美国空天飞机的新材料

美国正在研制的国家空天飞机(NASP)是一种能够出入普通机场,即可在大气层内做高超音速巡航又能飞入轨道的飞行器.NASP计划在1985年已完成了概念可行性研究.1986年进入第二阶段,即技术发展阶段.从1990年开始的第三阶段是设计、制造缩比试验样机X-30.估计到90年代中期可进行首次飞行.X-30将为研制全尺寸的空天飞机铺平道路.这是一项高技术风险工程,需要解决的关键技术较多,其中就包括X-30所需的各种性能奇异的新材料.X-30的结构设计和材料选择取决于飞行时所面临的高温.例如它在3万米高空以M=8做高超音速巡航时,飞机将长时间剧烈地受热.在此条件下,经冷却的头锥达1800℃,翼前缘     

氧化铝气凝胶复合高温隔热瓦的制备及性能

以陶瓷纤维制成的高温隔热瓦为骨架,真空浸渍氧化铝溶胶,再经过凝胶、老化和超临界干燥制备出氧化铝气凝胶复合高温隔热瓦,研究了其在不同温度处理后(最高温度1 400℃)的微观结构、隔热和力学性能。结果表明:气凝胶复合高温隔热瓦在1 400℃保温30 min后线收缩率仅为2%;随着热处理温度升高,气凝胶颗粒发生熔并、长大,气凝胶从填充纤维空隙到不断收缩,但对纤维骨架没有明显影响;隔热瓦的室温、高温热导率均显著降低;在热面1 400℃的背温测试中,复合后材料的背温从945℃降到870℃;复合后隔热瓦的力学性能略有增加;但是1 200~1 400℃的压缩强度下降较大。可见,气凝胶复合高温隔热瓦可改善其隔热性能,但在高温下力学性能下降。     

2D-C/SiC复合材料在空气中的高温压缩强度研究

研究了二维碳纤维增强碳化硅基复合材料(2 D-C/SiC)在空气介质中的高温压缩强度.材料采用1K T300碳纤维平纹布经叠层和缝合制成预制体为增强体,经等温化学气相浸渗制备而成.试样表面用化学气相沉积工艺沉积SiC涂层.测试方向为垂直于炭布叠层方向,测试温度为室温,700℃,1100℃和1300℃.使用扫描电子显微镜观察了材料的断口.结果表明:室温～700℃,2D-C/SiC的压缩强度随温度升高逐渐增大,温度高于700℃后,材料的压缩强度缓慢降低.导致2D-C/SiC的压缩强度随温度变化的主要原因为纤维和基体热膨胀系数不同引起的残余应力随温度升高逐渐变小和高温下材料的氧化损伤.     

钨渗铜材料高温力学性能与组织研究

从不同原料钨粉粒度和不同钨骨架密度的角度，研究其对于材料高温强度性能的影响，同时结合SEM断口形貌观察，研究材料在高温下的断裂机制。结果表明：(1)随着钨骨架密度的提高，材料的高温强度都相应提高，在一定的骨架密度范围内，高的骨架密度有利于材料高温强度的提高；(2)对于两种粉末原料的钨渗铜试样，在相近骨架相对密度的情况下，由于细晶强化的作用，细颗粒试样从800℃-1800℃的高温强度都明显高于相应的中颗粒试样；(3)对于钨渗铜材料，从800℃-1800℃的过程中，断裂形式由穿晶和沿晶断裂两种形式并存逐渐过渡到单一的沿晶断裂。     

马夸特公司改建发动机试车台以支持高超音速飞机研究

为了支持美国空天飞机(NASP)发动机模块的高超音速研究,马夸特公司正在更新现有的发动机试车台,以便模拟M=8,30km高空的飞行状况.由于NASP推进技术发展的需要,制订了6百万美元的发动机试验设备(ETF)的改建计划.这使马夸特公司在五、六十年代提出的许多冲压发动机和超燃冲压发动机设计能力重新得到发挥,其中大多数设计属于保     

空天飞机备选材料简介

空天飞机机体和发动机所用的轻型材料与目前航天飞机所用的材料相比,耐高低温的性能要求更高。在多数情况下,空天飞机的大多数结构将采用液氢主动冷却(液氢是发动机燃料),因而必须解决材料的氢脆和热氧化问题。为此美国成功地研制了一些新型材料。本文将以美国NASP空天飞机为例,介绍一些它有可能采用的材料,这包括钛基材料(钛铝系金属间化合物、钛基复合材料和XD复合材料)、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料、高导材料和涂料等。     

环境温度对碳纤维/ 聚醚醚酮复合材料拉伸性能及疲劳寿命的影响

通过拉伸实验获得碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)拉伸性能随温度的变化关系,并利用扫描电子显微镜观察断口形貌,研究分析了材料高温损伤机理。结果表明,随着环境温度的升高,碳纤维/PEEK的弹性模量与拉伸强度显著降低,在温度达到220℃时,分别下降89.20%和71.18%;断裂伸长率持续上升,在220℃时达到8.84%。弹性模量与断裂伸长率在T_g附近变化显著,主要原因是高温下纤维/树脂界面脱粘和树脂由玻璃态转化为高弹态后拉伸性能的显著变化。借助有限元方法计算由该材料制成的驾驶舱方向舵踏板在不同温度下的疲劳寿命,得出疲劳寿命随温度的升高而下降。在Coffin-Manson方程和通用斜率方程的基础上总结得出该材料疲劳寿命与温度的关系。     

2.5维机织复合材料的纬向力学性能试验

通过室温(20℃)及高温(180℃)静态拉伸及拉 拉疲劳试验,获得了25维树脂基机织复合材料在不同温度下的力学性能及拉 拉疲劳寿命。基于宏观试验,探讨了材料在静载及拉 拉疲劳载荷作用下的破坏模式和失效机理,对比了材料在疲劳载荷作用后的剩余强度与静强度的关系,之后分析了温度对材料静态力学性能及疲劳寿命的影响。结果表明:在20~180℃温度范围内材料的纬向模量对温度不敏感,但纬向强度及疲劳寿命随温度的升高而显著下降。在高温高应力水平（高于80%静强度）下材料的纬向疲劳寿命非常短(小于104次循环),但当应力水平仅下降2%后,材料的纬向疲劳寿命趋于106次循环。另外,高温下材料的剩余强度大于高温静强度。      

石墨工装的试验与应用

本文主要介绍了石墨电极材料的高温物理性能和用该材料制成的粉末合金刹车盘(片)烧结工装的特点,并通过反复的工艺试验和性能检测,成功地代替了钢制工装,解决了生产中的实际问题,取得了明显的经济效益.     

新型高温/超高温热障涂层及制备技术研究进展

简单介绍了先进航空发动机高温/超高温热障涂层(TBCs)的研究背景、意义和现状;简述了近年来国际上在新一代超高温TBCs方面的研究进展。重点介绍了近年来北京航空航天大学在新型高温/超高温TBCs方面的研究成果,包括新型超高温、高隔热陶瓷隔热层材料,1 150℃以上新型抗高温氧化金属粘结层材料,以及电子束物理气相沉积(EB-PVD)、等离子体激活EB-PVD(PA EB-PVD)和等离子物理气相沉积(PS-PVD)等新型制备工艺。最后对TBCs在未来高性能航空发动机上的应用及发展趋势进行了展望。     

碳纤维的X射线显微结构分析

前言碳纤维是六十年代以来发展起来的一种新型材料,具有高比强、高比模、耐高温、耐腐蚀、耐辐射、能导电、高温绝热性好、反射中子能力强等优点。它可以和金属、陶瓷或塑料复合成各种性能的复合材料。在航天、航空、导弹、原子、化工、机械等领域得到日益广泛的应用。碳纤维是由纤维状的有机聚合物(聚丙烯腈、粘胶或沥青)经预氧化、碳化、石墨化制成。由于热处理温度的不同,又分为石墨纤维(2500℃以上)和一般碳纤维(2500     

定向结晶材料带中心孔有限板高温蠕变变形的试验研究

利用云纹干涉法测量了定向结晶材料(DZ17G)带孔板在750℃、800℃高温下的弹性变形和蠕变变形。通过正交各向异性材料的两个主方向(结晶方向和垂直结晶方向)制作的带孔试件的高温蠕变试验的实时数据采集,得到了孔边不均匀应变场的蠕变应变分布规律,计算了孔的蠕变应变集中系数。     

航空及航天电子学用烧蚀材料

位于加州卡皮特里的麦克加努西公司已经介绍了一系列高温硅铜烧蚀材料和热防护材料。它们包括有粘接剂、涂层、封装化合物和树脂这些有机硅材料,是专门设计来满足高温(316℃)烧蚀和热防护性能,使它们能延长工作时间而又能保持物理性能。 R-2757是烧蚀工艺的例子,当其置于2760℃的直接火焰中时,它能形成一层至少能维持     

宽温域连续润滑的Ni3 Al 基自润滑复合材料

报道了一种从室温到1 000℃能够连续润滑的Ni3Al基自润滑复合材料.该材料选用高温强度和抗氧化性优异的Ni3Al金属间化合物为基体材料,利用多种高、低温固体润滑剂的复合和协同效应实现了宽温域连续润滑.本文介绍了利用真空热压烧结方法制备该自润滑复合材料的简要过程,研究了材料的高温力学性能,并在球盘式高温摩擦试验机(HT-1000型)和销盘式高速摩擦试验机上分别测试了不同温度和转速下Ni3Al基自润滑复合材料的摩擦磨损性能.结果表明,材料在1 000℃时具有优异的力学性能(压缩强度40～45 MPa)和自润滑性能(摩擦因数0.28 ～0.25),在高载和高速条件下具有稳定的更低的摩擦因数.     

科技信息

“三角剪”(Delta Clipper)是可望在本世纪末单级入轨、重复使用的新型火箭运载器,它由美国麦道空间系统公司负责研制,其发射成本和发射准备时间均大大优于“国家空天飞机”(NASP)和先进发射系     

高性能抗氧化SmCo高温永磁材料

航空航天及现代工业高技术领域对使用温度达到500℃的永磁材料提出了明确需求。SmCo永磁材料因其高的居里温度、强的磁晶各向异性和高的饱和磁化强度成为现有永磁材料中高温永磁材料的首选。然而,商用的2∶17型SmCo合金因其高的矫顽力温度系数使其最大工作温度不超过300℃。本文重点研究了2∶17型SmCo高温永磁材料、1∶7型纳米晶SmCo高温永磁材料以及SmCo高温永磁材料的抗氧化行为;研制出了可以在500℃及550℃应用的2∶17型SmCo高温永磁体;获得了具有各向异性的1∶7型纳米晶SmCo磁体;1∶7型纳米晶SmCo永磁材料在500℃具有良好的结构和磁性能时效稳定性;合金化和表面改性显著提高了SmCo磁体的高温抗氧化能力。     

高温胁迫对岷江百合幼苗耐热指数和理化特性的影响

为了探明岷江百合幼苗在高温胁迫下的生理反应,以离体扩繁的岷江百合幼苗为研究材料,对其进行了不同高温(37 ℃/30 ℃、42 ℃/37 ℃)和不同时间(0、4、8、16、32、48 h)处理,研究了高温胁迫对其耐热指数和有关生理生化指标(叶绿素、丙二醛、游离脯氨酸、可溶性蛋白含量和SOD活性)的影响.结果表明:随着温度的升高和处理时间的延长,植株的耐热指数不断下降,叶绿素含量减少,丙二醛(MDA)含量增加;42 ℃胁迫32 h后,游离脯氨酸、可溶性蛋白含量、SOD活性均达到最大值,分别比对照增加了0.66倍、1.77倍和9.78倍.但胁迫48 h后,指标显著下降,这说明,42 ℃间断胁迫48 h对植株产生了不可逆的的热伤害作用.     

Nb-Si基超高温合金研究进展

铌-硅基合金(Nb-Si)具有较高的高温强度,在室温下具有一定的韧性,并且其熔点高、密度小,有望作为1200～1400℃温下工作的发动机叶片候选材料。近年来国内外把Nb-Si基合金作为研发高推比发动机叶片的主要后继材料之一,有望在短期内性能上获得突破,成为新一代高温结构材料[1]。     

C/ C 复合材料与高温合金钎焊接头微观组织与性能分析

采用BNi68Cr WB粉末作为连接材料,利用真空钎焊工艺成功制备了C/C复合材料与镍基高温合金(GH600)的连接试样。并借助扫描电子显微镜和材料万能试验机,研究钎焊接头微观组织结构和室温及高温(700℃)下的抗剪切性能。结果表明,使用BNi68Cr WB粉末可以实现C/C与GH600的钎焊连接,接头的断裂位置为C/C复合材料母材;与室温条件相比,钎焊接头在700℃下的抗剪强度较低。     

高温结构陶瓷研究进展

前言高温结构陶瓷具有高温强度高、耐腐蚀、耐磨损、耐烧蚀、比重小等许多优良性能。近二十多年来,发展十分迅速,成为航空航天、武器、核能、汽车、冶金、机械工业等发展高新技术的关键材料。其中研究最多、发展最快的高温结构陶瓷为Si_3N_4、SiC、ZrO_2、Al_2O_3等材料,特别是前三种材料。航天飞机前缘头锥表面和高温燃烧室内壁温度均在1500℃以上;汽车发动机的温度若能提高到1350℃以上,不仅热效率大大提高(30％以上),并且由于在高温下能充分燃烧,