2011中国材料研讨会 5.17-5.20 北京 国家会议中心
O.先进空天材料
分会主席：武高辉、马朝利、孟松
O1单元：5月19日上午 主持人：马朝利，姜龙涛
8：30---8：55 am O1
特邀报告：未来空间机械系统对新材料的需求 马海全；航天科技集团五院总体部
8：55--9：20 am O2
特邀报告：金属基复合材料空间应用研究进展及其展望
武高辉；哈尔滨工业大学
9：20---9：35 am O3
轧制及再结晶工艺对Fe-25Cr-16Co-3Mo-1Si合金的组织织构与性能影响
孙学银，韩志宇，甄良；哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院
本文采用金相显微镜、透射电子显微镜（TEM）、X-ray衍射（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）等分析手段研究了轧制变形及再结晶退火过程Fe-25Cr-16Co-3Mo-1Si合金组织结构的演化规律，并对其磁性能变化进行了深入分析。通过XRD分析，其结果表明轧制过程中产生一定的{100}面织构取向，而{100}面织构在退火后逐渐消除。EBSD结果分析表明，合金轧制后经1150oC?2min退火后还可保存一定的织构取向，其中变形量为40%时的织构为立方织构，70%时织构为{100}<001>?<011>织构。高温短时间退火使合金具有较好的磁性能。
9：35--9：50 am O4
石英纤维表面POSS/PI杂化膜制备及耐酸蚀性研究
邵运英，张兴文，周玉祥；哈尔滨工业大学理学院
高温透波材料是高速精确制导航天武器的基础，硅
质纤维增强磷酸盐基复合材料已广泛应用于航空航天透波材料领域，为防止磷酸盐基体的酸性腐蚀作用，本文采用石英纤维表面涂覆杂化膜，增强石英纤维的功能性。以仲丁醇铝、硅烷偶联剂为前驱体，采用溶胶-凝胶法合成了Al2O3-POSS杂化膜。通过FT-IR对复合溶胶成分进行分析，利用XPS分析不同石英纤维表面处理方法对纤维表面成分变化的影响，最后通过SEM测试纤维表面膜层形貌。结果表明：涂覆有Al2O3-POSS杂化膜的石英纤维常温条件下膜层均匀，结构完整，可作为硅质纤维增强磷酸盐的腐蚀防护涂层。
9：50---10：05 am 休息
10：05---10：20 am O5
不同粒子辐照环境 FeAI软磁合金的缺陷演化研究 杨丽，甄良，刘艳红；哈尔滨工业大学
针对卫星磁力矩器用FeAl软磁合金，采用加速器模拟空间辐照环境研究不同辐照条件下合金的损伤特征，并通过正电子湮没技术分析了合金在质子、电子辐照过程中的缺陷变化情况。研究表明辐照使FeAl软磁合金的矫顽力增加及磁导率下降，而饱和磁化强度变化不明显。吸收剂量为750Mrad时1.2MeV电子辐照后矫顽力增加63.1%，8MeV质子辐照后为109%。正电子湮没分析结果表明,辐照后FeAl合金中总的点缺陷增多，同电子辐照相比，质子辐照在FeAl合金中引入了更多的点缺陷，同时在辐照过程中存在明显的单空位体聚集和空位团的长大。
10：20---10：35am O6
TC21钛合金电子束焊接接头微观组织分析
倪家强，刘艳梅，高峰；沈阳飞机工业(集团)有限公司
对TC21钛合金进行了真空电子束焊接，观察分析
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了焊缝的宏观几何特征和平行型焊缝接头的微观组织。结果表明，根据焊缝几何特征的不同，焊缝接头分为锥型，平行型和钉型三种类型。根据平行型接头组织特征的不同可以将接头分为焊缝区、热影响区、熔合区以及未受影响的母材区。焊缝内为柱状β晶，其内为马氏体针。热影响区又分为三个区域，即等轴晶区、完全β化区和不完全β化区。石英纤维表面Al2O3-POSS杂化膜的制备与表征 张颖，张兴文，周玉祥；哈尔滨工业大学理学院
O2单元：5月19号下午 主持人：武高辉，董尚立
13：30---13：55 am O11
熔合区内柱状晶和热影响区等轴晶联生，保证了可靠连接。马氏体的析出与峰值温度和冷却速度有关。
10：35---10：50 am O7
Investigation on atomic oxygen erosion resistance of epoxy-silsesquioxanes/polyimide hybrid films Xingwen Zhang，Yunying Shao，Jinghe Wang；Departments of Chemistry, Harbin Institute of Technology
10：50---11：05 am O8
石英纤维表面POSS/PI杂化膜制备及介电性能研究
周玉祥，张兴文；哈尔滨工业大学理学院
11：05---11：20 am O9
飞灰空心球/6061铝基复合材料的压缩变形特征与吸能特性
邹林池，张强，苏航；哈尔滨工业大学金属复合材料与工程研究所
封闭孔泡沫金属基复合材料具有低密度、阻尼、吸声、减震以及冲击系能等特性，在未来空间站的防冲击、噪声防护中显示出优良的应用前景。本文采用粉煤灰空心漂珠为增强体，6061铝合金为基体，采用挤压铸造法制备了一种孔隙率约45%的闭孔复合材料。准静态、动态压缩试验表明，材料在1e-3、3000s-1应变率下的屈服强度分别为45MPa、58MPa，相应的吸能能力为48.1MJ、80MJ。金相照片显示，在受压过程中空心球破碎，球内空间被填充，直至材料被压实，是微孔复合材料具有高吸能能力的主要原因，同时，检测出该材料具有良好的声屏蔽效果。
11：20---11：35 am O10
特邀报告：航天器材料在轨退化规律及预测理论与方法
何世禹；哈尔滨工业大学
13：55---14：20 am O12
特邀报告：高模量碳纤维在卫星结构上的应用 黎昱；航天科技集团529厂
14：20---14：35 O13
精密仪表材料SiC/Gr/Al 的性能研究
冷金凤，姜龙涛，张强；济南大学材料学院
目前，惯性器件采用的主要为铝合金，它具有密度小、接近铍合金，优良的导电和导热性能，具有不锈钢的比强度和优良的力学性能且工艺性能优异。但铝合金也存在一些缺点，如热膨胀系数比较大、结构受热变形较大、刚性较差、尺寸稳定性差，而这正是惯性器件的大忌，如用在惯性平台上将影响使用精度。铍材具有许多优异的物理性能，如密度小，为铝合金的三分之二，为钢的四分之一；弹性模量为309GPa ，大约是铝的4倍，钛的2.5倍，钢的1.5 倍。特别是从室温到615℃范围内，比刚度大约是钢、铝、钛的6倍；热容量大：室温下比热容为1.8828J/g.K, 是比热容最大的一种金属，比其他金属吸收的热量多，这一特性可以保持到熔点；机械强度高为350MPa~850MPa， 特别是在800℃时仍有可使用的强度。但铍及其合金材料的粉尘对人体有害，加工须特殊的条件，并且其脆性较大，表面质量很容易损伤，同时价格很贵。复合材料的出现在根本上解决了这个问题，美国在八十年代末期首次批露了研制出一种仪表基SiCp/Al复合材料，并将该种材料应用于某型号导弹的惯导制导测量仪表中，取代以前使用的铍材。我国近十年来开始了仪表级SiCp/Al复合材料的制备及在惯性器件方面的应用研究，但由于其在加工过程中对刀具材料的磨损严重，很难保证其尺寸精度，同时带
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来昂贵的加工成本。因此，借鉴灰铸铁的加工理论，
设计易加工的SiC/Gr/Al复合材料替代SiC/Al复合材料。研究结果表明，挤压铸造制备的SiC/Gr/Al复合材料致密且颗粒增强体分布均匀，添加3%~5%石墨，切削刀具寿命提高40%~130%，拉伸强度和弹性模量分别高于400MPa和150GPa，微屈服强度高于铝合金和铍，且阻尼损耗因子为2×10-2。石墨添加的SiCp/Al复合材料，其加工性能改善，阻尼性能提高，同时力学性能和微屈服强度满足精密仪表材料的需求，有望成为新型精密仪表材料。
14：35---14：50 O14
ZrO2含量对ZrO2p(3Y)/BN-SiO2复合材料的力学及抗等离子体侵蚀性能的影响
段小明，贾德昌，孟庆昌；哈尔滨工业大学
BN陶瓷具有耐热性高，化学稳定性好，易于机械加工，绝缘性好的优点，且其有合适的二次电子发射系数，但其抗等离子体侵蚀性能差，严重影响了其在等离子体发动机上的应用。ZrO2的力学性能和耐磨性能较好，将其作为第二相可望改善BN陶瓷的抗侵蚀性能。本文采用热压烧结的方法制备了不同ZrO2含量的ZrO2p(3Y)/BN-SiO2复合材料，复合材料中h-BN、m-ZrO2、t-ZrO2和非晶SiO2相共存。随着ZrO2含量的提高，复合材料的致密度和t-ZrO2的相对含量也随之升高。复合材料的抗弯强度和弹性模量随着ZrO2含量的增加而逐渐增大，ZrO2含量为20%时达到最高值，分别为320.6MPa和92.3GMPa；复合材料的断裂韧性随着ZrO2含量的增加，先增加后下降。在ZrO2含量为15%时达到最高值3.6MPa?m1/2。抗热震性能随烧结温度的升高而先升高后下降。通过对热震后试样表面及断口的观察，发现试样表面生成的致密B2O3膜会阻止内部BN发生氧化，而热应力引起的裂纹扩展则是是复合陶瓷剩余弯曲强度下降的主要原因。复合材料的抗等离子体侵蚀性能随ZrO2含量的增加呈现先增长后下降的趋势，侵蚀后的样品表面呈现凹凸不平的形貌。
14：50--15：05 O15
Cf/Mg复合材料二维各向同性设计
宋美慧，修子扬，陈国钦；黑龙江省科学院高技术研究院新材料研究所
连续纤维增强复合材料，以其高比强度、高比刚度、低膨胀的优良特性而被广泛应用于国民经济的各个领域。这其中的连续碳纤维增强镁基(Cf/Mg)复合材料，更是以其比强度和比刚度居于可用结构材料之首，而在航空航天等高精尖领域显示出巨大的应用前景。它可以作为新型结构材料替代传统铝合金、镁合金应用于空间技术领域。如可以将Cf/Mg复合材料用于制造火箭发动机的外壳、导弹仪器舱、卫星天线、航天站安装板及光学测量系统中的光学反射镜、或是反射镜的支架等。但是由于纤维性能各向异性，导致单向复合材料很难达到安全及稳定性要求。所以实际应用中常采用纤维多角度排列层合板，并通过改变复合材料中纤维含量及铺设方式，使其达到热膨胀系数在较大温度范围内近似为零，并且在二维平面内近似各向同性。对于纤维多角度排列复合材料而言，一般采用层合板的铺层方式。在以往的研究中，层合板的计算多以纤维增强树脂基复合材料为主，对金属基复合材料的研究较少。而且，对于层合板的研究大多以比较理想的铺层为研究对象，同时主要借助于经典层合板理论，研究平面内的某特定方向，并不能得到所有方向的材料性能参数。本文在对单向Cf/Mg复合材料的性能，进行各向异性研究的基础上，结合相关弹性模量及热膨胀系数预测方法，建立了适用于连续纤维增强金属基复合材料的二维各向同性设计方法。通过该方法计算得到满足二维平面内各向同性要求的纤维排列方式，并以此为理论基础采用压力浸渗法制备出准各向同性2D-Cf/Mg复合材料。对其显微组织、热膨胀及力学性能进行研究表明，2D-Cf/Mg复合材料基本性能具有明显的各向同性特征。
15：05---15：20 O16
5A06铝合金及铝基复合材料薄板的高速撞击行为研究
丁伟，修子扬，张东华；哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
随着空间发射活动的愈加频繁，空间碎片数量飞速增加，对未来飞行器的空间安全性带来威胁。本文为研究防空间碎片撞击材料以及材料在空间碎片
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撞击下的损伤行为，采用压力浸渗法分别制备了Tif/Al、Tif/Cf/Al、Cf/Al复合材料。以直径为0.8mm~2.0mm的铝弹丸，在2.5km/s的速度下撞击轧制过的5A06铝合金板和上述复合材料薄板，试验复合材料的抗高速撞击能力。从击穿材料需要的弹丸临界直径上判断，Tif/Al复合材料的效果最好，属基复合材料，具有高比强度、高比刚度、低膨胀、高尺寸稳定性、优异的空间性能，是一种具有极大发展潜力的新型空间材料。
16：05---16：20 O19
SiCp/Al复合材料在空间领域中应用展望 铝合金、Tif/Cf/Al复合材料、Cf/Al复合材料的效果依次下降。测量并比较各种材料的弹丸直径与坑深关系发现，Cf/Al复合材料、Tif/Cf/Al复合材料、Tif/Al复合材料、5A06铝合金的弹丸直径与坑深比依次减小。
15：20---15：35 休息
15：35---15：50 O17
Grf/6061Al复合材料表面稀土转化膜耐蚀性能研究
刘炎，邢春英，王春雨；哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
碳纤维增强铝基复合材料因为其潜在的高比强度、高比模量等优异的力学性能，在宇航领域有着极广泛的应用前景。然而，石墨纤维增强铝基复合材料在使用过程中极易发生点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等形式的破坏。本文利用SEM、EDS、全浸泡试验、极化曲线测试等手段，对Grf/6061Al复合材料表面不同成膜时间的稀土转化膜耐蚀性能进行了研究。结果表明：成膜30min的复合材料试样的耐腐蚀性能不佳甚至比无膜层试样试耐蚀性有所降低。复合材料经120min成膜后，材料表面已经完全被稀土转化膜所覆盖，有效地阻碍了O2的转移、传递和Al的腐蚀，所以能有效地保护材料。
15：50---16：05 O18
光学级金属基复合材料在空间的应用 刘冀念；中国宇航员训练中心
本文以空间光学结构为应用背景，分析了空间光学结构材料所需要其具备的性能要求，介绍了光学级SiCp/Al复合材料、结构级Cf/Al复合材料和光学级Cf/Mg复合材料的性能及空间应用情况，光学级金
王怡灵；中国宇航员训练中心
本文以空间环境为应用背景，分析了空间环境对材料的性能要求，介绍了SiCp/Al复合材料的性能特点：SiCp/Al具有比强度高、比刚度高、低膨胀、高尺寸稳定性、优异的空间性能，是一种具有极大发展潜力的新型空间材料，将在空间飞行器结构、空间惯性器件、空间光学反光镜和空间飞行器电子封装器件上有着广泛的应用。
16：20--16：35 O20
纳米二氧化硅填充橡胶材料研究
李岩，宋美慧；黑龙江省科学院高技术研究院新材料研究所
随着航空航天技术的发展，对于应用于航天材料的橡胶材料在性能方面提出了更高的要求。国内外的学者致力于研究各种补强材料填充橡胶，以此来提高橡胶材料的耐磨性能，抗氧化性能以及耐热性能等等，使其在航天航空领域有更加广泛的应用。本文介绍了补强材料——纳米二氧化硅的制备方法以及其表面改性工艺，概述了国内外关于纳米二氧化硅填充橡胶材料的研究进展，指明了高性能橡胶材料的发展方向。
16：35--16：50 O21
TiB2P/6061Al复合材料的高温强化机理研究
周志嵩，苟华松，姜龙涛；哈尔滨工业大学金属复合材料与工程研究所
采用压力浸渗法制备了体积分数分别为15%、20%和25%的TiB2P/6061Al复合材料，以10:1的挤压比在一定的温度下进行热挤压。利用万能电子拉伸试验机对热挤压前后的TiB2P/6061Al复合材料在100℃、200℃、300℃、400℃下的高温拉伸性能进行了测试。利用TEM观察了复合材料在高温拉伸后的显微组织。利用SEM进行了复合材料的高温
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2011中国材料研讨会 5.17-5.20 北京 国家会议中心
拉伸端口观察。结果表明：热挤压可有效提高TiB2P/6061Al复合材料的高温拉伸性能，高温抗拉强度随着TiB2颗粒含量增加而提高，随着温度的上升而下降；延伸率随温度升高呈现先上升后下降的规律，200℃拉伸时延伸率最高；随着拉伸温度的升高位错强化、沉淀强化效果逐渐消失，400℃时界面强化是复合材料的主要强化机制。 16：50---17：05 O22
泡沫金属Ni-Fe-Cr组织及力学性能研究
庞秋；修子扬；姜龙涛；哈尔滨工业大学金属复合材料与工程研究所
本文采用固体粉末法制备了Ni-Fe-(13.8-25.7)Cr开孔泡沫材料。研究了不同保温时间对泡沫Ni-Fe-Cr准静态压缩性能及能量吸收特性的影响。实验结果表明：泡沫Ni-45Fe三明治夹层，有利于缩短泡沫Ni-Fe-Cr合金化时间。在1200℃真空热处理保温12h条件下，Cr元素与Ni、Fe元素之间的扩散充分，形成(Fe, Ni)、(Ni, Fe, Cr)无限固溶体结构。泡沫Ni-Fe-Cr准静态压缩应力-应变曲线比初始泡沫Ni-45Fe提高明显。经计算得到泡沫Ni-Fe-Cr理论屈服强度值 与实际值进行对比，得出泡沫Ni-Fe-Cr实际屈服强度比理论值分别提高了19%和93%。泡沫Ni-Fe-Cr能量吸收值随着Cr含量的增加而增大，其中单位体积的泡沫Ni-Fe-25.8Cr能量吸收最大值为1.47MJ/m3，比泡沫Ni-45Fe能量吸收值增加了3.5倍。
O3单元：5月20号上午 主持人：孟松，吴宜勇
8：30---8：55 am O23
特邀报告：纤维复合材料缠绕技术在空间结构上的应用
林再文；哈尔滨玻璃钢研究院
8：55---9：20am O24
特邀报告：空间材料表面功能化研究进展及应用 吴晓宏；哈尔滨工业大学
表面处理不仅可以提高空间材料的性能，确保空间产品使用可靠性和安全性，还可以实现器件多功能化，因而在空间产品设计中占有重要地位。航天科
技进步与表面功能化处理技术发展密不可分。随着空间飞行器高可靠和长寿命发展要求，对材料表面处理提出更高要求，本文叙述了实现空间材料导电、热控、强化和防腐等功能所采取表面处理技术的应用现状以及其发展趋势。
9：20---9：35 am O25
钨丝增强铜合金复合材料的制备及其力学性能研究
吴哲，康鹏超，陈国钦；哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院
通过真空压力浸渗的方法制备出钨丝增强铜合金复合材料。用扫描电镜（SEM）对复合材料的微观组织进行观察，发现在复合材料的界面存在明显的反应物。用万能电子试验机对复合材料进行静态压缩试验，试验温度分别为20℃、200℃、400℃、600℃。结果表明：钨丝直径越小，复合材料的强度越高。当钨丝直径为0.1mm，试验温度为20℃时，复合材料的压缩强度可以达到2000Mpa。同时发现随着试验温度的升高，复合材料的压缩强度逐渐降低。当钨丝直径为0.25mm，试验温度为600℃时，复合材料的压缩强度仅为1100Mpa。对压缩后的复合材料进行扫描观察，发现复合材料的破坏主要有鼓肚、界面开裂、钨丝内部开裂、钨丝拔出和钨丝弯折等形式。
9：35---9：50 am O26
Hot deformation behavior in Al–Mg alloy DIAO Haoyan，MA Chaoli，Rehan Qayyume，WANG Tingting，ZHAO shasha；北京航空航天大学材料科学与工程学院
9：50---10：05 am O27
CaO-BaO-Al2O3系统红外玻璃的形成及制备 刘永华，祖成奎，赵慧峰；中国建筑材料科学研究总院
铝酸钙系统玻璃是一种非晶态红外材料，易于制备成任意形状的制品，以氧化铝、碳酸钙等为主要原料，通过熔融冷却法生产，过程简单，生产成本低廉，此外该玻璃具有类似于蓝宝石的红外透过性能，硬度是多光谱ZnS的4倍多（750 kg/mm2），
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