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   科技导报
2022年 40卷 5期
刊出日期:2022-03-13

卷首语
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研究论文
综述
科技工作者建议
专稿
专题:航空材料腐蚀与防护技术
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科技导报. 2022, 40 (5): 0-0.
全文: HTMLnew PDF  (2740 KB)  ( 16 )
摘要 ( 60 )
腐蚀是由于材料与环境、应力等作用而引起的材料的破坏和变质,是自然界中普遍存在、无处不在、无时不发生的一种现象。对飞机等航空装备而言,腐蚀对其寿命和安全性有着不可低估的影响。
基于航空材料腐蚀与防护技术的重要性,世界航空强国高度重视腐蚀防护与控制技术的发展,总体来看,在世界范围内,航空装备腐蚀防护与控制技术获得长足发展,环保、多功能防护技术的发展带来了新活力,人工智能腐蚀监检测、智能自修复等领域的应用研究空前活跃。
卷首语

创新海洋新材料,为国家海洋战略提供物质保障

薛群基
科技导报. 2022, 40 (5): 1-1.
全文: HTMLnew PDF  (339 KB)  ( 54 )
摘要 ( 118 )
习近平总书记指出:“建设海洋强国是中国特色社会主义事业的重要组成部分。”为了加快我国海洋经济发展、维护国家的海洋权益、保障我们的海疆安全、保护海洋生态环境,加快实施国家海洋战略,大力推进海洋科学和技术的创新是国家的重大需求。高水平的海洋科技自立自强是关键,包括认知海洋的基础研究、科学探索和开发海洋、保护海洋的关键技术创新。
专稿

2021年空间科学热点回眸

王赤, 杨帆, 韩淋, 王海名, 范唯唯, 张凤
科技导报. 2022, 40 (5): 6-21. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.001
全文: HTMLnew PDF  (3244 KB)  ( 153 )
摘要 ( 89 )
回顾了2021年全球空间科学重要进展、美欧俄中等国家和地区组织最新空间科学重大发展战略和规划、新发射的空间科学任务平台和新选定的未来任务。盘点了“帕克太阳探测器”首次飞越日冕,“洞察号”揭示火星内部结构,阿联酋、中国、美国探测器齐聚火星,美国绘制天文学和天体物理学发展路线图,欧洲确定2035—2050年大型空间科学任务科学主题,中俄发布国际月球科研站路线图,“詹姆斯·韦伯空间望远镜”成功发射,中国成功发射太阳探测科学技术试验卫星和可持续发展科学卫星,美欧批准新的金星探测任务等重大成果和事件。
科技工作者建议

世界科技社团在国家创新体系中的作用

杨书卷
科技导报. 2022, 40 (5): 22-27. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.002
全文: HTMLnew PDF  (502 KB)  ( 28 )
摘要 ( 47 )
分析了科技社团在构建国家创新体系的社会机制与组成要素中扮演的独特角色,通过梳理美国、日本、德国等世界主要发达国家科技社团在服务国家科技创新中的实践经验,探讨了科技社团在助力基础应用研究、促进产学研结合、加速科技成果转化等方面的重要作用,总结了科技社团以专业引领力服务国家创新发展战略、以专业影响力参与全球科技创新规则制定、以专业组织力支撑国家科技创新活动的共性规律。
专题:航空材料腐蚀与防护技术

装备紫铜管类件内壁自蔓延成型防腐耐磨涂层制备及性能表征

张欢欢, 刘文超, 田浩亮, 魏世丞, 梁义
科技导报. 2022, 40 (5): 28-33. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.003
全文: HTMLnew PDF  (2169 KB)  ( 14 )
摘要 ( 47 )
采用离心自蔓延技术在紫铜管内壁制备了耐腐蚀耐磨涂层。通过SEM、硬度测试、电化学测试等手段对陶瓷内衬功能梯度涂层的形貌进行分析,研究了陶瓷涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀等性能。结果表明:梯度功能涂层由陶瓷内衬层-金属过渡层-铜基体层 3 层组成,层与层之间整齐均匀,结合致密;涂层硬度显著提高,并且具有良好的抗干湿交替盐雾腐蚀能力;陶瓷内衬层较铜基体耐磨性提高了1倍。

石墨烯掺杂环氧复合涂层的制备及防腐性能的研究

田泳, 关振威, 李静
科技导报. 2022, 40 (5): 34-43. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.004
全文: HTMLnew PDF  (3112 KB)  ( 20 )
摘要 ( 66 )
通过简单的化学反应,将3-氨丙基三乙氧基硅烷和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷接枝在氧化石墨烯上,制备成复合材料(GO-APTES与GO-GPTES)。2种表面改性剂使氧化石墨烯更易于与环氧-胺树脂产生化学键。通过微观电镜以及可见-近红外全波段透过率测试实验,发现改性剂作用后的氧化石墨烯能均匀分散在树脂体系中。相比较于纯的环氧-胺树脂涂层,GO-APTES/Resin涂层的蒸汽透过率降低30%,形成“迷宫效应”,对水蒸气具有良好的阻隔效果。通过 Bode和 Nyquist图谱研究了复合涂层的防腐机理。添加改性氧化石墨烯后的涂层对腐蚀介质的屏蔽性增强,腐蚀介质穿透涂层的能力降低,因此在涂层与金属的界面处改性氧化石墨烯分散的树脂涂层能够更好的附着,电化学腐蚀的面积更小,表现出更优秀的腐蚀防护性。中性盐雾实验表明,经过7000 h,涂层表面无起泡,无脱落。

石墨烯冷涂锌防腐涂料的制备及性能

房昺, 杨瑞, 杨亮, 姜国杰
科技导报. 2022, 40 (5): 44-51. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.005
全文: HTMLnew PDF  (4223 KB)  ( 17 )
摘要 ( 44 )
采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性后制备了表面功能化石墨烯,并以此功能化石墨烯制备了稳定分散的石墨烯浆料。将此浆料与溶解好的树脂液、预分散好的锌粉浆料混合,制备了石墨烯冷涂锌涂料。通过盐雾试验、接触角试验及电化学测试,确定了石墨烯在涂料体系中的最佳添加量。对石墨烯冷涂锌涂料的性能进行了全面测试,结果显示,涂层耐盐雾时间达到2500 h,是相同厚度热浸锌涂层的2倍以上。

合金元素对SHS伴生金属涂层基本性能的影响

房昺, 陈皓辉, 王守泽, 田浩亮, 张恕爱
科技导报. 2022, 40 (5): 52-62. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.006
全文: HTMLnew PDF  (4667 KB)  ( 23 )
摘要 ( 43 )
为探究合金元素对伴生金属涂层基本性能的影响,选用Ф78 mm×8 mm×550 mm的无缝钢管,在管内壁距离管端200~350 mm处提前开设150 mm×10 mm×4 mm的长形槽,采用自蔓延高温合成技术制备添加不同含量合金元素的伴生金属涂层。通过维氏硬度测量、电子显微扫描、酸液浸泡腐蚀试验,分别探究不同合金元素对伴生金属涂层孔隙、裂纹、硬度以及耐蚀性能的影响。结果显示,添加 Nb、Cr 元素后伴生金属层硬度提高,孔隙与裂纹明显减少,金相组织趋于均匀化。伴生金属层的耐蚀性能与Cr、Nb元素添加量成正比,ZrO2的添加量影响不大。耐蚀性最好的伴生金属涂层腐蚀仅失重0.271 g,失重率为2.71%,失重率仅为纯铁层的21.22%。结果表明,Nb、Cr元素的加入能有效改善伴生金属涂层的基本性能,而Zr元素对涂层性能影响较小。

钛合金电解加工点蚀机理研究进展

李海扬, 詹中伟, 骆晨, 孙志华
科技导报. 2022, 40 (5): 63-68. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.007
全文: HTMLnew PDF  (1293 KB)  ( 23 )
摘要 ( 60 )
电解加工是一种很好的加工钛合金的方式,不但加工效率高,还可用于加工薄壁和异型构件,优势十分显著。然而,在低电流的电解加工过程中,钝化膜的自钝化和形成的点蚀不但会影响工件表面的粗糙度,而且也会影响非加工部位,因此有必要研究清楚钛合金点蚀的成因、发展过程和控制方法。详细综述了外加电压条件下钛合金点蚀发展的过程、机理和抑制点蚀的方法,同时阐释了相关抑制点蚀方式的优劣,展望了未来电解加工中抑制钛合金点蚀方法的发展趋势和研究方向。

模拟舰载环境对2124铝合金耐蚀及疲劳性能的影响

詹中伟, 孙志华, 葛玉麟
科技导报. 2022, 40 (5): 69-77. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.008
全文: HTMLnew PDF  (4032 KB)  ( 157 )
摘要 ( 43 )
采用酸性盐雾试验模拟舰载环境,研究了舰载环境对典型航空铝合金2124铬酸阳极氧化、硼硫酸阳极氧化和苹果酸硫酸阳极氧化耐蚀和疲劳性能的影响,采用电化学阻抗谱(EIS)分析了膜层结构的变化规律,采用轴向疲劳检测不同腐蚀时间后的疲劳寿命,并对疲劳断口进行分析。结果显示,阳极氧化处理能够有效提高其耐蚀性能,铬酸阳极氧化试样经过4个循环酸性盐雾后出现腐蚀,硼硫酸阳极氧化和苹果酸硫酸阳极氧化从第6周期开始出现腐蚀;阳极氧化试样的疲劳寿命随酸性盐雾循环次数而衰减,衰减趋势与出现腐蚀的规律相吻合;苹果酸硫酸阳极氧化试样的疲劳寿命衰减最为缓慢。

实验室砂尘颗粒冲蚀-腐蚀交替试验技术研究进展

骆晨, 李海扬, 崔永静, 孙志华, 汤智慧
科技导报. 2022, 40 (5): 78-87. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.009
全文: HTMLnew PDF  (1041 KB)  ( 30 )
摘要 ( 50 )
调研了砂尘环境、砂尘颗粒冲蚀相关的试验方法,着重对比砂尘流高速冲击试样方法的相同点和主要区别,确定了喷磨试验方法更适合开展压气机叶片、风扇叶片的冲蚀试验研究。冲蚀试验设计采用 GJB 241A—2010、GJB 242A—2018所示成分和粒度的砂尘,通过控制送砂速率和试验时间达到实际服役中压气机转子叶片、风扇叶片的砂尘作用量,当量发动机使用1年的砂尘冲刷环境。另外,采用砂尘颗粒冲蚀试验与GJB 150.11A—2009盐雾试验交替的方案更贴近实际环境。

氟醚与丁腈橡胶在航空液压油中的老化行为对比研究

王占彬, 李春光, 肖淑华
科技导报. 2022, 40 (5): 88-94. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.010
全文: HTMLnew PDF  (3976 KB)  ( 15 )
摘要 ( 46 )
以氟醚 FM-1D橡胶为研究对象,在高温的 15号航空液压油中进行了老化,对老化后的拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久变形、质量变化、体积变化、表面及断口形貌等进行了研究,并与丁腈橡胶进行了对比。结果表明,氟醚橡胶具有优异的耐热空气及耐介质老化性能,其拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久变形在170℃以下的液压油介质中长期老化后保持稳定,耐热性能基本保持不变,氟醚橡胶在液压油中的质量和体积变化随温度升高而增加,随时间的延长保持稳定,在质量、体积变化及稳定性方面优于丁腈橡胶胶料。另外,长时间老化过程中其压缩永久变形退化规律基本符合指数的衰减规律,但拉伸性能的退化规律则明显不符合指数的衰减规律,拉伸性能老化速度常数随温度的变化不适合采用常用的Arrhenius方程(P=Ae-Kt)来进行寿命预测。
综述

航空电子设备喷雾冷却技术研究进展

齐文亮, 王婉人, 杨雨薇, 李昊, 刘婷婷
科技导报. 2022, 40 (5): 95-104. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.011
全文: HTMLnew PDF  (2061 KB)  ( 38 )
摘要 ( 77 )
介绍了喷雾冷却技术工作原理,从雾化特性、冷却液特性和表面特征3个方面分析了影响喷雾冷却的关键因素,总结了喷雾冷却技术在航空领域的研究现状,指出在不同重力和加速振动等特殊环境下喷雾冷却技术存在的问题,并对航空电子设备喷雾冷却技术发展进行了展望。

高高原航空人因工程理论研究进展

陈农田, 宁威峰, 满永政, 李俊辉
科技导报. 2022, 40 (5): 105-114. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.012
全文: HTMLnew PDF  (609 KB)  ( 24 )
摘要 ( 57 )
从国内外高高原人因工程理论研究现状出发,分析了高高原航空运行特性及关键风险;结合航空人因工程理论SHELL模型,从人(liveware,L)、硬件(hardware,H)、环境(environment,E)以及软件(software,S)4个层面,综述了高高原航空人为因素、高高原航空器适航安全性、高高原航空运行环境及高高原航空运行规章标准研究成果;提出高高原航空人因工程今后研究应聚焦在高高原航空人因生理医学、高高原航空人机交互适航验证、高高原航空人因工程规章标准以及高高原航空人因工程应急机制等领域。

环氧树脂基辐射防护材料研究进展

张雅晖, 张有为, 杜中贺, 曹可, 陆永俊, 王连才, 刘平桂, 张秀芹, 马慧玲
科技导报. 2022, 40 (5): 115-121. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.013
全文: HTMLnew PDF  (632 KB)  ( 61 )
摘要 ( 65 )
介绍了 γ射线和中子射线的特性及屏蔽机理,阐述了具有 γ射线防护功能、中子防护功能、中子伽马混合场防护功能的环氧树脂基复合材料的研究进展,展望了环氧树脂基屏蔽材料未来的发展与挑战。
研究论文

聚焦超声治疗脑部疾病的现状与应用

张艳秋, 菅喜岐
科技导报. 2022, 40 (5): 122-131. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.014
全文: HTMLnew PDF  (557 KB)  ( 69 )
摘要 ( 49 )
超声治疗具有非侵入性、空间分辨率高、刺激靶点多等特点,其磁共振兼容效果良好,不良反应较少,逐渐应用于脑部疾病的治疗。综述了超声应用于治疗神经系统疾病的2种主要类型:高强度聚焦超声治疗和低强度聚焦超声刺激治疗。目前,高强度聚焦超声在治疗脑肿瘤、神经性疼痛、震颤、帕金森、强迫症和脑中风等疾病领域具有广泛的临床应用;低强度聚焦超声刺激在治疗抑郁症和癫痫等疾病方面具有临床应用。经颅精准聚焦的聚焦超声可非侵入性治疗神经系统疾病,有望成为治疗脑部疾病新的临床手段。

美国侧边吊臂发射回收无人机的特点及应用前景

洪达, 郑震山, 周磊
科技导报. 2022, 40 (5): 132-137. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.015
全文: HTMLnew PDF  (1719 KB)  ( 49 )
摘要 ( 59 )
对侧边吊臂系统的吊臂、滑轨、滑动回收器等组成,发射与回收无人机的原理,设计与使用的主要特点,以及共轨集成设计、能量与过载控制、进近引导与控制、自动复飞决策等主要关键技术进行了分析,并与其他无人机发射回收方式进行对比,分析其在非航母舰艇上应用的前景,认为其可提升非航母编队远程察打一体的任务能力。

京广线高铁电气柜Q345碳钢涂层体系环境谱寿命预测

李永红, 邵晓锋, 胡添奇
科技导报. 2022, 40 (5): 138-148. ;  doi: 10.3981/j.issn.1000-7857.2022.05.016
全文: HTMLnew PDF  (7147 KB)  ( 20 )
摘要 ( 45 )
对京广线高速铁路电气柜Q345碳钢涂层体系服役环境进行加速腐蚀和老化试验,研究了涂层体系加速腐蚀试验过程中的失效行为。参照相关国家标准对完整涂层的基本性能进行测试,利用电化学交流阻抗测试和膜下腐蚀分析方法对涂层破损进行研究,采用电子显微镜结合能谱仪对Q345碳钢基材腐蚀形貌和成分分析发现,5个试验周期内,完整涂层的附着力、光泽度、硬度等基本性能指标均没有明显变化,表明涂层对基体的保护性能非常好,而Q345碳钢在相同环境下的腐蚀速率非常快,且锈层对基体的保护作用很弱;划叉试样在试验过程中膜下腐蚀扩展面积和涂层翘起高度有明显增加,且均在第四周期开始。因此京广线高铁电气柜在服役期限内涂层对 Q345碳钢的保护是必要且关键的,而当涂层发生破损时,必须及时对其进行修复处理,避免破坏的面积和深度进一步增大。
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