高Cr铸造镍基高温合金K4648与陶瓷型芯的界面反应研究

采用金相显微镜、扫描电镜及能谱、电子探针和X射线衍射对高Cr铸造镍基高温合金K4648等轴晶和定向凝固铸件的合金/陶瓷型芯界面反应进行了系统研究,获得反应时间与反应量关系的界面反应动力学曲线、不同反应时间的反应界面形貌及产物的种类。结果表明:高Cr铸造镍基高温合金K4648与铝基型芯不易发生反应,而与硅基陶瓷型芯发生剧烈的界面反应,反应产生金属瘤状凸起物,造成铸件内腔破坏。此外,白色的硅基型芯内部变成黑色,黑色反应区内含有一定量的Cr,Al,Ti元素。在反应的中、后期型芯黑色反应区内还存在着灰色区,该区的Cr,Al,Ti含量远高于黑色反应区。高Cr铸造镍基高温合金K4648合金与硅基陶瓷型芯反应分为:(1)富Cr,Al,Ti熔体向型芯内的渗入阶段;(2)富Cr,Al,Ti熔体与陶瓷型芯SiO2基体的反应;(3)富Cr,Al,Ti的熔体与型芯中Zr-SiO4颗粒反应三个阶段。反应过程中型芯存在局部液化现象。K4648合金/硅基陶瓷型界面反应产物主要为层状或树枝状Al2O3,块状Cr3Si金属间化合物、ZrO2,富Cr,Zr,Al,Ti的复合氧化物、共晶形态的富Cr,Si,Al,Ti的复合氧化物、块状或树枝状的富Ti,Al,Zr,Cr复合氧化物。反应产物中的Cr,Al,Ti元素来自合金熔体而Zr,Si,O来自陶瓷型芯。     

热压烧结Ti_2AlN金属陶瓷材料的物相及显微结构

以TiN,Ti和Al粉末为原料,按1∶1∶1.03的配比,经机械球磨混合后,采用热压烧结的方法制备Ti_2AlN块体陶瓷材料。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等手段,分析烧结产物的相组成和微观结构特征。研究表明:在烧结温度为1300℃、保温2.5 h下,可获得物相比较单一的Ti_2AlN陶瓷材料,所得Ti_2AlN为六方晶系层片状结构,组织呈现出各向异性,晶体中存在孪晶;烧结产物中残存少量的纳米级TiN颗粒。     

碳基材料氧化烧蚀的双平台理论和反应控制机理

针对高超声速飞行器所到达的表面温度和压力范围,就碳基材料在氧化速率控制区、过渡区、扩散控制区的烧蚀特性开展了深入研究。发现CO2在烧蚀过程中扮演重要角色,是不能忽略的。无因次质量烧蚀率随温度变化的曲线应该存在两个平台,且都属于扩散控制区,而不是此前普遍认为的只有一个平台。从理论上阐明了双平台产生的机理,发现第一平台是由于生成CO2将氧消耗完产生的,另一个平台是生成CO引起的。文献中所谓的"快反应"和"慢反应"之说反映问题是不全面的,它们只是我们给出的新模型的两种极端情况,用一个统一的模型就可以将它们连接起来,而且随着温度的升高,会从所谓的"快反应"经过第一平台自动过渡到"慢反应"。双平台理论澄清了此前的一些争议,并且得到了试验证实,为准确预估烧蚀量奠定了基础。     

C/ C-SiC 复合材料的反应熔渗法制备与微观组织

采用无压反应熔渗法在1 550℃下将熔融Si或Si0.9Zr0.1浸渗入多孔C/C预制体中制备了高致密的C/C-SiC复合材料.系统研究了多孔C/C预制体中酚醛树脂热解碳(PIP-C)和化学气相渗透碳(CVI-C)对反应熔渗Si或Si0.Zr0.1的浸渗行为、反应程度、物相成分和微观组织的影响.结果表明:熔融Si或Si0.Zr0.1完全渗入到相邻碳纤维束间的大孔和碳纤维形成的小孔中,多孔PIP-C/C预制体较易浸渗,且反应较充分,熔渗Si0.9 Zr0.1后复合材料中除了生成大量SiC外,还有少量ZrC和ZrSi2生成,未发现游离Si.多孔PIP-C/C预制体中部分碳纤维与熔体反应,损伤纤维,而多孔CVI-C/C预制体中的沉积碳仅与熔体反应生成了一薄层,很好地保护了碳纤维,保持了碳纤维的高性能.提出反应熔渗制备C/C-SiC复合材料的形成机制:由初期的溶解-沉淀控制和后期的C向SiC层扩散控制为主.     

NEPE推进剂药浆固化初期特殊流变性能研究

为了探究NEPE推进剂药浆固化初期高黏度、高模量的流变特性成因,采用流变试验方法、红外光谱分析手段,研究了HMX,AP,NPBA与硝酸酯黏合剂的混合体系流变性能,以及NPBA与HMX的作用力。结果表明,NPBA与HMX的相互作用是NEPE推进剂药浆流变特性的主要成因;NPBA的—OH与HMX的—NO₂易形成氢键;通过调节固化催化剂或提高固化温度等方法,可以缩短或消除NEPE推进剂固化反应初期高模量现象。      

再生型壳与ZTC4熔体的界面稳定性

从研究再生型壳中几种典型金属离子对铸件表面的污染影响规律入手,通过在型壳材料中添加Al、Nb和Mn等金属元素实际浇铸ZTC4合金（Ti-6Al-4V）,探讨不同残留金属在铸造过程中对铸件表面质量、陶瓷/钛合金界面成分、组织形貌及显微硬度等的影响,揭示废弃型壳材料中铸造残留金属对钛合金新铸坯陶瓷/合金界面稳定性的影响规律。结果表明:含Al、Nb和Mn等金属残留的型壳浇铸ZTC4合金,铸件表面外观平整无明显铸造缺陷;相比无金属残留型壳,含残留金属型壳的铸件表面粗糙度明显增加;Al金属残留对型壳与熔融钛合金界面稳定性的影响较小,而Nb和Mn金属残留能明显降低型壳与熔融钛合金的界面稳定性,铸件表面粗糙度可以在一定程度上反映界面稳定性;当型壳中含有Al金属残留时,陶瓷/合金界面处析出Ti₅Si₃相。      

直接金属粉末激光烧结温度场的数值模拟研究

初步建立了用于模拟直接金属粉末激光烧结过程中传热行为的数学模型，该模型考虑了诸如传导、辐射和对流等与烧结有关的热现象。给出了固相、液相和气相共存的金属粉末烧结体系导热系数的计算方法。考虑到激光束的持续移动，采用了坐标原点位于光斑中心的动坐标系来简化方程的求解计算。在绝热边界条件和热物性参数恒定的假设下，求得了在基模高斯光束近似作用下热传导方程的解析解。运用FORTRAN语言编写了运算程序．并对铜粉激光烧结的温度场进行了数值模拟，模拟结果与初步实验结果较为吻合。     

TATB含铝炸药粉反应特性的激波管研究

用自制光谱探测技术和回收技术，在爆炸激该管中研究了铝粉掺入ＴＡＴＢ炸药粉中的快速反应特性。研究表明：随着铝粉含量Ｎ的增加，铝粉的氧化反应和氢化反应加剧，在Ｎ＝３３％时达到最大，继续增加铝粉含量，铝粉反应明显减弱。铝粉的颗粒度为４４μｍ较好。     

基础橡胶垫、滑移和混合隔震房屋的动力特性分析

为了对采用叠层橡胶隔震垫、滑移隔震垫和混合隔震垫的这三种基础隔震结构体系在隔震方面的作用和效果有一个综合的认识和理解，本文对这三种基础隔震垫分别建立了力学计算模型和运动微分方程，并且编制了相应的动力反应时程分析程序。通过工程算例，对比固定结构与隔震结构由于结构的支承条件不同所引起的不同的动力反应，由于隔震结构大大地降低了结构对地震动的反应，从而证实了隔震的有效性。同时，通过分析上述三类隔震结构在地震动下动力反应的基本特点，对比了 三类基础隔震结构在隔震作用方面的不同效果及其优劣性，从而为实际工程选择适合的隔震方式及其参数提供参考。     

预处理SiC颗粒在ZA-27合金中的分散润湿过程和界面反应模型

用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）并应用搅熔铸造工艺研究了预处理过的SiC颗粒在加镁ZA－27合金中的卷入，分散和润湿过程，在低温搅拌（470℃）时，预处理过的SiC颗粒首先呈较大尺寸团聚体被卷入ZA－27合金半固态浆料中，随后在搅拌剪切力的作用下SiC团聚体逐渐变小，且由于发生了存在于SiC表面的SiO2与由于加Mg而降低表面能的合金液间的润湿，并在旋涡能的促进下，SiC能呈单粒状分散在熔体中，在高温（550℃）搅拌时，由于SiO2与合金液中的活性原子Mg 和Al等发生界面反应，促进了SiO2与合金液间的进一步润湿，随后SiC能与合金液发生非反应润湿的主要原因是界面反应提供了无气洁净的SiC表面，结合电镜观察和热力学计算及动力学分析，确认界面反应产物是尖晶石，探讨了搅拌时界面反应的过程并建立了反应润湿的模型，得出SiC表面的残余SiO百X与反应时间t成线性关系，即X＝L－DKVmt。