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航空电磁超材料研究进展及发展建议

航空电磁超材料研究进展及发展建议

摘要：电磁超材料是由亚波长微结构周期排列而成的人工复合材料，对电磁波有很强的传导调控作用或吸收作用，在航空武器装备隐身设计领域被广泛研究。本文首先介绍了电磁超材料的概念，综述了电磁调控型超材料、电磁吸收型超材料、主动可调型超材料和智能超材料的最新研究进展；然后介绍了航空电磁偏折超材料、电磁吸收超材料和频率选择超材料的隐身机理及应用研究现状，分析认为隐身机理丰富和可设计性强是电磁超材料有别于传统吸波材料的主要优势。从拓展吸波频谱、增强吸波性能、吸波智能可调三方面对电磁超材料提出发展建议，包括吸波频谱进一步向红外、激光、紫外波段拓展，宽频吸波性能进一步提升，吸波频带智能可调。
航空 2024年07月09日
增材制造镍基高温合金在航空发动机与燃气轮机中的研究应用进展

增材制造镍基高温合金在航空发动机与燃气轮机中的研究应用进展

摘要：镍基高温合金具有良好的高温性能，被广泛用于航空发动机与燃气轮机热端部件的制造。增材制造逐点快速熔凝、逐层累积堆叠的工艺特点，不仅可实现高性能复杂结构零件的快速制造，还可用于损伤零件的高效率、高质量修复。目前，增材制造技术已逐渐成为镍基高温合金零件制备及修复的重要技术途径之一。本文综述了增材制造镍基高温合金在显微组织与冶金缺陷研究方面的进展，总结现有文献中GH3536、GH3625 和GH4169 三种常用镍基高温合金的拉伸性能，介绍增材制造镍基高温合金零件在航空发动机及燃气轮机中的典型应用案例。最后，针对现有研究存在的问题及制约增材制造镍基高温合金零件应用的困难，提出从设计增材制造专用镍基高温合金成分、建立增材制造镍基高温合金专用热处理/热等静压工艺、开发单晶镍基高温合金增材制造技术、发展增材制造实时监测控制技术、创新增材制造零件内表面处理技术等方面，进一步促进增材制造镍基高温合金零件的工程应用。
航空 2024年07月09日
增材制造600℃高温钛合金研究进展

增材制造600℃高温钛合金研究进展

摘要：先进航空发动机高压压气机550～600℃环境使用的关键/重要件对600℃高温钛合金提出迫切需求。但是，难成形的复杂构件以及梯度/复合结构与功能一体化构件等的制造，采用传统铸造、锻造等工艺技术难以满足需求和研发要求。增材制造是先进制造技术的典型代表，拥有材料设计-制造一体化、复杂设计-定制一体化等独特优势，为600℃高温钛合金新材料/新技术研发提供了新的途径。目前国内外已开始关注通过增材制造的方式制备600℃高温钛合金，重点研究材料-工艺-组织-性能的关系。本文首先简要回顾600℃高温钛合金研究，其次重点介绍不同增材制造工艺下600℃高温钛合金沉积态和后处理态的微观组织特点；在综合性能研究方面，列举并分析拉伸性能、蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能等关键性能；在复杂设计/复合结构章节，论述以600℃高温钛合金为基体的复合材料和梯度结构增材制造的研究进展。最后，对增材制造600℃高温钛合金材料开发、复合工艺探索、缺陷控制和性能评价标准建立等研究方向进行展望。
有色 2024年07月09日
航空典型金属材料增材制造组织、缺陷、表面、构型研究进展

航空典型金属材料增材制造组织、缺陷、表面、构型研究进展

摘要：增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术，具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点，是材料加工领域中最具应用前景的技术之一，金属增材制造技术已在航空领域得到广泛研究和应用，国内外学者在航空金属材料增材制造方面的研究不断深入。中国航发增材制造技术创新中心在金属增材制造结构四要素——组织、缺陷、表面、构型方面开展了大量研究并获得一些数据，发现了一些现象和规律，包括组织接续生长特征及其对力学性能的影响；典型材料增材制造常见缺陷（气孔、裂纹、未熔合）特征、形成原因及其对力学性能特别是疲劳性能的影响机制；零件表面粗糙度与成形角度的关系及对疲劳性能的影响；金属增材制造构型的影响因素。在此基础上，总结了金属增材制造发展中存在的问题，对下一步重点提出了建议，并对未来研究工作提出了展望。
航空 2024年07月09日
3GPa超高强度马氏体时效钢组织性能

3GPa超高强度马氏体时效钢组织性能

摘要：航空航天系统的小型化、轻量化发展趋势对动力轴材料的强塑性提出了更高的要求。为了开发3 GPa级的马氏体时效钢，设计一种高Co、Ni、Mo的马氏体时效钢，其成分为14Ni-15Co-9Mo-0.86Ti-0.35Al-Fe。通过锻比大于10 的高温大塑性变形尽可能细化晶粒，并结合预拉伸变形及深冷+时效的热处理工艺调控，实验钢抗拉强度达到3.076 GPa，断后伸长率5.5%，表现出了优异的强塑性。通过对其显微组织进行分析表征，发现其基体组织为高位错密度的板条马氏体结构，平均晶粒尺寸为0.47μm。透射电镜及3DAP结果表明，基体中分布着大量的Ni3（Mo,Ti），析出相平均直径为6～7nm。析出强化、细晶强化及位错强化是其主要的强化机制，保证了合金超过3 GPa的超高强度，同时极细的亚微米级晶粒保证了材料良好的塑性。
钢铁 2024年07月08日
科学家成功解码“材料基因组”，有助开发下一代航空航天合金和半导体

科学家成功解码“材料基因组”，有助开发下一代航空航天合金和半导体

我们知道原子是构成物质的基本单元，原子结构影响了原子间结合方式，而原子间结合方式，最终决定了材料的种类。换句话说，原子的结构和关系，直接影响了材料的物理和化学性质，导致不同材料有不同性能。现在，科学家实现了用3D“目光”看清这种结构关系，并解锁了原子在多种条件下的排列变化，无疑等同于有了一把开门钥匙，门内则是新一代材料的美好世界。
最新研发 2024年07月08日
常见结构材料低温性能研究进展

常见结构材料低温性能研究进展

摘要：随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展，对低温材料的要求越来越高，低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能，归纳不同晶体结构、合金种类、合金元素等因素对结构材料的低温强度、塑性与韧性等力学性能的影响及低温变形和强韧化机理，介绍不同种类低温结构材料在国内外重要领域的应用，提出了低温材料未来的研究展望。
新材料 2024年07月08日
超高强铝合金研究进展与发展趋势

超高强铝合金研究进展与发展趋势

摘要：超高强铝合金具有密度低、比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、核工业等领域。合金的极限强度已从第四代铝合金的600MPa 级，逐步发展到650～700MPa级、750MPa级，甚至800 MPa 级及以上第五代铝合金。本文首先对超高强铝合金的发展历程和国内外发展现状进行概述；随后，从成分设计与优化、熔铸与均匀化技术、热变形技术、热处理技术、计算机辅助模拟计算共五个方面对近些年的研究进展和所遇到的问题进行了总结和讨论；最后，结合未来装备的发展需求和国内的技术现状，指出“深入研究基础理论，解决综合性能匹配等问题以及在特定应用场景下专用材料的推广应用”是超高强铝合金的发展趋势和重要方向。
有色 2024年07月08日
涉氢环境及其对高温合金的影响：评述——面向航空发动机潜在应用

涉氢环境及其对高温合金的影响：评述——面向航空发动机潜在应用

摘要：随着“双碳”目标的提出，氢作为绿色清洁能源成为未来航空业发展的重要趋势，近年来氢燃料航空发动机备受关注。高温合金是当前燃气涡轮发动机热端部件中应用最广泛的材料，本文综述现有其他领域涉氢环境对合金的影响，为未来氢燃料航空发动机用高温合金研制和应用提供参考。对内/外氢环境的引入、渗（充）氢方法、氢浓度/氢分布特征及氢稳定存在温度的测量、氢对拉伸、蠕变/持久和疲劳性能的影响以及氢脆的断裂机理进行分述，总结不同成分、制备工艺、原始组织状态、合金化程度以及不同应用领域高温合金在涉氢环境下的力学性能退化因素。结果表明，外氢环境下比内氢环境下力学性能下降更快；合金化程度更高的高温合金氢脆更明显，而高温氢环境下合金性能损伤（蠕变/持久、疲劳和拉伸）倾向较室温明显降低。就燃氢涡轮动力用高温合金在涉氢环境下的力学性能评价及适氢环境高温合金的研制进行展望。燃氢涡轮航空发动机可能面临的涉氢工作环境包括：液氢存储的低温氢环境；用于通道冷却的氢环境；经过气体压缩的高温高压氢环境；以及燃烧产物-高温水蒸气（高温潮湿）环境的影响。重点应关注氢在高温合金中的扩散和渗透、高温合金在高压氢环境下的脆性和腐蚀、高温潮湿环境下氧化和腐蚀行为以及上述多重耦合环境下合金和涂层的退化和防护机制。针对燃氢涡轮发动机工作环境，需要搭建近服役条件的高温合金燃氢环境实验装置，开展燃氢环境对高温合金及零部件的影响研究，建立现役叶片和盘件等热端部件关键用材在涉氢环境中的力学性能数据库和相关标准，并在此基础上适时研发适用于燃氢环境使用的高温结构材料，为氢燃料燃气涡轮航空发动机的应用提供支持。
航空 2024年07月08日
航空航天先进结构材料技术现状及发展趋势

航空航天先进结构材料技术现状及发展趋势

摘要：先进材料技术是航空航天高新装备的发展先导，是支撑现代工业的关键基础技术，渗透到国防建设、国民经济和社会生活等方方面面，已成为世界各国争相发展的技术高地和国防重点。本文梳理分析航空航天先进结构材料近年来的技术现状及发展趋势，在高性能高分子材料及其复合材料、高温与特种金属结构材料、轻质高强金属及其复合材料、先进结构陶瓷及其复合材料四方面进行重点阐释，明确我国航空航天结构材料的研发与生产仍面临着跟踪研仿多、自主创新少、技术封锁严重、技术瓶颈亟待突破等困境。同时，本文对航空航天结构材料未来研究和发展提出展望，点明建立“产-学-研-用”完整技术体系的重要性。
航空 2024年07月08日
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