一种新型复合材料—空心微珠复合材料

本文主要介绍以空心玻璃微珠为主要原料的复合材料。在国外,这类材料用途很广,已用于航空、航天等尖端领域。近年来,我们对这类材料作过一些研究工作。试验证明,空心微珠复合材料是一种很有前途的材料。     

空心微珠填充聚氨酯复合泡沫塑料的宏、细观力学性能

针对不同空心玻璃微珠填充比的聚氨酯复合泡沫塑料进行了宏观压缩实验,研究了材料的准静态压缩性能。讨论了微珠与基体粘接界面质量以及微珠内外径比对材料性能的影响,发现界面粘接不良导致了材料性能的下降,并基于Mori-Tanaka方法和幂函数模型对不同粘接状况下材料弹性模量的上下限进行了预测。此外,还在扫描电镜下观察了材料形貌,并进行了细观压缩实验,观察了表面胞体的变形和失效情况,从而对这类材料的变形和破坏机理有了进一步的认识。     

提高Al－Mg－Li（01420）合金冷轧变形能力的试验研究

通过对０１４２０合金铸锭的包覆处理及对合金热轧板材的热处理，探讨了提高合金冷轧变形能力的途径。结果表明，合金经过淬火、空冷退火及包覆处理后，冷变形能力得到不同程度的提高，其中经４５０℃×３０ｍｉｎ的淬火处理后，合金的冷轧性能最好，极限变形率可达８２％。文中讨论了影响合金冷轧变形性能的原因。     

钴的晶体结构对镀钴空心玻璃微球电磁性能的影响

采用化学镀方法在空心玻璃微球表面复合磁性金属钴,制备了镀钴空心玻璃微球,并对其进行了真空退火热处理。经过化学镀的空心玻璃微球表面包覆了一层均匀、致密的金属镀层;镀钴空心玻璃微球(2.5g/cm3)镀层晶体结构对其电磁性能产生影响。当镀层Co含量为95%时,介电常数实部在11GHz处达到35,虚部在13GHz处达到22;在经过热处理后,镀层发生晶相转变,介电常数实部和虚部均得到提高。另外,热处理能降低钴镀层的矫顽力,改善其软磁性能。     

树形键合剂包覆RDX及其相互作用研究

采用扫描电镜(SEM)，X射线光电子能谱(XPS)和显微红外光谱(MIR)技术，实验研究了树形键合剂(DBA)对RDX晶体的包覆性能及其界面相互作用机理。结果表明，树形键合剂可以在RDX表面形成一层粘流状的吸附层，具有良好的包覆性能，显微红外光谱的数据也表明了键合剂与RDX的NO2基团形成氢键，从而证实了DBA作为RDX键合剂的有效性。     

DZ22B高温合金定向叶片粘砂形成机制与抑制措施

采用SEM、EDS等分析手段研究DZ22B合金定向叶片粘砂层的微观形貌与化学组成。结果表明:合金熔体渗入型壳面层孔隙中,包覆部分陶瓷颗粒形成金属-陶瓷状粘砂缺陷;粘砂层主要成分为Al2O3,并含有Cr2O3和HfO2这两种合金熔体与电熔刚玉陶瓷型壳的高温界面反应产物;DZ22B合金定向叶片表面粘砂缺陷的形成机制是以热机械渗透粘砂机制为主;向型壳面层浆料中加入一定量的粘砂抑制剂,可显著改善电熔刚玉型壳面层抗合金熔体渗透性能,经浇注验证,叶片表面光洁无粘砂,呈现出明显的金属光泽。     

Mg—Li合金的均化制度研究

对Mg-Li合金的均匀化工艺及制度进行了研究。实验表明，铸锭包覆铝箔的方法可以使均化过程顺利进行；确定了Mg-Li二元合金的均化制度为300℃×24h，添加合金元素的Mg-7Li-14Zn三元以上的合金均化制度确定为300℃×36h。     

不同温度下DSM11镍基高温合金热腐蚀试验

为了研究DSM11镍基高温合金的抗热腐蚀性能，对该合金在650、750、850℃条件下涂覆5%NaCl+95%Na 2 SO 4 混合盐膜 进行腐蚀试验。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）等手段，对合金被腐蚀200 h 后的表面形貌、物相组成、元素和腐蚀层的分布情况以及腐蚀机理进行分析。结果表明：随着试验温度的升高，合金表面腐蚀程度 逐渐加重、腐蚀产物组成逐渐复杂、失重加大、腐蚀产物层厚度增大；合金的腐蚀产物层均可分为3层，最外层和中间层主要为氧 化物，内层由颗粒状氧化物和硫化物组成，O和S的侵入现象表明合金发生了较明显的内氧化与内硫化现象；在3种温度下，合金 表面生成连续稳定的Al 2 O 3 保护层，抑制了热腐蚀反应的进行，对基体存在有效的保护作用，表明合金具有一定的抗热腐蚀性能。     

核壳结构纳米铝粉热学行为

为了研究不同表面包覆物对纳米铝粉热学行为的影响,采用激光-感应复合加热法制备了三种不同表面包覆的核/壳结构纳米铝粉(氧化铝钝化、碳包覆及增塑剂DOS包覆)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)对制备的纳米粉末结构进行表征,并采用差示扫描量热及热重分析(DSC-TG)对不同物质包覆纳米铝粉的热学性能进行研究。结果表明,这些纳米粒子均呈现出明显的核壳结构,且包覆层厚度约3.5nm。这三种不同表面包覆纳米铝粉在400℃至铝熔点(660℃)之间均发生了氧化,但非氧化物包覆纳米铝粉(碳包覆与增塑剂DOS包覆)的氧化开始温度及峰温比氧化铝钝化纳米铝粉提前了约30℃左右,而且氧化放热热焓和氧化质量增重均高于氧化铝钝化纳米铝粉,表明这两种非氧化物表面包覆对纳米铝粉的热学行为有积极的影响。最后对不同物质包覆纳米铝粉的破壳氧化机制进行了探讨。     

高温合金芯撑在熔模精铸空心叶片上的应用

本文结合我公司在研制X发动机第一级整流空心叶片工作中,为防止在型壳的焙烧及合金浇注过程中陶瓷型芯变形、断裂,而采用高温合金芯撑的试验的实践,阐述了采用金属芯撑的目的、作用;金属芯撑的材料、直径、形式的选择;采用金属芯撑的工艺及其质量控制.试验收到了良好的效果,获得了采用高温合金芯撑浇注空心叶片的经验,迈出了我国在熔模精铸空心叶片上应用高温合金芯撑的第一步.     

溶胶-凝胶法制备SiO2 -TiO2 / 聚酰亚胺杂化材料及其性能

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO2-TiO2溶胶,然后通过共混法制得SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料,SEM、DMTA和TGA等方法研究了无机组分的含量对聚酰亚胺性能的影响。结果表明:SiO2-TiO2/聚酰亚胺杂化材料的冲击强度和弯曲强度随无机粒子含量变化而变化,当无机粒子含量为3%(质量分数)时二者出现最大值,其冲击强度较纯树脂提高了177%,弯曲强度提高了54.6%。另外,随着SiO2-TiO2无机材料的增加,杂化材料热稳定性亦有所提高。     

进气道位置对含硼推进剂固体火箭冲压发动机性能的影响

为了提高含硼推进剂固体火箭冲压发动机内硼颗粒的燃烧效率,采用颗粒轨道模型进行了补燃室两相流的数值模拟,其中硼颗粒的点火和燃烧模型采用的是King模型,建立了发动机补然室内简单反应流模型,并在该模型下研究了进气道的位置对非壅塞固体火箭冲压发动机燃烧效率的影响,在此基础上进行直连式试验研究。结果表明:随着前后进气道之间轴向距离增加,燃烧效率先增加后减小,并且试验重复性比较好;前进气道后置长度增加,燃烧效率减小。     

Creep Behaviors of FGH95 Powder Ni-Base Superalloy

This article makes an investigation into the creep behavior and deformation features of FGH95 powder Ni-base superalloy by means of creep curves and microstructural observation. Results show that this superalloy exposes obvious sensibility to the applied temperature and stresses in the experimental range. Microstructure of the alloy consists of γ′ phase of various sizes and dispersed carbide particles precipitated in the wider crystal boundaries between the powder particles. During the creep, the deformation of the alloy occurs in the form of single- or double-oriented slipping inside the grains, and some of the finer carbide particles are precipitated near the slipping traces. The wide grain boundaries might be broken into the finer grains due to severe deformation. The deformation mechanism of the alloy during creep is thought to be the activation of dislocations of double-oriented slipping, including (1/2)<110> dislocation inside the γ matrix phase and <110> super-dislocation inside the γ′ phase. The formation of the stacking faults and (1/3)<112> super-Shockleys partial dislocation configuration is attributed to the decomposition of <110> super-dislocation in the γ′ phase.     

A cosmochemical view of cosmic rays and solar particles

The composition of cosmic rays and solar particles is reviewed with emphasis on the question of whether they are representative samples of Galactic and solar matter. The composition of solar particles changes with energy and from flare to flare. A strong excess of heavy elements at energies below a few MeV/nuc decreases with energy, and at energies above 15 MeV/nuc the composition of solar particles resembles that of galactic cosmic rays somewhat better than that of the solar atmosphere. The elements Ne through Pb have remarkably similar abundances in cosmic ray sources and in the matter of the solar system. The lighter elements are depleted in cosmic rays, whereas U and Th may be enriched or not, depending on whether the meteoritic or solar abundance of Th is used. Two prototype sources of cosmic rays are considered: gas with solar system composition but enriched in elements with Z > 8 during acceleration and emission (by analogy with solar particle emission), and highly evolved matter enriched in r-process elements such as U, Th and transuranic elements. The energy-dependence of cosmic ray composition suggests that both sources may contribute at different energies.Miller Institute Professor, 1972–73.     

超光滑表面杂质微粒的识别与统计技术

从理论上分析了微粒重叠对测量结果的影响,通过简化模型,给出了对粒子数测量结果的补偿曲线。并建立了分析图象分辨率、微粒识别率和识别阈值三者关系的模型,给出了在识别阈值不变情况下,图象分辨率与微粒识别率的关系图,从而可以选择优化的图象分辨率和微粒识别阈值。     

固体火箭发动机Al_2O_3凝结及颗粒破碎的数值模拟

Al2O3凝结对固体火箭发动机Al颗粒的燃烧效率及燃气流动有很大影响。结合拉格朗日方法,建立Al2O3凝结模型,分析了在Al2O3烟雾凝结及颗粒自身破碎作用下,不同初始直径Al颗粒的燃烧效率及燃烧室流场的变化规律。计算结果与同条件下的测试数据有较好的吻合,颗粒分布符合相关实验现象。结果表明,小颗粒燃烧后,流场温度及Al2O3烟雾分布均匀;随颗粒初始直径的增加,径向出现明显分层现象;在发动机出口,小颗粒燃烧效率较高,颗粒中Al2O3质量分数较大,但破碎程度较小;随初始直径增加,颗粒燃烧效率逐渐降低,颗粒中仍含有大量未燃烧的Al,破碎程度提高,颗粒数目急剧增加。     

硅烷偶联剂改性Al2 O3p/TDE-85 的力学性能

利用硅烷偶联剂对Al2O3颗粒进行表面改性,制备了Al2O3颗粒增强的TDE-85树脂基复合材料,研究了表面改性对其力学性能的影响,采用差热分析仪测定复合材料的固化反应温度,并计算了固化反应活化能。利用扫描电子显微镜分析了拉伸断口形貌。研究发现,当Al2O3用量为2wt%时,固化反应速度较快,硅烷偶联剂用量为4wt%时,冲击强度为13.2 kJ/m2;拉伸强度为65.2 MPa;弹性模量为2.66 GPa;最大伸长率为3.35%,此时对Al2O3颗粒的表面改性综合效果最好。     

固体火箭发动机中声场对凝聚相粒子的影响

固体火箭发动机中凝相粒子的空间非均匀分布不但会改变粒子的阻尼效果,还可能对金属粒子的分布式燃烧产生影响,从而显著改变发动机内的增益和阻尼。粒子的空间分布受发动机内部固有的声场压强振荡的影响,进而影响粒子对声振荡的阻尼效果。本文将连续相-离散元（CFD-DEM）耦合模型应用于固体火箭发动机中多物理场作用下的粒子行为研究,实现了声场对粒子行为的影响研究,获得了发动机两相流流动与声场的耦合作用规律。结果表明：CFD-DEM模型可以获得其他模型无法得到的颗粒微观信息包括颗粒与颗粒间的碰撞、颗粒与壁面的碰撞以及颗粒与气相间的相互作用等。另一方面径向声场力会使得凝聚相粒子往发动机燃烧室的中心区域汇聚,并且形成稳定宽度的粒子质量分数高达90%以上的聚焦带,而在壁面区域基本为粒子真空区域,粒子的空间不均匀分布极其显著。轴向声场力（发动机一阶基频声波）作用下颗粒分布在声场波节节点后可以观察到较高浓度粒子区减少,颗粒分布不似无声场作用那样密集,且颗粒相沿轴向的速度分布呈现先增大后减小的变化规律,在节点附近达到峰值。     

Atmospheric Aerosol and Cloud Condensation Nuclei Formation: A Possible Influence of Cosmic Rays?

A physical mechanism which may have a potential to connect climate with cosmic rays (CR) involves aerosol particle formation by CR generated atmospheric ions followed by new particle growth. Only grown particles can scatter sunlight efficiently and can eventually act as cloud condensation nuclei (CCN) and thereby may influence climate. Moreover grown particles live longer as they are less rapidly scavenged by pre-existing larger particles. The present paper discusses aerosol particle formation and growth in the light of new measurements recently made by our MPIK Heidelberg group. Emphasis is placed upon the upper troposphere where very low temperatures tend to facilitate new particle formation by nucleation. The new measurements include: laboratory measurements of cluster ions, aircraft measurements of ambient atmospheric ions, and atmospheric measurements of the powerful nucleating gas H₂SO₄ and its precursor SO₂. The discussion also addresses model simulations of aerosol formation and growth. It is concluded that in the upper troposphere new aerosol formation by CR generated ions is a frequent process with relatively large rates. However new particle formation by homogeneous nucleation (HONU) which is not related to CR also seems to be efficient. The bottleneck in the formation of upper troposphere aerosol particles with sizes sufficiently large to be climate relevant is not nucleation but growth of small particles. Our recent upper troposphere SO₂ measurements suggest that particle growth by gaseous sulphuric acid condensation is at least occasionally efficient. If so CR mediated formation of CCN sized particles should at least occasionally be operative in the upper troposphere.     

电荷作用对均质-非均质凝结流动的影响

基于Fletcher成核理论及均质-非均质凝结双流体模型,讨论了电荷作用对凝结流动的影响,结果表明:有无电荷影响时,成核率计算公式精度均较高,流场参数的计算结果与实验结果吻合良好,相对误差不超过5%,表明所建的均质-非均质凝结双流体模型具有较高精度.不带电时,加入颗粒半径为5nm颗粒前后流场过冷度差别较小,加入颗粒半径分别为8nm和10nm颗粒后过冷度峰值虽分别降低2K和7K,但均导致自发凝结向下游迁移.当颗粒带电荷量为Q=1e,加入颗粒半径为5nm颗粒情况下对减小成核自由能障、增加非均质成核率的作用最为明显,这一作用在颗粒半径为8nm时较弱,颗粒半径为10nm情况下最弱.当带电量增加至Q=3e时,加入颗粒半径分别为5nm和8nm颗粒情况下峰值过冷度与均质凝结相比分别下降10K和6K,且较明显地抑制了自发凝结发生.