敢于攻克世界航空材料技术高地——中南大学炭／炭复合材料研究纪实

轻质高强结构材料国防科技重点实验室位于中南大学校本部,目前已有建筑面积1300平方米,拟新建建筑面积4000平方米,拥有24台(套)科研仪器设备。相关科研和管理人员60人,其中具有高级职称者47人,具有博士学位者42人。该实验室的建设目标是建立我国轻质高强结构材料的开放式研究平台,提高我国先进材料基础和应用基础研究的自主创新能力,培养高水平专业技术人才,为实现国防科技和武器装备的跨越式发展提供技术支撑。实验室的主要研究方向为高性能铝合金研究、高性能炭基材料研究、铝基炭基材料结构与性能表征。该实验室前身在轻质高强结构材料领…     

不同结构拦截弹的毁伤能力研究

在电磁发射器发射拦截弹撞击来袭目标的过程中,拦截弹的结构材料参数是影响拦截弹加速性能及毁伤能力的一个重要因素。在实验中常用的铝合金材料拦截弹基础上,提出铝-钢、铜-钢2种复合拦截弹结构,以拦截弹与钨合金杆式穿甲弹的碰撞过程为例,对3种拦截弹对来袭目标的毁伤能力进行对比分析。     

碳化硼陶瓷的军工应用及前沿制备技术

碳化硼是一种战略材料,因具有高熔点、高硬度、低密度、良好的热稳定性、较强的抗化学侵蚀能力和中子吸收能力等一系列优良性能,已被广泛应用于能源、军事、核能以及防弹领域。本文主要介绍碳化硼及其铝基陶瓷材料在"军民两用"等领域应用现状和相关制备工艺与性能,并对碳化硼陶瓷材料发展前景进行展望。     

高应变率下GH4720Li合金热压缩性能研究

为了研究镍基高温合金GH4720Li在高应变率下的动态力学性能,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对材料进行了温度范围为20～1 000℃,应变率为10～5 000 s^-1的单轴热压缩试验,获得了不同温度不同应变率下材料的应力应变曲线。结果表明：在相同的试验温度条件下,GH4720Li合金在高、低2种应变率条件下表现出了不同的动态力学性能。在低应变率(10 s^-1)条件下,GH4720Li合金的应力值随着温度的升高而降低;在高应变率(1 000 s^-1,5 000 s^-1)条件下,GH4720Li合金的应力值在特定温度(400～800℃)随着温度的升高而升高。结合已获得的试验数据,通过数值拟合的方法对原始Johnson-Cook(J-C)本构方程进行了修正,以满足GH4720Li合金在高应变率下应力的变化规律。通过线性相关系数和平均误差对修正的J-C本构方程精度进行了验证。结果显示：修正的J-C本构方程与试验数据吻合良好,可以大幅度提高J-C本构方程对GH4720Li合金在大应变率范围下的拟合精度。     

未来装甲战车将狂"补"镁

据第23届弹道会议录报道,美国陆军研究实验室和荷兰TNO防御保障安全公司对AZ31B-H24新型镁合金的弹道性能进行了深入研究.经过弹道试验表明:新型镁合金装甲对抗7.62毫米、12.7毫米和14.5毫米穿甲弹的抗弹性能优于铝合金等当今主流合金装甲.一种陶瓷面板镁复合装甲能有效抵御冲击速度为每秒911米的14.5毫米API/B32反坦克弹药的攻击,是很有潜力的轻质装甲材料.镁合金在汽车以及轻工业界被誉为"21世纪绿色工程材料",密度是铝的2/3,强度也远远高于铝合金.     

超音速微粒沉积Ti-45Al-7Nb-4Cr涂层的摩擦学性能

针对铝合金表面硬度低和易磨损的问题,采用超音速微粒沉积技术在5083铝合金表面制备了Ti-45Al-7Nb-4Cr合金涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层微观形貌和物相组成进行了观察和分析,并对比测试了5083铝合金、Ti-45Al-7Nb-4Cr合金铸锭和涂层的显微硬度和摩擦学性能。结果表明:Ti-45Al-7Nb-4Cr合金涂层内部颗粒间存在冶金结合和机械嵌合2种结合方式,涂层与5083铝合金基体的结合方式为机械嵌合;涂层主要相组成为γ-Ti Al、α2-Ti3Al和β-Ti相;通过在5083铝合金表面制备Ti-45Al-7Nb-4Cr合金涂层,显微硬度提高4倍以上,磨损体积减少69%以上;涂层的磨损机理为磨料磨损和氧化磨损,具有较好的耐磨性能。     

关于S147 铝合金形变时效强化研究

本文研究了S147铝合金板材在形变时效处理各工艺阶段中的组织与性能。用扫描电镜观察分析了材料的断口形貌,并用薄膜试样在透射电镜下分析研究了该合金形变时效处理后的微观亚结构及过渡相析出物特征。结果表明,最佳形变时效处理可显著提高S147铝合金的强度及塑韧性,并能改善其过渡相析出过程及特征。     

复合材料单面胶接修复含中心裂纹铝合金板的疲劳特性分析

利用ANSYS有限元分析软件,建立了复合材料单面胶接修复铝合金裂纹板的裂纹长度参数化的有限元模型,分析了修复结构的裂纹尖端应力强度因子及其变化幅值的规律;与试验测试结果相结合,得到了描述修复结构疲劳特性的Paris公式材料常数;碳纤维、玻璃纤维复合材料胶接修复铝合金裂纹板的材料常数C、m分别为6.76×10-10、2.27和7.89×10-10、2.33。     

4点弯曲载荷作用下残余应力与弹性模量比对涂层/基体材料界面能量释放率的影响

采用有限元计算方法研究了在4点弯曲载荷作用下,残余应力、涂层与基体的弹性模量比(简称弹性模量比)对涂层/基体材料界面能量释放率及其相角的影响。结果表明:能量释放率随着残余拉应力、弹性模量比的增大而增大;能量释放率中的相角也随着残余拉应力的增大而增大,但并不敏感,其随着弹性模量比的增大而减小。研究结果可为评价涂层/基体材料界面结合性能提供理论依据,有助于深化对涂层/基体材料界面结合性能的认识。     

核工业西南物理研究院

<正>材料表面处理技术及设备自主研发离子源技术、多弧离子镀膜技术、磁控溅射镀膜技术、等离子体源技术、直流弧等离子体炬、射频等离子体炬及高电压技术、自动控制技术、真空技术,先后开发了多种类型的材料表面处理设备及相关工艺,已广泛应用于航空航天、核工业、兵器工业、机械加工、半导体、石油钻井、生物医学等众多领域。生产的设备已获CE认证,出口到多个国家和地区,实现了整机出口发达国家零的突破。