材料基因组技术内涵与发展趋势

材料基因组计划旨在变革材料传统研发模式,从而缩短材料研发周期并降低其研发成本.主要从航空材料领域对材料基因组技术需求的角度,对材料基因组技术的具体内涵进行阐述与讨论.提出发展材料基因组技术需要建设的主要内容包括高通量计算、高通量实验、以及材料信息学与数据库平台.在发展方向上,提出发展材料信息学与数据库、集成计算材料设计、材料虚拟工艺、材料虚拟服役四方面技术与能力.     

生态环境材料——社会可持续发展的物质基础

 生态环境材料是近年来在先进材料研究中提出的一个新研究领域。简要介绍了生态环境材料概念的产生、发展及哲学基础,从材料环境协调性评价、材料和物质的再生循环、与生态系统相协调的材料与工程、环境工程材料、与材料科学相关的生态工程等几方面对生态环境材料研究的最新进展进行了评述。     

航天材料工程学内涵及其体系构建

为应对空间特殊服役环境,航天材料研制、保证和使用单位已在材料设计、材料加工、材料评价和材料使用方面开展了大量工作。在此基础上,本文首先对我国航天材料的选型要求进行了分析,接着对航天材料、航天材料飞行试验、空间材料科学、航天材料空间环境适应性等概念进行了辨析,并提出了航天材料工程学的概念,进而对航天材料工程的各个组成部分的关联性进行了阐述。最后,为满足未来空间技术发展需求,在总结和借鉴国内外航天材料工程发展经验的基础上,从规划、研发、试(实)验、评价、选用、数据服务等角度,设计构建了具有航天领域特色的航天材料工程体系。     

新型隐身材料的研究和发展

新型隐身材料是发展现代隐身技术的关键,已成为各国研究的热点。本文就国外隐身技术发展现状,材料隐身机理、隐身材料分类以及手性隐身材料、纳米隐身材料、多晶铁纤维吸收剂、导电高聚物材料和智能型隐身材料等几种新型隐身材料作了较为全面的介绍,旨在推动和强化我国在新型隐身材料领域研究的展开与深入。     

国外先进载人航天系统所用的新材料

本文介绍国外先进载人航天系统所选用的各类新材料，包括结构与防热材料、热控材料、密封材料、推进剂材料、电子、光学和磁性材料、电源和储能材料以及特殊功能材料的主要特性和用途。     

杜善义院士访谈

1.同传统材料相比,复合材料具有哪些优势?杜院士:我是搞复合材料研究的,但我最早是搞力学研究的,后来为什么又做复合材料和力学的结合研究呢,情况是这样的。传统材料分为3大类:金属材料、无机的非金属材料(如陶瓷)和有机材料(如高分子材料)。当然材料还有其他分类方式,如可以分成结构材料和功能材料,或者电子材料、信息材料和生物材料等,总的来讲,都可以归属为上述3大类材料。在这3大类材料中,有的是自然界天然存在的,如沙子、石头就是1种天然的无机材料,矿石中含有金属等;也有人工进一步加工的材料,加工的目的是提高材料的纯度、质量和性能…     

金属有机高分子材料国内外研究现状

金属有机高分子材料是一种应用广泛且易于加工的材料,其独特的性能使之成为先进有机高分子材料的补充。本文系统总结了这类材料在发光、光伏、导电、信息存储、液晶材料、功能陶瓷材料、纳米光刻与纳米科学以及刺激响应材料等领域的研究进展,最后对该类材料未来可能发展的方向和应用做了分析和展望。     

空间探测烧蚀防热材料应用及趋势

综述了国内外空间探测器烧蚀防热材料的种类及其应用情况,美国主要包括高密度酚醛/玻璃钢、蜂窝增强烧蚀防热材料、PICA及PICA-X以及高密度碳酚醛材料等,国内则主要包括酚醛/尼龙、蜂窝增强烧蚀防热材料和NF材料,介绍了这些材料所应用的探测器、气动加热环境、防热材料性能和防热结构成型技术。总结了美国空间探测防热材料研制中出现的两次烧蚀异常及导致的探测器选材变化,可见防热材料与热环境耦合关系复杂。同时介绍了我国针对防热材料抵御异常损伤开展的部分工作。最后对空间探测防热材料的应用与发展做出了展望。     

材料的科研与展望——宏观材料学的两个问题(一)

本文提出宏观材料学(Macro-materialogy)的新概念,扼要介绍其体系中各部分的主要内容,重点论述材料科研和材料展望。在材料科研中,从方法论角度讨论了类型、选题、方法和评价;在材料展望中,分析了材料生命曲线、传统材料的改进、新材料的研制三个问题。     

先进功能材料

概述了金属功能材料、无机非金属功能材料、高分子功能材料和复合功能材料的性能、用途及发展中存在的问题。     

立铣切削力分类研究及精确铣削力模型的建立

 提出了一种根据切削力变化曲线的形状特征精确建立铣削力预测模型的方法。以立铣加工过程为研究对象,基于静力模型,研究铣削力的变化规律和切削用量的关系,总结了6种不同切深组合下的铣削力类型并分别给出理论的切削力随刀具旋转的变化曲线图,基于切削力交叠程度又将切削力细分为10类。在此基础上通过定义切削力分析指标,得到了基于切削力曲线形状特征的实际切深的计算方法。根据理论分析结果,提出在不同切深组合下分别建立铣削力模型的观点,实际切深的应用使得模型更加精确,更重要的是根据该切削力分类来组织试验,针对性加强,试验数据更可信。通过合理安排试验,验证了该理论的正确性。     

精密超声振动切削频率对切削力影响规律的研究与仿真

建立了振动切削中切削力的数学模型,进行振动切削中频率对切削力影响机理的研究,并通过数值模拟的方法,首次从理论上给出精密振动切削中频率对切削力的影响规律。同时,还研究了在不同的振动切削条件下,切削力随切削参数变化的变化规律。     

TC4的铣削加工中铣削力和刀具磨损研究

通过TC4铣削加工时的铣削力试验,研究了干切削时和有氮气介质铣削时影响铣削力大小的几个因素,为提高金属去除率优化了切削参数。同时通过刀具磨损试验,对上述两种铣削方式,比较了在不同的切削速度下铣削时铣刀后刀面的磨损,证实了以氮气为切削介质能够大大地改善刀具的磨损状况和提高刀具的寿命。     

PCBN刀具磨损性能的试验研究

对PCBN刀具车削淬硬钢、冷硬铸铁和复合材料等的磨损性能进行了试验研究,结果表明PCBN刀具的切削性能优于硬质合金与陶瓷刀具.近年来,PCBN刀具材料的制造工艺和综合力学性能有了很大的发展,它能有效地对黑色金属进行粗加工.     

基于温度信号的高速干铣削试验研究

本文应用红外测温系统对高速铣削过程中切削温度的动态变化进行在线监测.给出了铝合金高速铣削过程中不同磨损程度和不同材料的刀具加工时对应的切削温度以及切削温度随切削速度的变化规律,其结论有助于指导铝合金高速铣削加工、优化高速切削工艺.     

Weakening of the anisotropy of surface roughness in ultra-precision turning of single-crystal silicon

Ultra-precision machining causes materials to undergo a greatly strained deformation process in a short period of time.The effect of shear strain rates on machining quality, in particular on surface anisotropy, is a topic deserving of research that has thus far been overlooked.This study analyzes the impact of the strain rate during the ultra-precision turning of single-crystal silicon on the anisotropy of surface roughness.Focusing on the establishment of cutting models considering the tool rake angle and the edge radius, this is the first research that takes into account the strain rate dislocation emission criteria in studying the effects of the edge radius, the cutting speed, and the cutting thickness on the plastic deformation of single-crystal silicon.The results of this study show that the uses of a smaller edge radius, faster cutting speeds, and a reduced cutting thickness can result in optimally uniform surface roughness, while the use of a very sharp cutting tool is essential when operating with smaller cutting thicknesses.A further finding is that insufficient plastic deformation is the major cause of increased surface roughness in the ultra-precision turning of brittle materials.On this basis, we propose that the capacity of single-crystal silicon to emit dislocations be improved as much as possible before brittle fracture occurs, thereby promoting plastic deformation and minimizing the anisotropy of surface roughness in the machined workpiece.     

高速切削GH4169高温合金时的残留变形及切削力仿真

应用ABAQUS有限元分析软件建立了高速切削镍基高温合金GH4169的二维切削仿真模型,对切削过程进行了模拟,获得了切削过程中的应力变化及分布情况、切削速度和切削深度对切出端应力分布、残留变形及切削力的影响。研究结果表明:在切削过程不同的切削阶段中第一变形区的最大等效应力大小总体变化不大;切削速度对工件切出端应力分布的影响不大,切削深度增大使得较大应力分布面积明显增大;刀具切出工件后在工件切出端处会形成塑性延伸变形,塑性延伸长度在切削速度较低时较大,而在切削速度较大时较小且变化不大,塑性延伸长度随着切削深度的增加而增加;切削分力F_x随切削速度和深度的增大而增大,F_y随切削深度的增加而有所增大,但切削速度对F_y的影响较小。切削深度对F_x的影响较切削速度更大。     

氮气介质下钛合金铣削特性的分析研究

提出了用氮气作为切削介质的绿色加工技术,并通过试验设计,分别在干切削和以氮气为介质的切削条件下,对铣削钛合金的铣削力及刀具的后刀面磨损进行了分析研究,最后对试验结果进行了讨论。     

孔加工切削参数优化系统的研究与开发

针对孔加工过程中切削参数的合理选择,开发了切削参数优化系统,介绍了系统的结构、功能及系统开发的关键技术,最终在保证加工要求的前提下提高加工效率、降低成本。     

切深对椭圆超声振动切削机理的影响

以椭圆超声振动切削为研究对象,通过理论分析,有限元仿真和切削实验,研究了切深变量对其切削过程中机理的影响。指出在微小的切深条件下,刀尖钝圆影响不可忽略,其切削过程表现出微细切削特性。一方面,基于微细切削理论,建立了正交椭圆超声振动切削运动学和力学模型,将切削区分为后刀面回弹区、刀尖犁切区、刀尖剪切区和前刀面摩擦区四个区域,并依次对四个区域内不同切深条件下各个切削分力进行计算分析。另一方面,对切削过程进行有限元仿真和切削实验。其结果表明:当切深小于最小切削厚度时,切削过程主要为刀具后刀面的回弹挤压与摩擦和刀尖钝圆的犁切作用,不产生切屑,切深抗力大于主切削力;当切深大于最小切削厚度并逐渐增大时,刀尖剪切和切屑与前刀面的挤压与摩擦作用逐渐凸显并成为主要切削方式,此时主切削力逐渐超过切深抗力并迅速增大。