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2024年 29卷 4期
出版日期：2024-08-15
工艺技术
理论研究
综合评述
综合评述
255
约束陶瓷复合装甲的研究进展
张茂哲, 王智慧, 纪伟, 侯圣英, 张佳琪, 任鑫明
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024052
对陶瓷施加一定的约束和预应力,可以改变陶瓷对冲击的破坏响应,延迟界面击溃,从而提高复合装甲的抗侵彻性能。本文介绍了陶瓷复合装甲的抗弹机理,综述了常见约束模式(轴向约束、径向约束和三维约束)对其抗弹性能的影响,以期对陶瓷复合装甲的结构设计、抗弹机理研究及应用扩展提供一定的 参考。
2024 Vol. 29 (4): 255-262 [
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理论研究
263
56NiCrMoV7钢激光熔覆Ni60合金涂层的质量预测与性能分析
刘丽兰, 杨帆, 豆卫涛, 张建广, 韩飞燕
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024053
基于响应面法开展56NiCrMoV7钢表面激光熔覆Ni60合金粉末的理论及实验研究。以激光功率、扫描速度、送粉速率和搭接率为影响因素,以涂层表面平整度、稀释率及显微硬度为响应目标建立多元回归预测模型,进行工艺参数优化和涂层质量预测。结果表明：送粉速率和扫描速度的交互作用对表面平整度影响最大;激光功率、送粉速率及搭接率对稀释率均有显著影响;送粉速率对显微硬度影响最大,激光功率次之。优化的工艺参数为激光功率1 647 W,送粉速率0.5 rad/min,扫描速度5 mm/s,搭接率0.4,所制备Ni60合金涂层的表面平整度、稀释率和显微硬度预测值与实验值一致性较好。Ni60合金涂层与56NiCrMoV7基体之间为冶金结合,涂层的硬度和耐磨性均优于基体,表面强化效果明显。
2024 Vol. 29 (4): 263-274 [
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工艺技术
275
浆料涂刷-热压法制备2D C
f
-ZrB
2
-SiC复合材料的力学与烧蚀性能
李天佑, 曾毅, 胡锦润, 易波超, 高萌
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024044
连续碳纤维增强ZrB
2
-SiC复合材料以其优异的抗氧化、抗烧蚀性能在航天飞行器热防护结构材料领域备受关注。本文采用浆料涂刷-热压法制备2D C
f
-ZrB
2
-SiC复合材料,探索运用微米级粉末浆料制备2D C
f
-ZrB
2
-SiC复合材料的可行性,研究烧结温度对材料微观结构与力学性能的影响,并测试材料的抗烧蚀性能。结果表明：采用微米粉末浆料涂刷-热压法制备的2D C
f
-ZrB
2
-SiC复合材料于2 000 ℃烧结后具有最高的致密度与抗弯强度,开孔率达到8.01%,抗弯强度达到191.3 MPa;复合材料表现出较好的抗烧蚀性能,材料表面响应温度达到2 600 ℃,经300 s等离子火焰烧蚀后线烧蚀率为3.51 μm/s。
2024 Vol. 29 (4): 275-289 [
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290
电场辅助动态热锻制备超高韧3YSZ陶瓷
张渤涛, 姚曙, 范建业, 赵科, 刘金铃, 刘佃光
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024032
易脆这一固有特性极大限制了高性能陶瓷材料在工业领域的广泛应用。本文通过电场辅助动态热锻制备超高韧3YSZ陶瓷,研究在电场和动态力场耦合作用下3YSZ陶瓷的微结构演化和力学性能。结果表明：在1 000 ℃的恒定炉温、20 V/cm的电场强度、140 mA/mm
2
的电流密度和(50±10) MPa的动态压力下热锻10 min后,3YSZ陶瓷的维氏硬度和断裂韧性分别达到了(12.40±0.58) GPa和(10.69±0.33) MPa·m
1/2
,相较传统烧结陶瓷分别提高了11.5%和54.9%。韧性的显著提升主要是由于电场辅助动态热锻降低了3YSZ陶瓷中四方相的稳定性,使其在外力诱导时更易发生相变,从而有效抑制裂纹的扩展。电场辅助动态热锻技术具有无需添加增强相和增韧效果显著的优势,为高性能3YSZ陶瓷材料的增韧提供了新路径。
2024 Vol. 29 (4): 290-297 [
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298
超高强铝合金的局部腐蚀行为
张芊芊, 朱梦真, 陈旭斌, 许永祥, 胡晓语, 方华婵
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024047
采用传统熔炼铸造法制备Al-Zn-Mg-Cu合金,通过晶间、剥落、应力和电化学腐蚀实验,结合金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等表征手段,研究再结晶和结晶相对合金腐蚀行为的影响。结果表明：再结晶程度更低和残余结晶相更少的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金具有更好的耐腐蚀性能,腐蚀48 h后的剥落腐蚀等级为EB,弯曲张应力为522 MPa时的应力腐蚀裂纹萌生时间为30 min,电化学腐蚀速率变慢。超高强铝合金的腐蚀分为3个阶段：腐蚀初期,点蚀在残余结晶相(S相)和晶界析出相(η相)周围发生;腐蚀中期,点蚀沿大角度晶界发展为晶间腐蚀,裂纹在S相附近形成并沿大角度晶界扩展,导致应力腐蚀开裂;腐蚀后期,腐蚀产物膨胀以及晶间腐蚀和应力腐蚀开裂的共同作用引发剥落腐蚀。残余结晶相和再结晶对合金腐蚀性能有不利影响,基体中残留的S相为腐蚀提供了发生位点,η相在再结晶形成的大角度晶界上连续分布,为晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹扩展提供连续通道。
2024 Vol. 29 (4): 298-310 [
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311
CuSnTi复合钎料原位反应机制与接头组织性能
赵亦嘉, 纠永涛, 刘豪, 陈正南, 丁宗业, 路全彬
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024045
简化CuSnTi钎料制备流程、降低生产成本对高性能工具的发展至关重要。本文通过直接机械混合Cu、Sn、Ti单质金属粉制备CuSnTi钎料,并用于钎焊PcBN/YG8异质材料,研究不同反应温度下CuSnTi钎料的微观组织演化,揭示钎焊过程中钎料的原位反应机制,并分析接头组织与性能。结果表明：CuSnTi钎料原位反应主要分为3个阶段：第一阶段,Sn熔化与Cu发生反应依次形成Cu
6
Sn
5
与Cu
3
Sn;第二阶段,Ti颗粒周围依次形成CuTi、Cu
4
Ti
3
、CuTi
3
与CuSn
3
Ti
5
;第三阶段,液态钎料与石墨基体反应形成TiC,然后凝固析出不规则CuSn
3
Ti
5
。利用机械混合粉末钎料和合金粉钎料钎焊的PcBN/YG8接头均为冶金结合,其剪切强度分别为96.06 MPa和91.40 MPa。机械混合粉末钎料钎焊的接头在PcBN处发生断裂,具有优良的力学性能。
2024 Vol. 29 (4): 311-319 [
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320
变形温度对多向锻造7050铝合金组织与力学性能的影响
黄浩为, 王海军, 张帅, 李慧中, 梁霄鹏, 曾智恒
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024050
对均匀化后的7050铝合金铸锭进行不同变形温度(390、420、450 ℃)的多向锻造实验。通过光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、透射电镜和室温拉伸性能测试,研究变形温度对锻造态、固溶态和时效态7050铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：多向锻造对合金中粗大的残余结晶相起到一定的消减效果,残余相的面积分数随变形温度升高而降低。多向锻造后,合金芯部基本为粗大的原始晶粒,随变形温度升高动态再结晶程度增大;固溶处理后,随变形温度升高残余结晶相的面积分数降低,亚晶含量增加;时效处理后,随变形温度升高纳米级析出相的含量增加。时效态合金的强度随变形温度升高而提高,变形温度为450 ℃时,合金综合力学性能最好,其屈服强度为496.7 MPa,抗拉强度为555.1 MPa,伸长率为8.1%。
2024 Vol. 29 (4): 320-329 [
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330
磁性金属钴/碳微波吸收剂粉末的制备和性能
李子琦, 丁学科, 陈传盛
DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2024049
为克服磁性金属密度大、磁损耗模式单一等不足,分别以Co盐和均苯三甲酸为原料和有机配体,利用沉淀法制备Co基金属有机框架,通过煅烧处理合成磁性金属Co/C复合微波吸收剂粉末,研究煅烧温度对Co/C微波吸收剂形貌和微波吸收性能的影响。结果表明：煅烧温度对Co/C微波吸收剂的形貌和性能有很大影响,经过500 ℃和600 ℃煅烧分别获得分散均匀的颗粒结构和多孔骨架结构,700 ℃和800 ℃煅烧获得链式棒状结构。800 ℃煅烧的样品表现出最佳电磁波吸收性能,当测试样品厚度为4.5 mm时,其在13.76 GHz处的最大反射损耗和有效吸收带宽分别达到-35 dB和0.56 GHz。微波吸收性能的提高归因于多重损耗机制(涡流和交换共振等),适宜的电磁参数和衰减常数,以及多孔结构与多种组分之间的协同效应。
2024 Vol. 29 (4): 330-340 [
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