2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、近年來,隨著航天發(fā)射活動(dòng)的日益頻繁,空間環(huán)境變得日益嚴(yán)峻,空間碎片的防護(hù)成為航天器設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素。鋁合金以其優(yōu)異的性能成為空間碎片防護(hù)屏的主選材料之一,被廣泛應(yīng)用于空間碎片被動(dòng)防護(hù)的各種防護(hù)構(gòu)型中。本研究采用微弧氧化法在6061鋁合金表面原位構(gòu)筑陶瓷膜層,通過對(duì)陶瓷膜層的厚度和顯微硬度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以提高6061鋁合金抵御空間碎片撞擊的能力,為6061鋁合金在空間碎片被動(dòng)防護(hù)構(gòu)型中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
  以Na2SiO3

2、-KOH-NaF為電解液體系,采用微弧氧化法在6061鋁合金表面原位構(gòu)筑陶瓷膜層,通過正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)電解液系中各組分的濃度進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)表明:NaF對(duì)陶瓷膜層的厚度影響最大,KOH和Na2SiO3次之,確定了各組分的最佳濃度。在20g/LNa2SiO3、1g/LKOH和2g/LNaF的電解液體系中,構(gòu)筑出厚度為58.3μm,顯微硬度為984.6Hv0.1的陶瓷膜層,并對(duì)該陶瓷膜層進(jìn)行了冷熱循環(huán)、耐磨和耐腐蝕測試。結(jié)果表明:陶瓷膜層在50

3、0~20℃進(jìn)行冷熱循環(huán)30次,未發(fā)現(xiàn)裂紋、氣泡和脫落,陶瓷膜層的體積磨損率比6061鋁合金的體積磨損率降低了56.57%,腐蝕電位提高了0.056V,腐蝕電流密度降低了95.96%,陶瓷膜層表現(xiàn)出良好的抗熱震、耐磨和耐腐蝕性能。
  利用SEM、XRD、EDS、渦流測厚儀和顯微硬度計(jì)等測試手段,分析占空比、頻率、電流密度和氧化時(shí)間等電源參數(shù)對(duì)陶瓷膜層微觀形貌、相組成、元素組成、厚度和顯微硬度的影響規(guī)律,并探討了陶瓷膜層微觀結(jié)構(gòu)和宏

4、觀性能的內(nèi)在關(guān)系。結(jié)果表明:陶瓷膜層表面分布較多微孔,具有內(nèi)部致密和外部疏松的雙層結(jié)構(gòu),主要由莫來石、γ-Al2O3和α-Al2O3相組成。其中,電流密度和氧化時(shí)間對(duì)陶瓷膜層的微孔分布和相組成影響較為顯著,頻率和占空比次之。陶瓷膜層的厚度受到占空比、頻率、電流密度和氧化時(shí)間等因素的共同制約,陶瓷膜層的顯微硬度則主要取決于其相組成及孔隙率。在占空比為45%、頻率為50Hz、電流密度為8A/dm2、氧化時(shí)間為90min時(shí),構(gòu)筑的陶瓷膜層厚度

5、為107.0μm,顯微硬度為1555.7Hv0.1。
  為了進(jìn)一步提高陶瓷膜層厚度和顯微硬度,向電解液體系中加入納米粒子,構(gòu)筑納米粒子原位摻雜陶瓷膜層。研究了納米粒子(SiC、ZrO2和α-Al2O3)、分散劑(PEG1000和SDBS)以及超聲處理對(duì)陶瓷膜層微觀結(jié)構(gòu)、厚度和顯微硬度的影響規(guī)律。研究表明:納米粒子在6061鋁合金微弧氧化過程中均進(jìn)入到陶瓷膜層中,并且對(duì)陶瓷膜層的厚度和顯微硬度均有較大影響。其中,納米粒子對(duì)陶瓷膜層

6、厚度的影響由大到小依次為:SiC>ZrO2>α-Al2O3,對(duì)顯微硬度的影響由大到小依次為:α-Al2O3>ZrO2>SiC。采用最小二乘法建立了工藝參數(shù)與陶瓷膜層厚度和顯微硬度的數(shù)學(xué)模型,在該理論模型的指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)并構(gòu)筑出高顯微硬度和厚度的陶瓷膜層,并探討了陶瓷膜層的生長機(jī)制。在納米α-Al2O3粒子摻雜濃度為1g/L,PEG1000為10mg/L、SDBS為15mg/L、超聲時(shí)間為15min時(shí),構(gòu)筑的陶瓷膜層厚度為175.6μm,顯

7、微硬度為1977.2Hv0.1。
  以2017鋁合金作為高速撞擊彈丸,研究了金屬-陶瓷復(fù)合材料在不同撞擊速度時(shí)(0.50~4.51km/s)的抗撞擊性能。金屬-陶瓷復(fù)合材料的抗撞擊性能均高于6061鋁合金的抗撞擊性能,金屬-陶瓷復(fù)合材料的抗撞擊性能由陶瓷膜層的厚度和顯微硬度共同決定,其中,陶瓷膜層的顯微硬度對(duì)抗撞擊性能的影響更為明顯。采用SPH數(shù)值算法通過AUTODYN-2D/3D軟件對(duì)撞擊過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過臨界載荷評(píng)價(jià)法

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