空间大功率热排放系统设计

根据空间大功率热排放系统的要求,参考美国航天局提出的双翼热管式辐射散热器,提出了在结构上改进的热管式辐射散热器.总体设计为四翼对称式辐射散热器,四翼均为相同独立工作.散热器由主回路管道、泡沫碳换热器、热管和散热板四部分组成,主回路管道选取钠钾合金为工质,换热管选取水为流体工质.系统废热通过钠钾合金冷却回路传递到泡沫碳换热器,泡沫碳换热器再传递给水热管辐射板,通过辐射换热释放到太空.对热管散热器进行了结构设计以及初步热设计,为大功率深空探测器热排放系统提供了最优的设计结构及参数.     

钛及Ti—6Al—4V合金的离子注入

离子注入是极有前途的材料表面处理新技术,能有效地改善了材料的表面性能,对于抗磨性能较低的工程材料尤为显著。现介绍钛及Ti-4A1-4V合金的离子注入技术,氮或碳离子注入后,表面结构、硬度、摩擦、磨损和疲劳抗力的改善状况。某些元素注入钛及Ti-6Al-4V合金后,还能提高它抗氧化和耐腐蚀能力而不改变基质材料的原有特性。因此离子注入技术应用于钛及其合金是极有潜力和实际价值的。     

先进的轻型低成本复合材料辐射冷却燃烧室

在过去十年中,最高水平的小型辐射冷却液体推进剂燃烧室是由 Ultramet研制的铱/铼合金加工而成:铼壳体结构上具有铱抗氧化层。铱/铼的缺点在于其质量大,无论是铱,还是铼,其密度均超过21g/cm~3。若推力超过445N,燃烧室的质量是绝对不能接受的。在 NASA 的资助下,Ultramet 研制了一种用于加工铱/铼/碳—碳复合材料燃烧室的工艺方法,可提供与铱/铼具有相同的优良性能、密度小于3g/cm~3、可加工成任意结构形状而成本只有铱/铼的一半的燃烧室。这种燃烧室不仅达到了铱/铼合金燃烧室的性能指标,而且具有碳—碳复合材料的良好高温强度以及复合材料的质量小、成本低的特点。在不同的环境中采用铼试样进行了室温及高温拉伸试验以评估潜在的衬料组织扩散作用。通过快速热循环试样评估了复合材料结构的机械及热稳定性和相容性。由显微和谱分析技术分析了复合材料的显微组织和界面性态。由室温和高温破坏试验测试了复合材料的强度。已加工了两个原型燃烧室并采用 NTO/MMH 推进剂进行了热点火试验。     

成分及热处理参数对ZL201合金机械性能的影响

本文就117个生产批次砂型铸造ZL201合金经T4热处理后的σb、δ_5数据分别进行数理统计分析。合金成分及热处理炉温与淬火水温等在标准规定范围内变动致使σb及δ_5总体水平变化的显著性检验结果表明,诸因素对σb的影响顺序为Fc〉水温〉Ti〉Cu〉Si、Mn、炉温;对δ_5的影响顺序为Fe〉Mn、Ti〉炉温〉Cu、Si、水温;铁含量大于0.18%时σb与δ_5的下降均特别显著;固溶冷却水温高于86℃时σb下降很显著。严格控制上述两因素,可使ZL201合金机械性能检验的一次合格率由70%提高至90%以上。     

中碳钢管焊接热裂纹产生的原因及对策

中碳钢总体来说焊接性差，若焊材的选择不当或工艺处理不当都会导致焊接热裂纹的出现，热裂纹的产生主要与焊材或母材中碳、硫、磷含量过高有关，与焊接工艺方法也有一定关系。为避免热裂纹的出现，必须制订合理的焊接工艺，减少碳、硫、磷有害合金元素溶人焊缝，采用抗裂性好的碱性焊条或TIG焊接及适当的工艺措施等，对解决热裂纹有重要的意义。     

磁力矩器用磁性材料力学性能研究

为确定用于磁力矩器的铁镍合金、铁钴合金和铁铝合金3种磁性材料的力学性能,对它们进行了力学拉伸试验,发现材料塑性不同会对试件断裂位置产生一定影响,主要表现为塑性材料在设计薄弱部位断裂,而脆性材料在夹持应力集中位置断裂。根据这一结果,对拉伸试验进行有限元模拟分析,计算结果表明导致断裂位置差异的原因主要是设计薄弱部位的长度以及试件夹持部位出现应力集中。依据有限元计算结果,对试件进行了改进设计并重新模拟计算,结果显示,改进后的3种合金材料试件在拉伸试验中其断裂部位均出现在设计薄弱部位。铁钴合金试件改进后的拉伸试验也充分验证了模拟计算的准确性。由此给出了3种材料合理的力学性能参数。     

CH1131高温合金的机械切削

ＣＨ１１３１（原ＣＨ１３１）是一种铁－镍基高温合金，具有热强性高、塑性好、焊接性好的优良性能，能够满足型号产品的需要。但是，在机械切削中极易磨损刀具，影响加工进度及产品质量。为此，通过筛选工艺方案、刀具材料和刀具结构以及切削参数，取得了比较理想的经济效果。     

液体火箭发动机辐射冷却身部材料研究进展

辐射冷却是上面级和空间液体火箭发动机推力室身部最常用的冷却形式,近年来在部分大推力、高性能二级火箭发动机喷管中也得到了应用。辐射冷却身部材料的耐高温性能和密度,直接影响液体火箭发动机的比冲、推重比和可靠性。通过查阅国内外文献,综述了钛合金、高温合金、难熔金属和碳纤维复合材料等材料在国内外液体火箭发动机辐射冷却身部中研究和应用情况,结合液体火箭发动机推力室身部燃烧室段和喷管段服役工况,对不同材料特点进行了分析。研究对标未来高性能、高可靠和低成本液体火箭发动机的发展需求,并对近年来发展起来的铱/铼/碳-碳复合材料、低密度铌合金和3D打印难熔合金进行了概述。     

复合材料成型模具研究进展

介绍了航空航天器复合材料产品对成型模具的基本要求和常见模具结构形式,讨论了树脂基复合材料模具的研究进展和改进目标,对殷钢模具、石墨模具、碳泡沫模具、水溶性模具、低熔点合金模具以及形状记忆高分子模具的特点和存在问题进行了论述,并分析了未来成型模具的发展趋势。     

Mg-Li-Al-Zr合金高温拉伸性能及断裂特征

研究了Mg-Li-Al-Zr合金板材在293K～423K时的高温拉伸性能和断裂特征。结果表明,合金在不同温度拉伸后晶粒度及合金相组成并无明显变化,通过XRD分析,合金主要由βLi,Al12Mg17,AlZr2相组成。对断口附近进行SEM和EDS分析表明,合金室温变形时断裂方式为沿晶断裂,高温变形时为穿晶断裂。     

双基推进剂燃烧表面碳单元理论(物理模型I)

本文提出了双基推进剂燃烧表面碳单元理论,定义了碳单元及其温度场,指出了碳单元中的碳可充当催化载体,研究了碳载体的生成和氧化规律及影响因素,阐述了铅、铜催化剂所催化的化学反应,解释了超速、平台、麦撒等燃烧现象.     

选择性合金有机添加剂吸附平衡常数的测量方法及应用

本文提出了合金电镀工艺中选择性合金有机添加剂吸附平衡常数的测量方法,并以航天发动机轴瓦电镀减摩Pb—Sn镀层的工艺配方为研究对象,测量了选择性合金有机添加剂蛋白胨在Pb—Sn电极上的吸附平衡常数。最后说明了吸附平衡常数的测量方法,用于选择合金有机添加剂及在合金电镀工艺中,控制添加剂浓度范围的意义。     

碳－碳复合材料的现状及趋势

介绍了碳一碳复合材料的发展概况、性能、特点，及在航空、航天工业和其他领域中的应用情况；给出了典型的二维（或三维）碳－碳复合材料的工艺流程图。     

ZM5镁合金阻燃与中间合金变质细化行为研究

采用光学显微镜等研究了Ca、Ce、Y阻燃元素,以及Al-8Ti-2C和Al-4C中间合金对ZM5合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:复合添加阻燃元素比单独添加更有利于提高ZM5合金阻燃性能,复合添加0.5%Ce和0.5%Y时,合金燃点提高70℃;单独添加0.5%的Ca时,合金晶粒得到细化;同时添加0.5%的Ca和Al-4C中间合金时,ZM5合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到245 MPa、96 MPa和9.5%。     

1420铝锂合金铆接结构工艺验件的研究

对国产及俄产1420铝锂合金成形工艺性能等进行了测试，试验结果表明，1420铝锂合金在水淬状态下具有最佳成形工艺性能。开展了铆接结构缩比件研制及承载能力试验，结果表明1420铝锂合金用于铆接结构可使结构重量减轻15%。     

定向凝固参数对二元铝锂合金共晶生长及组织结构的影响

本文研究了定向凝固参数对二元铝锂合金共晶生长及组织结构的影响。实验发现，Ｌｉ少于７ｗｔ％的合金中，晶体不能以共晶方式生长。Ｌｉ多于７ｗｔ％的合金中，可以获得平面生长的共晶组织，凝固参数对晶体生长方式及组织形貌有显著的影响     

空间高稳定碳/碳蜂窝夹层结构制备及性能

针对空间高稳定结构在极端环境下的灵敏度和稳定性需求，提出一种新型高稳定、高承载的轻质碳/碳(C/C)蜂窝夹层结构方案。碳/碳蜂窝夹层结构由化学气相渗透(CVI)致密化获得的整体碳/碳蜂窝和面板经胶粘剂粘接集成，通过评价蜂窝、面板以及夹层结构的内部质量、力学性能及热物理性能，展示了碳/碳蜂窝夹层结构在承载和尺度稳定性方面的优势。研究结果表明,典型特征碳/碳蜂窝承载性能稳定，平压强度＞10 MPa，L/W向剪切强度＞4 MPa，典型特征碳/碳蜂窝夹层结构热膨胀系数低，满足空间环境条件下面内热膨胀系数绝对值低于 1×10 -7 /℃的高稳定设计需求。     

铝合金LY12尺寸稳定化处理工艺研究

重点介绍反淬火,高低温循环处理对LY12合金的残余应力、显微组织、常规机械性能、微塑性变形抗力及尺寸稳定性的影响。对高低温循环处理工艺提高LY12合金尺寸稳定性的机理进行了分析,确定了LY12合金尺寸稳定化处理的优化工艺为190℃、-196℃循环三次。     

超声高温熔体处理对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒及力学性能的影响

探究超声处理温度、超声处理时间及超声功率密度对Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒和力学性能的影响。结果表明:超声高温熔体处理可有效细化Mg-Gd-Y-Zr合金晶粒,提高其力学性能;在660~750 ℃范围内,随着处理温度的升高,合金晶粒尺寸逐渐增大;相较于未处理合金,处理温度在750 ℃时,合金晶粒的细化效果更为显著。当超声功率密度为0~2.31 W/cm³或处理时间为0~90 s时,随着超声功率密度的提高或处理时间的增加,合金晶粒尺寸先减小后增大,转折点分别为1.29 W/cm³和60 s。合金的力学性能与其晶粒尺寸基本对应,合金的晶粒尺寸越小,其抗拉强度和伸长率越高。当处理温度为750 ℃、超声功率密度为1.29 W/cm³、处理时间为60 s时,与未处理的合金相比,合金晶粒尺寸减小53%,其抗拉强度和伸长率分别提高了31%和79%。     

碳—碳复合材料的现状及趋势

介绍了碳－碳复合材料的发展概况、性能、特点，及在航空、航天工业和其他领域中的应用情况；给出了典型的二维（或三维）碳－碳复合材料的工艺流程图。