磁力研磨法去除燃油喷嘴积碳的试验研究

针对燃油喷嘴大修再制造中积碳难去除的问题。利用扫描电子显微镜（SEM）分析喷嘴表面积碳的微观形貌和成分组成，为磁力研磨技术去除积碳方法的确定和工艺研究奠定基础。从旋转磁场的产生原理、磁针在磁场中受力和磁针在磁场中运动三方面综合分析了磁力研磨法的材料去除机理。采用电磁研磨装置对喷嘴进行积碳去除试验，运用响应面分析法分析旋转磁场转速、磁针的型号尺寸和研磨时间的交互作用对材料去除量和表面粗糙度的影响规律，确定试验的最佳工艺参数。最优的工艺参数为：磁针型号尺寸Ø0.8 mm×5 mm，旋转磁场转速1 000 r/min，研磨时间40 min。通过微观形貌的观测以及表面应力检测分析，综合评价研磨后的喷嘴表面质量。结果表明，研磨后的喷嘴表面积碳基本去除，表面光滑，残余应力明显下降，金相组织完好。经过专业测试，研磨后的残余积碳小于技术要求规定值。采用磁力研磨技术，可以有效去除燃油喷嘴表面积碳，去除效率高，技术环保，满足绿色再制造的要求。     

Novel active driven drop tower facility for microgravity experiments investigating production technologies on the example of substrate-free additive manufacturing

Through the striving of humanity into space, new production processes and technologies for the use under microgravity will be essential in the future. Production of objects in space demands for new processes, like additive manufacturing. This paper presents the concept and the realization for a new machine to investigate microgravity production processes on earth. The machine is based on linear long stator drives and a vacuum chamber carrying up to 1000?kg. For the first time high repetition rate and associated low experimental costs can provide basic research. The paper also introduces the substrate-free additive manufacturing as a future research topic and one of our primary application.     

铬硅共沉积及渗后热处理对不锈钢力学性能的影响

用原位化学气相沉积方法在Cr17Ni2钢表面共渗铬硅,通过工艺优化,获得了含铬27wt%、含硅2wt%左右的渗层,渗层厚度约为120μm,渗层为单相的α固溶体。共渗后的热处理工艺对渗后材料的力学性能有较大的影响。     

真空羽流气相沉积污染初步研究

从固体表面对气体分子的作用着手分析气相羽流沉积污染的内在机理,阐述了固体表面对气体分子的物理吸附、化学吸附特性,给出吸附速率方程、脱附速率方程以及沉积速率方程,并通过区分贴壁吸附层、物理吸附层,重点研究了物理吸附层的脱附速率。选取有代表性的CO₂、NH₃、H₂O以及N₂H₄等气体,确定其物理吸附层脱附模型的参数,得到了与经验脱附率曲线较为一致的理论脱附率曲线。分析了单组元肼催化分解姿控发动机对太阳能帆板的气相沉积污染。     

锥筒型喷管内壁化学铣切工艺优化

锥筒型喷管内壁化学铣切后同一产品不同部位化铣槽深尺寸散差较大,且不同批次产品铣切后槽深尺寸散差波动也较大,对装配后产品稳定性造成了一定影响。分析认为:由于锥筒型喷管内壁零件的特殊性,化学铣切时零件不同部位溶液的扩散能力不同,导致不同部位铣切速率差异较大,最终不同部位铣槽深度散差较大。根据零件结构特点,设计出新型化学铣切转动装置,该装置实现了零件双向组合旋转,显著降低了零件不同部位溶液扩散差异性,提高了产品化学铣切槽深度尺寸均匀性。此外,研究了1Cr18Ni9Ti材料零件化学铣切时,杂质离子对铣切稳定性的影响,并确定了极限浓度,建立了杂质含量与零件铣切数量的对应关系,以此监测溶液质量,提高了化学铣切稳定性。     

化学非平衡效应对返回舱再入气动力特性的影响

高空高马赫数条件下,化学非平衡效应将对飞行器气动特性产生影响,影响飞行器气动布局优化和飞行弹道设计。文章通过三维化学非平衡流动求解程序,针对再入返回器开展数值研究与机理分析,通过对比完全气体模型和化学非平衡气体模型获得的气动力参数,揭示化学非平衡效应对流场结构和气动力特性的影响和规律。结果表明,对Apollo的气动力计算结果验证了模型和计算方法;化学非平衡效应影响下,激波层内化学反应消耗大量能量,致使激波脱体距离减小,气体压缩性增强;典型状态高度为70 km,Ma=30条件下,化学非平衡效应导致返回器升力系数增大约6%、阻力系数增大约1.3%～3.3%、升阻比增大3%左右、俯仰力矩系数增大,从而使配平攻角减小约2.5＆#176;;通过机理分析,发现化学非平衡效应影响下表面压力系数发生变化的原因是飞行器周围激波形状及驻点压力改变,表现为气体沿流线经激波层、压缩区和膨胀区的历程变化;对于钝体形状的返回器,迎风面前体压力系数增加和后体压力系数降低,造成轴向力和法向力系数增大。     

C/C-TaC复合材料制备技术研究

难熔金属碳化物的加入可有效提高C/C材料的抗烧蚀性能,并成为近年来国内外研究的热点。文章主要介绍了中南大学在难熔金属碳化物TaC改性C/C材料制备技术方面的研究工作,主要包括含有Ta₂O₅的树脂/沥青浸渍-高温处理原位反应生成TaC的工艺方法、用含有有机Ta的树脂浸渍-高温处理原位反应生成TaC的工艺方法、预制体编织过程中加入TaC制备C/C-TaC的工艺方法、基于化学气相渗透法制备TaC及SiC/TaC中间界面层改性C/C材料的工艺技术以及基于化学气相沉积法制备抗烧蚀TaC及SiC/TaC难熔金属碳化物涂层的工艺技术。     

反应气体配比对C/SiC复合材料ICVI工艺沉积性能的影响

研究了均热法化学气相渗透工艺过程中反应气体浓度、配比及流动对沉积物和复合材料性能的影响，提出了一种简单反应气体在线监控法。XRD分析结果表明，当H2／MTS摩尔比在2－5之间时，可沉积出纯净均匀的碳化硅基体；而H2／MTS摩尔比小于1时，沉积物中含有大量自由碳。SEM分析表明，甲基三氯硅烷的浓度对沉积速率和沉积深度影响很大，随着甲基三氯硅烷的浓度减小，沉积深度增大，但甲基三氯硅烷的浓度减小引起沉积速率下降，沉积周期延长，确保护内反应气体流动畅通，可提高沉积的均匀性和沉积速率。     

异形构件化学气相沉积SiC涂层的数值模拟

根据化学气相沉积(CVD)工艺制备SiC陶瓷涂层的工艺特点和典型异形构件的结构特点,建立了异形构件表面化学气相沉积SiC涂层的数学模型。利用该模型,对CVD法在典型异形表面制备SiC涂层进行了数值计算和分析。计算结果显示,带有斜面的构件对CVD SiC沉积过程有显著影响,在反应器大小允许的情况下,构件放置时,斜面与水平面的夹角越小越好,并尽可能将构件长的一面与水平面平行,这样有利于沉积的涂层均匀。此外,对于带有台阶的构件来说,正放的构件表面浓度大于倒放的构件,而浓度梯度则小于倒放的构件。因此,在实际应用中,应尽量使台阶部分放在气流的下游。上述研究结果对CVD工艺制备SiC涂层的优化具有一定的指导意义。     

飞行器风洞模型的快速制造技术

基于快速成型技术,提出了飞行器风洞模型的快速制造技术方案。通过研究测压风洞模型的尺寸补偿、孔道设计及结构布置规律,发展了孔道一体化测压模型的快速制造技术;发展了结构相似气动弹性模型的设计与制造方法,并通过模态实验校核了精度;通过快速成型技术与电化学沉积技术的结合,发展了金属-树脂复合测力模型的快速制造方法,提高了模型的强度和刚度;论证了该技术在周期和成本等方面的优越性。该技术克服了传统加工的局限,提供轻质风洞模型制造的高精度、短周期、低成本的整体解决方案,为发展新型试验技术等提供基础,这能够提升风洞模型设计与制造的自动化水平,有助于该领域传统技术的革新,对新型飞行器的研制具有重要意义。