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  • 材料工程
      2001年, 第0卷, 第12期 刊出日期:2001-12-20 上一期    下一期
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    综述
    热喷涂材料的应用与发展
    徐滨士, 张伟, 梁秀兵
    2001, 0 (12): 3-7.  
    摘要 ( 222 )   HTML PDF (235KB) ( 1125 )   引文文本
    在简述热喷涂技术和材料发展的基础上,分类介绍了热喷涂材料的最新研究和进展,指出各类材料的性能特点及其发展方向,为今后热喷涂材料的发展和研究提供指导.
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    研究与应用
    碳化硅颗粒增强铝基复合材料的无压浸渗反应机理探讨
    张少卿, 崔岩, 王美炫, 宋颖刚
    2001, 0 (12): 8-11.  
    摘要 ( 247 )   HTML PDF (340KB) ( 548 )   引文文本
    为探讨SiCp/Al基复合材料无压浸渗反应机理,利用XPS鉴定了SiC预制体浸渗前沿界面上的反应产物结构.采用HRTEM研究了SiCp/Al基复合材料的界面结构.结果表明,浸渗与未浸渗部分之间的界面上存在MgO.Al2O3和ZnO诸化合物,没有发现氮的化合物.在SiC相与铝相的界面上仅存在MgAl2O相,MgAl2O相几乎连续地包敷在SiC颗粒上.这表明,高温下SiC与熔Al合金接触后,SiC颗粒表面上的SiO2与Al,Mg,Zn诸元素发生了放热反应,从而降低了表面张力,提高了湿润性.促进了自发浸渗.
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    以自蔓延高温合成SiC颗粒为增强体的光学/仪表级铝基复合材料
    崔岩
    2001, 0 (12): 12-15.  
    摘要 ( 221 )   HTML PDF (217KB) ( 501 )   引文文本
    尝试采用自蔓延高温合成(SHS)、具有近球形特征且表面粗糙的新型SiC颗粒,以替代传统的角状磨料级SiC颗粒,作为光学/仪表级的高体分SiCp/Al复合材料的增强体.研究结果表明:与传统角状§C颗粒相比,SHS-SiC颗粒的无棱角、近球形几何特征,使其附近铝基体中的应力集中程度显著降低,进而使材料的强度包括表征尺寸稳定性的微屈服强度明显提高;SHS-SiC颗粒所特有的粗糙表面形貌,使SiC-Al之间的界面结合通过机械镶嵌机制得到了进一步的增强,跨越界面的载荷传递效率进一步提高,并表现为复合材料的弹性模量有所提高.
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    材料科技动态
    金属基复合材料在航天结构中的应用
    全宏声
    2001, 0 (12): 15-15.  
    摘要 ( 255 )   HTML PDF (65KB) ( 288 )   引文文本
    金属基复合材料(MMC)在航天结构中的首次应用是B/Al复合材料用作航天飞机轨道器中段机身构架和加强桁架的管形支柱,以及用作航天飞机轨道器起落架的拉杆,每一架航天飞机中有数百件具有钛套环和端接头的B/Al复合材料管形件,仅这一项就比使用铝合金减重40%。MMC另一个重要应用是6061Al合金/石墨纤维P100板材扩散连接而成的Gr/Al复合材料Hubble太空望远镜的高增益天线悬架,这种悬架长达3.6m,具有足够的刚度和低热膨胀系数,能在太空运行中使天线保持正确位置,具有良好的波导功能,保持飞行器和管理之间进行信号传输,并抗弯曲和振动。
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    研究与应用
    碳纤维增强TiC复合材料的抗热震性能
    宋桂明, 武英
    2001, 0 (12): 16-19.  
    摘要 ( 223 )   HTML PDF (444KB) ( 299 )   引文文本
    通过测量力学性能和热物理性能,研究了热压烧结碳纤维增强TiC复合材料(Cf/TiC,20vol%碳纤维)的抗热震性能.结果表明:碳纤维加入到TiC基体中,提高了复合材料的抗弯强度和断裂韧性,降低了复合材料的弹性模量和热膨胀系数,进而使得复合材料的抗热震断裂参数R,抗热震损伤参数RTV和裂纹稳定性参数RST都得以提高.复合材料热震残留强度在热震温差超过900℃后迅速下降.复合材料热扩散率的提高有利于抗热震性能的提高.复合材料增强机理是纤维承载,韧化机理是纤维桥联和纤维拔出.
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    快速加热感应热处理对TiAl基合金组织与性能的影响
    彭超群, 黄伯云, 贺跃辉
    2001, 0 (12): 20-23.  
    摘要 ( 218 )   HTML PDF (436KB) ( 178 )   引文文本
    采用GP-30(A)感应加热设备,研究了快速加热、慢速冷却循环热处理对TiAl基合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,利用该工艺可获得晶团尺寸约为50μm,层片间距约为0.12μm的细小全层片组织;可以较大幅度地提高压缩力学性能,最佳综合性能可达屈服应力75.1MPa,最大流变应力1672.12MPa和压缩率19.%;经感应热处理和时效后的室温压缩断裂仍为较典型的解理断裂.
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    冷却-等温-冷却处理过程硼的晶界偏聚
    吴平, 贺信莱, 王学敏, 曹兵, 于栋友
    2001, 0 (12): 24-28.  
    摘要 ( 186 )   HTML PDF (344KB) ( 328 )   引文文本
    用径迹显微照相技术研究了含硼10×10-6和30×10-6的Fe-40%Ni合金在模拟冷却-等温-冷却处理过程后硼的晶界偏聚特征.结果表明,在从110℃以2C/s冷速分别冷却到1100℃,1000℃,900℃,800℃和700℃保温2min,然后再以2℃/s冷速冷却到600℃水淬的冷却-等温-冷却过程中,硼在晶界会形成明显的偏聚,晶界偏聚量随等温温度的下降先有所减少后增加,最低值在1000℃左右出现.含硼10×10-6合金在800℃以上温度等温后冷到600℃时,试样晶界偏聚包括连续硼偏聚带及一定量含硼析出相,其它试样沿晶硼偏聚带中硼主要以析出相形式存在.实验还观察到在晶内亚晶界上也有明显的硼偏聚存在,并在偏聚带两侧存在有贫硼区.在晶粒晶界与亚结构相交处,硼原子优先偏聚在晶粒晶界上.
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    材料科技动态
    用纳米材料对士兵进行生化防护
    全宏声
    2001, 0 (12): 28-28.  
    摘要 ( 160 )   HTML PDF (56KB) ( 137 )   引文文本
    美国陆军研究实验室正在发展先进纳米材料用于对士兵进行生物和化学试剂防护。通过纳米封装工艺,已经证明酶基纳米胶囊和聚合物基纳米反应器有能力阻截并中和战争用化学和生物试剂。已经发展了一种把这些纳米材料纺入服装纤维的方法,易将纳米胶囊和纳米反应器薄层涂在现行士兵的各种纤维如棉、尼龙及织物上。其防护服装很轻,耐磨,可以洗涤和反复涂覆。
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    研究与应用
    Al-TiO2-C-Ti-Fe体系的燃烧模式研究
    赵爱国, 张卫方, 习年生, 陶春虎, 韩杰才, 杜善义
    2001, 0 (12): 29-31,48.  
    摘要 ( 218 )   HTML PDF (224KB) ( 163 )   引文文本
    采用与计算机相连的快速图像采集系统对Al-TiO2-C-Ti-Fe体系的燃烧模式进行研究.结果表明,燃烧波蔓延模式随着Fe含量的增加即绝热温度的降低,由稳定的平面燃烧逐渐转化为非稳定的多点波动燃烧;然而随着Fe含量进一步增加,燃烧模式又转化为稳定的平面燃烧.
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    Al-Ti-TiO2体系自蔓延高温合成及机理
    李志强, 韩杰才, 赫晓东, 曲伟
    2001, 0 (12): 32-35,39.  
    摘要 ( 211 )   HTML PDF (268KB) ( 325 )   引文文本
    采用自蔓延高温合成技术制备了TiAl/Al2O3复合材料,研究了原料配比对合成过程及产物特征的影响,结果表明,随着Al2O3含量的增加,燃烧温度和燃烧速度均增大,材料的致密度得到改善.Al2O3颗粒尺寸小于1μm,分布于基体交界处,有一定程度的团聚.通过差热分析研究了Al-Ti-TiO2体系反应过程,发现Al-TiO2还原较晚开始,但由于激活能低而速度较快,因此较早完成.TiAl3最早生成,但只作为中间产物存在,随后向TiAl和Ti3Al相转变的过程为控制环节,其激活能也体现为总反应的激活能.
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    硼含量对Ti-50Al-xB合金中TiB2微观形貌的影响
    张虎, 高文理, 何建平, 张二林, 曾松岩
    2001, 0 (12): 36-39.  
    摘要 ( 261 )   HTML PDF (479KB) ( 254 )   引文文本
    用XRD.SEM对原位自生法制备的Ti-50Al-xB(at%)合金的相组成和微观组织进行了研究.结果表明:该合金主要由TiAl和TiB2两相组成;TiB2主要以片状、板片状、细棒状和块状形式存在;TiB2微观形貌随着合金中B含量的变化而发生显著变化.当B含量由0.at%增加至1.at%时,TiB2的微观形貌由片状依次演变为板片状、细棒状直至块状,而基体形貌没有明显变化.根据TiB2晶体形核与生长条件对TiB形貌演变过程成进行了分析.
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    同种材质与异种材质摩擦焊接头焊缝冲击韧性的研究
    崔兰, 霍立兴, 张玉凤, 荆洪阳, 钱跃东
    2001, 0 (12): 40-42.  
    摘要 ( 295 )   HTML PDF (240KB) ( 329 )   引文文本
    研究了低合金结构钢5CrMo同种材质和20CrMo+5CrMo,7Mn5+5CrMo异种材质摩擦焊接头的焊缝韧性,通过扫描电子显微镜和金相的方法深入研究了异种材质摩擦焊焊缝韧性低的原因.指出在合理的工艺规范下5CrMo同种材质的接头可获得结合良好、细小的等轴晶粒,从而使焊缝韧性提高.
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    材料科技动态
    钛基复合材料发动机活塞和飞机起落架
    全宏声
    2001, 0 (12): 42-42.  
    摘要 ( 201 )   HTML PDF (109KB) ( 133 )   引文文本
    美国Atlantic Research Corp.(ARC)的钛基复合材料(TMC)的基体一般使用Ti64,Ti6242,Ti22Al-23Nb(或23Nb),增强体用拉伸强度500MP的SiC单丝。正在发展F22战斗机F119发动机用的碳化硅增强TMC活塞,这是世界上第一个采用TMC的航空发动机构件。ARC也正在与Goodrich Corp联合发展TMC飞机起落架,其性能与钢起落架相当,重量降 低一半。
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    工艺
    Cf/Si-O-C复杂形状应用构件的制备
    马青松, 陈朝辉, 郑文伟, 胡海峰
    2001, 0 (12): 43-45.  
    摘要 ( 234 )   HTML PDF (147KB) ( 317 )   引文文本
    结合树脂传递模塑(RTM)和先驱体浸渍裂解技术,以聚硅氧烷(PSO)为先驱体,制备出复杂形状的Cf/Si-O-C陶瓷基复合材料应用构件.根据RTM的工艺要求,研究了二乙烯基苯(DVB)/PSO的交联和裂解,DVB/PSO粘度与温度和时间的关系,DVB/PSO与碳纤维的润湿性以及用作脱模剂的TiO2薄膜的制备.
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    喷丸强化对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响
    高玉魁, 殷源发, 李向斌, 刘天琦
    2001, 0 (12): 46-48.  
    摘要 ( 241 )   HTML PDF (251KB) ( 536 )   引文文本
    研究了表面喷丸强化后表面残余应力、表面粗糙度和表面层残余压应力场对0Cr1Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响.结果表明:0Cr1Ni8Mo2Al钢经喷丸强化后,在表面层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下,疲劳寿命得到显著提高.
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    材料科技动态
    激光冲击强化提高构件疲劳强度
    全宏声
    2001, 0 (12): 48-48.  
    摘要 ( 139 )   HTML PDF (61KB) ( 157 )   引文文本
    美国空军研究实验室材料和制造分部的试验表明,一种典型的风扇叶片高循环疲劳强度为690Mpa,受小的外来物损伤其疲劳强度降低到140MPa。然而,这种叶片进行激光冲击强化(LSP)后,受到较大的外来物损伤后其疲劳强度仍保持为690MPa。
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    冷喷涂技术的特点和应用
    全宏声
    2001, 0 (12): 48-48.  
    摘要 ( 85 )   HTML PDF (61KB) ( 201 )   引文文本
    冷喷涂技术也称为气体动力喷涂,最初由前苏联在20世纪80年代中期发展,美国于20世纪90年代中期开始研究。其主要特点是:喷射温度低于被喷射材料的熔化和软化温度;被喷射材料颗粒尺寸在1~50μm范围;颗粒速度在300~1200m/s范围。普遍认为其冶金原理是高速闯击使颗粒和底层表面的薄金属氧化物膜破碎实现原子结构结合。实际操作中,颗粒借助于马赫数2~4,滞止压力1~3MPa的超音速喷气流(空气、氮、氦或其混合物)进行喷射。
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    相变材料提高飞机刹车效率
    全宏声
    2001, 0 (12): 49-49.  
    摘要 ( 138 )   HTML PDF (64KB) ( 122 )   引文文本
    飞机越重飞得越快,在着陆和滑行时其刹车盘所必须吸收的热量则越多。为此,美国Aerospace Institute与Aircraft Braking Systems Corporation及NASA设计了一种相变材料用于吸收更高的能量,这种相变材料置于刹车片的机加工孔洞或沟槽中,随着刹车时刹车盘的被加热,相变材料从固态变为液态以至变为气态。在这个过程中,相变材料吸收刹车盘的热能。这就降低了刹车盘的温度,提高了吸收热能的能力。已经证明,随着相变材料从固态转变为掖态砂车效率提高20%,当从液态转变为气态时,刹车效率提高30%。
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    NASA的耐热航天用涂层转为民用
    全宏声
    2001, 0 (12): 49-49.  
    摘要 ( 59 )   HTML PDF (64KB) ( 883 )   引文文本
    NASA Ames研究中心发明的用于航天飞行器再入大气层防燃烧的薄防护陶瓷涂层将转为民用。这种无毒陶瓷涂层由98%的二氧化硅或沙以及热发散剂(SiB6)构成,称为PCC涂层,易于制造,可刷涂或喷涂。它按辐射原理工作,即把热波从底层反射出去,降低涂层下面自燃烧的危险。PCC可在-160~1650℃的温度范围工作,使构件的耐温能力远超过其正常范围。Wessex公司已经特许了这种PCC涂层生产并投入市场,有潜力用作汽车船只发动机及建筑材料的防护,使运输及环境更耐火及安全。也可用于防火门、商 业建筑和宾馆的隔火墙等。
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