聚酰亚胺树脂基复合摩擦材料成型技术研究进展

简要介绍了聚酰亚胺(PI)复合摩擦材料的发展概况,综述了热模压成型、冷⁃热等静压和3D打印以及其他成型技术如注射成型、挤出成型等方法制备PI复合摩擦材料的研究进展,最后展望了其成型技术的发展前景,旨在为高性能PI树脂基复合摩擦材料的开发提供有益参考。

耐高温树脂及其复合材料性能研究

针对固体火箭发动机复杂管路一体化成型工艺技术要求,进行了TDS型苯并噁嗪树脂的粘度、热重曲线、流变性能以及复合材料的力学性能测试,得到了TDS型苯并噁嗪在注胶温度下粘度小于0.3Pa.s,工艺窗口大于6h,该树脂在800℃氮气气氛下,残碳率为55.6%,也获得了复合材料的拉伸强度、压缩强度、压缩模量、弯曲强度和层间剪切强度等参数。研究结果表明:TDS型苯并噁嗪耐高温树脂初步满足了固体火箭发动机复杂管路一体化成型工艺技术要求。

PEMFC铝合金双极板表面改性研究现状与发展

质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为第五代燃料电池,是最具发展前景的新能源电池,其中双极板作为PEMFC的核心元件,不仅能将单一电池链接起来形成电池堆,起到支撑作用,还具有提供气体流道、隔绝阴阳极两端等作用,对燃料电池工作性能、寿命起到关键作用。其中铝合金作为一种具有良好导电性能、成本低、轻质的材料,在PEMFC双极板材料方面应用潜力巨大。但铝合金双极板耐腐性不佳,在PEMFC工作环境下极易被腐蚀,且其表面生成的钝化膜,增大了电池的接触电阻,从而对电池性能和寿命产生不利影响,而通过铝合金表面改性是解决该问题的主流方法。首先概述了PEMFC原理、双极板材料类型及内部环境,然后阐述了PEMFC中铝合金双极板的服役问题,并对近年来铝合金双极板的表面改性进行分类。重点概括了铝合金表面金属及其化合物涂层(贵金属、金属氮/碳化物、镍磷金属涂层)与非金属涂层(碳基涂层、高分子聚合物涂层)的结构设计、成分优化、服役性能特点。分析结果表明,选用低成本、具有良好耐蚀性和导电性的金属惨杂的无定型碳、金属碳/氮化物涂层,能降低双极板生产成本,提高双极板工作性能,并对涂层设计出多层复合涂层,能打断涂层中的细长针孔缺陷,提高涂层的完整性和致密性。在铝合金表面进行改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,对推动铝合金双极板在PEMFC电堆中的应用至关重要。

聚酰亚胺及其复合材料的摩擦学改性研究进展

本文从分子结构的摩擦学改性、表面改性、共混改性和复合改性综述了聚酰亚胺及其复合材料的摩擦学改性研究进展,并简要介绍了我国聚酰亚胺摩擦材料的发展现状,为高性能聚合物基摩擦材料的设计与性能优化提供参考。

复合防热结构件自动涂胶工艺研究

针对长尾管锥形的复合防热结构件采用手工方式涂胶效率低,涂胶不均匀等现状,设计了一种气动自动化涂胶方式,可实现涂胶量和胶层均匀性控制。通过工艺试验确定出胶压强、胶粘剂使用时效、旋转速度等关键工艺参数,满足产品自动化生产需求。

玻璃纤维增强氨酚醛/苯并噁嗪树脂共混体系性能研究

本文采用苯并噁嗪对氨酚醛树脂共混改性,并通过模压与高硅氧纤维制备成复合材料。进行了力学性能、烧蚀性能和热学性能测试。结果表明:与氨酚醛/高硅氧体系对比,加入苯并噁嗪树脂体系的拉伸强度降低了31.3%,这可能是由于苯并噁嗪分子结构柔韧性较差导致的,而玻璃化转变温度和烧蚀性能有大幅提高,其中玻璃化转变温度提高了15.7%,线烧蚀率降低了59%,质量烧蚀率降低了24.7%。

基于SSDMoblieNet-Alexnet双阶段数字仪表读取方法研究

针对在工业巡检行业巡检时识别数字仪表的数字实时性问题,本文提出基于SSDMoblieNet-Alexnet双阶段数字仪表读取,将多目标识别问题转换成单目标和图像分类问题。首先采用SSD-MobileNet模型从图像中识别数字区域,再采用自适应阈值分割数字区域,将数字分割出来,然后使用改进的Alexnet模型对数字进行分类,最后将识别的结果进行组合,即可得到数字仪表上显示的数字。根据实验结果显示,在数字区域在图像中的比例达到5.7‰以上时,识别正确率在98.9%以上,漏检率在2%以内。该方法采用的模型均为简单模型,可在低算力的设备上运行。

基于自回归模型的RBCC隔离段激波串位置识别与压力值预估

为了清楚客观地判断火箭基组合循环发动机(Rocket-based combined-cycle,RBCC)隔离段激波串位置,将Ma=6,4,3.5工况下直连试验中实测得到的RBCC隔离段测压点压力数据按照时间的先后顺序排列形成一时间序列,建立自回归(Auto-Regressive,AR)模型并计算赤池信息准则(Akaike information criterion,AIC)值,完成了不同工况下激波串前缘位置的识别。研究表明:当隔离段测压点没有受到激波串影响时,实时压力值仅存在微弱波动,模型AIC值变化较为平稳;当激波串运动至测压点处时,该点压力升高,振荡幅度明显增加,AIC值随之瞬时增大。取同一时间段内发动机沿程测压点中首个AIC值增加500以上,并在不改变工况的情况下始终保持较大值的测点位置为激波串前缘位置。与压比法相比,时间序列分析法能敏感监测到实时压力值的升高和振荡,激波串前缘位置识别更为准确。通过建立自回归模型还可以实现激波串内部压力值预估,记录连续160 ms内Ma=6,4,3.5工况下测压点压力数据,采样频率1 kHz,使用前80 ms数据建立自回归模型,完成后80 ms压力值预估及准确性检验,得到三个工况下预估平均误差分别为3.21%,7.68%,6.49%。

空间作战中固定时间轨道拦截的仿真研究

轨道拦截问题是航天领域的经典问题,而通过建模与仿真研究空间拦截技术是一种有效的途径。根据空间作战模拟仿真的需求,本文利用高斯方法建立了固定时间轨道拦截的模型,提出了模型的仿真实现流程,并通过STK卫星工具包软件对轨道拦截模型进行了验证,对仿真结果做了分析,从而得出了轨道拦截的时间、所需能量以及轨道高度之间的基本关系,为深入进行轨道拦截的仿真研究提供一定的参考。

改性双基推进剂老化燃烧性能实验研究

用Ｘ射线实时荧屏分析系统对人工加速老化的改性双基推进剂的燃烧性能进行试验研究，结果表明，人工加速老化对双基推进剂的燃速影响不大，但对推进剂的装药结构性能有较大影响。试验发现在７０°Ｃ的老化温度下２４天后，推进剂的结构破坏导致异常燃烧现象明显，辅助试验表明。

氧化石墨烯改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与摩擦学性能

通过静电自组装法将氧化石墨烯(GO)附着在硅烷偶联剂KH550接枝后的玄武岩纤维表面,并采用热模压工艺制备了GO改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料(GBF/PI)。对比研究了聚酰亚胺(PI)、玄武岩纤维/聚酰亚胺(BF/PI)、KH550改性玄武岩纤维/聚酰亚胺(KBF/PI)、GBF/PI复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明,GBF/PI复合材料的维氏硬度、压缩强度和弯曲强度分别为66.5 HV,275.9 MPa和169.8 MPa,较PI试样分别提高约29.2%,45.8%和47.1%,较BF/PI试样分别提高约21.9%,27.0%和28.1%,较KBF/PI试样分别提高约6.9%,20.2%和10.2%。与PI,BF/PI和KBF/PI试样相比,GBF/PI复合材料具有更优的热稳定性,其中GBF/PI的起始分解温度和质量残留率分别为398.4℃和57.70%,明显高于PI树脂的387.5℃和49.36%。摩擦磨损实验结果表明,与GCr15对磨60 min后,GBF/PI的平均摩擦系数为0.617,磨损率为5.22×10^(-6)mm^(3)/(N·m),较PI树脂试样分别低约11.4%和47.2%,较BF/PI试样分别低约7.7%和27.0%,较KBF/PI试样分别低约8.4%和12.0%。GO的引入有利于形成致密均匀的摩擦层,减轻了PI基复合材料摩擦损伤,提高了材料的减磨抗磨性能。

TC4合金表面Zr-Y改性渗硅涂层的组织结构及高温摩擦磨损性能

采用固体粉末扩散渗方法在TC4合金表面制备了Zr-Y改性的渗硅涂层,研究了渗层的组织结构、高温摩擦磨损性能及磨损机制。结果表明:Zr-Y改性渗硅涂层具有多层梯度结构,外层由TiSi_(2)和少量ZrSi_(2)组成,较薄的中间层为TiSi相,内层为Ti_(5)Si_(4)和Ti_(5)Si_(3)的混合物。涂层的显微硬度明显高于TC4合金基体,且由表及内呈梯度降低趋势。高温摩擦磨损实验(600℃)结果表明,Zr-Y改性渗硅涂层具有优良的摩擦磨损防护性能。与GCr15对磨时的磨损率约为3.59×10^(-5)mm^(3)/(N·m),是相同条件下TC4合金磨损率的36.6%,磨损机制主要为GCr15在涂层表面的擦涂和氧化磨损。与Al2O3球对磨时的磨损率为9.75×10^(-5)mm^(3)/(N·m),是相同条件下TC4合金磨损率的18.9%,磨损机制为疲劳磨损、氧化磨损和黏着磨损。

宽温域宽应变率下丁羟四组元HTPB推进剂单轴压缩力学行为

为研究丁羟四组元端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂在宽温域宽应变率下的单轴压缩力学行为,基于万能材料试验机、高速液压伺服试验机、分离式霍普金森压杆,结合可程式恒温恒湿试验机等温控手段,开展了宽温域宽应变率下的推进剂单轴压缩力学性能实验,获取了-40,-25,-10,20,50℃5个温度下10-4~103 s-1应变率的丁羟四组元HTPB推进剂的应力应变曲线,并建立了HTPB推进剂的分段式单轴压缩率温本构关系。结果表明,HTPB推进剂的力学响应存在显著的率温相关性,在任意应变率下其力学响应都呈阶段性变化,即线弹性阶段⁃非线性屈服阶段⁃应变软化阶段或应变硬化阶段;且在高应变率下,非线性屈服行为后的应变软化现象明显弱于低、中应变率。此外,高应变率时,随着温度的降低,应力应变曲线的变化速率逐渐减缓;而低、中应变率却恰恰相反,随着温度的降低,应力应变曲线的变化速率逐渐加快。HTPB推进剂的力学强度随着温度的降低显著增大,温度从50℃降低至-40℃时,HTPB推进剂试件在宽应变率作用下的最大应力从2.2~8.8 MPa增长至约11~22 MPa。同时基于实验数据构建了分段式率温本构关系,发现其在温度较高时拟合效果更好,能够较好地预测HTPB推进剂的力学行为。

固体火箭发动机壳体缓释技术研究进展

固体火箭发动机壳体缓释技术是提高固体火箭发动机服役安全性的重要技术手段之一。文章梳理了国内外固体火箭发动机壳体缓释技术方面的研究进展,根据各技术能够提供的排气泄压通道面积大小,将壳体缓释技术分为整体失强、头/筒分离和局部排气三大类,系统地对比了各项技术的设计思路、工作原理和实用效果。结合国外地地导弹、空空导弹和舰空导弹等导弹发动机壳体缓释技术应用实例和低易损性试验结果,阐明了壳体缓释技术对固体火箭发动机服役安全性的提升作用。最后,给出了使用发动机壳体缓释技术进行安全性总体设计的设计思路,并提出了固体火箭发动机安全性设计中应重点考虑排气通道临界面积和排气通道开启时刻两个关键因素。文中所述的研究进展可为固体火箭发动机服役安全性设计和优化提供参考。

火箭装药贮存寿命失效临界点的研究

目前药柱贮存寿命失效临界点一般都是假设确定的。采用药柱空穴率非接触诊断技术和热加速老化累积损伤法，实测得ＣＭＤＢ固体推进剂的贮存寿命失效临界点，预测了其使用寿命。

六钛酸钾晶须改性环氧有机硅树脂的抗烧蚀性能

制备了六钛酸钾晶须(PHW)改性的环氧有机硅树脂复合材料,研究了PHW含量对复合材料在氧-乙炔烧蚀环境中抗烧蚀性能的影响。结果表明:添加PHW能够有效提高环氧有机硅树脂烧蚀产物层的抗剥落能力和耐高温烧蚀性能,其中PHW添加量为20wt%时,复合材料的线烧蚀率和质量烧蚀率均最低,分别为0.136 mm/s和1.143 g/s,与环氧有机硅树脂相比分别低约53.74%和47.04%;当PHW含量超过20wt%后,进一步增加其含量对复合材料耐烧蚀性能的改善效果不再明显。TG分析结果表明:添加PHW能大幅降低环氧有机硅树脂的失重率,其中PHW添加量为20wt%时,复合材料的失重率约为38.57%,较环氧有机硅树脂低约19.89%;当PHW含量高于20wt%后,进一步增加其在复合材料中的含量对失重率的改善效果不再明显。

5A06箱式吊框成形工艺优化研究

针对大尺寸5A06-H112厚铝合金板实心吊框的成形,采用了60mm铝板折弯拼焊后进行机械加工的工艺优化路线,并对5A06厚板的折弯和焊接工艺进行了研究。通过有限元计算,及对实心框静力加载进行的试验和分析证实,采用MIG焊接成形的铝合金实心吊框的力学性能完全满足使用要求。结果表明,采用MIG大电流多道焊工艺,可以保证焊缝接头强度达到母材的90%以上。组焊而成的实心吊框与整体机加框在载荷范围内有着大体相同的结构力学性能,但整体机加框储备了更多的塑性以应对可能的脆性失效。

法兰连接的密封结构设计与研究

通过对现有法兰密封结构的受力分析,指出其存在的不足,针对改善密封元件受力状态,给出新的密封结构形式,并提出法兰连接密封结构设计应优先解决的问题和设计思路。

可折叠弹翼支架中双弹翼同步问题的分析与研究

根据巡航导弹可折叠弹翼支架中传动链的结构特点,通过分析产生双弹翼展开不完全同步的客观因素,指出现有结构的不足之处,提出能够保证双弹翼同步展开到位的全新改进方案。详细介绍新设计方案的工作原理和实施新方案应注意的具体措施,并提出在新产品的方案设计阶段,从技术经济学的观点出发,实现结构设计与现有工艺水平互动的设计方法。

HG系列防热隔热涂层的研究及其性能试验

分析了飞行器在飞行过程中,外部表面急剧升温并产生气流剥蚀的原因,并介绍了外表面防热措施及材料。重点研究了HG系列防热隔热涂料的基本原理和组成,对防热涂料和固化后涂层的基本性能、功能性能、耐环境性能等作了全面的考核和试验。