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铸型正反转搅动对精密铸造K4169合金凝固组织和室温力学性能的影响

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金属学报 2024年第7期60卷 926-936页

作者：陈诚杨光昱金梦辉王强汤鑫程会民介万奇西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095 中国兵器工业集团西安北方光电科技防务有限公司西安710043

为揭示离心铸造工艺在晶粒细化和力学性能提升等方面的优势,本工作对比分析了铸型正反转搅动动力学细晶法离心铸造工艺和常规重力铸造工艺条件下K4169合金典型结构特征件的凝固组织和室温力学性能,研究了2种工艺条件下得到的合金组织、... 详细信息

为揭示离心铸造工艺在晶粒细化和力学性能提升等方面的优势,本工作对比分析了铸型正反转搅动动力学细晶法离心铸造工艺和常规重力铸造工艺条件下K4169合金典型结构特征件的凝固组织和室温力学性能,研究了2种工艺条件下得到的合金组织、元素偏析、第二相分布以及断口组织形貌和室温力学性能。结果表明,铸型正反转搅动处理可使K4169合金铸态组织明显细化,当铸型正反转持续时间为4 s时,K4169合金的晶粒组织细化效果显著,晶粒尺寸从重力铸造工艺下的(5.37±0.21) mm减小至(0.27±0.01) mm;铸造K4169合金的初生相破碎,枝晶形貌退化,合金元素偏析程度减轻,凝固组织中Laves相数量减少,碳化物数量略有增加;铸型正反转4 s条件下,铸态合金的室温抗拉强度比重力铸造条件下提高了31.4%。

关键词： K4169合金铸型正反转熔模铸造凝固组织室温力学性能

基于RANSAC和三维谱峰分析的全姿态散射中心建模

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雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 471-484页

作者：靳明振杨申吴中杰张会强刘盛启国防科技大学ATR重点实验室长沙410073 中国兵器工业集团第二〇六研究所西安710100

全姿态散射中心模型是一种性能优良的光学区复杂目标电磁散射参数化模型。针对传统的基于候选点筛选和聚类的全姿态散射中心建模方法易出现虚假散射中心和遗漏真实散射中心的问题,该文提出了一种基于目标三维空间电磁散射强度场谱峰分... 详细信息

全姿态散射中心模型是一种性能优良的光学区复杂目标电磁散射参数化模型。针对传统的基于候选点筛选和聚类的全姿态散射中心建模方法易出现虚假散射中心和遗漏真实散射中心的问题,该文提出了一种基于目标三维空间电磁散射强度场谱峰分析的建模方法。首先,基于目标多视一维散射中心参数,利用随机采样一致性(RANSAC)方法和Parzen窗函数方法估计目标在三维空间中的电磁散射强度场。然后,通过谱峰分析、散射中心关联和多视量测融合,得到全姿态三维散射中心的位置。最后,利用二值形态学处理修正全姿态散射中心的角度可见性,估计全姿态散射中心的散射系数和类型参数。仿真结果表明,该文方法所提取的全姿态散射中心与目标几何结构具有极强的关联性,相较传统方法,在缩减三维散射中心数量的同时提升了模型的表示精度。

关键词：宽带雷达目标雷达特性全姿态散射中心模型随机抽样一致谱峰搜索

复杂载荷、极端环境下焊接结构疲劳寿命预测研究综述

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中国机械工程 2024年第5期35卷 829-839页

作者：董志波王程程李承昆李峻臣赵耀邦历吴恺徐爱杰哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 上海航天精密机械研究所上海201600

焊接接头易出现缺陷和应力集中,在疲劳载荷作用下将成为疲劳裂纹萌生和扩展的薄弱区域。与均质材料相比,接头各区域微观组织及应力局部化使得焊接结构疲劳问题进一步复杂化。区别于理想实验条件,实际焊接结构服役环境复杂,疲劳寿命预测... 详细信息

焊接接头易出现缺陷和应力集中,在疲劳载荷作用下将成为疲劳裂纹萌生和扩展的薄弱区域。与均质材料相比,接头各区域微观组织及应力局部化使得焊接结构疲劳问题进一步复杂化。区别于理想实验条件,实际焊接结构服役环境复杂,疲劳寿命预测须考虑环境因素与焊接结构耦合特性。为此,对影响焊接结构的内在因素进行总结分析,从复杂载荷和极端服役环境两方面对现有焊接结构寿命预测模型进行综述,结合最新研究进展对改进焊接结构疲劳寿命评估方法提出建议。

关键词：焊接结构影响因素复杂载荷极端环境寿命预测模型

胶粘剂在湿热环境下的老化行为规律及环境损伤机理

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材料导报 2024年第5期38卷 280-285页

作者：孙茂钧胡涛栾红波李茜佘祖新柏遇合王玲杨小奎周堃西南技术工程研究所重庆400039 中国兵器装备集团弹药贮存环境效应重点实验室重庆400039

本工作选取硅橡胶胶粘剂、环氧树脂胶粘剂这两类典型胶粘剂作为研究对象,开展实验室湿热加速试验,从胶粘剂材料及胶接界面等角度研究其老化行为规律及环境损伤机理。结果表明,在试验初期上述两类胶粘剂均发生后固化反应,这导致样品的拉... 详细信息

本工作选取硅橡胶胶粘剂、环氧树脂胶粘剂这两类典型胶粘剂作为研究对象,开展实验室湿热加速试验,从胶粘剂材料及胶接界面等角度研究其老化行为规律及环境损伤机理。结果表明,在试验初期上述两类胶粘剂均发生后固化反应,这导致样品的拉伸剪切强度和初始热分解温度有所上升。随着老化持续进行,样品的拉伸剪切强度和初始热分解温度逐渐下降。硅橡胶胶粘剂的界面破坏形式由内聚破坏占主导的混合破坏向界面破坏转变,而环氧树脂胶粘剂的界面破坏形式由界面破坏占主导的混合破坏向界面破坏转变。分析其可能的环境损伤机理,认为侧基氧化、Si-O结构环化解聚、水解和交联反应等可能存在于硅橡胶胶粘剂湿热老化过程中。就环氧树脂胶粘剂而言,其老化可能主要源于主链中C-N键等处链段降解,以及羟基、与N相连的亚甲基处发生氧化反应等。

关键词：胶粘剂胶接界面湿热加速试验老化行为规律环境损伤机理

同步辐射X射线衍射技术在残余应力分析中的应用

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材料工程 2024年第7期52卷 120-129页

作者：罗军李楠王曦刘昌奎中国航发北京航空材料研究院北京100095 航空材料检测与评价北京市重点实验室北京100095 中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095

残余应力贯穿于材料及构件的设计、生产、加工、制造、服役和失效的全生命周期,是影响材料及构件加工精度、尺寸稳定性及疲劳强度的关键因素,如何准确无损表征残余应力具有重要意义。与传统实验室X射线衍射方法相比,同步辐射X射线衍射... 详细信息

残余应力贯穿于材料及构件的设计、生产、加工、制造、服役和失效的全生命周期,是影响材料及构件加工精度、尺寸稳定性及疲劳强度的关键因素,如何准确无损表征残余应力具有重要意义。与传统实验室X射线衍射方法相比,同步辐射X射线衍射技术在亮度、准直、时间分辨率、空间分辨率、穿透深度等方面具有显著优势,是一种无损原位精确表征工程材料和关键构件残余应力有效的方法之一。本文围绕同步辐射X射线衍射技术在材料残余应力中的研究进展,重点阐述增材制造过程中高温合金的残余应力分析、激光喷丸技术对钛合金残余应力的影响、焊接铝合金残余应力评价、热处理参数对结构钢残余应力的影响以及陶瓷涂层的残余应力研究。最后,分析同步辐射X射线衍射技术在工业应用方面的不足,并展望未来的研究及发展方向,包括发展原位测试环境及装置、同步辐射X射线衍射技术与其他无损检测方法相结合等。

关键词：同步辐射X射线衍射残余应力工程材料关键构件

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纳米压痕法测量航空发动机关键材料残余应力的研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 216-228页

作者：罗军李楠王曦刘昌奎中国航发北京航空材料研究院北京100095 航空工业失效分析中心北京100095 航空材料检测与评价北京市重点实验室北京100095 中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095

随着航空发动机的需求日益增加,人们对合金性能的要求也越来越高。在制造和加工过程中引入的残余拉应力会严重影响合金的力学性能,从而缩短发动机的服役寿命。因此,残余应力的测量对发动机的可靠性和安全性起着关键性作用。本文系统归... 详细信息

随着航空发动机的需求日益增加,人们对合金性能的要求也越来越高。在制造和加工过程中引入的残余拉应力会严重影响合金的力学性能,从而缩短发动机的服役寿命。因此,残余应力的测量对发动机的可靠性和安全性起着关键性作用。本文系统归纳了纳米压痕技术的测量原理,包括接触深度、接触刚度、接触面积、硬度以及弹性模量的计算,介绍了纳米压痕测量残余应力计算模型(如Suresh、Lee、Xu、Wang、Kim以及Peng等模型)的分析过程,对比了计算模型之间的优缺点,详细综述了纳米压痕理论在航空发动机关键材料(如不锈钢、铝合金、钛合金、镍基高温合金)残余应力测量中的最新研究进展,总结了残余应力计算模型存在的不足,同时展望了纳米压痕法测量残余应力的发展方向。

关键词：纳米压痕计算模型残余应力航空发动机关键材料

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搅拌摩擦固相沉积增材制造研究现状

材料导报 2024年第9期38卷 162-177页

作者：王子健孙舒蕾肖寒冉旭东陈强黄树海赵耀邦周利黄永宪哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(威海)山东省特种焊接技术重点实验室山东威海264209 中国兵器工业第五九研究所重庆400039 上海航天精密机械研究所上海201600

基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方... 详细信息

基于搅拌摩擦焊与增材制造技术开发的搅拌摩擦固相沉积增材制造为金属增材制造提供了一种独特的固相加工路线,其具有适用材料范围广、构件综合性能良好、效率高、成本低等优点,在航空航天、武器装备等领域金属及金属基复材结构件制备方面具有广阔的应用潜力。鉴于搅拌摩擦固相沉积增材制造的独特优势,本文首先对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术的基本原理、完全耦合的热变形过程以及沉积层宏观成形进行了简单介绍,之后对增材沉积层微观组织演变和力学性能进行了重点论述,大量研究表明搅拌摩擦固相沉积增材制造中独特固相成形可使增材构件产生类锻造态显微组织,该技术已被逐步应用于结构件制备、修复、涂层加工等领域中。最后对搅拌摩擦固相沉积增材制造技术进行了展望,指出该技术未来需在仿真模拟、制造工艺、技术优化、质量监测、复杂构件制备等领域中进一步研究和突破。

关键词：搅拌摩擦固相沉积增材制造材料热变形行为宏观成形微观组织演变力学性能

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冲击环境下锂离子电池损伤特征研究

电源技术 2024年第8期48卷 1628-1633页

作者：刘源苏新瑞张松王扬卫高丽红马壮吴宇北京理工大学冲击环境材料技术国家级重点实验室北京100081 中国兵器工业标准化研究所北京100089 中国兵器工业第208研究所瞬态冲击技术重点实验室北京102202

随着高科技电子设备在战场上的广泛应用,军用锂电池在冲击环境下的安全性尤为重要。然而,在实验室中无法还原真实战场环境中的冲击载荷,目前研究仍局限于模拟仿真,缺乏对枪击载荷作用下电池的损伤失效特征的解析。针对上述问题,通过单... 详细信息

随着高科技电子设备在战场上的广泛应用,军用锂电池在冲击环境下的安全性尤为重要。然而,在实验室中无法还原真实战场环境中的冲击载荷,目前研究仍局限于模拟仿真,缺乏对枪击载荷作用下电池的损伤失效特征的解析。针对上述问题,通过单体电池枪击实验,研究了高比能锂离子电池在冲击载荷下发生热失控的荷电状态(SOC)阈值。结果表明,50%SOC电池未发生热失控,60%以上SOC的电池均发生了不同程度热失控,80%以上SOC的电池发生了伴随爆燃的剧烈热失控。随后对电池残骸进行分析,50%、60%、70%SOC电池在被子弹击穿后还具有完整的形状,而80%、90%、100%SOC电池被完全破坏。上述研究成果可为军用高比能锂电池在冲击载荷下的安全设计提供参考。

关键词：锂离子电池冲击环境荷电状态热失控阈值

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低温环境对枪械零件冲击疲劳的影响研究

兵器装备工程学报 2024年第S1期45卷 217-222页

作者：叶文辉乔自平李君安薛钧许立宁北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中国兵器工业第二零八研究所瞬态冲击技术重点实验室北京102202 中国兵器工业第二零八研究所北京102202

通过对某型号自动步枪进行低温环境和室温环境下的实弹射击实验,探究低温环境对枪械零件冲击疲劳的影响。低温环境下,击锤零件的疲劳寿命显著降低,与材料轴向疲劳性能测试结果不符。通过对失效零件进行宏观和微观观察,排除加工或者材料... 详细信息

通过对某型号自动步枪进行低温环境和室温环境下的实弹射击实验,探究低温环境对枪械零件冲击疲劳的影响。低温环境下,击锤零件的疲劳寿命显著降低,与材料轴向疲劳性能测试结果不符。通过对失效零件进行宏观和微观观察,排除加工或者材料缺陷的影响。结合微观断口形貌和力学性能测试数据分析,结果表明:冲击疲劳相对于正常轴向疲劳来说,温度降低,疲劳敏感性升高;冲击疲劳寿命与材料强度和塑性韧性有关,低温回火后冲击韧性较低,随回火温度降低,冲击韧性低于冲击疲劳抗力的下限,疲劳寿命降低。对于长期在低温条件下服役的枪械零件,需要提高材料的低温冲击韧性,保证符合设计寿命需求。

关键词：低温环境冲击疲劳击锤零件失效断裂冲击韧性