无损检测技术在航天复合材料及构件中的应用

本文根据复合材料的成型工艺讨论材料中的缺陷情况及其对材料结构的影响;针对某型号产品FG01-11喷管上绝热层材料的不同特点,应用相应的无损探伤手段进行检测;最后着重讨论了该复合材料与金属壳层粘接以后,用超声波检测其胶接质量的实用性。     

后处理对硬质聚氨酯泡沫塑料夹层结构质量的影响

影响硬质聚氨酯泡沫塑料夹层结构质量的因素较多,如形成硬质聚氨酯泡沫塑料(以下简称为泡沫塑料)的各组分原材料的质量、配方,模具的制造、模温,形成的密度、后处理(亦称熟化处理)、夹层结构件的设计等等。限于篇幅,本文不准备对这些因素一一讨论,仅对后处理的一些问题进行初步探讨。     

石墨烯/二氧化硅三维杂化材料的制备及其在改性酚醛泡沫中的应用

为了得到结构和力学性能良好的酚醛泡沫,利用原位生成的方法制备了石墨烯/二氧化硅(GNPs/SiO_2)杂化材料,并将其用于酚醛泡沫的制备当中。对杂化材料进行了红外光谱分析,透射电镜以及X射线衍射分析,验证了石墨烯表面SiO_2球体(粒径在150~180 nm)的存在。对泡沫的结构和压缩性能进行对比分析,发现三维杂化材料相比二维石墨烯能够更好的改善酚醛泡沫的泡孔结构,杂化材料为0.5wt%时,GNPs/SiO_2改性酚醛泡沫的泡孔尺寸更小,结构更均匀;同时杂化材料改性酚醛泡沫表现出更优异的力学性能,其压缩强度和弹性模量分别达到0.22和4.1 MPa,比纯酚醛泡沫分别提高了91%和86%。     

硫酸电解腐蚀法检验材料缺陷

航空发动机在制造过程中对关键零件除采用磁力探伤、萤光检验等无损探伤方法来检查材料缺陷外,为确保零件的质量,一般还要采用腐蚀方法来检查零件的冶金缺陷(晶粒度、夹杂、偏析、裂纹等)。我国采用腐蚀法检查冶金缺陷还不普遍,而且一般采用化学腐蚀法。我厂在“斯贝”发动机试制中采用英国罗·罗公司的电解腐蚀法来检查材料冶金缺陷,效果良好。现将硫酸电解腐蚀工艺作一简单介绍:     

精密冲裁

精密冲裁(简称精冲)是近年来国内外发展较快的一项先进冲压工艺。其特点是借助专用三动冲床(或经改装的单动冲床)及特殊结构的模具,使金属材料处于塑性条件较好的情况下进行冲裁。因而获得的零件质量较好。例如,对一个3毫米厚的碳钢零件,精冲后冲裁面光洁度达▽6～▽8,冲裁断而倾斜度在0.02毫米以下,內孔精度达GB3级,外形精度达GB4级,零件平直度达100:1。就适于精冲的材料来看,有各种碳素钢、合金钢、不锈钢、铜合金及铝合金等;就冲件尺寸范围看,国外最大件达几百毫米,最厚达20毫米。     

模温对硬质聚氨酯泡沫塑料夹层结构质量的影响

一、温度对泡沫塑料形成的影响在讨论模温对泡沫塑料夹层结构质量的影响之前,先谈谈温度对硬质聚氨酯泡沫塑料(以下简称泡沫塑料)形成的影响。在聚氨酯泡沫塑料形成过程中,要经过几个阶段。首先,发泡剂产生的气体溶解在液相,气体溶解在液态介质中达到饱和,最后形成气泡,并从液态介质中分离出来。这一过程即通常所谓的“成核”过程。气泡的形成是一个产生新的气、液界面的过程。这个过程必然导致体系自由能的增加,即:ΔF=r·ΔA (1)式中:ΔF——自由能增量;     

航天工业部材料工艺性能检测和失效分析中心成立

为了保证航天产品可靠性,进一步加强材料性能的测试检验和失效分析工作,航天部决定成立航天工业部材料工艺性能检测和失效分析中心(简称航天工业部检测分析中心)。 该中心的任务是在电子元器件和机械产品结构失效分析,材料和产品的无损检测,材料     

铝合金薄壁筒的加工

我厂在生产中遇到一种材料为LY12-CZ的铝合金薄壁筒零件(以下简称薄筒)。孔径210毫米、壁厚5毫米、长785毫米、孔径公差0.073毫米,内表面光洁度▽7。它的刚性很差,如用手在径向加一个外力,在百分表上就可以看到有一个明显的变形,薄筒结构见图1。为了解决薄筒加工中的变形问题,我们进行了工艺分析。首先,材料本身已经淬火(自然时效),粗车后不许可用人工时效来消除切     

耐温400℃、低损耗改性氰酸酯载体胶膜的制备及性能北大核心CSCD

采用双酚E型氰酸酯树脂(BECE)和端羟基聚醚砜(Mx)共改性酚醛型氰酸酯树脂(NovolacCE),并将其与石英布复合制备出了一种耐温400℃、低损耗的改性氰酸酯载体胶膜。结果表明,适量的BECE和Mx热混合加入Novolac-CE树脂中,改善了Novolac-CE的浸润性和韧性,其与石英纤维的接触角降至72.8°,冲击韧性提高到13 kJ/m^2。相比于没经过处理的石英布,经过0.5%KH550/乙醇溶液处理的石英布与Novolac-CE树脂间的粘接强度最大提高70%,但是过多的KH550加入影响胶膜的耐热性。胶膜经200℃/4 h固化后,400℃时剪切强度大于5 MPa,且连续使用60 min后强度保持率大于80%,介电损耗为0.014。胶膜具有良好的自黏性并且室温适用期大于15 d,可作为耐高温(400℃)透波粘接材料应用。     

耐温400℃、低损耗改性氰酸酯载体胶膜的制备及性能

采用双酚E型氰酸酯树脂(BECE)和端羟基聚醚砜(Mx)共改性酚醛型氰酸酯树脂(NovolacCE),并将其与石英布复合制备出了一种耐温400℃、低损耗的改性氰酸酯载体胶膜。结果表明,适量的BECE和Mx热混合加入Novolac-CE树脂中,改善了Novolac-CE的浸润性和韧性,其与石英纤维的接触角降至72.8°,冲击韧性提高到13 kJ/m~2。相比于没经过处理的石英布,经过0.5%KH550/乙醇溶液处理的石英布与Novolac-CE树脂间的粘接强度最大提高70%,但是过多的KH550加入影响胶膜的耐热性。胶膜经200℃/4 h固化后,400℃时剪切强度大于5 MPa,且连续使用60 min后强度保持率大于80%,介电损耗为0.014。胶膜具有良好的自黏性并且室温适用期大于15 d,可作为耐高温(400℃)透波粘接材料应用。     

超低温粘接技术

本文介绍一种比较典型的超低温粘接技术。粘接材料为LD10铝合金(箱体)和RY101聚酰亚胺(塑料支架),环境温度为-196～-253℃。试验结果表明,采用一种复合胶粘剂,并对其粘接系统和粘接工艺进行适当的调配和改进后,超低温下的粘接强度明显提高,其破坏性质从粘附破坏改变为内聚破坏,粘接的试件经过室温载重振动试验及低温冲击试验后,胶层完好未发生脱落,粘接的产品通过了一系列地面试验及飞行试验。     

轻金属在人造卫星中的应用

1.前言 铝、镁等有色轻金属已经在人造卫星中作为以星体和装载仪器为主的结构材料得到了广泛应用,其重量占结构总重量的80%以上。近年来,虽然为减轻人造卫星的结构重量,在部分结构中也开始应用碳纤维增强塑料(CFRP)等复合材料,但由于受其机械性能、热性能和电性能方面的限制,目前还不能完全取代轻金属。     

Surface Morphology and Evolution Mechanism of Carbon Fiber/Phenolic Resin Composites on Atomic Oxygen Irradiation

利用原子氧暴露地面模拟实验装置,分别对碳/酚醛复合材料、碳纤维和酚醛树脂进行了20h原子氧辐照,采用扫描电子显微镜( SEM)、傅立叶红外衰减全反射(ATR-FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)技术分析了原子氧对碳/酚醛复合材料的侵蚀行为.结果表明,在原子氧环境中,酚醛树脂和碳纤维及碳/酚醛复合材料均发生质量损失,且碳/酚醛复合材料的质量损失率大于酚醛树脂与碳纤维之和.究其机理可知:复合材料中的孔隙和界面增大了原子氧的剥蚀面积,碳/酚醛树脂和碳纤维与原子氧的作用符合“掏蚀”模型,树脂表面出现孔洞,酚醛树脂中亚甲基和醚键易被原子氧氧化,碳纤维表面的上浆剂在原子氧环境中首先被剥蚀,而后裸露的碳纤维本体与原子氧作用导致纤维截面不再呈圆形,且尺寸减小,表面出现浅而宽的沟槽,最终纤维被氧化生成了大量的—0—C＝0和—C =0基团.     

三元乙丙胶绝热层粘接技术研究

用三元乙丙(EPDM)胶弹性体作为固体火箭发动机的内绝热层在国内外均有报道。本文讨论了我们所选用的三种胶粘剂和EPDM体系绝热层的粘接情况,分析了绝热层粘贴工艺与粘接质量的关系,提出了对固体火箭发动机绝热层粘接质量的评价方法。 文中介绍的试验有: 1.测试了JN01(自制)、Chemlok205/238(美国LORO公司产品)、和R-4     

原子氧辐照碳/酚醛复合材料的表面形貌及其演变机理研究

利用原子氧暴露地面模拟实验装置,分别对碳/酚醛复合材料、碳纤维和酚醛树脂进行了20h原子氧辐照,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外衰减全反射(ATR-FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)技术分析了原子氧对碳/酚醛复合材料的侵蚀行为。结果表明,在原子氧环境中,酚醛树脂和碳纤维及碳/酚醛复合材料均发生质量损失,且碳/酚醛复合材料的质量损失率大于酚醛树脂与碳纤维之和。究其机理可知:复合材料中的孔隙和界面增大了原子氧的剥蚀面积,碳/酚醛树脂和碳纤维与原子氧的作用符合"掏蚀"模型,树脂表面出现孔洞,酚醛树脂中亚甲基和醚键易被原子氧氧化,碳纤维表面的上浆剂在原子氧环境中首先被剥蚀,而后裸露的碳纤维本体与原子氧作用导致纤维截面不再呈圆形,且尺寸减小,表面出现浅而宽的沟槽,最终纤维被氧化生成了大量的—O—CO和—CO基团。     

长尾喷管气凝胶隔热层结构设计

固体火箭发动机长尾喷管外围通常放置舵机等控制系统,为了满足控制系统的工作温度要求,设计了一种用于长尾喷管段的新型热防护复合结构。长尾段隔热层采用具有低热导率、低密度特点的二氧化硅气凝胶材料。首先建立了气凝胶材料热导率计算模型,并对高温环境气凝胶材料导热性能进行测试。随后结合气凝胶材料热导率计算,建立了长尾喷管的热防护复合结构模型,并对喷管热防护结构模型进行了瞬态传热分析和力学性能分析。结果表明,喷管热防护结构设计满足材料力学性能。在发动机工作20 s后气凝胶材料可以将喷管的长尾段外壳壁面温度控制在320 K以下。相较于传统的高硅氧酚醛隔热材料,气凝胶材料隔热效果表现更优,且可以有效减少喷管热防护结构的消极质量。     

酚醛浸渍碳烧蚀体(PICA)的制备、结构及性能

采用热塑性酚醛树脂溶液浸渍碳毡,经过溶胶-凝胶反应和常压干燥后,制备出一系列不同密度的酚醛浸渍烧蚀体(PICA)(0.27~0.47 g/cm3)材料,并系统研究了不同密度的PICA碳化前后微观形貌、力学性能及隔热性能的变化规律。结果表明:PICA具有典型的碳纤维增强酚醛气凝胶复合结构。不同密度的PICA均具有优异的力学性能和隔热性能,且弯曲强度为2.2~16.5 MPa,热导率为56~62 m W/(m·K)。在密度为0.40 g/cm3时,PICA弯曲强度最大,热导率最低。进一步通过1 000℃高温处理之后,相应的C-PICA材料仍然表现出轻质、高强、低热导率的特征。     

PMI 泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术研究

对PMI泡沫夹层结构整流罩冯卡门锥段成型技术进行了研究,通过对玻璃钢面板及其泡沫夹层结构性能、面板成型、泡沫热成形、泡沫拼接、玻璃钢泡沫夹层结构成型及无损检测等技术研究,确定了玻璃钢外面板、预先固化,然后与泡沫等复合组装,最后铺覆内面板,整体进罐固化的成型工艺。结果表明,玻璃钢面板纵、横向拉伸强度为602、593 MPa,模量为26.0、27.2 GPa,满足设计强度≥350 MPa、模量≥25 GPa的要求;玻璃钢/PMI泡沫夹层结构泡沫密度为(110±10)kg/m3,厚度28 mm,纵、横向侧压强度为32.9、30.5 MPa、模量为2.31、2.38 GPa,满足设计指标侧压强度≥25 MPa、模量≥2.0 GPa的要求,采用玻璃钢/PMI泡沫夹层结构分步固化成型工艺研制的首件新型号整流罩冯卡门锥段,满足设计使用要求。     

关于贯彻“光滑工件尺寸的检验及使用指南”的探讨

《光滑工件尺寸的检验》GB3177—82(以下简称“检验国标”)及《GB3177—82光滑工件尺寸的检验使用指南》JB/Z181—82(以下简称“使用指南”)已经批准发布实施。它与《光滑极限量规》GB1957—81配套后,对《公差与配     

中国航发北京航空材料研究院铸造钛合金技术中心

正中国航发北京航空材料研究院是我国较早开展钛合金及其制造精确成型技术研究的单位,是航空航天系统的专业化钛合金材料研究单位,其中铸造钦合金及其精确成型技术专业至今已有50余年的历史。铸造钛合金技术中心(以下简称中心)主要从事航空航天、汽车船舶等行业用常规钛合金、高温钛合金、高强钛合金、钛铝系金属间化合物等轻质高温高强材料研制及其精确成型技术研究和产品研制,是北京市先进