- Ei，ESCI收录期刊
- 中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊
- 中文核心期刊
- 文摘与引文数据库(Scopus)
- 剑桥科学文摘(CSA)
本文结合飞机起落架的设计理念，梳理了飞机起落架用超高强度钢及高强不锈钢的应用及发展历程，重点阐述了典型超高强度不锈钢的成分、组织和力学性能以及强韧化机理。建议通过材料热力学动力学计算创新设计新的超高强度不锈钢钢种；提出新型超高强度不锈钢的组织设计，将更关注多类型或高密度的共格析出强化以及高力学稳定性残余奥氏体的强韧化作用机制；最后指出采用最新的一些加工工艺技术，如等温多向锻造工艺技术，可显著提高超高强度不锈钢的综合力学性能。
综述了国内外静磁场对镍基高温合金组织影响的研究现状，重点分析了施加不同方式、强度的静磁场对定向凝固镍基高温合金枝晶组织、元素偏析、凝固缺陷及高温力学性能的影响规律，并从变截面处杂晶的控制、晶体取向偏离的控制以及对凝固特性的影响机制等方面提出了静磁场在定向凝固镍基高温合金研究中潜在的发展方向。
以天然鳞片石墨为原料，通过低温一步氧化制备氧化石墨烯，经微波热还原得到低缺陷的还原氧化石墨烯。讨论了低温氧化过程中氧化剂用量、氧化时间对氧化石墨烯层间距、氧化程度的影响。结果表明：在高锰酸钾与天然鳞片石墨的质量比为1：3，氧化温度为0℃，氧化时间为48h的条件下，制备出碳氧原子比为1.98、高C-O结构、低缺陷结构（ID：IG=0.63）的氧化石墨烯，避免了Hummers制备过程中由于CO2的形成导致六元环断裂以及碳原子的缺失而使得氧化石墨烯的缺陷增加；经微波热还原后，得到的还原氧化石墨烯的两点平均缺陷距离LD=12nm，缺陷密度nD=2.21×1011cm-2，ID：IG仅为0.85（ΓG=32.1cm-1），制备出低缺陷的还原氧化石墨烯。
基于碳纳米材料的纤维传感技术已成为复合材料原位结构健康监测领域中一项十分有前景的技术。本研究采用两种不同的碳纳米传感元件-碳纳米管（carbon nanotube，CNT）涂层纤维（carbon nanotube coated fibers，CNTF）和还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide，RGO）涂层纤维（reduced graphene oxide coated fibers，RGOF），分别制造合成具有自传感特性的复合材料，并比较研究两种嵌入式纤维传感器的传感性能和机理。从两种传感器的压阻效应可看出：RGOF的压阻灵敏度更高，并清晰地展现出从线性至非线性的两阶段压阻行为；而CNTF，则在发生断裂前始终呈现出平稳而有序的电学信号。这种强烈的结构-性能关系，可以用树脂渗透理论加以阐释。对CNTF而言，树脂分子可以渗透到其多孔的网络结构中，形成集成在纤维表面完整的CNT/树脂纳米复合结构。相比之下，具有大横向尺寸和表面一致性的RGO则可形成阻碍树脂渗透的无创网络结构。对实验结果和传感机理的进一步分析与研究表明，CNTF适用于材料的力学状态识别与长期监测，而RGOF则对结构损伤的早期预警更有实用价值。
采用控温搅拌混合和热等静压等方法，制备添加氧化石墨烯的600℃高温钛合金复合材料。通过金相观察、能谱和物相分析以及拉伸性能实验，研究复合材料的微观组织和力学性能。结果表明：氧化石墨烯添加量为0.3%（质量分数，下同）时，在600℃高温钛合金粉末中分布比较均匀，二者之间的作用方式主要为物理吸附；与未添加氧化石墨烯的合金相比，添加0.3%氧化石墨烯的复合材料的显微组织得到明显细化，α相的平均尺寸下降约36%，室温抗拉强度和屈服强度分别提高7.8%和10.4%，硬度提高25.6%。氧化石墨烯对600℃高温钛合金的强化机理主要为细晶强化、位错强化以及促进（TiZr）6Si3颗粒析出引起的第二相强化。
在室温条件下，对AZ31镁合金挤压棒材进行循环扭转变形，测试了扭转变形过程的力学性能以及变形后的微观组织和织构特征，并对扭转变形对镁合金棒材的力学性能影响进行了分析。结果表明：镁合金棒材在循环扭转过程中得到了严格对称的应力-应变滞回线，并且随着循环周期的增加，由于加工硬化和内部微裂纹扩展的共同影响，应力-应变滞回线上的应力峰值呈现先增加后减小的特征。在最大扭转角分别为60°和90°条件下，应力峰值出现在第四周期。镁合金棒材扭转变形后的晶粒中出现大量的拉伸孪晶带，孪晶启动使晶粒的C轴转向棒材轴线方向。镁合金棒材扭转变形后的力学性能测试结果显示，循环扭转变形明显提高了镁合金棒材压缩变形的屈服强度，其值由扭转前的约100MPa最大提高至约200MPa。
在变形温度为850~1150℃、应变速率为0.1~10s-1的条件下，对Cr-Mo-B系机械工程用钢进行高温热压缩实验。基于真应力-应变曲线，建立输入参数为温度、变形速率、应变和输出参数为流变应力的人工神经网络（ANN）模型。结果表明：神经网络模型的预测精度高，其预测流变应力的均方根误差为1.3858。根据动态材料模型理论（DMM），构建并分析材料在真应变为0.5和0.7时的热加工图，确定了最佳热变形工艺参数：当真应变ε=0.5时，变形温度为1050~1150℃、应变速率为0.1~0.4s-1区域的功率耗散因子η ≥ 37.20%；当真应变ε=0.7时，变形温度为1000~1150℃、应变速率为0.1~0.6s-1区域的功率耗散因子η ≥ 35.80%。
为了提高310S不锈钢的高温组织稳定性，本工作系统研究了微量合金化元素（Nb，Ti，Zr和W）对310S析出相行为和力学性能的影响。设计的系列合金经过1423K热轧、1423K/0.5h固溶、1173K/0.5h稳定化处理，最后进行973K/408h时效处理。研究结果表明：W可有效提高合金的高温组织稳定性，而过量Mo元素的添加会加速Cr23C6向σ转变；添加Ti和Zr可细化基体晶粒，但Ti会促使时效过程中大量脆性相的析出，严重降低合金的高温组织稳定性，从而恶化合金力学性能。Fe-25Cr-22Ni-0.73Mo-0.35Nb-0.046C（质量分数/%）合金展现出优异的高温组织稳定性和力学性能（σYS=237MPa，σUTS=545MPa，δ=39%），有望作为超临界水冷堆核燃料包壳的候选材料。
基于第一性原理研究M（M=Ti，V，Cr，Mn，Co和Ni）掺杂α-Fe（N）的结合能、电子结构及力学性能。计算结果表明，Ti和V优先占据晶胞的顶角位置，Cr和Mn优先占据晶胞的体心位置，Co和Ni与N不相邻时结构最稳定。Ti与V的掺杂加强了晶胞的稳定性，Cr，Mn与Ni的掺杂削弱了晶胞的稳定性，Co的掺杂不影响晶胞的稳定性。这些过渡金属在α-Fe晶胞中均存在金属键和离子键的共同作用，成键轨道主要来自M3d，Fe4s3p3d与N2p。与纯α-Fe体系相比，掺杂体系刚性均变强，经计算可得α-Fe（N）-V体系的弹性模量E、剪切模量G和体积模量B均为最大值，即掺杂V可显著提高材料的力学性能，V是最有效的固氮元素，与高氮钢冶炼的实验结果相吻合。
为了更深入地探究电子束焊接过程中的机理问题，利用数值软件Fluent，对10mm厚的2219铝合金电子束焊接熔池进行三维瞬态模拟。分析电子束焊接进入准稳态后熔池中涡流的变化规律和产生原因，并结合电子束与匙孔壁面相互作用进行讨论。结果表明：电子束焊接进入准稳态后熔池呈周期性波动；根据液态金属流动情况可将焊接熔池分为3个区域，区域Ⅰ中的液态金属维持了熔池体积的稳定，区域Ⅱ中的涡流起到扩大熔池表面的作用，区域Ⅲ中的涡流促使匙孔坍塌；通过对电子束与匙孔壁面的耦合分析可知，电子束在匙孔壁面上并不是均匀分布的，这造成了匙孔底部具有一定的滞后性。
采用2mm厚的2195-T8铝锂合金作为增材板条，利用5种不同形状的搅拌工具进行搅拌摩擦增材工艺实验。利用金相观察和硬度测试的分析方法，重点探讨搅拌工具形状与工艺过程对增材成形、界面缺陷及硬度分布的影响。结果表明：圆柱状和三角平面圆台状搅拌针下增材界面上下材料无明显混合，偏心圆柱状和三凹圆弧槽状搅拌针有利于增材界面上下材料混合及减小界面钩状缺陷；增材前进侧界面形成致密无缺陷冶金连接，而后退侧界面材料混合不充分，钩状缺陷易伸入焊核区，且弱连接缺陷起源于此。四层增材中，相邻两层焊接方向相反的增材工艺使除顶层增材外其他增材两侧钩状缺陷向焊核区外侧弯曲，弱连接缺陷得到改善；顶层增材后退侧钩状缺陷伸入焊核区。增材焊核区有明显软化现象，但不同增材工艺下焊核区硬度分布均匀，表明搅拌摩擦增材制造可获得性能均匀的增材；相比于单道焊接工艺，来回双道焊接工艺使单层增材焊核区进一步软化；四层增材中，越靠近顶部的增材，其焊核区平均硬度越大。
以四氯化钛为钛源，P123为模板剂，氰胺为稳定剂，采用溶胶-凝胶法制备多孔TiO2粉体，再经900℃氨气还原氮化得到多孔TiN粉体。通过XRD，SEM，BET，TEM和SAXD等表征粉体物相组成与微观结构，并采用循环伏安法、交流阻抗法和恒流充放电法测试其电化学性能。结果表明：合成粉体颗粒近似球形，为立方TiN相。相比之下，引入P123时所合成粉体中孔径尺寸为10~50nm的介孔数量增加，并存在孔径大小为2~3nm的微小孔道，同时孔道结构有序性有所提高，这有助于提升TiN粉体的电化学性能。因此，未加入P123合成TiN粉体的比电容仅为81F·g-1，内阻R1为1.1Ω，离子扩散阻抗W1为2.5Ω。引入P123合成TiN粉体的比电容提升到95F·g-1，R1和W1均有所减小，分别为0.9Ω和0.06Ω。
利用湿化学法，并采取逐步加热脱除沉淀中四氢呋喃分子的方式，制备具有高离子电导率和低活化能的纳米多孔β-Li3PS4固态电解质。利用同步热分析、X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱、氮气吸脱附和交流阻抗测试等手段研究不同处理阶段产物的形貌、结构和物相组成，并测试分析β-Li3PS4固态电解质的电化学性能。结果表明：采用该方法制备的纳米多孔β-Li3PS4固态电解质比表面积为28.3m2·g-1，平均孔径约23nm，电化学测试表明该电解质在20℃下的离子电导率为1.84×10-4S·cm-1，活化能为0.343eV，电子电导率为1.3×10-8S·cm-1，具有优异的电化学稳定性，与金属锂负极也具有良好的兼容性。
采用高压水热法制备锂离子电池正极材料Li2MnSiO4，研究压强、反应温度和前驱体浓度对合成Li2MnSiO4的影响，并进一步研究碳包覆前后Li2MnSiO4的电化学性能。通过X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、充放电测试和交流阻抗等方法对样品的结构、形貌和电化学性能进行表征分析。结果表明：采用水热法在高压高温条件下可以合成高纯度的Li2MnSiO4材料，提高前驱体浓度有助于形成粒径较小的Li2MnSiO4纳米颗粒。电化学性能测试显示碳包覆后的Li2MnSiO4/C比Li2MnSiO4具有更高的比容量，在0.1C（电流密度为33.3mA·g-1）下首次放电比容量可达178.6mAh·g-1，循环50次后放电比容量为97.1mAh·g-1，容量保持率为54.4%。同时，Li2MnSiO4/C还具有比Li2MnSiO4更小的电荷转移阻抗和更高的锂离子扩散系数。
为了提高锂离子电池的安全性能，降低其界面阻抗，选用既具有优异耐热性能又与聚合物有良好相容性的POSS杂化聚甲基丙烯酸甲酯（POSS-（PMMA46）8）作为改性剂，通过在商业聚丙烯（PP）隔膜上浸渍POSS-（PMMA46）8制备改性商用PP隔膜，分析隔膜的力学性能、热收缩性能、界面性能、离子电导率及电化学性能。结果表明：当POSS-（PMMA46）8质量分数为40%时，复合膜的孔丰富均一，润湿性最佳，拉伸强度是未改性前的5.34倍，且在160℃/1h下具有较高的热稳定性。此复合膜电导率为1.35×10-3 S/cm，与电极的界面阻抗由原来的743Ω降为152Ω；Li/改性隔膜/LiFePO4扣式电池的充放电循环稳定性较好，低倍率下的电池容量与商业PP隔膜相当。
制备具有多电子传输与多孔有序的结构电极是电化学储能技术创新发展的两个重要策略。本工作采用一种界面电化学聚合新法合成聚吡咯-聚3，4-乙撑二氧噻吩（PPy-PEDOT）共聚物薄膜材料。采用FTIR，XPS，EDX，SEM与电化学充放电测试对PPy-PEDOT共聚物膜的化学组成、分布、微观形貌及电容性能进行表征与测试。结果表明：PPy-PEDOT共聚物膜由PPy与PEDOT按一定比例组成，且分布均匀；SEM测试表明共聚物膜具有正反两面各异的特殊形貌，且有机相一侧呈三维网状多孔层状结构。电化学充放电测试表明，PPy-PEDOT共聚物膜表现出优异的超级电容器电极材料的特性，具有较高的比电容，较快的充放电速率与较好的循环稳定性。PPy与PEDOT共聚后实现二者性能互补，提高了共聚物膜的导电性，电荷迁移速率及稳定性，同时三维网状多孔层状结构也有助于充放电过程中电子离子的迁移，使得共聚物膜的储能性能显著提高。
针对吸波涂层氧化腐蚀现象，提出一种基于选择表面的周期结构涂层维修工艺。利用腐蚀法，在以羰基铁粉（CIPs）为吸收剂的吸波涂层表面制备CIPs及其氧化物涂层。用扫描电子显微镜（SEM）对腐蚀后颗粒的形貌进行了分析。测试了8~18GHz下混合颗粒的复介电常数和复磁导率，并用等效介质理论计算氧化涂层的参数。分析腐蚀和维修工艺对反射损耗（RL）的影响。结果表明：当CIPs涂层表面被氧化时，随着氧化涂层厚度的增加，涂层的吸波性能减弱，反射损耗增量值约为2dB。当涂层厚度为0.8mm时，维修效果不理想，若涂层厚度增加至1mm，且氧化涂层厚度为0.1mm时，维修效果较好，体现为10~18GHz频率范围内的吸波带宽增加，反射损耗相应减小约为2dB。
在十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作用下，采用水热合成法制备TiO2/g-C3N4复合材料，研究CTAB对复合材料结构及光谱性质的影响。采用XRD、TEM、N2吸附-脱附、FT-IR、UV-Vis DRS、PL等测试手段对材料进行表征，并在可见光下进行光催化降解偏二甲肼（UDMH）废水实验。结果表明：在CTAB作用下合成的TiO2/g-C3N4复合材料晶型结构完整，TiO2粒径更小并且在g-C3N4片层上均匀分布，具有较大的比表面积和丰富的介孔结构，复合材料的光吸收带边拓展至450nm，光生空穴-电子复合率明显降低。光催化实验表明，可见光条件下反应120min，UDMH的去除率达到了83.2%，相比未添加CTAB制备的TiO2/g-C3N4提升了13.7%。
采用一步水热法制备电气石/ZnO的复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线荧光光谱仪、UV-Vis DRS对样品的结构、形貌和光学性能进行表征。在可见光照射下，以酸性品红为降解物，研究电气石/ZnO复合材料的光催化性能，并通过动力学模型模拟酸性品红被降解的过程。结果表明：电气石加入并没有对ZnO的花瓣形貌产生影响，但对其光催化性能影响很大。随着电气石含量的增大，光催化性能先增长后降低。当电气石含量为5%（质量分数）时，光生电子-空穴复合概率降低，禁带宽度也下降，羟基自由基（·OH）的浓度增大，光催化效率达到最大96.62%，并且发现ZnO和电气石/ZnO复合材料的催化降解遵循一级动力学模型。
Ⅱ型层间断裂韧度是复合材料结构损伤容限设计的关键力学参数。针对5种具有不同预置分层界面的国产T300复合材料端部缺口弯曲（ENF）实验件，开展Ⅱ型分层测试，获得预嵌薄膜末端开裂的Ⅱ型层间断裂韧度GⅡc，NPC和预开裂裂纹处扩展的Ⅱ型层间断裂韧度GⅡc，PC。结果表明：5种分层界面下GⅡc，NPC均比GⅡc，PC高，并且对于GⅡc，NPC值，0°/0°分层界面的最高，0°/90°分层界面的最低；而对于GⅡc，PC值，0°/45°分层界面的最高，0°/90°分层界面的最低。同时，采用虚拟裂纹闭合技术（VCCT）模拟不同分层界面处的Ⅱ型分层扩展，获得了分层扩展过程中分层前缘应变能释放率分布，结合实验结果分析了分层界面角度对Ⅱ型断裂韧度测量值的影响。
为利用PVD（physical vapor deposition）薄膜传感器对金属结构裂纹的检测能力进行定量化表征，首先采用正交实验优化后适用于LY12-CZ铝合金的工艺参数，在3组中心孔板实验件上分别制备币状、1mm宽同心双环状、0.5mm宽同心三环状3种不同形状的PVD薄膜传感器。随后，在实验室条件下开展疲劳裂纹在线监测实验，对比分析PVD薄膜传感器电位输出信号和显微镜观测结果。最后，采用改进的裂纹尺寸间隔法和二项分布检测模型绘制PVD薄膜传感器总体与不同形状的裂纹检测概率曲线。PVD薄膜传感器在95%置信水平下，对长度大于0.99mm的裂纹检出概率可达93.56%；相比于币状薄膜传感器，同心环状薄膜传感器对小于0.5mm的裂纹更为敏感，且传感器通道宽度越细，对小尺寸裂纹的检测概率越高。
