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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。
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    先驱体转化法制备含异质元素碳化硅纤维的研究进展

    吴爽苟燕子王永寿宋曲之...
    1-11页
    查看更多>>摘要：连续SiC纤维及其复合材料以其优异的耐高温、抗氧化以及机械性能在航空航天以及核领域有着广泛的应用前景.先驱体转化法已成为制备连续SiC纤维最重要的方法.特定异质元素的引入可以有效改善SiC纤维的性能.本文结合我们团队近40年在先驱体转化法制备高性能SiC纤维领域的相关工作,首先综述了异质元素的引入方式,主要包括物理共混和化学改性;从提高先驱体的陶瓷产率、促进纤维烧结致密化,提高SiC纤维的耐高温性能以及拓展SiC纤维的功能化应用等方面阐述了异质元素的作用和机理;然后分别介绍了国内外含Ti、Al、Zr、Fe、B以及难熔金属(Hf、Ta、Nb)等含异质元素SiC纤维的组成、结构与性能以及发展现状,最后对陶瓷先驱体体系构建、异质元素种类含量与纤维性能构效关系研究、以及纤维工程化应用等研究方向进行了展望.

    先驱体转化法碳化硅纤维异质元素作用机理

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    取向硅钢常化及其对二次再结晶影响的研究进展

    杨伟阳黎先浩于海彬庞炜光...
    12-21页
    查看更多>>摘要：取向硅钢是重要的铁芯材料,而常化是目前生产高磁感取向硅钢不可或缺的工业生产工序,它可以调整热轧板的组织、织构和抑制剂析出从而改善硅钢磁性能.本文综述了取向硅钢热轧与常化组织的遗传性规律与常化过程中抑制剂的演变规律,重点讨论了常化对初次再结晶和二次再结晶组织与织构的影响规律,指出常化组织中细小γ-晶粒群有利于二次再结晶,而大的变形α-晶粒与λ-晶粒不利于二次再结晶.最后针对低温加热渗氮型高磁感取向硅钢推荐了能最优化磁性能的三段式常化工艺及其参数.而如何在保证获得同等织构组分与抑制剂含量的基础上进一步简化工艺以及常化工艺在薄板坯连铸连轧和薄带连铸生产取向硅钢中的合理应用将是未来常化发展的重点方向.

    取向硅钢常化组织与织构抑制剂

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    MCrAlY金属黏结层高温失效行为研究进展

    刘佳琪王超会林蔚由园...
    22-32页
    查看更多>>摘要：随着航空发动机与燃气轮机涡轮进口温度的不断提高,MCrAlY(M=Ni,Co或NiCo)包覆型涂层因具有抗高温氧化以及高的热膨胀系数等优点,成为广泛应用的热障涂层金属黏结层材料.然而,高温服役环境下热障涂层中金属黏结层与陶瓷面层界面应力分布状态愈加复杂,黏结层界面失效导致陶瓷面层的剥落,限制了其在热防护涂层领域的发展.本文简述了黏结层的发展进程,重点阐述高温相转变、热应力和生长应力增加以及S元素扩散等因素导致的黏结层界面的失效行为,分析黏结层界面失效机理,归纳总结了国内外针对金属黏结层界面失效的改进研究工作,并在此基础上提出采用稀土及纳米颗粒协同强化MCrAlY材料,为未来热障涂层体系的优化设计提供了研究方向.

    金属黏结层MCrAlY失效机理改性研究

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    激光增材制造高温合金原位增强钛合金复合材料的组织与力学性能

    朱幼宇任德春雷波姜沐池...
    33-43页
    查看更多>>摘要：采用激光选区熔化成形(selective laser melting,SLM)技术制备TCGH(TC4+GH4169)复合材料,探究TCGH钛合金复合材料的最佳成形工艺参数,并研究沉积态试样和热处理试样的显微组织与力学性能.结果表明:TCGH钛合金复合材料的最佳工艺参数为扫描速率900 mm/s、激光功率150 W,致密度达到99.5％以上.GH4169粉末的添加改变了TC4钛合金材料的固态相变行为,沉积态组织呈现明显高温凝固特征,使得逐行扫描搭接和逐层扫描堆积成形特征变得明显,沿打印方向原始粗大柱状β晶粒尺寸明显减小,复合材料抗拉强度提升.与沉积态试样相比,950℃热处理后,试样显微组织转变为近等轴组织,同时随着热处理温度上升,第二相的回溶导致复合材料的固溶强化作用占主导地位,使得复合材料抗拉强度和塑性均得到提升.

    激光选区熔化TC4复合材料GH4169热处理

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    碳基复合材料双极板真空浸渍制备工艺

    詹梓泽郑俊生樊润林姚东梅...
    44-51页
    查看更多>>摘要：采用真空浸渍树脂的方法制备燃料电池复合材料双极板,研究真空浸渍过程环氧树脂稀释剂的添加量、温度以及石墨的孔隙结构对浸渍树脂量的影响,并考察制备的燃料电池双极板的导电性能、抗弯强度以及气密性能.结果表明:环氧树脂稀释剂含量的增加和温度的提高可以降低树脂黏度,进而提高树脂的浸渍上限,使树脂能够浸渍填充到更微小的孔隙中,同时仍然存在着一些孔隙无法填充浸透,在膨胀石墨板中0.1μm以下的孔隙难以被完全渗进,导致树脂无法完全填满膨胀石墨的整个孔隙.采用真空浸渍法浸渍环氧树脂/稀释剂体系的适宜温度为50℃,稀释剂乙二醇二缩水甘油醚最优添加比例为15％(质量分数),所获得的双极板EGP-H平面电导率为340.12 S/cm,抗弯强度为41.52 MPa,氦气渗透率为5.4×10-7 cm3·cm-2·s-1.

    燃料电池双极板真空浸渍膨胀石墨

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    Er2SiO5纳米粉体的并流共沉淀法合成

    佟永乐王雅雷刘蓉刘怀菲...
    52-60页
    查看更多>>摘要：以Er2O3和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,采用并流共沉淀法合成了纳米Er2SiO5粉体.研究了前驱体Si/Er摩尔比、煅烧温度以及反应体系pH值对Er2SiO5物相组成和显微结构的影响,并探讨了Er2SiO5粉体的合成机理.结果表明:前驱体Er/Si摩尔比为20∶12,煅烧温度为1300℃时,Er2SiO5粉体由X2-Er2SiO5纯相组成,具有近球形形貌特征.低Er/Si摩尔比可降低Er2SiO5的结晶温度并促进X2-Er2SiO5的生成,反应体系pH值的升高则对[Si—O—Er]结构的生成具有一定的促进作用.Er2SiO5前驱体是以[Si—O—Er]网络结构形式存在的,煅烧过程中通过分解和结构重组逐步生成Er2SiO5,Er2O3杂质相的生成是高Er/Si摩尔比前驱体[Si—O—Er]网络结构中的Er3+在Er2SiO5结晶过程中的析出造成的.

    Er2SiO5粉体并流共沉淀法Er/Si摩尔比合成机理

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    激光选区熔化TC4合金的高周疲劳行为

    武亮亮许瑞达焦泽辉于慧臣...
    61-70页
    查看更多>>摘要：开展激光选区熔化(selective laser melting,SLM)TC4合金高周疲劳行为实验研究,对比分析两种取样方向(水平、垂直)、两种温度(室温、400℃)条件下合金的疲劳性能差异,探索了通过热等静压(hot isostatic pressing,HIP)方式提升合金疲劳性能的可行性.结果表明:退火热处理后,合金疲劳性能存在显著的各向异性,垂直方向试样疲劳性能高于水平试样;相较于室温,400℃条件下合金的疲劳寿命降低,但仍存在各向异性;热等静压后,合金的疲劳寿命呈现出一定程度的提升,疲劳性能各向异性趋势减弱.断口分析显示,SLM TC4合金裂纹主要起源于表面与亚表面缺陷处,以气孔为主,统计分析表明,垂直试样的源区缺陷尺寸要低于水平试样,这是导致合金水平试样疲劳性能降低的主要原因;热等静压后,合金水平和垂直试样裂纹均萌生于表面滑移处,此时合金的孔隙率显著降低,已无明显缺陷,而缺陷数量的减少是合金疲劳性能提升的主要原因.

    激光选区熔化TC4合金高周疲劳各向异性缺陷热等静压

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    Inconel718合金激光熔覆Co/TiN复合涂层摩擦学及氧化行为

    庄宿国贺泊铭刘秀波张飞志...
    71-81页
    查看更多>>摘要：为了研究拓展Inconel718合金在高温环境下的应用,使用激光熔覆在其表面制备Co/TiN复合涂层,并结合XRD、SEM和EDS等分析方法,探究其在室温和600℃下的摩擦学行为及800℃下的抗氧化性能.结果表明:制备的涂层硬度相对基体有所提高,约为基体的1.3～1.4倍.另外,涂层中的物相主要为固溶体及金属间化合物.对涂层的摩擦学性能进行测试,当TiN添加量为4％(质量分数,下同)时,涂层的减摩性能最好;而添加量为6％时,涂层的耐磨性最好,磨损率最大可降低90.02％.此外,氧化实验表明:Co/TiN复合涂层具有一定的抗氧化性能,氧化速率为8.7634 mg2·cm-4·h-1,与基体相差不大.由此说明该复合涂层在保留基体抗氧化性的同时,能够大幅降低高温下的磨损率,且磨损率随着TiN的增加而减小.通过磨损机理分析可知,在600℃下各涂层均发生氧化磨损,其表面氧化膜的产生一定程度上也有助于降低磨损率.

    Inconel718激光熔覆复合涂层摩擦学行为抗氧化性

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    PBAT含量对PLA基可降解共混切片及复合熔喷非织造布性能的影响

    和玉光郝思嘉田俊鹏杨程...
    82-89页
    查看更多>>摘要：以聚乳酸(PLA)为基体,聚己二酸-对苯二甲酸-丁二酯(PBAT)为增韧剂,聚乙二醇(PEG)为增塑增容剂,利用双螺杆造粒机,通过熔融共混的方法制备了不同PBAT含量的PLA/PBAT/PEG共混切片,并对共混切片的熔融指数、热稳定性、脆断截面的微观形貌进行了分析,结果表明:PEG对PLA/PBAT复合基体增塑增容效果良好,使得PBAT可均匀分散在PLA基体中,呈现出典型的"海岛"结构,提高了PLA基体的韧性.利用往复式熔喷机,制备了PLA/PBAT/PEG复合熔喷非织造布.通过同步热分析仪、扫描电镜、电子万能试验机研究了PBAT含量对复合熔喷非织造布的热性能、微观结构和力学性能的影响.拉伸测试结果表明,适量的PBAT与PEG可以对PLA基复合熔喷非织造布起到协同增强增韧的作用,其中PLA-3(PBAT在PLA/PBAT复合基体中的质量分数为3％)复合熔喷非织造布与同工艺纯PLA熔喷非织造布相比,横向断裂强力提高48.8％,纵向断裂强力提高28.7％,横纵向断裂伸长率均提高一倍以上.

    PLAPBAT熔喷非织造布增强增韧

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    聚碳酸酯挤压形变力学行为有限元模拟

    王博伦王韬霍钟祺孙琦伟...
    90-99页
    查看更多>>摘要：采用有限元方法研究了聚碳酸酯在中应变率下挤压形变的力学行为.基于DSGZ本构模型,开展聚碳酸酯圆柱单轴压缩形变有限元模拟,对比模拟与实验结果,计算模型预测准确度,分析材料压缩形变后的多物理场分布,验证模型对压缩力学响应预测的有效性.模拟聚碳酸酯平板在侧向受限挤压模式下的固态形变,获得了制件的力学演变规律.结果显示,单轴压缩模拟与实验应力-应变曲线吻合度高,DSGZ模型可较为准确地预测压缩弹-塑性形变过程中的应力-应变关系.在圆柱单轴压缩形变与平板挤压形变模拟中,材料整体变形均匀,应力响应温度变化比响应应变率变化更敏感.模拟结果有效地反映了聚碳酸酯挤压形变力学特性,可成为聚碳酸酯挤压形变工程实现的重要依据,为材料强化及其在飞机座舱透明件中的应用提供有力支持.

    聚碳酸酯挤压形变本构模型有限元

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