2011中国材料研讨会 5.17-5.20 北京 国家会议中心
因此是一种非常优良的中波红外材料。通过添加BaO增加了铝酸钙玻璃的成玻能力，确定了CaO-BaO-Al2O3三元系统的成玻范围:25～45（mol%）的Al2O3，45～65 (mol%) 的CaO， 0～18（mol%）的BaO，在成玻区域内采用Hruby值研究Al2O3/CaO值和BaO含量对系统成玻能力的影响，发现当Al2O3/CaO值为0.60、BaO含量为8 量开发的新型超高强度铝合金，广泛用于航空、航天工业。近年来，随着现代工业的飞速发展，对7xxx系铝合金的强度、韧性以及耐磨性，耐蚀性能等提出了更高的要求。微弧氧化技术是在传统的阳极氧化的基础上，进一步提高电压对金属或其合金进行表面处理，利用该技术可直接在Al，Ti，Mg金属及其合金表面原位生成具有优良的耐磨、耐蚀及绝mol%时，系统的成玻能力最强。以成玻能力最好的56CaO-8BaO-36Al2O3组成为基础，将真空烧结后几乎不含“水”的玻璃配合料分别在大气保护、干燥氮气保护和干燥氮气保护+CCl4搅拌等三种不同的条件下进行熔制，研究玻璃的红外透过光谱和残余水分含量，7mm玻璃在2.9微米的透过率接近84%，残余水分含量仅为0.0037，结果表明：采用干燥氮气保护+CCl4搅拌的方法，基本消除了OH-1的影响。
10：05---10：20 am 休息
10：20--10：35 am O28
空间用聚酰亚胺表面连续离子层吸附反应法制备氧化铝薄膜
石亚平，吴宜勇，高燕；哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨商业大学
采用连续离子层吸附反应法（Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction method , SILAR）在聚酰亚胺基体上制备纳米氧化铝薄膜，优化了制备的工艺参数。利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）、高精度薄膜厚度测量系统（Film TekTM 2000 PAR）和接触角仪（Contact Angle）表征了Al2O3纳米薄膜生长形貌、成分、生长速度和表面活性演化过程。研究结果表明，SILAR法沉积氧化铝薄膜是以岛状形核、层状生长，生长速度为1.0 nm/cycle。薄膜表面活性随循环次数和时间分别呈规律性变化。
10：35---10：50 am O29
航空用高强铝合金微弧氧化陶瓷层的组织与性能 刘万辉，薛文斌，鲍爱莲；哈尔滨工程大学，黑龙江科技学院
7XXX系铝合金是通过提高Zn，Mg，Cu等元素含
缘性能的陶瓷膜，从而扩大了轻合金的使用性能及应用范围。本文在硅酸盐体系碱性溶液中采用微弧氧化技术对7XXX系铝合金进行微弧氧化处理，在其表面制备陶瓷膜，通过扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了微弧氧化膜层的微观形貌、物相组成；涂层测厚仪测定分析涂层厚度变化规律，测试陶瓷层的硬度，并通过球-盘摩擦磨损试验机测定了涂层的耐磨性。结果表明：陶瓷层主要由α-Al2O3和FeAl3等相构成，硬度从基底到表面呈梯度分布，膜层表面存在很多微孔，表面硬度约为930HV，其耐磨性显著优于基体。
10：50---11：05 am O30
超轻高强镁锂基合金及其复合材料研究进展
吴国清，张清清，张美娟；北京航空航天大学材料科学与工程学院
Mg-Li基合金及其复合材料作为二战后新兴的超轻金属结构材料，以其高的比强度、比刚度，良好的阻尼减震及电磁屏蔽性，在航天、航空、现代兵器等军工领域与交通运输、电子包装、体育用品等民用领域具有广阔应用的前景，因而备受研究者关注。本文介绍了国内外Mg-Li基合金及其复合材料的研究进展、应用状况、组织性能、制备方法及加工工艺，对当前Mg-Li基合金及其复合材料的基本状况进行了较为系统性的阐述；重点回顾了金属间化合物颗粒增强Mg-Li基复合材料的研究进展；最后，基于目前镁锂基合金及复合材料发展所面临的机遇和主要问题，对 Mg-Li基合金及其复合材料的未来研究方向及发展趋势进行了展望。
11：05---11：20 am O31
热循环在1420Al-Li合金焊缝诱发热应力的数值模拟
耿洪滨；哈尔滨工业大学材料学院
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建立了平面应力状态的双晶粒模型。利用双晶粒模型和有限元方法对热循环作用下1420 Al-Li 合金焊缝中所诱发的热应力进行了数值模拟，并观察了热循环前后焊缝的显微组织，讨论了热应力对焊缝组织的影响。分析和试验结果表明，在热循环温度场作用下， 由于晶粒的不同晶向上热膨胀系数和弹性模量不同，可在晶界附近产生交变的错配热应力和应变。当处于热循环的上限和下限温度时， 晶界附近的热应力达到极大值。而交变的热应力导致焊缝显微结构发生变化，表现为从晶界处向晶内发射位错；位错在晶界处塞积；位错密度升高。
11：20---11：35 am O32
热处理工艺对SI3N4P/2024Al复合材料力学性能的影响
马康，修子扬，邢亮亮；哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院
本文选用2024铝合金为基体， 粒径为1.5μm的Si3N4颗粒为增强体，采用压力浸渗法制备了体积份数为45%的Si3N4颗粒增强2024铝基复合材料。在此基础上利用硬度测试、差位扫描量热分析(DSC)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验等分析测试手段对该材料的时效行为进行了研究。结果表明Si3N4颗粒的加入抑制了GP区的形成，使S＇相的析出变得容易。热处理状态对复合材料的弹性模量影响不大，但热处理状态对抗拉强度的影响较明显，160℃下峰时效时材料的抗拉强度最高，为360.1MPa。综合时效硬化曲线和拉伸性能测试，Si3N4p /2024Al复合材料在热处理工艺为：495℃/1h固溶淬火 + 160℃/8h时效时所得的各项力学性能最佳。
O4单元：5月20号下午 主持人：武高辉，张强
13：30---13：45 pm O33
Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的显微组织与力学性能 徐超，陈晓江，郑明毅；哈尔滨工业大学
采用半连续铸造技术制备了质量优良的大型超高强稀土Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金铸锭，铸锭直径达350mm，长度达3m，重量约500kg。对铸态和挤压
态合金的显微组织和力学性能进行了研究。
13：45--14：00 pm O34 TB2合金低温力学性能研究
吕钢，董尚利，耿洪滨；哈尔滨工业大学材料科学与工程学院
对固溶态和时效态TB2合金在77K~293K条件下进行了拉伸试验和摆锤冲击试验，利用扫描电镜（SEM）对断口进行了观察，考察了温度对TB2合金拉伸性能、冲击性能及拉伸和冲击断裂特征的影响。研究结果表明：随着试验温度的降低，TB2 合金的抗拉强度与屈服强度单调增加，延伸率显著下降，冲击吸收能呈降低趋势；固溶试样拉伸断口为沿晶+韧窝断口，随着温度降低，沿晶特征明显；固溶试样冲击断口呈韧脆混合断口，293K~173K条件下断口形貌具有沿晶+韧窝特征，随着温度的降低，韧窝逐渐减少，并出现二次裂纹，在78K条件下，断裂方式为解理+沿晶韧窝，断口形貌中伴有河流花样特征。时效试样拉伸断口呈韧脆混合断口，随着温度降低，脆性断口变为主导；时效试样冲击断口形貌为沿晶+韧窝，伴有撕裂棱和二次裂纹，在78K条件下，呈现显著的沿晶断裂特征。
14：00---14：15 pm O35
从合金化、相计算和力学性能分析的结果纵观超高强铝合金的发展
聂宝华，刘培英，周铁涛；北京航空航天大学材料学院
本文对商业7000系超高强铝合金、高锌、高铜喷射沉积超高强铝合金和含锂超高强铝合金的成分、性能及热力学相计算的结果进行了系统的对比分析。基于分析结果作者对超高强铝合金的成分、相组成和性能的关系提出了自己的认识，总结了超高强铝合金的发展规律，探讨了超高强铝合金成分设计与组织优化的原则。
14：15--14：30 pm O36
硼化锆-碳化硅基超高温陶瓷高温氧化微观机制研究
张跃，田成益，高栋；北京航空航天大学材料科学与工程学院；空天材料与服役教育部重点实验室
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硼化锆-碳化硅陶瓷因具有优异的高温机械性能、良好的高温抗氧化/抗烧蚀性能及相对较低的密度而被认为是最有应用前景的近空间飞行器热防护系统候选材料，高温氧化是限制其应用的主要障碍，也是当前超高温陶瓷领域研究的热点。本研究针对硼化锆-碳化硅陶瓷材料的高温氧化问题，从材料常压氧化行为入手，分析了常压氧化过程中材料的微观结构演变过程，并采用热力学和动力学方法揭示了材料氧化的机制，探讨了影响材料常压氧化行为的因素；在此基础上，对材料在低氧分压下的氧化行为进行了深入研究，探讨了总压、氧分压及材料化学组成对材料在低氧分压下氧化行为的影响。为模拟材料在近空间中的氧化行为，对原子氧和臭氧在材料表面的吸附行为进行了研究，并采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和X-射线光电子能谱(XPS)分别对原子氧在ZrB2(0001)表面和ZrB2-(ZrC)-SiC陶瓷表面的吸附行为进行了分析，并对原子氧吸附及臭氧吸附对材料高温氧化行为的影响进行了研究。此外，初步研究了高温臭氧环境下ZrB2-(ZrC)-SiC陶瓷的氧化行为。其中研究了ZrB2-SiC超高温陶瓷在大气压为5.3 KPa 和12.1 KPa条件下的氧化行为，而低大气压是通过控制进入炉子中气体的速度来控制。实验结果表明ZrB2-SiC超高温陶瓷的抗氧化性能随着大气压的降低而减弱。在较高的大气压下，SiC含量高可以提高ZrB2-SiC超高温陶瓷材料的抗氧化性能；但是在较低的大气压下，SiC含量高反而减低ZrB2-SiC超高温陶瓷材料的抗氧化性能。另外，ZrB2-SiC超高温陶瓷在大气压为12.1 KPa条件下氧化，尽管SiC发生了活性氧化，但是整个氧化动力学过程还是符合抛物线规律。
14：30--14：45 pm O37
the Influence of High Temperature Retrogression and Re-aging Treatments on Microstructures and Prope
Baohua Nie，Peiying Liu，Tietao Zhou；Department of Materials Science and Engineering, Beihang University
14：45--15：00 pm 休息
15：00--15：15 pm O38 酸沉淀法制备微细钨粉
李艳军，林涛；北京科技大学材料学院
本文以钨酸铵为反应原料，在超声和机械搅拌下与强酸发生化学反应得到钨酸沉淀，再经干燥、研磨、过筛后在常规氢气炉中进行还原得到钨粉，文中研究酸的种类及用量和分散剂对钨粉粒度、颗粒形貌及分散程度的影响。结果表明，强酸种类及用量都对钨粉形貌产生影响，当硝酸与钨酸铵的比例为34：100时所得钨粉粒度均匀且近乎球形。此外，在相同的反应溶液中加入表面活性剂十二烷基硫酸钠可使钨粉粒度更均匀，颗粒更分散，形状为球形。
15：15--15：30 pm O39
不同粒子辐射条件下CMOS器件电离辐射损伤效应研究
刘超铭，李兴冀，耿洪滨；哈尔滨工业大学
航天器在轨服役期间受到空间高能带电粒子辐照环境的影响，会导致内部的电子元器件出现异常或失灵。CMOS器件对电离辐射效应较为敏感，因此深入开展CMOS器件电离辐射损伤效应研究，有着重要的理论及工程意义。本文主要针对CC4013型CMOS集成电路的电离辐射损伤效应进行研究与分析。选取质子、电子和Br离子等多种辐射源进行辐照试验，得到CC4013集成电路电性能参数随吸收剂量的变化关系。辐照试验结果表明，在不同种类辐照源的条件下，随着辐照吸收剂量的增加，CC4013器件的电性能参数都有明显的退化趋势，且不同种类的辐照源对CC4013器件的性能参数有着不同的影响。相同吸收剂量下，1MeV电子对CC4013器件的阈值电压参数影响最大，5MeV质子其次，60MeV Br离子的影响最弱。
15：30--15：45 pm O40
2Cr13钢离子渗氮层在真空中脂润滑条件下摩擦学行为
杨剑群，刘勇，叶铸玉；哈尔滨工业大学
针对2Cr13钢渗氮层在空间应用的需要，系统研究渗氮层在真空中脂润滑条件下的摩擦学行为，将具
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有重要的理论与工程实际意义。本文利用销-盘式摩擦磨损试验机对2Cr13钢离子渗氮层进行了系统的真空滑动摩擦磨损试验。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对渗氮层的磨损机制及润滑脂与渗氮层表面之间的相互作用进行了分析。试验结果表明：随着载荷和滑动速度的增加，脂润滑条件下渗氮层的磨损机制呈现由轻微磨损向轻微复合磨损机制转变。2Cr13钢离子渗氮层与PFPE润滑脂在真空摩擦磨损过程中发生化学反应。增加载荷和滑动速度会加速PFPE润滑脂与渗氮层之间的反应，导致高载荷和高滑动速度时磨损表面出现疲劳点蚀坑。
15：45--16：00 pm O41
Al-Sr-Ti-B联合细化变质剂对Al-10%Si合金组织和性能的影响
陈邵龙，赵娜娜，郝丽荣；河北四通新型金属材料股份有限公司
Ti能显著细化铝合金的晶粒，Sr是铝合金的主要变质元素，B影响铝合金中有效核心的形成。但是，细化变质剂中TiB2容易与杂质Zr、Cr等元素发生毒化而降低细化作用，此外，B还会与Sr生成SrB6而破坏Sr的变质效果。因此，控制好细化变质剂中Ti，Sr，B的比例是制备联合细化变质剂的关键。优质的Al-Sr-Ti-B联合细化变质剂是基于Sr的变质作用与Al-Ti-B中间合金的变质细化作用的叠加并将B的毒化作用达到最低而制备的铝基中间合金。另一方面，亚共晶 Al-Si 合金具有密度小，优异的铸造性能和切削加工性能等优点，广泛运用于航天、汽车、摩托车以及其他运载工具上。亚共晶 Al-Si 合金的力学性能取决于初晶α-Al相、共晶硅，二次金属间化合物以及夹杂物和针孔的大小、形状和分布。对于含硅量大于6%的Al-Si合金，人们通常比较重视对共晶硅的细化与变质来提高合金的力学性能。因此，本文研究了用熔盐体系铝热还原法和对掺法联合制备几组不同成分的Al-Sr-Ti-B联合细化变质剂对亚共晶Al-10%Si合金组织和性能的影响。结果表明：变质剂对合金组织具有明显的细化作用；变质剂含量、变质温度、变质时间、浇注温度等工艺参数对合金组织细化及力学性能的影响显著，Sr、 Ti和B分别为10%，1%，
0.2%成分下的变质剂加入量为0.8%的Al-10%Si合
金，在680℃浇注，保温50min后，晶粒度到达100～150μm，达到最佳变质及细化效果，此时的抗拉强度为203MPa，延伸率为5.57%，布氏硬度为57.9；升高浇注温度，晶粒度提高，力学性能下降。
16：00---16：15 pm O42
实现薄层微波红外一体化隐身材料的技术途径 邢孟达，周忠祥，孟庆鑫；哈尔滨工业大学物理系
在国防和军事领域中，武器装备的隐身能力受到越来越高的重视，拥有隐身能力的武器装备往往对战局起到决定性的作用。为了不影响武器的性能，隐身材料的厚度越薄越好，本文讨论厚度在1mm以内的微波红外一体化隐身涂层的设计和制备途径。在微波吸波涂层的表面再涂覆一层红外隐身涂层，既能使微波可以顺利穿透红外层进入到吸波层进行损耗和衰减，又能使整个涂层的红外性能由表面的红外层决定。利用遗传算法对已知电磁参数的六种性能优越的吸波材料进行优化设计，得到了三层总厚度仅仅0.94mm，在8~12GHz波段反射率可以达到10dB的优化结果。按照优化结果进行了涂层的制备和测量，实测吸波曲线与优化结果基本一致。用特殊形状的铝粉作为颜料制备的红外涂层，当铝粉的质量分数为40%的时候，红外层发射率可以达到0.33。把红外层喷涂到吸波层表面，当其厚度为40μm左右时，整个涂层有良好的兼容隐身性能。
16：15---16：30 pm O43 7050铝合金淬火析出模型
谢琰军，聂宝华，刘培英；北京航空航天大学材料科学与工程学院
Al-Zn-Mg-Cu厚板存在淬火敏感性，在淬火过程中析出第二相，降低铝合金厚板的性能。本文建立异质形核和长大的动力学模型，分析7050铝合金淬火过程中析出行为。基于热力学计算，建立该模型的合理假设和相关的动力学参数，并通过析出相的体积分数和平均半径，计算7050铝合金的屈服强度。实验验证了淬火析出动力学模型的合理性。该模型分析表明，当冷却速率提高时，淬火η相析出数量降低，析出相的体积分数显著降低。但是，当
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冷却速率超过20℃/s，对淬火析出的影响是有限的。淬火的冷却速率达到56℃/s，η相将不会在基体析出。从7050铝合金厚板的屈服强度和淬火变形考虑，确定7050铝合金厚板的淬火临界冷却速率。
16：30---16：45 pm O44 7075铝合金回归动力学分析
聂宝华 刘培英 周铁涛；北京航空航天大学材料科学与工程学院
本文采用析出相的溶解、长大与粗化模型，定量分析了7075铝合金回归过程的基体显微组织的演变，并建立一个理想化的晶界影响区来预测晶界显微组织的演变过程。基于位错理论的第二相切变强化和绕过强化机制，估算回归过程的硬度变化。该模型预测的析出相半径与硬度总体上与实验结果一致。而且，该模型研究了回归温度对7075铝合金显微组织与性能的影响。回归动力学分析表明，7075铝合金分别进行240℃/60s、220℃/126s及200℃/433s，将获得强度和抗应力腐蚀性能最优的匹配。
16:45—17:00 pm O45
喷射成形Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5﹪Ni沉积态合金显微组织研究
侯小虎，白朴存，刘飞，赵春旺，邢永明； 内蒙古工业大学
利用喷射成形技术制备了Al-12Zn-2.4Mg-1.1Cu-0.5％Ni超高强铝合金材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和X射线能谱仪对沉积态合金的显微组织及第二相种类进行了研究。研究结果表明：沉积态合金的晶粒尺寸只有20μm左右，第二相主要有Mg(Zn, Cu)2相、L12-Al3Zr相和Al-Fe-Ni相,且Mg(Zn, Cu)2相易在Al-Fe-Ni相周围形核长大。
17:00-17:15 pm O46
7000系铝合金时效初期沉淀相应变场定量研究 刘飞，白朴存，侯小虎，赵春旺，邢永明； 内蒙古工业大学
本文利用高分辨透射电子显微镜(High Resolution Transmission Electron Microscopy, HRTEM)和几何相位分析（geometric phase analysis，GPA）软件研究了7000系铝合金时效初期析出的GPⅡ区和η′亚稳沉淀相的应变场。研究表明: GPⅡ区周围的应变场沿惯习面的应变峰值为4％,垂直于惯习面的应变峰值为-30％;η′亚稳沉淀相周围的应变场沿惯习面方向的应变峰值为4％,垂直于惯习面的应变峰值为10％。并对GPⅡ区和η′亚稳沉淀相应变场形成原理及演变过程进行了讨论。
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