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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

    金属与CFRP穿透增强连接结构低速冲击损伤特性与结构优化

    赵坤鹏郑会龙康振亚张赛勒...
    100-110页
    查看更多>>摘要：为提升金属与复合材料连接结构的抗冲击性能,使用金属激光选区熔融技术制造金属突触结构,并与T300斜纹编织碳纤维复合材料(CFRP)共固化模压成型形成穿透增强连接结构,通过夏比摆锤冲击实验验证突触连接结构的抗冲击性,基于CFRP损伤形式与冲击吸收功对突触形貌等影响因素进行分析优化设计,并完成有限元仿真对比计算.实验结果表明:穿透增强连接方式能够避免由于开孔带来的金属应力集中与碳纤维切断,冲击吸收功为68.54 J,相较于螺栓连接提升216.1%;突触高度增加能够有效抑制复合材料冲击分层,突触特征尺寸、突触阵列密度影响复合材料内部缺陷,其冲击吸收功随着突触特征尺寸、突触阵列密度的增大先增加后减少;基于突触特征尺寸变化进行有限元仿真,仿真值与实验结果偏差小于17%,损伤形式基本一致.

    金属增材制造斜纹编织复合材料穿透增强连接结构低速冲击损伤形式

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    石英纤维/硅橡胶柔性复合材料超弹性本构模型构建及实验验证

    宁蕙黄建栋谭志勇张宏宇...
    111-121页
    查看更多>>摘要：柔性纺织复合材料因具有柔韧性和可折展特性在变构型飞行器的应用中获得越来越多的关注,然而其力学性能仍有很大的不确定性.对石英纤维/硅橡胶柔性纺织复合材料进行5种偏轴角度的单轴拉伸实验,研究其单轴拉伸力学行为.针对石英纤维脆性强和硅橡胶涂层柔韧性强的特点,建立一种石英纤维/硅橡胶柔性复合材料的超弹性本构模型,将应变能密度函数解耦为经向、纬向的拉伸应变能密度函数以及将硅橡胶拉伸与纤维剪切耦合的应变能密度函数,基于单轴拉伸实验数据确定模型参数,与偏轴拉伸实验结果对比表明超弹性本构模型对面内拉伸行为预测误差小于3.88%.针对变构型飞行器中膜材柔性、可大变形的特点采用一种圆形膜材气压加载实验验证方法,可向柔性复合材料的膜面均匀施加载荷,并通过有限元软件Abaqus的用户子程序UANISOHYPER_INV实现所采用的超弹性本构模型,仿真数据与实验数据误差小于2.9%,表明所建立的超弹性本构模型对石英纤维/硅橡胶柔性复合材料的力学表征和数值仿真均具有良好的适用性.

    石英纤维硅橡胶柔性纺织复合材料单轴拉伸超弹性本构模型气压加载实验各向异性

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    时效处理对Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织和性能的影响

    孙建李景辉黄贞益章小峰...
    122-133页
    查看更多>>摘要：采用OM,SEM,XRD,EBSD和TEM等表征手段研究了时效处理对Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织和性能的影响,并分析其应变硬化行为和强塑化机制.结果表明:经不同温度时效后,Fe-30.0Mn-9.6Al-1.0C低密度钢组织基本仍为全奥氏体并伴有κ-碳化物析出相的存在,时效温度升高,κ-碳化物析出量增大,对低密度钢强度有提升作用但会恶化低密度钢塑性,在 1050℃固溶和 450℃时效后,低密度钢抗拉强度为 811 MPa,伸长率为 106.9%,强塑积为86.7 GPa·%,500℃时效时,低密度钢抗拉强度为 861 MPa,伸长率为 33.2%,强塑积为 28.6 GPa·%.低密度钢在1050℃固溶和不同温度时效拉伸变形后,其应变硬化指数呈现双n值现象,应变硬化行为呈多阶段变化规律.低密度钢拉伸变形后组织中存在着大量的位错墙、泰勒晶格和微带以及细小的κ-碳化物,其共同提高了低密度钢的强塑性.

    时效处理低密度钢微观组织力学性能强塑化机制

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    临界淬火态热轧中锰钢单轴拉伸过程中的塑性失稳行为

    刘俊杰黄兴民姚鑫赵君文...
    134-142页
    查看更多>>摘要：结合数字图像相关法(digital image correlation,DIC)、红外热成像(infrared thermal imaging,IRT)、电子背散射衍射(electron backscatter diffraction,EBSD)和显微硬度分布,重点分析临界淬火态中锰钢在单轴拉伸过程中的塑性失稳行为.结果表明:实验钢在单轴拉伸过程中应变诱导马氏体转变主要发生在拉伸变形前期,存在明显的PLC(Portevin-Le Chatelier)带形成与传播,伴随着热量波动,经历了从A型到B型带再到A型PLC带的转变;PLC带的形成原因是增殖位错与间隙溶质原子的相互作用,即动态应变时效(dynamic strain aging,DSA),前期位错会优先向低密度位错区域运动即沿轴向单向传播(A型PLC带),中期位错的增殖和开始交互作用的影响致使形成跳跃性(B型)PLC带,后期位错密度的增大和交互作用的增强,再次致使A型PLC带的形成.

    热轧中锰钢PLC带塑性失稳动态应变时效应变诱导马氏体相变

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    Ti69NbCrZrX中间层脉冲电流促进扩散焊TiAl/Ti2AlNb接头的组织与性能

    吕彦龙范佳锋候金保柴禄...
    143-150页
    查看更多>>摘要：以新型Ti69NbCrZr X(X=Sn,W,Al,Mo,1%～2%,质量分数)为中间层,采用脉冲电流促进扩散焊在 900℃/30 min/8 MPa参数下连接TiAl合金与Ti2AlNb合金.通过SEM,EDS,EBSD和室温拉伸技术分析焊后接头显微组织和性能.结果表明:以Ti69NbCrZr X为中间层可获得无缺陷TiAl/Ti2AlNb接头.接头界面组织主要分为TiAl扩散影响区、中间层扩散区和Ti2AlNb扩散影响区.TiAl扩散影响区组织由白色β相和灰色块状α2相组成,中间层扩散区组织主要由灰色块状的α2+α相和白色的β/B2相组成,Ti2AlNb扩散影响区组织由β/B2基体相和分布在其中的板条状和针状O相组成.接头室温拉伸强度均值为642.5 MPa,达到母材强度的91.57%.接头断裂以沿晶脆性断裂为主,穿晶脆性断裂为辅.

    TiAlTi2AlNb脉冲电流促进扩散焊中间层

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    Cr2O3及石墨烯掺杂对微弧氧化铝材阻氚涂层微观组织及性能的影响

    杨涵冯军翦奉林杨旭东...
    151-158页
    查看更多>>摘要：为了获得高质量的氧化铝阻氚涂层,采用微弧氧化技术,以磷酸盐为主要电解液成分,在电解液中掺入Cr2O3和石墨烯作为添加剂,在1060纯铝表面制备微弧氧化涂层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、涡流测厚仪、维氏硬度测量仪、摩擦磨损试验机和电化学工作站表征微弧氧化涂层的表面形貌、元素分布、物相组成、涂层厚度、涂层硬度、耐磨性和耐蚀性.结果表明:在电解液中同时加入 3 g/L Cr2O3 和 1 g/L的石墨烯所制备的微弧氧化涂层表面形貌更加致密,涂层中α-Al2O3和γ-Al2O3的占比得到提高,厚度达25.3 μm,硬度达763.01HV,平均摩擦因数为0.4781.同时,其自腐蚀电位为-0.185 V,自腐蚀电流密度为1.095×10-9 A·cm-2.

    1060纯铝微弧氧化Cr2O3石墨烯阻氚涂层

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    改性氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其对抗生素的吸附

    王自娜付义乐田乐王宝杰...
    159-170页
    查看更多>>摘要：采用表面活性剂十二烷基二甲基苄基氯化铵(BKC)对氧化石墨烯(GO)进行改性,利用聚多巴胺(PDA)包覆,以明胶(Gel)为骨架材料,通过溶胶-凝胶和冷冻干燥技术制得具有三维网状结构的明胶/改性氧化石墨烯/聚多巴胺复合气凝胶(GGB).利用SEM,FTIR,XPS等对GGB形貌和结构进行表征.分析不同条件(pH值、接触时间、温度、初始浓度、吸附剂用量)对GGB吸附抗生素盐酸左氧氟沙星(LEV)的影响.结果表明:与复合未改性GO的复合气凝胶(GGO)相比,复合改性后GO的复合气凝胶GGB对LEV的吸附量提升了3倍以上.GGB对LEV的吸附过程为自发放热过程,遵循准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,最大理论吸附量为476.42 mg/g.此外,经5次吸附脱附循环后,GGB对LEV的平衡吸附量仍在80 mg/g以上.研究结果表明,GGB复合气凝胶有望作为一种去除废水中LEV污染物的良好吸附剂.

    明胶气凝胶十二烷基二甲基苄基氯化铵改性氧化石墨烯吸附

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    陶瓷基中空纤维复合膜的制备及其CO2/N2分离性能

    刘建超曹东升张国瑞张雷...
    171-178页
    查看更多>>摘要：膜分离法相比于传统的气体分离方法,具有成本低、易操作、分离效果显著等优点.本工作以耐高温、强度高、通量大的晶须莫来石中空纤维膜(M0)作为支撑层,以黏度可控的PDMS作为中间过渡层,将PDMS涂覆到纤维膜表面并覆盖纤维膜表面的缺陷.通过水热合成法对UiO-66进行氨基修饰,以均苯三甲酰氯为油相单体,胱胺为水相单体进行界面聚合,通过界面聚合将UiO-66-NH2固载到复合膜顶层,从而得到M0-PUi复合膜.通过FT-IR,XRD,SEM和膜表面水接触角等对膜改性前后进行表征测试,并采用自制气体分离装置测试膜对单一气体的渗透通量并计算CO2/N2的分离性能.结果表明:在室温、0.2 MPa的操作压力下,M0-PUi复合膜对CO2的渗透通量高达2765.3 GPU,CO2/N2的分离选择性为3.2;在80℃和120℃条件下分别连续使用6 h,复合膜的CO2/N2的分离选择性稳定在3.2～3.4之间.

    晶须莫来石中空纤维膜PDMSMOF界面聚合CO2/N2气体分离渗透性

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    纳米晶AlCoCrFeNi的动态结构演化及失效机理研究

    张荣祁文军
    179-187页
    查看更多>>摘要：采用分子动力学方法模拟温度300 K和应变速率1×109 s-1下Y方向单轴拉伸纳米晶(单晶、多晶)AlCoCrFeNi高熵合金的微结构动态演化、位错及孔洞运动特性,揭示失效机理.模拟结果显示:纳米多晶AlCoCrFeNi高熵合金的最大承载荷、纵向模量和延展性均低于纳米单晶体,屈服前纳米多晶相比纳米单晶应变降幅为25%,应力峰值降幅为23.8%.拉伸过程中两种晶体的相变、位错、孔洞、失效机理均有差异.纳米单晶在拉伸过程中,主要发生FCC结构向非晶态结构转变,相变后原子位置发生变化,伴随大量Shorkly位错产生,并随非晶态结构增长方向移动,进而非晶态结构区孔洞形核、长大、贯穿到失效断裂,呈现非晶化穿孔断裂为主.纳米多晶在拉伸过程中,主要发生FCC结构向HCP结构和非晶态结构转变,相变后原子位置发生变化,伴随大量 1/6<112>(Shorkly)位错和少量 1/6<110>(Stair-rod)位错、1/3<100>(Hirth)位错及其他位错的不断产生和湮灭,材料发生一定的塑性变形,晶界非晶态结构区孔洞形核、沿晶长大并扩展、沿晶贯穿到失效断裂,呈现沿晶断裂为主.

    分子动力学AlCoCrFeNi高熵合金结构演化纳米晶

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    添加AlF3·3H2O对精密铸造用陶瓷型壳组织与性能的影响

    李治辉赵彦杰陈晓燕戚诚康...
    188-195页
    查看更多>>摘要：以电熔刚玉粉为原料、硅溶胶为黏结剂和三水合氟化铝为莫来石相转化促进剂,设计涡轮叶片定向凝固成型用陶瓷型壳背层浆料配方,并制备陶瓷型壳.研究型壳的微观结构与相组成、高温透气性、热膨胀、高温力学及抗高温变形等性能.结果表明:经1200℃的焙烧,在三水合氟化铝的催化作用下,型壳中的氧化铝与二氧化硅发生反应而生成莫来石晶须;与未添加三水合氟化铝的陶瓷型壳相比,其透气性提升约1倍,热扩散系数增加且热膨胀系数有所降低,同时三水合氟化铝的添加还使型壳的高温强度降低到合适的范围内,提高型壳的高温退让性,并使型壳仍保持良好的抗高温变形性能.

    涡轮叶片定向凝固陶瓷型壳三水合氟化铝莫来石晶须

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