航天器贮箱用钛制隔膜变形过程的数值模拟

基于弹塑性大位移非线性有限元理论,建立航天器贮箱用钛制隔膜变形的有限元分析模型,并对有限元软件进行二次开发,首次通过编辑子程序实现了隔膜厚度的渐进变化及失效过程中隔膜的自动开裂,准确仿真出了隔膜在翻转变形过程中发生的褶皱、偏心与破裂等失效行为。依据此模型,分别对075 mm等厚隔膜及055~08 mm变厚隔膜的翻转过程进行了仿真,并对其翻转规律及失效机制进行了分析。研究发现,等厚隔膜在翻转过程中易产生褶皱,渐变壁厚隔膜翻转性能明显优于等厚隔膜,能克服褶皱的产生,但变厚隔膜在变形过程中易产生偏心。通过与试验对比表明,数值仿真能准确预测隔膜的变形规律与失效模式,为后续优化厚度分布提供了可靠的依据。     

阳极氧化对TiAl合金高温氧化行为和力学性能的影响

采用电化学阳极氧化技术在含NH4F的乙二醇电解液中对TiAl合金进行阳极氧化处理。研究阳极氧化对TiAl合金高温氧化行为和力学性能的影响。结果表明:由于“卤素效应”,阳极氧化处理的TiAl合金经高温氧化后表面形成致密、连续的Al₂O₃氧化膜,有效阻止了氧的内扩散,进而显著提高合金的抗高温氧化性能。经1000℃氧化100 h后,阳极氧化试样增重由未经阳极氧化处理试样的85.86 mg/cm²降至0.67 mg/cm²。另一方面,阳极氧化TiAl合金表面硬度和弹性模量随高温氧化时间延长呈先降低后升高的趋势。阳极氧化TiAl合金在高温服役后,合金的摩擦系数较未经阳极氧化处理试样上升,但表面耐磨性先降低后升高。这是由于TiAl合金经阳极氧化后,表面形成了一层富铝含氟氧化膜,由于氧化膜中F元素在高温氧化过程中与Ti、Al结合形成卤化物,卤化物蒸气选择性扩散在原始氧化膜处形成致密的Al₂O₃保护膜。阳极氧化对TiAl合金力学性能的影响主要是由于氧化膜中Al₂O₃的含量变化所致。     

航空发动机钛火防护技术及试验验证方法

钛合金在航空发动机上应用广泛,特别是对于追求高推重比的军用发动机更是如此。但采用钛合金存在钛火风险,且钛火故障危害大、发生频率高。分析了钛火故障产生的原因,描述了故障导致的后果,并结合发动机上典型钛火故障,总结了4种较为有效的钛火防护设计技术。阐述了钛火防护技术的试验验证方法和目的,指出只有通过试验验证,才能确认钛火防护技术的安全有效。     

锆微合金化6013型铝合金的抗晶间腐蚀性能

研究了一种锆微合金化6013型铝合金(Al-1.35%Mg-1.03%Si-0.895%Cu-0.539%Mn-0.112%Zr-0.436%Zn)(质量分数)的抗晶间腐蚀性能。结果表明:经470℃/24h均质化处理,变形量约150%的压缩变形加工,560℃/2h的固溶处理和151℃/8h+191℃/8h时效处理后,锆微合金化6013型铝合金具有良好的抗晶间腐蚀性能。按GB/T7998—87和ASTM G110—92标准进行晶间腐蚀实验,其最大腐蚀深度为227.23μm,明显优于相同实验条件下的6061-T6(560℃/2h固溶处理,160℃/2h时效处理)合金。且锆微合金化6013型铝合金的显微硬度值达147.05 HV,较6061-T6合金高12.81%。分析表明,锆的微合金化作用及合金主成分特点改善了合金的显微组织,使得晶粒细化,析出相断续弥散分布,这是合金抗晶间腐蚀性能提高的主要原因。     

氮化钼基硬质涂层研究进展

利用直流反应磁控溅射技术,使用Mo与C、Si、Al、W的复合靶,在不锈钢和硅(100)衬底上分别制备了MoCN、MoSiN、MoAlN、MoWN涂层.利用XRD、XPS、SEM、HRTEM方法分析了薄膜的微观结构,利用纳米压痕技术和热重分析法测试了薄膜的硬度和抗氧化性能.研究结果表明,通过纳米复合化和固溶强化,可以大幅度提高MoN基硬质薄膜的硬度和抗氧化温度,说明MoN基硬质涂层具有较好的综合性能,可望在航空工业中得到广泛应用.     

钼酚醛树脂成碳率测量的影响因素及其不确定度

酚醛树脂的成碳率受样品自身及成碳条件的各种因素影响,使其成碳率的热重法(TGA)测量结果因试验条件不同而不同.为掌握其中关系,以便对酚醛树脂体系的成碳率做出正确的测评,本文通过试验考察了样品粒径分布、氮气流速、样品量等因素对钼酚醛树脂成碳率测量结果的影响程度与规律,并对其测量不确定度进行了分析.结果表明,样品粒径分布与样品量是影响钼酚醛树脂成碳率的主要因素,在常规测试条件下,TGA法测量钼酚醛树脂成碳率的扩展不确定度为0.9%.     

钛表面阴极微弧沉积氧化铝涂层的组织结构及其性能研究

以Al(NO3)3乙醇溶液为电解液,利用阴极微弧电沉积技术在纯钛表面制备了较厚的氧化铝涂层.分析了涂层的形貌、成分和相组成,测试了涂层的抗高温氧化、电化学腐蚀及抗热震性能,并探讨了阴极微弧沉积氧化铝涂层的机理.涂层由γ-Al2O3和少量的α-Al2O3组成.涂层中含有少量的钛元素,表明涂层/钛界面附近的钛基体在微弧放电作用下也参与氧化铝涂层的沉积和烧结过程.涂层经过100次(700 ℃水淬)热循环后仍与钛基体结合良好.700 ℃恒温氧化结果表明,具有氧化铝涂层的钛氧化速率降低了4倍.     

基于ANSYS的压电陶瓷PLZT特性仿真分析

针对传统的解析法和有限元法在压电陶瓷分析中的弊端,采用有限元软件ANSYS对压电陶瓷掺镧锆钛酸铅(PLZT)进行特性分析.介绍了大型有限元分析软件ANSYS及其耦合场分析功能,建立了PLZT的ANSYS模型用于分析单片、叠层和双晶片型PLZT的静动态特性.单片PLZT的输出位移与所加电压和外力载荷均成线性关系;叠层结构的输出位移因粘结层的变形而小于理论输出值;双晶片变形的ANSYS计算结果同理论分析很相近.进行压电器件分析时,可先通过ANSYS软件建立实体模型,设定几何尺寸和材料特性参数进行性能仿真,并且针对不同器件只需修改参数,程序通用性好.      

我国航空钛合金紧固件的发展

钛合金紧固件在现代飞机上应用广泛 ,本文简述了航空上使用的主要钛紧固件品种 ,总结了国内近年来钛紧固件的发展状况 ,提出了国内钛紧固件的发展设想。