国外航天材料的新进展

航天技术发展推着航天材料的进步，本文简略介绍了国外航天材料，重点是高性能Ａｌ－＝Ｌｉ合金和先进复合材料的新进展。     

Nb,Mo,V含量对Ti3Al基合金抗氧化性能的影响

研究了Ｎｂ、Ｍｏ、Ｖ三种元素的不同含量对Ｔｉ＿３Ａｌ合金７００℃、空气气氛下抗氧化规律的影响。通过实验发现Ｔｉ＿３Ａｌ基合金在７００℃空气中会迅速氧化，表层的氧化物缺乏保护性，基体表面约２０μｍ厚受到氧的污染。Ｎｂ的过量加入（＞１１ａｔ－％）将导致抗氧化性能降低；Ｍｏ与Ｖ的加入会使Ｔｉ－Ａｌ－Ｎｂ系Ｔｉ＿３Ａｌ基合金的抗氧化性能明显降低。     

Ti3Al基合金室温拉伸形变机制的研究

在透射电子显微镜上，利用双倾双束技术和不可见判据，分析了Ｔｉ－２５Ａｌ－１０Ｎｂ－３Ｖ－１Ｍｏ（ａｔ－％）合金中具有ＤＯ１９结构的α２相在室温拉伸形变时的位错类型和滑移系。证明，α２相在室温拉伸形变时，主要开动的是型位错的滑移系，例如＜１１２０＞｛１１００｝＜１１２０＞｛０００１｝和少量以位错对存在的型位错滑移系，如＜１１２６＞｛２０２１｝。     

Ti—15—3合金时效性能研究

研究了不同炉号的Ｔｉ－１５－３（Ｔｉ－１５Ｖ－３Ｃｒ－３Ｓｎ－３Ａｌ）合金时效温度、时间以及Ａｌ当量与力学性能的关系。在５００～５４０℃范围内拉伸强度与时效温度呈线性关系,平均斜率为－３ＭＰａ／℃。得出了强度与Ａｌ当量的线性方程式,推算出最佳Ａｌ含量为３．１％～３．３％。采用统计方法研究了强度与塑性关系,并研究了冷加工对时效性能的影响。研究的达到１０８０ＭＰａ强度级别的５２０℃／１０ｈ／ＡＣ的时效制度具有满意的力学性能,并应用于制造飞机阻力伞梁。     

Al2O3/hBN自润滑复合材料的制备及显微结构分析

以Al2O3为陶瓷基体,hBN为固润滑组元添加剂,在N2保护下烧成,制得了Al2O3/hBN自润滑复合陶瓷,通过SEM、EDS、XRD等分析探讨了固润滑组元的引入量、添加助熔剂及常压和热压两种烧成条件下材料显微结构的变化。结果表明,hBN引入量为10%时已有足够的量均匀分散在基体中;相同烧成温度下,热压过程中施加的压力可以破坏hBN的卡片房式结构,伴随液相的出现有利于hBN的定向排列,获得了结构致密的自润滑复合陶瓷材料。     

质子辐照Kapton/Al的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法(MC方法),模拟了质子辐照时质子的能量损失、射程、射程偏离及其产生的空位缺陷和电离能损分布。模拟结果表明:入射能量在10~300keV区间,Kapton/Al对入射质子的阻止本领主要取决于电子阻止本领,在80keV出现峰值,可作为地面模拟试验能量选取的参考;质子在Kapton/Al中的射程分布可近似看作高斯分布,质子射程及其偏离随能量增加而增加;位移缺陷和电离作用是两个相对的过程,低能时主要表现为位移缺陷,高能时表现为电离作用。     

碳化铬／Ni3Al复合材料的高温抗氧化性能

对比研究碳化铬/Ni3Al复合材料和传统高温耐磨材料Stellite 12合金在1000℃时的高温氧化行为.结果表明,Stellite 12合金表面形成以Cr2O3为主的氧化膜,并发生明显剥落;而碳化铬/Ni3Al复合材料表面形成以α-Al2O3为主的致密氧化膜,其空气中的氧化速率仅为Stellite 12合金的1/2,碳化铬具有良好的抗氧化稳定性并与Ni3Al基体有较好的氧化协同性.分析认为,碳化铬在堆焊过程中发生溶解导致部分Cr固溶于Ni3Al合金基体中,促进α-Al2O3的形成,从而改善复合材料的抗氧化性.而材料表面所形成的氧化膜类型是两种材料抗氧化性差异的主要原因.     

一种高W、Mo含量Ni3Al基合金的高温氧化行为

研究了一种高W、Mo的Ni3Al基合金的1050℃静态抗氧化行为,并采用扫描电镜对不同时间氧化后合金的氧化层形貌进行分析,利用X射线衍射仪分析氧化产物的种类和数量,氧化动力学研究表明,合金的氧化动力学曲线不遵循抛物线规律,以W代Mo,能一定程度上改善高Mo的Ni3Al基合金的1050℃抗氧化性能.1050℃/100h静态氧化产物主要为NiO,NiAl2O4和NiWO4,外层氧化镍与内氧化层之间为结合薄弱区,仅氧化1h后,在冷却过程中,该区域就产生大面积开裂,致使外氧化层脱离.随氧化时间增长,合金/氧化层界面的NiAl2O4/Al2O3阻挡层逐步形成,在氧化100h时基本连续,有效降低了合金的氧化速率.     

无压浸渗制备Si3N4／Al复合材料的界面反应研究

研究Si3N4多孔预制体的表面氧化程度对无压浸渗制备Si3N4/Al复合材料界面反应以及复合材料性能的影响是复合材料优化设计的基础.不同氧化程度的Si3N4多孔预制体在相同的浸渗工艺下无压浸渗制得Si3N4/Al复合材料,利用EDS,XRD和洛氏硬度计分别测定陶瓷多孔预制体的成份,复合材料的相组成和硬度.结果表明:Si3N4/Al复合材料组成相包括Al,Si3N4,AlN以及少量的Si,Mg2Si,MgO,MgAl2O4;随着氧化程度增加,复合材料内AlN相减少,MgO含量增加,并逐渐出现MgAl2O4相;复合材料的硬度随预制体的氧化程度增加而线性下降;预制体的氧化造成Si3N4和Al之间的反应减弱是硬度下降的重要原因.     

防护涂层对Ni3Al基合金IC6AE微观组织和抗腐蚀性能的影响

采用料浆法和粉末包埋渗法在Ni3Al基等轴晶合金IC6AE上分别制备了Al-Si和NiCr-CrAl涂层,并对Al-Si和NiCr-CrAl涂层及不加涂层的IC6AE合金三种试样进行900℃/20h,40h,60h,80h,100h的涂盐(5wt%NaCl 95wt%Na2SO4)抗腐蚀性能试验.试验结果表明,与Al-Si涂层试样和无涂层IC6AE合金试样相比,NiCr-CrAl涂层试样表现出最好的抗热腐蚀性能;与无涂层的IC6AE合金试样相比,Al-Si涂层试样的抗腐蚀性没有明显的改善.微观结构分析表明,无涂层的IC6AE合金在900℃时经过几个小时后就遭到了严重的腐蚀破坏.涂盐腐蚀100h后,表面生成了一层主要由Mo,Ni的氧化物组成的多孔无保护性的疏松层.对于Al-Si涂层的试样,900℃/100h腐蚀后试样表面生成了大量Mo,Ni的氧化物,此外还有少量Al2O3及NiAl3相,这些相对样品有一定的保护作用.涂覆NiCr-CrAl涂层的样品经900℃/100h腐蚀后,试样表面主要生成了连续致密的Al2O3及NiAl2O4层,并有少量的Mo,Ni的氧化物,因此对合金有着较好的保护作用,抗腐蚀性能得到了显著改善.