纳米碳/铝复合材料的制备、界面改性与增强机制研究进展

以石墨烯和碳纳米管为代表的纳米碳是发展结构功能一体化铝基复合材料的理想增强材料,但纳米碳分散难、与铝润湿差及不良的界面结合等限制了增强效果。针对此问题,介绍了纳米碳/铝复合材料熔融铸造和粉末冶金制备方法的改进及新发展的制备技术,从表面化学改性、涂层及纳米粒子修饰方面总结了纳米碳表面处理与增强铝基复合材料的研究现状。基于纳米碳/铝的界面结合机制,综述了表面改性前后反应和扩散型界面的形成过程及它们与机械锚结型界面对载荷传递的影响、改善途径;分析了纳米碳/铝复合材料研究中涉及的主要增强机制、影响因素和增强效果,并展望了提升该复合材料结构与功能性能的研究重点。     

液氧/铝月球火箭发动机设计

本文对含铝(Al)33%的液氧(LOX)单组元推进剂火箭发动机进行方案设计研究。发动机分为挤压式和泵压式两种方案,推力分别为26.69kN 和444.83kN。提出了发动机的计算参数和假定参数。通过讨论发动机的主要分系统如单组元推进剂贮箱、供应管路、泵、涡轮、燃烧室和喷管/出口锥等,指明完成设计程序的关键分析难点和所需数据。与分析结果一起指明一种新组合件:火焰回流捕获器。该装置的功能是阻止火焰峰延伸部分通过推进剂管道进入贮箱。Al/LOX 火箭发动机的主要设计难点是其热流量高,通常比常规火箭发动机高出很多。结果表明:由于热流量太高,挤压式发动机采用超临界 LOX 冷却是不可能的,而泵压式发动机 LOX 流量大,冷却则可以实现。考虑到铝粒在单组元推进剂中的点火延迟和燃烧时间,建议推进剂雾化到200μm 或更小。推进剂中 Al 含量低,导致燃烧长度不能接受。除出口锥以外,Al 和氧化铝的侵蚀不是设计中的主要问题。现在的计算机程度能够预示出口锥造型,这种造型的喷管出口锥不经受颗粒的冲击侵蚀。同时还提出了校验出口锥造型的设计准则。     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料及其口盖的研制

采用一种新型的复合材料替代传统的材料应用于航天产品推进舱上的口盖。经过复合材料制备、预镦粗变形、热轧和冷轧、热处理、表面阳极氧化等工艺过程，成功地制备了ＳｉＣｐ／ＬＤ１０复合材料口盖。探讨了制备过程中的工艺选择和工艺参数，并对复合材料板材的性能进行了测试。     

Al—Si合金激光表面合金化的研究

采用ＣＯ２连续激光器对Ａｌ－Ｓｉ合金进行表面合金化处理。采用近代测试手段对表层的组织结构、相组成、合金化元素的分布及显微硬度进行测试和分析。结果表明，合金化元素和其它一些硬质相固溶到α－Ａｌ中，表面层的显微结构明显细化，显微硬度由基体的８０～９０提高到２５０～２８０。     

月球探测器软着陆缓冲机构着陆性能分析

铝蜂窝缓冲器是月球探测器软着陆机构常用缓冲装置。首先针对简化 二级蜂窝缓冲装置在LS\|DYNA中进行着陆过程大变形模拟仿真分析;其次对探测器机体变 形对着陆性能的影响进行研究。研究结果表明探测器采用多级蜂窝缓冲装置,在着陆过程中 当第一级蜂窝材料完全压缩时,探测器加速度响应最大;由于探测器机体柔性变形改变了相 应连接约束的位置从而使着陆器着陆性能恶化。     

铝粉的辐射热反馈及对固体推进剂压强指数的影响

研究了含铝，含细ＡＰ固体推进剂中铝粉对推进剂表面的辐射热反馈，得出这种反馈是使该推进剂燃速压强指数上升的主要原因之一，在配方中添加超细铝粉可能氏压强指数的上升。     

高强铝合金腐蚀等级的近似量化

飞机主要结构材料——高强铝合金的腐蚀损伤程度的定性检测采用目视法,为了使目视法的评定结果量化或近似量化,本文通过EXCO模拟实验,测量了LY12CZ和7075T7351铝合金在不同腐蚀等级时的最大腐蚀深度;通过对数据的统计分析,建立了二者之间的对应关系,使上述2种高强铝合金的腐蚀等级近似量化.由此,通过腐蚀等级的评定,可以推测LY12CZ和7075T7351铝合金最大腐蚀深度的大致范围,从而提高了目视法的应用价值.      

铝铜镁合金TIG焊结晶裂纹分析

采用鱼骨状可变拘束裂纹试验、ＦｉＳＣＯ试验，针对型号产品生产中遇到的铝铜镁合金ＴＩＧ焊的结晶裂纹进行了分析。结果表明，焊缝组织表现为方向性强的粗大柱状晶，并沿晶界在拉应力作用下形成结晶裂纹。通过改善焊丝合金成分、采用脉冲波形、调整工艺规范参数及热处理工序，从而提高了焊缝的抗裂性，消除了焊接结晶裂纹。     

铝合金真空钎焊用低温铝基钎料的研究

为了避免在铝合金焊接中产生晶粒长大、溶蚀等缺陷,提高铝合金的钎焊质量,本文在Al-Si共晶钎料的基础上加入合金元素Cu和其它微量元素,研制新的低熔点钎料,最后确定新钎料为Al19Cu9Si。该钎料的熔点为543℃,比BAl86.5SiMg钎料的熔点降低了40℃,试验结果表明新钎料具有良好的润湿性、流动性,接头的剪切强度、抗腐蚀性能均满足铝合金钎焊要求。     

腿式着陆器缓冲材料缓冲特性及其表征方法研究

为了研究适合腿式着陆器用缓冲器的缓冲材料,对8种不同规格的薄壁铝管,3种不同规格的铝蜂窝及4种不同规格的泡沫铝在准静态及冲击载荷作用下的压缩特性进行了试验研究,并得出了其相应的应力/能量一应变曲线图.通过对缓冲材料的应力-应变曲线图及压缩特性进行系统的研究分析,得到了5类缓冲材料缓冲特性的表征方法,这些表征方法可以全面地对不同缓冲材料的缓冲特性进行评价,以便指导腿式着陆器用缓冲器的设计.最后结合所提出的缓冲材料缓冲特性的表征方法,对所试验的薄壁铝管、铝蜂窝及泡沫铝这3类不同的缓冲材料的缓冲特性进行了总结,并得到了粗孔的名义压缩强度为0.14～0.15MPa的泡沫铝为在所试验的缓冲材料中,是最理想的腿式着陆器用缓冲材料.