铝合金熔模石膏型精密铸造工艺及发展

本文综述了铝合金熔模石膏型精密铸造的发展,对熔模石膏型用石膏混合料及其制备工艺进行了较详细的叙述,为发展我国熔模石膏型精密铸造提供了一条途径。 熔模石膏型铸造薄壁复杂的铝合金铸件近几年来引起国内铸造界的重视。虽然这种技术国外四十年代已经得到发展,但今天在电子、航空等部门中生产高精度和良好表面光洁度的复杂薄壁铝合金铸件方面具有引人注目的地位。 熔模石膏型,它是把普遍熔模铸造法的熔模和普通石膏型法利用石膏作为铸型材料结合在一起,所得铸件既有普通熔模铸造那样的复杂性,又有普通石膏型铸造的那种表面光洁度和壁薄程度。但在型材、具体制备工艺、浇注方式等方面又具有其独特性。     

舵面以铸代锻工艺的应用

总结了某系列型号产品舵面金属型低压铸造中金属型的设计、铸造成形工艺等。铸造舵面经检测表明：翼型尺寸、表面粗糙度基本满足设计要求，表面质量、内部质量、力学性能完全满足设计要求。舵面金属型低压铸造成形工艺成功替代了锻件毛坯机械加工成形工艺，适应了批量生产的需要。     

TC4钛合金舵面扩散焊有限元模拟及工艺研究

运用有限元软件ANSYS对TC4钛合金舵面真空扩散焊过程进行模拟,建立了三维热-结构耦合模型,计算焊接过程中应力应变分布。通过比较得出:在温度930℃,保温100min,压力3.5MPa条件下焊接效果最好。并采用此工艺参数开展了钛合金舵面整体成形研究,通过微观金相组织及扫描能谱分析。结果表明:焊接界面成形良好,界面物相组织均匀分布,而且在焊接过程中保持了母材本身性质,满足技术要求,大幅度减少实验试错次数、缩短型号研制周期。     

高硬韧材料切削温度的解析预测

以传热学为基础，用有限差分数值方法，二元切削加工过程中切削区域温度场进行了计算机模拟，并以金刚石和硬质合金刀具切削钛合金炙例，进行了切削温度计算，经分析，计算结果与实测切削温度值吻合良好。这不但表明切削温度的计算机模拟可行的，同时人加工材料的切削加工特性提供了一种新的解析方法，可节省大量实验，为进一步预测最佳切削过程，指导新型刀具材料的开发奠定了基础。     

改善石膏型铝铸件表面质量的途径

论述了石膏型铝合金铸件最常见的表面铸造缺陷的产生原因及防止方法。采用添加剂对石膏浆料进行改性和制定合理的石膏型制作工艺，提高石膏铸型的综合性能，有效地改善石膏型铝合金铸件的表面质量。     

钛合金中微裂纹的超声红外热像检测技术研究

研究了超声红外热像检测技术的原理,利用有限元分析方法,建立了钛合金刀具样件和裂纹的二维热传导有限元模型,通过有限元数值计算方法,对超声波在裂纹处激发的热源引起的瞬态温度场进行分析,然后对含有微裂纹的钛合金刀具样件进行实际检测。结果表明,超声红外热像检测技术对钛合金材料中的微裂纹定性检测快速有效,且是无损检测。对微裂纹检测的实验结果与利用有限元方法计算结果基本一致,证明有限元模型的正确性,并为钛合金材料中微裂纹的定量检测提供了新的方法和参考依据。     

多热源工况下燕尾形轴向槽道热管的热响应特性

建立了燕尾形轴向槽道热管应用于多热源时的瞬态传热及流动的理论模型并进行了数值求解,研究了该型热管应用于多热源时从启动开始直到达到稳态过程中,壁面温度、弯月面毛细半径、液体速度的实时变化。结果显示：毛细半径沿轴向单调递增;蒸发段有热源与无热源的连接处的温度阶跃变化;在蒸发段热源处,液态工质流速变化激烈,在蒸发段无热源处,液态工作速度变化比较平缓;同时,开展了热管瞬态特性测试实验,实验测量值与数值计算值符合较好。     

微小卫星高分辨率相机CCD焦面组件热控制

为了保证微小卫星高分辨率遥感器相机的成像品质，需控制焦面组件的温度水平及温度稳定性，特别是焦面CCD光学探测器件的温度控制。首先提出以相变储能与超低刚度柔性导热索相结合的焦面组件精密热控方法，对相变储能装置与石墨柔性导热索的设计及参数选取进行详细介绍；然后，建立焦面组件的热仿真模型并进行温度计算；最后，在真空环境下进行了热试验。计算与试验结果表明，焦面CCD器件长期温度为15～18.5℃，工作温升速率为0.33℃/min，具有良好的温度水平与温度稳定性；热控补偿功率≤4.8 W，约为焦面组件发热功率的1/10，可节省卫星能源消耗，验证了焦面组件热控制方法的正确性。     

加热温度对TC4钛合金的空冷组织及热疲劳抗力的影响

对经不同温度加热随后空冷的ＴＣ４钛合金在－１９６～３５０℃范围内进行了外约束型热疲劳试验。结果表明：经单相区加热的合金，其热疲劳裂纹易于沿原β相晶界处萌生，以穿晶的方式扩展，对热疲劳裂纹萌生抗力较低。而经９５０℃加热的合金，其热疲劳裂纹易于沿初生α相与基体（条形的α＋β相）的界面处萌生，裂纹易于切过条形的α＋β相扩展，其热疲劳裂纹萌生抗力最高。经９００℃加热的合金，其热疲劳裂纹易于沿初生α相与基体的界面处萌生并沿其扩展，合金的热疲劳裂纹萌生抗力也较低     

Nb-Si合金与铸型界面反应研究

借助SEM、XRD、显微硬度等分析测试方法,开展了Nb-Si合金与ZrO_2、Y_2O_3、复合铸型界面反应研究。结果表明,Nb-Si合金与ZrO_2型壳的界面反应比与Y_2O_3型壳剧烈,反应层厚度明显增加,且前者O的扩散距离小于后者;Nb-Si合金与ZrO_2型壳的界面反应偏向型壳一侧,Nb-Si合金与Y_2O_3型壳的界面反应偏向基体一侧;复合型壳对Nb-Si合金的稳定最好,是由于复合型壳面层最致密,而且Zr元素减少了O在基体中的扩散距离。     

燃料电池接触电阻与温度相关性研究

研究双极板与气体扩散层接触电阻的形成机理，分析影响该接触电阻的因素，包括温度、载荷以及粗糙度等参数。通过建立数学模型以及利用仿真工具来预测接触电阻数值与变化规律，并进行金属双极板和碳纸气体扩散层的界面接触电阻测试用于模型验证，模型计算结果与实验结果吻合较好。     

基于RT技术的石膏型快速金属模具的研制

阐述了将RP原型技术与石膏型精密铸造相结合制造石膏型快速金属模具的可行性,介绍了石膏型快速制模和浇注的工艺过程及其关键技术.     

碎片云撞击密封舱穿孔对其内压力和温度影响研究

为了了解碎片云撞击密封舱穿孔对其内压力和温度的影响程度及规律，以平面激波和热力学理论为基础，建立了碎片云高速撞击密封舱穿孔对其内大气压力和温度影响的模型，通过计算发现模型计算结果与实验吻合得较好。通过模型计算，结果表明：碎片云撞击密封舱舱壁穿孔造成其内大气压力和温度的变化趋势具有相似性；舱壁穿孔瞬间，舱内大气压力和温度只在距穿孔处一定距离发生剧变；碎片云撞击速度越大，引起舱内大气压力和温度的变化也越大。     

非金属凝胶推进剂热力特性计算及分析

研制了非金属凝胶推进剂热力气动力计算软件,对某单组元和双组元凝胶推进剂进行了热力气动力计算和分析,结果表明：对计算使用的胶凝剂,胶凝剂质量含量增加,推力室真空比冲、燃烧室温度和特征速度均下降;相同条件下,当胶凝剂在推进剂中质量含量在1％～3％范围变化时,某型单组元凝胶推进剂真空比冲比原推进剂下降约0．47％～1．94％;质量含量在2％～5％变化时,在最佳混合比处,某型双组元凝胶推进剂真空比冲比原推进剂下降约1％～2．69％。凝胶推进剂的热力特性主要取决于添加的胶凝剂的化学成分和含量。     

钛合金夹层结构扩散钎焊工艺研究

利用Dictra动力学软件对中间层Cu元素在TC4钛合金扩散钎焊界面附近的浓度分布规律进行了模拟研究,获得了中间层厚度、连接温度和保温时间对界面元素扩散距离的影响趋势,结合夹层结构零件的焊接试验,验证了扩散模拟计算的正确性。结果表明,连接温度对钛合金夹层结构扩散钎焊的接头强度影响最大,其次为保温时间,中间层厚度对接头强度无显著影响。针对钛合金夹层结构零件,结合焊缝微观组织分析可知,较优的扩散钎焊工艺参数应为:连接温度940℃,保温时间50 min,中间层厚度为20μm,达到了产品的使用要求。     

固体火箭发动机壳体固化过程温度场影响因素分析

考虑固化反应热的影响和固化过程中复合材料物性参数的发展变化,以某Φ1400 mm固体火箭发动机壳体模型为基础,对复合材料固化过程中温度场进行了热化学耦合有限元分析,并与实验测量结果进行了对比;为了优化固化工艺,提高壳体制造水平,针对固化制度中的最高温度保温时间、固化温度偏差、对流传热系数等影响壳体固化过程温度场的因素进行了分析。结果表明,所建立的热化学耦合数值模型的计算结果与试验测量数据绝对误差率在6%以内,验证了该数值模型的可靠性;固化工艺偏差和对流传热系数波动都会对绝热层内壁温度产生非常大的影响;为保障绝热层的完全硫化,应适当延长固化制度的最高温度保温时间,使工艺安全系数提高到2倍左右。     

胶粘剂对固体发动机复合材料壳体多材料界面处粘接强度的影响

针对固体火箭发动机复合材料壳体多材料界面可能产生脱粘的问题,对钛合金/碳纤维复合材料(CFRP)层/橡胶绝热层/胶粘剂的界面粘接性能进行研究。对比不同胶粘剂粘接的钛合金与橡胶(丁腈橡胶(NBR)、三元乙丙橡胶(EPDM))、CFRP与橡胶、CFRP与钛合金层间剪切强度试验测试结果及破坏形式,并结合吸附理论、橡胶与胶粘剂分子结构、反应机理分析测试结果产生差异的原因。结果表明,采用730胶粘接的NBR/钛合金、NBR/CFRP层间强度明显高于Chemlok 252胶粘接的EPDM/钛合金、EPDM/CFRP层间强度,分别提高了224.24%、102.91%。对于CFRP/钛合金界面,Chemlok 252胶粘接后层间强度反而比730胶粘接的层间强度提高了92.34%,这是由于730胶溶剂挥发后为弹性体,层间剪切强度主要是弹性体本身强度,而Chemlok 252挥发后为薄膜,层间强度主要由环氧树脂提供。     

液体推进剂火箭爆炸辐射效应研究

本文提出了液体双组元推进剂火箭爆炸热辐射效应理论计算模型，并介绍了四氧化二氮／偏二甲肼推进剂爆炸实验研究结果。利用该理论模型计算了液体推进剂火箭爆炸时产生的火球直径，火球温度，火球持续时间，火球漂移，火球辐射热流，高空环境对火球尺寸的影响，火球热辐射破坏危险距离等。理论计算结果与实验测量结果吻合。该理论计算模型可为载人航天器逃逸系统工程设计和航天靶场建设提供有价值的理论分析数据     

航天用钛合金等温锻件的研制

将等温锻造技术用于TC11钛合金收敛段、扩张段，TC4钛合金翼芯、气瓶等航天精密优质锻件的生产。采用等温锻造工艺，利用钛合金超塑性的变形能力，其变形参数易精确控制，并克服了传统锻造中由死区引起的组织不均匀，可生产出表面质量良好、尺寸精确和性能稳定的航天用钛合金精锻件。     

基于损伤的HTPB推进剂／衬层界面内聚法则构建

为提高丁羟（ HTPB）推进剂／衬层界面数值仿真结果的准确性,首先改进了单搭接试件,通过剪切实验获取界面断裂参数,而后分别采用双线型模型和指数型模型对试件进行数值研究,进行影响分析,并在此基础上建立了一种基于损伤变量的自定义内聚力模型,使模型具有了明确的物理含义。结果表明,改进的单搭接试件能够测定柔韧粘接件的II型断裂参数;II型界面断裂时,内聚力曲线形式与实验曲线形式一致;该基于损伤的内聚力模型能够比双线性模型和指数型模型更准确地反映HTPB推进剂／衬层界面的II型断裂性质。