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。

碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用需求及挑战

摘要:随着航空发动机推重比的不断提高,急需发展轻质、高强韧、耐高温、长寿命、抗烧蚀、抗氧化的碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC-SiC),以满足航空发动机愈加苛刻的服役要求。本文简要介绍了CMC-SiC复合材料的特点和制备方法,综述了CMC-SiC复合材料在国外先进航空发动机热端部件上的应用进展及国内的研究现状。从工程化角度,指出了国内在高性能纤维、构件设计及制备、环境障涂层、无损检测技术、考核验证方法、修复技术等方面存在的差距及需突破的关键技术,指出了今后国内的研究目标与发展方向。

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。

热处理对激光熔覆高Co-Ni钢涂层组织和性能的影响

摘要:研究了热处理对激光熔覆高Co-Ni钢涂层组织和显微硬度的影响。通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱,分析了涂层的微观组织,采用维氏硬度仪测试了涂层的显微硬度。结果表明,当热处理温度从200℃提高至600℃时,晶界残余奥氏体因发生分解反应而显著减少,针状M3C渗碳体和棒状M2C碳化物的数量则明显增加;经550℃和600℃热处理后,M2C碳化物均发生明显粗化。当热处理温度为200~400℃时,析出的细小M2C碳化物与基体有着良好的共格关系,故涂层的显微硬度值随着M2C碳化物增加而增加,当温度继续升至600℃时,M2C碳化物粗化,与基体失去共格关系,且基体中位错恢复,导致涂层的显微硬度急剧下降。

航空发动机及燃气轮机热障涂层高温腐蚀与防护

摘要:热障涂层是航空发动机及燃气轮机热端部件的关键热防护技术。随着热障涂层技术的发展,发动机的工作温度大幅提升,燃油效率和推重比显著提高,但热障涂层却面临日趋严重的高温腐蚀问题,包括环境沉积物(主要成分为CaO,MgO,Al2O3和SiO2,简称CMAS)腐蚀、熔盐腐蚀以及CMAS和熔盐的耦合腐蚀,它们会导致热障涂层过早失效,严重威胁航空发动机和燃气轮机的安全运行。本文综述了CMAS、熔盐、CMAS+熔盐等腐蚀问题的产生和腐蚀机理,重点从新型抗腐蚀热障涂层材料开发、涂层结构设计两方面总结了国内外在抗高温腐蚀热障涂层方面的研究进展。通过全面梳理高温下热障涂层的腐蚀问题及防护方法,展望了未来抗高温腐蚀长寿命热障涂层的研究方向。

航天复合材料结构健康监测技术应用进展

摘要:随着飞行器中复合材料的使用占比逐年增加,对其安全性的要求也日益严苛。复合材料的损伤部位隐蔽且情况复杂,使预测失效模式和使用寿命变得困难。因此,需要实时监测结构响应,收集状态信息,评估运行情况,判断损伤和剩余寿命,以确保飞行器结构的安全稳定运行。本文瞄准航天飞行器对复合材料结构健康监测的需求,首先简述了复合材料结构在典型飞行器结构应用情况以及复合材料结构健康监测技术的研究及应用情况,随后分别对常见的结构健康监测技术进行了详细的讨论,包括光纤传感监测技术、超声导波监测技术、声发射监测技术、机电阻抗监测法等技术的研究进展,接着针对结构健康监测技术在航天飞行器的各种结构如燃料贮箱结构、热防护结构、发动机结构以及机翼前缘结构等其他结构的应用情况进行了分析讨论,然后对典型的结构健康监测技术评估方法的研究进展进行了分析总结,最后讨论总结了航天复合材料结构健康监测技术的发展趋势与面临的挑战。

太空制造技术的发展与思考

摘要:太空制造技术在深空探测以及未来航天活动中有广泛的应用前景,是各航天大国竞相发展的先进技术。本文从太空制造技术的发展背景及现实意义出发,阐述了太空制造技术内涵及体系构成,在此基础上梳理国内外在轨制造技术和地外天体原位制造技术的研究现状,从在轨制造材料、在轨增材制造、在轨等材制造、在轨连接与修复、在轨装配与检测、地外资源原位提取利用和地外天体设施原位建造等多个方面对太空制造技术发展重点进行了归纳总结,指出相关技术在当前发展过程中遇到的一系列技术挑战,并提炼出其未来的发展趋势。通过国内外太空制造技术发展历程及国内外研究差异性分析,从任务牵引、平台构建、标准制定三个方面给出了我国太空制造技术的发展建议,以期为太空制造技术发展布局提供有益参考。

高温合金GH4169超声喷丸强化表征与热影响分析

摘要: 针对改善高温合金GH4169 表面完整性的问题,对高温合金GH4169 试样进行了超声喷丸和热暴露试验。首先,进行了覆盖率为98%~125%、喷丸强度为0.15 A和0.25 A的超声喷丸试验。然后,对试样分别进行了250、400、550 ℃的1 h 和10 h 的热暴露试验,最后研究了超声喷丸对高温合金GH4169 表面粗糙度、硬度、微观形貌和残余压应力的影响,并分析了热暴露后残余压应力的变化。研究结果表明,经超声喷丸后,高温合金GH4169 表面发生塑性变形,表层硬度显著提高。近表层晶粒细化明显,晶粒尺寸由表层至深度呈梯度分布,并在表层引入残余压应力。当喷丸强度从0.15 A提升至0.25 A时,晶粒细化程度提升了29%。高温合金GH4169 经过高温热暴露后,表层残余压应力发生热松弛,最大松弛速率发生在热暴露初期阶段,之后便趋于稳定,与热暴露时间无关。热暴露温度越高,近表层残余热松弛越剧烈,最大残余压应力深度位置越大。

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。

气动推力矢量喷管研究近况和发展趋势

摘要:推力矢量技术是未来飞行器特别是高机动飞行器的关键技术,其核心部件是推力矢量喷管。气动推力矢量喷管通过流动控制实现喷管出口气流偏转,具有革命性优势,并可进一步衍生出短距/垂直起降、反推等多种功能以适应更丰富的应用场景。通过数十年的研究,气动推力矢量喷管逐步经历了概念设想、初步探索、机理研究和工程实验等阶段,其技术成熟度不断提高,正朝着初步工程应用发展。着重介绍了近年来具有代表性的国内外研究人员在多种气动推力矢量喷管上的研究成果,探讨了气动推力矢量喷管的发展趋势和未来研究重点,指出需要进一步加强内部流场的机理研究,攻克包含多目标、多学科综合优化和飞行器、发动机与气动推力矢量喷管的整机匹配等在内的关键技术,推进工程应用,以期为气动推力矢量喷管技术的应用提供参考。