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基于遗传算法的吸波材料P波段电磁参数的计算与优化

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航空材料学报 2024年第3期44卷 102-110页

作者：周梦雨陈宇滨和玉光杨程中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京石墨烯技术研究院有限公司北京100094

针对吸波材料P波段电磁参数准确测试存在困难的问题,本研究基于吸波材料反射率计算理论模型中电磁参数与反射率的关系,利用遗传算法不断调整磁性材料的电磁参数,直到磁性材料反射率的计算值与测试值相吻合。探究遗传算法中种群数量、变... 详细信息

针对吸波材料P波段电磁参数准确测试存在困难的问题,本研究基于吸波材料反射率计算理论模型中电磁参数与反射率的关系,利用遗传算法不断调整磁性材料的电磁参数,直到磁性材料反射率的计算值与测试值相吻合。探究遗传算法中种群数量、变异概率以及迭代次数对电磁参数求解的影响。结果表明,设定未知解的上下限为(0,100),种群数量为1000~2000,迭代次数为100,变异概率为0.1,可以兼顾求解速度和准确性。将4种不同厚度磁性材料的反射率的测试值与计算值的差值求和,进行指数化处理,作为目标函数,并参考前后频点的电磁性能,得到误差最小且相对稳定的一组解即为磁性材料的电磁参数。最后制作磁性材料石墨烯平板样件进行实验验证,结果表明:反射率计算值与测试值的误差由初始的58.8%降为7.5%。计算值与测试值相吻合,验证了该电磁参数计算优化方法的可行性和有效性。

关键词：吸波材料电磁参数反射率遗传算法

铸造中熵金属间化合物FeCoNi_(2)Al组织、力学性能及工艺性

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材料工程 2024年第1期52卷 175-182页

作者：高威宗骁孔凡涛张凤祥丁贤飞南海中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京航空材料研究院股份有限公司北京100094 北京市先进钛合金精密成型工程技术研究中心北京100095 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

为进一步推动中/高熵金属间化合物的工程化应用,以FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物为研究对象,制备了16 kg级大尺寸合金铸锭,细致研究和分析了铸态合金显微组织和力学性能,并采用熔模精密铸造技术浇注了特征结构元件,评价了合金的铸造工... 详细信息

为进一步推动中/高熵金属间化合物的工程化应用,以FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物为研究对象,制备了16 kg级大尺寸合金铸锭,细致研究和分析了铸态合金显微组织和力学性能,并采用熔模精密铸造技术浇注了特征结构元件,评价了合金的铸造工艺性能。结果表明,大尺寸FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物铸锭具有良好的成分均匀性,铸态合金由具有树枝状形貌的B2初生相和枝晶间具有片层结构的L1_(2)+B2相共晶组织构成,室温下铸态合金抗拉强度达1115 MPa,伸长率为4.6%,650℃下合金抗拉强度为434 MPa,伸长率可达14.6%,FeCoNi_(2)Al中熵金属间化合物熔体的流动性低于TC4合金,优于TiAl-4822合金。当特征结构元件壁厚为2 mm时,板状试样出现欠铸且内部存在大量缩松型铸造缺陷,熔体以端部固相质点聚集堵塞为主的方式停止流动。相关研究结果为中/高熵金属间化合物熔模精铸成形工艺优化和工程化应用奠定一定技术基础。

关键词：中/高熵合金金属间化合物熔模精密铸造共晶组织力学性能

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分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响

工程塑料应用 2024年第4期52卷 122-127页

作者：陈静莫莉花房怡闫春雷祁健中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国航发北京航空材料研究院北京100094

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具备高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,然而碳纤维的分层缺陷会极大影响其力学性能。因此,研究分层缺陷对CFRP层合板拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学性能的影响具有重大意义。采用复合成... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具备高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,然而碳纤维的分层缺陷会极大影响其力学性能。因此,研究分层缺陷对CFRP层合板拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学性能的影响具有重大意义。采用复合成型工艺,将聚四氟乙烯片添加到复合材料中,经成型加工制备具有分层缺陷的CFRP层合板,考察了分层区域的尺寸和形貌,研究了分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响。研究发现,分层缺陷能显著降低CFRP层合板的压缩、剪切和弯曲强度,而且分层区域面积越大,CFRP层合板压缩和弯曲强度越小,但是分层区域面积的变化对拉伸强度影响较小。

关键词：碳纤维树脂基复合材料分层缺陷力学性能

SiC含量对SiCp/2009Al复合材料微观组织及力学性能的影响

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金属热处理 2024年第6期49卷 190-197页

作者：肖治同王方明颜泽华张勇曹振呼怀刚李炯利王旭东北京石墨烯技术研究院有限公司油气钻完井技术国家工程研究中心北京石油机械有限公司哈尔滨理工大学荣成学院中国航发北京航空材料研究院

通过在2009Al合金中引入不同质量分数（0、1%、3%、5%）的SiC颗粒，采用热等静压工艺制备了SiCp/2009Al复合材料，随后进行了热挤压和固溶时效处理，研究了工艺过程对该复合材料组织与性能的影响。结果表明，采用热等静压工艺能够制备... 详细信息

通过在2009Al合金中引入不同质量分数（0、1%、3%、5%）的SiC颗粒，采用热等静压工艺制备了SiCp/2009Al复合材料，随后进行了热挤压和固溶时效处理，研究了工艺过程对该复合材料组织与性能的影响。结果表明，采用热等静压工艺能够制备出晶粒均匀且SiC分散均匀的复合材料，SiC颗粒与Al基体界面结合良好；经挤压工艺后，复合材料的微观组织明显改变，增强体SiC颗粒破碎并细化，当SiC含量较低（≤3%）时SiC颗粒沿挤压流均匀分布在基体中，SiC较高（>3%）时，SiC颗粒存在轻微的团聚现象。经固溶时效处理后，基体晶粒尺寸的均匀性提高，析出的第二相细小均匀弥散分布在基体中。通过对SiCp/2009Al复合材料进行热挤压及固溶时效处理可以得到较优的综合力学性能。当引入质量分数为3%的SiC时，复合材料的力学性能更佳，其抗拉强度为492.7 MPa,屈服强度为400.9 MPa,断后伸长率为12.7%,硬度为131 HBW,在室温下兼具较好的耐磨性能。

关键词： SiCp/2009Al复合材料热等静压力学性能耐磨性能

DD26单晶高温合金钎焊接头微观组织与力学性能研究

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航空制造技术 2024年第10期 102-106+114页

作者：贺文燮张元伟任海水任新宇毛唯贵阳航发精密铸造有限公司中国航发北京航空材料研究院

采用NiNbCoWCrAlSiMo钎料，在1225℃/30 min钎焊条件下开展了DD26单晶高温合金的钎焊试验，分析了0.05 mm、0.20 mm两种钎焊间隙对应接头的微观组织和性能。研究发现，接头组织主要由颗粒状的γ+γ′双相组织，以及分布在颗粒相之间的富... 详细信息

采用NiNbCoWCrAlSiMo钎料，在1225℃/30 min钎焊条件下开展了DD26单晶高温合金的钎焊试验，分析了0.05 mm、0.20 mm两种钎焊间隙对应接头的微观组织和性能。研究发现，接头组织主要由颗粒状的γ+γ′双相组织，以及分布在颗粒相之间的富W相和Ni–Nb(Si)相构成。当钎焊间隙为0.05 mm时，接头室温抗拉强度为614 MPa，达到DD26单晶合金的75.9%; 1000℃抗拉强度为466 MPa，达到DD26单晶合金的78.8%; 1000℃/75MPa条件下的持久寿命最高可达44.6 h。当钎焊间隙为0.20 mm时，接头室温抗拉强度为686 MPa，达到DD26单晶合金的84.8%; 1000℃抗拉强度为479 MPa，达到DD26单晶合金的81.0%; 1000℃/75 MPa条件下的持久寿命最高可达17.5 h。焊后热处理对间隙0.05 mm的接头持久性能影响不明显，间隙0.20 mm的接头持久性能在热处理后有所提升。断口分析发现，接头断裂表现出裂纹沿颗粒状的γ+γ'双相组织边缘扩展的特征。

关键词： DD26单晶高温合金镍基钎料钎焊间隙焊缝组织接头性能

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介电型石墨烯在P波段电磁参数的反演计算

化学研究 2024年第3期35卷 207-212页

作者：周梦雨陈宇滨和玉光杨程中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京石墨烯技术研究院有限公司北京100094

石墨烯由于其低密度质轻、损耗机制丰富等优势,在介电吸波材料领域被广泛应用。吸波材料的设计及应用都必须基于其在工作频段的电磁参数。本文基于穷举法计算了不同厚度的石墨烯材料实现P波段高性能吸波所需要的输入阻抗、介电常数以及... 详细信息

石墨烯由于其低密度质轻、损耗机制丰富等优势,在介电吸波材料领域被广泛应用。吸波材料的设计及应用都必须基于其在工作频段的电磁参数。本文基于穷举法计算了不同厚度的石墨烯材料实现P波段高性能吸波所需要的输入阻抗、介电常数以及频散关系,结果表明:较高的介电常数实部值和较低的介电常数虚部值才能更好地吸收P波段电磁波,尤其是需要低介电损耗性能。0.5~1 GHz频段范围内,介电常数虚实部差异缩小、实现高性能吸波的介电常数可行域可扩展至2~4个,且计算得到的反射率有效带宽可达0.52 GHz,通过合理调控厚度以及介电常数可实现高性能吸波。而在0.3~1 GHz频段范围内,介电常数实部是虚部的20倍,反射率曲线表现为吸收带宽仅为0.1 GHz的尖吸收峰,对虚实部需求各不相同且苛刻,这是该频段介电常数调控的难点,需要引入磁性材料来提升阻抗匹配以及电磁损耗能力。

关键词： P波段石墨烯电磁参数反演计算

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钽掺杂对多层Ta-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

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表面技术 2024年第8期53卷 63-73页

作者：李超孙刚马国佳吴俊升张博威张昊泽北京科技大学新材料技术研究院北京100083 中国航发动力股份有限公司西安710021 中国航空制造技术研究院高能束流加工技术重点实验室北京100024 中国航空制造技术研究院先进表面工程技术航空重点实验室北京100024

目的解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学... 详细信息

目的解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学测试等手段,重点研究了DLC膜层中Ta元素掺杂含量对薄膜结构、组成成分、力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律。结果随着Ta元素含量(原子数分数)从2.04%增到4.16%,薄膜中的sp^(3)键含量呈现先升高后降低的趋势,当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜中sp3键含量最高,且薄膜的硬度及弹性模量达到最大,分别为7.01 GPa和157.87 GPa。随着Ta元素含量的增加,薄膜的平均摩擦因数逐渐减小,在4.16%(原子数分数)时达到最小0.21。Ta元素含量对薄膜的结合力影响较小,且所有薄膜结合力总体在10 N左右。当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜的腐蚀电流密度及钝化电流密度最小,分别为0.006μA/cm^(2)和0.63μA/cm^(2),比其他薄膜的低1~2个数量级,并且薄膜电阻及电荷转移电阻最大,展现出最为优异的耐腐蚀性能。结论Ta元素的掺杂提高了薄膜的耐摩擦性能,且适当的Ta元素掺杂能够提高Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜的耐磨耐蚀性能。

关键词： DLC薄膜磁控溅射腐蚀摩擦磨损元素掺杂

热处理对超高速激光熔覆制备TiC/IN625涂层组织与耐腐蚀性的影响

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材料工程 2024年第5期52卷 93-102页

作者：赵海生张峰葛通庞义斌周子正中国航发北京航空材料研究院焊接与塑性成形研究所北京100095 航发优材(镇江)增材制造有限公司技术部江苏镇江212132 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

采用EHLA技术在45钢基材上制备TiC/IN625纳米复合涂层。分析不同热处理温度(800,1000℃和1200℃)对TiC/IN625涂层微观组织、表面形貌、残余应力和耐腐蚀性的影响。结果表明:随着热处理温度的提升,涂层偏析现象得到缓解。较HT0和HT800涂... 详细信息

采用EHLA技术在45钢基材上制备TiC/IN625纳米复合涂层。分析不同热处理温度(800,1000℃和1200℃)对TiC/IN625涂层微观组织、表面形貌、残余应力和耐腐蚀性的影响。结果表明:随着热处理温度的提升,涂层偏析现象得到缓解。较HT0和HT800涂层,HT1000涂层中的Ti元素分布更加均匀。HT0涂层中的部分Laves相在HT1000涂层中开始溶解,释放出Nb元素,与C元素和Ti元素重新结合生成MC(M=Nb,Ti)碳化物。HT1200涂层表面微观组织中大尺寸的碳化物溶解,Ti元素和Ni等其他元素分布更加均匀,并向枝晶间区域扩散。HT0涂层表面残余应力主要表现为残余拉应力,其最大值为362 MPa。电化学腐蚀实验表明,开路电位由HT0涂层的-0.139 V提高到HT1200涂层的-0.132 V。HT800,HT1000,HT1200涂层的电荷转移电阻(R_(ct))比HT0涂层更大,相较于HT0涂层的4.785×10^(5)Ω·cm^(2)分别提高了46.2%,31.2%和64.3%。

关键词：超高速激光熔覆 TiC/IN625涂层残余应力耐腐蚀性

Zr_(60)Ti_(40)合金铸造成形数值模拟及验证

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铸造 2024年第4期73卷 481-488页

作者：张健辉张宁纪志军李峰南海中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京市先进钛合金精密成型工程技术研究中心北京100084 北京航空材料研究院股份有限公司北京100094

以名义成分为Zr_(60)Ti_(40)的钛锆合金为研究对象,以简单圆筒结构铸件为载体,对不同铸造工艺及不同铸型材料的方案进行了数值模拟及试验验证工作。数值模拟结果表明,陶瓷型壳离心浇注及单浇口陶瓷型壳重力顶注方案金属液充型平稳顺畅,... 详细信息

以名义成分为Zr_(60)Ti_(40)的钛锆合金为研究对象,以简单圆筒结构铸件为载体,对不同铸造工艺及不同铸型材料的方案进行了数值模拟及试验验证工作。数值模拟结果表明,陶瓷型壳离心浇注及单浇口陶瓷型壳重力顶注方案金属液充型平稳顺畅,无溅射及汇流现象发生;金属液补缩效果良好,铸件内部无大尺度缩孔生成。试验验证显示,两种方案浇注出的铸件外观无冷隔等表面缺陷,内部未发现明显的大尺度缩孔、气孔、夹杂等缺陷,与数值模拟一致性较好。

关键词： Zr_(60)Ti_(40)钛锆合金铸造工艺设计数值模拟冶金质量