火箭贮箱结构材料应用及发展现状

火箭贮箱是运载火箭的重要组成部件,但服役环境相对恶劣,在储存液体推进剂的同时还承担着复杂的结构载荷。结构材料是贮箱制造发展的根本,也是航天运载器变革的关键。本文主要介绍国内外运载火箭贮箱结构材料的应用及其发展现状,对铝合金、不锈钢、钛合金等金属材料以及复合材料贮箱进行了综述,系统性地总结了贮箱材料的变革历程和应用情况,并对未来贮箱材料的发展方向提出新的见解与展望。     

流变铸造法制备Al_2O_（3P）／ZA4－3复合材料的研究

为提高模用锌合金ＺＡ４－３的性能，扩大其应用范围，本项工作采用流变铸造法成功地制备了性能稳定的Ａｌ２Ｏ３Ｐ／ＺＡ４－３复合材料。对该材料进行了弯曲强度、冲击韧性、压缩强度、硬度及耐磨性等性能试验，结果表明：Ａｌ２Ｏ３ｐ的加入，使锌合金的压缩强度、室温和高温硬度以及耐磨性明显提高，其弯曲强度略有降低，而其冲击韧性下降了　。最后还讨论了成形工艺参数、颗粒含量和颗粒直径对该复合材料性能的影响。     

铝合金含硅量的测定方法

Ｎ２Ｏ－Ｃ２Ｈ２原子吸收光谱法测定卫星系统电池外壳铝合金中的硅含量。讨论了燃烧器高度、燃助比、共振线等测定条件的选择方法，以及酸度、温度和Ｎ２Ｏ－Ｃ２Ｈ２火焰区对测定精度的影响。实际应用证明，该方法灵敏度高，干扰小，选择性和重复性好，并具有操作简便，易掌握，分析周期短等特点；精密度和准确度均能满足卫星系统电池外壳体研制的要求。     

传动系统用TC4钛合金的缺陷容限性能

航空材料的缺陷容限性能是航空产品结构设计的重要依据.以直升机传动系统用TC4钛合金作为对象,开展材料冲击和划痕两种预损伤条件下的缺陷容限性能研究.选取缺陷容限设计典型缺陷尺寸参数制备疲劳试样并开展高周疲劳S-N曲线测试,结果表明:缺陷显著降低TC4钛合金的疲劳极限值,在相同缺陷深度条件下,划痕缺陷的缺陷影响系数Kflaw值为 2.29,显著高于冲击坑缺陷的Kflaw值 1.75.通过对典型试件断口进行分析,获得划痕和冲击坑缺陷疲劳裂纹萌生和扩展规律.其中划痕缺陷失效以多源特征为主,萌生于划痕缺口根部;而冲击坑缺陷疲劳裂纹萌生特征随疲劳加载应力变化,高应力下呈现多源特征,裂纹萌生于缺口表面,低应力下裂纹萌生于缺口次表面位置.     

LD30铝合金与304不锈钢低温钎焊润湿性研究

采用LD30铝合金与304不锈钢低温钎焊工艺进行润湿性研究。通过润湿性研究对比,选用了60Sn-40Pb、Sn-3.5Ag和35Sn-40Pb-25Bi3种 适用于LD30铝合金和304不锈钢的低熔点钎料,并针对每种钎料选取与之相匹配的钎剂。分析了接头的微观组织、化合物相成分和X射线探伤。结果表明:60Sn-40Pb 和35Sn-40Pb-25Bi与H₃PO₄组合在304不锈钢上润湿性很好;不锈钢与镀镍层铝合金钎焊试验时,60Sn-40Pb和35Sn-40Pb-25Bi与50% H₃PO₄+50%乙二醇组合润湿性很好;Sn-3.5Ag 钎料润湿性相对较差。      

快速凝固Al88Ce2Ni7Fe3非晶铝合金初生型晶化的研究

用X光衍射和透射电镜研究证实快速凝固Al88sCe2Ni7Fe3非晶铝合金晶化过程中的初期阶段为初生型晶化。初生相α－Al的结晶体积分数和纳米晶体尺寸随退火温度的升高表现出非同步增长行为：前者逐渐增加而后者变化不明显。不同退火态样品的小角X光散射结果表明，非晶基体中不断析出的纳米晶α－Al粒子，由开始的低温稀疏分布转向高温密集分布。根据实验结果，分析和讨论初生相α－Al的体积分数、晶粒数目、粒子尺寸及粒子分布在初生型晶化过程中的变化规律，为纳米晶α－Al粒子强化非晶基体提供了清晰的物理图像。     

硝化纤维素溶液冰冻过程中的折光指数增量

用定量体积排斥色谱（ＳＥＣ）的方法,以示差折光检测器的响应为基础,测定了硝化纤维素溶液冰冻及其加热以后的折光指数增量。结果表明：冰冻后,由于分子链发生链内凝聚（缠结）,硝化纤维素分子链周围溶剂化溶剂分子数减少,使硝化纤维素溶液的示差折光指数增量增加。加热后,由于硝化纤维素分子链获得能量,链内缠结点解开,溶剂化溶剂分子数增加,造成硝化纤维素溶液的折光指数增量降低。由此建立了以折光指数增量为基础,估算硝化纤维素分子在溶液中完全伸展时每个链段上的溶剂化溶剂分子数的理论公式,并且估算出常温下每个硝化纤维素链段就吸附有１３个溶剂化溶剂分子,这对建立硝化纤维素这类半刚性高分子链凝聚过程和凝聚态结构的物理图像具有重要意义。     

提高某铝合金薄壁深孔零件加工质量研究

通过分析某铝合金薄壁深孔零件在加工过程中存在的问题基础上,采用了拉镗拉铰加工内孔,再以轴向定位夹紧的方式加工外形的思路,该方法保证了零件加工精度,解决了该铝合金薄壁深孔零件的加工问题,完全满足生产实际需要,质量稳定可靠,可为类似零件加工提供参考。     

钛合金零件钻削过程仿真与试验研究

钛合金被广泛用于航空工业中,譬如民用飞机吊挂滑轨等典型结构的制造。钛合金作为难加工材料,通常使用钻削的方法进行加工,不同的钻削参数对应不同的钻削温度和钻削力,而钻削温度和钻削力对加工精度影响较大。为使加工参数和加工精度得到很好地匹配,借助Deform 3D有限元仿真软件建立了钛合金热应力耦合有限元模型,通过软件仿真研究钛合金滑轨在加工过程中的钻削力以及钻削温度。首先,对钻头和钛合金试件进行网格划分。其次,建立材料本构模型和切屑分离标准,使用仿真软件得到加工过程的钻削力和钻削温度。最后,采用试验方法获取钻削温度和钻削力,与仿真结果进行对比。结果表明:仿真结果与试验较为吻合,仿真能输出有效的钻削力和钻削温度。     

振动辅助钻削对CFRP/钛合金叠层结构孔径阶差影响规律实验研究

在飞机部件装配过程中,CFRP/钛合金叠层结构的连接十分常见,而由于两种材料迥然不同的材料性能,导致制孔后存在孔径阶差,严重影响了CFRP/钛合金结构的疲劳强度。本文开展了低频轴向振动辅助钻削的正交实验,分析了低频振动辅助钻削工艺参数与切削力和切屑形态的关系以及工艺参数对CFRP/钛合金孔径阶差的影响。结果表明,由于低频振动辅助钻削刀具的周期性进给,钛合金切屑由连续长切屑变为扇形短屑,减少了对CFRP的扩孔效应,钻削区域切削热降低,平均轴向力降低;另外,振幅和进给量对孔径阶差的影响较为显著,而主轴转速的影响较小,且孔径阶差随着振幅的增大先减小后增大,随着进给量的增大而增大。通过试验验证和分析,确定面向孔径控制的最优工艺参数组合方案：主轴转速为600 r/min、进给量为0.02 mm/r、振幅为150μm。