导弹用材料环境适应性数据库设计

目的 针对材料工艺师需要系统整合导弹环境适应性信息的手段、分析数据变化规律的工具、网络共享的平台,设计并开发导弹用材料环境适应性数据库。方法 数据库软件采用J2ee体系架构搭建,设计虚拟导弹数字化模型,通过建立大量的数据关联,将导弹基本结构信息、导弹整机失效信息、弹用材料基本性能信息、环境适应性信息和环境信息五大类信息整合为一体,供导弹模型调用。设计曲线绘制算法,采用ActionScript脚本语言编程,实现数据规律动态绘制,采用跨库关联建立数据关联查询和数据对比分析。结果 用户可通过鼠标操作,拆分和组装导弹模型,全方位观察导弹的构成。利用导弹模型整合的五大类环境适应性信息,直观反映导弹的构成和材料应用情况。软件能够查询导弹的故障模式、弹用材料环境适应性信息等,跨库关联则增强了的数据对比性。结论 该数据库已经通过软件测评并上线运行,为导弹多个型号的选材和防护设计工作提供帮助,用户反映良好。     

树脂基复合材料模拟海洋环境长期老化及失效行为

目的 实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测。方法 选取玻璃纤维增强不饱和聚酯(GF/197S)与玻璃纤维增强乙烯基脂(GF/905-2)2种树脂基轻质复合材料,开展模拟海洋环境实验室盐雾、湿热和盐水浸泡环境9 600 h的加速老化试验。基于4种力学性能(拉伸强度、弯曲强度、压缩强度及层间剪切强度)开展材料老化行为规律研究,利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对树脂基体在3种加速老化环境中的分子链段与官能团变化情况进行分析,得到基体树脂的老化机理。利用外观、超声扫描成像、SEM分析树脂纤维界面的变化情况,明确树脂/纤维界面的失效模式。利用差示扫描量热分析(DSC)与热重分析(TG)分析3种加速老化方式对玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRPC)的玻璃化转变温度(tg)与热质量损失的影响。结果 3种老化方式对树脂基体的老化影响顺序依次为70 ℃/95%RH湿热、35 ℃盐雾、常温盐水浸泡。结论 得到了先进轻质树脂基复合材料的模拟海洋环境老化行为、失效模式以及树脂基体的老化机理,为实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测奠定了基础。     

油田用双金属机械复合管失效原因分析与对策

目的 分析研究双金属机械复合管的失效原因,并提出改进措施。方法 对比说明双金属机械复合管几种常见的典型制造方法及其优缺点,介绍应用中典型传统焊接工艺焊接的环焊缝腐蚀剌漏或穿孔、环焊缝开裂、内衬塌陷或鼓包以及爆管等常见的失效形式,利用现场应用的失效实例、统计数据和室内检测结果,分析这些失效类型的原因,并提出针对性建议或措施。结果 双金属机械复合管几种典型的制造方法各有优缺点,但其产品的内衬与基管的结合力均较小。造成其管材失效的主要原因有高压、高温、含CO2/Cl^–腐蚀介质、封焊结构、焊接工艺、外防腐层施工、应力腐蚀或电偶腐蚀等。根据现场应用实践,提出并应用了管端堆焊结构、环焊缝用镍基合金焊材、增加内衬厚度和小管径等防止失效的建议或措施,取得很好的防护效果。结论 造成此类管材失效的因素有腐蚀、封焊结构、焊接、外防腐施工及应力腐蚀或电偶腐蚀等,可采取堆焊结构、镍基合金焊材、厚衬层和小管径等措施。     

伪装遮障材料耐老化性能与机理分析

目的 研究伪装遮障材料在实用期的老化机理,获悉伪装遮障材料失效的主要环境因素。方法 通过分析伪装遮障材料在自然环境和实验室单因素环境中的性能变化,得出影响伪装遮障材料老化失效的主要因素。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱仪表征材料的微观形貌、化学结构和化学成分变化,解释伪装遮障材料的老化机理。结果 获得了在不同自然环境、实验室单因素环境下,伪装遮障材料颜色外观和力学性能的变化规律,得到了伪装遮障材料在老化过程中发生的微观形貌、化学结构和化学成分变化。结论 伪装遮障材料在西双版纳自然环境下的老化程度最大,在济南自然环境下的老化程度最小。光照是导致伪装遮障材料颜色外观及力学性能降低的主要因素。老化过程中,主要是材料表面的聚氨酯发生老化、脱落,导致材料的力学性能下降。伪装遮障材料破坏时,纤维有2种失效形式,一种是纤维脱黏、直接断裂;另一种是纤维脱黏,拔出,或者拔出过程中断裂。     

雷达吸波复合材料外观失效机理分析及控制方法研究

目的 解决多层泡沫夹芯结构的雷达吸波复合材料在环境效应下产生外观失效的问题。方法 制备3种类型的雷达吸波复合材料,开展典型自然环境试验。观察试验样品外观状态,并检测变形量。通过观察泡沫的微观组织形貌,检测热膨胀量变化及泡沫与树脂间的粘黏强度,用气相色谱质谱联用仪GCMS检测复合材料裂解气体成分,分析复合材料外观失效成因,并提出解决技术途径。结果 6个月自然环境试验后,1#、2#样品外观失效,而3#样品无明显变化。复合材料100 ℃裂解气体成分为氮气、二氯一氟乙烷、甲基膦酸二甲脂。4种泡沫在22~85 ℃的最大热膨胀量分别为–0.18%、–0.37%、–0.30%、–0.45%。环氧树脂与4种泡沫的粘黏强度在41~52 N,而聚氨酯树脂达到了54~81 N。结论 雷达吸波复合材料泡孔内残留气体的释放,是导致外观失效的根本原因。通过热处理工艺,减少样品残留气体量,并提升胶黏剂与泡沫的粘黏复合强度,是提升复合材料环境适应性的有效技术途径。     

高温真空老化对X2101双马树脂基复合材料结构及力学性能的影响

目的研究高温-真空环境对新型X2101双马树脂基复合材料结构及性能的影响。方法采用管式炉分别在330,350,370,400℃等高温/真空耦合条件下对X2101双马树脂基复合材料层合板进行热老化处理,利用称重法、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、万能试验机和动态热机械分析仪(DMA)等测试手段表征分析老化条件对复合材料的质损率、化学结构、力学性能、动态力学行为的影响。结果复合材料的最高质损率低于4%。在350℃以下,热老化对基体树脂化学结构的影响较小,随着老化温度的升高,储能模量呈现出先增大后减小的趋势;350℃热老化10 h后复合材料的力学性能保持率在65%以上。结论 X2101双马树脂基复合材料是一种性能优良的耐高温结构材料,可用于制造在300℃高温下服役的航空航天结构件。     

青岛海洋环境碳纤维复合材料与低合金钢电偶腐蚀研究

目的 探究碳纤维复合材料在舰船应用时与金属材料的电偶腐蚀问题。方法 针对一种典型舰船用碳纤维增强乙烯基树脂复合材料,在青岛海洋大气环境下开展0.5、1、1.5、2 a期的自然曝晒试验,进而采用电化学分析手段考察其与低合金钢的电偶腐蚀效应,结合老化机制探究碳纤维复合材料的老化行为对其与钢电偶腐蚀的影响。结果及结论 在青岛大气环境曝晒不同周期的复合材料试样,开路电位与低合金钢相差较大,存在较高的电偶腐蚀倾向。随曝晒时间的延长,复合材料表面微裂纹不断产生、扩展,导致电化学反应活性点增多,两者电偶电流密度随之增大。在青岛海洋大气环境下暴露2 a后,碳纤维增强乙烯基树脂复合材料与低合金钢的电偶电流为0.356 9 μA/cm²,两者的电偶腐蚀敏感性达到B级。     

在役晶体管湿热试验失效模式及机理研究

目的 研究在役晶体管湿热试验的失效模式及失效机理,为减少晶体管失效提出改进建议。方法 选取长期贮存了10余年未失效的3型在役晶体管进行湿热环境试验,采用扫描电镜观测、电性能参数测试、离子色谱分析等方法研究晶体管失效的模式和失效机理。结果 晶体管经过2 160 h湿热试验后,有 3.75%的晶体管发生失效,其中晶体管管腿断裂失效比例占2.50%,失效机理为应力腐蚀开裂;晶体管参数超标比例为1.25%,失效机理为器件背部或三防漆所含粘附离子引起的漏电。结论 湿热试验会加速在役晶体管的失效,其失效模式主要为因应力腐蚀开裂导致的管腿断裂以及因表面粘附离子引起的参数超差。建议在晶体管的寿命期内加强质量管理,改善不当的制管工艺,减少器件的内部缺陷及残余应力的存在,控制器件贮存环境的温湿度以及大气成分,杜绝氯离子等粘附离子及其他活性物质的引入。     

垂尾方向舵悬挂点螺栓断裂分析及改进

目的 分析某型飞机在使用中其方向舵第4悬挂点连接螺栓出现不同程度断裂损伤的原因,并进行设计改进。方法 从宏观和微观2个方面研究螺栓的断口形貌和特征,对螺栓材料进行金相组织分析和力学性能测试,与同类型飞机相同位置螺栓的结构和功能进行对比分析。结果 螺栓断口边缘无明显的腐蚀和氧化特征,无有害的夹杂物和磷化物,硬度及拉伸强度符合材料力学性能要求。该型飞机方向舵第4悬挂点连接螺栓的结构较同类型飞机相同位置的螺栓结构应力集中更加明显,材料强度更低,存在设计缺陷。结论 连接螺栓断裂性质为疲劳断裂,螺栓受到异常的拉伸和弯曲循环载荷作用是导致其疲劳断裂的主要原因。基于裂纹原因及性能对比分析提出的设计改进方案,在螺栓选材、强度、刚度和耐久性等方面符合飞机结构设计规范,经验证,满足飞机装配技术要求,实践表明,能够确保飞机寿命期的安全使用。     

核电材料辐照损伤的多尺度高通量计算模拟

反应堆压力容器用钢等核电材料在持续服役中,由于中子辐照造成其内部缺陷不断累积,致使材料组织结构损伤、性能劣化,对核电安全运行形成潜在威胁。多尺度计算模拟是探索辐照缺陷演化机理的有效手段,结合等效缺陷结构理论,有望实现核电材料服役行为的高效评价与预测。文中综述了多尺度计算模拟在核电材料辐照缺陷演化相关研究领域的进展,并对缺陷结构的多尺度演化本质及相应的多尺度高通量计算模拟方法进行了分析讨论。结果表明,通过缺陷结构特征能量等效传递的方法可以实现从第一性原理计算到缺陷扩散反应动力学等高通量计算模拟的跨尺度耦合;通过多尺度高通量计算模拟得到的缺陷演化热力学和动力学数据,可以搭建用于预测核电材料长期服役行为的材料基因工程数据库;在材料缺陷结构特征能量-组织结构-性能关联性探讨基础上,应用高通量计算模拟,辅以高通量实验数据验证,有望建立基于材料基因组结构能的服役安全工程模型。     

环境因素对长航时无人机机体结构复合材料的影响

从环境因素对复合材料作用和大展弦比结构影响等方面分析了长航时无人机机体结构复合材料在服役环境中的损伤。结合目前国内外研究现状,扼要叙述了环境因素对长航时无人机机体结构复合材料的影响研究领域当前的主要需求,提出了针对未来研究工作的若干建议。包括应以长航时无人机机体结构典型碳纤维增强树脂基复合材料和涂层体系为主要研究对象,开展跟随无人机的暴露试验和实验室模拟加速试验,研究复合材料在环境和载荷耦合作用下的力学性能变化,确定机体结构典型复合材料的损伤规律等。     

南海大气环境对战术导弹结构可靠性的影响浅析

针对海上部署的战术导弹使用环境条件,分析了南海典型大气环境特点,主要包括高温、高湿度、高盐雾、强光照等,以及这些主要环境因素对典型战术导弹结构的作用效应和破坏模式,重点研究了南海大气环境导致腐蚀等对于结构可靠性的影响。最后,根据战术导弹结构的选用材料、结构形式等特点,提出了采取合理结构设计、选用耐腐蚀材料、采取表面处理防护技术、采取腐蚀检测/监测技术、建立数据库等措施建议,以期对提高南海地区导弹装备结构可靠性/耐久性提供参考。     

石墨烯复合材料在水处理中的应用研究

新型碳材料石墨烯,因其比表面积大,物理、化学特性优异,通常作为吸附剂或复合材料载体,用于难降解有机废水处理.载体石墨烯改性后,可优化复合材料性能,包括溶解性和可控性.基于复合材料制备,选取典型污染物废水,如染料废水、苯酚废水、农药废水,从吸附处理和催化降解两方面展开,简要介绍石墨烯复合材料的应用研究及作用效果,显示出复合材料可有效提高污染物降解效率,回用效果好.此外,石墨烯复合材料在回用及实际应用方面仍有待进一步研究.     

聚酰亚胺基石墨膜材料研究进展

综述了聚酰亚胺基石墨膜材料的研究进展,简述了聚酰亚胺薄膜的分类、合成方法及其应用,详细介绍了聚酰亚胺制备石墨膜的方法,碳化和石墨化过程中涉及的分子结构和其形貌以及性能的变化过程。阐述了制备石墨膜过程中的机理,进而分析了影响聚酰亚胺基石墨膜性能的因素,主要包括了化学结构、烧结工艺以及复合薄膜中掺杂组分对结构和性能的影响。其后,通过近年来国内外的专利情况,分析了石墨膜材料的应用方向,总结并展望了未来聚酰亚胺基石墨膜材料的发展方向。     

高吸油树脂的新进展及应用

综述了高吸油树脂的发展历史及最新进展,介绍了其吸油机理。讨论了高吸油树脂在含油废水治理及其他领域的应用。指出高吸油树脂是一类性能优异的新型环保材料。提出了高吸油树脂应在原料的选择、性能的改进、结构分析、再生利用、开拓新的应用领域、新聚合工艺等方面进行更深入的研究。     

玻纤增强复合材料在厦门地区自然老化及寿命预测研究

目的 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂的自然老化机理,预估该复合材料在厦门地区的使用寿命。方法 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂在厦门近海地区大气暴露、海水飞溅、海水全浸等3种方式下,自然老化3 a的表面形貌变化和力学性能变化规律。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪观察试样的微观结构,解释老化机理。运用线性回归方程对该复合材料的使用寿命进行预测。结果 获得了该复合材料的拉伸强度和弯曲强度等力学性能在老化过程中的变化规律,得到了大气暴露方式下试样的线性回归方程,计算得到弯曲强度下降到75%时的使用寿命。结论 该复合材料在大气暴露方式下的自然老化程度最大,在海水全浸方式下的自然老化程度最小。在老化过程中,主要是复合材料表面的不饱和聚酯树脂老化、脱离。以弯曲强度下降到75%为失效指标,计算得出复合材料的寿命为93.3个月。     

压电光催化环境污染控制研究进展

光催化氧化技术具有操作简单、反应条件温和、清洁无二次污染等优点,已被广泛应用于各类污染物的去除.但是,低电荷载流子迁移率和电子空穴对的快速复合是限制光催化效率的关键问题.尽管通过掺杂、复合等方法能改善光催化氧化性能,但是在光催化材料的电子空穴对的分离效率仍然不高.为了解决这个问题,近年来越来越多的研究将极化电场的理论引...     

共价有机骨架复合材料去除水体中重金属离子的研究进展

共价有机骨架复合材料（covalent organic framework composites,COFs）是由轻元素C、O、N、B等以强共价键结合而成的一类具有二维或三维晶体结构的新兴多孔聚合物材料.由于它们具有孔道有序可调、比表面积大、孔隙率高、结构稳定及官能团丰富可进行后修饰等优点,在污染物吸附去除领域受到了广泛关注.本文总结了COFs复合材料的最新合成策略（"自下而上"、合成后修饰和混合合成策略）和COFs复合材料在水体中去除重金属离子方面的研究进展,并对其应用前景进行了展望.近年来,运用吸附方式从环境水体中去除重金属离子在环境治理领域颇受关注.COFs复合材料作为一种新型多孔结晶材料,具有优异的吸附性能,可从水溶液中有效去除重金属离子,因此具有广阔的应用前景.COFs复合材料吸附重金属离子的方式由化学吸附和物理吸附组成,且化学吸附占主导地位.现有的COFs复合材料合成方法因其存在时间较长、成本较高及产率较低等缺点,阻碍了其在环境分析领域中的实际应用,为增加效率、节约成本及实现工业化生产,迫切需要进一步开发合成COFs及复合材料的更多新方法.      

石墨烯在装备技术相关领域的应用研究(二)

基于石墨烯的材料和器件正在传统和新兴领域广泛应用,简要综述了石墨烯基材料在电化学储能、装备抗腐蚀和吸波领域的研究进展,介绍了基于不同物理机制和观点的研究热点。指出高质量单层或少层、分散良好的石墨烯材料的制备尚未有工业化的方法,且大量的应用是基于石墨烯为模板的衍生物是石墨烯大规模工业化应用仍然为数不多的原因。提出高效地对石墨烯的表面、化学键进行功能化,同时保留石墨烯本体完美碳骨架的技术难题。最后提出研究石墨烯与其他功能材料的复合机理和微观机制,解决复合界面问题,开发绿色、高效、低成本的复合工艺,将促进石墨烯的应用。