国内外航天器密封舱主结构材料的选用

介绍了国内外航天器密封舱主结构常用的铝合金材料,并对其常规力学性能、断裂韧度、焊接性能、抗应力腐蚀性能等进行了比较。同时,结合不同的使用环境及条件对可选材料进行了分析,给出了目前及未来密封舱主结构材料的选择建议。文章研究结果可为大型航天器密封舱主结构研制提供参考。     

热处理对37SiMnCrMoV钢水质应力腐蚀裂纹扩展动力学的影响

采用声发射检测裂纹扩展,用照相机跟踪摄照裂纹长度,测定了37SiMnCrMoV钢经不同温度回火、亚温淬火和高温淬火等热处理后的水质应力腐蚀裂纹扩展特性。结果表明,预制裂纹试样水质应力腐蚀开裂都经历孕育期。孕育期的时间比裂纹亚临界扩展的时间大9—13倍。试样经930℃淬火、300℃回火、可获得很好的抗应力腐蚀性能。在现行的930℃淬火、270℃回火这两道工序之间增加一次870℃的两相区加热淬火,可有效地改善钢的性能:屈服强度保持160kg/mm~2,K1_c值由190kg/mm~(3/2)增至208kg/mm~(3/2),还显著地改善其抗应力腐蚀开裂的性能,增长孕育期,减慢裂纹扩展速率,亚温淬火对回火脆敏感的400℃回火试样亦有明显的效果。高温淬火试验结果表明,在1000至1200℃之间尚存在一个能获得很好性能的淬火温度。     

火箭发动机金属壳体的容伤设计问题

本文考虑超高强度钢固体发动机壳体对裂纹、氢脆或应力腐蚀等缺陷的敏感性,及损伤(缺陷)在特定的应力和环境下可能扩展的特性,就壳体的容伤设计问题进行了探讨.根据壳体中可能预存损伤的假设,提出了以容伤系数描述壳体的容伤限.文中以实例给出了使用容伤系数确定壳体水压验证试验压强的具体方法.如此确定的壳体水压验证试验压强,实际上即是存有损伤壳体的最大许用载荷.     

预估宇航压力容器脆性破坏的一种方法

本文考虑到宇航压力容器的构成和使用特点:即对裂纹、应力腐蚀或氢损伤等的敏感性及损伤在特定的应力和环境下具有发展的特性,就宇航压力容器脆性破坏的预估问题进行了探讨。根据容器中可能存有损伤的假设,提出了容伤模量的概念,用以描述容器的损伤容限。鉴于容器的脆性破坏多发生于水压验证试验中,本文给出了使用容伤模量确定水压验证压强的公式,并认为用验证压强预估容器的脆性破坏是可行的。     

飞机发动机喷嘴磨削裂纹分析

通过金相分析、化学成分分析及断口扫描电镜分析等手段对CrWMn材料的发动机喷嘴磨削时产生的裂纹进行了研究。结果表明:该磨削裂纹产生的主要原因是由于热处理时碳化物和残余奥氏体过多以及磨削时产生过大磨削热及应力所致。     

C/SiC复合材料在1700℃下氧化机制研究

以沉积SiC涂层的C/SiC复合材料为研究对象,利用扫描电镜对复合材料表面进行观察分析,研究了复合材料在1 700℃下空氧环境中显微结构和成分演变。结果表明在1 700℃下,复合材料的氧化过程主要受到氧气在氧化膜中的扩散控制。C相在氧化过程中以气体的形式消耗殆尽,SiC相氧化形成氧化膜,覆盖在试样表面。由于SiC相氧化过程中伴随气体副产物的释放,在氧化膜中形成大量裂纹。这些裂纹的存在进一步加剧了复合材料的氧化损伤。     

供应压力对气体管路充填特性的影响研究

通过试验研究和理论分析,研究了不同供应压力对气体在管路中充填特性的影响。试验结果发现,在文氏管喉部气体流速等于音速的前提下,且气体介质和文氏管喉部截面积不变时,在压力变化的初始阶段,供应压力的变化对产品喷前建压和泄压时间影响不大;通过理论分析得出供应压力与气体管路充填特性的关系,找到不同压力下快速确定气体管路充填特性的方法。     

发动机调节片裂纹故障修复技术研究

本文针对航空发动机使用过程出现的可调喷管调节片裂纹故障进行了原因分析,对调节片原结构及打磨处理后的结构进行静强度计算,确定了调节片裂纹故障修复方法。通过对试验件的打磨和修理及试车考核验证,说明调节片打磨修复工艺可行,满足修理要求,并大大降低修理成本。     

LY12CZ焊接热裂敏感性研究

采用鱼骨状可变拘束裂纹试验探讨了不同的焊接工艺参数、不同填充材料焊接ＬＹ１２ＣＺ铝合金时其热裂纹的变化规律，并分析了影响该合金焊接热裂纹的因素，从而为选择适宜的工艺规范参数和填充材料提供了参考依据。试验结果表明，焊缝金属的合金成分和焊接工艺规范对其抗裂纹性能有着重要的影响。     

S-03钢渗氮层裂纹分析与控制

基于渗氮层出现裂纹的原理,结合现有氮化罐老化、炉气压力不稳定等生产条件对渗氮层裂纹产生的原因进行了分析。通过对生产过程中的准备工作、炉气压力及退氮过程等可能导致渗氮层出现裂纹的各个环节进行严格控制,解决了目前生产中渗氮层裂纹的问题,提高了渗氮层的质量。     

钛合金裂纹产生原因及改进工艺

针对某型号发动机壳体组件水力试验后进口段荧光线性缺陷问题,通过对缺陷进行宏观观察、金相组织检查、断口分析、材料成分分析和硬度检查,确定了缺陷类型产生原因。运用Procast铸造仿真模拟软件开展了针对性的改进工艺研究。结果表明:进口段荧光线性缺陷为裂纹,呈典型的准解理断裂特征。表层脆而硬的富氧层是导致壳体开裂的诱因,其形成与补焊有关。基于仿真模拟的改进工艺成功将缺陷转移至冒口,减少铸件内部缺陷数量,降低补焊量;使用氩气保护箱改善气体保护效果,提高补焊质量。改进措施实施后,铸件、零件以及组件的荧光检查均一次合格,并且顺利通过地面试车考核,解决荧光线性缺陷问题,消除了薄弱环节,提高了发动机的可靠性。     

三种超高强度钢的水质应力腐蚀开裂特性

用表面裂纹法测定了37SiMnCrMoV、28Cr3SiNiMoWVA和30Cr3SiNiMoVA钢的应力腐蚀开裂特性。三种钢在回火马氏体的高强度状态下以28钢具有最高的应力腐蚀临界应力强度值,Kiscc=126.6kg/mm~(3/2),30钢次之,Kissc=73.0kg/mm~(3/2),37钢最差,Kiscc=54.5kg/mm~(3/2)。三者之Kiscc/Kic比值分别为0.49,0.28,0.29。尽管28钢之强度水平较37钢低约10公斤/毫米~2,但是抗应力腐蚀开裂性能则遥遥领先。这一性能对于用超高强度钢制成高压容器在防止水压试验和贮存中的低应力破断具有十分重要的意义。因而,28钢是一个值得深入研究和推广应用的钢种。     

HTPB推进剂低温裂纹扩展特性试验研究

使用中间穿透型平板裂纹试件开展不同温度下Ⅰ-型裂纹扩展试验,研究了温度对HTPB推进剂裂纹扩展特性的影响。使用改进割线法计算了不同温度下推进剂的裂纹扩展速率,得到了其裂纹扩展阻力曲线,并对裂纹扩展速率与Ⅰ-型应力强度因子进行了回归分析。研究结果表明,在低温下推进剂的裂纹扩展速率比常温时要大,温度越低,裂纹开始扩展的时间越短。不同温度下推进剂的裂纹扩展速率与Ⅰ-型应力强度因子都满足幂函数关系。     

温度梯度对TAl旋压圆筒质量的影响

对ＴＡｌ圆筒旋加工过程中出现的密集型裂纹进行了工艺性分析和研究，得知，ＴＡｌ材料内部的温度梯度对大是导致产生裂纹的主要原因。在采取了相应工艺措施后，密集型裂纹得观消除，得到质量颇佳的产品。     

热处理工艺对2A12铝合金阳极氧化膜性能影响

文章研究了2A12热处理工艺对于阳极氧化膜性能的影响,考察不同消应力退火温度及固溶温度条件下阳极氧化膜与基体结合强度及膜层裂纹扩展.通过光学显微镜及扫描电子显微镜(SEM)对氧化膜组织和形貌进行分析.结果表明,2A12铝合金消应力退火可减少阳极氧化膜裂纹密度及宽度,未进行消应力退火的氧化膜多为穿透性裂纹;阳极氧化膜裂纹...     

抗应力腐蚀开裂的选材标准化问题探讨

通过对应力腐蚀过程中金属抗拉应力开裂概念和影响因素的分析,参照ECSS的相关标准,提出了抗应力腐蚀开裂选材标准所要规范的问题。     

星用非金属材料出气物成分及污染光学测试分析

文章利用新研制的分子污染出气物成分检测分析设备,对空间辐射致冷器用的几种星用非金属材料的出气污染物进行测试,分析鉴定材料出气物的成分,确定材料在真空烘烤过程中观察到的各种物质源。利用试验获得的材料出气污染物对光学参数的影响数据,并结合光学效应试验研究结果,进一步得到材料出气引起透镜光学参数变化的结果,为型号设计师提供直接的污染控制依据。     

炭／环氧三维多向编织复合材料圆管相贯接头承载有限元分析

对三维多向编织复合材料圆管相贯型接头进行材料设计。从采用微观力学反算法确定组分材料性能出发,由刚度平均化方法基于单胞模型确定复合材料的本构特性,利用Patran/M arc对炭/环氧三维多向编织复合材料圆管相贯型接头的承载性能进行有限元应力分析,讨论细观结构形式和编织角对接头结构受力变形行为的影响。结果表明,大编织角三维六向编织复合材料的特性更接近各向同性,有利于提高接头的承载性能均衡性,该分析方法和结果为三维异型整体多向编织复合材料结构的材料设计提供参考。     

基于微观图像及内聚力模型的复合材料裂纹扩展模拟

为研究材料微观结构及晶界强度对材料力学性能的影响,在晶界处引入内聚力单元模型,模拟晶间破坏过程。以ZrB_2-SiC复合材料为研究对象,将其扫描的微观结构图片进行矢量化处理,并导入ABAQUS有限元软件中建立模型,同时在其晶界处,设置内聚力单元模拟晶界破坏过程。通过改变Zr B2与Si C相界面强度,得到了晶界及材料不均匀对材料应力分布及裂纹扩展的影响。结果表明,由于晶界的存在,材料内部出现应力分布不均匀现象并产生应力集中。随着晶界强度的改变,裂纹起始位置及扩展方向发生改变,且裂纹沿低强度的界面进行扩展。随着ZrB_2-SiC界面强度增大,材料的强度提高,拉伸模量不变。     

万吨水压机下横梁裂纹补焊的试验方案

针对万吨水压机下横梁出现的多处裂纹，为防止在补焊裂纹过程中出现问题，设计出万吨水压机下横梁局部结构的模拟试件，进行了补焊试验。焊接试验时选用了三种焊接材料，研究确定了焊接规范和工艺方法，为以后进一步的理论分析提供了保障，也为下横梁裂纹的实际焊修奠定了基础。