直升机陶瓷复合装甲发展现状及新型材料应用前景

目前国外军用武装直升机及运输直升机上均配置了轻质装甲材料。相比之下,国内直升机装甲配置在级别类型、数量、单架机面积等方面都远不如欧美发达国家。随着新一代军用直升机对抗弹生存能力提出了更高的要求,国内外对于新型装甲材料的开发也有了较大的进展。本文综述了国内外武装直升机用复合防弹装甲的发展状况,总结了直升机用复合防弹装甲未来的发展需求,分析了目前复合防弹装甲的抗弹机理、选材原则和材料在被武器打击过程中的吸能方式,并展望了梯度功能材料、微叠层材料、石墨烯改性陶瓷等新材料在军用直升机上的应用前景。为满足我国直升机的自主发展需求,我国对于性能优异的新型先进轻质防护材料的开发需求已刻不容缓。只有开发新型装甲材料才能提高我军直升机的生存能力,满足我国武器装备的作战需求,实现与世界先进直升机水平的同步发展。     

改性双基推进剂黏弹-黏塑性本构模型

为了表征改性双基推进剂的力学行为,推导出改性双基推进剂黏弹-黏塑性本构模型。利用一系列蠕变-回复试验,将材料的总应变分离为黏弹性应变和黏塑性应变,使用最小二乘法获得了黏弹性参数,使用Nelder-Mead单纯形优化算法,结合后向Euler数值方法获得了黏塑性参数。通过不同应力水平和不同加载时间的蠕变-回复试验对模型进行了验证,结果表明,在应力水平较低或加载时间较短的情况下,模型预测与试验值变化趋势基本一致,模型获得的黏弹性应变与黏塑性应变在总应变中所占的比例与试验吻合。改性双基推进剂黏弹-黏塑性本构模型能够在一定范围内描述材料的力学性能。     

高固含量改性双基推进剂的热危险性研究

为研究具有高固含量(黑索金RDX质量分数为48.5%)改性双基推进剂的热危险性,采用热重分析仪TG、差示扫描量热仪DSC以及加速量热仪ARC,对比分析了双基推进剂S0,改性双基推进剂GHT-1A和单质炸药RDX的热分解特性,并从两个方面评估了GHT-1A的热危险性。TG/DSC实验结果显示GHT-1A中双基组分的分解峰温高于S0的分解峰温,而其炸药组分的分解峰温与单质炸药RDX接近。ARC的实验结果显示GHT-1A在理想绝热条件下的起始分解温度为138.9℃,绝热温升为1415.3℃,达到最大温升速率所需时间为13.8min,单位质量产生气体最大压力为13.1MPa·g-1。研究结果表明,GHT-1A发生热爆炸的可能性略低于双基推进剂S0,而高于单质炸药RDX,爆炸破坏性则较强。     

富锂锰基正极材料研究进展

随着社会发展,电动汽车、消费类(3C)电子产品、储能装置等对锂离子电池的能量密度提出了更高要求。富锂锰基正极材料具有高比容量(≈250 mAh/g)、高工作电压(≈3.6 V)及低成本等优势,有望成为下一代商用高比能电池正极材料。首次库仑效率低、倍率性能差、电压/容量衰减快等问题限制了富锂锰基正极材料的工程化应用。本文综述了富锂锰基正极材料的最新研究进展,重点从材料结构、电化学反应机理、失效机制和改性方法等几方面进行了阐述。研究表明,采用离子掺杂、表面包覆、晶体结构调控等技术,可显著改善富锂锰基正极材料的电化学性能。最后,对富锂锰基正极材料的发展方向进行了展望。     

不同拉伸速率下改性双基推进剂的力学特性

为研究改性双基推进剂力学性能的率相关性,开展了不同速率下改性双基推进剂单轴拉伸力学性能试验,并利用扫描电镜对拉伸断面的形貌进行了观察,分析了拉伸速率对推进剂力学性能以及断面形貌的影响,以及不同拉伸速率下的破坏模式。结果表明：随拉伸速率的增加,推进剂应力-应变曲线逐渐出现应变强化现象,且现象越来越明显;推进剂的初始模量、强度随拉伸速率的增大呈现上升趋势;推进剂的断裂伸长率随拉伸速率的增大,呈现先上升后下降的趋势,在0.24%·s-1应变速率附近达到极值;随拉伸速率的增大,推进剂的破坏模式分别表现为颗粒“脱湿”、基体断裂、颗粒断裂。     

Sm2Zr2O7基热障涂层材料研究现状

由于航空发动机不断向高效率、高推重比方向发展,发动机热端部件表面热障涂层的服役条件也越来越苛刻。稀土锆酸盐作为新型热障涂层材料,其开发和应用受到越来越多国内外学者的关注。Sm₂Zr₂O₇材料在一系列稀土锆酸盐中具有烧绿石结构稳定、低热导率和高热膨胀系数等优点,具有良好的应用前景。为满足热障涂层更高的服役要求,Sm₂Zr₂O₇的掺杂改性及性能研究也成为了研究热点。首先,对热障涂层材料进行了简要概述,然后就Sm₂Zr₂O₇基陶瓷材料及其涂层的晶体结构、热物理性能、力学性能以及抗腐蚀性能等的研究进展进行了详细的介绍,为该材料在热障涂层领域的研究及应用提供参考。     

氰酸酯树脂的改性与固化特性的热分析

从工程化应用的角度,综述了氰酸酯的改性工作、固化特性热分析以及在胶黏剂、复合材料等方面的最新研究进展。氰酸酯的改性涉及橡胶材料增韧改性、热塑性材料增韧改性以及与环氧、双马树脂的协同改性等。聚醚砜改性的氰酸酯胶黏剂能够获得满意的剪切强度和剥离强度,同时保持了较低的介电常数和介质损耗角正切。环氧树脂的加入也能够显著提高氰酸酯胶黏剂的强度,但电性能相对较差。改性的氰酸酯胶黏剂在175℃以下的温度范围内剪切强度可以保持30 MPa左右的水平,介质损耗角正切为0.0065,200℃热老化200 h后对于剪切性能无显著影响,且剥离强度取得了较满意的测试结果,蜂窝夹层结构的滚筒剥离强度高达83.2 N·mm/mm。DSC热分析研究固化动力学的多项结果表明,改性氰酸酯活化能的高低与固化峰值温度的高低可同步或相反变化。采用含有羟基的聚醚砜改性氰酸酯后,相比未改性氰酸酯其固化放热峰值温度降低20℃左右,但增韧改性后的固化反应活化能反而增加,可归因于反应机理的改变和位阻效应。对于固化放热峰值温度(Tp)随升温速率(?)的变化,建立了固化放热峰值温度Tp与ln?的线性方程Tp=T1+ΔT ln?,可以更合理地确定固化温度参数。     

丁腈橡胶磨损失效机制及其表面碳薄膜改性技术

针对航天伺服机构密封件因磨损失效导致的泄漏难题,分析了大气及氮气环境下丁腈橡胶磨损失效机制。在此基础上,提出了其表面硬质类金刚石碳薄膜（DLC）改性技术,分析了改性后丁腈橡胶密封实件综合性能。结果表明：大气环境、恒定载荷（小载低速）条件下,丁腈橡胶主要以分层剥落方式磨损（疲劳磨损）。随着摩擦速度（或载荷）增大,其磨损失效主要表现为粘着磨损。对于氮气环境,氮气能够有效避免摩擦界面氧化作用,即降低了粘着磨损效应;此外,改性后橡胶密封实件在机械性能、质密性和密封性等方面较原始密封件未发生明显变化。经过4000次台架磨合试验后,油端密封圈表面光洁,无异常磨损;气端密封圈表面存在轻微磨损,能够满足使用要求。     

红外热辐射型沥青混合料降温特性与路用性能

用改性红外粉等量替代石灰岩矿粉作为填料,制备了热蓄积量较低的红外热辐射型沥青混合料,试验考察其降温特性和路用性能,并通过扫描电镜表征了掺粉混合料的结构性质。结果表明:混合料的最佳油石比与红外粉掺量呈线性递增关系;掺粉量越高,试件表面温度越低,但降温速率减小,最多可降低8.02°C;与不掺红外粉试件相比,掺粉试件的高温稳定性、低温稳定性和水稳定性性能均有所改善,6%掺量试件马歇尔稳定度提高了12.2%,残留稳定度高达98.9%,12%掺粉量试件的低温劈裂抗拉强度提高了21.3%;掺入红外粉后沥青胶浆更加致密、均匀、混合料的孔洞缝隙较小。     

PbSe薄膜的表面腐蚀改性研究

采用磁控溅射法制备Pb Se薄膜,并用配制的腐蚀液进行不同时间的表面处理,从而得到不同表面形貌的薄膜结构。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对处理后的Pb Se薄膜的表面形貌、晶体结构以及光学性能进行了表征,同时对薄膜的光电导性能进行测试。结果表明,薄膜经此工艺处理后,表面形成了一系列纳米陷光结构,并有着不同程度的氧化。不同腐蚀时间下,薄膜的光电导性能均有明显地提升,其中经3h腐蚀处理的薄膜的光电导性能提升最高。该方法无需进行后续热处理,是一种简单高效的敏化手段。