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新型多相TiAl合金的β/B2相含量变化及其对拉伸性能的影响

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航空材料学报 2024年第4期44卷 96-108页

作者：冯像征高帆刘宏武李臻熙中国航发北京航空材料研究院北京100095

以新型多相TiAl合金(Ti-43.5Al-6(Nb、Cr、Ta))的挤压态组织为研究对象,先通过热处理分析该合金中β/B2相、α/α2相和γ相平均含量随固溶温度和保温时间的演变规律,然后测试合金在三相区内不同β/B2相含量时的室温和高温(750℃和800℃... 详细信息

以新型多相TiAl合金(Ti-43.5Al-6(Nb、Cr、Ta))的挤压态组织为研究对象,先通过热处理分析该合金中β/B2相、α/α2相和γ相平均含量随固溶温度和保温时间的演变规律,然后测试合金在三相区内不同β/B2相含量时的室温和高温(750℃和800℃)拉伸性能。结果表明:在1190~1350℃范围内,γ相含量随固溶温度的升高和保温时间的延长逐渐减少,在1270℃时,γ相完全消失;在1190~1350℃范围内,β/B2相含量随固溶温度的升高先减少后增加,随保温时间的延长逐渐减少,而层片团的含量和尺寸与β/B2相的含量变化负相关;在1230~1280℃范围内,β/B2相平均含量可控制在10%以下;在1250~1270℃范围内,延长保温时间可将β/B2相平均含量控制在0.5%以下;当合金处于三相区时,控制β/B2相平均含量约6%,可得到综合拉伸性能优异的均匀细小近层片组织,且该组织的室温抗拉强度超过1050 MPa、室温伸长率1.5%~2%,750℃抗拉强度超过950 MPa,800℃抗拉强度超过850 MPa。

关键词：多相TiAl合金 β/B2相变形TiAl合金细小近层片组织拉伸性能

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航空航天先进结构材料技术现状及发展趋势

航空材料学报 2024年第2期44卷 1-12页

作者：张国庆滕超逸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 中国航发北京航空材料研究院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

先进材料技术是航空航天高新装备的发展先导,是支撑现代工业的关键基础技术,渗透到国防建设、国民经济和社会生活等方方面面,已成为世界各国争相发展的技术高地和国防重点。本文梳理分析航空航天先进结构材料近年来的技术现状及发展趋势... 详细信息

先进材料技术是航空航天高新装备的发展先导,是支撑现代工业的关键基础技术,渗透到国防建设、国民经济和社会生活等方方面面,已成为世界各国争相发展的技术高地和国防重点。本文梳理分析航空航天先进结构材料近年来的技术现状及发展趋势,在高性能高分子材料及其复合材料、高温与特种金属结构材料、轻质高强金属及其复合材料、先进结构陶瓷及其复合材料四方面进行重点阐释,明确我国航空航天结构材料的研发与生产仍面临着跟踪研仿多、自主创新少、技术封锁严重、技术瓶颈亟待突破等困境。同时,本文对航空航天结构材料未来研究和发展提出展望,点明建立“产-学-研-用”完整技术体系的重要性。

关键词：结构材料复合材料高分子材料高温合金轻质高强金属结构陶瓷

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阻尼铝基复合材料的研究进展和应用前景

兵器装备工程学报 2024年第8期45卷 280-289页

作者：李沛勇中国航发北京航空材料研究院北京100095

航空、航天、舰船和兵器等领域装备的减振对结构材料的阻尼性能具有较高的要求。但常用金属结构材料的阻尼性能较差,而传统阻尼合金的密度较大或强度偏低,需要研发轻质阻尼结构材料。在轻质阻尼结构材料中,阻尼铝基复合材料引起了广泛... 详细信息

航空、航天、舰船和兵器等领域装备的减振对结构材料的阻尼性能具有较高的要求。但常用金属结构材料的阻尼性能较差,而传统阻尼合金的密度较大或强度偏低,需要研发轻质阻尼结构材料。在轻质阻尼结构材料中,阻尼铝基复合材料引起了广泛关注。迄今国内外阻尼铝基复合材料在材料制备、典型性能、验证试验等方面取得了较大进展,并显示出了良好的应用前景。目前已研制成功了铝合金/Gr(/SiC p)和铝合金/(Zn-Al)(/SiC p)等2种系列的阻尼铝基复合材料。这些复合材料的室温阻尼性能(Q-1)达到(6~15)×10^(-3),比传统铝合金提高约1~3倍,而其力学性能与2xxx系或7xxx系铝合金相当。同铝合金原结构相比,阻尼铝基复合材料零件可实现减振20%~40%。这些材料可应用于振源附近的结构件和光电设备的支撑构件,满足装备的减振要求。阻尼铝基复合材料的未来方向包括进一步改进性能、降低密度、增加产品品种、建立性能数据库、加强验证试验和降低成本等。

关键词：阻尼轻质铝基复合材料性能减振效果应用

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PC/铜负载氧化石墨烯复合材料的抗菌性能

工程塑料应用 2024年第3期52卷 1-6页

作者：梁佳丰李岳中国航发北京航空材料研究院北京100095

聚碳酸酯(PC)是一种具有优异综合性能的工程塑料,在抗菌产品的应用中,改进PC材料的短效抗菌性能和耐洗刷性能,可提高其抗菌效率和使用寿命。通过液相混合和喷雾干燥工艺,在不同氧化石墨烯(GO)和硫酸铜添加比例条件下,合成了三种铜负载... 详细信息

聚碳酸酯(PC)是一种具有优异综合性能的工程塑料,在抗菌产品的应用中,改进PC材料的短效抗菌性能和耐洗刷性能,可提高其抗菌效率和使用寿命。通过液相混合和喷雾干燥工艺,在不同氧化石墨烯(GO)和硫酸铜添加比例条件下,合成了三种铜负载氧化石墨烯抗菌剂(Cu@GO)。随后,将抗菌剂与PC进行混合和注塑,制备了一系列PC/铜负载氧化石墨烯复合材料(PC/Cu@GO)。测试了三种PC/Cu@GO复合材料的常规抗菌性能、高效抗菌性能和耐洗刷性能。结果表明,Cu@GO抗菌剂能够显著提升PC的抗菌性能,当GO与硫酸铜添加比为1∶9时,对应PC的短时间抗菌性能优异,接种6h,其对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率为96.8%和70.0%。当GO与硫酸铜质量比为1∶3时,经洗刷后PC的抗菌耐久性较好,经过4次洗刷和浸泡处理后,其对大肠杆菌和金黄葡萄球菌的抗菌率仍保持在68.2%和61.7%。

关键词：铜负载氧化石墨烯聚碳酸酯抗菌性能短时间抗菌性能耐洗刷性能

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近α型高温钛合金起燃机理

物理学报 2024年第8期73卷 244-260页

作者：吴明宇弭光宝李培杰清华大学新材料国际研发中心北京100084 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金重点实验室北京100095

采用激光氧浓度实验方法,研究激光功率和氧浓度对近α型高温钛合金(TA19合金)燃烧状态的影响,发现合金的起燃温度随激光功率和氧浓度的增加而降低,在200—325 W的激光功率以及21%—60%的氧体积浓度条件下,TA19合金的起燃温度为W27—1595... 详细信息

采用激光氧浓度实验方法,研究激光功率和氧浓度对近α型高温钛合金(TA19合金)燃烧状态的影响,发现合金的起燃温度随激光功率和氧浓度的增加而降低,在200—325 W的激光功率以及21%—60%的氧体积浓度条件下,TA19合金的起燃温度为W27—1595℃,低于合金熔点.通过组织表征揭示保护性氧化层的失效形式,并结合氧化层应力失效模型分析起燃机理:1520℃以上TiO的高蒸气压特性导致表层TiO_(2)下方形成孔隙缺陷,加速TiO_(2)层的热应力失效;且起燃时需要同时满足临界温度条件和瞬时温度变化率条件.在此基础上,将保护性氧化层失效机理与能量方程结合以构建起燃模型;根据实验数据拟合计算得到TA19合金在起燃阶段的反应激活能约为280 kJ/mol,并得出起燃温度随激光功率和氧浓度变化的函数关系为1.2×10^(10)exp(-280000/RT_(ig))c^(1/2)+0.52R_(L)-315=0.该结果对航空发动机复杂气流条件下的阻燃性能研究及其他类型钛合金的起燃温度预测提供理论参考.

关键词：近α型高温钛合金保护性氧化层起燃温度起燃机理

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基于损伤力学的轴承钢旋弯疲劳寿命预测

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2585-2594页

作者：于宜冰贺自强贺小帆杨振宇詹志新北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国航发北京航空材料研究院北京100095

基于连续损伤力学理论,提出了考虑真空化学热处理工艺影响的疲劳损伤模型及数值计算方法,研究了M50NiL轴承钢的旋弯疲劳损伤分析及寿命预测方法。给出了本构模型、疲劳损伤演化方程和理论模型中的材料参数标定方法,基于ABAQUS平台,通过... 详细信息

基于连续损伤力学理论,提出了考虑真空化学热处理工艺影响的疲劳损伤模型及数值计算方法,研究了M50NiL轴承钢的旋弯疲劳损伤分析及寿命预测方法。给出了本构模型、疲劳损伤演化方程和理论模型中的材料参数标定方法,基于ABAQUS平台,通过编写UMAT子程序,实现了基于硬化层影响的疲劳损伤分析的损伤力学-有限元数值计算方法;对淬火回火、渗碳及碳氮复渗2种真空化学热处理的M50NiL轴承钢,开展了旋弯疲劳试验,分析了热处理工艺对疲劳性能的影响;基于提出的疲劳损伤模型及数值计算方法,预测了M50NiL轴承钢的旋弯疲劳寿命,并与试验结果进行对比,验证了所提方法的适用性。

关键词： M50NiL轴承钢旋弯疲劳寿命预测损伤力学数值计算

浇注温度与型壳温度对K4648镍基高温合金组织和性能的影响

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机械工程材料 2024年第6期48卷 75-80页

作者：张丽辉高达黄强张楚博张强任晓冬胡聘聘张勇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

针对某型号燃气涡轮导向器用K4648镍基高温合金室温冲击韧性无法达到标准要求(冲击韧性大于20 J·cm^(-2))的问题,在不同的浇注温度与型壳温度(1 490℃/1 050℃,1 490℃/950℃,1 460℃/1 050℃)下制备了K4648镍基高温合金,并进行了固溶... 详细信息

针对某型号燃气涡轮导向器用K4648镍基高温合金室温冲击韧性无法达到标准要求(冲击韧性大于20 J·cm^(-2))的问题,在不同的浇注温度与型壳温度(1 490℃/1 050℃,1 490℃/950℃,1 460℃/1 050℃)下制备了K4648镍基高温合金,并进行了固溶+标准热处理,研究了浇注温度与型壳温度对合金显微组织和冲击性能的影响,获得了优化的工艺参数。结果表明:当型壳温度或浇注温度较低时,K4648镍基高温合金的晶粒尺寸和二次枝晶间距较小,块状初生α-Cr相含量较少、尺寸较小,合金的冲击韧性较大,冲击断口处次生裂纹数量较少;优化工艺参数为型壳温度950℃、浇注温度1 490℃,此工艺参数下制备的K4648镍基高温合金的冲击韧性最大,为21.4 J·cm^(-2),满足标准要求。

关键词： K4648镍基高温合金浇注工艺 α-Cr相冲击韧性

基于单高速相机3D-DIC的涡轮叶片全场振动测量

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振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 18-23,194页

作者：谢瑞丽许巍陈新潘兵北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国航发北京航空材料研究院北京100195

采用成本较低、结构紧凑且使用便捷的单高速相机三维数字图像相关方法(single-camera high-speed three-dimensional digital image correlation,简称SCHS 3D-DIC)对涡轮叶片的振动特性进行试验研究。首先,介绍了测量装置和原理,以悬臂... 详细信息

采用成本较低、结构紧凑且使用便捷的单高速相机三维数字图像相关方法(single-camera high-speed three-dimensional digital image correlation,简称SCHS 3D-DIC)对涡轮叶片的振动特性进行试验研究。首先,介绍了测量装置和原理,以悬臂铝板为对象开展验证试验,结果证明了该测量系统的准确性与有效性;其次,开展了叶片的全场振动特性测量,得到了其三维形貌、模态特性、全场位移与应变分布,获得了叶片在振动载荷作用下的高应变区域位置及应变分布特点。研究表明,SCHS 3D-DIC方法相比常规双高速相机3D-DIC方法具有更高的视场利用率,适合于细长型的涡轮叶片的振动测量试验。

关键词：数字图像相关涡轮叶片振动测量单高速相机模态试验

超高强度不锈钢10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE微观组织对局部腐蚀行为的影响

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材料工程 2024年第5期52卷 103-116页

作者：滕鹏钟锦岩匡效禹赵振江张淑琦蔡嘉辉李松梅刘建华于美钟平北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191 中国航发北京航空材料研究院钢与稀贵金属所北京100095

采用未时效、200、400℃以及500℃时效状态下10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE(S280)马氏体超高强度不锈钢为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射(EBSD)等测试方法,结合电化学测试手段与X射线光电子能谱仪(XPS)测试... 详细信息

采用未时效、200、400℃以及500℃时效状态下10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE(S280)马氏体超高强度不锈钢为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射(EBSD)等测试方法,结合电化学测试手段与X射线光电子能谱仪(XPS)测试,分析S280的微观组织结构特征演变与钝化膜结构成分与耐蚀性能,研究钝化膜稳定性特征与材料微观组织结构的关系。结果表明:500℃时效温度下的S280钢有细小弥散的富含Cr,Mo元素的析出相,分布在马氏体板条中。随着时效温度升高,无明显的残余奥氏体及逆转变奥氏体析出。在成膜电位(0.1~0.85 V)下,S280钝化膜在pH=8.5的硼酸盐缓冲液中呈p型半导体性质,表现为双层膜结构,外部由疏松多孔的Fe/Cr氢氧化物组成,内层由致密的Cr/Fe氧化物构成,其成分主要是Cr_(2)O_(3)。通过电化学阻抗测试结合Mott-Schottky分析,探明S280在200℃时效下耐蚀性最好,其耐蚀性能由晶界取向特性与沉淀相导致的元素偏析共同影响。

关键词：超高强度不锈钢S280 微观组织钝化膜局部腐蚀

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