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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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    超高强度不锈钢10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE微观组织对局部腐蚀行为的影响

    滕鹏钟锦岩匡效禹赵振江...
    103-116页
    查看更多>>摘要：采用未时效、200、400℃以及500℃时效状态下10Cr13Co13Mo5Ni3W1VE(S280)马氏体超高强度不锈钢为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、背散射电子衍射(EBSD)等测试方法,结合电化学测试手段与X射线光电子能谱仪(XPS)测试,分析S280的微观组织结构特征演变与钝化膜结构成分与耐蚀性能,研究钝化膜稳定性特征与材料微观组织结构的关系.结果表明:500℃时效温度下的S280钢有细小弥散的富含Cr,Mo元素的析出相,分布在马氏体板条中.随着时效温度升高,无明显的残余奥氏体及逆转变奥氏体析出.在成膜电位(0.1～0.85 V)下,S280钝化膜在pH=8.5的硼酸盐缓冲液中呈p型半导体性质,表现为双层膜结构,外部由疏松多孔的Fe/Cr氢氧化物组成,内层由致密的Cr/Fe氧化物构成,其成分主要是Cr2O3.通过电化学阻抗测试结合Mott-Schottky分析,探明S280在200℃时效下耐蚀性最好,其耐蚀性能由晶界取向特性与沉淀相导致的元素偏析共同影响.

    超高强度不锈钢S280微观组织钝化膜局部腐蚀

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    基于团簇加连接原子模型对TC21钛合金的成分优化

    朱智浩陈志鹏宋梦凡刘田雨...
    117-126页
    查看更多>>摘要：运用源自最成熟Ti-6Al-4V合金的双团簇成分式,解析了高损伤容限的双相TC21(Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Nb-1.5Cr)钛合金成分,指出其成分式由13个α-Ti和4个β-Ti结构单元构成.与Ti-6Al-4V相比,β-Ti结构单元从5减少到4,但是引入了更多的β稳定元素,使得该合金具有更好的强塑性.在此基础上,本工作将TC21的β-Ti团簇式内各β稳定元素原子等比例配比以增加混合熵,大量增加Zr含量以进一步提升β相稳定性,设计了团簇式为α-{[Al-Ti12](AlTi2)}13+β-{[(Al-(Ti12Zr2)]Sn0.75Mo0.75Nb0.75Cr0.75}4(原子分数)的新合金TC21Z2,相应质量分数为Ti-5.9Al-5.4Zr-2.6Sn-2.1Mo-2.0Nb-1.1Cr.采用真空铜模倾铸工艺进行样品制备,进而研究了合金的铸态组织和拉伸力学性能.研究发现,TC21Z2铸态组织为α+少量细针状α'马氏体+少量β相,其抗拉强度约为1289 MPa,屈服强度约为1181 MPa,伸长率约为1.4％,强度和塑性均高于同样状态下TC21合金.

    钛合金团簇加连接原子模型成分式显微组织力学性能

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    铸造/烧结钴铬镍合金组织演变规律的对比研究

    李光宇石增敏邓李辰贵王珂胜...
    127-137页
    查看更多>>摘要：采用亚快速凝固和真空烧结两种工艺方法制备了钴铬镍合金,详细研究了工艺方法及Cr,Ni含量对合金组织演变规律的影响.结果表明,亚快速凝固工艺所获得的钴铬镍合金组织组成不受成分变化的影响,凝固组织为γ-fcc+ε-hcp两相组织的胞状枝晶,枝晶干为γ-fcc相,枝晶间为ε-hcp相,二次枝晶间距随结晶速率增大而减小,主要溶质元素Cr,Ni在两相间产生偏析,Cr元素富集在枝晶间,Ni元素在枝晶干富集.真空烧结工艺所制备钴铬镍合金组织构成由成分组成决定,低镍含量合金烧结体为单相ε-hcp组织,晶粒随烧结温度的升高呈现急剧粗化特征;高镍含量合金烧结体为γ-fcc+ε-hcp双相组织,晶粒细小且γ-fcc相呈现明显的孪晶和层错结构.烧结合金较铸造合金呈现明显的塑性增长,位错是烧结低镍ε-hcp单相合金性能提升的主要因素,孪晶和层错则是高镍γ-fcc+ε-hcp两相合金组织性能提升的主要因素.

    钴铬镍合金粉末冶金真空烧结亚快速凝固组织演变

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    高能氦离子辐照对CLAM钢微观结构和力学行为的影响

    罗爱博梁延祥姚勇王罗斌...
    138-147页
    查看更多>>摘要：聚变堆包层结构材料在服役期间会产生辐照损伤,CLAM钢作为热核聚变堆的首选结构材料,对其进行辐照行为研究十分有必要.采用高能氦离子对CLAM钢进行辐照实验,利用纳米压痕实验结合原子力显微镜(AFM)研究CLAM钢在辐照过程中的微观组织演化和力学性能的变化.结果表明:辐照后的CLAM钢中形成位错环和He泡,且随着辐照剂量的增加,位错环和He泡密度增加,尺寸增大.辐照后CLAM钢发生显著的辐照硬化效应,随着辐照剂量的增加,辐照硬化程度增加,但当辐照剂量增大到一定程度,辐照硬化效应减弱.利用DBH模型和FKH模型讨论辐照中微观结构的变化对辐照硬化效应的影响.随着辐照剂量的增加,压痕周围材料隆起堆积的范围减小,堆积高度增加,且高剂量辐照后压痕周围的堆积中出现了剪切带,表明CLAM钢辐照后脆性明显增加.

    CLAM钢氦离子辐照辐照硬化纳米压痕DBH模型FKH模型

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    钛粉末注射成形PEG/PMMA黏结剂体系的PHB改性研究

    张雨萌胡可彭小敏王明辉...
    148-155页
    查看更多>>摘要：金属注射成型(MIM)中使用水溶性聚乙二醇(PEG)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)黏结剂体系会导致大量孔洞形成,该黏结剂体系导热性差,使得零件尺寸越大,注射脱模时间越长.用聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)作为PEG结晶抑制剂可解决上述问题.采用导热系数仪、DSC、流变学实验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等,研究PHB含量对黏结剂导热系数、结晶行为、喂料流变特性、注射保压时间及生坯显微结构的影响.结果表明:PHB/PEG共混物随着PHB含量的增加,结晶温度从纯PEG的55.18℃下降至25％(质量分数,下同)PHB改性的51.4℃,熔融焓从79.5 J/g逐渐增加至107.6 J/g,导热系数从0.2433 W·m-1·K-1适当增加至0.3469 W·m-1·K-1,黏结剂结晶度的增加可改善其导热性能;由于PEG/PHB/PVAc三元体系中存在复杂氢键的相互作用,导致黏结剂结晶温度从未添加PHB的50.07℃降低并稳定在添加25％PHB的43.3℃;添加15％PHB后制备的喂料黏度与剪切速率符合幂律流体规律,在120℃时喂料的剪切稀化指数从未改性的0.77减小至0.62,相同注射条件下注射脱模时间从未改性的100 s缩短至50 s便可获得表面光滑无裂纹、内部孔洞少且分布均匀的钛注射生坯.

    钛粉末金属注射成形(MIM)PEG/PMMA黏结剂体系PHB改性

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    预处理方法对定向有机玻璃表面性能及黏结强度影响

    齐梦雨相宁张晓雯颜悦...
    156-162页
    查看更多>>摘要：为研究不同表面预处理方法对定向有机玻璃表面性能以及与热塑性聚氨酯(TPU)间黏结强度的影响规律及机理,使用AFM、FTIR和接触角测量仪测定酸处理、等离子处理和过渡层处理后定向有机玻璃的表面化学组成、粗糙度与表面接触角,并使用90°剥离实验测试预处理前后定向有机玻璃与TPU之间的黏结强度.结果表明:酸处理和等离子处理后定向有机玻璃表面粗糙度和表面极性增加,同时表面润湿性能得到改善,使黏结强度分别上升了14％和22％;而过渡层预处理提高了基材与TPU的化学相容性,处理后定向有机玻璃表面极性与TPU相近,降低了界面张力,明显改善界面黏结性能,黏结强度由4.44 kN/m上升至23.61 kN/m.

    定向有机玻璃热塑性聚氨酯黏结机理表面性能

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    CdS/rGO复合气凝胶的自组装合成及光催化降解盐酸四环素性能

    刘文君王倩雯王代芳沈丽宫...
    163-170页
    查看更多>>摘要：以L-赖氨酸为还原剂和交联剂,采用一步水热法制备嵌入CdS纳米薄片(CdS NSs)的三维CdS/还原氧化石墨烯(CdS/rGO)复合气凝胶.结果表明:CdS/rGO复合气凝胶大的比表面积BET(Brunauer-Emmett-Teller,BET)和海绵状性质可增强对污染物的吸附,且其质量轻可漂浮在水面上可增强对光的吸收,同时rGO的引入促进了光生电荷的分离,使该复合气凝胶的光催化性能得到明显提升.在可见光照射下,CdS/rGO复合气凝胶可以在45 min内将盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)完全降解,1.5 h后几乎所有TC都已经矿化.此外,CdS/rGO复合气凝胶还显示出高稳定性并且容易从反应体系中分离出来,进行回收循环使用.经过5次循环使用后,CdS/rGO复合气凝胶的光催化活性没有明显降低.

    rGO气凝胶CdS光催化盐酸四环素回收

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    C/C-HfC复合材料的抗烧蚀性能

    郑鹏李红杨敏姚彧敏...
    171-178页
    查看更多>>摘要：以无机铪溶液为前驱体,采用化学气相渗透法(CVI)和前驱体浸渍裂解法(PIP)制备密度为2.14 g/cm3的C/C-HfC复合材料,分析其微观结构和组成,测试材料的抗烧蚀性能.结果表明:HfC陶瓷均匀地分散于基体的孔隙中,且与基体结合紧密.引入HfC陶瓷可以显著增强C/C复合材料的抗烧蚀性能.在相同的热流条件下,烧蚀时间为120 s时,C/C-HfC复合材料的线烧蚀率为6.20×10-2 mm·s-1,质量烧蚀率为2.03×10-2 g·s-1,分别比C/C复合材料降低了48.33％和40.12％.在烧蚀过程中,HfC会与热流中的氧气反应生成熔融的HfO2,均匀地覆盖在基体的表面形成保护层,隔绝热流,防止基体被氧化,同时阻止热量的传递.熔融HfO2的蒸发也会带走表面的部分热量.随着烧蚀时间的增加,HfO2的损耗会逐渐上升,基体表面的保护层会逐渐被破坏,热流对基体产生的烧蚀损伤会更为严重.

    C/C-HfC复合材料PIP法微观结构抗烧蚀性能

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    定向碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的摩擦学各向异性行为研究

    王瑞林瞿俊豪黄海波陆伟强...
    179-187页
    查看更多>>摘要：应用机械剪切诱导法制备定向碳纳米管/丁苯橡胶(CNTs/SBR)复合材料,研究碳管含量、定向性对复合橡胶材料力学特性和摩擦学特性的影响规律,分析这些结果产生的机理.结果表明:CNTs取向对SBR复合材料的摩擦学性能有显著影响.当CNTs-z垂直于摩擦界面和滑动方向,CNTs-z/SBR的力学、摩擦学性能均优于CNTs-x/SBR和CNTs-y/SBR.当CNTs平行于摩擦界面时,与滑动方向一致的CNTs-x/SBR力学性能优于与滑动方向垂直时的CNTs-y/SBR.CNTs-z可以提升橡胶复合材料的抗剪切性能,降低温升幅度和表面黏附作用,有效提升橡胶材料的摩擦学性能.载荷和速度工况下,摩擦因数与磨损量为负相关关系,即摩擦因数减小而磨损量增大,速度对摩擦学性能的影响大于载荷.研究结果可以为CNTs复合轮胎橡胶材料的摩擦学性能改善以及产业化应用提供科学参考.

    橡胶复合材料定向碳纳米管摩擦学性能力学性能

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    钢渣基盾粉/橡胶复合材料的性能及机理

    张浩胡道庆程峥明赵令...
    188-194页
    查看更多>>摘要：基于利用超细立磨与钢渣制备钢渣基盾粉(简称盾粉)的研究成果,以橡胶工业配方制备盾粉/橡胶复合材料.测试矿物成分、化学成分、粒度分布、结构组成、微观结构和热稳定性,从微观层面阐述盾粉用于橡胶工业配方的相关机理.结果表明:当盾粉替代炭黑比例为5％～10％(质量分数,下同)时,盾粉与橡胶基体的相容性较好,盾粉/橡胶复合材料拉伸强度为16.16～17.06 MPa,高于15 MPa,拉伸伸长率为619.8％～668.21％,高于350％,磨耗量为130～196 mm3,小于200 mm3,均满足国标要求;当盾粉替代炭黑比例为5％时,盾粉/橡胶复合材料的硫化时间缩短、硫化速率指数提高.盾粉/橡胶复合材料燃烧时,一方面盾粉中SiO2与硫自由基、Fe、Zn、Al发生反应形成Si-Mg阻燃体系、Si-Al阻燃体系与Si-Fe消烟体系;另一方面盾粉与橡胶体系产生关联作用组成致密的炭层,阻止部分热量的传递与火焰的蔓延.

    盾粉橡胶光谱学分析复合材料性能

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