某型飞机连接螺栓断裂分析和排除

批量生产的飞机出现螺栓断裂，给飞行留下安全隐患。应深入分析其断裂原因，制定针对性排除方案，找出恰当、有效地防止此类现象发生的改进方法，以保障飞行安全。     

Hf对Nb15W5Si2B合金室温和高温力学性能的影响

 为了寻求Nb-Si基合金高温强度和室温塑性之间的平衡,设计了以Nb基固溶体相Nb-SS占主导的Nb15W5Si2BxHf(x= 0,5,10,15,原子百分数）合金,研究了Hf元素对Nb15W5Si2B合金的组织、室温和高温压缩性能以及高温蠕变性能的影响。结果表明,Nb15W5Si2B合金由Nb-SS和Nb5Si3两相组成,Nb5Si3相呈网状分布;Hf的加入不改变相组成,但Nb5Si3相由网状分布逐步变成不连续小岛状分布,而且体积分数减少。Hf同时提高Nb15W5Si2B合金的高温静强度和室温塑性,但对Nb15W5Si2B高温压缩蠕变性能不利。最后讨论了Hf对Nb15W5Si2B合金强化与塑性化机理。     

Cr对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金显微组织与高低温力学性能的影响

 以Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf成分为基础,分别添加了2%和17%(原子分数,后同)的Cr元素替代Nb(分别称2Cr和17Cr合金),研究了Cr含量对Nb-16Si-22Ti-2Al-2Hf合金相组成、显微组织形貌、室温断裂韧性和高温强度的影响,分析了高低温失效机制。结果表明,铸态和1 375 ℃×100 h热处理后2Cr合金由Nbss和Nb₅Si₃两相组成;当Cr含量为17%时,出现了具有C15结构的Laves Cr₂Nb相,合金由Nbss、Nb₅Si₃和Cr₂Nb三相组成,热处理后在Nb₅Si₃中还析出了球状Cr₂Nb相。随着Cr含量由2%提高到17%,热处理合金的室温断裂韧性K_Q由14.32 MPa·m^1/2下降到10.30 MPa·m^1/2。合金强度与Cr含量的关系受温度影响,随Cr含量提高,室温和1 150 ℃时合金的硬度或强度增高,而1 250 ℃和1 350 ℃时合金强度降低。如1 150 ℃时2Cr和17Cr合金的屈服强度σ_0.2分别为349 MPa和387 MPa;1 350 ℃时分别为306 MPa和74 MPa。     

环氧化端羟基聚丁二烯室温固化及性能研究

针对环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB)中环氧基团难以室温固化的特性,探索了以钛酸酯偶联剂(TC-114)为固化剂实现EHTPB室温固化的固化工艺。采用红外光谱(FTIR)证明了TC-114中的P—OH能够使EHTPB的环氧基团在室温下开环固化,借助差示扫描量热法(DSC)研究了该固化体系的固化动力学特征,推导出该固化反应的表观活化能为40.76 kJ/mol。考察了TC-114用量、固化温度、EHTPB初始环氧值等对固化产物力学性能的影响规律。结果表明,当TC-114质量含量为24%、固化温度为50℃时,固化产物的力学性能最佳。     

TiAl＋Sb合金室温变形亚结构的研究

使用透射电子显微镜，较详细地研究了Ｔｉ－３４Ａｌ－０．５Ｓｂ（ｗｔ％）合金经过２～３％室温压缩塑性变形以后的变形亚结构。试验结果表明，ＴｉＡｌ＋Ｓｂ合金室温变形时，在ｒ相板条内形成大量变形孪晶。相邻板条呈某种位向关系下，可以以相界面作镜面，在其两侧的两片ｒ相板条内形成呈一一对应关系的变形孪晶。而在一些取向的ｒ相板条内只产生位错。     

CNT树脂基复合材料断裂韧性的优化设计

与碳纤维相比,碳纳米管（CNT）具有更高的力学性能和更低的密度,是理想的树脂基复合材料增强相,在航空航天领域具有广阔应用前景。提出一套CNT树脂基复合材料单边缺口弯曲（SENB）试件制备工艺以及微纳观结构和参数的测量方法。采用不同长度的多壁碳纳米管和不同时长的臭氧处理,制备出SENB试件进行断裂韧性实验,定量分析微纳观参数界面长度和C—C键密度对宏观断裂韧性的影响,提出断裂韧性优化方案。研究结果表明：界面C—C键密度和臭氧处理时间呈线性关系;相对增韧率随着臭氧处理时间先大幅增加后大幅下降,即存在临界界面C—C键密度使得复合材料的相对增韧率最大;弱界面的相对增韧率随着界面长度先大幅增加后略微下降;强界面的相对增韧率随着界面长度先大幅增加后大幅下降;当断面的CNT拔出和拔断的占比相近（即复合材料失效形式从CNT拔出转变为拔断）时断裂韧性最大。     

预置裂纹定向凝固高温合金叶片的断裂特征分析

通过对涡轮叶片用、定向凝固合金材料DZ4紧凑拉伸试样的断裂韧性计算,在有限元程序MSC.MARC下建立了复杂构件应力强度因子的计算模型;结合试验研究,计算了预置裂纹叶片的应力强度因子,分析了发生断裂时的状态,发现叶片的断裂韧性具有较大的分散性,其中一部分明显低于材料的试验值;对工作条件下的故障叶片进行了模拟计算,反映出该叶片在发生断裂时瞬断区偏大而疲劳区偏小的断裂特征。     

TC4钛合金扩散焊接头的力学性能

在温度为910℃,压力为3.4MPa条件下对TC4钛合金板材进行了扩散焊接,对获得的扩散焊接头取样进行金相观察,仅在接近接头表面材料深度为1mm范围内发现未焊合缺陷,其余部分焊合较好,表明在给定工艺下可获得质量良好的焊接头.随后对TC4扩散焊接头的力学性能进行了试验研究,分别开展了静拉伸试验、断裂韧性试验及焊缝附近区域的纳米压痕试验.试验结果表明,所制得的TC4扩散焊接头屈服强度为887MPa,抗拉强度为948MPa,断裂韧性为101.9MPa·m1/2,均与原材料的性能相差不大.纳米压痕试验的结果显示,接头焊缝区和母材区的显微弹性模量分别为180.2GPa和178.0GPa.      

民机复合材料用国产高温固化结构胶膜性能研究

目前,国内民机项目采用的高温固化结构胶膜全部依赖进口,随着国产预浸料/复合材料在民机领域的考核应用的深入开展,对国产高温固化结构胶膜的应用研究尤为重要。通过采用红外、凝胶时间、流变和差示扫描量热法(DSC)对研制的高温(180℃)固化的结构胶膜ACTECH~?1302F进行理化性能测试分析,表明ACTECH~?1302F胶膜与BA3202W预浸料的树脂体系匹配性良好;制备胶膜与复合材料的二次胶接试样,测试双搭接剪切强度和"I"型层间断裂韧性(G_(IC)),结果完全满足民机复合材料用高温固化结构胶膜的使用要求。研制的国产高温固化结构ACTECH~?1302F胶膜可以实现与国产高温固化预浸料BA3202W的体系匹配,初步满足民机复合材料用高温固化结构胶膜的关键技术指标需求。     

ZrO2-Al2O3两相陶瓷复合材料力学性能与增韧机制的研究

研究了ZrO2-Al2O3二元复相陶瓷材料的力学性能、烧结行为和增韧机制。研究结果表明ZrO2-Al2O3复相陶瓷可以在体积分数为lO％～30％的纳米ZrO2含量范围内都保持较高的抗弯强度和断裂韧性；ZrO2颗粒的存在能够有效抑制晶界运动从而达到促进材料致密化、改善显微结构的目的。在ZrO2-Al2O3复相陶瓷中相变增韧和裂纹偏转是主要的增韧机制。此外，ZrO2纳米颗粒使位错钉扎或堆积，起到了分散阻碍裂纹的作用，达到强韧化效果。