钛基梯度功能涂层组织和腐蚀行为研究

为开发在高温环境、大温差条件下具有热应力缓和功能的新型耐蚀涂层,应用Nd:YAG激光在钛合金表面制备了钛基FGM和N-FGM,观察了微观组织,测量了显微硬度变化规律以及FGM和Ti600基体的耐腐蚀性能。结果表明,原位合成的TiC球状增强体弥散分布在FGM中,主要呈3种不同的形态:粗大的或不完整的树枝晶,相对较为细小的等轴或近似等轴晶和细小短纤维状晶。由于快速凝固的微观结构和大量弥散均匀分布的TiC增强相,FGM和N-FGM显微硬度值均较高,平均约为1450HV,是Ti600基材(310HV)的4.5～5倍。且随梯度层中TiC增强相含量的减少,FGM显微硬度值连续梯度降低。Ti600基体和FGM耐蚀性均较好;极化电位较低;自腐蚀电流密度小,在10-8 A.cm-2范围。FGM耐蚀性能较Ti600得到提高,腐蚀电流密度和电阻值分别为Ti600的0.72和1.31倍。     

湿热-高温循环老化对碳纤维增强双马树脂基复合材料界面性能的影响EI北大核心CSCD

采用层间剪切的测试方法,研究了湿热-高温循环老化对碳纤维双马树脂基复合材料界面性能的影响,分析了复合材料的质量变化过程以及不同循环老化次数下的层间性能、表面和断口形貌、动态力学性能及红外谱图。结果表明,随着湿热老化次数的增加,饱和吸湿率逐渐增大后又减小,但达到吸湿饱和所用时间逐渐缩短;随着高温老化次数的增加,老化前期的质量损失速率降低得不多,但最终的质量损失率有着小幅度的升高。湿热-高温循环老化导致了纤维与基体间的界面破坏,但层间剪切强度降低的幅度不大,有着较高的保持率。随着循环次数的增加,每次湿热老化后的Tg都较前一次有所升高,但在每次高温老化后的Tg都相差不大。高温老化在循环老化过程中起主导作用,期间发生了热老化效应和氧化反应。     

二次时效7055-T7951铝合金微观组织及力学性能

通过对峰时效与T7951二次时效7055铝合金力学性能测试、微观组织与断口分析,研究了显微组织、基体析出相、晶界析出相与晶界无沉淀析出带对材料强度与断裂韧性的影响,并分析了断裂机理。研究表明T7951二次时效产生的位错强化、细晶强化效应与基体内出现平衡η相导致的弱化作用之间的竞争机制导致材料强度较峰时效损失不大;晶界析出相的团聚粗化是造成二次时效7055铝合金断裂韧性提高的主因;7055铝合金室温拉伸断口表明断裂机理为韧脆混合型断裂,二次时效较峰时效表现出更强的韧性断裂特征。     

不同腐蚀环境下高强铝合金腐蚀行为

针对航空铝合金材料在服役过程中因恶劣环境而导致材料腐蚀的问题,通过分析腐蚀形貌、腐蚀坑开口面积、腐蚀深度、点腐蚀坑数量、pH值、腐蚀产物等变化,研究2xxx航空铝合金在不同腐蚀环境(3.5%NaCl水溶液、模拟油箱积水溶液和潮湿空气)中的腐蚀行为和机理。结果表明,在3.5%NaCl水溶液中,铝合金试样表面腐蚀坑的产生主要发生在前24h内,其最大腐蚀坑深约为45μm,而在72~120h, 随预腐蚀时间的延长,腐蚀坑深度、个数的增加并不明显;铝合金试样在模拟油箱积水环境中的腐蚀规律与在3.5%NaCl水溶液中的相似,但腐蚀坑最大开口面积和腐蚀坑的个数明显减少;与前两种环境相比,试样在潮湿空气环境中的腐蚀程度明显减小,腐蚀坑总体个数最少,最大腐蚀坑深约在20μm以内,最大开口面积约在5000μm²左右,且随着腐蚀时间的增长,腐蚀坑之间的深度差距越来越小。     

激光熔覆原位自生碳化物增强自润滑耐磨复合涂层的高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在TC11合金表面成功制备NiCrBSi-Ti_3SiC_2-CaF_2-WC耐磨自润滑涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析熔覆层的物相及微观组织;利用显微硬度仪对其硬度进行了测量。分别在室温(25℃),300℃和600℃条件下对涂层进行干滑动摩擦磨损实验,并分析其磨损机理。结果表明:涂层主要由γ-Ni共晶相,M_(23)C_6,TiC,(Ti,W)C,Ti_5Si_3硬质相以及少量的Ti_3SiC_2,CaF_2,TiF_3润滑相组成。激光熔覆层的显微硬度大幅度提高,显微硬度平均值为863.63HV_(0.2),约为基体的2.46倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,在300℃条件下,涂层具有最低的摩擦因数(0.275)和磨损率(4.8×10~(-5)mm~3·N~(-1)·m~(-1))。     

转向架用SMA490BW钢不同焊接区域裂纹扩展速率

研究了高速列车转向架用SMA490BW钢对接焊在不同应力比和不同焊接区域下的裂纹扩展速率,分析了SMA490BW钢焊接接头不同焊接区域和不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为。结果表明：在相同应力比下,SMA490BW钢不同焊接区域（焊核区、热影响区）对裂纹扩展速率的影响不大;应力比对裂纹扩展速率的影响较大;在相同应力强度因子下,应力比R=-1时的裂纹扩展速率明显高于R=0时的裂纹扩展速率;应力比对Paris公式里的c参数的影响较大,对m参数的影响较小。     

飞机损伤的激光抢修技术

飞机损伤的快速抢修是部队作战训练的需要,也是现代高技术战争确保空中优势、取得战斗主动权的重要保障.随着飞机结构新材料大量采用,传统的抢修技术难以适应要求.针对航空用钛合金、铝合金、复合材料及高温合金的战伤、磨损和腐蚀等失效特征,分析了传统飞机战伤抢修技术存在的不足,综述了国内激光加工技术在飞机损伤抢修中的应用研究进展.应用激光技术独特的优越性并引入功能梯度理念,把激光焊接、激光切割、激光熔覆应用于飞机的损伤抢修.其中包括飞机结构激光焊接修复、激光多层熔覆修复的合金粉末体系、组织特征、硬度分布规律、耐磨性和疲劳性能,飞机结构激光切割等.同时指出了飞机结构抢修领域有待解决的问题.     

钛合金焊缝与母材缺口试样疲劳对比试验研究

对TC2钛合金焊缝与母材缺口试样进行疲劳对比试验,并观察全部疲劳断口,分析疲劳断裂的起因.结果表明,焊缝缺口试样与母材缺口试样的疲劳寿命相比没有显著差异,在99%可靠度前提下,焊缝缺口试样的安全寿命是母材缺口试样安全寿命的91%.焊缝及母材缺口试样的疲劳断裂均起源于缺口根部表面滑移带.     

钛合金激光熔覆(Ti+Al/Ni)/(Cr2O3+CeO2)

为改进钛合金(Ti6Al4V)的耐磨性能，应用脉冲Nd:YAG激光进行了钛合金表面熔覆(Ti+Al/Ni)+(Cr2O3+CeO2)复合涂层实验，分析了工艺参数对熔覆层高度、熔深、稀释率的影响，观测了熔覆层的组织与性能。结果表明，熔覆层高度和熔深随单脉冲能量的增加而增大。单脉冲能量20 J,脉宽8 ms,频率5 Hz,扫描速度1.1 mm/s时稀释率达到最小，其值为3.95%。熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布的未熔Cr2O3颗粒和白亮球状液析Cr2O3，并有硬化TiAl陶瓷颗粒增强相存在。显微硬度明显提高，最高可达1150 Hv，平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合，白亮熔合区宽度10～20 μm。通过优化工艺参数，获得连续、均匀、无裂纹和气孔的高质量涂层。     

连接工艺对铝合金搭接结构力学性能影响

为使飞机结构轻量化,用搅拌摩擦点焊、铆接、电阻点焊工艺连接某型飞机的典型铝合金搭接结构件并进行力学性能对比。对3种连接结构件的拉剪和疲劳失效形式进行分析,比较拉剪及疲劳性能,评价3种工艺疲劳可靠性。结果表明：搅拌摩擦点焊与铆接结构件拉剪性能相当,搅拌摩擦点焊的疲劳性能稍低于铆接结构件,两者的拉剪和疲劳性能均优于电阻点焊结构件。同时,搅拌摩擦点焊和铆接结构件的疲劳可靠性均优于电阻点焊。综合考虑力学性能、环保和结构轻量化等因素,搅拌摩擦点焊对实现飞机结构轻量化具有重大意义。