碳纤维增强铝基复合材料

日本斯盖铝、三菱化学和佐藤商事三家公司,最近共同开发了一种质量轻并具有与钢铁等强度性能的碳纤维增强铝基复合材料。 众所周知,铝是轻量的材料,但强度较低,而碳纤维强度颇高,与其他金属材料相比加工性能较差。通过用他们独立开发的技术,将两种材料复合起来,就可最大限度地利用双方之所长复合成型至复合材料,能集两种材料特性,其密度只有钢铁的1/3,而拉伸强度达到同等水     

C/C组合喉衬烧蚀试验方法及微观形貌对比

发展了一种C/C组合喉衬的烧蚀试验方法,采用该方法对C/C原始材料和经过热化学烧蚀后的C/C材料进行含铝工况试验,对比研究粒子对C/C材料表面微观形貌的侵蚀作用。试验表明,该方法能准确反映材料的实际烧蚀性能,确保对比材料烧蚀性能是在同工况下进行,也适用于各类不同喉衬材料的烧蚀性能对比。研究认为,热化学烧蚀起主导作用,有无粒子侵蚀对C/C材料烧蚀率的影响不大;粒子侵蚀对收敛段区域微观形貌影响最为严重,1号试件纤维单丝最尖锐,3号无锥尖形貌,2号呈圆台形貌,喉部区域无铝工况的纤维单丝比含铝工况尖锐;组合喉衬2号和3号因材料表面粗糙度的不同,造成微观形貌和烧蚀率差异,说明经烧蚀后的C/C材料再次烧蚀,其性能大幅下降,材料表面粗糙度越大,烧蚀率越大。     

腿式着陆器缓冲材料缓冲特性及其表征方法研究

为了研究适合腿式着陆器用缓冲器的缓冲材料,对8种不同规格的薄壁铝管,3种不同规格的铝蜂窝及4种不同规格的泡沫铝在准静态及冲击载荷作用下的压缩特性进行了试验研究,并得出了其相应的应力/能量一应变曲线图.通过对缓冲材料的应力-应变曲线图及压缩特性进行系统的研究分析,得到了5类缓冲材料缓冲特性的表征方法,这些表征方法可以全面地对不同缓冲材料的缓冲特性进行评价,以便指导腿式着陆器用缓冲器的设计.最后结合所提出的缓冲材料缓冲特性的表征方法,对所试验的薄壁铝管、铝蜂窝及泡沫铝这3类不同的缓冲材料的缓冲特性进行了总结,并得到了粗孔的名义压缩强度为0.14～0.15MPa的泡沫铝为在所试验的缓冲材料中,是最理想的腿式着陆器用缓冲材料.     

C/C喉衬材料烧蚀试验方法研究

C/C喉衬材料的烧蚀性能与原材料性能、工艺过程有很大关系,采用小型试验发动机可有效进行C/C喉衬材料烧蚀性能模拟试验。介绍了3种小型发动机喉衬烧蚀试验方法,并着重分析了一种方形喉衬的试验方法。试验结果表明,该方法适于各类喉衬材料的烧蚀性能对比,尤其适用于径棒法编织的C/C喉衬材料。     

推进剂系统的纤维/金属复合压力容器

鉴定各种不同外形的全金属和纤维/金属复合压力容器的结构效率最令人满意的方法是:采用特性系数作为它们的工作压力、内部容积、重量等基本参数的比较。根据这个特性系数,可以看出纤维/金属复合的球形容器性能最高,其次才是金属球形容器。然而,由于最近的技术发展,复合的凯夫拉/铝圆筒形容器的性能和重量正接近于全金属球形容器。另外,复合材料圆筒容器较便宜,很适用。有时它提供比球形容器更好的装填系数。因此复合材科圆筒容器可以用于航天推进系统,它们已经用于航天飞机人工机动飞行系统上。     

结构/功能一体化铝基复合材料的应用

分析了结构/功能一体化铝基复合材料在结构承载功能、热控功能、抗共振等方面比传统材料所具有的优势。实践表明:结构/功能一体化铝基复合材料在经济性、保护资源、结构简化、质量和成本的降低等方面具有优异性能,而基于无压浸渗的近净形制备加工新技术,为该材料在航空航天的应用提供了技术支撑。     

低成本的压缩模压喷管和树脂传递模压喷管

近年来,美国联合技术公司化学系统分部验证了两种低成本的模压喷管,它们可代替目前常用的布带缠绕的碳酚醛喷管。这两种低成本的模压喷管分别采用模压碳纤维填充的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和树脂传递模压(RTM)碳酚醛两种方法成型。 一、PDMS压缩模压喷管 用6种侯选材料分别制成了6台缩比喷管,并在1.8kg发动机上进行了试验。推进剂是84％固体/16％铝粉的PBAN配方。这6种侯选材料是:(1)MXE C926,它是碳织物增强的PDMS;(2)MXE C216,不连续碳纤维增强的PDMS,碳纤维含量40％(重量);(3)MXES602,氧化硅织物增强的PDMS;(4)HTPB,HTPB(R—45—A5)     

超轻开孔泡沫铝及其在航天领域的应用

超轻开孔泡沫铝具有孔隙率高、质量小、比表面积大、比强度高等特征,是一种结构性与功能性兼备的新型材料,在航空航天、能源与环境等领域有广泛的应用前景。文章针对航天领域对轻质功能性材料的需求,介绍了超轻开孔泡沫铝的基本结构、性能特征以及相关研究进展,并对该材料在航天领域的应用进行了展望,希望为未来航天器的设计提供参考。     

1993年国外新材料研制动向

1993年国外在先进航空航天材料的研制和应用方面有长足的进展。随着人们对耐热材料和高比强度材料需求的增长,先进金属合金及聚合物基、金属基和陶瓷基复合材料在特殊领域的应用,进展更快。不过,目前它们还受到价格和环境保护方便的限制。 先进金属合金和金属基复合材料的研究着重在探索高温刚性、高比强度和耐蠕变材料的制造工艺方面。例如,美国正在鉴定一种新型铝锂合金,这种材料很可能替换常用的铝合金,用于制造航天飞机外挂贮箱,如成功,即可大大减轻外挂贮箱的重量。金属间铝化物(龙其     

美国航天飞机将改用轻型外贮箱

今年12月（也可能推迟到明年），美国奋进号航天飞机将升空执行任务编号为STS88的首次国际空间站组装任务。这次飞行将首次使用一种新型外贮箱。由于重量比原有型号轻了3．4吨，这将使航天飞机的有效载荷能力也相应提高3．4吨。新型外贮箱将使用铝一理会金。这种合金同原来的铝     

铝锂合金的焊接工艺

铝锂合金的出现是自30年代以来在铝合金材料领域里的重大变革,它在航空航天工业中作为结构材料有无比的优越性和广阔的前景,但是要使这种材料成功地应用到航空航天工业中并充分发挥它的潜力,焊接工艺是关键的工艺,解决了焊接技术问题,材料的大量应用问题才可相继解决。文中以对比的方法,介绍前苏联和以美国为代表的西方国家的铝锂合金发展概况及共性能,重点介绍前苏联的01420和美国的2090两种铝锂合金的焊接工艺和焊接接头性能以及如何减少和消除焊缝气孔缺陷的工艺技术措施。     

铝水推进剂用铝基复合材料的制备及性能研究

通过比定压热容、热导率、热扩散率、电阻率和差热分析(DTA)等测试,考察了3种不同添加剂对铝水推进体系用铝基复合材料性能的影响。结果表明,添加剂b的加入,明显改善了铝基复合材料的性能:降低了铝基复合材料的启动温度,该材料在常温下与水反应剧烈,释放出明亮的火焰;提高了铝基复合材料的比定压热容,在-50~20℃温度范围内,比定压热容由0.65~0.75 J/(g.K)提高到0.95~1.1 J/(g.K);改善了铝基复合材料的导电、导热性能,热导率由3.938 1 W/(m.K)提高到5.039 6 W/(m.K),电阻率由0.013 6Ω.m降到0.013 1Ω.m。     

声发射法监测碳化硅纤维增强铝复合材料断裂过程

本文是利用声发射仪监测束丝碳化硅纤维增强铝复合材料断裂过程的研究报告。 在衰减参数为1×6db及振铃计数率为10~4/秒条件下,复合材料在拉伸过程中产生的声发射,其主要机理是碳化硅纤维的断裂。 对比SiC/Al复合材料、纯铝及铝合金三种材料的声发射计数率与应力——应变的关系曲线,发现复合材料的曲线只有按指数规律上升的一段,而没有纯铝及铝合金那样的延续段,表明复合材料是脆性断裂。SiC纤维是逐渐地而不是同时地断裂的。这样的断裂过程正是复合材料的强度具有离散性及往往低于ROM计算值的原因之一。 当应变值约等于断裂应变的60～80％时,声发射计数率急剧增大,表明这时复合材料已处于即将破断的不稳定状态,在结构设计及产品检验时可作参考。     

基于多级铝蜂窝缓冲器的新型着陆器性能分析

在未来可行走探月着陆器的总体设计中,如何降低着陆过程中的冲击载荷,实现柔顺落震以保护本体结构和有效载荷的安全,是一项重要内容。本文基于所设计的可行走着陆器整机构型对缓冲驱动一体化缓冲器优化分析。首先,对3种不同规格的铝蜂窝材料分别进行静压力试验,利用试验数据和蜂窝有效吸能模型对多级铝蜂窝的搭配方式进行优化;然后,采用Ansys/Ls-dyna对优化后的三级铝蜂窝进行仿真和试验验证,与传统的两种铝蜂窝材料的缓冲器相比具有一定的柔顺性和安全性;最后,利用Adams软件进行整机仿真验证。验证结果显示:着陆器本体质心过载曲线平滑柔顺,可为我们后续开展的载人登月、月表基地建设等工程实施提供技术支撑。     

高回复力低密度新型航天高温形状记忆材料

针对当前高温形状记忆合金材料加工难度大、密度较高,而高温形状记忆聚合物材料回复应力小、难以满足实际应用需求的问题,制备了一种高回复力、低密度的新型高温形状记忆聚酰亚胺复合材料。该材料通过在形状记忆聚酰亚胺基体中引入双向碳纤维布作为增强相而制得,其玻璃转化温度为303℃,回复应力达130 MPa、密度为0.98×103kg/m~3。其回复应力媲美一些高温形状记忆合金,远高于其他形状记忆聚合物材料,但密度则不足合金的1/6。研究结果表明,该材料在形状回复过程中,能够掀翻为其自身重量170倍的金属板,在高温连接套管、自动开尾栓、弹性变形翼等领域有重要的应用前景。     

用N—苯甲酰苯胲重量法测定氧化锆

氧化锆是一种高温抗腐蚀的涂层材料,其纯度和铁等杂质影响其性质。因而对氧化锆的测定成为必要。锆的重量测定方法有好几种,并已有专著评论,各有优缺点。例如,认为用苦杏仁酸及其衍生物测定时有大量铁,铝,钛存在将给出不稳定结果等。因而对存在一些杂质元素的氧化锆的测定不甚理想。N-苯甲酰苯胲(简称BPHA)是铜铁试剂以来的一个     

一种星载微波接收机应用的全集成厚膜电源设计

应新一代小型化、轻量化星载微波接收机需求,借鉴引进的国外微波接收机全集成厚膜电源设计理念,采用轻质化硅铝材料和LTCC厚膜集成技术的新方案设计了一种应用于星载微波接收机的全集成厚膜电源.该厚膜电源模块为全集成设计,除了实现DC-DC基本功能,还集成了EMI滤波器以及多个功能电路单元,模块可直接和卫星平台配电系统对接.本产品是接替上一代为微波接收机配套的传统PCB电源,传统PCB电源体积为125mm?110mm?25mm,重量350g,新一代小型化厚膜电源体积为77mm?57mm?15mm,重量为105g,体积和重量较上一代大幅减小;引进的微波接收机全集成厚膜电源体积为85mm?75mm?20mm,重量为200g,本产品在体积和重量上也明显小于采用传统厚膜集成方案的引进件.目前多个电源模块随新一代微波接收机在轨飞行,状态良好.     

镁合金表面冷喷涂铝合金与铝基复合涂层组织和耐蚀性研究

为提高镁合金表面耐蚀性,用冷喷涂技术在ZM5镁合金表面制备AA5083铝合金涂层与AA5083/20vol.%Al_2O_3铝基复合涂层。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和显微硬度测试仪等分析手段研究涂层形貌组织和性能,并结合电化学测试技术对涂层的抗腐蚀性能进行了评价。评价结果表明:冷喷涂铝合金涂层组织致密,铝基复合涂层中Al_2O_3与AA5083颗粒分布均匀;2种涂层显微硬度均大于ZM5镁合金基体且抗腐蚀性能优于ZM5镁合金,腐蚀电位相比镁合金基体有所提高,腐蚀电流相比镁合金基体降低一个数量级。利用冷喷涂技术制备的AA5083铝合金涂层与AA5083/20vol.%Al_2O_3铝基复合涂层,组织致密,涂层硬度较高,均可显著提高镁合金表面耐蚀性。     

新型磷酸锌铝胶凝材料的制备研究

研究了新型磷酸锌铝胶凝材料的制备工艺。通过测试吸潮率、灼烧失重率、复合材料弯曲强度等,确定该种材料适宜的制备工艺为Zn/Al摩尔比1/5,反应温度120℃,反应时间2 h。根据Flory理论,确定该胶凝材料凝胶反应活化能为E=0.02411 kJ/mol,通过X射线衍射分析,研究了磷酸锌铝材料升温热转变机理,这将为进一步以该材料为基体制备高性能纤维增强复合材料提供参考依据。     

纳米碳/铝复合材料的制备、界面改性与增强机制研究进展

以石墨烯和碳纳米管为代表的纳米碳是发展结构功能一体化铝基复合材料的理想增强材料，但纳米碳分散难、与铝润湿差及不良的界面结合等限制了增强效果。针对此问题，介绍了纳米碳/铝复合材料熔融铸造和粉末冶金制备方法的改进及新发展的制备技术，从表面化学改性、涂层及纳米粒子修饰方面总结了纳米碳表面处理与增强铝基复合材料的研究现状。基于纳米碳/铝的界面结合机制，综述了表面改性前后反应和扩散型界面的形成过程及它们与机械锚结型界面对载荷传递的影响、改善途径；分析了纳米碳/铝复合材料研究中涉及的主要增强机制、影响因素和增强效果，并展望了提升该复合材料结构与功能性能的研究重点。