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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
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    热处理对富锆α型TiZrAl合金组织和性能的影响

    傅霄云武保林徐再东万刚...
    106-116页
    查看更多>>摘要：针对2种富锆α型钛合金(Ti60Zr40)97Al3(质量分数/％,下同)和(Ti50Zr50)97Al3,利用光学显微镜(OM)、差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及室温拉伸等实验手段,分析研究了不同热处理工艺下2种合金的组织和性能.结果表明,经850℃/40 min退火后,合金为α网篮组织,并在α相间留有少量网状β相;经850℃/40 min水冷淬火,形成细针状α'马氏体;经850℃/40 min淬火+600℃/4 h时效后,在淬火中形成的细小针状α'马氏体转变成α相,然而马氏体转变不完全,形成α+α'remain组织.T40Z3A合金的拉伸屈服强度可达1100 MPa,并具有7％良好的伸长率;T50Z3A合金虽然具有更高的强度,但其塑性较差.分析表明,由于更高的Zr含量,T50Z3A合金在退火后具有更多的网状β相、淬火时效后具有更多残留α'马氏体相,导致其抗拉强度较高、塑性较差.

    钛锆合金退火淬火时效相转变组织力学性能

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    基于小样本量的航空发动机材料高低周复合疲劳P-S-N曲线优化方法

    蔡培袁辉徐鹤鸣张屹尚...
    117-126页
    查看更多>>摘要：航空发动机材料的高低周复合疲劳P-S-N曲线是评估转子部件寿命的重要依据.然而,P-S-N曲线的确定对实验时间和材料成本均有较高的要求.基于物理信息机器学习方法,提出了基于小样本量的高低周复合疲劳P-S-N曲线的优化处理方法.该方法将等效寿命原理及寿命分布一致性判据通过损失函数引入极限学习机(ELM)模型,并考虑了上层输入变量和下层ELM模型参数的双层优化策略.随后通过应用疲劳实验数据,对比分析该方法与数据驱动机器学习方法以及传统P-S-N曲线拟合方法进行.结果表明:该方法不仅有效地解决了拟合过程中应力水平与高低周复合疲劳寿命标准差不呈线性关系的问题,且拟合得到的概率疲劳寿命分布与母体真值更为接近,具有较高的准确性.

    疲劳P-S-N曲线小样本数据处理

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    不同预制体结构制备C/C-SiC复合材料的微观结构演变及力学性能

    魏琰斌王雅雷熊翔叶志勇...
    127-138页
    查看更多>>摘要：采用缝合结构与针刺结构碳纤维预制体,经化学气相渗透法(CVI)和反应熔渗法(RMI)制备出C/C-SiC复合材料,系统研究了两种结构预制体制得的C/C多孔体微观结构、孔隙特征及C/C-SiC复合材料微观结构和弯曲性能.结果表明:缝合结构C/C多孔体孔径呈双峰分布,孔隙多为纤维束间孔,针刺结构C/C多孔体孔径呈单峰分布,由于网胎的加入使得部分纤维束间孔转变为连通的小孔隙网络,经过模拟后者Z向绝对渗透率略大于前者,有利于后者后续RMI致密化过程(高密度,低开孔率,低残余金属);缝合结构C/C-SiC复合材料平均弯曲强度高于针刺结构C/C-SiC复合材料,二者都呈现"假塑性"断裂方式;针刺结构C/C-SiC复合材料密度更高,残余Si含量更低,但其纤维体积含量较低,长直纤维的完整性较差,使得复合材料承载性能较低.

    C/C-SiC复合材料孔隙结构微观结构弯曲性能

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    rGO@Al2O3填充导热硅凝胶的制备及性能研究

    文芳王良旺李爽郭华超...
    139-145页
    查看更多>>摘要：石墨烯的高导热性在电子系统热管理领域显示出巨大潜力.采用聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)修饰球形Al2O3,使Al2O3表面带正电,与带负电的氧化石墨烯,通过静电力组装结合后,经过高温热还原得到rGO@Al2O3杂化填料,将杂化填料填充到硅橡胶的双组分中,进一步制备了rGO@Al2O3增强的导热硅凝胶.采用AFM,SEM,Raman和XRD等对制备过程中材料的形貌和结构进行表征,并对导热硅凝胶的导热性能和力学性能进行了测试分析.质量分数为2％GO制备的rGO@Al2O3,其填充导热硅凝胶的导热系数为0.817 W/(m·K),对比填充纯Al2O3的导热硅凝胶,在导热性能上有很大提升.

    石墨烯复合材料填充导热硅凝胶

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    珠链状FeNi3/Ni3-xS2/C纳米催化剂的制备与析氧性能

    李涛钟叔洁凌帅娄琼月...
    146-152页
    查看更多>>摘要：在碱性环境下电解水制氢过程中,FeNi基复合材料是一类最有前途替代传统贵重金属的催化剂.以Ni(CH3COO)2和FeSO4为金属离子原料,控制Ni2+∶Fe2+的摩尔比为3∶1和金属离子(Fe2++Ni2+)总浓度为0.6 mol/L.以PVA为胶体剂,采用静电纺丝与气氛热处理技术制备前驱体纤维,再经1000℃气氛热处理,通过Ni,Fe,S元素的原位反应,成功制备了珠链状的FeNi3/Ni3-xS2/C混晶复合纳米材料.结果表明,纳米珠链的直径约为200 nm,链珠的表面均呈蓬松状,Fe,Ni,S和C元素均匀分布于纳米珠链基体中.电化学分析表明,由1000℃气氛热处理制备的FeNi3/Ni3-xS2/C混晶复合催化剂,在1 mol/L的KOH水溶液中表现出优异的析氧(OER)性能,在10 mA·cm-2时,表现出278.59 mV的过电位.

    珠链状FeNi3静电纺丝析氧

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    铂修饰金纳米孔的电催化析氢性能及机理

    庞柳青田兴宇刘雪龙李文一...
    153-159页
    查看更多>>摘要：到目前为止,研发与铂材料效率相当甚至更好的电催化析氢体系仍然是一项艰巨的任务.本研究证明了铂沉积在涂覆有钛黏附层的柔性衬底的纳米孔金电极(Pt/Au-NHs/Ti/K)在光照下具有优异的电化学水分解析氢能力.在光照下Pt/Au-NHs/Ti/K产生的局域表面等离子体效应使得材料电催化析氢活性增高,测试结果表明其电催化析氢性能与商业Pt电极的析氢活性相当.机理研究表明,等离子体激发的Au-NHs结构是热电子的有效来源,底层Ti基黏附层可有效促进热电子与空穴分离.在整个系统中,热效应可以忽略不计,激光照射时电流密度的突然变化证明了电荷载流子的快速产生和注入.结果表明,Pt/Au-NHs/Ti/K电极在恒定电流密度为10 mA·cm-2时测试28 h仍具有良好稳定性.

    等离子体效应热电子黏附层电催化析氢反应金纳米孔铂电极

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    核壳结构Fe3O4@SiO2@介孔TiO2的合成及其光电催化降解水中有机污染物

    张博李雪梅刘萍孔琪琪...
    160-169页
    查看更多>>摘要：为了实现太阳能光催化和光电催化降解污染物实用化,需要研发高效、稳定、易分离的催化剂.采用溶胶-凝胶法和水热法制备了Fe3O4@SiO2@介孔TiO2(FST)复合光电催化剂.通过表征分析证实了纳米FST成功合成,Fe3O4,SiO2和TiO2纳米颗粒层层包裹,具有独特的核壳结构.在外加磁场的作用下,FST催化剂可以很容易地从悬浮液中分离出来.FST的表面光电流响应和阻抗测试结果显示其活性显著增强.利用制备的FST对其他有机污染物在可见光下的光电催化降解进行了研究,对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、阿莫西林光电催化90 min,降解率分别为98％,95％,92％,90％.主要活性物种捕获实验表明,FST通过光电耦合作用产生大量h+和·OH从而使污染物降解为CO2,H2O和无机离子.

    溶胶-凝胶法水热法Fe3O4@SiO2@介孔TiO2光电催化降解机理

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    Z型异质结1D/2D g-C3N5/g-C3N4的构建及可见光催化降解甲基橙

    卜义夫刘思乐闫海生吴静...
    170-182页
    查看更多>>摘要：以三聚氰胺和3-氨基-1,2,4-三唑为原料,通过直接热聚合法制备1D/2D g-C3N5/g-C3N4异质结光催化材料.通过XRD,XPS,SEM等表征手段对光催化材料的晶型、化学组成、形貌以及光电化学性质等进行表征.以甲基橙(MO)为目标污染物,500 W氙灯作为可见光光源,研究1D/2D g-C3N5/g-C3N4异质结光催化材料的光催化活性,同时通过活性物质捕捉实验和电子顺磁共振波谱(electron spin resonance,ESR)表征研究体系的活性物质.结果表明:一维g-C3N5纳米棒和二维g-C3N4纳米片的无序堆叠增加了活性位点的数量,g-C3N5与g-C3N4之间Z型异质结的形成,提高其对可见光的吸收强度和光谱范围,抑制了光电子-空穴的复合,g-C3N5与g-C3N4相似的π-π*共轭体系的相互叠加降低了电荷转移的传质阻力,提高了其光催化活性.可见光照射30 min,20 mg的1D/2D g-C3N5/g-C3N4光催化材料对50 mL浓度为10 mg/L的MO溶液几乎降解完全,反应的表观速率常数为0.14836 min-1,循环使用5次后,1D/2D g-C3N5/g-C3N4光催化材料对MO的光催化降解率为92.2％,这说明其具有良好的稳定性.活性物质捕捉实验和ESR表征表明:1D/2D g-C3N5/g-C3N4光催化材料光催化降解MO体系的主要活性物质是·O-2和h+,且MO的光催化降解反应是一个复杂的断键和氧化过程.

    光催化降解直接热聚合1D/2Dg-C3N5/g-C3N4异质结π-π*共轭甲基橙Z型机制

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    Ag/Ge核壳颗粒的结构设计及红外光学特性的理论研究

    王新飞刘东青程海峰
    183-188页
    查看更多>>摘要：为获得符合光谱选择性辐射红外隐身需求的颗粒,利用Mie散射理论和有限元仿真分别对Ag/Ge核壳结构的红外光学特性进行计算.研究了不同Ag内核和Ge外壳尺寸组合下颗粒消光效率峰值随波长的变化.在6.5μm等值线上等间隔的选取不同尺寸组合,通过对比消光效率曲线确定了0.3/0.848μm的核壳结构为主要研究对象.不同计算方法获得的消光效率曲线形状十分近似,消光峰均位于6.5μm处,消光效率峰值分别为16.6和16.1,验证了计算结果的可靠性.对比颗粒在不同波长入射场下的三维远场辐射及电磁功率损耗情况,发现其在6.5μm处具有更强的辐射强度和功率损耗密度,说明此时颗粒与入射场能够发生强烈的共振作用,可用于该波段红外辐射的选择性吸收.

    Ag/Ge核壳结构光谱选择性辐射红外隐身Mie散射理论有限元仿真

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    二维/三维可调纸基超材料天线

    太史百盈杨雅婷杨靖庞亚琛...
    189-196页
    查看更多>>摘要：为满足移动通信系统对多频段、小型化天线的设计需求,结合超材料的结构优势,基于折纸技术设计了一种二维/三维可调双波段纸基超材料天线.为了说明纸基天线易加工、低成本、易携带等特点,分别将导电银浆涂覆在不同纸基材料上制备了天线实物样机.仿真和测试结果表明,在二维和三维状态下,天线分别工作在2.45 GHz和1.40 GHz频率处,且通过调节内环折叠角度可实现工作频段的调控.此外,分别研究了二维和三维天线的辐射方向图.二维天线的主辐射方向与天线所在平面垂直,而三维天线的主辐射方向受内环折叠角度调控.所设计的纸基超材料天线为实现工作频段可切换的天线设计提供了新思路,在便携式移动终端、多波段通信等领域具有广阔的应用前景.

    纸基超材料双波段天线

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