钛合金表面等离子喷涂ZrO2-NiCoCrAIY梯度涂层的抗热震行为

ZrO2-梯度涂层的成分沿厚度方向呈连续梯度化分布,提高了涂层与基体的粘结强度和涂层的内聚强度,其抗热震性能优于双层涂层.在较大热冲击应力作用下,梯度涂层整体自基体表面剥落而失效;在较小热冲击应力作用下,由于NiCoCrAIY底层与TC4合金基体发生了热相互作用,改善了涂层与基体的结合状况,梯度涂层纵向断裂并部分自基体表面剥落而失效.     

钴及钴基三氧化二铝分散镀层对4Cr5MoVSi钢热疲劳性能影响的研究

用电镀工艺方法，使热作模具钢４Ｃｒ５ＭｏＶＳｉ镀上Ｃｏ或Ｃｏ＋Ａ１２０３镀层，镀液中加入经过一定处理后的Ａ１２Ｏ３粒子，电镀时均匀进入镀层。经２０～７００℃冷、热循环作用，镀Ｃｏ、Ｃｏ＋Ａｌ２Ｏ３比未镀Ｃｏ、Ｃｏ＋Ａｌ２Ｏ３的镀层硬度下降明显减少，且没有热疲劳裂纹产生。结果表明，Ｃｏ和Ｃｏ＋Ａｌ２Ｏ３镀层提高了屈服强度，从而使４Ｃｒ５ＭｏＶＳｉ钢的热疲劳抗力显著提高。     

高温合金GH1040外管电镀装饰铬

高温合金ＧＨ１０４０富含Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，表面呈钝化状态，在其表面极难镀覆合格镀层，成为某型号产品的一个工艺关键。经过大量试验，本文提出一种特殊的活化液配方，再利用阴极活化处理，取得了镀层合格率１００％的效果。     

F15l和1Cr18Ni9Ti的电子束焊接

针对型号产品生产中遇到的Ｆ１５ｌ和１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ电子束焊接焊缝裂纹问题进行了研究、在光学显微镜及扫描电镜下观察焊缝显微组织为方向性较强的粗大奥氏体柱状晶，Ｓ、Ｓｉ等杂质液膜在一定拉应力作用下形成晶间裂纹，为此，采用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ衬底，重新设计了接头形式，使焊缝的Ｃｒｅｑ／Ｎｉｅｑ的值较高，属于先奥氏体结晶模式，从而提高了焊缝的抗裂性能，消除了焊接裂纹，经型号产品的实际使用，达到了设计要求。     

改善WC—Ni材料表面硬度和摩擦性能的研究

用Ｓ~＋、Ｍｏ~＋Ｓ~＋＋Ｍｏ~＋注入动压轴承用材料ＷＣ－Ｎｉ表面，在未经退火处理条件下，其表面显微硬度有不同程度的提高。而在经过退火处理后，其表面显微硬度都在不同程度上有显著地下降。注入辐照损伤和注入层硫化物的形成是注入表面显微硬度提高和降低的主要原因和机理。同时，Ｓ~＋和Ｓ~＋＋Ｍｏ~＋注入在未经退火和退火处理条件下，其摩擦系数都在不同程度上有着明显地下降。特别是ｓ~＋Ｍｏ~＋注入在３３０℃保温６ｈ退火条件下，其摩擦系数显著地下降到了０．１左右。而Ｍｏ~＋注入在未经退火和３３０℃保温６ｈ退火条件下，其摩擦系数亦有明显地下降。但在６００℃保温６ｈ退火条件下，其摩擦系数却显著地上升。注入层硫化物的形成和注入辐照损伤使得注入试样表面和ＧＣｒ１５钢球摩擦副之间的粘着摩擦得到改善是摩擦系数下降的主要原因和机理。     

低合金超高强度钢的晶界性质对应力腐蚀断裂行为的影响

在３０Ｃｒ３ＳｉＮｉＭｏＶ、３７ＳｉＭｎＣｒＭｏＶ和４２ＣｒＭｏ三种钢上用俄歇能谱等方法研究了原奥氏体晶界的性质对应力腐蚀断裂行为的影响。结果表明在淬火或低温回火马氏体组织中的原奥氏体晶界上，存在着一个用电镜也难以观察到的碳化物薄层，它是导致钢容易发生应力腐蚀沿晶脆断的主要原因。高温回火后，晶界碳化物聚集粗化以及晶内碳化物的大量析出，导致沿晶断裂倾向性减小和断裂抗力ＫＩＳＣＣ值升高     

ZrB_2基超高温陶瓷热冲击模拟及失效分析

ZrB_2基超高温陶瓷作为热防护材料,在应用过程中必然受到热荷载的冲击作用。基于动态热弹性方程,分别对冷却与加热条件下ZrB_2基超高温陶瓷热冲击行为进行数值模拟,并考虑惯性项与耦合项对材料热冲击性能的影响,讨论了表面换热系数对最大应力及临界时间的影响规律。同时采用热断裂理论作为失效准则,提出预测该材料表面换热系数的方法,为ZrB_2基超高温陶瓷的热防护应用提供依据。     

35CrMo钢的强韧化研究

３５ＣｒＭｏ钢的强韧化研究，旨在获得以板条状马氏为主的组织，可以延缓或减轻齿轮面点蚀现象的产生，经接触疲劳寿命试验及失效形式分析，３５ＣｒＭｏ钢的强韧化处理不仅能提高齿面的硬度，同时也能提高过渡区与心部的硬度，从而提高齿轮传动的接触疲劳寿命。     

铌铪合金表面硅化物涂层的高温失效行为分析

铌铪合金为轨姿控液体火箭发动机推力室身部主要结构材料,在高温有氧的工作环境中易发生氧化粉化,必须在合金表面涂覆高温抗氧化涂层。通过分析铌铪合金表面硅化物涂层的高温氧化、高温热震、瞬时高温烧蚀和热试车行为,阐述高温条件下的氧化失效行为。试验结果为:涂层1 800℃以下氧化条件下,表面形成致密的二氧化硅氧化膜,使得涂层的氧化寿命大于2 h;1 800℃以上的超高温氧化条件下,高温热冲击作用,涂层内部形成大量的烧蚀型网格结构,表面未形成二氧化硅氧化膜,氧化寿命小于10 s;热试车考核中,涂层满足推力室外壁面温度1 350℃以下的使用工况,抗氧化能力较好,随着氧化温度升高,涂层高温抗氧化能力迅速衰减。     

C/C-Al2O3梯度功能复合材料改性研究

采用炭纤维表面涂层与基体改性方法相结合,对所制的C/C Al2O3梯度功能复合材料界面性能进行了改进。研究了增强相炭纤维与陶瓷相Al2O3的界面结合强度这一关键技术,进行了热学、烧蚀、力学性能测试和微观结构分析。结果表明,添加ZrO2对基体进行改性,使材料的强度提高了39.1%,热导率降低至0.902W/(m·K)(800℃);采用炭纤维表面SiC涂层处理能有效改善复合材料的界面性能,使材料强度提高了3倍,达到约70MPa。     

充气气囊减速方案的气动设计研究

减速是航天飞行器必须面对的问题。充气气囊减速方案利用柔性编织材料外加涂层方式构成气囊，利用气体发生器快速产生高压气体，集防热、减速和着陆减振功能于一体，重量轻、成本低、适用范围广、可靠性高。设计了满足减速需求的气囊外形，利用数值求解NS方程和工程计算方法进行了气动力的预测和比较分析，利用六自由度动力学模型与气动力的耦合计算，对减速效果进行了计算与分析，并对热环境、温度场、应力、热应力及变形进行了计算，还对分离不确定性进行了研究。地面引导性风洞试验和理论分析表明，充气气囊减速方案具有十分明确的减速效果和优点，可用于未来航天飞行器实现减速飞行目的的技术方案。     

氧化锆热障涂层的组织和性能研究

通过研究发动机热端部件氧化锆热障涂层8YSZ （ZrO2＋8％Y2O3）的结合强度、隔热性能和抗热震性能,分析热障涂层性能和相应的失效机制,总结了传统热障涂层和纳米热障涂层之间性能的差异,研究结果表明：纳米热障涂层的力学性能、隔热能力和抗热震性能均明显优于传统热障涂层.     

PBO纤维表面分析与表面偶联剂处理

通过热重分析及红外光谱分析技术对PBO纤维表面涂层及含量进行了研究分析。通过单丝拔出实验研究了偶联剂浓度与单丝拔出强度的关系。结果表明，纤维表面涂层是由几种有机物组成的混合物；用偶联剂表面处理后，纤维单丝拔出强度得到了提高，其中用KH560处理后的强度要比经KH550，KH570，KH590处理的强度高，提高率最高可达59％。     

多级涡轮气热耦合仿真性能及强度对比研究

航空航天发动机中,涡轮工作环境恶劣,承受流动传热耦合作用下强烈的热冲击,其结构强度问题十分突出。分别采用气动仿真和气热耦合仿真对某多级涡轮结构开展气动和强度性能仿真研究,提取相应的热边界条件进行涡轮盘结构强度有限元计算。结果表明:两种分析方法得到的涡轮气动性能十分接近,但涡轮盘表面的温度分布存在较大差异,计算得到的径向变形偏差达16%,等效应力偏差达50~100 MPa,气热耦合仿真结果更为可靠。     

带电粒子辐照对热控涂层的光学性能退化影响

带电粒子辐照将引起材料折射率和消光系数的变化。文章首先介绍了带电粒子在热控涂层中的剂量深度分布,接着利用渐变折射率概念建立了剂量深度分布和材料折射率与消光系数的关系,给出了热控涂层光学性能变化的分析模型,最后对这一理论的应用进行了讨论。     

航天飞行器防热层与天线窗口热匹配行为研究

针对防热层与天线盖板的热匹配及烧蚀匹配开展研究,通过有限元方法,分析了尺寸效应对于天线盖板热匹配的影响,同时结合电弧风洞实验验证了防热层与天线盖板在高温下的烧蚀匹配行为。研究结果表明,按照实验件尺寸20 mm×20 mm,在实验环境条件下,防热层最大热应力为2.98 MPa,小于低密度石英酚醛复合材料在高温下的拉伸强度,不存在热匹配风险。当天线盖板尺寸大于60 mm时,防热层局部接触应力约为5.3 MPa,大于防热层在高温下的抗拉强度,天线盖板与周边防热层保证0.3 mm安装间隙,天线盖板在高温下的最大膨胀量为0.03~0.04 mm,远小于间隙值,因此不存在热匹配风险。天线盖板在与防热层烧蚀过程中,由于耐温较高,在高温下基本无烧蚀,低密度石英酚醛防热层烧蚀量约为 1.1 mm,因此在后续防热设计中可在天线盖板前缘处预留台阶,以减小高温下的烧蚀不匹配风险。     

C/C复合材料高温热物理性能实验研究

实验研究了烧蚀防热C／C复合材料从常温到高温的等效热膨胀系数、热扩散率、比热随温度的变化情况，并计算了材料不同温度下的热导率与抗热应力系数。结果表明：材料的热膨胀系数很小，接近零膨胀。热扩散率随温度升高而下降，比热随温度升高近似比例增加，而热导率随温度的变化规律与热扩散率相似。材料的抗热应力系数随温度的升高变化不大，抗热震性能稳定。     

超声速氟化镁红外头罩热强度失效判别准则研究

以超声速氟化镁红外头罩为研究对象,进行了热应力数值分析和电弧风洞试验。比较了计算值与试验结果,结果表明:与第四强度理论相比,第一强度理论和莫尔强度理论更适于作为超声速氟化镁红外头罩的材料失效判别准则。     

空间天文望远镜主动制冷焦面结构设计、分析与热实验

对某天文卫星的可见光望远镜载荷CCD焦面工作温度需求进行了分析计算。为满足CCD焦面 -65℃ 的工作温度需求,设计了主动制冷焦面结构。采用有限元方法分析了工作温度下热电制冷器和导热胶产生的热应力,结果表明热电制冷器最大应力为14Mpa,导热胶最大剪切应力为1.2Mpa,均处于许用安全应力内。研制的焦面组件模拟件顺利通过了真空热试验,验证了焦面组件的制冷性能与安全性。     

基于弹塑性理论的新型接触热导模型

提出了一种新型接触热导的模型。充分考虑界面上微凸体的变形,根据微凸体变形连续的特点,分别给出了弹性、弹塑性、塑性三种变形时的接触方程。用Weierstrass-Mandelbrot分形函数描述粗糙表面轮廓曲线,并考虑了接触点的基体热阻及其界面收缩热阻,构建了分形热阻网格模型,分析了接触热导与载荷的关系,与实验数据及模型、Mikic弹性模型和Yovanovich塑性模型的预测值进行了比较。结果表明:该模型能较好地预测界面接触热导,有其合理性。