材料设计：材料科学的发展趋势

材料设计的提出是材料科学发展的一个里程碑，是材料科学方法论的一次革命．本文讨论材料设计的概念，材料设计的各个组成部分及其相互关系，材料设计的发展现状，材料设计前景展望等．材料设计的基础是材料物性数据库，材料设计的理论和模型需用量子化学、固体物理和宏观系统工程知识．现代微观分析技术和人工智能计算机的发展使材料设计真正成为可能．梯度功能材料的发展是材料设计成功的一个实例．材料设计的发展必将大大缩短新材料的研制周期，从而带来巨大的社会、经济效益．     

胶原-壳聚糖/粘多糖复合材料的制备及性能

以胶原、壳聚糖复合粘多糖为主要组分，制备具有优良物理化学性能的生物材料．通过调节粘多糖在材料组分中的用量和测定其对材料性能的影响，从中选取出粘多糖在材料中的较佳配比，用质量法和体积变化测定法分别测定材料的含水率和膨胀率．通过扫描电镜观察材料的组织形态．结果显示：获得胶原—壳聚糖／粘多糖复合物材料，外观透明、平滑、柔韧具弹性，含水率为70．2％，膨胀率为66．O％，透光率为95％，材料表面为同向的纤维状结构而内部为多孔相通结构．实验所获得的材料含水率高、透光性好，可作为组织工程支架材料．     

可再生材料生命周期能耗算法研究

对可再生材料生命周期能耗算法进行研究，认为应考虑再生率对可再生材料能耗的影响，再生率由材料可回收率和再生损耗来确定；再生材料的能耗应按其使用寿命期分摊其原生能耗；材料生命周期能耗应考虑成型加工能耗和加工成材率的影响．提出了可再生材料生命周期能耗的新算法．对我国建筑常用金属材料生命周期能耗进行计算分析，结果表明型钢、钢筋、不锈钢管、铜管、铝型材的综合能耗值分别为1．17tce／t、1．47tce／t、2．3tce／t、2．85tce／t、4．43tce／t．     

药物纳米载体材料的研究进展

目的：介绍药物纳米载体材料的研究进展．方法：查阅相关的文献，进行归纳、整理．结果：药物纳米载体材料已由人工合成的高分子材料向生物相容性好的天然大分子物质发展．结论：随着药物纳米载体材料的不断开发，制备工艺的不断进步，纳米药物必将真正服务于人类．     

提高注水泵平衡盘使用寿命的新方法

对油田用注水泵平衡盘的两种材料进行了新的处理，改善了材料的组织．同时对其耐磨性进行了试验，并用电子扫描电镜对材料的磨损表面进行观察分析．结果证明，采用不锈钢氮化处理，可以提高材料的硬度、润滑性，减小材料的磨损，降低材料的摩擦系数，使平衡盘的使用寿命大大提高．研究认为，氮化处理的钢摩擦副比铜摩擦副的耐磨性高，氮化后的材料磨损主要以表面涂抹和脆性剥落为主，硬度低的铜材料磨损主要以粘着撕裂和犁削为主．     

前言

材料、信息和能源并列为现代科学技术的三大支柱。这三大支柱是现代社会赖以生存和发展的基本条件，而材料科学显得尤为重要．材料的进步不仅为另两大支柱，即信息和能源提供更雄厚的物质基础，还是生产力取得发展和突破的重要标志．从古至今，材料一直在扮演着划分时代的主角，从石器时代、青铜器时代到铁器时代，每个时代都是以该时代的代表性材料命名的．可以说，材料是人类社会进步的里程碑，整个人类社会的物质文明史也就是一部材料的发展史．     

无镍不锈钢17Cr10Mn2MoN的制备与性能

采用气雾化法制备含氮无镍不锈钢粉末，利用热等静压成形并对材料进行固溶处理．热等静压后，材料具有良好的强度、塑性及韧性，抗拉强度为850MPa，屈服强度为505MPa，延伸率为44．5％，断面收缩率为47．5％，冲击功为44J．材料经1100℃固溶处理1h后，塑性和韧性得到进一步提高，延伸率为50．0％，断面收缩率为55．5％，冲击为68J．材料强度和耐蚀性优于316L不锈钢．     

常用塑料材料生命周期能耗计算分析

对塑料材料的生命周期能耗算法进行分析研究，认为在塑料材料生命周期能耗评价时，其能耗应包括生产原料的能量；多产品联产过程的能耗应按所有可用产品均摊；应考虑回收再生率、加工成材率和加工能耗对塑料材料能耗的影响．提出了塑料材料生命周期能耗的新算法．并对国内建筑常用塑料制品的材料生命周期能耗进行了计算，结果表明：PVC-U塑料窗框、PVC-U管、PP-R管和PE-X管的材料生命周期能耗分别为：1．18tce／t、1．46tce／t、1．81tce／t、3．43tce／t．     

摩阻材料的研制及其静摩擦因数变化规律

许多实际工况要求在较高压力下，使用静摩擦因数大于０．３５的材料。为此自行设计了两个试验台，测试比较了粉末冶金材料、火焰喷涂材料、等离子辅助沉积材料和等离子喷涂材料的静摩擦因数及其随载荷的变化规律，探讨了粗糙表面与光滑面配对时静摩擦因数变化的机理。静摩擦因数随载荷的变化规律与摩擦副材料的相对硬度有关。粉末冶金材料的静摩擦因数在０．１～０．２之间，并随压力的升高而降低；火焰喷涂材料与软材料配对时静摩擦因数大，与硬材料配对时静摩擦因数小；等离子辅助沉积材料静摩擦因数小，与基体结合强度小；等离子喷涂Ａ１２Ｏ３－ＴｉＯ２材料的静摩擦因数大于０．４。     

模拟酸雨对钢筋混凝土和三种外装饰材料影响的研究

采用周期浸泡法和喷淋试验法两种加速腐蚀试验方法，研究ＰＨ为１．３，３．５，５．６和ＰＨ为１．０时ＳＯ＾２－４浓度０，０．０６，１．０ｍｏｌ／Ｌ等６种模拟酸雨条件下对钢筋混凝土和大理石、花岗岩、马赛克等材料的影响。通过观察材料的外观、质量、体积、表面化学组分和钢筋的变化来评定材料的腐蚀程度。从周浸、喷淋后酸雨化学组分的变化得到酸雨对材料的溶解速度。研究得到各材料对酸雨的抗侵蚀能力为：陶瓷、玻璃马赛克     

掺矿渣活性粉末混凝土的抗氯离子渗透性研究

以活性粉末混凝土的基本配制原理为基础，掺入矿渣作为新的活性组份，配制出新型的具有超高性能的水泥基材料．抗氯离子渗透实验显示，该混凝土材料的结构非常致密，抗氯离子渗透性能远远大于其他品种的水泥基材料．硅粉对材料的抗氯离子渗透性能起主要的促进作用．掺入钢纤维和使用标准砂都有助于提高材料的抗渗性．通过X射线衍射、压汞实验以及扫描电子显微镜（SEM）等微观结构分析和研究，证实了以上观点．     

ZrO2光纤套管材料的改性

为了降低ZrO2光纤套管材料成本，降低材料的烧结温度，并对其他性能进行改善，对ZrO2材料进行了改性研究．通过强度、韧性和热膨胀系数测定，研究了改性材料的力学和热学性能；通过SEM和XRD分析了材料的显微结构变化和晶相组成．研究结果表明，添加LAS玻璃粉的材料随LAS含量的增加，烧结温度明显下降，材料内部具有更细的微晶结构．在烧结过程中，LAS玻璃粉晶化为具有较高强度和较低热膨胀系数的β-锂辉石固溶体，所以，随着材料中LAS含量的增加，材料的力学性能虽然下降，但仍保持了较高的强度和韧性，能够满足光纤套管的制备需要，并具有较低的热膨胀系数，更有利于套管与光纤间的热匹配．     

TiC强化Crl2MoV基复合材料的组织和性能分析

用原位合成铸造法制备了TiC弥散强化Crl2MoV钢基复合材料，对材料的制备工艺、力学性能及微观组织进行了系统的研究．试验结果表明，用原位合成铸造法制备TiC颗粒增强钢基复合材料的工艺具有可行性，且易于实现工业化生产．TiC颗粒在基体中分布均匀，形状呈块状和球状，分布在晶内和晶界上．颗粒与基体结合良好，且无团聚现象．引入TiC后材料的室温和高温强度比基体材料的强度均有提高，说明TiC颗粒起了良好的强化效果．金属基体与高耐磨性的增强粒子相结合，使复合材料获得了优异的耐磨性能．在提高材料的强度、耐磨性、抗热疲劳性能的同时，TiC的加入也使材料的塑性和韧性有一定程度的下降．     

模具的使用寿命与模具材料的选用和处理

本文简要归纳了几种常用模具钢的使用性能及其不同的组织状态对模具使用寿命的影响，因此．在设计制造模具时应根据不同的工况要求选出合适、经济的模具材料，并采用最优的热处理工艺．获得最佳的材料组织．充分发挥各种模具材料的优势，提高模具的使用寿命．     

BP神经网络在材料领域中的应用(综述)

成分一结构一性能之间的关系始终是材料科学研究的主题，传统的试错法等经验或半经验的材料研究方法造成了资源、人力和时间上的极大浪费，因此需要从理论上解决材料设计、评价、预报等方面问题．人工神经网络是具有在线学习、记忆和分析推理功能能力的数学方法，它能够获得输入与输出之间的相互关系．其中BP神经网络结构简单、理论研究比较成熟．在材料研究领域中，BP神经网络已用于材料性能的研究与预测，复合材料工艺参数优化和预报，以及对金属的腐蚀研究等方面．     

桁架材料和结构组合多目标优化设计

同时为桁架的每个杆件确定最为合适的材料和结构尺寸属于桁架材料和结构组合优化问题．提出一种桁架材料和结构组合多目标优化的方法．为材料分配唯一的标识编码，把杆件所用材料直接作为设计变量，并且和杆件截面积一起构成设计变量空间．考虑结构重量、成本和节点位移3个目标以及应力约束，建立了桁架材料和结构组合优化问题的数学模型．应用多目标遗传算法进行求解．算例结果表明，采用多目标遗传算法可以为桁架设计参数的确定提供多种选择方案，决策者可以根据目标的重要程度确定最后设计方案．算例分析结果验证了该方法的有效性．     

微晶CuCr材料的制备及电击穿性能的研究

根据真空断路器大功率、小型化发展趋势对触头材料的要求，探索用高能球磨制粉、热压烧结的方法制备微晶ＣｕＣｒ触头材料．结果表明，高能球磨能够制备出超细晶Ｃｕ－Ｃｒ合金粉．７５０℃热压时材料仍保持合金粉形貌，颗粒内发生部分过饱和固溶Ｃｕ与Ｃｒ的时效析出过程．９２０℃热压时Ｃｕ与Ｃｒ组元重新分布并发生了再结晶过程，晶粒尺寸为２～３μｍ，远远小于常规方法生产的ＣｕＣｒ材料．由于微晶ＣｕＣｒ材料中Ｃｒ相固溶度升高，使材料电击穿机制发生变化，首次击穿相从常规材料中的Ｃｒ相转移到Ｃｕ相上．     

氧化方式对碳阴极产过氧化氢性能增强作用

针对目前电化学产过氧化氢多采用粉末碳电极的问题，通过碳化天然松木得到微通道碳块，然后分别进行过氧化氢氧化、空气氧化、草酸氧化和混合溶液氧化4种处理方式．在双池反应器中，分别将未处理微通道碳块和4种方式处理的微通道碳块材料分别做阴极，Pt做阳极，研究了处理前后材料产过氧化氢能力，探究了氧化处理与材料亲水性、氧含量、电流密度以及过氧化氢产量之间的关系．结果显示，未处理和4种方式处理材料产过氧化氢的浓度分别为1 340、3 520、1 651、2 293、1 619 μmol/L．可见4种处理方式均能提高过氧化氢产量．过氧化氢氧化提高的量最多，提高了1.63倍．过氧化氢氧化处理不仅提高材料的亲水性，促进氧气扩散，而且增加的CO和COOH基团可以提高电流密度，利于过氧化氢产生．     

磁电圆柱壳修正后的H-R变分原理及其正则方程

磁电弹性材料应与纯弹性材料一样，也有对应的Hellinger-Reissner（H-R）变分原理和正则方程．以纯弹性材料的H-R变分原理为基础，建立了柱坐标系下三维磁电体修正后的广义H-R变分原理，通过变分运算推导了磁电材料圆柱壳的Hamilton正则方程．并指出，纯弹性材料圆柱壳、单一压电材料圆柱壳或压磁材料圆柱壳相应的变分原理是磁电材料圆柱壳变分原理的特例．修正后的H-R变分原理是研究复杂边界条件下磁电材料圆柱壳和智能结构力学行为半解析法的理论基础．     

MgO—MgCl2—SiO2—Al2O3—H2O系材料显微结构及其性能

采用镁质材料和硅质材料，经特殊工艺全成多孔保温材料．利用差热 分析、Ｘ射线衍射分析和扫描电镜分析了该材料的显微结构；此外还测定了 该材料的强度、耐久性及导热性能，表明该材料在绝热工程上有广阔的应 用前景．