天问一号探测器耐高温蜂窝夹层结构选材与性能研究

针对天问一号火星探测器耐高温大承载复合材料蜂窝夹层结构应用需求,基于材料匹配设计和工艺可行原则,提出了氰酸酯树脂体系的复合材料蜂窝夹层结构。通过比较不同后处理工艺下M40J/BS-4氰酸酯基复合材料高温层间剪切性能,发现BS-4氰酸酯基复合材料经200℃下3～5 h后处理可获得较佳的高温使用性能。经200℃下4 h后处理的M40J/BS-4氰酸酯基复合材料,在170℃下各项力学性能保持率均达到室温测试值的80%以上。板芯胶高温力学性能测试以及其对夹层结构高温承载性能的影响研究表明,氰酸酯体系的J-245C、J-389B两种板芯胶在温度不超过200℃时均具有足够协调板芯变形及传递板芯间载荷的能力,但高温下胶黏剂的性能退化会造成夹层结构刚度的退化。天问一号探测器蜂窝夹层结构典型单元在高温下的弯曲性能、侧向压缩性能测试结果表明,碳纤维氰酸酯基复合材料铝蜂窝夹层结构具备耐170℃高温下大承载的能力。     

Nb/Nb-Si微叠层复合材料制备及性能

采用离子束辅助(IBAD)电子束物理气相沉积(EB-PVD)工艺制备Nb/Nb-Si微叠层状复合材料,利用XRD和SEM对材料的物相结构和组成进行分析,测定材料的抗氧化性能和耐燃气热腐蚀性能,分析影响材料抗氧化性能和耐燃气热腐蚀性能的原因.结果表明:Nb/Nb-Si微叠层材料主要由立方Nb和四方Nb5Si3混合相组成;1150℃恒温氧化条件下抗氧化性能达到航空工业行业标准的抗氧化级,900℃/100 h燃气热腐蚀试验后试样的平均腐蚀速率为0.517 g/(m2·h);Ti,Cr元素的加入显著提高了Nb/Nb-Si微叠层的抗氧化性能和耐燃气热腐蚀性能.     

碳纳米管接触电阻的研究进展

与金属之间过高的接触电阻是影响碳纳米管在微纳电子器件中应用的关键因素之一,本文从形成机理和改善方法两个方面综述了近年来碳纳米管接触电阻的研究进展。介绍了利用第一性原理对碳纳米管与金属界面电子输运性能的理论研究,以及金属功函数对界面势垒调试作用的实验研究。研究表明金属与碳纳米管之间具有较弱的杂化作用和较长的接触长度时,接触电阻较小;金属与碳纳米管功函数越接近,势垒高度越低。阐述了超声焊接技术、高温退火法、金属沉积法、局部焦耳热法等常用降低碳纳米管接触电阻方法的作用机理,并分析了这些方法对器件性能的改善作用。其中局部焦耳热法操作简单、易于自动化、对器件损害小、成本低,是目前比较理想的降低碳纳米管接触电阻的方法。     

铸件凝固温度场有限元分析中界面热阻处理

本文提出一种处理铸件与铸型界面热阻问题的虚拟界面单元法，并给出了有限元计算公式。由于该单元厚度（△l）和铸件/铸型的间隙无关，故可取铸件与铸型间接触表面作为界面单元。针对某一具体金属型铝合金活塞的铸造凝固过程，按考虑和不考虑铸件与铸型间热阻影响两种方法作了有限元计算，通过与实测值相比较。本文提出的算法其计算精度远高于不考虑铸件与铸型间热阻影响的计算结果。     

不同Fe含量耐蚀钛合金(Ti-500)的腐蚀性能

研究了Fe含量在0.05%-0.20%(质量分数）范围内对Ti-500合金的焊接和腐蚀性能的影响。结果表明：Fe含量在0.05%-0.20%范围时，Ti-500合金具有良好的焊接性能，焊缝具有很强的腐蚀抗力；Ti-500合金在沸腾8M HNO3溶液中的腐蚀率小于0.1mm/y，溶液中添加Ru^3 ,Cr^6 ,Ce^4 离子能显著提高合金的耐蚀性。     

Mo-Si-B三元系金属间化合物超高温结构材料研究进展

Mo-Si-B三元系金属间化合物合金具有高熔点,存在韧脆转变,且有良好的高温抗氧化性和相对低的密度,是极具潜力的超高温结构材料;但是也存在低温脆性大,高于1 300 ℃时高温强度尤其抗蠕变能力不足的缺点,阻碍 了其应用。本文从制备工艺、组织结构、高温抗氧化性能、力学性能和合金化等几个方面综述了T2,Moss+Mo3Si+T2和T1+T2+Mo3Si三个相区合金的研究现状。并且指出,原位合成制 备技术和“少量多元”合金化是Mo-Si-B三元系合金未来的发展方向。     

热阻式热流传感器校准装置研究

介绍了热流传感器的主要应用场合,说明了建立热阻式热流传感器校准装置的重要意义,论述了热阻式热流传感器的测量原理及其校准方法,对保护热板法的国内外研究现状进行了总结。设计了保护热板法校准装置,实现热阻式热流传感器量值的准确溯源。     

腐蚀环境下铜薄膜传感器金属结构裂纹监测

铜薄膜传感器在飞机金属结构损伤监测过程中,将长期面临大气腐蚀环境的影响。针对此背景,研究了铜薄膜传感器在腐蚀环境下的耐蚀性能,及腐蚀后的疲劳裂纹监测性能。首先,采用脉冲偏压多弧离子镀技术在不同弧电流和基体负偏压水平下制备了一系列铜薄膜,对其耐蚀性能进行了对比研究。结果表明,在弧电流60 A和基体负偏压250 V时沉积的铜薄膜耐蚀性能最佳。然后,结合耐蚀性能最佳的沉积工艺参数,在2A12-T4铝合金中心孔板试件上制备了同心环状铜薄膜传感器阵列,并开展了盐雾腐蚀试验。最后,对腐蚀试验后的铜薄膜传感器进行了疲劳裂纹监测试验。结果表明:铜薄膜传感器在腐蚀环境下具有良好的耐蚀性能,耐蚀时间达1 000 h;腐蚀试验后的铜薄膜传感器对裂纹变化敏感,能实现对裂纹定量监测,监测精度为1 mm,监测结果具有良好的可重复性。     

Investigations on damage resistance of carbon fiber composite panels toughened using veils

This research focused on how to improve damage resistance of carbon fiber laminates. It was carried out at Cranfield University Composites Centre, Milton Keynes, UK as an MSc by research thesis project. A series of low-cost composite laminates, with or without novel veils provided by Tenax, was manufactured using current aircraft carbon fiber preforms via vacuum infusion (VI) molding in this research. All the investigations on damage resistance of these panels were carried out according to the British Standard (BS ISO 18353:2009). Initial damage was induced using a falling weight apparatus mounting a 16 mm hemispherical tip. C-scan and Micrograph were employed to reveal damage characteristics. Finally, both compression after impact (CAI) and plain compression strength were experimented. The behaviors of these panels, including damage size, damage construction, residual compression strength, and compression strength reduction, were utilized to investigate how and to what extent the veils affected the damage resistance. The results show that using veils is an efficient method of improving the damage resistance of the laminates studied. Maximum 32% increase in residual compression strength is achieved via veils accompanying with 7% increase in cost.     

基于点阵和TPMS结构的电子器件散热器性能数值模拟研究

随着电子器件集成度显著提高,散热问题愈加突出,为保证电子器件正常工作,对散热器的性能要求愈发严苛,目前强制风冷是最普遍的散热方式,针对传统风冷散热器的翅片结构具有换热面积小、对流换热系数低等缺陷,提出 SC-BCC 点阵和三周期极小曲面(TPMS,W型)2种翅片结构风冷散热器,并对其传热性能开展了数值模拟研究。采用体积平均尺度(REV)数值仿真模型,对大尺寸风冷散热器进行传热性能研究具有较高可靠性,可大幅节省计算资源与成本。数值计算结果显示:在相同孔隙率和人口速度条件下,SC-BCC结构的乐降比 TPMS 结构高27.2%,热流量比TPMS 结构高6.7%。该结果表明在对传热性能需求较高而可接受压降范围较大的情况下可选择点阵结构,相反可选择 TPMS 结构。