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2019年 第62卷 3期
刊出日期:2019-02-01

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本期电子刊
走进科研
 
       本期电子刊
0 本期电子刊
2019 Vol. 62 (3): 0-108 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (74517 KB)  ( 0 )
       本期封面
1 本期封面
2019 Vol. 62 (3): 1-1 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (1665 KB)  ( 0 )
       本期目录
6 本期目录
2019 Vol. 62 (3): 6-8 [摘要] ( 1 ) HTMLNew PDF (1687 KB)  ( 2 )
       专稿
14 高强钛合金等壁厚弯管制备研究
赵恒章,张永强,侯红苗,毛小南
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.014

    传统的弯曲工艺由于属于等径弯曲,弯管壁厚存在外侧减薄、内侧增厚的现象。扩径弯曲工艺可以从根本上解决弯管成形中的壁厚不均问题,实现等壁厚,但工艺复杂,成形质量受多种因素影响。高质量钛弯管在要求高强度的同时要求内、外侧壁厚均匀。在理论分析的基础上,进行了高强钛合金热推扩径弯曲试验,研究了成形过程中的金属流动规律,给出了弯曲变形量与扩径量之间的比例关系,制备出了1300MPa 级的高强钛合金等壁厚弯管,壁厚相对壁厚公差约为6%。该研究对于钛合金的弯曲加工有一定指导价值。

2019 Vol. 62 (3): 14-18 [摘要] ( 1 ) HTMLNew PDF (2717 KB)  ( 1 )
       封面文章
20 稀土钽酸盐在热障涂层中的研究与应用
宗若菲,吴福硕,冯晶
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.020

    热障涂层(Thermal Barrier Coatings,TBCs)是推进超高速飞行器与先进航空发动机发展的关键技术。目前最常用的热障涂层材料是氧化钇稳定氧化锆(YSZ),但是由于其存在高温相变会产生体积差这一致命缺陷,已不能满足下一代发动机的发展需求。故而,开发新一代热障涂层已势在必行。经试验证明,采用固相法所制备的稀土钽酸盐致密块体具有更加优异的热物理性能和机械性能:极低的高温热导率(1.1~1.3W/(m·K),1000℃),相比YSZ系列热导率值下降了50%;更大的降温梯度(300 ~500℃);基于高温铁弹增韧机制的良好断裂韧性。此外,稀土钽酸盐作为非氧离子缺陷型热导化合物,是一种氧离子传输的绝缘体,能够有效阻止热氧化物(Thermal GrowthOxidies,TGO)层的生长,大大延长热障涂层的热循环使用寿命,有望成为新一代应用于超高速飞行器和航空发动机的热障涂层材料。

2019 Vol. 62 (3): 20-31 [摘要] ( 2 ) HTMLNew PDF (10624 KB)  ( 1 )
       论坛
34 热障涂层失效行为与寿命预测研究进展
宋佳楠,李少林,齐红宇,石多奇,杨晓光
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.034

    热障涂层是航空发动机热端部件的重要功能材料,其强度与寿命分析技术是热障涂层应用基础研究的重点。涂层的提前失效将使金属基体暴露在高温燃气环境中,加速材料性能的退化,严重影响飞行安全。合理的强度评判标准以及寿命预测模型可以有效减小服役过程中热障涂层失效,提高发动机可靠性。介绍了热障涂层的损伤机理、寿命分析技术的发展现状,展望了航空发动机热障涂层寿命分析技术的发展趋势。

2019 Vol. 62 (3): 34-40 [摘要] ( 1 ) HTMLNew PDF (37649 KB)  ( 0 )
41 镍铝涂层晶粒细化与金属氧化物掺杂改性研究
彭晓,田礼熙,张帮彦,王小兰,董志宏
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.041

    包埋渗铝获得的镍铝涂层是一种最早使用的Al2O3膜热生长型高温涂层。自20世纪50年代应用于航空发动机热端部构件的高温防护以来,进一步提高其抗高温氧化性能的机理和技术研究延续至今。基于对合金氧化及Al2O3膜热生长机制的理解,提出了晶粒细化与特定金属氧化物掺杂可提升镍铝涂层抗氧化性能的观点,介绍了涂层晶粒细化与金属氧化物弥撒掺杂方法, 讨论了这些结构和成分改性影响涂层抗高温氧化性能的关键因素:包括Al2O3膜生长速度、亚稳态相向稳态相转变、涂层的黏附性以及涂层与合金基体的互扩散。这些新的研究结果有望为进一步挖掘渗铝涂层的应用潜力、延长其服役寿命提供理论和试验基础。

2019 Vol. 62 (3): 41-47 [摘要] ( 1 ) HTMLNew PDF (37649 KB)  ( 0 )
48 柱状晶结构热障涂层的沉积生长和织构研究
程泽飞,杨加胜,邵芳,赵华玉,钟兴华,庄寅,倪金星,陶顺衍
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.048

    等离子体–物理气相沉积(PS–PVD)技术融合了等离子体喷涂(PS)和电子束– 物理气相沉积(EB–PVD)的优点,沉积效率高、成本相对较低和可制备柱状晶结构涂层。因此,PS–PVD 在制备先进发动机热障涂层(TBCs)上备受关注。利用PS–PVD 工艺制备了多种结构的氧化钇部分稳定氧化锆(YSZ)TBCs,采用场发射扫描
电镜(FE–SEM)和电子背散射衍射(EBSD)观察和分析涂层微结构与晶体织构特征。试验表明:制备的YSZ 涂层为柱状晶结构,在同一喷涂距离处,沿喷涂斑点中心向外围过渡区域,柱状晶端面由四棱锥结构向菜花状结构转变,单柱状晶具有一定的晶体取向,但不同的柱状晶具有不同的结晶取向,制备态陶瓷层整体未呈现明显的择
优取向和应力集中。

2019 Vol. 62 (3): 48-54 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (37649 KB)  ( 0 )
55 反应等离子喷涂TiCN涂层显微结构与性能研究
付冠亚,秦艳芳,朱玲艳,何继宁,焦琪
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.055

    利用反应等离子喷涂制备了TiCN 涂层,并采用扫描电镜、X– 射线衍射仪和X– 射线光谱分析了涂层的显微结构,采用显微硬度计、万能试验机和环–块式摩擦磨损试验机测定了涂层的机械性能和摩擦磨损性能。结果表明:涂层主相为TiC0.7N0.3 和TiN,同时存在少量不定性石墨相和CNx 相。由于大气喷涂的氧化,形成少量Ti2O。涂
层为典型热喷涂铺展形貌,涂层与基体具有良好的结合性。TiCN涂层的显微硬度均在1000HV0.2 以上,远高于基体和黏结层硬度。由于涂层H3/E2 大于0.1,具有较强抵抗塑性变形能力和耐磨性。

2019 Vol. 62 (3): 55-61 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (37649 KB)  ( 0 )
       走进科研
62 聚焦尖端技术 以检测促发展——走进北京航空航天大学先进无损检测技术实验室

    航空产品的设计、材料研究与制备、工艺研究与优化以及结构件制造与装配等都离不开无损检测技术的支持。北京航空航天大学先进无损检测技术实验室拥有40余人的强大研究队伍,是国内从事现代无损检测技术研究的主要单位,现主要开展先进超声检测技术、红外热成像检测技术和X射线检测技术研究及其工程检测系统研发等工作,先后得到了国家“211工程”、“985工程”、“双一流建设”和国防重点学科建设经费的支持,具有国内领先、世界一流的先进无损检测技术研究软硬件条件,承担数10 项科研项目,长期与航空航天企事业单位开展技术合作和学术交流。在周正干教授的带领下,我们一起来参观北京航空航天大学先进无损检测技术实验室。

2019 Vol. 62 (3): 62-63 [摘要] ( 1 ) HTMLNew PDF (813 KB)  ( 0 )
       研究论文
64 非晶合金超快激光去除行为和切割质量试验研究
陈博,李元成,张伟,张晓兵,崔向中
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.064

    采用脉冲宽度为250fs激光对厚度为70μm的Zr–21Cu–4Al–1Ti(ZT1)非晶态合金进行表面去除、切割加工等试验。结果表明,超快激光与ZT1 非晶合金交互作用有非热熔性和热熔性两种去除机制,两种去除机制对应的去除阈值分别为0.17J/cm2和2.15J/cm2。切割质量与能量密度密切相关,在激光能量密度超过热熔性去除阈值的较大参数范围(2.2J/cm2<F0<12.8J/cm2),可以获得无附带损伤的切割边缘,这与超快激光高斯能量分布特征和去除材料的阈值密切相关。

2019 Vol. 62 (3): 64-69 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (34637 KB)  ( 0 )
70 表面喷丸对紫铜低温扩散连接接头性能的影响
李晓光,彭毓,杜鹏,孙福,李京龙
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.070

    针对紫铜在传统扩散连接温度(500~800℃)下组织退化严重的问题,采用表面喷丸工艺对紫铜待焊表面进行处理,从而实现了紫铜在低温(400℃)下的高质量扩散连接。喷丸时间分别为10s、40s、70s、100s,对喷丸后的试样在光镜下进行了观察,紫铜表面发生了剧烈的塑性变形,在表层形成了一定厚度的细晶层,随着喷丸时间的增加,细晶层的厚度也随之增加,对扩散连接后的试样进行了组织和力学性能分析。结果表明:接头处发生了再结晶,对紫铜在低温下的扩散连接起到了促进作用,接头抗拉强度随着喷丸时间增加而增加,喷丸100s 时接头抗拉强度最大,达到314.5MPa,为母材的86.1%。

2019 Vol. 62 (3): 70-74 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (34636 KB)  ( 0 )
75 电子束高频偏转扫描线圈的设计与仿真
赵攀峰,刘方军,张伟
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.075

    为提高电子束高频偏转扫描的频率及磁场均匀性,基于Helmholtz 线圈的工作原理,采用空心结构设计了一种高频偏转扫描线圈,并根据电子枪的结构和电子束偏转扫描的技术要求,计算了所需磁场强度及安匝数。采用三维软件Pro/e 建立了几何模型和有限元分析模型,并利用Maxwell 进行电磁场仿真,分析了所设计高频偏转扫描线圈电磁场分布的均匀性,并制作实物进行测量,测量结果与仿真结果基本一致。所设计的偏转扫描线圈产生的磁场强度及磁场均匀性均满足电子束高频偏转扫描的技术要求,实际测试结果表明,电子束扫描范围可达到350mm×350mm,电子束偏转扫描速度可实现7000mm/s。

2019 Vol. 62 (3): 75-80 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (34637 KB)  ( 0 )
81 航空结构件铣削加工变形仿真技术研究与应用
丁悦,刘畅
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.081

    针对航空结构件在铣削加工过程中易产生变形等问题,探讨了结构件铣削加工有限元仿真方法,逐步解决了本构模型建立、毛坯初始应力场构建、切削载荷施加、网格细化与状态更新等系列问题。根据建立的有限元模型对试验件进行了加工变形仿真和铣削加工试验,结果表明仿真结果与试验结果相吻合,可满足工程应用需要。同时,提出了先加工两端后加工中间的加工变形控制策略,并采用该策略对大尺寸铝合金单面框进行了工艺设计。通过加工变形仿真验证了工艺方案的可行性。实际加工结果表明变形量和变形趋势与加工结果基本吻合,实现了大型航空结构件的一次加工合格。

2019 Vol. 62 (3): 81-89 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (34637 KB)  ( 1 )
90 梯形螺纹振动辅助冷挤压机床的激振装置作用探究
崔晓飞,左敦稳,孙玉利,侯源君,廖泽南
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.090

    激振装置是梯形螺纹振动辅助冷挤压机床的核心装置,是一种基于扭矩平衡状态下的新型机械式的扭转激振装置。在介绍激振装置结构原理的基础上,对其产生的辅助振动在梯形螺纹冷挤压加工过程中所起的双重性作用进行了探究分析。一方面,探究了整个加工过程中的丝锥角振幅变化过程以及主轴转速和激振频率这两个挤压工艺参数对丝锥角振幅的影响情况,得出激振装置的振动确实有效地传递到了丝锥工作部分;另一方面,通过对机床不同工作状态下的信号进行频域分析,得出激振装置确实引起了机床部件的受迫振动。最后,通过对比传统冷挤压加工方法与振动辅助冷挤压加工方法得到梯形螺纹的加工质量和加工表面质量,得出激振装置的辅助振动的作用以有利作用为主。

2019 Vol. 62 (3): 90-96 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (34637 KB)  ( 0 )
97 球支座零件加工工艺优化
陈思涛,温良,朱璇,汪小东
DOI: 10.16080/j.issn1671–833x.2019.03.097

    详细介绍了球支座零件加工工艺流程优化,通过对这类零件的工艺流程及数控程序进行优化,合理设计工装、选择新型可转位刀具,再通过正交试验优选加工切削参数,最后进行了加工验证,提高了该类零件的生产效率,节约了零件材料,提升了零件表面质量,对今后该类型零件加工有一定的参考和借鉴作用。

2019 Vol. 62 (3): 97-101 [摘要] ( 0 ) HTMLNew PDF (34637 KB)  ( 0 )
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邮编:100024
电话:010-85700465-290
在线投稿:http://www.amte.net.cn
国际标准刊号:ISSN1671-833X
国内统一刊号:CN11-4387/V
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