高强铝合金中间相Al2 Cu,Al2 CuMg和MgZn2性能的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势方法,计算Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金主要中间相Al2 Cu,Al2 CuMg和MgZn2的结合能、形成焓、弹性常数及态密度。计算结果表明：3相结合能按MgZn2>Al2 CuMg>Al2 Cu顺序递减;形成焓按MgZn2>Al2 Cu>Al2 CuMg顺序递减;Al2 Cu具有很高的弹性模量,同时具有一定的塑性,可以作为合金的强化相;Al2 CuMg是典型的脆性相,并表现出明显的各向异性,容易诱导产生裂纹;MgZn2具有良好的塑性,同时熔点较低,是合金的主要强化相;3相中均存在离子键的相互作用,提高了结构稳定性;通过适当降低Cu,Mg含量,提高Zn的含量,有利于生成MgZn2相,进一步提高合金的综合性能。     

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。     

Ti2AlNb合金双层辉光等离子表面渗钼的扩散行为研究

Ti2AlNb合金(O相)具有高的比强度、断裂韧性以及优良的抗蠕变性能,因而在航空制造中成为一种颇具吸引力的高温结构材料.但是,较差的耐磨性是其主要的缺陷并限制其实际应用.为解决这一问题,对Ti2AlNb合金进行双层辉光等离子表面渗Mo.探讨主要工艺参数对Mo的扩散行为的影响.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和辉光放电光谱仪(GDS)分析表面合金化层的成分分布和微观结构.测定从表面到中心的显微硬度变化曲线.结果表明温度与时间均对扩散过程具有显著的影响.最后通过回归分析计算出在优化的工艺温度980℃下的扩散系数.     

航空发动机燃烧室火焰筒掺混区特性的研究

采用FLUENT6.2软件对某型航空发动机燃烧室火焰筒掺混区的典型工作状态进行了三维两相湍流燃烧温度场、速度场及油滴轨迹的数值计算。通过对计算结果的分析,得出掺混区的特性:掺混区的冷、热区决定出口温场的冷、热区;掺混区燃烧效率对燃烧室效率有一定的影响;高负荷状态的速度场均很相似;随着负荷的增加,油滴轨迹呈减小趋势,模拟计算结果与试验结果及燃烧室工作特点基本一致。     

金属/水反应冲压发动机内流场数值模拟

基于燃气发生器式金属/水反应冲压发动机的构成形式,建立了发动机补燃室内流场两相反应计算模型,并在该模型下对给定的贫氧推进剂配方,及某模型发动机进行了模拟,得出了不同水喷射雾化角、铝颗粒燃烧模型、铝颗粒初始直径下反应物和产物组分、温度等发动机参数的变化趋势。结果表明,水喷射雾化角大有利于水滴蒸发及其与燃气的掺混;两种不同的铝颗粒燃烧模型结果差别不大;铝颗粒初始直径的大小对发动机性能有显著影响。     

可变内收缩比侧压式进气道自起动性能

为了寻求一种实现进气道自起动的方法,在数值模拟结果的前提下,开展了可移动唇口板的侧压式进气道自起动特性风洞实验。数值模拟结果发现,在侧压式进气道唇口板逐级后移和前伸过程中,存在起动迟滞现象。通过移动唇口板减小内收缩比,侧压式进气道能够实现自起动。实验结果表明:在来流Ma3.85条件下,唇口板后移时,该模型侧压式进气道自起动内收缩比在1.24至1.28之间,对于已起动的侧压式进气道,唇口板前伸到内收缩比为Ric=1.33,该进气道仍起动。     

碳化硅反射镜材料性能预测

预测了反应烧结SiC（RBSiC）的物理及部分力学性能与游离Si含量的变化关系，并对预测值与测量值进行比较以验证其符合程度。经预测，随Si含量的增加，RBSiC的密度呈线性下降，尤其是气孔对材料密度的影响非常明显;线膨胀系数和热导率均应呈加速上升趋势，比热容稍有下降；各模量均有下降趋势。随着气孔的增加，RBSiC的膨胀量变化不明显，比热容和热导率均呈减速下降趋势。RBSiC测量值与预测值产生偏差是因为材料中Si含量的增加导致缺陷增多以及计算性能用数据有偏差所致，但预测仍能较符合RBSiC性能随Si含量变化趋势，因此认为预测值较为合理可作为性能参考值使用。     

W含量对单晶镍基合金组织与性能的影响

通过对两种成分单晶镍基合金进行蠕变曲线测定,长期时效处理及组织形貌观察,研究了元素W含量对单晶合金组织与性能的影响.结果表明:在Ni-A1-Cr-Ta-Co-x%W-5.5%Mo系单晶合金中,4wt%W合金在982℃,200MPa条件下,具有较长的蠕变寿命,随W含量增加到6wt%,合金的蠕变寿命明显降低.高W合金在有/无应力时效期间,析出针状μ相,使合金基体出现难溶元素的贫化区,是导致合金蠕变寿命降低的主要原因.其中μ相在(001)晶面沿<110>方向呈相互平行、或垂直的针状形貌析出,沿{111}晶面呈片状方式生长,且与γ′相相邻.     

Hf和Zr在高温材料中作用机理研究

在高温合金中,元素Hf和Zr可以促进γ γ′共晶、MC(2)碳化物、M2SC碳硫化物和Ni5M相的形成,改变草书状MC和M3B2成为块状并且通过净化晶界或枝晶间自由态的S来提高这些薄弱部位的结合强度,从而延迟裂纹的形成和扩展.Hf和Zr可提高铸造高温合金室温拉伸和中温持久的强度和塑性.Hf,Zr抑制次生碳化物M23C6和M6C的生成,从而提高了合金在高温长时热暴露时的显微组织稳定性.Hf,Zr降低合金的初熔温度,Ni5Hf和Ni5Zr相的初熔被认为是Hf,Zr影响初熔的主要原因.通过1150℃/8h的预处理,Ni5Hf以Ni5Hf γ(C)→MC(2) γ反应或者固溶两种方式被消除.元素Hf可以缩小枝晶间失去毛细管补缩能力和固相线之间的温度范围,还能降低枝晶间液池沟通所需的液体量.在凝固后期枝晶间的富Hf熔体具有很好的流动性、浸润性和趋肤效应,这些都是降低合金热裂倾向、提高合金可铸性和焊接性能的有利因素.具有高的化学活性的富Hf液膜容易在铸件表面形成Hf2O薄层.Hf和Zr是钎焊用中间层合金的降熔点元素.根据凝固过程中富Hf,Zr熔体的成分最终发展出Ni-18.6Co-4.5Cr-4.7W-25.6Hf和Ni-10Co-8Cr-4W-13Zr两种中间层合金,使单晶高温合金的无Si、B连接成为现实.还发展出了定向凝固片状Ni3Al/Ni7Hf2共晶合金,成分为Ni-5.8Al-32Hf和Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W.Ni-5.8Al-32Hf合金的最佳凝固条件为温度梯度G=250℃·cm-1和凝固生长速率R=5μm·s-1;Ni-4Al-26Hf-8Cr-4W,凝固条件为G=350℃·cm-1和R=1μm·s-1.     

PAEK/BMI共混体系分相机理及其层状体系相形态的初步研究

采用原子力显微镜研究了PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理和层状体系固化后的相形态结构.通过AFM可以清楚地观察到,PAEK含量较低时,分相机理是成核-增长机理(Nucleation and Growth mechanism,简称NG),形成典型的海岛分相结构;随着PAEK含量的增加,分相机理变成旋节线相分离机理(Spinodal Decomposition,简称SD),形成了典型的双连续结构,随着PAEK的含量进一步增大,形成典型的相反转结构,SEM观察证实了AFM观察的相分离机理.同时共混物的冲击强度在PAEK含量为20phr时出现了一个峰值,此时共混体系的冲击强度提高了近2倍.通过SEM研究PAEK/双马来酰亚胺层状体系,发现PAEK膜与BMI相互接触的区域,由于相互扩散出现了类似共混体系的相形态结构,其中由于BMI的扩散能力较PAEK较强,发现在PAEK相出现大量BMI颗粒,这种结构对于提高双马来酰亚胺树脂的韧性非常有利,通过研究PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理及其层状结构的相形态结构,从而为PAEK膜"离位"增韧BMI树脂基复合材料打下基础.