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创刊于1956年,月刊

ISSN:1001-4381

   CN:11-1800/TB

 主管:中国航空发动机

          集团有限公司

 主办:中国航发北京航

          空材料研究院

 主编:戴圣龙

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2026年, 54卷, 第8期 
刊出日期:2026-08-20
  
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  • 刘驰宇, 周磊, 殷学民, 李贺军
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    刘驰宇, 周磊, 殷学民, 李贺军. 涂层-基体一体化改性碳/碳复合材料热防护研究进展及挑战[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 1-18.
    LIU Chiyu, ZHOU Lei, YIN Xuemin, LI Hejun. Research progress and challenges on thermal protection of coating-matrix integrated modified C/C composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 1-18.

    碳/碳(C/C)复合材料凭借低密度、高比强度、高温力学性能稳定与优异抗热震特性,成为新一代高超声速飞行器热防护系统、固体火箭发动机喷管等极端工况核心部件的候选材料之一。然而,C/C复合材料在400 ℃以上有氧环境易氧化、2000 ℃以上抗烧蚀不足,且传统单一涂层/基体改性方式防护效果有限,严重制约其在极端环境中的长时服役可靠性。基于“涂层-基体一体化”的改性思路,可实现陶瓷相在C/C基体内部与表面的协同分布,构建基体-表面防护一体化结构,进而突破传统单一改性技术的性能瓶颈。本文系统综述了C/C复合材料当前热防护技术以及涂层-基体一体化改性C/C复合材料的制备工艺、热防护性能及机理,分析了当前研究瓶颈与未来方向,为超高温长寿命碳基复合材料设计与应用提供思路。

  • 吴晃, 全华锋, 朱世鹏, 叶崇, 冯志海
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    吴晃, 全华锋, 朱世鹏, 叶崇, 冯志海. 中间相沥青碳纤维的氧化行为[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 19-30.
    WU Huang, QUAN Huafeng, ZHU Shipeng, YE Chong, FENG Zhihai. Oxidation behaviors of mesophase pitch-based carbon fibers[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 19-30.

    中间相沥青碳纤维(mesophase pitch-based carbon fibers, MPCF)具有高模量、高导热等优异性能,是关乎国防安全与尖端装备发展的关键战略材料,但其在高温有氧环境下的氧化行为尚不清晰。本文研究了碳化态(1600 ℃)与石墨化态(3000 ℃)下劈裂结构(CF-A)与圆形结构(CF-B)两种MPCF的氧化行为及其力热性能演变规律。结果表明:600 ℃时,CF-A-1600因劈裂结构,芯部优先氧化,拉伸强度保持率仅34.93%,低于CF-B-1600的51.79%;CF-A-3000拉伸强度和热导率保持率分别为79.64%和94.36%,高于CF-B-3000的77.46%和90.93%。对于碳化态MPCF,氧化反应以扩散反应控制为主,结构形态主导氧化行为,圆形结构抗氧化性能更好;对于石墨化态MPCF,氧化反应以化学反应控制为主,本征微晶活性主导氧化行为,劈裂结构因微晶发育更好,氧化反应活化能更高而占优。本研究揭示了MPCF结构形态与本征微晶活性的耦合竞争机制,为MPCF及其复合材料在极端热服役环境下的可靠性评估与材料优化设计提供了理论参考。

  • 张海瑞, 牛红志, 张德良, 张柯柯, 陈光
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    张海瑞, 牛红志, 张德良, 张柯柯, 陈光. 富氧近α钛合金复合片层组织的微织构生成机制和力学行为[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 31-41.
    ZHANG Hairui, NIU Hongzhi, ZHANG Deliang, ZHANG Keke, CHEN Guang. Micro-texture formation mechanism and mechanical behavior of composite lamellar microstructure in oxygen-enriched near-α titanium alloys[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 31-41.

    为了解决粉末冶金钛合金富氧时强塑性失衡的难题,采用烧结-热挤压工艺制备出氧含量0.36%(质量分数)的两类α/βt复合片层组织近α钛合金(880-PE1和880-PE2)。采用SEM和TEM分析晶体尺寸和形貌特征,通过XRD宏观织构和EBSD微观织构分析晶体取向信息,结合室温拉伸测试和位错明场像,研究组织与力学性能的关联及变形机制。结果表明:880-PE1无显著微织构,塑性变形时晶界α处诱发裂纹,断后伸长率仅8.9%;880-PE2形成〈0001〉α平行于挤压方向的微织构。该特殊织构可有效激活锥面〈c+a〉位错并以波滑移方式运动,引发加工硬化率异常提升,同时促进片层扭曲与晶界协调变形,抑制晶界裂纹萌生。880-PE2抗拉强度达1070 MPa,断后伸长率提升至22.0%,实现强塑性协同改善。

  • 陈张伟, 罗鑫, 胡青云, 叶泽标, ARSHAD Qumail, ALI Umair, 李菁
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    陈张伟, 罗鑫, 胡青云, 叶泽标, ARSHAD Qumail, ALI Umair, 李菁. 核聚变产氚锂陶瓷制造研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 42-52.
    CHEN Zhangwei, LUO Xin, HU Qingyun, YE Zebiao, ARSHAD Qumail, ALI Umair, LI Jing. Research progress in production of tritium breeding lithium ceramics for nuclear fusion[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 42-52.

    锂陶瓷材料如Li4SiO4、Li2TiO3等作为聚变堆氚增殖剂的核心材料,具备高锂密度、优异热稳定性和辐照性能。传统制造方法如挤出滚圆、熔融喷雾等存在微球粒径均匀性差、压碎载荷低、结构单一等问题。3D打印作为一种前沿制造技术,为核聚变堆产氚锂陶瓷材料的精密成形提供了创新解决方案。基于光固化的3D打印技术能够实现蜂窝结构、多孔框架等复杂形状产氚单元的一体化制造,显著提升结构精度、力学性能及氚释放效率。本文系统综述了产氚锂陶瓷的材料特性、粉体制备工艺、传统成形技术的局限性,重点探讨了光固化3D打印在锂陶瓷结构“形-性协同”制造中的技术优势与应用前景,并简述了基于多组分前驱体材料的“创形创材”锂陶瓷部件制造方法。最后针对当前技术挑战提出未来发展方向。

  • 李红, 金天, 潘瑞, 熊华平, 王义朋, HODÚLOVÁ Erika
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    李红, 金天, 潘瑞, 熊华平, 王义朋, HODÚLOVÁ Erika. Cu/难熔金属体系不互溶纳米多层膜的研究现状与展望:从微观界面设计到宏观连接制造[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 53-68.
    LI Hong, JIN Tian, PAN Rui, XIONG Huaping, WANG Yipeng, HODÚLOVÁ Erika. Research status and prospects of immiscible nano-multilayer films in Cu/refractory metal systems: from microscopic interface design to macroscopic joining manufacturing[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 53-68.

    随着现代高端制造向微型化、多功能化的深入发展,异种材料的高质量连接面临严峻的技术瓶颈。针对这一挑战,纳米多层膜凭借其显著的尺寸效应与高密度界面结构展现出独特优势,为实现低温、高可靠连接提供了一条极具潜力的技术路径。本文聚焦于Cu/XX=W,V,Mo,Ta,Nb)难熔金属体系不互溶纳米多层膜,系统阐释了界面微观结构主导的热稳定性演化机制、调控力学性能与辐照响应的内在机理;同时综述了将其作为高性能钎料或中间层应用于钎焊与扩散焊的研究进展,指出该体系在缓解接头残余应力、抑制脆性金属间化合物生成等方面发挥关键作用。最后指出未来应重点关注跨尺度计算模拟空间界面传输机制、多场耦合下的界面演变机理;突破该体系的高温热稳定性瓶颈是推进其工程化应用的关键方向。

  • 董世运, 孙哲, 秦璐, 闫世兴
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    董世运, 孙哲, 秦璐, 闫世兴. 激光熔覆工艺创新发展及其在材料创制中的应用[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 69-90.
    DONG Shiyun, SUN Zhe, QIN Lu, YAN Shixing. Novel progress of laser cladding and its applications in material fabrication[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 69-90.

    激光熔覆利用高能激光将熔覆材料与基体表层快速熔化并凝固为冶金结合涂层,是金属零件表面高性能涂层制备和再制造修复的先进技术手段。近年来,激光熔覆技术已从最初的表面涂层制备技术,发展为集高性能涂层制备、损伤件再制造修复及增材制造于一体的综合性材料加工技术,并在新材料研发与高性能涂层制备方面展现出巨大的发展潜力。本文在系统阐述激光熔覆过程冶金特点的基础上,重点综述了激光熔覆工艺的创新发展,涵盖高效化、复合化、专用化及智能化四个主要方向。在此基础上,本文聚焦于激光熔覆在材料创制中的功能与应用,系统梳理了其在传统合金体系、高熵合金、非晶合金、金属基复合材料及功能梯度材料等领域的制备与性能调控研究进展,归纳了各类材料的强化机制与典型应用场景。基于激光熔覆的材料创制仍面临突出挑战,主要包括非平衡凝固理论不完善、工艺-组织-性能定量模型缺失、过程监控与性能评价技术不足。展望未来,该领域应着力推进工艺数智化、新材料体系创新、极端环境适配、多能场复合与工艺链集成等方向发展。

  • 石磊, 戴国欣, 张贤昆, 武传松, 颜世涛
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    石磊, 戴国欣, 张贤昆, 武传松, 颜世涛. 机器学习在搅拌摩擦焊接与增材制造领域的应用现状与展望[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 91-105.
    SHI Lei, DAI Guoxin, ZHANG Xiankun, WU Chuansong, YAN Shitao. Current application status and prospects of machine learning in friction stir welding and additive manufacturing[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 91-105.

    搅拌摩擦焊及其衍生的固相增材制造技术是避免熔化缺陷、实现轻合金构件高性能制造的有效手段之一。然而,搅拌摩擦焊接与增材制造工艺涉及复杂的热-力-流-组织演变耦合过程,传统试错法的工艺优化方法面临巨大挑战。机器学习的出现,为该领域的工艺理解与智能调控提供了变革性解决方案。本文系统综述了机器学习在搅拌摩擦焊接与沉积增材制造中的应用进展,阐述了其在性能预测、缺陷检测与原位控制等方面的研究现状及数据处理策略。针对纯数据驱动模型的局限性,重点探讨了物理信息机器学习的不同融合范式及其前沿应用。最后指出未来研究方向应聚焦于进一步发展通用化预测模型、实现实时闭环智能控制、融合主动学习进行自主工艺探索,以期为推动该技术向智能化、高性能化方向发展提供参考。

  • 夏月庆, 徐桂生, 纠永涛, 路全彬, 郭鹏, 秦建, 潘志刚, 周培林, 张秀丽, 龙伟民
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    夏月庆, 徐桂生, 纠永涛, 路全彬, 郭鹏, 秦建, 潘志刚, 周培林, 张秀丽, 龙伟民. 钛/钢异种金属熔化焊研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 106-118.
    XIA Yueqing, XU Guisheng, JIU Yongtao, LU Quanbin, GUO Peng, QIN Jian, PAN Zhigang, ZHOU Peilin, ZHANG Xiuli, LONG Weimin. Research progress in fusion welding of titanium/steel dissimilar metals[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 106-118.

    钛/钢(Ti/Fe)异种金属复合构件可以充分发挥钛合金高比强度、优异耐腐蚀性及高温稳定性的优点,同时兼具钢的高刚度、低成本以及良好加工性能的优势,应用潜力巨大。然而,Ti、Fe之间物理及化学性能差异大,使得钛/钢异种金属复合构件的焊接面临极大挑战。由于熔化焊接头具有成形好、适应性强、效率高等特点,近年来在钛/钢异种金属连接领域备受关注。本文系统综述了激光焊、电弧焊、电子束焊等工艺的研究进展,全面论述了不同熔化焊工艺、中间层、冶金产物对接头组织及性能的影响,揭示了工艺-组织-性能之间的内在联系。在此基础上,总结了钛/钢连接技术存在的难题:如工艺改进无法避免金属间化合物、单金属中间层局限性大、复合中间层方案复杂等,并提出金属高熵合金化、机器学习辅助设计、多工艺协调等未来研究方向,为钛/钢高质量连接技术的突破提供技术与理论支撑,提速钛/钢复合构件的工程化应用进程。

  • 卢少微, 刘新华, 王晓强, 李斌, 王琦, 郭洋
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    卢少微, 刘新华, 王晓强, 李斌, 王琦, 郭洋. 智能复合材料研究进展:基于碳纳米管的功能化与工程应用[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 119-133.
    LU Shaowei, LIU Xinhua, WANG Xiaoqiang, LI Bin, WANG Qi, GUO Yang. Advances in smart composite materials: functionalization and engineering applications based on carbon nanotube[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 119-133.

    纤维增强聚合物基(fiber reinforced polymer,FRP)复合材料具有轻质、高比强度、耐疲劳和抗腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。然而,在服役过程中产生的内部损伤往往具有隐蔽性,存在安全隐患。智能复合材料的出现,为在改善力学性能的情况下集成结构健康监测提供了极具潜力的解决方案。本文首先介绍了碳纳米管(carbon nanotube,CNT)增强FRP复合材料的制备方法,在此基础上进一步综述了CNT用于复合材料结构健康监测的研究现状,具体可分为嵌入式碳纳米管传感器在基础力学试件和工程构件中的健康监测以及复合材料自监测技术,其中复合材料自监测技术又分为树脂基体改性和纤维接枝两种方法。最后,综述了CNT改性FRP复合材料在工业应用、多场耦合环境下传感器监测稳定性等方面的挑战,并展望了增强体系与健康监测技术“结构-功能”一体化发展方向,以推动智能复合材料转向工业规模生产的关键一步。

  • 谷金鑫, 隋子奇, 魏航, 张翔, 张雷鹏, 豆书亮, 任飞飞, 李垚
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    谷金鑫, 隋子奇, 魏航, 张翔, 张雷鹏, 豆书亮, 任飞飞, 李垚. 智能热控材料及空间应用研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 134-149.
    GU Jinxin, SUI Ziqi, WEI Hang, ZHANG Xiang, ZHANG Leipeng, DOU Shuliang, REN Feifei, LI Yao. Research progress in smart thermal control materials for space applications[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 134-149.

    我国空间科学中长期发展规划明确提出快速推进深空探测等重大任务的实施,加快建设空间强国。当前,航天器所面临的空间热环境日趋复杂且极端,对其热控系统提出了更高要求。传统热控材料调温特性单一,难以满足不断提升的性能需求。智能热控材料能够在外部激励下动态调节其物理特性,进而智能调控航天器散热/保温能力,实时匹配变化热环境下的控温需求,大幅提升热控系统的热控制精度与能效,是下一代航天器热控系统的重要发展方向。本文系统梳理了热致变色、电致变色等典型智能热控材料的研究进展、在空间任务中的应用情况以及所面临的关键挑战。为实现智能热控涂层的广泛应用,未来还需在AI赋能材料设计、低成本制备、空间环境失效分析与寿命预测、系统集成等方面开展进一步的研究,这对于推动航天热控技术革新、加速系统迭代升级,支撑航天强国建设具有重要意义。

  • 徐志彬, 单鑫宇, 李杨, 王松蕊, 刘兴江
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    徐志彬, 单鑫宇, 李杨, 王松蕊, 刘兴江. 多功能结构电池研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 150-167.
    XU Zhibin, SHAN Xinyu, LI Yang, WANG Songrui, LIU Xingjiang. Research progress in multifunctional structural batteries[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 150-167.

    随着电动垂直起降飞行器(eVTOL)与新能源汽车(EVs)等先进交通工具的快速发展,对兼具高能量密度与轻量化特性的高效储能系统提出了迫切需求。多功能结构电池(multifunctional structural batteries,MSBs)作为一种颠覆性的能源与结构一体化技术,其核心在于将能量存储与结构承载功能深度融合于单一部件,为实现系统级减重、空间优化与功能集成开辟了全新路径。本综述阐述了MSBs的基本概念,梳理了主要技术路线及其代表体系,重点聚焦于嵌入式与本征式两类核心集成方式,深入探讨了碳纤维电极的优化与改性、结构电解质的开发以及界面工程策略,综述了通过表面修饰、复合相构建等手段提升力电综合性能的最新进展。同时,介绍了新型结构与制造工艺,以及评估其综合性能的力电耦合理论与多功能效率指标,并总结了该领域仍面临的挑战。尽管实际应用尚需更多基础研究和技术攻关,但MSBs已展现出颠覆传统设计的巨大潜力。

  • 王武, 肖雨茹, 岳奕含, 项惠珍, 李林泽, 王家旭
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    王武, 肖雨茹, 岳奕含, 项惠珍, 李林泽, 王家旭. MXenes量子点制备及应用进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 168-179.
    WANG Wu, XIAO Yuru, YUE Yihan, XIANG Huizhen, LI Linze, WANG Jiaxu. Progress in preparation and application of MXenes quantum dots[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 168-179.

    MXenes量子点凭借其优异的光电性能与表面活性特性,在多学科交叉领域展现出较好的应用潜力。本工作从制备工艺、应用场景、技术瓶颈及发展路径4个维度展开系统论述。对比分析自上而下剥离法与自下而上合成法的工艺特征及适用性。梳理其在能源存储与转换、生物传感与分子检测、精准医疗介入、环境治理及信息加密等领域的创新应用。未来,机器学习赋能的逆向材料设计将加速功能化MXenes量子点的开发进程,通过缺陷工程调控与核壳异质结构构建有望突破光吸收瓶颈,可降解生物电子器件的开发将拓展临床应用边界,而标准化毒性评估体系的建立则是实现医学转化的关键前提。随着材料基因组计划与柔性电子技术的深度融合,MXenes量子点有望在智能感知系统、个体化诊疗设备及人机交互界面等领域催生颠覆性技术变革,最终构建从基础材料创新到终端系统集成的全产业链创新生态。

  • 金海良, 刘少华, 李维, 赵春玲, 陈芝来, 季显坤, 张超
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    金海良, 刘少华, 李维, 赵春玲, 陈芝来, 季显坤, 张超. TiAl合金的发展、特性与挑战[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 180-196.
    JIN Hailiang, LIU Shaohua, LI Wei, ZHAO Chunling, CHEN Zhilai, JI Xiankun, ZHANG Chao. TiAl alloys: progress, properties, and challenges[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 180-196.

    TiAl合金因其低密度、优异的高温强度与抗氧化性,成为航空发动机减重增效的关键材料,但室温脆性与低损伤容限长期制约其工程应用。本文系统梳理了TiAl合金自1970年代至今的发展历程,涵盖材料特性演变、重大科研项目及工程化应用进展。美欧先后通过基础科学研究,系统解决了铸造工艺、组织调控与性能评估等关键科学问题,为GEnx发动机低压涡轮TiAl叶片应用奠定基础。自“十二五”以来,我国依托973计划、国家重点研发计划等重大科研项目的系统布局,突破了高Nb合金体系自主开发、全尺寸叶片近净成形制备等关键技术瓶颈,构建了完整的全链条技术体系。目前,TiAl合金设计虽已发展到第三代,实现了细晶组织和常规设备锻造,但依然存在室温延性低、疲劳寿命对缺陷与应力集中高度敏感、疲劳裂纹扩展速率高、蠕变弹性伸长率高等不利因素。本文从制备工艺和工程服役两个维度提出了TiAl合金面临的关键挑战,上述问题的解决将为实现TiAl合金在高推重比发动机中的可靠应用奠定基础。

  • 张芮, 后俊成, 许可, 李林翰, 田思宇, 何适, 黄陆军, 洪长青, 耿林
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    张芮, 后俊成, 许可, 李林翰, 田思宇, 何适, 黄陆军, 洪长青, 耿林. 非连续增强钛基复合材料制备工艺与先进加工技术研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 197-215.
    ZHANG Rui, HOU Juncheng, XU Ke, LI Linhan, TIAN Siyu, HE Shi, HUANG Lujun, HONG Changqing, GENG Lin. Research progress in fabrication and advanced processing technology of discontinuously reinforced titanium matrix composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 197-215.

    非连续增强钛基复合材料(discontinuously reinforced titanium matrix composites, DRTMCs)具有轻质、耐热、高强、耐腐蚀和可变形加工等优异特性,在航空航天、海洋工程、生物医学等领域应用前景广阔。本文系统综述了DRTMCs的制备工艺、加工工艺及典型性能与应用。在制备方面,分析了熔炼铸造、粉末冶金和增材制造在致密化、增强体调控和成形尺度方面的优势及局限,阐述了增强体构型化设计及其强塑性协同机制。在加工方面,讨论了热加工过程中增强体定向排布和基体再结晶行为对力学性能的调控作用,指出了冷变形加工中增强体断裂和剪切带形成等制约因素,梳理了因增强体引入造成的焊接与机加工工艺瓶颈,详述了焊接接头强化策略和能场辅助加工的研究进展。在应用方面,归纳了现有DRTMCs的典型性能,展示了大尺寸构件热加工成形、精密板材及丝材冷成形、粉末冶金近净成形等产业化典型案例。最后,展望了DRTMCs在多尺度仿生结构设计、原位自生制备工艺迭代升级、增材制造深度开发、冷热变形与热处理协同调控、连接与机加工技术创新以及产业化应用推进等方面的未来重点研究方向。

  • 申发磊, 李冠奇, 霍雪艺, 张昌硕, 张林燕, 王春逸, 王赵正, 郑天旭, 刘舒昕, 王鹏飞, 郑明晔, 翁俊, 赵新青, 侯慧龙
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    申发磊, 李冠奇, 霍雪艺, 张昌硕, 张林燕, 王春逸, 王赵正, 郑天旭, 刘舒昕, 王鹏飞, 郑明晔, 翁俊, 赵新青, 侯慧龙. Ni-Ti基形状记忆合金相变行为与弹热效应:从马氏体相变、应变玻璃转变到性能调控[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 216-233.
    SHEN Falei, LI Guanqi, HUO Xueyi, ZHANG Changshuo, ZHANG Linyan, WANG Chunyi, WANG Zhaozheng, ZHENG Tianxu, LIU Shuxin, WANG Pengfei, ZHENG Mingye, WENG Jun, ZHAO Xinqing, HOU Huilong. Phase transformations and elastocaloric effects in Ni-Ti-based shape memory alloys: from martensitic transformation and strain glass transition to performance regulation[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 216-233.

    基于Ni-Ti基形状记忆合金晶体结构相变的弹热制冷技术具有高效、节能、环保等优势,有望替代传统蒸气压缩制冷。然而,其弹热性能的关键指标如高绝热温变、高材料性能系数、高疲劳抗力和宽工作温窗难以同时实现,制约了该技术的研发进程。本文系统介绍了Ni-Ti基形状记忆合金的制备工艺、微结构特征、相变行为与弹热性能之间的内在联系与研究进展。首先,对比分析了传统制造与增材制造工艺的特点及其对材料组织与性能的影响;其次,从晶粒形貌、析出相、孪晶等亚结构的角度,探讨了微结构对热弹性马氏体相变与缺陷诱导应变玻璃转变的调控机制;再次,阐述了不同相变路径对应的弹热效应主控参数,并总结了提升材料综合制冷性能的技术途径。最后,展望了未来可能的研究方向:通过工艺创新与新合金设计,协调热弹性马氏体相变和应变玻璃转变,实现弹热性能的协同优化;结合结构设计进一步提升换热效率、降低驱动能耗并增强工况适应性。

  • 曲芳葶, 季春明, 王兵
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    曲芳葶, 季春明, 王兵. 金属-纤维增强树脂基复合材料的界面改性技术与增强机制研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 234-250.
    QU Fangting, JI Chunming, WANG Bing. Research progress on interface modification techniques and reinforcement mechanisms for metal-fiber reinforced resin matrix composites[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 234-250.

    由金属与纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer, FRP)复合形成的金属-纤维增强树脂基复合材料,作为新一代轻量化多功能材料,在航空航天、新能源汽车及高端装备制造等领域展现出重大应用潜力。该复合材料的界面结合状态是决定其优异力学性能的核心要素,然而金属与树脂基体间存在的润湿性不足、化学键合作用弱、热膨胀系数差异导致的热残余应力高以及热-力耦合载荷下的界面脱粘失效等问题,严重制约了跨尺度异质材料间的应力传递效率与结构长期服役的可靠性。通过金属表面处理和功能层引入等界面改性技术,可显著提高金属与FRP复合材料的界面结合强度、应力传递效率和耐久性,进而优化复合结构的整体性能。本文系统综述了金属-FRP界面改性的关键技术与研究进展,并展望了未来发展趋势。

  • 肖鉴, 贾雪娇, 吴彦霖, 王戎, 张杏, 马超, 王春琪, 于美
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    肖鉴, 贾雪娇, 吴彦霖, 王戎, 张杏, 马超, 王春琪, 于美. 电化学测试技术在腐蚀与防护中的应用研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 251-263.
    XIAO Jian, JIA Xuejiao, WU Yanlin, WANG Rong, ZHANG Xing, MA Chao, WANG Chunqi, YU Mei. Research progress in electrochemical testing techniques for corrosion and protection applications[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 251-263.

    电化学测试技术以其高灵敏度、原位实时监测及多尺度分析等优势,已成为研究材料腐蚀机理与防护性能评价的核心手段之一。本文综述了电化学测试技术的分类及其在腐蚀研究中的应用进展,分析对比了传统电化学方法与微区电化学技术的特性与适用范围,探讨了多技术联用及人工智能数据分析在复杂腐蚀体系测试与机理解析中的作用,并从腐蚀行为和机理研究、防护性能评估及腐蚀在线监测等方面对电化学技术的应用进行了系统总结。最后指出,电化学测试技术不只在于单一技术的普及,而是重点发展多技术联用与高时空分辨原位电化学表征,实现从界面本征反应参数提取到腐蚀机制的深度解析。在此基础上,融合数据驱动与智能算法构建电化学响应与材料服役寿命的定量关联,并依托集成化、轻量化的智能监测系统实现复杂工程场景下的实时评估与寿命预测,从而推动腐蚀电化学测试从实验室机理研究走向实际工程材料的全周期安全管理。

  • 黄润彬, 陆晨汐, 刘家齐, 李俊万, 周俊, 吉小超, 于鹤龙, 张伟
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    黄润彬, 陆晨汐, 刘家齐, 李俊万, 周俊, 吉小超, 于鹤龙, 张伟. 飞机起落架损伤机制与再制造关键技术研究进展[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 264-277.
    HUANG Runbin, LU Chenxi, LIU Jiaqi, LI Junwan, ZHOU Jun, JI Xiaochao, YU Helong, ZHANG Wei. Research progress in damage mechanisms and key remanufacturing technologies for aircraft landing gears[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 264-277.

    飞机起落架长期承受复杂载荷与严苛环境,易发生损伤。再制造技术可高效修复损伤并恢复性能,对保障飞行安全具有重要意义。围绕起落架综合性能的提升,结构与材料设计不断迭代优化,传统固定式起落架逐步演变为以可收放式为主的轻量化、高强度结构体系,材料设计理念也由单纯的静强度设计向兼顾损伤容限、疲劳寿命与可维修性的多目标优化方向演进。本文综述了飞机起落架的类型、材料、结构组成、典型损伤机制及再制造技术,重点分析了起落架服役中的典型失效模式及损伤机理,系统梳理了再制造过程中关键技术环节,包括精确的无损检测与损伤评估、高能束修复与表面强化技术、尺寸恢复与精密装配修复工艺等,指出新型高性能材料应用、智能化制造技术与绿色再制造工艺等未来发展趋势。本综述为飞机起落架再制造技术的工程应用与系统化发展提供了理论依据与技术参考。

  • 刘雪峰, 徐嘉禹, 张晓文, 吴昊, 郑莲宝, 王文静, 杨耀华
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    刘雪峰, 徐嘉禹, 张晓文, 吴昊, 郑莲宝, 王文静, 杨耀华. 金属材料包申格效应的多尺度物理机制与研究前沿[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 278-302.
    LIU Xuefeng, XU Jiayu, ZHANG Xiaowen, WU Hao, ZHENG Lianbao, WANG Wenjing, YANG Yaohua. Multiscale physical mechanisms and research frontiers of the Bauschinger effect in metallic materials[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 278-302.

    包申格效应是指金属材料在预加载后反向加载时屈服应力显著降低的经典现象。本文系统综述了近二十年来该领域在微观物理机制、先进材料响应、本构建模及工程调控方面的研究进展。在微观尺度,多尺度实验表征揭示了高层错能金属(如铝及其合金、铁)与低层错能金属(如黄铜、奥氏体不锈钢)中位错偶极子、位错胞、孪晶界等缺陷在循环加载下的非对称演化,建立了宏观背应力与微观缺陷结构的定量关联。在介观尺度,离散位错动力学与晶体塑性有限元方法的跨尺度耦合阐明了背应力的非局部特性与晶粒间非均匀分布的本质。本文讨论了传统金属如铝合金、钢中的包申格效应,并重点讨论了高熵合金、镁合金、纳米结构金属及形状记忆合金中由多机制协同产生的独特包申格效应行为。在此基础上,回顾了背应力模型从经验公式向基于位错密度的物理基本构模型的演进,以及晶体塑性框架下考虑微观结构非均匀性的本构建模方法。进而总结了包申格效应在材料成形、疲劳评估及性能导向设计中的应用策略,体现了从被动规避向主动利用的转变。最后,展望了极端环境效应、高通量效应图谱、多物理场耦合及跨尺度集成计算平台等未来方向。

  • 陈巧, 李嘉荣, 李晓鹏, 杨万鹏, 岳晓岱, 刘世忠, 赵金乾
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    陈巧, 李嘉荣, 李晓鹏, 杨万鹏, 岳晓岱, 刘世忠, 赵金乾. 第三代单晶高温合金DD9在1100 ℃/137 MPa条件下的蠕变行为[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 303-312.
    CHEN Qiao, LI Jiarong, LI Xiaopeng, YANG Wanpeng, YUE Xiaodai, LIU Shizhong, ZHAO Jinqian. Creep behavior of third-generation single crystal superalloy DD9 at 1100 ℃/137 MPa[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 303-312.

    采用高通量扫描电镜和透射电镜研究了第三代单晶高温合金DD9在1100 ℃/137 MPa条件下的蠕变行为。结果表明:该条件下合金的平均蠕变断裂寿命为260 h。蠕变过程中,γ'强化相呈现出由初始的立方状经定向粗化、筏化,逐步演变为蠕变后期局部解筏的特征。枝晶干与枝晶间区域的成分差异是影响DD9合金组织演化差异的重要因素。位错运动表现为蠕变初期主要在基体相γ通道内运动,蠕变第二阶段在γ/γ'界面处形成致密的位错网,蠕变第三阶段位错对切入γ'强化相,断裂阶段切入γ'相的位错数量进一步增加。

  • 徐斌, 张明达, 张永康, 张轩浩, 高湘君, 杜琨红, 蒋凡, 陈树君
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    徐斌, 张明达, 张永康, 张轩浩, 高湘君, 杜琨红, 蒋凡, 陈树君. 三种超薄金属的拘束TIG电弧焊接焊缝质量和性能研究[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 313-328.
    XU Bin, ZHANG Mingda, ZHANG Yongkang, ZHANG Xuanhao, GAO Xiangjun, DU Kunhong, JIANG Fan, CHEN Shujun. Weld quality and performance of constrained TIG arc welding for three ultra-thin metals[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 313-328.

    超薄金属板焊接面临着易变形、熔深控制困难及接头性能波动大等挑战,而传统焊接方法往往难以克服这些困难获得高质量的焊缝。为了克服这些传统焊接工艺局限,采用拘束TIG电弧焊接工艺,对厚度为0.05~0.5 mm的304不锈钢、5052铝合金和T2紫铜三种超薄金属的焊缝质量和性能进行了具体研究和对比分析。通过金相分析深入探讨了焊缝微观组织,同时采用激光共聚焦显微镜定量表征了焊缝形貌与表面起伏度,并利用拉伸实验和四点探针法对焊缝的力学性能和导电性进行了量化评估。研究结果表明:拘束TIG电弧焊接工艺成功实现了三种超薄金属材料的稳定焊接,同时焊缝成形良好且力学性能较为优异。焊接接头的抗拉强度对比分析表明:304不锈钢焊缝抗拉强度可达母材的90%,5052铝合金和T2紫铜焊缝抗拉强度约为母材的50%;304不锈钢和T2紫铜焊缝金相组织显示无明显缺陷,但5052铝合金有轻微咬边。导电性测试显示,焊缝电阻率相较于母材仅有轻微增加,仍能满足应用要求。拘束TIG电弧焊接工艺在超薄金属板焊接中展现出较为显著优势,其所获得的焊缝质量和性能可有效满足实际应用需求。验证了该工艺在超薄板焊接中的良好应用前景,为超薄板拘束TIG电弧焊接的实际应用提供了理论指导。

  • 丁怀博, 陈嘉诚, 蔡权, 李嘉辉, 杨卫岐, 林金城, 李昊岳
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    丁怀博, 陈嘉诚, 蔡权, 李嘉辉, 杨卫岐, 林金城, 李昊岳. 核级Cr-Ni-P钎膏特性及其不锈钢钎焊接头组织性能[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 329-337.
    DING Huaibo, CHEN Jiacheng, CAI Quan, LI Jiahui, YANG Weiqi, LIN Jincheng, LI Haoyue. Characteristics of nuclear-grade Ni-Cr-P brazing paste and microstructure and mechanical properties of its brazed joint of stainless steel[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 329-337.

    随着第四代核反应堆和小型模块化反应堆的快速发展,核燃料元件的服役温度和辐照环境更为苛刻,对钎焊材料的性能提出了更高的要求。为推动核用镍基钎膏的高质量和自主化发展,系统研究了进口核级Ni-Cr-P钎膏的基本特性。结果表明:钎膏中含有12.7%(质量分数,下同)的黏结剂,其沸点或热分解温度低于300 ℃,氮、氧和硫残留量小于0.015%,碳残留量小于0.055%。钎粉为120~230目的球形粉体,由Ni3P化合物和Ni基固溶体组成,化学成分接近Ni-13Cr-10.5P,硬度为(626±23)HV0.3。钎焊核级304L不锈钢时,接头主要由Fe-Ni-Cr固溶体和Ni2P型化合物组成,其室温拉剪强度和压剪强度分别为(226±14) MPa和(184±10) MPa,350 ℃高温拉剪强度为(130±5) MPa,断裂发生在焊缝区域且呈现脆性模式。在应力比为0.1、最大应力为0.45F max的条件下,接头疲劳寿命大于106次。

  • 郑黔, 张宏伟, 吴家柱, 尹存宏
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    郑黔, 张宏伟, 吴家柱, 尹存宏. 常规/高速激光定向能量沉积TC4的热力学特征[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 338-349.
    ZHENG Qian, ZHANG Hongwei, WU Jiazhu, YIN Cunhong. Thermo-mechanical characteristics of conventional/high-speed laser directed energy deposition of TC4 alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 338-349.

    高速激光定向能量沉积的低热输入和高冷却速率有利于解决常规激光定向能量沉积在应力、变形和晶粒调控方面的不足,但是工艺机理中的热力学特性仍然需要系统的解释。建立了考虑固/液相变、气/液界面生长等重要物理过程的激光定向能量沉积(laser directed energy deposition,L-DED)热力全耦合三维数值模型,通过实验验证了模型预测的熔道尺寸、HAZ尺寸和基体变形。研究了常规激光定向能量沉积(conventional laser directed energy deposition,CL-DED)和高速激光定向能量沉积 (high-speed laser directed energy deposition,HL-DED)策略对熔道和HAZ的几何尺寸、温度、应力和变形的影响机制。结果表明,在应力松弛和熔化效应的影响下,熔道和基板相变区的残余应力主要由冷却阶段的热收缩弹性应变和基板的拘束决定。熔道和基板相变区的热收缩拉伸应力诱导了一种弓弦效应,导致基体向熔道弯曲。与CL-DED策略相比,HL-DED策略构建的温度场出现纵向梯度低、横向和竖直方向梯度高的特点,而且凝固和相变两个阶段的冷却速率也显著提高。HL-DED策略下残余应力分布更加不均匀,应力幅值更高,但是翘曲变形更小。HL-DED策略下熔道和基板相变区的残余应力更高,基板的残余应力分布更加不均匀,但熔道的瞬态应力和基板非相变区的残余应力更低,基板变形更小。

  • 万潇彬, 张建军, 周政, 王建峰, 刘战
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    万潇彬, 张建军, 周政, 王建峰, 刘战. Fe离子辐照激光增材制造316L不锈钢的显微组织和硬化特征[J]. 材料工程, 2026, 54(8): 350-358.
    WAN Xiaobin, ZHANG Jianjun, ZHOU Zheng, WANG Jianfeng, LIU Zhan. Microstructure and hardening characteristics of Fe ion irradiated laser additive manufacturing of 316L stainless steel[J]. Journal of Materials Engineering, 2026, 54(8): 350-358.

    面向核电领域关键结构材料的辐照服役需求,研究激光增材制造316L不锈钢在3.5 MeV铁离子辐照环境下的力学性能演化行为,分别采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)与定向能量沉积(directed energy deposition,DED)工艺制备样品,开展辐照前组织结构分析及不同铁离子辐照剂量下的X射线衍射与纳米压痕测试。组织观察显示,SLM样品呈细小胞状奥氏体结构,DED样品则为粗大柱状晶粒,伴有部分铁素体析出。XRD分析表明,两类样品在辐照前后主相均为奥氏体,辐照后未观察到相变行为,表现出良好的物相稳定性。纳米压痕测试结果显示,SLM样品硬度在辐照后由2.81 GPa升高至4.33 GPa,DED样品由2.70 GPa升高至4.10 GPa,分别提升约54%和52%。其中DED样品在1~10 dpa之间硬度提升有限,仅约7.6%,展现出更早的硬化饱和趋势。结合应变梯度塑性模型分析,揭示了不同辐照剂量下的辐照硬化差异。

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