高可靠性陶瓷轴承技术研究进展

陶瓷轴承具有长寿命、耐高温、耐腐蚀和超高速等优异的综合性能,已经在航空航天及装备制造领域中得到应用.介绍了陶瓷轴承的发展背景,归纳了陶瓷材料技术研究进展,概括了陶瓷滚动体毛坯和成品的无损探伤技术和方法,阐述了陶瓷滚动体表面低损伤加工的必要性,探讨了陶瓷轴承的润滑行为和热行为,提出了陶瓷轴承的失效模式和设计准则,分析了陶瓷轴承的结构和性能设计方法,给出了部分典型应用和极限性能试验情况,展望了高性能陶瓷轴承技术的发展趋势.为继续深化陶瓷轴承技术研究、攻克极限工况下的陶瓷轴承关键技术、发展面向工况的轴承设计制造技术、实现高性能陶瓷轴承的技术转化和推广应用、解决高端装备的公共轴承技术难题提供技术基础.     

栅极偏压对纳米金刚石薄膜沉积过程的影响

在HFCVD系统中施加栅极偏压和衬底偏压,采用双偏压成核和栅极偏压生长的方法成功制备了高质量的纳米金刚石薄膜.采用显微Raman高分辨率SEM和AFM等现代理化分析手段分析纳米金刚石膜的微结构,结果表明双偏压显著促进了金刚石的成核密度,平均晶粒尺寸在20 nm以内.试验观察和理论分析表明栅极偏压促进了热丝附近的等离子体浓度,提高了衬底附近的碳氢基团和氢原子浓度,提高了金刚石的成核密度、在保持晶粒的纳米尺寸的同时保持了较高的成膜质量和较低的生长缺陷.     

陶瓷基复合材料高精度宏细观统一本构模型研究

基于高精度通用单胞模型(HFGMC)建立了陶瓷基复合材料(CMCs)的宏细观统一本构模型.首先基于CMCs的细观结构和损伤特点建立代表体元(RVE)并定义细观损伤变量.然后采用HFGMC模型计算细观损伤变量的演化,由此获得宏观应力应变曲线,从而建立了CMCs的宏细观统一本构模型.采用该本构模型预测了CMCs的宏观应力应变曲线,与实验结果吻合良好.结果表明该本构模型能够模拟CMCs的拉伸与损伤行文,为CMCs强度分析提供了有效手段.      

温度对磁屏蔽霍尔推力器磁场构型的影响研究

霍尔推力器磁路设计主要通过常温静态磁场仿真得到，并实测推力器非工作状态常温磁场进行复核。大功率霍尔推力器将面临更为严峻的热问题，推力器工作时磁路系统受高温影响，因此在常温下仿真得到的磁场位形会因温度升高而产生偏移，不能反映推力器真实工作时的磁场情况。为研究霍尔推力器工作时热量对磁路系统的影响，通过热磁耦合仿真对10kW磁屏蔽霍尔推力器的热态磁场分布进行研究，并对热态、常温仿真结果进行了对比，发现在阳极附近的径向磁感应强度Br的差异比放电室出口更大。常温设计的磁屏蔽构型在热态时偏离磁屏蔽，磁场和壁面最大不符合度达到13%，通过陶瓷出口型面修正后重新获得磁屏蔽效果，使最大不符合度降低到4.8%以下。合理热设计有助于降低热载荷，热仿真得到磁路系统最高温度低于500℃，低于0.78倍的居里温度Tc磁性急剧转变点，不会出现磁性能急剧下降，但热量对磁屏蔽霍尔推力器磁场构型的影响是应该考虑的。     

双损耗Al2O3基多孔吸波材料的制备及其吸波性能

基于片状Al₂O₃陶瓷互锁结构强度高的特点,制备出夹杂石墨的高气孔率的Al₂O₃多孔陶瓷,并通过原位还原在多孔骨架中制备出Ni微粒,形成一种轻质的双损耗陶瓷基吸波材料。通过XRD、FE-SEM和EDS研究了还原温度对多孔吸波材料的组成、微观形貌、元素分布和吸波性能的影响。结果表明,还原温度升温至700 ℃可将多孔网络中Ni完全还原,形成以堆叠互锁Al₂O₃为基,夹杂片状石墨和孔表面覆盖Ni微粒的双损耗轻质吸波材料。当复合材料厚度为6.5 mm时,最小反射损耗为-35.01 dB,有效吸收带宽达到1.75 GHz。片状Al₂O₃锁定的石墨片构筑的导电网络,Ni微粒与基体之间的极化效应等共同促进复合材料良好的微波吸收性能。     

SiCO陶瓷隔热复合材料TaSi2-MoSi2硼硅酸盐玻璃涂层制备与性能

为了提高SiCO陶瓷隔热复合材料的抗氧化抗热震性能,通过刷涂法制备SiCO陶瓷隔热复合材料TaSi_2-MoSi_2硼硅酸盐玻璃涂层,借助扫描电镜、X射线衍射等手段对硼硅酸盐玻璃含量分别占23%、31%、38%、41%的涂层进行微观形貌和相组成分析,对不同含量的涂层进行1 500℃氧化5 min,取出后冷却至室温的重复循环试验。结果表明:在循环次数达到25次,氧化总时间达到125 min后,硼硅酸盐玻璃含量占38%的TaSi_2-MoSi_2硼硅酸盐玻璃涂层表面具有最少的孔洞和裂纹,涂层的失重率为-2.1%,说明该涂层具有最好的抗氧化和抗热震性能。。     

纤维增强陶瓷基复合材料中纤维增韧分析模型

对于单向纤维增强陶瓷基复合材料，在考虑纤维桥联和纤维拔出两种主要增韧机理的基础上，建立了研究紧凑拉伸试样断裂行为的理论模型，并利用该模型计算了裂纹扩展的Ｒ－阻力曲线和载荷／位移曲线，计算结果表明：由于纤维桥联与拔出，使得Ｒ－曲线和载荷／位移曲线呈现明显的非线性行为，纤维桥联是主要增韧机制。体积分数５０％ＳｉＣ１／ＬＡＳ复合材料断裂韧性的计算值与实验值吻合。     

氧化铝短纤维增强ZL109铝合金复合材料的组织与性能的研究

本文以氧化铝短纤维为增强体,用挤压铸造技术制备了氧化铝/铝合金复合材料。研究了复合材料的组织与性能。研究结果表明,纤维在复合材料中分布均匀,与基体结合良好;氧化铝纤维有利于铝硅合金中硅相的非均质成核;和基体合金相比,复合材料具有更高的常温及高温强度、硬度和良好的耐磨性能,是一种性能优异的金属基复合材料。     

Silver Film Growth on Glass Ceramic by Radio Frequency Magnetron Sputtering

Thin silver films are deposited by radio frequency magnetron sputtering on glass ceramic at room temperature.Variations of sputtering power,bios voltage and power density are carried out for each deposition,then parts of as-deposited samples are subjected to annealing at 600 ℃ within a vacuum chamber.Structural properties are studied by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscope(SEM)and laser scanning confocal microscope(LSCM).It is shown that structural properties have a strong dependency on sputtering power and annealing temperature.Electrical contact resistance measured by a four point probe instrument is directly affected by the thickness of films.It is also found that the film conductivity,especially in thinner films,is improved by the increasing grain size.Finally,the film adhesion is observed by scratch tests.And the adhesive ability deposited by radio frequency magnetron sputtering shows a better performance than that produced by traditional methods.