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航空航天用气凝胶材料的研究进展

航空航天用气凝胶材料的研究进展

摘要：近年来，中国、美国和其他各国航空航天事业快速发展。我国“神州十三号”、美国Space-X“龙飞船”和Blue Origin“新谢泼德号”载人飞船的成功发射，标志着人类探索太空的进程又跨出了一大步。航空航天领域载人飞船的成功离不开高科技材料产业的快速发展，“一代材料，一代技术，代装备”，对材料的认识、研制、开发和应用是人类社会进步最基础、最原始、最本质的驱动力，它对整个国防事业的发展起着推动作用。气凝胶作为一类轻质多孔材料，因其高效的隔热特性在航空航天领域受到越来越多的关注。本文旨在总结SiO2、Al2O3、ZrO2等氧化物气凝胶和炭气凝胶、碳化物气凝胶、硼化物气凝胶等非氧化物气凝胶材料近年来在航空航天领域的研究进展，从分子结构设计、制备方法、热力学性能等方面进行了详细的讨论，以期为相关的科学研究提供参考和借鉴。
航空 2024年05月27日
柔性气凝胶材料的制备及应用研究进展

柔性气凝胶材料的制备及应用研究进展

摘要：气凝胶是一种纳米级多孔固体材料，具有高比表面积、极高的孔隙率、极低的密度、极低的热导率等优点，但也存在脆性高、柔韧性差的问题。近年来，具有良好压缩回弹特性和抗弯折性能的柔性气凝胶克服了传统气凝胶柔韧性差的缺点，受到研究人员的广泛关注。本文首先概括了柔性气凝胶的种类，根据气凝胶材料组成成分的不同，将其分为氧化硅柔性气凝胶、碳基柔性气凝胶、生物质柔性气凝胶和纤维质柔性气凝胶; 然后，系统总结了柔性气凝胶常用的制备方法，如溶胶-凝胶、老化、干燥等工艺，对比分析了不同制备工艺生产的气凝胶在性能上的差异; 此外，介绍了柔性气凝胶在环保、光学、生物医学、柔性电子传感器以及航空航天等领域的应用; 最后对柔性气凝胶的发展做了总结和展望。
航空 2024年05月27日
高强高模聚酰亚胺纤维的空间环境适应性研究及在航天领域的应用前景分析

高强高模聚酰亚胺纤维的空间环境适应性研究及在航天领域的应用前景分析

摘要：高强高模聚酰亚胺(PI)纤维是近年来出现的一种新型高性能有机纤维，具有优异的力学性能、耐高低温性能、低介电、高绝缘、高阻燃、耐辐照等综合性能，在航天、航空、安全防护、核工业等领域具有广阔的应用前景。本工作着重针对高强高模PI纤维在航天领域中的应用需求，特别是在空间环境中的应用特点，分析了其在极端温度、交变温度、粒子辐照、高真空以及长期负载等环境下的性能表现，初步考核了其空间环境适应性，以期为其相关应用提供设计依据。研究结果显示，高强高模PI纤维表现出优异的力学性能、耐高低温、耐粒子辐照、抗蠕变等综合性能，在350℃条件下其拉伸强度和拉伸模量仍分别可达到1.55GPa和27.74GPa，经1.0×108rad(Si)剂量粒子辐照后，拉伸性能保持率高于98%。此外，本工作还结合PI纤维的综合性能表现对其在航天领域的应用前景进行了展望。
航空 2024年05月27日
激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸性能

摘要：激光熔覆修复GH4169合金的拉伸性能具备各向异性，拉伸性能与受载方向和修复界面之间的夹角（界面角度）显著相关，研究修复后合金的拉伸各向异性可为GH4169合金构件的高性能修复奠定基础。基于数字图像相关（DIC）技术开展了不同界面角度下的修复后合金拉伸试验，结合光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等手段进行了界面区域微观组织及断口形貌观测分析，对激光熔覆修复GH4169合金各向异性拉伸力学性能开展了研究。结果表明修复后合金的拉伸性能与拉伸载荷方向、枝晶生长方向的夹角呈负相关；拉伸试样的断裂主要是由Laves/γ相界面在拉伸载荷下分离引发裂纹成核和扩展造成的。当枝晶取向与拉伸载荷的夹角较小时枝晶间较大尺寸的不规则Laves相破碎成小颗粒并随基体γ相一同移动，断裂后韧窝较深，抗拉强度和屈服强度较高；当夹角较大时枝晶间Laves/γ相界面剥离导致裂纹形核，而后快速扩展，断口呈大量阶梯状的枝晶沿晶断裂形貌，拉伸性能较差。研究阐明了不同界面角度对修复后合金拉伸性能的影响机理，可为激光熔覆修复GH4169高温合金构件拉伸性能的综合评估提供基础。
航空 2024年05月19日
航空发动机及燃气轮机用关键材料的激光增材制造研究进展

航空发动机及燃气轮机用关键材料的激光增材制造研究进展

摘要：增材制造技术可以突破传统工艺的加工和设计局限，实现高性能复杂结构零件的一体化直接成形，在航空发动机及燃气轮机（两机）领域有着巨大的应用潜力。针对镍基高温合金、钛基合金和高强度钢等3类合金，综述了激光工艺参数、成分改性以及外场作用下的微观组织特点和调控方法；比较分析了室温和高温条件下的典型力学性能特征，以及增材制造合金的工艺参数—微观结构—力学性能映射关系，并总结了上述材料在两机领域关键构件的增材制造应用现状和典型案例；展望了面向两机领域关键构件的新型增材制造技术、微观组织调控技术、专用合金体系以及增材制造过程稳定性研究，进一步推动增材制造技术在两机关键领域的推广和应用。
航空 2024年05月15日
航空发动机科学技术的发展与创新

航空发动机科学技术的发展与创新

摘要：航空发动机是“飞机的心脏”，是实现人类飞行梦想的关键。回顾了发动机技术进步与飞机的发明、喷气式发动机的问世、航空动力领域的持续创新等内容，介绍了高超声速强预冷涡轮发动机、自适应变循环发动机、民用大涵道比发动机、混合电推进技术的发展现状和发展趋势，探讨了国外航空发动机发展的主要经验和重要举措。
航空 2024年05月15日
锂离子电池发展现状及其在航空领域的应用分析

锂离子电池发展现状及其在航空领域的应用分析

摘要：相对于镍镉、铅酸等传统电池，锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、充放电效率高、工作温度范围宽、环境污染小等优点。目前，锂离子电池已广泛应用手机、笔记本等3C设备和新能源汽车领域，在民用飞机、无人机、空间探测器等航空航天领域中也拥有广阔的应用前景。为了进一步拓宽锂离子电池的应用领域，众多研究团队开发出了种类繁多的，性能优异的锂离子电池电极材料；通过深入研究，开发出了具有宽温适应性和超高压适应性的电解液。经过30年的技术攻关与产业化推广，锂离子电池相关产品日渐成熟。为进一步拓宽锂离子电池的应用场景，高性能电极材料的制备和安全电解液体系的构建将是锂离子电池技术发展的重要方向。
航空 2024年05月09日
金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望

金属增材制造技术在航空领域的应用现状及前景展望

摘要：增材制造技术与传统铸造、锻造等方式相比，具有成形时间短、成形精度高、设计更自由等优势，是材料加工领域中最具有应用前景的技术之一，金属增材制造技术已在航空领域中得到广泛研究和应用。本文从技术原理、研究现状、航空应用等方面介绍了5种主要的金属增材制造技术，对比分析了国内外金属增材制造技术在航空领域中的研究和应用现状，阐述了增材制造技术对航空领域发展的重要性，并对金属增材制造的发展前景做出展望。
航空 2024年05月07日
航天用镍基高温合金及其激光增材制造研究现状

航天用镍基高温合金及其激光增材制造研究现状

摘要：新型航天器用镍基高温合金部件呈现出复杂化、薄壁化、复合化、一体化的发展趋势，使得传统的铸造或锻造加工技术无法胜任。基于逐层堆积的激光增材制造（LAM）技术是实现这类复杂部件制备的理想解决方案，能够进一步赋予高温合金更高的价值，极大地推动航天装备的发展。首先介绍了航天领域常用的镍基高温合金种类，然后以研究最多的IN 718 和IN 625 合金为例，总结了镍基高温合金增材制造的研究现状：归纳了镍基高温合金增材制造工艺优化方法，表明增材制造综合加工图和实验设计方法是两种行之有效的方法；指出了增材制造镍基高温合金材料的微观组织特点，讨论了增材制造后续热处理对材料微观组织和力学性能的影响规律，表明增材制造技术极快速冷却的特点引起镍基高温合金材料内部存在普遍的局部微观偏析现象，导致常规热处理工艺不再是最优工艺；并通过5 个典型的增材制造镍基高温合金航天构件案例展示了增材制造技术的优势。在此基础上，针对镍基高温合金增材制造过程中存在的关键科学问题和技术难题，展望了增材制造镍基高温合金未来的研究方向。
航空 2024年04月12日
CFRP碳纤维增强复合材料钢丝螺套连接性能研究

CFRP碳纤维增强复合材料钢丝螺套连接性能研究

摘要: 碳纤维复合材料结构件在航空航天领域广泛应用，通常在结构件加工通孔后采用螺接或铆接方法进行机械连接，该方法增加了结构件连接重量和连接复杂性。然而，采用复合材料结构件自身加工螺纹孔进行机械连接的方法，存在螺纹孔耐磨性差、承载能力差、连接强度低、螺纹易破损及抗疲劳性能差等问题，极大限制了复合材料螺纹孔的连接使用。近年来，出现了在复合材料结构件机械连接中使用钢丝螺套的方法，在部分程度上提升了复合材料螺纹孔的连接强度。本文针对MT700碳纤维复合材料钢丝螺套的连接性能，通过对钢丝螺套作用及原理分析、有无钢丝螺套复合材料试件的重复拆装试验及拉脱载荷强度试验，详细分析了钢丝螺套连接性能及复合材料螺纹孔破坏形式。结果表明，相比于无钢丝螺套的复合材料螺纹孔，带有钢丝螺套的复合材料螺纹孔明显增强了承载连接性能及耐磨性，拉脱力提升了26%且均匀稳定，降低了螺纹孔破坏风险，拓展了复合材料螺纹孔的连接应用范围。
航空 2024年04月01日