航空结构用新型高性能钛合金材料技术研究与发展

大量采用先进钛合金材料及其应用技术,不仅可以大幅度改善结构减重效果,而且可以延长使用寿命、提高安全可靠性,因此成为了新一代飞机和新型发动机先进性的显著标志之一。本文分析了我国钛合金加工材料的发展现状及存在的主要问题,提出了采用自主创新和按体系发展是实现我国航空钛合金材料及应用技术立足国内自主保障的关键途径,指出了材料创新和工艺技术创新是实现航空结构钛合金从单一高性能到综合高性能跨越、提升技术成熟度以及向规模化、稳定化和低成本化发展的技术保障。     

喷涂粉末对Al-Cu-Fe准晶涂层组织结构的影响

准晶材料具有低热导率、低磨擦系数、良好的耐磨性和抗氧化性、高硬度、高温塑性等优异性能,使之适于作为表面防护涂层.为了提高钛合金的抗高温氧化性能和耐磨性能, 采用低压等离子喷涂方法LPPS (Low Pressure Plasma Spraying)在钛合金表面制备了Al-Cu-Fe准晶涂层.通过改变喷涂粉末的成分和粒度大小,研究了喷涂粉末对制备态涂层相结构及微观形貌的影响. 由X-射线衍射XRD(X-Ray Diffraction)、扫描电镜SEM(Scanning Electronic Microscope)分析得出:采用原子比为Al70Cu20Fe10、粒度为-325目的粉末制备的涂层,在800℃下真空退火处理2?h后,结构均匀致密,二十面体准晶相(I相)含量高,并只含有少量的β相.     

异型截面三维编织复合材料细观结构分析

阐述了异型截面三维编织物编织的基本原理,以"口"字型截面为例,系统地分析了携纱器在机器底盘上的运动规律以及纱线在面内和空间的交织运动规律.采用控制体积单元法建立了异型截面三维编织复合材料中除普通方型三维编织复合材料所具有的内胞、面胞和角胞外,在矩形与矩形相连区域的相连内部单胞、相连表面单胞和相连角单胞模型.这些单胞模型的表面与预制件的表面平行,有利于今后的力学性能分析.此外,在假设纱线具有椭圆形横截面的基础上,推导了编织工艺参数之间的数学关系,为进一步分析异型截面三维编织复合材料的力学性能奠定了基础.      

半固态金属材料EMS法制备过程中的微观组织相场法模拟

利用相场法模拟了电磁搅拌法(EMS法)制备半固态金属材料(Al-4Cu-Mg合金)过程中微观组织的演变,分析和讨论了宏微观因素,如扰动强度、各向异性强度、固液相中扩散系数比等对微观组织演变的影响。结果表明:界面层厚度的减小,使得固相颗粒的外形轮廓更接近于圆形;固相中扩散系数增加,可以减少微观偏论析的程度;扰动强度越大,初生相的微粒越细,其形态越趋向于球形。     

Study on the Microstructure and Dielectric Properties of Barium Strontium Titanate Thin Films Prepared by Sol-gel Method

Sr0.5Ba0.5–xBixTiO3 (BST) thin films were fabricated on a Pt/SiO2/Si substrate by the sol-gel method. Then follows an investigation of the influences of bismuth (Bi) on the microstructures and the dielectric properties of Sr0.5Ba0.5-xBixTiO3 (BST) thin films. The micro-structures of the BST thin films were examined by the XRD and the TEM techniques. Tetragonal perovskite crystal grains were observed in BST thin films. Increasing Bi3 doping ration in BST will lead to decrease of the grain size. It is found that Bi3 doping decreases the dielectric loss and improves the frequency dispersion of the BST thin films. Not only is compressed the peak of temperature-dependence of dielectric constant of Bi3 -doped BST thin films but also moves into the low-temperature region. Moreover, the average Curie tem-perature decreases gradually with the Bi3 contents increasing.     

四步法三维编织复合材料细观结构分析

分别通过实验与控制体积方法系统地研究了采用四步法 1× 1方型编织工艺编织的预成形件的纱线结构。提出了纱线椭圆形横截面假设 ,考虑了编织纱线的细度和编织纱线填充因子的影响。根据编织过程中携纱器的运动轨迹特点 ,将预成形件划分为内部、表面和棱角 3个不同的区域 ,分别定义了不同的控制体积单元 ,识别了预成形件的两种局部单胞模型 ,分析了预成形件的纱线构造 ,并导出了编织结构参数之间的关系。为编织复合材料的刚度、强度性能分析提供了充分的条件。     

高温变形参数对TC6钛合金微观组织的影响研究

在热模拟实验和金相实验的基础上,研究了变形参数(变形温度、应变速率、变形程度)对TC6钛合金微观组织的影响。研究结果表明:变形温度对TC6钛合金的变形组织有着显著影响。在两相区,随着变形温度的升高,组织中初生相的含量在减少,而相晶粒的尺寸有先增大后减小的趋势。应变速率对TC6钛合金变形组织中初生相的形态和尺寸有较大影响。较大的应变速率能促进变形时的动态再结晶,有利于晶粒的细化。变形程度存在着一临界值,当超过这一临界值后,变形程度的增加有利于晶粒的细化。     

热处理对BT36高温钛合金组织及性能的影响

BT36是俄罗斯研制的一种600℃高温钛合金,该合金的特点之一是含5%左右的W。本文采用BT36轧棒(20mm)研究了5种不同的热处理制度,进行了金相组织分析和性能测试(包括拉伸、蠕变、热稳定性等)。结果表明,获得片层组织是提高合金600℃持久及蠕变性能的关键,而且需要依靠适当的热处理工艺控制片层的厚度及形貌。BT36棒材通过5重热处理(995℃ 0.5h,AC+970℃ 2h,FC→700℃ 2h,AC+500℃ 15h,AC+650℃ 6h,AC)可获得较好的综合性能。     

钴,钨和钛对镍基单晶高温合金铸态组织的影响

采用正交实验方法研究了Co,W和Ti对镍基单晶高温合金铸态组织的影响.结果表明,Ti元素偏析于枝晶间并扩大了合金的凝固温度范围,从而显著影响铸态合金中的共晶数量,随着Ti含量的增加,合金中的共晶数量大幅度增加.Co使合金的初熔温度略有降低.在具有大量共晶的高W合金的铸态组织中出现了富W相.     

NiAl-30．9Cr-3Mo-0．1Dy合金的微观结构与高温氧化行为

研究了NiAl 30 9Cr 3Mo 0 1Dy合金的微观组织以及在 1300~1500K空气中的恒温氧化行为。实验结果表明,加入微量Dy使合金组织细化,表现为单位体积中共晶团数目增多,Cr(Mo)层片间距减小和Cr(Mo)层片细化。增韧相(Cr(Mo) )与基体相NiAl的互相析出,有利于层状的氧化膜形成,进而提高合金的抗高温氧化性能。合金在 1500K氧化动力学曲线基本上遵循抛物线关系;而氧化温度在 1350~1450K之间,氧化动力学曲线很好地符合立方抛物线关系;当温度为 1300K时,氧化动力学曲线则符合五次方关系。立方抛物线氧化速率常数低于未合金化NiAl的抛物线氧化速率常数,并随着温度降低和氧化时间的延长而逐渐变小,合金的氧化表观激活能为 205kJ/mol。