航天运载器舵类传动机构间隙影响研究

舵类传动机构内存在的间隙是影响航天运载器飞行稳定性、机动性和控制精确性等指标的关键因素.本文先依据影响特性将航天运载器舵类传动机构中存在的各种间隙归结为:连杆配合类间隙、摇臂配合类间隙和舵轴配合类间隙;然后基于运动学分析提出了三类间隙影响的理论分析方法,而后与多体动力学软件ADAMS的仿真结果进行对比与分析.研究表明本文所提理论分析方法可准确估计三类间隙对传动机构的影响,满足实际工程间隙超差影响分析的需求.     

ZL114A合金冷态焊接微观组织与力学性能

采用扫描电镜、能谱分析、金相显微镜、维氏硬度仪与WDW-100KN万能拉伸试验机研究ZL114A合金冷态焊接后的微观组织与力学性能,结合SYSWELD有限元仿真计算冷态焊接过程中的温度场分布。结果表明:ZL114A板片试样在20V,24A冷态焊接参数下,最大熔池直径为6mm,焊接峰值温度约为512℃;常规T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度分别为334,276MPa,7.4%与68HV,经ZL114A冷态焊接处理后分别为156,108MPa,12.8%与60HV,强度分别降低53.3%与60.9%,伸长率提高72.9%,选用ZL205A冷态焊接与本体加工4mm圆孔性能基本相当,平均抗拉强度、屈服强度与伸长率约为232,218MPa与3.8%;T6态下沿晶界分布的初生与二元共晶Si相形貌主要呈球状,断裂机制以韧窝断裂为主,附带一定数量的沿晶断裂,经冷态焊接处理后的材料组织状态由T6态转变为固溶空冷态,ZL114A冷态焊接后沿晶界分布的Si相受焊接高温作用团聚在一起,Mg与Si元素叠加分布在晶界区域,Cu,V,Mn等元素在焊接加热过程中固溶进入初生α-Al基体内部,之后沿晶界析出部分Al2Cu强化相。     

真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝组织性能影响研究

通过选用不同厚度与状态的焊接副与焊丝,完成了Al-Sr中间合金硅相变质ZL114A合金的氩弧焊堆焊处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用电子测氢仪、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝区域微观组织与力学性能的影响。结果表明：焊接副与焊丝经真空脱氢处理,氢含量由0.64×10_-6降至0.26×10_-6,24mm与12mm壁厚焊缝区域气泡数量各降低71.4%与60%,气泡直径由2.3mm与1.8mm降至1.4mm与1.2mm,面密度各降低77.7%与81.8%。沿晶界均匀分布的初生与共晶Si相经Sr元素变质处理,形貌由针状转变为球状,颗粒尺寸由106μm降至12μm,12mm壁厚焊缝区域平均抗拉强度、屈服强度、延伸率与断面收缩率分别为364MPa、332MPa、9.8%与14.2%。焊缝区域T6态微观组织主要由初生α-Al、初生与共晶Si相及Mg₂Si时效相组成,断口表面晶界处硬脆Si相颗粒直径约为4μm,Mg₂Si时效相呈长棒状,长宽比约为15.2,经真空脱氢处理,断口韧窝形貌由椭圆状过渡为球状,断裂机制由沿晶断裂演变为韧窝断裂。     

Te、Sb对ZL114A合金T6态微观组织与力学性能的影响

通过在ZL114A合金熔炼过程添加Te、Sb元素完成了硅相变质处理,利用电感耦合法(ICP)测定了材料的化学成分,分别采用差热分析(DSC)、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)全面分析了合金在不同T6热处理态下的力学性能、晶界Si相形貌与组织演化规律。结果表明,随着固溶/时效温度的增加,晶界处Te、Sb元素溶入初生α-Al基体内部的数量与密度连续增加,晶界处Al₄(Te,Sb)低熔点共晶相的数量不断减少,520℃～530℃范围内吸热峰峰值连续上升,晶界处Si相组织形貌由针片状、多边形状与长棒状演变为短棒状、椭圆状与球状,球形平均粒径仅为9μm；Si、Mg元素溶入初生α-Al基体的数量与密度、淬火瞬间Si相的固溶过饱和度随之增加。聚乙二醇淬火介质下经545℃固溶20h与170℃时效10h,合金材料平均抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率与维氏硬度高达360MPa、307MPa、10.4%、13.8%与122,断口表面以韧窝断裂为主,伴生少量沿晶断裂带,Mg₂Si强化相平均长度约为224nm。     

真空脱氢对Sr变质ZL114A焊缝组织性能影响

采用电感耦合法(ICP)、电子测氢仪、万能试验机、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)与透射电镜(TEM)研究了真空脱氢对Sr变质ZL114A合金焊缝区域微观组织与力学性能的影响。结果表明:焊接副与焊丝经真空脱氢处理,氢含量由0.64×10~(-6)降至0.26×10~(-6),24与12 mm焊缝区域气泡数量分别降低71.4%与60%,气泡直径由2.3,1.8 mm降至1.4,1.2 mm,面密度各降低77.7%,81.8%。沿晶界均匀分布的共晶Si相经添加Sr元素后,形貌由针状转变为球状,颗粒尺寸由106降至12μm,12 mm焊缝区域平均抗拉强度、屈服强度、延伸率与断面收缩率分别为364 MPa,332 MPa,9.8%与14.2%。T6态微观组织主要由初生α-Al、初生及共晶Si相与Mg_2Si相组成,断口表面硬脆Si相颗粒直径约为4μm,Mg_2Si相呈长棒状,长宽比约为15.2,经真空脱氢处理,断口韧窝形貌由椭圆状过渡为球状,断裂机制由沿晶断裂演变为韧窝断裂。     

挤压-固溶态7A43铝合金的室温压缩微观组织及变形行为EI北大核心

采用Gleeble-3500试验机对挤压-固溶态7A43铝合金(Al-6.0Zn-2.1Mg-0.15Cu-0.15Zr,质量分数/%)进行应变速率为0.001~1 s^(-1)、变形量为50%的室温压缩变形,并借助扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子显微分析(EBSD)以及X射线分析(XRD)等手段对变形微观组织进行表征。结果表明,随着变形速率的提高,整体晶粒尺寸因畸变程度增加而减小的同时,合金内部晶格应变和位错密度逐渐增大。高应变速率条件下微观组织中的亚结构组分增加,粗大纤维组织被细小的等轴晶粒取代。测得的应力-应变曲线表明,累积应变量和应变速率对流变应力水平具有较大影响,基于得到的实验数据构建了Fields-Backofen(F-B)本构方程,预测值和实验值之间的相关系数(R)和平均绝对相对误差(AARE)分别为0.991069和3.667%,表明所建立的模型较准确地描述了7A43铝合金室温变形流变行为。     

挤压-固溶态7A43铝合金的室温压缩微观组织及变形行为

采用Gleeble-3500试验机对挤压-固溶态7A43铝合金(Al-6.0Zn-2.1Mg-0.15Cu-0.15Zr,质量分数/%)进行应变速率为0.001～1 s^-1、变形量为50%的室温压缩变形，并借助扫描电子显微镜(SEM)、背散射电子显微分析(EBSD)以及X射线分析(XRD)等手段对变形微观组织进行表征。结果表明，随着变形速率的提高，整体晶粒尺寸因畸变程度增加而减小的同时，合金内部晶格应变和位错密度逐渐增大。高应变速率条件下微观组织中的亚结构组分增加，粗大纤维组织被细小的等轴晶粒取代。测得的应力-应变曲线表明，累积应变量和应变速率对流变应力水平具有较大影响，基于得到的实验数据构建了Fields-Backofen (F-B)本构方程，预测值和实验值之间的相关系数(R)和平均绝对相对误差(AARE)分别为0.991069和3.667%,表明所建立的模型较准确地描述了7A43铝合金室温变形流变行为。