三维扫描技术对碳基复材产品加工余量确定的研究

当下碳基复材产品已广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。碳基复材产品在经过气相沉积,热压成型等工艺后的毛坯件,会存在工件膨胀、结构局部形变、内部结构分层等缺陷。对于体积大、复杂曲面多的碳基复材产品,存在加工基准难以定位,加工余量难以确定的问题。研究人员将三维扫描技术引入碳基复材加工环节,通过三维激光扫描毛坯外形,获得点云数据,进而确定碳基复材产品的加工余量。

CNTs/Al复合材料应力松弛时效特性及建模研究

针对新一代航空航天用轻量化壁板结构用高比模量、比强度碳纳米管增强铝基复合材料(CNTs/Al)成形需求,研究了CNTs/Al应力松弛时效变形强化行为及其形性协同预测建模。在130℃条件下,对CNTs/AA2024开展了涵盖弹塑性初始加载条件(215 MPa、390 MPa和4%、6%)的应力松弛时效强化系列实验。结果表明,CNTs/AA2024的应力松弛曲线呈现较短的初始变速率松弛阶段(2.5 h)和稳定速率松弛阶段;进入塑性阶段后,应力松弛量未明显提高,可能来源于CNTs对位错移动的阻碍作用。在390 MPa初始应力下,材料的屈服强度随时间延长而提高,在5 h左右达到峰值时效,屈服强度为485 MPa,至16 h未出现明显过时效。在相同时效时间下,CNTs/AA2024屈服强度随着初始应力的提高而增加;塑性加载阶段,屈服强度提升效果更为明显(576 MPa),主要是由于加工硬化和位错诱导析出强化的协同作用。进一步的,建立了针对CNTs/AA2024应力松弛时效的统一本构模型,实现了其应力松弛变形、时效强化以及关键微观变量的协同预测。

基于OGCE⁃BEM的OTFS信道估计

【目的】随着面向第六代移动通信技术研究工作的开展,传统的正交频分复用(OFDM)系统中的载波间干扰使得信道估计性能不足以提供高度可靠的通信,而正交时频空(OTFS)系统可以有效解决快速时变性和多普勒效应导致的通信系统可靠性下降问题,近年来受到了广泛关注。【方法】为了有效满足OTFS系统所需的信道估计性能需求,文章采用优化的广义复指数(OGCE)基扩展模型(BEM)将信道脉冲响应建模为时不变的基函数与基函数系数的形式,从而有效地拟合高速移动通信场景下的快速时变信道。OGCE⁃BEM通过更加密集的采样改善了频谱泄漏的问题,并且通过增加修正系数降低了高频基模型的误差。为了得到更为精确的基函数系数,文章基于遗忘因子与估计误差的关系,设计了可变遗忘因子的递归最小二乘(RLS)滤波器,使得RLS滤波器可以实时追踪基函数系数的变化。【结果】仿真结果表明,文章所提算法适用于高速移动通信场景,基函数的设计更为合理,相较于固定遗忘因子的估计方法,具有更低的均方误差,信道估计结果更加精确。与最小二乘(LS)、BEM⁃LS和BEM⁃线性最小均方差(LMMSE)信道估计方式相比,均方误差性能得到了明显提升。【结论】文章所提基于OGCE⁃BEM的信道估计算法有效减少了待估计未知参数量,提高了信道估计的准确性。

石墨添加对原位合成钛基复合材料微观结构与力学性能的影响

利用钛与 B4C,石墨之间的自蔓延高温合成反应经普通的熔铸工艺原位合成制备了等摩尔 Ti C和 Ti B增强的钛基复合材料。光学金相、EPMA、TEM和 X射线衍射的研究结果表明 :存在两种不同形状的增强体 ,即短纤维状 Ti B晶须和等轴、近似等轴状 Ti C粒子。增强体与 Ti基体界面洁净 ,没有明显的界面反应。由于增强体承受载荷 ,基体合金晶粒细化以及高密度位错的存在 ,制备钛基复合材料的机械性能有了较大的提高。石墨的加入导致形成更多的等轴、近似等轴状 Ti C粒子 ,有利于改善复合材料的性能。

由聚碳硅烷生成纳米SiC颗粒增强B_4C基复相陶瓷的结构与性能

制备了由聚碳硅烷（PCS）为先驱体裂解形成的纳米SiC增强的B4C基复合材料,并与直接球磨混合法制备的纳米SiC增强的B4C基复合材料进行了对比研究.实验结果表明,先驱体法制备的复合材料形成一种复杂的晶内/晶间结构;B4C内部的纳米SiC和Al2O3内部的少量纳米SiC、晶界处的层片状Sic、B4C晶粒内部的SiC亚晶界结构.材料的断裂方式以穿晶断裂为主,形成晶内裂纹扩展路径,增强了材料的韧性.采用PCS为先驱体工艺制备高性能的纳米复相陶瓷,其组织均匀性、致密度和力学性能均优于直接机械混合制备的纳米复合材料.

基于复小波变换相位谱的齿轮故障诊断

提出了一种基于复小波变换诊断齿轮故障的新方法。利用 Mexican- hat调制复小波基函数对齿轮振动信号进行连续小波变换 ,再作相位的频谱分析 ,可以突出边频带结构 ,识别不同故障模式。试验数据的分析结果表明 ,该方法适用于齿轮故障诊断 ,与传统的自功率谱方法以及基于实值小波的小波变换方法相比 ,这种方法效果更好。

聚硅氧烷先驱体转化制备低成本Si-O-C陶瓷基复合材料

研究了廉价聚硅氧烷的交联与裂解情况 ,并以其为先驱体制备出Si O C陶瓷基复合材料。结果表明 ,在氯铂酸的催化下 ,聚硅氧烷与二乙烯基苯可以交联固化。当聚硅氧烷 二乙烯基苯摩尔比为 1∶0 5时 ,陶瓷产率达 6 0 5 2 %。经 6次浸渍 交联 裂解过程制备出碳纤维三维编织物增强陶瓷基复合材料 ,其密度达到1 5 9g cm3 ,弯曲强度达到 32 1MPa ,断裂韧性达到 9 38MPa·m1 2 。

TiB_2基复相陶瓷研究进展

与单相TiB_2陶瓷相比,TiB_2基复相陶瓷具有更加优良的物理、化学性能,是一种极具应用前景的高温结构陶瓷,在切削刀具、耐磨部件、高温结构件、核反应堆的保护外壳以及电弧反应的阴极材料等方面都具有重要的应用价值,受到国内外研究人员的普遍关注。介绍了近年来各种TiB_2基复相陶瓷的研究进展,重点介绍了TiB_2与TiC、SiC和B4C等几种材料构成的TiB_2基复相陶瓷的研究情况和水平,并对TiB_2基复相陶瓷的制备工艺进行了评述,指出了无压烧结工艺制备TiB_2基复相陶瓷的优势。最后,提出了TiB_2基复相陶瓷在今后研究中亟待解决的几个问题。相信,随着粉体制备技术、复合工艺水平以及烧结技术的不断进步,未来TiB_2基复相陶瓷的应用会越来越广。

Al对反应火焰喷涂Al_2O_3基复相涂层性能的影响

以Al-CuO为主反应体系,利用反应火焰喷涂技术制备了Al_2O_3基复相涂层。测试了不同Al含量团聚粉喷涂所得涂层与基体的结合强度、显微硬度、孔隙率及耐磨损性能,分析了Al含量对反应火焰喷涂Al_2O_3基复相涂层性能的影响规律。研究发现,当团聚粉中Al过量6%(质量分数)时,涂层与基体结合强度为24.6 MPa,显微硬度5149 MPa孔隙率为10.5%,磨损量14.9 mg/h,均较Al不过量时明显提高,具有良好的综合性能。

基于复小波变换相位功率谱的齿轮故障诊断

提出了一种基于复小波变换诊断齿轮故障的新方法 .利用Mexican-hat调制复小波基函数对齿轮振动信号进行连续小波变换 ,再作相位的频谱分析 ,可以突出边频带结构 .仿真信号的分析结果表明该方法可有效地用于齿轮故障诊断 ,与传统的自功率谱方法相比 。

基于复指数基扩展模型的抑制Gibbs效应的时变无线信道估计

复指数基扩展模型(CE-BEM)具有计算简单、不依赖于信道统计特征等优点,广泛地应用于时变信道估计中.但是CE-BEM由于Gibbs效应存在较大模型误差,本文分析了CE-BEM的模型误差以及基线倾斜法对模型误差的影响,提出了一种抑制模型误差的信道估计方法,该方法利用时分复用导频的特征估计出区间上的斜率,再结合基线倾斜法推导了新的数据模型,并给出LS算法和LMMSE算法.最后通过计算机仿真研究表明:该方法在较高的多普勒频移扩展的情况下有效的降低了关键性采样CE-BEM和过采样CE-BEM信道估计的MSE值,特别是关键性采样CE-BEM改善明显.

Al_2O_3基多元纳米复相陶瓷的制备及其超塑性

采用溶胶-凝胶法制备了Al_2O_3-ZrO_2(3Y)-Spinel纳米复合粉体,其颗粒大小为20～30 nm,粒度分布均匀,无硬团聚。采用真空热压烧结工艺制备了纳米复相陶瓷,结果表明:由于纳米复合粉体中的第二相阻止了基体Al_2O_3的致密化,纳米复合粉体的烧结温度较普通微米粉体相比并没有大幅度降低,其合适的烧结温度为1450～1500℃。烧结体的超塑性压缩试验表明:在1500℃材料表现出良好的超塑变形能力,变形抗力小于30MPa。在整个压缩变形过程中,材料没有出现明显的应变软化,显示出与超塑性拉伸变形截然不同的特性。

超高温复相陶瓷基复合材料烧蚀行为研究

采用前驱体浸渍热解(PIP)工艺制备了ZrC-SiC、ZrB_(2)-ZrC-SiC和HfB_(2)-HfC-SiC复相陶瓷基复合材料,复合材料中的超高温陶瓷相均呈现出亚微米/纳米均匀弥散分布的特征,对比研究了上述材料在大气等离子和高温电弧风洞考核环境中的超高温烧蚀行为。研究结果表明,超高温复相陶瓷基复合材料相比传统的未改性SiC基复合材料,烧蚀后复合材料表面原位生成了固液两相致密氧化膜,两相协同作用实现了抗冲蚀和抗氧化的效果,对液相SiO_(2)的流失起到了阻碍作用,提升了材料的超高温烧蚀性能。在此基础上,提出了设计超高温复相陶瓷基复合材料应考虑的因素。上述研究结果对陶瓷基复合材料在超高温有限寿命领域的应用具有一定的指导意义。

PMN基复相弛豫铁电陶瓷电致应变及其温度稳定性的研究

用熔盐法制备的不同居里温度的Pb(Mg1/3Nb2/3)O3基陶瓷预烧粉体和烧结粉体为初始高、低温组元,采用混合烧结法制备出PMN基弛豫铁电复相陶瓷,研究了PMN基复相陶瓷的介电性能和电致伸缩性能及其温度稳定性。结果表明:采用烧结粉体制得的复相陶瓷不仅具有较大的介电常数(室温介电常数为8368)和电致应变2.8×10-4,而且在-10^+70℃范围内温度稳定性也较好。

铝、钛基复合材料在航空发动机上的应用分析

介绍了金属基复合材料的优点;分析了铝合金和钛合金复合材料的性能,并讨论了2种复合材料在航空发动机部件上的应用前景。

尿基复混肥中缩二脲对小麦和玉米生长的影响及其肥效研究

研究了尿基复混肥中缩二脲在不同土壤上对小麦和玉米生长的影响。试验结果表明:作物在不同性质土壤上对缩二脲的敏感性趋势为碱性土>中性土>酸性土;小麦对缩二脲敏感性强于玉米;尿基复混肥中缩二脲质量分数应控制在1.0%以下较为合适,对大多数作物生长不会产生毒害。

硼化锆基碳化硅复相陶瓷

以钇铝石榴石(yttriumaluminumgarnet,YAG)为烧结助剂,通过无压烧结工艺制备了ZrB2-SiC复相陶瓷。研究了复相陶瓷的相组成、抗烧蚀性能以及烧结助剂含量、烧结温度对复相陶瓷力学性能和显微结构的影响。结果表明:复相陶瓷的物相组成主要为ZrB2,SiC和少量玻璃相;添加YAG或提高烧结温度能使材料的晶粒显著长大,并显著提高材料的相对密度和力学性能。当YAG含量为9%(质量分数),烧结温度为1800℃时陶瓷的相对密度为97.1%、Rockwell硬度HRa为88、弯曲强度为296MPa、断裂韧性为5.6MPa·m1/2。复相陶瓷具有优异的超高温抗烧蚀性能,在2800℃烧蚀30min,烧蚀率仅为0.001mm/s,烧蚀后的显微结构呈现复杂的多层结构。

原位合成TiB_2-SiC基复相陶瓷高温磨损断裂力学特性的研究

在SiC基体中,用TiC和B4C为原料采用固相反应原理原位合成了高温自润滑TiB2-SiC基复相陶瓷,提高了SiC陶瓷高温摩擦学性能;高温摩擦氧化是TiB2-SiC/TiB2-SiC高温自润滑的主要机制。试样磨损断面氧化层和过渡层接触紧密;摩擦表面具有塑性变形性能,由脆性体向塑性体或者弹塑性体过渡。复相陶瓷中TiB2颗粒产生的“钉扎效应”,导致裂纹扩展路径偏转,改变了应力场的分布特性,降低了微裂纹尖端应力场强度,提高了裂纹扩展门槛值。TiB2-SiC磨损中存在断裂力学上的(Ⅰ+Ⅱ)型和(Ⅰ+Ⅲ)复合裂纹非平面扩展,以及裂纹尖端微小塑性屈服区的存在,使得裂纹扩展门槛值在“极限上值”和“极限下值”间随着裂纹扩展实际有效长度的变化而动态变化,导致材料延迟断裂。

超声振动辅助干式钻削SiC_f/SiC陶瓷基复合材料试验研究

针对SiC_f/SiC陶瓷基复合材料在干式钻削中的工具磨损快、加工效率低等问题,提出了一种基于有序排布钎焊金刚石套料钻的超声振动辅助干式钻削加工工艺。采用不同排布参数下的钎焊金刚石套料钻对SiC_f/SiC陶瓷基复合材料进行超声振动辅助钻孔加工,通过对加工孔径的测量,研究钎焊金刚石套料钻磨粒排布参数对钻孔工具寿命和制孔精度的影响规律,分析工具不同位置处磨粒的磨损特征。结果表明:工具端面磨粒越多,工具使用寿命越长;工具侧边磨粒排布越长,列数越多,加工孔的孔径变化越小;距离工具端面越近处的磨粒磨损越大,主要以宏观破碎和磨耗平台为主,而距离工具端面较远处的磨粒磨损较小。

PZN基复相陶瓷介电性能和电致伸缩性能的研究

以不同居里温度的ＰＺＮ基弛豫铁电陶瓷为原始高、低温组元，采用二次合成法制备出ＰＺＮ基复相陶瓷，研究了ＰＺＮ基复相陶瓷的介电性能和电致伸缩性能．结果表明：复相陶瓷温度稳定性好，弥散相变度大，在具有较大的电致应变的同时具有较小的滞后，表现出优异的介温特性和电致伸缩性能．