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湿热老化对T700/TDE-85复合材料层间剪切强度的影响

双超; 刘璐璐; 赵振华; 关玉璞; 陈伟 南京航空航天大学能源与动力学院; 江苏省航空动力系统重点实验室; 南京210016; 南京航空航天大学先进航空发动机协同创新中心; 南京210016

摘要:对T700碳纤维/TDE-85环氧树脂(T700/TDE-85)复合材料进行人工加速湿热老化试验,研究了复合材料的吸湿特性和层间剪切强度随老化时间的变化规律,分析了吸湿率与层间剪切强度的关系,并观察了复合材料的表面和断口形貌。结果表明:当老化1 369h左右时,复合材料达到饱和吸湿状态,饱和吸湿率为0.74%,水分子在复合材料中的扩散系数为5.6×10~(-5) mm~2·s~(-1);在湿热老化初期,随老化时间的延长,复合材料层间剪切强度下降幅度较大,当达到饱和吸湿状态后,层间剪切强度下降幅度变小;复合材料层间剪切强度保持率与吸湿率呈近似线性关系;随老化时间的延长,复合材料的裂纹由层内向层间发展。

  • Haynes 282镍基合金在600~700℃超临界水中的氧化特性

    作者:徐鸿; 邓博; 朱忠亮; 郭鹏; 张乃强 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    在600~700℃、25 MPa超临界水中对Haynes 282镍基合金进行氧化,研究了不同温度和时间下合金的氧化动力学曲线以及氧化膜的表面形貌、微观结构和物相组成等。结果表明:Haynes 282合金的单位面积氧化质量增加随着温度的升高和时间的延长而增大;600℃时合金的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,650,700℃时的氧化动力学曲线介于抛物线和直线规律之间;合金表面的氧化膜具有双层结构,外层为呈松散的多面体形状的微米尺寸氧化物颗粒,内层为由细小晶粒组成的致密氧化膜;600℃氧化后氧化膜内层主要为Cr_2O_3,外层则为TiO_2;650℃氧化后氧化膜外层由TiO_2与MnCr_2O_4组成,而内层由Cr_2O_3和少量的MnCr_2O_4组成;700℃氧化后氧化膜外层由NiCr_2O_4与MnCr_2O_4组成,而内层由Cr_2O_3和少量的MnCr_2O_4组成。

  • 不同组织高铬白口铸铁低速重载滑动干摩擦磨损行为

    作者:倪锋; 陈跃; 杜三明; 张永振 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    对不同化学成分的高铬白口铸铁进行不同热处理,通过低速重载滑动干摩擦磨损试验研究了高铬白口铸铁的磨损率和摩擦因数与摩擦功率密度、正压应力、碳化物类型和基体组织的关系,并探讨了低速重载条件下高铬白口铸铁的滑动干摩擦磨损机理。结果表明:高铬白口铸铁的摩擦因数与碳化物相类型和正压应力有关,而与基体组织无关;磨损率与基体组织类型、碳化物相类型和摩擦功率密度均有关;在低速重载滑动干摩擦磨损过程中,铸铁的组织由摩擦面至内部依次为摩擦层、流变层、应变带、不变区等4个区域;摩擦层中原始基体组织遇到严重破坏,与破碎碳化物充分混合;流变层中固相塑性流变的黏滞阻力增大,导致裂缝、空洞形成,最终产生疲劳剥落;应变带中碳化物相因基体组织的塑性变形而发生弯曲或断裂。

  • 钼含量对3Cr2MnNiMoV钢奥氏体连续冷却转变行为的影响

    作者:高华耀; 迟宏宵; 金青林; 冯淑玲; 周健; 马党参 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    采用FORMASTOR-FII型相变仪测不同钼含量3Cr2MnNiMoV钢的临界相变点和热膨胀曲线,结合显微组织和硬度结果,绘制奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,研究了钼含量对该钢奥氏体连续冷却转变行为的影响。结果表明:在0.03~16.2℃·s~(-1)冷却速率范围内,试验钢的CCT曲线都可以划分为中温转变区和低温转变区,相变产物分别为贝氏体和马氏体,均未发现珠光体;随着钼含量的增加,试验钢马氏体转变的临界冷却速率降低,CCT曲线右移,淬透性提高;随着冷却速率的增加,试验钢的显微硬度先快速增加后缓慢增加,当冷却速率大于0.14℃·s~(-1)时,在相同的冷却速率下,含有较多钼元素的试验钢具有更高的硬度。

  • 显微组织对Ti-15-3合金喷丸处理效果的影响

    作者:王耀勉; 杨换平; 赵乐乐; 张聪惠; 王碧侠 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    对Ti-15-3合金分别进行淬火、炉冷和淬火+500,540℃时效处理,得到不同的显微组织,然后进行相同工艺的喷丸处理,研究喷丸处理后合金显微组织、残余应力、硬度、表面粗糙度等的演化规律。结果表明:经喷丸处理后,淬火态合金组织中出现大量孪晶,炉冷态合金发生应力诱发马氏体相变,而时效态合金的显微组织无明显变化;喷丸处理后,淬火态合金的表层残余压应力最小,炉冷态的最大;淬火态合金的硬度最低,导致由喷丸处理所产生的塑性变形范围最大,表面粗糙度最大;炉冷态合金经喷丸处理后的表面硬度最大,塑性变形范围较小;500℃时效处理合金的硬度最高,喷丸处理后其表面粗糙度最小,时效温度升至540℃时,合金的硬度和塑性变形范围均减小。

  • Q235钢表面超音速电弧喷涂制备FeCrBSiNi耐磨涂层的性能

    作者:伏利; 陈小明; 刘伟; 毛鹏展; 马红海 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    以FeCrBSiNi丝材为原料,利用自有专利技术的超音速电弧喷枪及喷涂装置在工业锅炉用Q235钢表面制备FeCrBSiNi涂层,研究了涂层的孔隙率、微观形貌、显微硬度、耐磨性能和结合强度。结果表明:超音速电弧喷涂制备的FeCrBSiNi涂层的孔隙率为0.71%,涂层与基体的结合界面相对平整,涂层没有明显的分层现象,涂层结构致密,孔洞较少;FeCrBSiNi涂层的平均显微硬度为720HV0.3,远高于基体Q235钢的;涂层与基体以机械结合为主,结合强度可达到60MPa;摩擦磨损试验后,基体的质量损失是涂层的28倍,涂层的耐磨性能远优于基体的。

  • 大变形热轧制备超细晶TC4钛合金的组织与性能

    作者:姚学峰; 付立铭; 单爱党 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    在70t轧机上,以1 100℃为开轧温度,采用2~4道次大变形轧制方式制备超细晶TC4钛合金,研究了变形量(60%~90%)对该合金组织和性能的影响。结果表明:TC4钛合金中的α和β相片层状组织在热轧过程中因动态再结晶被分解成超细晶组织,由于动态再结晶不完全,组织中存在残留位错;随着变形量增加,超细晶的数量增加且晶粒尺寸减小,合金强度增大,且塑性保持良好,拉伸断裂方式均为韧性断裂;经变形量为90%的大变形热轧后,得到了高强高韧超细晶TC4钛合金,其平均晶粒尺寸约150nm,抗拉强度达1 135 MPa,伸长率超过9%。

  • 铬含量对Ni-10Al-xCr-0.6Y2O3合金高温抗氧化性能及室温力学性能的影响

    作者:刘质彬; 赖灿伟; 农彬艺; 闫海居; 李伟洲; 梁天权; 张修海 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    利用粉末冶金方法制备了名义成分(质量分数/%)为Ni-10Al-xCr-0.6Y_2O_3(x=5,10,15,20)合金,研究了铬含量对烧结后合金物相组成、显微组织、高温抗氧化性能及室温力学性能的影响。结果表明:随着铬含量的增加,合金中的孔洞减少,相对密度增大,硬度和抗弯强度提高;当烧结温度为1 270℃、铬质量分数为20%时合金的性能最优,硬度和抗弯强度分别为352 HV和1 605 MPa;高含量铬促进了连续致密Al_2O_3保护膜的生成,从而降低了合金的氧化速率,提高了合金的高温抗氧化性能。

  • 搅拌头转速对2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接中晶粒生长的影响

    作者:张昭; 胡超平 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    采用三维蒙特卡洛模型模拟2024-T3铝合金搅拌摩擦焊接时焊核区的晶粒生长过程,建立蒙特卡洛步数与焊接区域温度历程、时间历程的关系,对不同搅拌头转速下焊核区晶粒尺寸的变化进行模拟,并通过相同焊接条件下晶粒尺寸的试验值对其进行验证。结果表明:三维蒙特卡洛模型可以较好地反映不同搅拌头转速下焊核区的晶粒尺寸变化,平均晶粒尺寸的模拟预测值与试验值吻合良好;焊核区平均晶粒尺寸随搅拌头转速的增加而增大;在相同搅拌头转速下,搅拌头前进侧的平均晶粒尺寸略大于后退侧的,焊核区中缝处上表面的平均晶粒尺寸最大。

  • 关于举办“2018年全国残余应力测试技术培训班”的通知(第1轮通知)

    作者: 期刊:《机械工程材料》 2018年第03期

    应广大残余应力测试技术人员的要求,中国机械工程学会材料分会残余应力专业委员会、《理化检验-物理分册》编辑部和《机械工程材料》编辑部将于2018年6月8-10日在上海联合举办"2018年全国残余应力测试技术培训班"。热忱邀请全国从事相关工作的技术人员踊跃参加。对于接受培训并考试合格的人员,将颁发学会证书。

  • 微量添加钒对CrNiMo系锻钢超塑性的影响

    作者:郭红伟; 韩建民; 李志强; 刘小龙 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    对比研究了未添加和添加钒的CrNiMo系锻钢在25,400,600,800℃的拉伸性能和拉伸后的显微组织演变,分析了钒对试验钢超塑性的影响。结果表明:随着试验温度的升高,两种试验钢的强度下降、塑性增大,未添加钒的试验钢在800℃的伸长率为71%,添加钒后达到154%,表现出超塑性;未添加钒的试验钢的显微组织为均匀的板条状马氏体,添加钒后的为马氏体+残余奥氏体+碳化钒,碳化钒起到细晶强化和析出强化作用;高温软化作用削弱了碳化钒的强化作用,但增强了其塑韧化作用。

  • SV30轴承钢奥氏体化时第二相的溶解及淬火相变特性

    作者:方志波; 张艳君; 闵永安; 顾家铭; 陈鹏飞 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    利用DIL805A型相变仪对SV30轴承钢进行了990~1 070℃保温10min和1 030℃保温0~100min的淬火处理,研究了淬火前后试验钢的显微组织、硬度和残余奥氏体含量,分析了第二相溶解行为和淬火相变特性。结果表明:当淬火温度由990℃升高到1 070℃时,钢中的M23C6型碳化物溶解速率变快,但M_2N型氮化物在1 050℃或以上温度时才能大量溶解;当在1 070℃保温10min时碳化物能够完全溶入奥氏体中,但仍有质量分数约为6.3%氮化物未溶入;在1 010~1 030℃保温10~30min淬火后,试验钢的硬度达到58HRC以上,在1 030~1 070℃淬火后,试验钢中含有体积分数为30%~50%的残余奥氏体。

  • CAP1400蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织

    作者:薛小怀; 王志颖; 李天宇; 李郅远; 杨巨文; 张文杨; 张茂龙 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    使用光学显微镜和扫描电镜研究了CAP1400蒸汽发生器压力边界焊接接头的显微组织,该压力边界焊接接头由SA508Gr.3Cl.2钢母材、热影响区、堆焊层和对接焊缝组成。结果表明:接头母材的显微组织为细小回火贝氏体,焊接热影响区的为粗大马氏体,不锈钢堆焊层的为柱状奥氏体和少量铁素体,镍基合金堆焊和对接焊缝的组织主要为柱状奥氏体;在多层多道焊接热循环作用下,不锈钢堆焊层和镍基合金对接焊缝中的奥氏体都发生了再结晶,奥氏体基体上有碳化物析出相。

  • IF钢晶界的微观力学性能及其对宏观力学性能的影响

    作者:申宇; 张珂; 岑风; 褚峰 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    利用纳米压痕技术对不同晶粒尺寸无间隙原子钢(IF钢)晶界的微观力学性能进行表征,并测试了IF钢的维氏硬度和拉伸性能,分析了晶界微观力学性能对宏观力学性能的影响。结果表明:不同尺寸晶粒内的纳米压痕硬度和弹性模量基本一致,但晶粒尺寸较小试样的平均纳米压痕硬度约为3.12GPa,比晶粒尺寸较大试样的(2.36GPa)更高,平均模量约为205GPa,低于晶粒尺寸较大试样的(210GPa),晶粒尺寸较小试样的维氏硬度和抗拉强度明显高于晶粒尺寸较大试样的;晶界的纳米压痕硬度(3.25GPa以上)比晶粒内的(2.61GPa)更高而弹性模量略低是导致宏观力学性能差异的主要原因。

  • 钻头用15CrNiMn钢奥氏体的连续冷却转变

    作者:侯环宇; 梁爱国; 安治国; 陈红卫; 史远 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    采用DIL805L型膨胀仪测得了钻头用15CrNiMn钢的奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,研究了试验钢在不同冷却速率下的相变过程、显微组织和硬度。结果表明:试验钢在很宽的冷速范围内均出现贝氏体组织,铁素体、珠光体转变区和贝氏体转变区完全分离;随着冷却速率增加,试验钢的室温组织逐渐细化,硬度明显增大。

  • 改性3003铝合金中粗大金属间化合物的形成机理及解决措施

    作者:张海锋; 陈琴 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    通过化学成分分析、显微组织观察、显微硬度测试、扫描电镜观察及能谱分析等方法,研究了改性3003铝合金中粗大金属间化合物的形貌及其对性能的影响,探讨了其形成机理,并提出控制粗大金属间化合物的工艺措施。结果表明:改性3003铝合金铸锭中存在平均尺寸大于100μm的粗大金属间化合物,平均硬度为315 HV,比基体的高很多;金属间化合物的形成与铁、钛、锰等元素的偏析有关,当铝合金中铁元素的质量分数控制在0.13%以下时,可以避免粗大金属间化合物的形成。

  • 活性炭/膨胀石墨复合材料的制备、表征及其对罗丹明B的吸附性能

    作者:付猛; 刘鹏; 陈志刚 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    以果糖为碳源、磷酸为活化剂,采用浸渍活化工艺制备活性炭/膨胀石墨(AC/EG)复合材料,使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、氮气吸脱附仪、傅立叶变换红外光谱仪及紫外-可见分光光度计等设备研究了其微观结构及对罗丹明B的吸附性能,并分析了AC膜的形成机理。结果表明:以流动性更好的果糖为碳源是实现AC膜包覆EG的重要因素,AC/EG复合材料具有分级多孔、孔孔相通的特征;当加入磷酸的质量为7.2g、活化温度为500℃、活化时间为2h时,复合材料的比表面积和中孔容均最大,分别为863.34m2·g~(-1)和0.396cm~3·g~(-1),对罗丹明B的吸附量为626.12mg·g~(-1)。

  • 5mm厚6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头的组织及性能

    作者:戴忠晨; 云中煌; 付宁宁; 吉华; 朱君; 邓建峰; 郭伟强 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    采用自主设计的双轴肩搅拌工具对5mm厚6005A-T6铝合金进行搅拌摩擦对接焊,研究了接头的组织和性能。结果表明:焊缝成形较好,焊接接头由焊核区、热机影响区、热影响区及母材组成,前进侧热影响区和热机影响区分界明显;接头横截面硬度呈"W"形分布,前进侧热机影响区和热影响区界面处硬度最小,约为60HV;接头的抗拉强度为205 MPa,拉伸断裂方式为韧性断裂,断裂位置位于前进侧热机影响区和热影响区界面处;接头的条件疲劳极限为96.6 MPa,裂纹源为靠近上表面的氧化物夹杂,疲劳断口瞬断区呈韧窝形貌。

  • 激光-MAG和MAG焊接Weldox960钢接头的组织与性能对比

    作者:李毅; 朱鹏霄; 陈波; 范汇吉; 崔海霞; 唐彩; 靳鑫 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    分别采用激光-活性气体保护电弧焊(Laser-MAG焊)和MAG焊对Weldox960钢板进行焊接,对比分析了两种工艺焊接接头的显微组织及性能。结果表明:Laser-MAG焊接接头热影响区粗晶区的平均晶粒尺寸较小,为48μm,而MAG焊接接头的为95μm,两种焊接接头的显微组织基本相同,焊缝区组织为细小粒状贝氏体,细晶区组织为细小板条马氏体和粒状贝氏体,部分相变区组织为铁素体+粒状贝氏体;Laser-MAG焊接接头的热影响区宽度小于MAG焊接接头的,软化带也较窄,其拉伸性能和冲击性能均优于MAG焊接接头的,条件疲劳极限为320 MPa,高于MAG焊接接头的。

  • ZG45钢表面镍钴基熔覆层的显微组织与耐腐蚀性能

    作者:王建儒; 杨贵荣; 宋文明; 王富强; 张玉福; 李健; 马颖 期刊:《机械工程材料》 2018年第02期

    采用真空熔覆技术在ZG45钢基体表面制备了不同镍钴配比,以及分别添加不同质量分数WC,石墨(G)+WC的镍钴基熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成,以及在NaCl溶液中的耐腐蚀性能。结果表明:熔覆层的组织致密,与基体实现了冶金结合,G+WC/镍钴合金熔覆层中主要组成相有Cr_7C_3、Cr_(23)C_6、Ni_3Si、CrB、FeC_3W、WC、C和γ-Ni-Co固溶体,镍钴合金熔覆层的耐腐蚀性能比基体的好,且随钴含量增加而提高;随着WC或G含量的增加,WC/镍钴合金熔覆层和G+WC/镍钴合金熔覆层的自腐蚀电流密度均先减小后增大;G+WC/镍钴合金熔覆层表面主要发生局部腐蚀,局部腐蚀坑主要出现在WC与G颗粒集中分布的区域。

机械工程材料

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