激光粉末床熔融金属点阵结构力学性能研究进展

摘要:金属点阵结构具有轻质、高比强度、高能量吸收等特点,在航空航天、生物医学等领域有着广阔的应用前景。快速发展的激光粉末床熔融技术可精确调控点阵结构参数,进而实现金属点阵结构的材料-结构-性能一体化设计与制造。因此,本文以杆状点阵结构、板状点阵结构及三周期极小曲面点阵结构等常见的点阵结构类型为顺序,综述了激光粉末床熔融金属点阵结构的力学响应机制、破坏失效行为、结构优化设计及激光粉末床熔融技术对金属点阵结构成型质量、力学性能的影响,进而从结构设计及优化、激光粉末床熔融技术、功能性设计等角度,提出激光粉末床熔融金属点阵结构可能面临的机遇和挑战。

自控温复合材料的制备与性能

文摘:为解决航空领域现存在的热控系统质量重、体积大的问题,本文以室温硫化硅橡胶为基体,炭黑(CB)、碳纳米管(CNTs)和镍(Ni)为导电填料,并且添加一系列助剂,采用溶液共混法制备室温硫化硅橡胶基PTC材料,并对其进行阻-温性能测试和自控温性能测试,验证了复合材料的PTC效应及温控能力;并对材料的微观结构进行了分析,提出了交链-膨胀结构理论模型。结果表明,当CB/CNTs/Ni混合填充量为16wt%时,复合材料的室温电阻率较低,为19.95Ω·cm,PTC强度较高,为4.73,并且在经过300次冷热循环后,仍表现出较好的升温能力和控温能力。TG分析可以看出CB/Ni/CNTs的加入提高了硅橡胶的耐热性能;通过SEM分析可以看出,极大长径比的CNTs具有一定抑制CB团聚的作用;通过XRD分析可以得出导电填料在硅橡胶基质中分散较为均匀的结论。基于微观结构的分析,对内部导电网络通道和结构变化进行对比分析,构建了影响PTC效应的因素分析模型,为解决航空领域的热控系统减重问题提供了可行性参考。

高速柔性气动减速器关键技术研究进展

摘要:柔性气动减速技术是航天器高速进入地外天体或再入地球大气安全着陆的关键核心技术,随着中国载人航天和深空探测等重大任务的持续推进,航天器更快的进入速度和更重的载荷对于高速柔性气动减速器的需求日益迫切。而高速柔性气动减速器的力学模型兼具强非线性和强耦合特性,且涉及研究领域极广,如需考虑钝性和多孔结构的气动特性、非线性结构动力学、可压缩湍流、结构气动热及其相互耦合等问题。因此,开展高速柔性气动减速器的基础理论和关键技术研究具有极大的难度和复杂性但意义重大。首先对高速柔性气动减速器进行分类;然后分析梳理了高速柔性气动减速技术的技术内涵,并系统地回顾和综述了其关键技术的发展历史和研究进展;最后,对高速柔性气动减速器关键技术的未来发展方向和亟需解决的关键问题进行了总结展望。

高温服役电子元器件的焊接工艺研究

摘要:在航空航天、钢铁冶金及地质勘探等领域,部分设备需要在高温环境下使用,目前常见装联结构的可耐受温度一般低于200℃,甚至低于150℃,严重制约了相关高温服役设备的电子化进程。为了探索元器件高温焊接的可行性,对高温焊接工艺开展深入分析。研究结果表明,铅基高温焊料(SnAg2.5Pb96.5)的固液相线温度均高于250℃,SnAg2.5Pb96.5焊点的拉伸力平均值为139N,剪切力平均值为237N。与常用的无铅焊料(SAC305)相比,SnAg2.5Pb96.5的固液相线温度较高,但其焊点的拉伸力及剪切力均有所降低。相较于直接焊接工艺,采用预热焊接工艺得到的焊点润湿性好,陶瓷电容本体无裂纹,因此预热焊接工艺更适用于高温服役元器件。

镁合金的多系滑移与塑性调控

摘要:镁合金绝对强度低的瓶颈问题现已取得重大突破,但是其塑性仍旧偏低,可加工性和成形性欠佳,且强塑性匹配不足,导致镁合金构件在应用过程中存在诸多限制。本文从Mg的晶体结构特性及塑性变形机制出发,深入阐述了镁合金塑韧化的思路,指出了“多系滑移增塑”的调控方向:(1) 内在通过调整合金成分及温度,降低Mg的非基面与基面滑移系临界剪切应力比值,激发多系滑移,缓解塑性变形的各向异性;(2) 外在通过调控晶粒尺寸或引入可变形第二相,激活Mg基体位错滑移之外的塑性变形新机制,进一步实现镁合金塑性应变的高效协调。这为镁合金塑性、可加工性及成形性的提升提供了新思路,助力镁合金在高强塑性匹配方面发挥巨大潜能。

真空蒸馏提纯金属镱的理论及实验研究

摘要:采用Miedema模型研究了真空蒸馏提纯金属镱过程中Ca、Mg、Mn等杂质的分离特性及分离规律,并根据理论分析结果开展了不同温度下镱的真空蒸馏提纯实验。计算结果表明:在1000℃以下杂质Fe、Al、Cu、Ni与Yb的饱和蒸气压差值Δp* 极大,而杂质Mg、Ca、Mn与Yb的Δp* 很小;随着温度降低,分离系数βCa,Yb逐渐增大,而分离系数βMg,Yb和βMn,Yb保持稳定,杂质Mg、Ca、Mn的挥发速率急剧下降。实验结果表明,在700℃下真空蒸馏可有效去除金属镱中的杂质Mg、Ca、Mn。

金纳米星的合成与应用

摘要:随着纳米技术的飞速发展,三维复杂结构的金纳米星已成为一种新型纳米材料。金纳米星具有独特的物理化学性质,如可调制的局域表面等离激元光学特性、表面增强拉曼散射效应、光热特性、较大的比表面积等,这些性质使其在纳米材料和生物医学领域具有极高的潜在应用价值。本文首先介绍了近年来国内外金纳米星的合成方法,主要包括种子介导生长法和一步合成法( 这两种制备方法均存在各自的优缺点) ,以及对金纳米星尺寸、枝杈的的调控研究; 接着对金纳米星性质中的等离激元特性进行展开描述,并对其理论基础进行解释; 本文对目前金纳米星在催化、SERS 检测和生物医学领域最新研究进展进行了总结,并展望了金纳米星未来的研究内容和方向。

耐极端烧蚀环境C/C复合材料研究进展

摘要:C/C 复合材料是空天飞行器热端部件关键的热结构材料,但高温易氧化烧蚀特性限制了其在极端环境下的应用。因此,如何提高C/C 复合材料的抗烧蚀性能尤为重要。系统综述了近年来国内外抗烧蚀C/C 复合材料的研究进展,围绕基体改性、涂层防护和基体改性-涂层一体化3 个方面展开阐述。在基体改性方面,基于组元特性差异将材料分为单相陶瓷、复相陶瓷、多组元及高熵陶瓷改性C/C 复合材料,揭示了陶瓷氧化产物的阻氧抗烧蚀机制。涂层技术重点剖析了单层涂层、多层梯度复合涂层、微/纳结构增韧涂层及嵌入结构界面涂层的设计原理与烧蚀行为,阐明了界面匹配优化对于缓解涂层热失配和抗烧蚀性能的作用机理。最后,面向极端烧蚀环境应用需求展望了C/C 复合材料在氧化烧蚀机理分析、复合材料的结构和组分优化、构件的功能设计及高效低成本制备工艺等方面的发展方向。