专家讨论2020年中国的科学和技术发展研究——兵器材料强韧化，材料表面工程，定量金相与材料断口体视分析

按照学会应密切为国民经济主战场服务的精神，鉴于本学会主要致力于形态定量研究，除理论研究外，尚应在应用方面进一步加强，建议如下：

可降解组织工程心肌材料聚氨酯的体外评价

背景：体外构建组织工程化心肌是当今医学领域的研究热点,支架材料的选择和设计是心肌组织工程的关键环节,但目前仍未找到理想的心肌支架材料。目的：对新型可降解材料聚氨酯进行体外评价,初步探讨其作为心肌组织工程支架的可行性。方法：以赖氨酸基二异氰酸酯为硬段,以赖氨酸为扩展链合成新型聚氨酯（PU-Lys）。在拉力机上测试材料的缝合强度和拉伸强度;在37℃,pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液中检测聚氨酯的降解性能;采用细胞培养MTT法、细胞形态学观察方法,分析该聚氨酯的细胞毒性。结果与结论：力学性能检测得出该聚氨酯的拉伸强度为（8.1±0.1）MPa,缝合强度为（12.2±0.8）N;体外降解8周后质量损失为（13.1±0.3）%;MTT比色法结果显示细胞毒性为0~1级;细胞形态学观察显示L929细胞在聚氨酯材料浸提液中呈梭形或三角形,贴壁良好。提示此种新型解聚氨酯具有良好的力学性能和降解性,细胞相容性良好,符合组织工程心肌支架材料的应用要求。

PAMAM树形分子与Cd^(2+)的配位作用研究及CdS/PAMAM纳米复合材料的制备与表征

CdS半导体纳米簇具有独特的光、电性能,如何制备均匀分散的、能够稳定存在的CdS纳米簇是目前的研究热点之一.以聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子为模板,原位合成了CdS纳米簇.首先用UV-Vis分光光度法研究了与树形分子的配位机理,得出G4.5和G5.0的平均饱和配位数分别为16和34,并发现在G4.5PAMAM树形分子中Cd2+主要与最外层叔胺基配位,在G5.0PAMAM树形分子中Cd2+主要与最外层伯胺基配位.酯端基的G4.5的模板作用要明显优于胺端基的G5.0.通过改变Cd2+与G4.5树形分子的摩尔比可以得到不同粒径的CdS纳米簇.溶液的pH值对CdS纳米簇影响很大,pH在7.0左右制备的CdS纳米簇粒径小而均匀,且溶液稳定性高.用UV-Vis分光光度计和TEM对CdS纳米簇的大小和形貌进行了表征.结果表明TEM观测CdS纳米簇的粒径要大于用Brus公式的估算值.

聚苯硫醚/聚四氟乙烯复合材料的研究

制备并研究了PPS/PTFE合金的热行为、力学性能以及摩擦学性能,并对其微观形态进行了观察。实验结果表明,此合金的耐热性能相对于聚苯硫醚纯树脂有明显的提高,而且聚四氟乙烯的加入可以改善聚苯硫醚的力学性能及摩擦磨损性能。

非线性等转化率的微、积分法及其在含能材料物理化学研究中的应用——Ⅰ.理论和数值方法

推导了从定温和不定温数据计算表观活化能(Eα)的8个典型非线性等转化率微、积分方程。提出了通过这8个方程计算含能材料分解反应Eα值的数值方法。

材料适用性评价指标体系构建研究

材料在装备上的适用性评价是对材料技术成熟度和使用合理性的评价,为建立材料适用性评价指标体系,通过研究确定了构建原则,分析了材料适用性的主要影响因素是材料性能、技术成熟性、保障能力和经济可承受性。在此基础上采用层次分析法构建了具有有序递阶层次结构的评价指标体系,基本概括了材料获得工程应用时必须具备的关键要素。

国外透波材料高温电性能研究进展

综述了数十年来国外透波材料的发展,并结合实际例子对影响透波材料高温电性能的因素进行了分析。认为影响材料高温电性能的主要因素是结构/微结构、成分/微成分、物态物相变化等材料的本征因素。在此基础上,对热透波材料的研究前景进行展望。

ZrO_2基热障涂层陶瓷材料研究进展

由于ZrO2基陶瓷材料在热障涂层上的广泛应用,本文综述了氧化物(一元、二元、多元)稳定ZrO2、MZrO3化合物及Ln2Zr2O7化合物的研究情况。结果指出氧化物稳定ZrO2在热障涂层上的应用空间已十分有限,随着航空发动机技术的发展,化学式为A32+B24+O7焦绿石结构的陶瓷材料有望替代YSZ,根据声子导热理论和晶体化学原理,用稀土元素离子对A32+B24+O7型陶瓷材料进行掺杂进一步降低其热导率,将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间。该机理对MZrO3同样适用。

无压浸渗制备Si_3N_4/Al复合材料的界面反应研究

研究S i3N4多孔预制体的表面氧化程度对无压浸渗制备S i3N4/A l复合材料界面反应以及复合材料性能的影响是复合材料优化设计的基础。不同氧化程度的S i3N4多孔预制体在相同的浸渗工艺下无压浸渗制得S i3N4/A l复合材料,利用EDS,XRD和洛氏硬度计分别测定陶瓷多孔预制体的成份,复合材料的相组成和硬度。结果表明:S i3N4/A l复合材料组成相包括A l,S i3N4,A lN以及少量的S i,Mg2S i,MgO,MgA l2O4;随着氧化程度增加,复合材料内A lN相减少,MgO含量增加,并逐渐出现MgA l2O4相;复合材料的硬度随预制体的氧化程度增加而线性下降;预制体的氧化造成S i3N4和A l之间的反应减弱是硬度下降的重要原因。

镁/铝层状复合材料的扩散连接制备及界面特性

采用扩散连接制备了镁/铝层状复合材料,进而采用热处理改善界面结合性能,最后利用纳米压痕技术初步研究了复合材料的界面结合状况。结果表明,采用400℃/30MPa/10min、400℃/40MPa/10min和400℃/30MPa/20min3种条件均可获得连接较好的层状复合材料,但400℃/30MPa/10min条件下扩散层不明显;利用热处理可以改善界面结合状况,对于扩散层明显的复合材料,热处理可以大大增加扩散层厚度;扩散层的纳米硬度比基体高约3倍,弹性模量介于镁合金的与铝合金的之间。

梯度陶瓷金属装甲复合材料研究进展

详细综述了梯度陶瓷金属装甲复合材料的制备工艺,冲击加载下的动态响应,材料设计,抗弹性能与数值模拟方面的研究进展;讨论了梯度陶瓷金属装甲复合材料在装甲应用方面的优势,并指出了进一步研究重点。

高分子基自润滑材料的研究进展

综述了聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚醚醚酮等几种高聚物的物理机械性能及摩擦磨损特点。详细介绍了高分子基自润滑复合材料发展历史及概况。指出目前高分子基高性能自润滑材料的制备途径主要是通过聚合物与聚合物共混及添加纤维、晶须等来提高基体的机械强度;通过添加各类固体自润滑剂来提高摩擦性能;并通过电子辐射处理及等离子表面改性和离子注入等手段进行改性处理,有效提高其综合性能。高分子基自润滑材料可取代传统金属材料,成为全新的一类耐摩擦磨损材料。

无压浸渗制备Si_3N_4/Al复合材料的反应浸渗机理

采用"中断浸渗"方法获得保留了"浸渗前沿"的样品,应用扫描电子显微镜和X射线能谱分析了浸渗界面上的形貌和成分变化,深入讨论了浸渗界面推进过程中的物理、化学反应过程。采用扫描电镜等微观分析手段观察了复合材料显微形貌,探讨了界面反应机理。研究结果表明:浸渗界面推进过程中熔体中的Mg富集在浸渗前沿的预制体上,并与预制体发生反应;Al/Si3N4界面反应产物AlN相形成"楔形"向Si3N4单元心部推进,细观上呈现含毛细通道的胞状辐射形貌,大量毛细通道确保了Al和Si3N4之间的置换反应持续进行;Al与Si3N4的置换反应产物Si绝大部分溶解在铝镁合金熔体中。

非线性等转化率的微、积分法及其在含能材料物理化学研究中的应用—Ⅱ.TNMA、BTNEDA和TNETB的热分解

采用高灵敏布鲁顿玻璃薄膜压力计研究了真空、高温低装填和低温高装填密度条件下2,2,2-三硝基乙基-N-硝基-甲烷(TNMA)、二(2,2,2-三硝基乙基-N-硝基)乙二胺(BTNEDA)、4,4,4-三硝基丁酸-2,2,2-三硝基乙酯(TNETB)的热分解过程。由热分解气体的标准体积(VH)和分解速度(dVH/dt)对时间(t)的关系曲线,得到了TNMA、BTNEDA和TNETB在不同温度下热分解反应的诱导期(tin)、半分解期(t1/2)、初速(W0)、极大速度(WM)和极大速度到达时间(tM)。用非线性等转化率微、积分法所得的表观活化能Ea用于校验由lgx(x=tin、t1/2、W0、WM、tM)-1/T关系得到的表观活化能Ea。结果表明,Ea与各特征值所得的对应Ea间的相对误差在±10%以内。

热障涂层用氧化物稳定的ZrO2陶瓷材料研究现状

综述了氧化物稳定的热障涂层用ZrO2陶瓷的研究情况。指出氧化物稳定的ZrO2陶瓷材料主要适用于在1000℃左右工作的热障涂层,而不易用作新型高温热障涂层表面陶瓷层材料。随着航空发动机技术的发展,化学式为A3+2B4+2O7焦绿石结构的陶瓷材料有望替代氧化物稳定的ZrO2陶瓷,根据声子导热理论和晶体化学原理,选用合适的氧化物对A3+2B4+2O7型陶瓷材料进行掺杂进一步降低其热导率并改善热膨胀系数,将为热障涂层技术应用开辟广阔的空间。

发动机高温部件的陶瓷材料应用及性能测试

回顾了陶瓷发动机研究进展的主要历程。着重介绍高温热机部件用的氮化硅陶瓷和莫来石涂层等材料的性能改进和热机环境下测试评价。

聚丁二酸丁二醇酯在生物材料领域的研究进展

综述了生物降解 PBS 在生物相容性、反应活性及降解性能方面的改性研究进展,并简要介绍了其在生物材料领域的应用情况。目前的研究表明,通过共聚、共混等改性方法可以改善 PBS 的亲水性、反应活性、生物相容性及降解行为。

无压浸渗制备Si_3N_4/AlN-Al复合材料的力学性能

采用优化的无压浸渗制备工艺(氮气气氛,950℃下浸渗4h)制备具有不同陶瓷含量的Si3N4/AlN-Al复合材料,分析了复合材料力学性能随陶瓷含量变化的规律以及复合材料的断裂特征。结果表明,随着Si3N4多孔预制体陶瓷体积分数从30.2%增加到60.6%,无压浸渗制得的复合材料单轴压缩强度从620MPa增加到1728MPa,抗弯强度从429.8MPa增加到672.4MPa,硬度(HRA)从55增加到83,而断裂韧度则从10.55MPa.m1/2下降到2.26MPa.m1/2;SiN/AlN-Al复合材料内的裂纹主要在"残留的粗大SiN颗粒"、"疏松区"和"粗大的MgSi相"3种区域萌生。

挤压铸造B_4C_p/2024Al复合材料力学性能研究

采用挤压铸造工艺制得粒径分别为25μm和50μm、体积分数为50%的两种B4Cp/2024Al复合材料。测试了复合材料的密度、硬度、抗弯强度、静态压缩强度、断裂韧度;采用霍普金森压杆装置研究了复合材料在高应变速率下的压缩强度。研究结果表明,50%B4Cp/2024Al复合材料的密度约为2.7g/cm3,硬度(HRA)为60;25μmB4Cp增强的复合材料抗弯强度为527MPa,断裂韧度KIC达到13.56MPa.m1/2,而静态压缩强度为797.5MPa,其性能显著高于50μm粒度B4C增强的复合材料。细颗粒增强的复合材料动态压缩强度高于粗颗粒增强的复合材料;应变相关的损伤演化使得复合材料表现出应变软化现象,相关损伤导致压缩强度呈现应变率不敏感甚至是负敏感特征。

钨丝/锆基非晶合金复合材料的动态力学特性

研究不同体积分数的 W丝 / Zr基非晶合金复合材料的应力 -应变响应和动态断裂特征以及断口形貌 .利用Hopkinson压杆冲击加载装置和扫描电子显微镜 (SEM)以及 X射线衍射 (XRD) ,对圆柱形复合材料试样进行了相关研究 .研究结果表明 :Zr基非晶合金复合材料具有很高的动态压缩强度 ,随着 W丝体积分数的增加 ,材料的动态压缩强度也增加 ,当 W丝体积分数达到 6 0 %时 ,复合材料动态压缩强度达到 2 6 5 0 MPa;断裂表面呈现剪切与 W丝劈裂、屈曲混合破坏模式 ;