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材料工程
中国航发北京航空材料研究院
材料工程

中国航发北京航空材料研究院

曹春晓

月刊

1001-4381

matereng@biam.ac.cn

010-62496276

100095

北京81信箱44分箱

材料工程/Journal Journal of Materials EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊创刊于1956年，现由北京航空材料研究院主办，国内外公开发行。该刊主要刊登有关材料科学与工程方面的学术论文及研究报告，同时刊登综合性评述，报道新材料、新工艺、新产品信息，及时准确反映我国材料领域最新成就和最新进展。《材料工程》涉及航空航天及各种军民用材料领域，专业包括：金属材料（含金属间化合物），非金属材料，复合材料（聚合物基，金属基，陶瓷基），陶瓷材料，功能材料，工艺（铸造，热变形，焊接，粉末冶金，热处理，表面处理，非金属成型等），理化测试，性能表征，无损检测，失交分析，材料标准化等。该刊是美国工程索引（EI）和金属文摘（MA）收录期刊，据1998年统计，本刊在EI收录的中国科学技术论文数较多的100种期刊中排名第四（167篇）。是中国科技论文统计分析用刊，同时入选《中文核心期刊要目总览》、中国科学引文数据库、中国学术期刊综合平价数据库、中国学术期刊（光盘版）及万方数据“数字化期刊群”和中国期刊网。在国内外材料科技期刊有一定的地位和影响。
正式出版
收录年代

    火情预警策略与木质复合材料阻燃防火研究进展

    潘明珠
    1-14页
    查看更多>>摘要：木质复合材料广泛应用于建筑、装饰、家具、交通等领域,其防火安全广受关注.本文从木质复合材料燃烧特征出发,综述了近10年来木质复合材料的两种防火策略,即火情预警(主动预警)和阻燃处理(被动防御).木质复合材料本身不具有"智能"特性,其火情预警功能是通过在其表面引入对温度产生响应的功能材料,如热致响应半导体材料、热致变色材料、形状记忆材料等,并将温度信号转化为可接收的信号(电信号、颜色、形变等)传递给外界,实现对火灾的及时预警.而木质复合材料阻燃处理的关键在于限制燃烧过程中固相内部以及气固相之间的热传导和物质传递.此外,进一步概述了金属系(镁/铝氧化物、镁/铝层状双氢氧化物)、硼系、磷氮系、生物基阻燃体系等在胶合板、刨花板和纤维板中阻燃抑烟性能的研究进展,阐明了阻燃体系的构筑机制及协同阻燃机理,并且讨论了其对胶黏剂固化过程和材料力学性能的影响规律.最后指出采用早期预警、中后期阻燃的方式,可显著提升木质复合材料的阻燃防火性能.

    木质复合材料阻燃火情预警抑烟防火安全智能材料

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    我国木质重组材料研究现状与发展

    余养伦王鲁飞于文吉
    15-23页
    查看更多>>摘要：木质重组材料是一种新型的高性能木质复合材料,在定向重组过程中,木、竹材在湿-热-力和树脂聚合反应作用下发生了一系列复杂的物理和化学变化,木、竹材原有构造特征发生了显著变化,形成了木质重组材料全新的多维构造,这种新构造特征的形成使得重组材料的物理力学性能与木材、竹材等原材料性能相比有了显著改善,并且重组过程中可通过添加不同添加剂赋予木质重组材料阻燃、防腐、防霉、耐候、防虫等新功能,克服了人工速生林木材材质软、强度低、材质不均、易开裂等缺陷,解决了竹材径级小、易劈裂、材质不均等问题,可用于替代优质木材、钢铁、水泥、塑料等建筑材料,具有广泛的应用前景,是实现人工林木材和竹材高效利用的有效途径之一.本文对木、竹材在重组过程中宏观、微观等构造演变,木质重组材料多尺度构造、多层次胶合界面等多维结构形成机制以及多维结构对木质重组材料物理力学性能影响进行了综合评述,提出了木质重组材料细胞选择性增强的观点,归纳了木质重组材料亟待解决的科学问题,建议加强在细胞和分子水平层面,对木质重组材料的理论基础、制造基础和应用基础等进行研究,构建木质重组材料理论体系,从而为人工速生林木材资源高效利用这一国家重大战略需求提供基础理论和技术支撑.

    木质重组材料工艺技术科学问题理论体系

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    腰果酚基阻燃高分子材料研究进展

    王鑫牛浩鑫胡源
    24-33页
    查看更多>>摘要：随着全球环保意识的提高和国家碳达峰战略的提出,利用可再生生物基资源制备阻燃高分子材料受到广泛关注.腰果酚来源广泛、价格低廉,具有多个高活性反应基团,有望用于商业化制备阻燃高分子材料.本文综述了用于改性聚氯乙烯、不饱和聚酯和环氧树脂的腰果酚基阻燃添加剂的制备方法,同时对比分析了其性能.总结归纳了阻燃腰果酚基环氧树脂、阻燃腰果酚基苯并噁嗪、阻燃腰果酚基紫外光固化涂层、阻燃腰果酚基聚氨酯泡沫和阻燃腰果酚基酚醛泡沫的最新研究进展.指出制备综合性能优异的多功能阻燃腰果酚基高分子材料是未来研究的重点方向.

    高分子材料腰果酚阻燃添加剂本征阻燃

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    二元低共熔脂肪酸相变微胶囊的设计与工艺优化

    袁红平洪枢邓竣骞吴新宇...
    34-43页
    查看更多>>摘要：单一脂肪酸的相变温度普遍较高且易泄漏,不能满足其作为相变材料对夏季建筑空调能耗调节的需求.本工作基于真实溶剂类导体屏蔽模型(conductor-like screening model for real solvents,COSMO-RS),采用COSMOthermX软件对7种中链脂肪酸和10种长链脂肪酸两两组合的136种二元低共熔脂肪酸进行设计计算,筛选预测其共熔温度与摩尔比.进而将最优组合作为芯材,三聚氰胺-尿素-甲醛树脂(MUF)为壁材,通过原位聚合法制备相变微胶囊,系统地探讨不同工艺条件(芯壁比、反应温度、反应时间和反应转速等)对该微胶囊热物理性能的影响.结果表明:COSMO-RS模型可以直观地判断材料氢键供体(hydrogen bond donor,HBD)与受体(hydrogen bond acceptor,HBA)之间的关系,最优组合月桂酸(lauric acid,LA)与肉豆蔻酸(myristic acid,MA)摩尔比为0.66∶0.34的LA-MA(LM)理论共熔温度(33.25℃)与实验结果(33.1℃)相似度达98.08％;在芯壁比2∶1、反应时间3 h、反应温度80℃、搅拌转速200 r/min的条件下,MUF对芯材LM的包覆效率为61.37％,较好地解决了泄漏问题,对降低建筑空调制冷能耗具有潜在的应用价值.

    月桂酸肉豆蔻酸二元低共熔脂肪酸相变微胶囊COSMO-RS

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    基于太阳能驱动界面蒸发设计的碳基光热材料研究进展

    许兵周晶刘佳张旭...
    44-56页
    查看更多>>摘要：太阳能驱动界面蒸发(solar-driven interfacial evaporation,SDIE)能够利用太阳能将液态水高效转换为蒸汽,为发展生态友好和具有成本效益的淡水生产技术提供基础.其中光热材料是实现能量转换的关键平台,产生的热量可以直接用来加热蒸发.近年来,人们在提高太阳能水蒸发效率方面做了大量的工作,许多创新光热材料被用于实现可控和高效的太阳能-热能转换,以应对从微观尺度到分子水平的能源-水关系挑战.在此基础上,以碳基光热材料为基础,综述了SDIE技术中最新研究进展,重点介绍了石墨烯、碳纳米管、天然植物碳材料以及碳基复合材料等目前应用较为广泛的光热材料在SDIE领域的设计、合成和应用概况,并总结了蒸发水收集速率相关的研究成果,以期为设计低成本、高效光吸收、化学稳定、可重复使用和宽谱吸收的SDIE装置,实现离网脱盐提供参考;最后,对未来碳基材料在SDIE结合人工智能、发电、灭菌及全天候运行等领域的发展前景进行了展望,以期实现环保高效、多用途的水处理净化技术.

    太阳能驱动界面蒸发光热转换碳基材料海水淡化离网脱盐

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    碳材料纳米结构的调控及吸附水中有毒污染物研究进展

    李秋爽李芬杨莹于彩莲...
    57-69页
    查看更多>>摘要：纳米碳材料因具有比表面积大、孔结构复杂、表面官能团丰富等结构特点,在水中污染物治理上应用广泛.本文总结了纳米碳材料的碳源和制备方法,分析了碳材料纳米结构调控的原理和影响因素,综述了纳米碳吸附水中有毒污染物的研究成果,并提出了未来纳米碳材料工业化应用需要突破的瓶颈问题.水热法、热解法和化学气相沉积是目前常用的纳米碳制备方法,糖类、石油化工产品以及生物质等传统碳源通过制备温度、活化剂等参数的调控均可获得纳米结构碳.开发的碳纳米管、碳纳米球和纳米孔碳等可与污染物更好的接触,因此对酚类、苯类、染料类、抗生素以及重金属离子等有毒污染物有明显的吸附优势.为了实现纳米碳吸附材料的广泛应用,未来还需要在纳米碳绿色高效制备工艺的研发、碳结构形成演变规律的探索、纳米碳宏观使用方案的设计以及纳米碳基复合材料开发等方面开展进一步的研究工作.

    纳米结构碳材料吸附有机污染物重金属离子

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    硼元素对CuAlNiMn形状记忆合金微观组织与力学性能的影响

    杨院霞千佳祥张江郝刚领...
    70-79页
    查看更多>>摘要：通过在合金中引入微量硼元素,采用真空电弧熔炼炉制备Cu-12Al-4Ni-1Mn-xB(x=0％,0.1％,0.2％,0.3％,质量分数,下同)形状记忆合金,研究硼的添加对合金微观结构、物相转变和力学性能的影响.结果表明:硼的引入可显著细化晶粒,晶粒尺寸从数百微米下降至(11±3.45)μm.硼元素添加后,物相转变温度向高温侧移动,表明相变过程需要更高的热激活能.当硼含量为0.2％时,合金显微硬度得到提升,由未添加硼元素的(301.7±2.6)HV提高至(334.3±3.4)HV,这应与晶粒细化和硬脆相硼化物的析出有关.合金拉伸断裂强度和断后伸长率得到极大提升,当硼含量为0.2％时,断裂强度由(320±2.6)MPa提高至(788±17)MPa,伸长率由(1.44±0.05)％提高至(3.74±0.12)％,固溶退火后,二者进一步提升至(856±10.7)MPa和(5.78±0.16)％.分析表明,细晶强化、硼化物颗粒的沉淀强化以及固溶强化是力学性能提升的主要机制,合金断裂模式由脆性断裂转变为韧性断裂.

    CuAlNiMn形状记忆合金晶粒细化微观结构力学性能

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    Cr对Al-Cu-Mg-Ag合金动态再结晶行为和力学性能的影响

    余创张海涛邹晶付金禹...
    80-89页
    查看更多>>摘要：借助光学显微镜(OM),X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜(SEM-EDS)和透射电镜(TEM)研究Cr对Al-Cu-Mg-Ag合金铸态组织和双级均匀化后弥散相分布、尺寸和数量密度的影响,并采用高通量等温压缩实验研究不同等效应变下Cr对Al-Cu-Mg-Ag合金动态再结晶行为的影响.结果表明:均匀化阶段除析出棒状T-Al20Cu2Mn3弥散相外,还出现平均直径和数量密度分别为67.4 nm和4.7μm-2的球状Al7(Cr,Mn)弥散相,Cr与Mn相反的平衡分配系数(KMn<1 vs KCr>1)将无弥散相析出面积分数从29.5％ 降至13.8％,棒状的T-Al20Cu2Mn3弥散相平均长度从275.4 nm减小至147.3 nm,数量密度从3.5μm-2增至10.4μm-2.EBSD和拉伸实验结果表明,Al7(Cr,Mn)弥散相对位错运动阻碍作用减少热压缩过程中小角度晶界向大角度晶界的转变,抑制动态再结晶.Cr的添加提高Al-Cu-Mg-Ag合金不同温度下的力学性能,在25,250,300℃下Al7(Cr,Mn)弥散相对合金屈服强度的贡献值分别为21.9,16.2 MPa和15.3 MPa.

    Al-Cu-Mg-Ag合金高温拉伸高通量等温压缩弥散相动态再结晶

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    粉末冶金TC4-PCS复合材料的热变形行为

    佟健博潘宇张文强王平...
    90-96页
    查看更多>>摘要：以聚碳硅烷(PCS)为前驱体,采用粉末冶金无压烧结制备原位自生颗粒增强的TC4复合材料.通过Gleeble-3500热模拟试验机对TC4-1PCS(PCS的质量分数为1％)复合材料进行850～1100℃,0.001～1 s-1的模拟热压缩实验,分析不同参数下复合材料的应力-应变曲线.采用OM,SEM和EBSD等手段分析变形参数对增强相颗粒、基体组织和致密化的影响.结果表明:热变形前TC4-1PCS复合材料存在较多残余孔隙,TiC增强相颗粒尺寸约为5～10μm.TC4-1PCS基体的β转变温度(Tβ)介于1000～1050℃之间,在Tβ以上进行变形时,TC4-1PCS基体全部为片层状淬火马氏体,而在Tβ以下变形后基体为双态组织.变形温度决定复合材料的致密度和组织类型,应变速率影响基体相尺寸和残余孔隙率.变形温度的提升和应变速率的降低可以促进TC4-1PCS复合材料的致密化,应变速率的提高对细化组织效果明显.在1050℃,0.1 s-1下变形可以较大程度实现TC4-1PCS复合材料组织细化和致密化.

    颗粒增强钛基复合材料应力-应变曲线致密化粉末冶金

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    SLM成形AlSi10Mg合金及SiC/AlSi10Mg复合材料的耐蚀和耐磨性能

    丁雪萍张祺周崯莹郭耀旗...
    97-105页
    查看更多>>摘要：利用SLM成形制备SiC/AlSi10Mg复合材料,采用XRD,SEM,EDS,EBSD,电化学方法和摩擦磨损实验分析其物相特征、微观组织和耐蚀、耐磨性能,并与SLM成形AlSi10Mg合金进行对比.结果表明:在3.5％(质量分数)NaCl溶液中,SLM成形SiC/AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度(2.0827μA/cm2)小于SLM成形AlSi10Mg试样的腐蚀电流密度(3.389μA/cm2),同时SLM成形SiC/AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度(7.1 nm)大于AlSi10Mg试样表面钝化膜的厚度(1.9 nm),说明SLM成形SiC/AlSi10Mg试样耐蚀性能更优.究其原因为,SiC加入后引起晶粒细化、大角度晶界比例增多及铝基体连续性破坏,进而导致腐蚀速率减缓,耐蚀性能增强.此外,与SLM成形AlSi10Mg合金的硬度(103.58±7.41)HV0.2相比,SLM成形SiC/AlSi10Mg复合材料的硬度(207.68±16.02)HV0.2大约是前者的2倍,硬度明显提高,耐磨性能增强;SLM成形AlSi10Mg和SiC/AlSi10Mg的磨损机制均以磨料磨损和氧化磨损为主.

    激光选区熔化SiC/AlSi10Mg复合材料腐蚀耐磨性

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