连续陶瓷SiC纤维增强钛基仿生叠层复合材料热加工工艺研究

以韧性金属Ti箔、连续陶瓷Si C纤维、金属间化合物Ti2AlNb箔为原材料,对箔-纤维-箔进行了单元堆叠,采用真空热压和陶瓷SiC纤维编织技术制备了不同热加工工艺参数下的连续陶瓷Si C纤维增强钛基仿生叠层复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对制备态复合材料微观组织形貌和各组元间界面元素分布进行了分析。结果表明,当热加工工艺参数为920℃/30 min/40 MPa时,复合材料各组元间实现理想冶金结合,陶瓷SiC纤维均匀等距分布于韧性金属Ti基体中,韧性金属Ti箔与金属间化合物Ti2AlNb箔通过元素扩散实现了理想冶金结合。

仿生减阻微结构制造技术综述

表面微沟槽等结构能够限制航空器壁面低速区小涡流生成和猝发的相关雷诺应力,从而降低摩擦阻力,而且该方法简单易行、不需额外增加重量,成为航空器减阻的主要途径之一。概述了表面微结构减阻性能尺度效应的研究进展,表明微结构无量纲尺寸在15左右时减阻性能最佳,减阻率为8%左右;着重综述了简单形状微结构、仿生微结构以及大面积微结构等减阻微结构去除、压印以及滚压等制造技术的研究现状,简析了目前仿生减阻微结构制造技术存在的不足;在此基础上,对仿生减阻微结构制造技术的未来发展和应用进行了展望。

电流辅助钛合金L型材拉弯工艺研究

钛合金型材弯曲构件由于性能优异而逐渐成为先进民用复合材料机身的主要承力构件,其成形质量直接关系到飞机的装配精度。本文针对OT4M钛合金L型材的拉弯成形工艺进行了研究,建立了拉弯过程的解析模型,并在不同的试验条件下进行了多组热单轴拉伸试验来探究型材的热变形行为,利用绝缘模具开展了钛合金型材的电热拉弯成形试验,结果表明,材料的塑性变形能力受变形温度和速度影响显著,拉弯成形时绝缘模具的应用可使钛合金型材保持在相对较高的温度490℃下成形,进而降低了回弹。

连续陶瓷SiC纤维增强Ti基复合材料热制造工艺

以连续陶瓷Si C纤维和TA2箔材为原材料,采用箔-纤维-箔方法,通过真空热制造技术制备了不同参数的连续陶瓷Si C纤维增强Ti基复合材料。利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析仪对制备态复合材料微观组织和元素分布进行了分析。结果表明,当真空热制造工艺参数为900℃/30 min/45 MPa时,复合材料增强体陶瓷Si C纤维与韧性基体Ti实现了理想冶金结合,Si C纤维以层状形式等距均匀分布于基体材料中,纤维轴向间距为200μm,复合材料体积分数为36.82%,陶瓷Si C纤维与基体Ti金属界面层厚度为0.8μm,界面处C元素呈抛物线分布,Si元素和Ti元素分别呈单向递减和单向递增分布。

SiC纤维增强体对叠层复合材料结构性能的影响

针对目前航空航天材料轻量增韧的要求,提出将SiC纤维应用于金属基叠层复合材料,通过将叠层结构与纤维增强结构相耦合的方式,采用箔-纤维-箔法结合真空热压技术制备SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料,研究其组织、力学性能及失效机理,并与未添加SiC纤维的叠层材料进行对比。结果表明,加入SiC纤维增强体后,SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料在承载过程中,SiC纤维能够改变裂纹扩展方向,延长裂纹扩展路径,从而提高材料韧性。与Ti/Ti2AlNb叠层复合材料相比,由于SiC纤维的加入,SiC_f/Ti/Ti2AlNb叠层复合材料的密度降低了约3%,高温抗拉强度提高了22%,弯曲强度提高了19%,断裂韧性提高了3倍,冲击韧性提高了15%,断裂韧性提高了3倍。

2060铝锂合金冷模热成形界面换热系数确定的实验与算法

2060铝锂合金具有密度低、比强度高等优势,在航空航天零件制造领域已得到广泛应用。通过冷模热成形工艺可以提高2060铝锂合金成形性,减少开裂、拉毛、回弹等缺陷的发生,后续时效处理可以提高零件整体刚度。然而在实际成形过程中缺乏对温度场的准确预测,即缺乏2060铝锂合金在变压强下界面换热行为的准确描述,无法对成形效果进行评估。本文利用冷模热成形界面换热测试平台,对不同压强下2060铝锂合金与H13热作模具钢的换热行为进行测试研究,基于考虑模具钢变热物性参数的显式有限差分法反算模具表面温度,计算得到不同压强下的界面换热系数,并与Beck反传热算法进行对比,两者计算结果相近。实验结果显示2060铝锂合金IHTC随压强增大而增大,在20MPa下IHTC=1.9066kW/(m^(2)·K)。改进的有限差分法具有计算效率高、速度快、反映实际模具内部温度场、误差较低等优点,可拓展应用于其他薄板材料在冷模热成形条件下的界面换热系数求解。