厚度以及平均回弹量与仿真结果误差均在3%以内,升高温度可以明显提高单点渐进圆孔翻边的制件精度。

关键词：镁合金翻边单点渐进成形数值模拟回弹

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焊接方法对铝合金焊接接头微弧氧化色差的影响

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精密成形工程 2024年第5期16卷 132-139页

作者：刘瑞琳张梦莹门正兴雷正杨峰朱宗涛成都航空职业技术学院航空装备制造产业学院成都610100 西南交通大学材料科学与工程学院成都610031

目的分析铝合金焊接接头微弧氧化过程中色差产生的原因。方法采用单激光和激光-MIG复合焊2种焊接方法焊接2A12铝合金,利用RGB值定性描述不同焊接试样的色差差异大小,采用金相、SEM和微区XRD观察2A12铝合金单激光和激光-MIG复合焊接头微... 详细信息

目的分析铝合金焊接接头微弧氧化过程中色差产生的原因。方法采用单激光和激光-MIG复合焊2种焊接方法焊接2A12铝合金,利用RGB值定性描述不同焊接试样的色差差异大小,采用金相、SEM和微区XRD观察2A12铝合金单激光和激光-MIG复合焊接头微弧氧化前后的组织、微观形貌和表面物相组成。结果经微弧氧化处理后,2A12铝合单激光焊焊件的焊缝和母材之间无明显色差,2A12铝合金激光-MIG复合焊焊件的焊缝和母材之间存在明显色差,结合金相组织、表面和截面的SEM形貌以及表面EDS和XRD测试分析结果可知,成分和表面熔融物颗粒的大小不同是铝合金焊接接头微弧氧化色差形成的主要原因,焊接接头的组织对铝合金焊接接头微弧氧化色差的产生没有影响。结论单激光焊接接头微弧氧化后的氧化色差较激光-MIG复合焊接头的小;铝合金(2A12)焊接接头产生氧化色差主要是因为焊接接头的成分和表面熔融物颗粒大小不同,而组织对色差无影响。

关键词：铝合金单激光激光-MIG 微弧氧化色差