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基于不同表面状态下的TC4钛合金螺栓摩擦机理研究

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制造技术与机床 2024年第6期 108-113页

作者：高学敏姚建革冯韶伟冯德荣沈鹏郭超越河南航天精工制造有限公司河南信阳464000 河南省紧固连接技术重点实验室河南信阳464000 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对钛合金紧固件易发生的黏着和“咬死”等问题,文章研究在TC4表面未处理(LT)、脉冲阳极氧化(PA)、脉冲阳极氧化+涂铝(PA-Al)和脉冲阳极氧化+涂MoS_(2)(PA-MoS_(2))等4种表面状态样品不同测试条件下的摩擦磨损特性,揭示不同表面状态条... 详细信息

针对钛合金紧固件易发生的黏着和“咬死”等问题,文章研究在TC4表面未处理(LT)、脉冲阳极氧化(PA)、脉冲阳极氧化+涂铝(PA-Al)和脉冲阳极氧化+涂MoS_(2)(PA-MoS_(2))等4种表面状态样品不同测试条件下的摩擦磨损特性,揭示不同表面状态条件对摩擦磨损机理的影响。选用摩擦磨损试验机(UMT-3)开展球–盘摩擦磨损实验,利用SEM-EDS、三维白光干涉形貌仪、光学显微镜仪器等对样品的磨痕形貌进行表征。通过对摩擦系数、磨损率、磨损形貌进行分析研究,探究不同表面状态下钛合金摩擦副的摩擦特性和磨损机理。研究结果表明,应避免TC4和TC4材料直接接触可以有效防止黏着磨损发生,脉冲阳极氧化(PA)样品减摩耐磨性最佳,阳极氧化涂MoS_(2)样品次之。

关键词：脉冲阳极氧化 MoS_(2) 钛合金紧固件耐磨性磨损形貌测试条件

SiC/SiC复合编织管的抗热冲击性能与失效机理研究

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应用力学学报 2024年第2期41卷 288-296页

作者：胡庆宽许琦鹏万志慧杨保建周为晋小超河南航天精工制造有限公司河南省紧固连接技术重点实验室信阳464000 西安交通大学航天航空学院极端环境与防护技术联合研究中心西安710049

以二维二轴编织的SiC/SiC复合编织管为研究对象,研究其抗热冲击性能及失效机理。自主搭建了基于石英灯辐照加热的循环热冲击试验平台,基于该平台开展了SiC/SiC复合编织管的循环热冲击试验考核,并对循环热冲击后的复合编织管进行了径向... 详细信息

以二维二轴编织的SiC/SiC复合编织管为研究对象,研究其抗热冲击性能及失效机理。自主搭建了基于石英灯辐照加热的循环热冲击试验平台,基于该平台开展了SiC/SiC复合编织管的循环热冲击试验考核,并对循环热冲击后的复合编织管进行了径向压缩测试,探究了复合编织管力学性能与破坏机理,拟合得到了热冲击强度退化经验公式。研究结果表明,搭建的循环热冲击试验平台能够模拟快速升降温的实际服役环境,最高升温、降温速率在试验过程中分别可达约40、60℃/s。随着热冲击循环次数的增加,SiC/SiC复合编织管环向拉伸强度下降,且降幅随之增大。热冲击产生的热应力导致纤维周围的基体产生微裂纹,弱化了纤维束与基体之间的连接,这是复合编织管强度降低的原因之一。拟合的强度退化经验公式能够准确描述强度退化规律,可以满足工程应用需求。

关键词：陶瓷基复合材料 SiC/SiC复合编织管石英灯辐照加热热冲击失效机理

装配角度对TC4高锁螺栓拉伸断裂行为的影响

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热加工工艺 2024年

作者：沈鹏张钦莹高学敏许永春余维林黄张东万强华中农业大学工学院河南航天精密加工有限公司河南省紧固连接技术重点试验室

对不同角度夹具中的TC4高锁螺栓进行了拉伸试验，得到了抗拉强度，揭示了装配角对螺栓抗拉强度的影响。结合断裂分析，也讨论了其潜在的机制。结果表明：当装配角度从0°增加到5°，螺栓拉伸强度降低为原始强度的70%。其原因在于，安装... 详细信息

对不同角度夹具中的TC4高锁螺栓进行了拉伸试验，得到了抗拉强度，揭示了装配角对螺栓抗拉强度的影响。结合断裂分析，也讨论了其潜在的机制。结果表明：当装配角度从0°增加到5°，螺栓拉伸强度降低为原始强度的70%。其原因在于，安装角度变化使得原有拉伸载荷转变为复杂载荷；此外，螺栓断裂位置由第二节螺纹转向螺栓头部。研究结果有助于理解安装角度对高锁螺栓承载能力的影响，并为设计其装配规范提供策略。

关键词：高锁螺栓装配角度拉伸强度断口形貌断裂机制

Ti-6Al-4V ELI钛合金的宽温域(-253~350℃)力学性能研究

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热加工工艺 2024年第4期53卷 119-122,126页

作者：殷小健王晗王可迪高学敏河南省紧固连接技术重点实验室河南信阳464000 河南航天精工制造有限公司河南信阳464000 西安交通大学航天航空学院极端环境与防护技术联合研究中心陕西西安710049

钛及钛合金是一种重要的太空金属材料,在航空航天领域发挥重要的作用。研究了Ti-6Al-4V ELI钛合金在室温(20℃)、高温(350℃)以及超低温(-253℃)环境下的拉伸力学性能,比较了Ti-6Al-4V ELI钛合金在不同温度下的力学性能指标,分析了其断... 详细信息

钛及钛合金是一种重要的太空金属材料,在航空航天领域发挥重要的作用。研究了Ti-6Al-4V ELI钛合金在室温(20℃)、高温(350℃)以及超低温(-253℃)环境下的拉伸力学性能,比较了Ti-6Al-4V ELI钛合金在不同温度下的力学性能指标,分析了其断口形貌特征。结果表明,Ti-6Al-4V ELI钛合金在超低温下表现出较高的力学性能,抗拉强度可达1900 MPa以上,其断口形貌呈现脆性断裂特点。在室温和高温下,Ti-6Al-4V ELI钛合金表现出良好的塑性和韧性,具有较为明显的韧性断裂特点。因其良好的宽温域力学性能,Ti-6Al-4V ELI钛合金是未来发展航天航空领域必不可少的重要金属材料。

关键词： Ti-6Al-4V ELI钛合金 -253℃超低温拉伸性能断口形貌

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合金钢自锁螺母振动试验失效分析及预防

金属加工（热加工） 2024年第3期 111-115页

作者：徐家强程东松绳慧洁关悦金宏张玲玲河南航天精工制造有限公司研究所河南信阳464000 河南省紧固连接技术重点实验室河南信阳464000

结合生产实际及振动试验工况,从宏观裂纹、断口形貌、微观组织及显微硬度等方面对30CrMnSiA钢自锁螺母振动试验产生裂纹的成因进行了综合分析。结果表明:因操作人员变更定位销高度导致螺母直口部位产生台阶而形成应力,集中在内螺纹牙底... 详细信息

结合生产实际及振动试验工况,从宏观裂纹、断口形貌、微观组织及显微硬度等方面对30CrMnSiA钢自锁螺母振动试验产生裂纹的成因进行了综合分析。结果表明:因操作人员变更定位销高度导致螺母直口部位产生台阶而形成应力,集中在内螺纹牙底形成裂纹源,当振动试验时产生疲劳裂纹。选用合适的定位销高度、采用正确加工工艺,能够有效地预防此类问题发生。

关键词：合金钢自锁螺母振动试验疲劳裂纹能谱分析定位销

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钛合金紧固件双剪试验仿真分析

理化检验（物理分册） 2024年第3期60卷 31-37页

作者：高学敏程全士冯德荣冯韶伟谢茂阳邓艳红河南航天精工制造有限公司信阳464000 河南省紧固连接技术重点实验室信阳464000 天津市紧固连接技术企业重点实验室天津300300 北京宇航系统工程研究所北京100076

对低间隙TI-6AL-4V ELI六角头钛合金螺栓进行双剪试验,采用有限元仿真方法分析了剪切速率、刃口半径、剪切间隙等因素对螺栓性能的影响机制,以及各因素对螺栓力学性能的影响程度。结果表明:当刃口半径为0.1 mm时,仿真得到的结果与理想... 详细信息

对低间隙TI-6AL-4V ELI六角头钛合金螺栓进行双剪试验,采用有限元仿真方法分析了剪切速率、刃口半径、剪切间隙等因素对螺栓性能的影响机制,以及各因素对螺栓力学性能的影响程度。结果表明:当刃口半径为0.1 mm时,仿真得到的结果与理想条件仿真结果的误差最大;剪切速率对试验结果的影响较小,当剪切速率为366.7 N/s时,螺栓剪切截面吸收的能量较高;剪切间隙对螺栓双剪试验结果的影响最大,随着剪切间隙的增加,仿真得到的结果与理想条件仿真结果之间的误差逐渐增大,说明在进行螺栓双剪试验时,应严格控制剪切间隙,避免剪切间隙对螺栓双剪试验结果产生影响;当刃口半径为0.2 mm、剪切速率为666.7 N/s、剪切间隙为0.002 5 mm时,仿真得到的结果与理想条件仿真结果之间的误差最小。

关键词： TI-6AL-4V ELI钛合金双剪试验有限元仿真剪切速率刃口半径剪切间隙

C/SiC复合材料单颗磨粒切削有限元仿真及磨削实验分析

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机械设计与制造 2024年第08期 114-118页

作者：都金光耿淼刘宝林刘琨郑州轻工业大学河南省机械装备智能制造重点实验室河南航天液压气动技术有限公司

为了探究C/SiC复合材料的去除机制，建立了三维C/SiC复合材料单颗磨粒微观切削有限元模型。借助Abaqus有限元分析软件，使用Brittle cCracking模型、Johnson-Holmquist 2模型和内聚力模型分别被用来模拟碳纤维，SiC陶瓷及界面层的材料... 详细信息

为了探究C/SiC复合材料的去除机制，建立了三维C/SiC复合材料单颗磨粒微观切削有限元模型。借助Abaqus有限元分析软件，使用Brittle cCracking模型、Johnson-Holmquist 2模型和内聚力模型分别被用来模拟碳纤维，SiC陶瓷及界面层的材料属性，并以此建立三相微观切削模型来分析不同切削速度和切削深度下的材料加工变形规律和切削力变化趋势。同时参考C/SiC复合材料锥形电镀金刚石工具加工表面形貌实验进行辅助分析。结果表明：C/SiC复合材料的切削过程主要表现为碳纤维的脆性去除；随着切削速度的增加，界面层的破坏程度减少且切削力降低；随着切削深度增加，切削力增加且界面层损伤程度增大。这些结果为进一步了解碳纤维复合材料切削时的材料去除机理提供了一定的借鉴意义。

关键词： C/SiC复合材料有限元仿真材料去除切削力

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航天用7055高强铝合金热变形行为及热加工图

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特种铸造及有色合金 2022年第5期42卷 564-568页

作者：刘乐石大鹏孙晓军金宏关悦万志慧河南省紧固连接技术重点实验室河南航天精工制造有限公司

利用高温压缩试验研究航天用7055高强铝合金在温度为330、380、430、480℃,应变速率为0.001、0.01、0.1、1s^(-1)条件下的高温流变应力的变化。根据高温压缩试验数据,借助线性回归方法,拟合出7055高强铝合金的峰值流变应力本构方程和稳... 详细信息

利用高温压缩试验研究航天用7055高强铝合金在温度为330、380、430、480℃,应变速率为0.001、0.01、0.1、1s^(-1)条件下的高温流变应力的变化。根据高温压缩试验数据,借助线性回归方法,拟合出7055高强铝合金的峰值流变应力本构方程和稳态流变应力本构方程。结果表明,在热压缩变形的开始阶段,7055高强铝合金的流变应力随着应变量的增加迅速增大至峰值,然后由于产生应变软化,其真应力随着应变量的增加降低,直至进入稳态流变阶段。当应变速率一定时,流变应力随着变形温度的升高而降低;当变形温度一定时,流变应力随着应变速率的增加而增大。建立了真应变为0.2时的热加工图,在成形温度为330~410℃,应变速率为0.001~0.05s^(-1)的区域,功率耗散系数大于20%,此范围为航天用7055高强铝合金较合理的工艺参数。

关键词： 7055高强铝合金热变形行为本构方程热加工图

脉冲阳极氧化-MoS复合处理TC4钛合金摩擦学性能研究

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润滑与密封 2024年

作者：王婕高学敏刘凯学冯韶伟任一龙任小勇程洁北京宇航系统工程研究所河南航天精工制造有限公司中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院

钛合金表面耐磨和减磨涂层设计和制备是防止钛合金紧固件发生“黏着”和“咬死”，保障服役安全的重要技术之一。TC4表面脉冲阳极氧化处理（PA）和涂敷二硫化钼(MoS2)是钛合金表面制备耐磨和减磨涂层的常用技术，本研究对经过脉冲阳极... 详细信息

钛合金表面耐磨和减磨涂层设计和制备是防止钛合金紧固件发生“黏着”和“咬死”，保障服役安全的重要技术之一。TC4表面脉冲阳极氧化处理（PA）和涂敷二硫化钼(MoS2)是钛合金表面制备耐磨和减磨涂层的常用技术，本研究对经过脉冲阳极氧化和涂敷二硫化钼复合处理(PA-MoS2)的TC4钛合金的摩擦学性能进行系统性分析，讨论测试载荷（0.5和1 N）、滑动速度（0.94和6.28 m/s）和测试温度（25和100 ℃）对复合涂层磨损机理的影响。结果表明，在本试验测试范围内，载荷越小，经过PA-MoS2复合处理样品的摩擦系数越高，且磨损率越高；在不同速度下摩擦系数相近，但低速下单位载荷和单位磨损距离下的磨损量更高；复合涂层在高温下的抗磨效果优于在室温下的抗磨效果。

关键词：脉冲阳极氧化二硫化钼钛合金紧固件耐磨性磨损形貌