一种海洋气候环境-扭转疲劳试验设备的研制

目的研制一种海洋气候环境-扭转疲劳试验设备。方法针对海洋环境下服役的装备材料及结构承受环境腐蚀-扭转载荷耦合作用的特点,采用液压伺服闭环控制原理,通过特定结构布置、液压动力系统和伺服扭转疲劳系统的合理设计,研制一种海洋气候环境-扭转疲劳试验设备。结果该设备可实现扭转角度、扭矩、频率等试验参数的精确控制,准确表征工作在海洋大气环境中的材料及结构扭转性能。结论新研制的设备适用于海洋大气环境下服役的材料及构件扭转性能试验验证与评估。     

一种高寒气候环境疲劳试验设备的研制

目的研制一台高寒气候环境疲劳试验设备。方法针对装备材料在服役过程中承受高寒气候环境-拉、压、弯载荷耦合作用的工况,分析高寒环境与力学因素对材料的交互影响,确定设备的工作原理和功能特点。通过分析设备本身的工作环境及特点,对设备的结构及可靠性进行合理设计,研制一台高寒气候环境疲劳试验设备。结果该设备可实现载荷和频率等试验参数的精确控制,能通过更换试验夹具分别开展高寒气候环境中的拉伸、压缩和弯曲疲劳试验。结论新研制的设备适用于评价材料在高寒气候环境中的疲劳性能。     

钛金属材料干摩擦磨损特性研究

目的研究钛金属材料干摩擦磨损失效机制。方法选用TA2工业纯钛和TC4钛合金材料,采用CETR UMT-3多功能摩擦磨损测试仪进行往复摩擦磨损试验,采集摩擦系数曲线,计算摩擦系数均值,从动态和静态分析钛金属材料的摩擦特性。采用Micromet-6030型自动显微硬度计测量样品材料表面硬度值,通过表面硬度分析耐磨损性能。采用Nova Nano SEM 650场发射扫描电镜并配置能谱仪对磨损表面和磨屑进行微观形貌观察和元素成分计量分析,从微观角度分析钛金属材料的磨损机理。采用Olympus Lext OLS3000-R型激光共聚焦显微镜测量磨损体积和轮廓,并观察磨损表面的三维形貌。结果频率对钛金属材料的摩擦系数和耐磨损性能影响较大,随着频率的加快,摩擦系数增大,数据跃变幅度增大,磨损体积随之增大。载荷对摩擦系数影响相对较小,随着载荷增大,在摩擦初期,摩擦系数有下降交汇趋势;摩擦后期,摩擦系数才明显上升,载荷与磨损体积之间基本呈线性增长关系。钛金属材料的磨痕呈现为"擦后型,随着载荷的增大和频率的加快,磨损体积轮廓呈现出加深变宽的趋势。TC4的表面硬度约为359.2 HV,TA2的表面硬度约为247.8 HV,前者比后者高出约111.4 HV。在相同试验条件下进行干摩擦磨损试验,TA2的磨损体积约为TC4的2.5倍,TA2的耐磨损性能相对较差。TA2的磨屑为细小的颗粒状磨屑,磨损表面存在严重的剥层脱落特征;TC4的磨屑粒径大小不一,在低频低载状态下,磨损表面有犁沟痕迹,不存在明显的剥落坑。随着载荷和频率的增大,摩擦表面层出现裂纹和碎化剥落现象。结论 TA2的磨损机制主要是剥层磨损和磨粒磨损。在低频低载状态下,TC4的磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损,随着载荷和频率的升高,在瞬时闪现温度和载荷的作用下,其磨损机制主要为粘着磨损和剥层磨损。     

工程塑料环境因素与载荷应力耦合作用试验装置研究

目的 设计一种能够模拟工程塑料实际服役工作环境的试验装置,在多型自然环境中,构建兼具环境因素侵蚀与载荷应力耦合作用的试验条件。方法 研制工程塑料环境因素与载荷应力协同作用试验装置,采用包括拉伸加载、弯曲加载、控制系统等组件的模块化设计,实现0.01~16 Hz加载频率的拉伸及弯曲载荷,最大1 550 kg的拉伸载荷,最大375 kg的弯曲载荷。结果 将研制完成的试验装置置于多型自然环境下对试验施加恒定和交变载荷,以真实模拟工程塑料实际服役中的环境因素与载荷应力协同作用。结论 试验装置制造加工难度小,结构稳定可靠,可用于评价和研究工程塑料等系列类型材料的环境损伤性能演变。     

身管内膛热化学-机械烧蚀磨损数值计算

目的探究身管烧蚀和机械磨损的作用机理,完善身管热化学–机械烧蚀磨损模型,指导身管寿命预测和结构设计。方法以弹炮耦合系统摩擦行为为切入点,提出一种计及摩擦热的热化学烧蚀材料退化模型。基于Archard磨损理论和动压润滑原理,以动压润滑摩擦替换传统弹炮耦合过程采用的干摩擦,提出一种身管机械磨损材料退化模型。结果身管内膛烧蚀磨损主要集中在坡膛和炮口位置,500发射击后坡膛位置最大径向、周向烧蚀量分别为1.3、0.8 mm,炮口位置最大径向、周向机械磨损量分别为0.32、0.26 mm。结论材料退化模型能够较为准确地描述弹炮耦合系统中身管内膛的烧蚀磨损特性。数值模拟结果与实际膛线烧蚀磨损具备较好的一致性。     

油箱积水环境对油箱结构疲劳安全寿命的影响研究

目的 摸索飞机服役条件下油箱积水环境对油箱结构疲劳寿命的影响,评估基于常规疲劳寿命除以理论分散系数确定的安全寿命是否可以保证服役环境下的飞行安全.方法 首先通过试验确定加速腐蚀试验中飞机油箱积水介质浓度,并结合飞机使用特点,确定战斗机机翼梁结构腐蚀-腐蚀疲劳试验环境-载荷谱.以此环境-载荷谱为基础,试验模拟油箱结构在地面停放和空中飞行所经历的腐蚀和腐蚀疲劳过程.采用结构和载荷谱分离的可靠性分析方法,研究腐蚀-腐蚀疲劳作用下结构的疲劳寿命.结果 对常温疲劳试验结果与腐蚀-腐蚀疲劳试验结果的对比分析,表明腐蚀环境虽然降低了结构疲劳品质,导致疲劳中值寿命降低,但对结构寿命分散基本无影响.结论 严重谱下疲劳分散系数可保证油箱结构的安全.     

一种新型滑动集电材料的研制及性能研究

利用粉末冶金 /挤压的方法制作了一种新型的Cu C滑动集电材料 ,并对该材料的机械物理、摩擦磨损性能进行了检测 ,结果证明该材料具有较高的抗拉强度、适中的表面硬度、较低的电阻率、优良的摩擦磨损性能 ,是一种较为优良的电力机车滑板材料。其性能测试结果和铁道部标准要求相比 ,优于铁道部标准要求。     

某新型航空发动机压气机叶片服役环境适应性研究初探

目的 开展某新型航空发动机压气机叶片服役环境适应性研究,探究压气机叶片服役环境下的耐蚀性及腐蚀萌生周期.方法 采用电化学工作站,开展压气机材料典型环境下标准三电极电化学试验,获取腐蚀电流.结合机场环境谱与当量折算法,利用计算得到的当量折算系数,对机场环境谱进行当量折算,编制模拟该型发动机后续服役环境的仿真加速腐蚀试验环境谱.依据该环境谱,开展压气机叶片试件仿真加速腐蚀试验.结果 在模拟服役环境下的第8个当量腐蚀年限时,新型航空发动机压气机叶片开始出现局部点蚀.随着腐蚀年限的延长,腐蚀损伤程度逐渐加重.结论 在服役环境下,新型航空发动机压气机叶片具有良好的环境适应性,能够满足6～8 a首翻期内的环境适应性要求.     

装备关重件腐蚀-疲劳环境/载荷试验谱编制方法研究

目的 研究装备关重件大气腐蚀-动态疲劳协同加载的环境/载荷试验谱编制方法。方法 依据装备构件服役寿命-环境剖面,分析腐蚀环境与疲劳应力协同作用的特点,归纳出腐蚀-疲劳环境/载荷谱的设计原则和编制方法。结果 利用环境/载荷谱编制方法制定了某装备结构件腐蚀环境与疲劳载荷协同作用的加速试验谱。结论 建立的腐蚀-疲劳协同作用的环境/载荷谱编制方法及当量加速试验谱,可用于研究装备关重件的腐蚀-疲劳协同环境效应及加速试验评价方法等工作。     

模拟界面污染条件下的电接触性能及磨损研究

目的 模拟有机物挥发的气氛环境,研究载荷对界面污染条件下电接触性能的影响。方法 选用铜作为基底,将其置于有机气氛环境中进行贮存。将初始表面与贮存后的表面作为待试验表面,将两者置于大气及有机气氛2种环境中进行电接触试验。通过摩擦系数和接触阻值分析其电接触性能,结合磨痕形貌、截面轮廓及成分,揭示其磨损机理。结果 有机气氛环境中的气溶胶具有较高的接触电阻值,并且降低了摩擦系数。载荷较低时,接触阻值达到0.1 Ω及以上。有机气氛中的磨痕深度减少至1 μm以下,磨损减少。载荷较高时,2种环境中的接触阻值均能达到0.01 Ω,但粘着磨损加剧。较初始试样,贮存后试样的接触电阻均有所增加,并且磨痕深度减少。结论 有机气氛环境导致低载荷下的电接触性能明显下降,高载荷条件下接触副的磨损加剧。气溶胶具有一定的润滑性,可减少接触副之间的磨损。污染层具有较高接触阻值,且减少了接触副之间的磨损。     

航空装备海洋大气综合环境试验方法研究

为在海洋大气环境中使用的航空装备探索一种更高效的综合环境试验方法,弥补常规组合环境试验方法对综合环境耦合效应模拟不足的问题。首先分析了国内外航空装备海洋大气综合环境试验现状,指出了我国综合环境试验能力的不足与能力提升的迫切需求;其次,对航空装备在海洋大气环境下的主要影响因素和综合环境耦合效应进行了重点分析;最后,结合我国环境工程行业现状,对航空装备海洋大气综合环境试验关键因素、基本要求与存在问题等进行了探索研究。     

物理气相沉积硬质耐腐蚀磨损防护涂层研究进展

叙述了用物理气相沉积技术制备的硬质耐腐蚀磨损防护涂层的研究进展。重点介绍了腐蚀磨损耦合工况特性和作用机理,单元、多元掺杂氮化物涂层,高熵氮化物涂层,多层、纳米多层、纳米复合、梯度氮化物涂层耐腐蚀磨损性能研究,非金属元素/金属元素掺杂DLC涂层、多层复合DLC涂层耐腐蚀磨损性能研究,并对涂层改性、强化机理和腐蚀磨损失效机制进行了总结。最后,提出了未来物理气相沉积硬质耐腐蚀磨损防护涂层重点发展的方向,应重点发展涂层组元/结构设计、力–电耦合损伤机理研究、高效率研发设计、涂层先进制备装备与评估体系等方面的能力。     

海洋自然环境下舰载武器失效模式分析

目的分析舰载武器在海洋自然环境下的失效模式。方法对舰载武器装备全寿命周期环境剖面进行分析,经过梳理确认与海洋自然环境有关的任务剖面。以提高产品海洋自然环境适应性和可靠性为目标,设计海洋自然环境试验,根据产品实际使用所处的海洋自然环境,确定参试产品投放的位置为远海库内和平台库内。根据产品的组成,确定失效模式分析的对象,给出了失效模式分析的流程。结果基于试验结果,给出了舰载武器在海洋自然环境下的4种失效模式。结论舰载武器在海洋自然环境下的典型失效模式,包括单机壳体表面金属材料生锈、单机产品表面涂漆气泡、活动部件迟钝及接插件表面锈蚀等。     

海洋大气环境多因素组合/综合试验及方法现状分析

从海洋大气的环境试验能力和环境试验方法 2方面展开了国内外多环境因素组合/综合的对比分析,探讨了海洋大气主要环境因素温度、湿度、盐雾、太阳辐射和诱发环境因素振动产生的环境效应及其相互影响,分别列举了2、3、4、5种环境因素耦合环境试验方法与成果。最后,针对装备海洋大气环境多因素组合/综合试验及方法目前的研究现状,提出了建议和展望。     

材料自然环境试验数据工程化应用方法探讨

目的研究探讨材料自然环境试验数据在装备设计选材和寿命预测方面的工程化应用方法。方法通过分析材料自然环境试验数据与装备实际使用状态的符合性原则,利用肖维奈准则和子样变异系数法对暴露于海南万宁的2A12铝合金抗拉强度试验数据进行处理。采用环境效应修正系数C-t曲线初步评价2A12铝合金在某型飞机上的工程应用情况及使用寿命。结果 2A12铝合金海洋大气环境下最终的使用年限为36年,满足在海洋大气环境服役使用要求,同时满足一般军用飞机最长30年日历寿命要求,可将2A12铝合金应用于机身、机翼上翼面、平尾、垂尾等机体主要部位。结论该方法初步实现了材料自然环境试验数据在某型飞机上的工程化应用。     

一种基于综合环境剖面的导弹弹上设备加速贮存试验方法

目的 基于导弹武器在历经地面使用载荷后,还要满足飞行载荷的特点,讨论用于评估导弹弹上设备贮存期的加速贮存试验流程与方法。方法 开展加速因子试验,获得加速因子计算公式,根据实际使用环境载荷,制定综合环境试验剖面,按照贮存期目标值开展加速贮存试验,等效地面使用环境载荷,开展飞行环境载荷考核试验,试验成功后,给出贮存期评估结论。结果 该方法在多型导弹贮存延寿工程的弹上设备贮存期评估中得到应用,应用表明,可以评估导弹弹上设备的贮存期,具有工程应用价值。结论 获得加速因子计算公式后,将导弹弹上设备的地面使用环境载荷累计影响与能够经受飞行载荷环境分步进行试验,能够体现导弹弹上设备历经的环境载荷,可以用于弹上设备的贮存期评估。     

电子部组件延寿分析

由于军用电子设备的高可靠性以及列装之前的测试无法完全模拟出真实的服役环境,导致测试结果的参考意义不大。鉴于此,文中将以电子部组件的任务剖面作为基础,在制作环境载荷谱时,参考影响电子部组件寿命的关键因素,将电子元器件及焊点疲劳失效的机理模型作为理论依据。在绘制电子部组件的CAD模型时,进行适当简化,使用ANSYS软件对其进行多载荷耦合作用下的有限元仿真,找出电子元器件的薄弱点,并对关键部位进行寿命预测,为军用电子设备故障的初步诊断及装备延寿分析提供借鉴。     

铝锂合金焊缝大气腐蚀行为研究

目的研究铝锂合金搅拌摩擦焊焊缝在大气环境中的腐蚀行为。方法采用电化学极化法、质量增加法、扫描电子显微镜、三维体式显微镜几种不同的表征手段对铝锂合金搅拌摩擦焊焊缝在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为进行研究。结果焊缝部位存在较为严重的应力腐蚀开裂现象,腐蚀电位比基体部位负移约0.05 V,腐蚀速率比一般基体部位明显增大。结论搅拌摩擦焊虽具有较多优点,在其他领域得到一定应用,但针对铝锂合金在海军飞机方向的应用存在缺陷,不能直接裸露使用。