重型燃机叶片周向圆弧锤足型榫头加工及检测技术

重型燃机叶片周向圆弧锤足型榫头具有盆背径向大平面、大直径复杂转接圆弧曲面、复杂设计基准和关联尺寸等特点,该类型叶片榫头面临铣削加工难度大以及三坐标检测重复性差等问题。本研究采用创新工艺方法突破技术瓶颈的限制,开发周向圆弧锤足型榫头卧式加工中心集成铣削及其三坐标检测技术,满足了周向圆弧锤足型榫头叶片的表面质量、尺寸精度、加工效率及外观要求。

电磁耦合处理对7050铝合金承力框铸件初始残余应力调控研究

通过电磁耦合处理工艺参数的变化研究了7050铝合金承力框铸件的力学性能及初始残余应力。结果表明,在磁场强度为1.5 T,电流强度为25 A/mm^(2)时,7050铝合金的抗拉强度可提升10 MPa,伸长率提高16.73%,电阻率提升3.24%,塑性增强。7050铝合金承力框铸件初始残余应力小且分布均匀。采用磁场强度为1.5 T、电流强度为25A/mm^(2)的工艺参数,可使初始残余应力降低约10%。

提高ZM3合金高温蠕变性能的研究

航发科技铸造厂生产的前整流舱铸件是某型号发动机上的一个非常重要产品,属Ⅱ类铸件,材料为ZM3。该铸件在2001年进行的生产中,连续5个批次工艺检查高温蠕变性能不合格,严重影响了产品加工和装机,造成巨大损失。ZM3合金中有两种重要元素:稀土和金属Zr,金属稀土对高温性能影响巨大,锆主要用于细化晶粒。经反复多次试验,最终确定了富铈稀土的成分控制点:富Ce稀土中的稀土含量≥98%以上,其中Ce的含量应≥45%,同时富铈稀土中的金属Nd的含量范围10%~18%也得到了明确。该项研究结果已经体现在了我国的相应国家标准、行业标准和企业标准之中。

航空发动机风扇单元体高效孔加工技术

论述了涡扇发动机风扇单元体孔的特征、加工难点和加工刀具的设计思路。针对特征孔加工周期长、质量差的问题,设计了新型加工刀具及改进加工工艺路线,提高了加工效率和零件质量,形成一套高效的孔加工方案,有利于提升航空发动机整体制造水平。

面向航空发动机叶片加工的滚球法刀位求解技术研究

针对航空发动机叶片五轴加工过程,可以运用一个新的刀具位置求解算法。通过沿着刀具轨迹滚动一个可变半径的球刀并定位刀具来切削曲面,对于每个网格点计算得到一个伪半径,并从中选出最合适的半径作为滚球半径。这就避免了典型的传统循环检测干涉,摆动刀具直到没有过切的方法,易于执行且便于计算。最后通过仿真和切削实验,验证了提出的叶片加工过程滚球法刀位求解方法的可行性和正确性。

泡沫铝准静态压缩变形的声发射特征研究

为了研究泡沫铝在压缩过程中的屈服平台和密实阶段的力学性能,使用万能试验机、声发射仪和高速相机对泡沫铝试件在不同加载速率下进行了单轴压缩试验,得到了泡沫铝材料在塑性变形-损伤过程中的声发射特征参量和变形场图像。通过分析声发射信号的振铃计数和能量计数,研究了屈服平台和密实阶段的力学性能。结果表明：弹性和屈服平台阶段的声发射振铃计数曲线与应力-应变曲线有较高的吻合度;密实应变与声发射能量计数有较好的对应关系;不同的加载速率下,声发射能量信号表现出不同的增长特征,在屈服平台阶段能量的吸收与耗散更明显,且声发射能量-应力曲线与泡沫铝的吸能效率的变化趋势相同。

热机耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴密封性能分析

针对高温、三维复合运动(往复+旋转)耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴总成密封失效问题,设计氢化丁腈橡胶热老化试验,基于热老化试验数据建立热老化效应冲击螺杆钻具传动轴总成O形密封圈三维有限元模型,采用有限元方法研究流体压力、温度、摩擦因数和往复速度对传动轴总成O形密封圈静密封及动密封性能的影响。结果表明:静密封状态下高应力区位于O形密封圈右侧,高接触压力区位于O形密封圈内接触面、外接触面和侧面,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大,最大接触压力整体上随着摩擦因数的增大而减小;动密封状态下最大von Mises应力和最大接触压力在往复速度为0.4 m/s和摩擦因数为0.25出现异常规律,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大。由此建议密封圈在静密封和动密封状态,在往复速度小于0.4 m/s和较小摩擦因数下运行。

毛细管型真空漏孔及其计量特性研究

自主研制了毛细管型真空漏孔,介绍了其结构组成。对该漏孔的温度特性、年衰减率、重复性及稳定性进行了实验研究。结果表明,该漏孔的温度系数小于1.0%,年衰减率小于1.0%,重复性小于0.3%,采用氦质谱检漏仪实际使用12 h稳定性小于1.0%。研制的毛细管型真空漏孔在真空检漏中具有广泛应用前景。

基于知识图谱的工艺推理系统

为了企业能够有效、准确地利用专家知识和数据,减少工艺人员的重复性劳动,开发了基于知识图谱的工艺自动推理(决策)系统。该系统利用知识图谱技术构建了三层次工艺信息模型,将工艺知识与设备资源组织在一起,实现了零件/特征级别的工艺自动决策。该系统采用B/S设计架构,能与Web环境中的其他数据主体无缝集成。通过某航空发动机锥齿轮轴在原型系统中的工艺决策,验证了系统的实用性。

基于条件数和SVD的发动机测量参数选择

研究了航空发动机气路故障诊断中测量参数如何选择的问题。利用发动机故障诊断矩阵,建立了基于条件数和SVD的测量参数选择简易快速算法。算法利用了扰动在诊断系统中的传播,定义了诊断系统的系统能观度和被诊断变量子能观度。在具有不同测量参数诊断系统中,通过计算各自系统能观度和被诊断变量子能观度,确定哪种测量参数的选择更有利于抑制扰动在诊断系统中的传播,从而指导工程中测量参数的选择。通过案例表明了算法的应用价值。算法可用于优化机载发动机测量传感器布局以及台架测量系统中测量传感器布局等,实现测量系统优劣的定量评价。

面向MBD模型的特征信息自动识别算法研究

针对特征识别技术对产品制造信息识别的缺失以及匹配算法的复杂性问题,提出了一种基于MBD模型的特征信息自动识别算法。首先,通过EXPRESS和Java映射,构建STEP文件解析器解析MBD模型信息。其次,建立基于图和提示的几何特征识别算法,用表征面邻接图作为匹配算法的数据结构,以提示作为搜索与特征库进行匹配。然后,提出基于关系树的产品制造信息识别方法识别产品制造信息。最后,以轴和机匣作为测试对象,在Intellij IDEA平台中对所提方法进行了验证,分析了匹配算法时间复杂度。结果表明,该方法能够识别几何特征信息和产品制造信息,本匹配算法时间复杂度为O(n),优于时间复杂度为O(n2)的传统匹配算法。

直链羧酸型缓蚀剂的缓蚀机理研究

直链羧酸型缓蚀剂是目前被广泛研究的有机缓蚀剂,羧酸分子中包含亲水的羧基和疏水的烷基链,是典型的表面活性剂型缓蚀剂。本文采用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d,p)基组下对CH2=CH-(CH2)4COOH(C7)、CH2=CH-(CH2)8-COOH(C11)、油酸和蓖麻油酸四种具有不同碳链长度的直链羧酸型缓蚀剂进行结构优化和量子化学参数计算,进而从理论上研究羧酸缓蚀剂结构与缓蚀性能之间的关系。研究结果表明,缓蚀剂分子中碳链长度的增加会增强缓蚀效率,但对分子的能隙(35)E,硬度η、偶极距μ、化学势u、电子转移数(35)N影响较小。然而,C=C双键的位置对缓蚀剂的缓蚀性能有较大的影响,计算所得的最高占有轨道(HOMO)都分布在C=C双键及其相邻的碳原子,最低空轨道(LUMO)分布在羧基以及相邻的碳原子。通过对四种直链羧酸缓蚀剂的Fukui指数研究发现,四种直链羧酸缓蚀剂的反应活性中心都在C=C双键和-COOH羧基及其附近碳原子。最终得到四种直链羧酸缓释剂的缓蚀效率按照蓖麻油酸>油酸>C11缓蚀剂>C7缓蚀剂的循序逐渐下降。

基于图和规则的机匣加工特征识别方法研究

由于机匣加工特征多、类型复杂,目前主要采用手动式、交互式等加工特征识别方法来实现机匣工艺设计过程中的特征提取,但是这些方法操作繁琐,智能化程度不高,导致工艺设计周期长。为了提升机匣加工特征识别效率,实现特征识别自动化,提出了一种基于图和规则加工特征自动识别方法。首先,根据机匣几何结构复杂程度,对机匣加工特征进行了归类。然后采用边界表示法表征机匣三维模型,定义了面属性、边属性、角度属性及面与面之间的拓扑关系码,提出了基于加权属性邻接矩阵的机匣三维模型的数据结构,通过对加权属性邻接矩阵的遍历和行列运算,建立了机匣加工特征的识别和抑制规则,构建了特征识别和抑制算法,并与预定义规则库进行匹配。最后在MATLAB平台上搭建了特征识别的仿真环境,选择了三个典型机匣案例,测试了机匣加工特征识别效果。结果表明,该特征识别方法具备较高的识别精度和效率,识别62阶矩阵仅用时0.171s。

磷酸盐涂层研究进展及其应用

随着世界环保压力与节能压力的剧增,绿色涂层已经成为金属腐蚀防护的发展趋势。磷酸盐涂层是一种机械强度高、热稳定性好、耐腐蚀且无毒环保的无机涂层。相较于金属涂层和无机硅涂层,磷酸盐涂层因其制备方法简便以及特殊的性能优势,受到越来越多的关注,在建筑、汽车、航海、航空航天、医疗等领域已取得广泛运用。分别介绍了反应固化型磷酸盐涂层和磷酸盐转化膜。首先阐述了反应固化型磷酸盐涂料的组成,包括胶黏剂、固化剂、功能填料和其他添加剂,并分别介绍了胶黏剂的合成及配比研究、固化剂的固化机理和选择、功能填料的选择对性能的影响以及其他添加剂对涂料整体性能和实用方面的影响。然后对磷酸盐转化膜这类特殊的磷酸盐涂层的成膜机理以及常用磷化液组成进行了介绍。成膜机理主要包括基体的电化学溶解、磷酸盐的结晶和成长、磷酸盐转化膜溶解与形成之间的动态平衡三个步骤。磷化液包括锌系、铁系、钙系、锰系磷化液以及它们之间的组合。此外,总结了磷酸盐涂层在防腐蚀、耐高温和一些其他性能方面的应用现状。最后对磷酸盐涂层今后的发展趋势进行了展望,指出磷酸盐涂层在航空航天和石油化工等领域的研究重点。

PANI/EP复合涂层对不锈钢在硫酸溶液中的保护作用

目的开发一种能够在热硫酸介质中长期保护316L不锈钢的新型复合涂层。方法使用化学氧化法制备一次掺杂聚苯胺(PANI),通过脱掺杂-二次掺杂制备十二烷基苯磺酸(DBSA)掺杂的二次掺杂聚苯胺,并添加环氧树脂(EP)作为成膜剂制备PANI/EP复合涂层。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)等方法,对材料的官能团、结构和形貌进行表征,用电化学测试法和划痕浸泡实验测试PANI/EP复合涂层的耐蚀性能,并对复合涂层的保护机理进行探讨。结果在50、60℃的1 mol/L硫酸溶液中,PANI/EP复合涂层试样的自腐蚀电位相对不锈钢显著提高,其中50℃时提高了560 mV,60℃时提高了450 mV,均达到不锈钢的钝化电位,阳极极化曲线电流密度下降了两个数量级。电化学交流阻抗测试表明,涂覆涂层后,试样的阻抗模值明显增大。划痕浸泡试验表明,在50℃的1 mol/L硫酸溶液中浸泡一周后,PANI/EP复合涂层试样没有发生脱落,且划痕处几乎没有腐蚀,主要原因是涂层促使不锈钢表面生成了稳定的钝化膜。结论在中温硫酸溶液中,PANI/EP复合涂层对不锈钢同时提供物理屏蔽作用和阳极保护作用,有良好的防腐蚀保护效果。

碳纤维和芳纶纤维的蚀刻改性及其复合材料界面结合性能研究进展

纤维作为复合材料中的增强体,在实现应力传递、承担外部载荷等方面发挥了重要作用。通常纤维与树脂基体的结合性能极大地取决于纤维表面的微观形貌和化学性质,其界面结合的强度则决定了复合材料的综合性能和应用范围。为了最大提升纤维材料与树脂基体的界面结合能力,在应用前需对纤维材料进行有效的表面改性处理。其中,蚀刻法同时涉及了纤维表面的物理变化和化学变化,具有高效的表面改性能力,能显著地改变纤维表面的物理化学性质。综述了表面蚀刻这一改性思路分别在碳纤维和芳纶纤维中的实际应用,针对两种纤维各自的性质,提出了酸性溶液蚀刻、有机溶液蚀刻、电化学阳极氧化、等离子体处理、微波辐射、超声波蚀刻等常用蚀刻改性方法,对各方法的优缺点和应用进行了讨论。总结并对比了蚀刻介质、蚀刻工艺对纤维表面微观形貌、化学性质、力学性能以及复合材料界面结合性能等方面的影响。讨论了当前纤维材料与树脂基体界面结合的机理与界面表征方法的研究现状。此外,还对未来的发展方向和要求进行了展望,提出应该聚焦纤维表面腐蚀行为,优化传统改性方法,开发多种方法协同作用的改性新工艺。同时基于现有技术,发展更为先进的界面表征手段,进一步加深对纤维表面腐蚀行为与复合材料界面性能之间影响机制的理解。

碳纤维增强树脂基复合材料与金属典型连接件电偶腐蚀的研究进展

为了给碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的设计和使用提供依据,针对碳纤维复合材料与金属间电偶腐蚀的问题,从碳纤维及碳纤维复合材料的结构与性能特点出发,阐述了碳纤维复合材料种类、金属材料种类、服役环境和结构件连接方式对碳纤维复合材料与金属之间电偶腐蚀的影响。其中,碳纤维复合材料与金属之间的铆接、螺栓连接和胶接可对电偶腐蚀产生不同的影响,而这方面的研究尚少,是今后研究的重要内容之一.

实验室加速环境下水性快干环氧厚浆底漆老化机理及失效过程

目的通过实验室循环加速试验模拟海洋大气环境,研究水性快干环氧厚浆底漆在服役过程中的老化机理及失效过程。方法设计“浸泡−紫外/冷凝−湿热老化循环加速试验”,并借鉴化学配方问题中的混料法设计循环试验中各单因素试验时长,随机生成3组不同时间组合的循环加速试验环境谱。采用电化学交流阻抗法,结合光泽度、色差、硬度、附着力及红外光谱等数据研究底漆的性能变化。结果在3组不同环境循环试验中,环境1(浸泡24 h−紫外/冷凝72 h−湿热老化48 h)中的底漆破坏程度最严重,硬度下降明显,6个循环周期后失光率、色差显著升高,等级分别为严重失光和严重失色,低频阻抗下降至3.9×10^(3)Ω·cm^(2);环境2(浸泡/4 h−紫外/冷凝12 h−湿热老化78 h)和环境3(浸泡54 h−紫外/冷凝42 h−湿热老化48 h)中的涂层硬度无明显变化,涂层附着力先上升后下降,试验结束后涂层低频阻抗均下降至2.7×10^(5)Ω·cm^(2)。结论水性环氧厚浆底漆的老化机理为亲水基团引起的水降解和紫外辐照引起的光氧降解间的协同作用,失效过程可分为涂层吸水、涂层/金属基体界面腐蚀发生和涂层失效等3个阶段。

干湿环境对环氧树脂/碳纤维复合材料层合板老化性能的影响

以开孔和未开孔环氧树脂/碳纤维复合材料层合板为研究对象,开展了不同温度(2,23,70℃)、水浸/干燥环境下层合板的加速老化试验,利用三维轮廓仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示量热扫描仪等对层合板的老化性能进行分析。结果表明,开孔会使得层合板的吸湿率减少,温度越高,层合板的吸湿率越大;层合板吸湿后会发生溶胀,且温度会加剧纤维-树脂脱粘、开裂,老化环境对层合板的断面形貌具有很强的敏感性;老化环境并未明显改变层合板的化学结构,老化环境对层合板的玻璃化转变温度;。

水凝胶在腐蚀防护领域应用进展综述

水凝胶材料由于其独特的含水交联网络结构,具有优越的亲水、润滑、耐磨、生物相容等特性,是近年来发展极为迅速的高分子材料之一,被广泛用于药物传输、软体机器人、可植入器官、传感器等生物医学等工程领域。在腐蚀防护领域,水凝胶材料由于其独特性质逐渐受到学者的关注,成为了新兴腐蚀防护材料之一。通过文献综述的方法,对化学交联法与物理交联法两种水凝胶的主要制备方法进行对比,对两种方法制备的水凝胶材料的结构和性质进行了对比,进一步分析了水凝胶材料具有的独特性质,及其在腐蚀防护领域的应用潜力。其中化学交联制备出的水凝胶,其稳定性好,力学强度高,具有良好的耐磨防污性,可制备出性能优异的海洋防污涂层。物理交联制备的水凝胶由于其内部具有三维网络空间结构可负载缓蚀剂,且其内部存在大量的动态可逆键,具有环境响应性,能随着环境pH、温度等变化而改变自身溶胀程度,从而改变负载在水凝胶中的缓蚀剂的释放速率。因此,对比传统固体缓蚀剂和液体缓蚀剂,水凝胶智能缓蚀剂对金属有着更长效的腐蚀防护性能,具有良好的应用前景。根据水凝胶材料的独特性质,着重分析了水凝胶材料在腐蚀防护领域的应用现状,并对研究前景进行了分析。目前制备水凝胶涂层多经过表面预处理、配制预凝胶溶液、交联固化等步骤,并且水凝胶涂料可在不同材料、形状基底上进行涂覆,为水凝胶防腐涂层的发展奠定了基础。