成果简介

1　滴注式渗碳工艺过程自动控制滴注式气体渗碳是一种广泛应用的常规热处理方法。气体渗碳是将有机液体滴入炉罐中 ,高温下滴液分解产生富碳气氛 ,被零件表面吸咐、吸收并扩散 ,达到表面增碳的目的。由于渗碳过程中滴入有机液体种类不同 ,滴入量不同 ,炉内碳势变化极大 ,此种变化直接影响渗碳零件表层的碳浓度、浓度梯度、渗碳淬火硬化层深度和金相组织 ,致使性能下降。应用碳势控制已成为提高渗碳质量的重要方法。本成果以煤油为渗剂 ,以甲醇、空气为稀释剂 ,以CO2 、CH4 红外仪为传感器 ,实现了滴注式渗碳工艺过程的微机控制 ,并对渗碳…     

气体渗碳过程中的计算机两级全过程动态控制

利用仿真数学模型推导出的渗层碳浓度分布与渗碳时间、渗碳温度、气氛碳势之间的关系式以及三点自调整控制原理，编制了气体渗碳的全过程动态控制软件，并且安装、调试了两级全过程动态控制系统的硬件，从而开发了气体渗碳过程的计算机两级全过程动态控制系统。     

气体渗碳过程中表面碳浓度增长规律及传递系数β的探讨

从动力学角度研究了气体渗碳过程蝇表面碳浓度增长的规律；得出了气体渗碳过程属于界面反应和扩散的混合控制型的结论；讨论了碳传递系数β     

气体渗碳工艺参数的优化

渗碳件的力学性能主要取决于渗碳浓度梯度，原则上，我们希望碳浓度从表面到心部连续而平缓的降低。由此必须通过优化工艺参数来实现。     

稀土对钢气体渗碳的影响

通过配制不同稀土含量的渗剂对2 0CrMnTi钢进行了不同时间的渗碳 ,分析了稀土对渗层组织、渗层深度、表面硬度和显微硬度梯度的影响。结果表明 :加入稀土的渗碳明显增加了渗碳层深度 ,提高了表面渗碳层硬度 ,促使渗碳层的硬度梯度更平缓 ,并且改善了渗碳层的组织。     

渗碳防护的新材料—玻璃涂料

渗碳零件除对渗碳的一部份零件表面要求渗碳外,其余表面则要求防渗,过去其防渗工艺多沿用镀铜法或切碳法。最近兰州涂料研究所研制出的玻璃涂料TR-77-46,是一种防渗的好材料,用在防气体渗碳和防低温碳氮共渗工艺上,效果较好,成本低、施工简便,而且无污染。该涂料是用玻璃粉、滑石粉和甲基硅酸钠按2∶1∶2.25比例调匀,用喷、刷、浸等办法涂在除油的需防渗的表面上,室温干燥2小时,     

电热流体炉床的渗碳动力学

在电阻直接加热的影响下,由于表面热处理工艺的强化和碳在奥氏体中的快速扩散,在石墨流体炉床中,渗碳的速率较传统的气体热处理要快得多。本文研究了磁性铁试样的渗碳动力学问题。     

渗碳及碳氮共渗新工艺

渗碳及碳氮共渗等金属表面硬化方法 ,传统工艺热处理周期长、耗能多、成本高。本成果创造的“钢件活化催渗气体快速渗碳法”和“碳和其它元素的快速复合渗工艺”专利 ,在理论和实践上有重大突破 ,具有突出的优点和国内外领先的渗速。气体渗碳与碳氮共渗过程是多相化学反应和扩散过程 ,是复杂多变、互相制约的过程。使控制因子加速 ,并使其它各个过程协调一致加速 ,整个化学处理过程在较短时间内完成。化学热处理过程中最慢的过程不一定是整个化学热处理过程的控制因子 ,而工件的表面状态才是化学热处理过程中的控制因子 ,此乃两项发明依据的…     

对“直接式炉气渗碳及其可控性”一文的看法

渗碳过程中的炉气调节或碳势控制是一个比较复杂的问题。较为成熟的是用发生炉制备的吸热式气氛的控制。即使通过调节炉气中CO_2含量来达到控制碳势目的的方法也还是相当粗略。其原理都是建立在气体平衡反应的基础上,滴注式气氛也不例外。但实际的反应平衡需要相当长的时间,而且整个过程又是在气体不断补充和不断排出的条件下进行,因此所有的控制方法都不是在平衡条件下完成调节过程。此外,气体反应的平衡常数只是在某一固定温度下才有固定值,而实际上炉温自动调节过程都不可避免地伴随有一定程度的上下波动。这些都给炉气或炉气碳势的精确控制带来困难。     

碳纤维沥青裂解碳涂层研究

研究了沥青裂解法在碳纤维表面涂覆均匀碳涂层的工艺,并探讨了不同溶剂,不同浓度的涂层溶液对纤维表面形貌和纤维强度的影响。     

锡在碳/铜复合材料中的分布规律

在碳纤维/铜复合材料中加入少量锡,一方面能提高复合材料的抗磨性;另一方面能显著地降低复合温度。因碳纤维的表面性能和结构的特殊性,锡与铜的原子结构的差异对碳/钢复合材料中锡原子的迁移和分布有较大影响。锡在碳纤维附近的含量不同,与铜形成的合金具有不同的相组织,特别是当碳纤维/基体界面区的含锡量高达一定值时,产生以     

烧蚀反应动力学参数的确定

本文提出了一种理论模型与实验相结合确定碳基材料烧蚀反应动力学参数(活化能和指前因子)的方法。首先建立了碳基材料热化学烧蚀的湍流边界层模型,运用数值方法对边界层守恒方程组、表面烧蚀和固相热传导进行耦合求解,计算过程中不需要事先假设烧蚀的控制类型。其次,在电弧加热器中模拟火箭发动机喷喉的烧蚀环境进行烧蚀材料与氧化性气体反应的烧蚀实验。最后,运用所建立的模型和在电弧加热器上的实验结果进行预测比较,确定烧蚀反应的动力学参数。作为实例,确定了石墨与CO_2的烧蚀反应的动力学参数。     

绕三维物体亚音速振荡位流及其在飞行器动导数计算上的应用

 本文介绍处理不同外形三维物体亚音速振荡绕流一种统一的方法。本方法的主要特点是采用有限元素法直接解由格林定理导出的物面速势积分-微分方程以求得物面的速势分布,然后再用有限差分法对速势进行微分求物面的压力分布。 由于本方法理论上比较严格,适用于复杂外形物体绕流的计算,所得结果又比较准确,因此近几年来在国外得到越来越广泛的应用。在本文中,采用了与有关文献相同的基本方程,但在气动影响系数的计算上略有不同,本文并将这一方法应用于飞行器动导数的计算,所得的结果与实验结果符合。     

碳—酚醛烧蚀和热响应的理论分析与工程计算

本文分析了碳-酚醛的烧蚀机理和内部热响应特性,讨论了碳纤维的氧化、升华和碳-氮反应。指出热解气体注入边界层的作用主要是增加热阻塞效应和改变壁面组元浓度。热解气体流过材料碳层,起着降低碳层内部温度的作用。基于烧蚀机理和热响应特性的分析,给出了碳-酚醛烧蚀和内部热响应的理论计算方法,计算结果分别与固定状态和模拟再入轨道的变状态的电弧加热器的烧蚀和内部温度的试验结果作了比较,两者符合甚好。     

Surface morphology characterization of unidirectional carbon fibre reinforced plastic machined by peripheral milling

This paper aims to characterise surface morphology and 3D roughness parameters of unidirectional carbon fibre reinforced plastic（UD-CFRP） milled at 0°, 45°, 90°, and 135° fibre orientation angles（FOAs）. Side milling experiments are conducted on UD-CFRP laminates. Surface damage forms and texture direction of milled surface are analysed. Spatial frequency of defects on CFRP surface is quantitatively determined using radially averaged 2D PSD. The kinematicdynamic surface topography is reconstructe...     

Erosion of a Polyimide Material Exposed to Simulated Atomic Oxygen Environment

Oxygen plasma source generated by thermal cathode filament discharge has been used to study the erosion process of polyimide (PI) materials in atomic oxygen (AO) environment, and their mass loss, surface morphology and surface chemical compositions have been examined by scanning electron microscope (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) after exposure to incremental AO flux. The data indicate that the physical adsorption of AO at the samples' surface results in the increase of oxygen concentration when polyimide is exposed to AO flux. Then selective chemical reactions of groups of polyimide materials with AO yield volatile organic compounds, sample mass loss is on linear increase and carpet-like surface morphology forms. In the initial exposure to AO, the reaction occurs mainly between AO and carbon in specific location of aromatic ring, then the reaction rate of C=O groups gradually increases. After AO exposure, the oxygen concentration increases while nitrogen and carbon concentration decreases. Reaction rate of groups containing nitrogen is slower compared with carbon and oxygen.     

刚性短切碳纤维预制体和酚醛浸渍碳烧蚀体的制备及性能杨

以短切碳纤维、热固性酚醛树脂为原料,经真空成型得到短切碳纤维预制体(Fiberform),再以Fi鄄

berform 为骨架、酚醛树脂溶液为浸渍液,经反应干燥得到酚醛浸渍碳烧蚀体( PICA)。结果表明:Fiberform 具

有明显的各向异性,当Fiberform 的密度由0. 13 g/ cm3增大到0. 18 g/ m3 时,其纵向压缩强度由0. 10 MPa 增大

到0. 39 MPa,横向压缩强度由0. 33 MPa 增大到0. 79 MPa。PICA 具有酚醛气凝胶/ 碳纤维复合型结构,其密度

可以通过控制酚醛树脂溶液浓度来调节。当PICA 的密度由0. 27 g/ cm3增大到0. 43 g/ cm3,其纵向压缩强度由

0. 45 MPa 增大到2. 42 MPa,横向压缩强度由1. 36 MPa 增大到3. 12 MPa。PICA 的隔热性能与Fiberform 相近,

其纵向和横向热导率分别为0. 08 和0. 11 W/ (m·K)。

     

考虑辐射的化学平衡流驻点线解

本文用数值方法求解了化学平衡的高超声速粘性激波层驻点线流场。考虑了辐射和质量引射对流场的影响。辐射模型采用线和连续谱模型。文中讨论了引射率、头部半径、来流速度对壁面传热的影响。与有关文献结果比较表明,本文的方法是可行的。     

单电流脉冲作用下的碳纤维石墨化

用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）等技术研究了PAN基碳纤维在单电流脉冲作用下的结构变化。结果表明,在ms量级的单电流脉冲作用下,难石墨化的PAN基碳纤维中的碳的乱层结构可转变成石墨结构,石墨化度为0.484.分析认为,用外场作用下的非晶态结构弛豫理论可以解释这种难石墨化碳的非平衡石墨化过程。     

细编穿刺碳／碳复合材料超高温氧化机理研究

研究了细编穿刺碳／碳复合材料高达３０００℃下的氧化与烧蚀。根据ＸＰＳ,ＳＥＭ和ＸＲＤ对烧蚀产物的微观分析建立了相应的非平衡烧蚀模型,提出了碳氧化的微观机理,探讨了扩散控制和反应动力控制对Ｃ／Ｃ复合材料氧化与烧蚀规律的影响