脆性材料

复合材料＆脆性材料测试之四问！ 1、适用于复合材料力学性能测试的标准有ISO国际标准、GB/T国家推荐标准，还可参照ASTM等国际先进标准，如何根据产品特性选择相应标准及检测方法？ 2、如何检测脆性材料的性能，模拟材料在实际工况条件下的可靠性，提高产品质量？ 3、目前使用的硬度检测真的是最优化的吗？如何更快更准确地做好硬度测试？ 4、材料力学性能测试技术飞速发展，如何应对材料测试领域的挑战？ 如果上面的问题您都门儿清了，请关闭浏览器呢！ 如果您想了解这四个问题的答案，请报名并参与3月25日14:00开始的&ldquo 材料力学性能测试技术与标准&rdquo 网络主题研讨会。 马上报名： http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/1374 扫码报名，一分钟搞定！

低温脆性试验机的技术参数和使用方法型号：BWD-C 仪器标准： 本仪器是根据 GB1682 国家标准设计的，各项技术指标符合 HG 2-162-1965 塑料低温冲击压缩试验方法和 GB5470-2008 塑料 冲击脆化温度试验方法等国家标准的要求。 技术参数: 1.控温范围：室温 -70℃（室温≤25℃） 2.恒温精度：±0.3℃ 3.降温速度：0℃～﹣30℃ 约 2.5℃/min ﹣30℃～﹣40℃ 约 2.5℃/min ﹣40℃～﹣70℃ 约 2.0℃/min 4.大外形尺寸：900×500×800mm（长×宽×高） 5.工作室有效工作空间：280×170×120mm（长×宽×高） 6.可装试样数量：1 7.数字计时器数字计时器：0 秒 -99 分钟，分辨率 1 秒8.冷却介质：乙醇或其他不冻液 9.搅拌电机：8W 10.工作电源：220V--240V，50Hz，1.5kW 11.工作温度:≤25℃ 结构原理 A、本设备由制冷压缩机主机体、加热装置、电子控制箱、冷却槽、 冷却介质循环系统、自动报警装置等部分组成。启动制冷开关后，压 缩机开始工作，制冷系统进入正式工作状态。制冷压缩机连续不断的 工作，当接近设定温度时，冷却槽中的加热装置开始按比例提供热量， 用以平衡制冷系统产生的多余冷量，以达到恒温的目的。搅拌可使冷 却槽内的冷却介质不断循环，使温度均匀一致。 B、试样夹持器 试样一边夹持 4 个试样（橡胶类），另一边夹持 15 个试样（塑料类）。 C、冲击装置 冲击装置由冲和自锁机构组成。 D、冲击器 冲击头半径为 1.6±0.1mm； 冲击时，冲击头和试样夹持器之间间隙为 6.4±0.3mm； 冲击头的中心线与试样夹持器之间的距离为 8±0.3mm。 特点及用途: 低温脆性试验机是测定材料在规定条件下试样受冲击出现破坏时的 高温度，即为脆性温度，可以对塑料及其他弹性材料在低温条件下 的使用性能作比较性鉴定。可以测定不同橡胶材料或不同配方的硫化橡胶的脆性温度和低温性能的优劣。因此无论在科学研究材料及其制 品的质量检验，生产过程的控制等方面均是不可缺少的。 适用行业： 可以用来考核和确定电工、电子、汽车电器、材料等产品，在低温环 境条件下贮存和使用的适应性，适用于学校，工厂，研位，等 单位。 使用方法 1 接通电源，温控仪和计时器显示灯亮。 2 向冷井中注入冷冻介质（一般为工业乙醇），其注入量应保证夹持 器的下端到液面的距离为 75±10mm。 3 将试样垂直夹在夹持器上。夹的不宜过紧或过松，以防止试样变形 或脱落。 4 按下夹持器，开始冷冻试样，同时启动时序控制开关（或按动秒表） 计时。试样冷冻时间规定为 3.0±0.5min。试样冷冻期间，冷冻介质 温度波动不得超过±1℃。 5 提起升降夹持器，使冲击器在半秒钟内冲击试样。 6 取下试样，将试样按冲击方向弯曲成 180°，仔细观察有无破坏。 7 试样经冲击后（每个试样只准冲击一次），如出现破坏时，应提高 冷冻介质的温度，否则降低其温度，继续进行试验。 温度，如这两 个结果相差不大于 1℃时，即试验结束。低温脆性试验机注意事项 1 在试验过程中不能切断冷却循环，否则会产生不制冷的效果。 2 气缸压力在出厂前已调节好，不能任意变动 北广精仪公司简介 北广精仪公司是一家专业从事检测仪器，自动化设备生产的高新科技企业公司， “精细其表，精湛于内”是北广精仪一惯秉承的原则。其先进的设计风格，卓越的制造技术和完善的服务体系，为科研机构、大专院校，企业和质量检测机构提供的产品和优质的服务。 北广公司保持以发展与中国测试产业相适应的应用技术为主线，通过与产业界协调发展的方式提高本公司的竞争实力和技术含量。 与此同时，本公司自成立以来，坚持走"研发生产"相结合的道路，借助国家工业研究院的理论知识和强劲的科研实力，在消化、吸收国际先进生产技术的基础上，大胆创新、锐意改革、努力创造，开发出具有中国特色的新产品，为提高中国的科研及产品质量作出了应有的贡献。 经营理念： 一、诚信待户 顾客至上 全心全意为顾客考虑，使顾客能切身感受到人性化的仪器。 二、检测 保质保量 检测是我们的责任 保质保量是我们对客户的郑重承诺 三、技术 创新理念 储备的开发人才，引进世界技术，采用先进的设计理念，打造精良的检测仪器。 北广产品广泛应用于国防、大专院校以及检测所等行业，本公司以技术的创新为企业的发展方向，以新型实用的产品引导客户的需求 北广公司所供产品严格按照国家标准生产制造，严谨的制造环节确保每一台出厂仪器质量和性能的卓越，服务优质，质优价廉 确保您的放心 ！本公司是一家专门研发、制造、销售试验机设备的专业厂商。公司拥有先进的加工设备、严格的管理体系以及雄厚的技术实力和良好的售后服务。公司专注于金属、非金属等材料的机械性能测试设备的研发制造。主要完成螺纹钢、金属板材、电力金具、紧固件、铸造材料、锚杆、托盘、医疗用接骨板、接骨螺钉、弹条、钢管、铜板、弹簧、减震器、扣件、安全网、玻璃钢、塑料、橡胶、医用手套等材料和产品的拉伸、压缩、弯曲、剪切、撕裂、剥离等性能试验。满足GB、ASTM、ISO、DIN等国家和行业的标准测试要求。正在运行的400多个标准，配置合适的夹具，几乎可完成所有的力学性能测试。本公司秉承“诚信*，服务至上”的宗旨，力争为客户提供较成熟的产品和最完善的服务，使用户得到很大的满足。 售后服务 售后内容： 我公司派工程师负责安装调试及培训。 产品自客户验收之日起，免费保修 2 年，终身维修。 1、设备安装调试： 免费为用户提供所购仪器的安装调试服务。在进行安装调试前用户方应 提供相应的准备工作，并予以提前通知，具体安装调试日期双方可以协商而 定。设备安装调试由多年行业工程师免费进行。保证用户可以正确使用、 软件操作和一般维护以及应及故障的处理。 2、培 训： 我公司工程师免费为用户提供操作人员培训，直到操作人员能独立操作 为止。 3、设备验收标准： 用户方按订货技术要求进行验收。并符合国家标准要求。设备验收在用 户方进行并由我公司安装调试技术人员和用户共同在维修报告上签字以确 认仪器的调试工作完成。 4、设备维修服务： 我公司产品自用户现场调试验收合格后 2 年内免费保修，终身维护。在 2 年免费保修期内产品发生非人为质量问题，我公司为客户提供免费维修。 如产品在免费保修期外出现故障，维修服务只适当收取材料成本费。 5、技术支持： 对于所需仪器的用户，根据用户的要求提供专业的技术方案。除了常规 的仪器服务外，我公司技术部还可为用户提供各种非常规设备的技术支持。 6、售后响应： 在接到用户维修邀请后，2 小时内做出反应，并给予解决。如未解决， 我公司指派工程师及时到达用户现场，解决问题至设备正常使用为止。其他相关产品BDJC-50KV型电压击穿强度试验仪BDJC-100KV型电压击穿强度试验仪BEST-121型体积表面电阻测试仪BEST-212型体积表面电阻率测试仪BEST-991型导体和防静电材料电阻率测试仪GDAT-A型介电常数及介质损耗测试仪GDAC-C型介电常数及介质损耗测试仪BQS-37工频介电常数介质损耗测试仪BLD-600V漏电起痕试验仪BLD-6000V高压漏电起痕试验仪BDH-20KV耐电弧试验仪BWK-300系类热变形维卡温度测定仪BRT-400Z系类熔体流动速率测定仪M-200橡胶塑料滑动摩擦磨损试验机BYH-B球压痕硬度计JF-3型数显氧指数测定仪CZF-5水平垂直燃烧试验机 HMLQ-500落球回弹仪HMYX-2000海绵压陷硬度测试仪 BWN系类电子拉力试验机

脆性材料作为结构或功能部件被广泛应用于航空航天、电子器件和组织工程等领域。由于人工脆性材料对微裂纹和不易察觉的缺陷很敏感，在长时间的循环载荷作用下，材料很容易累积损伤产生疲劳裂纹，进而存在失效的风险。随着可折叠穿戴设备的发展，对具有高疲劳抗性的可变形功能材料的需求日益凸显。通过模仿典型的生物矿物材料如珍珠母、骨骼等的结构设计可以提升脆性材料疲劳抗性，但这常依赖于疲劳裂纹扩展过程中增韧行为，然而一旦裂纹开始扩展，就会对器件的性能产生不可逆的影响，因此寻找并开发新的耐疲劳结构模型对未来可变形功能材料的设计制备具有重要的科学意义和应用价值。中国科学技术大学俞书宏院士团队和吴恒安教授团队成功揭示了双壳纲褶纹冠蚌铰链内的可变形生物矿物硬组织的耐疲劳机制，提出了一种多尺度结构设计与成分固有特性相结合的耐疲劳设计新策略，为未来耐疲劳结构材料的合理创制发展提供了新的见解。研究成果以“Deformable hard tissue with high fatigue resistance in the hinge of bivalve Cristaria plicata”为题，于6月23日发表在国际顶尖学术期刊《Science》上。审稿人评价称：“这份手稿展示了一个非常有趣的工作”、“这是一份令人兴奋的稿件。它集成了诸多表征技术来理解双壳纲铰链组织的显著疲劳抗性”、“这无疑激发了对生物复合材料的进一步研究，以设计抗疲劳性能增强的新材料”。同期《Science》观点栏目（Perspectives）以“A bendable biological ceramic”为题发表了评述（Science 2023, 380, 1216-1218），评述称“通过整合不同尺度的原理——从铰链的整体结构到单个晶体的原子结构——孟等人揭示了大自然如何主要从脆性成分中创造出抗疲劳、可弯曲、有弹性的结构。这些跨尺度原理要求在最精细的尺度上精确，而软体动物如此精确地沉积壳的细胞和分子机制是一个正在探索的领域”；“匹配生物精细控制对于对生物启发材料感兴趣的人类工程师来说是一个特别的挑战，正如开发模仿珍珠质强度和韧性的复合材料所面临的困难所证明的那样”；“尽管孟等人研究的力学性能与这种特殊生物体的需求相匹配，这些原理如何在更广泛的系统范围内得到完善，这是令人兴奋的前景。”论文共同第一作者为中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心博士研究生孟祥森，近代力学系周立川博士（现就职于合肥工业大学）、化学系刘蕾博士。我校俞书宏院士、吴恒安教授和茅瓅波副研究员为论文通讯作者。双壳纲动物褶纹冠蚌（Cristaria plicata）又称鸡冠蚌，是一种常见的淡水蚌类。为了满足生存需求（滤食、运动等），其外壳在一生中需要进行数十万次的开合运动，而连接两片外壳的铰链部位也会经历反复的受压和变形，表现出优异的耐疲劳性能。本工作中，研究人员揭示了铰链部位中的折扇形矿物硬组织所蕴含的跨尺度耐疲劳设计原理。从计算机断层扫描图（CT）和剖面光学照片可以看出，铰链可以分为两个不同的区域：外韧带(OL)和折扇形矿物硬组织(FFR)（图1，A和B）。研究人员首先观察了这两个区域在双壳开合过程中的运动行为（图1，D和E），并结合有限元分析(FEA)，明晰了不同区域所承担的力学角色。在闭合过程中，OL发生拉伸，承担主要的周向应力并储存大部分弹性应变能；FFR区域在周向弯曲变形，并在受限的径向变形下提供强有力的径向支撑用以固定OL（图1，F到H）。图1（A）褶纹冠蚌和截面照片；（B）铰链切片照片和CT重构图；（C）在正常开合和过载状态下的疲劳测试结果；（D）开合前后铰链各区域形状变化及其轮廓图；（E）有限元模型对应的开合前后的铰链各区域形状变化及其轮廓图；（F）铰链有限元分析模型示意图；（G）开合状态下铰链各区域周向应力分布；（H）开合状态下铰链各区域径向应力分布。研究人员对FFR在不同尺度上的观察发现，其具有跨尺度多级结构特征。在宏观尺度上，FFR的扇形外形能使其在OL和外壳之间实现有效的载荷传递。进一步的深入观察发现，FFR由弹性有机基质和嵌入其中的脆性文石纳米线组成。文石纳米线直径约为100-200纳米，线的长轴方向在形貌上和扇形的径向方向一致，在晶体学上纳米线沿002晶向取向（图2，A到H）。考虑到文石晶体在002晶向的压缩模量远大于其他晶向，这种微观形貌和晶体学取向上的一致性意味着FFR能有效地为OL的拉伸提供支撑（图2，I和J）。这一结果也通过压缩力学和FEA模拟进行了进一步的验证。此外，FEA模拟结果显示，这种微米尺度上的软硬复合微观结构在压缩、拉伸、剪切三种受力状态下能够进行协调变形，在这个过程中有机基质承担了大部分的压缩和剪切应变，极大地减少了材料内部的应力集中，从而避免了文石纳米线侧向断裂，降低了FFR发生疲劳损伤的可能性。图2（A）FFR在纵向上的自然断面扫描图；（B）FFR在横向上的自然断面扫描图；（C和D）FFR脱钙处理之后的扫描图；（E和F）文石纳米线中的孪晶结构透射电子显微图片；（G和H）文石纳米线沿长度方向上的晶体学特征；（I和J）整个FFR中纳米线在形貌上和晶体学上的取向分析示意图。从FFR的横截面观察，文石纳米线呈近似六边形，研究人员通过高分辨透射电子显微镜也在纳米线中发现了纳米孪晶结构，考虑到文石纳米线沿002方向生长，这一结构可能与文石晶体Pmcn空间群易形成（110）孪晶界密切相关。这种沿纳米线纵向方向的孪晶结构的存在，在纳米尺度上大大强化了纳米线抗弯曲断裂的能力（图2，E和F）。与典型的天然硬质生物矿物材料（如骨骼、牙釉质）以及人工材料（如金属、水凝胶）等相比，FFR所展现的特殊之处在于它能在承担较大周向变形的同时，保持长时间的结构功能的稳定。这项研究从宏观到微纳米尺度上揭示了FFR的跨尺度多级结构设计原则（图3）。图3 典型生物和人工结构材料的耐疲劳设计机制。FFR中所具备的跨尺度结构特征使其在可变形能力上明显优于典型的生物矿物如牙釉质和骨骼，与常见的人工弹性体材料相比，FFR也一定程度保持了其高硬度和刚度。这项研究揭示了含脆性基元的生物矿物材料在较大形变下的耐疲劳设计新机制，填补了国际上含脆性组元的仿生耐疲劳材料设计的空白，所提出的整合跨尺度结构特征与功能特性的设计策略，能够在不同尺度上充分发挥每种成分的固有特性，从而实现材料整体性能的优化。这种兼顾变形性和耐疲劳性的跨尺度设计原则有望为未来功能材料的仿生设计和创制提供崭新思路。该研究得到了国家重点研发计划、新基石科学基金会、国家自然科学基金重点项目和中国科学院青促会等项目的资助支持。

8月4日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队在《科学》（Science）上，发表了题为Intrinsically elastic polymer ferroelectric by precise slight crosslinking的研究文章。该研究提出了铁电材料的本征弹性化方法，即采用微交联法使铁电聚合物从线性结构转变为网络状结构，通过精准调控交联密度在实现弹性化的同时，降低结构改变对材料结晶性能的影响，开创性地同时将弹性与铁电性赋予同一材料。基于此，该研究创制了一种兼具弹性与铁电性，且具有较好的耐机械疲劳和铁电疲劳性能的弹性铁电聚合物。铁电材料是功能材料，通常是指在一定温度范围内具有自发极化且极化方向可随外加电场改变进行翻转或重新定向的晶体材料，其核心为自发极化。极化是极性矢量，由于晶胞中原子构型使得正负电荷重心沿该方向发生相对位移，形成电偶极矩，使得整个晶体在该方向上呈现极性，这个方向称为特殊极性方向。这对晶体的点群对称性施加了限制，在32个晶体点群中只有10个具有特殊极性方向，即1(C1)、2(C2)、m(Cs)、mm2(C2v)、4(C4)、4mm(C4v)、3(C3)、3m(C3v)、6(C6)、6mm(C6v)。只有属于这些点群的晶体才具有自发极化，即铁电材料必为晶体材料。这种特殊的晶体点群赋予了铁电材料诸多性能，使其在数据存储和处理、传感和能量转换以及非线性光学和光电器件等方面有诸多应用。而晶体在受到应力时能够产生的弹性回复是极小的，通常小于2%，这是传统铁电材料多表现为脆性（无机）或塑性（有机）的原因。可穿戴设备、柔弹性电子和智能感知等领域的快速发展，对于使用的材料提出了越来越高的要求即需要在复杂形变下依旧保持稳定的性能。电子器件使用的材料根据导电性可分为导体、半导体和绝缘材料，而导体和半导体目前已实现弹性化。而铁电材料作为绝缘材料中性能最丰富的功能材料之一，目前尚未实现弹性化，这限制了铁电材料在柔弹性电子等领域的应用。铁电材料的铁电性主要来源于其结晶区，但晶体本身几乎不具备弹性，因而铁电性和弹性难以在同一种材料中兼顾。铁电材料的弹性化方法通常有三种——结构工程、共混和本征弹性化。通过结构工程制备的样品只能在预应变值范围内进行形变，需要复杂的制造技术且难以降低器件尺寸。在采用无机铁电材料与弹性体共混方式制备的复合材料中，无机铁电材料的铁电畴杂乱无章，需要经过有效极化后才能表现出铁电性。由于无机铁电与弹性体的电阻率相差较大，在极化过程中电场主要施加在电阻率更大的弹性体中，导致弹性体相的电击穿和电机械击穿。因此，本征弹性化可能是铁电材料弹性化的唯一途径。本征弹性化能够促进材料的发展，使其具备可大规模溶液制备的能力、提高设备密度和材料的耐疲劳性等。有机铁电材料包括有机小分子铁电材料和以PVDF（聚偏氟乙烯）为代表的聚合物铁电材料。铁电聚合物的铁电性主要来源于分子链两侧由极性相差较大的原子或基团形成由一侧指向另一侧的偶极子。铁电聚合物的特点是具有高柔韧性、易于制造成复杂形状、机械坚固性和极性活性。聚合物中的铁电性是20世纪70年代在聚偏氟乙烯中发现的，是电能、机械能和热能之间有效交叉耦合的平台。因此，兼具铁电性和柔韧性的铁电聚合物可能是铁电弹性化的最佳候选对象。在过去几年，化学交联法在导体和半导体的本征弹性化过程中取得了显著进展。由于强的铁电响应需要高的结晶度，而好的弹性回复需要低的结晶度，因此传统的化学交联方法很难同时兼顾铁电响应和弹性回复。为此，该团队提出了“弹性铁电材料”的概念，设计了精确的“微交联法”在铁电聚合物中建立网络结构。选择聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）（P(VDF-TrFE)，55/45mol%）作为反应基体材料，选择带有软而长链的聚氧化乙烯二胺（PEG-diamine）作为交联剂材料，使用低交联密度（1%～2%）赋予线性铁电聚合材料弹性的同时保持较高的结晶度。研究表明，交联后的铁电薄膜结晶相以β相为主，结晶均匀分散在聚合物交联网络中。在受力时，网络状结构能够均匀地将外力分散并且更多地承受应力，避免结晶区受到破坏。实验结果显示，交联后铁电薄膜在70%的应变下依旧具有较好的铁电响应，剩余极化约4.5μC/cm2并在拉伸过程中能够保持稳定，且具有较好的耐机械和铁电翻转疲劳性，提高了可靠性和使用寿命，拓展了使用范围。可见，“微交联法”是实现铁电弹性化行之有效的方法。该方法利用简单的化学反应实现了铁电性与弹性的良好匹配，为铁电材料弹性化提供了新思路。未来，研究团队将扩展此类方法，探索微交联法对于材料弹性化研究的普适性，并对制备的弹性铁电材料在可穿戴电子设备以及能量转换和存储、介电驱动等方面的应用进行探索。研究工作得到卢嘉锡国际合作团队项目、国家自然科学基金、浙江省钱江人才计划和浙江省尖兵领雁项目等的支持。铁电材料专家、东南大学教授熊仁根受邀在同期《科学》PERSPECTIVE专栏发表评论文章，认为这是突破性的工作，开辟了“弹性铁电”这一全新学科，并展望了弹性铁电材料可能的应用场景和未来的发展方向。图1. 弹性铁电的概念和合成策略示意图图2. 应变下弹性铁电的铁电响应。A为全弹性器件；B、C为全弹性器件在0%和70%的应变；D为在1kHz下0～70%应变下的P-E回滞曲线；E为不同应变下的名义Pmax、Pr和Ec和校正后的真实Pr。实验表明交联铁电薄膜在不同拉伸应变下均具有稳定的铁电响应。

——不同断口在SEM下的微观分析 前期回顾上期我们探索了蚂蚁在扫描电子显微镜下的形貌。从整体形貌到细节上的形貌，详细的描述了蚂蚁身体上的各个结构的形貌以及功能。本期我们继续借助扫描电子显微镜研究不同加工条件下合金的断口，以表征其塑性性能。序 言合金通常要经过铸造、压力加工（如轧制、挤压、锻造、拉丝以及冲压等）和热处理等过程，以获得优良的组织，制成合适的型材和工件，应用在国民经济等各种领域。在产品批量生产前，通常利用一系列的拉伸试验以检验材料的一些力学性能。从拉伸试验过程中，可以得出一系列的拉伸曲线，以表征材料的本征弹性、塑性、韧性等。在拉伸曲线的最后阶段，试样在外力作用下丧失连续变形，就会断成两段。试样的断裂过程包括裂纹的萌生和裂纹的扩展两个基本过程。金属材料的断裂过程在工程上有很大的实际意义。桥梁、轮船、汽车、宇航器的断裂行为给国民经济带来了巨大的危害。金属材料的抗断裂行为主要取决于两大因素。一是外因。如应力状态、温度、湿度等。二是内因。如显微组织和化学成分等。人们可以通过调整合金的化学成分，改善加工参数以及热处理方案，以提高材料的性能指标。人们在追求合金的高强度的同时，越来越关注材料的塑性和韧性等。本文主要通过一些合金的断口的微观形貌来分析材料的塑性指标。材料的断裂主要分为两大类：塑性断裂和脆性断裂。塑性断裂又叫延性断裂，断裂前发生大量的宏观塑性变形；脆性断裂过程中，几乎没有宏观塑性变形，但是在局部区域内存在一定的微观塑性变形。本文选取了四种不同变形量的铝合金的断口，观察其形貌组织，以表征其塑性指标。 20%变形量下的合金断口——形貌分析从图1可以看出，20%变形量下样品的断口主要是韧窝解理型断口，在解理断口的周围有一些韧窝。一般来说，韧窝越大，分布越多，材料的塑性性能越好。在较低的倍数下，有解理台阶和微裂纹的形成。解理裂纹继续扩展过程中，解理台阶相互汇合，形成“河流花样”。在较高的放大倍数下，可以从这些解理断口看出试样的晶粒呈长条状分布，这些长条状晶粒的尺寸多为15um左右，主要是由于加工变形造成的。在这些长条状晶粒的周围分布着少量的小晶粒，这些小尺寸晶粒的尺寸多为5um左右，主要是由于局部再结晶造成的。此外，在有的解理断口中还含有少量的第二相颗粒或孔洞。这些孔洞可能是由于在断裂过程中，晶体内部的第二相颗粒的脱落留下的位置造成的。图1 20%变形量下合金的断口形貌图 30%变形量下的合金断口——形貌分析图2 30%变形量下合金的断口形貌图从图2可以看出，30%变形量下样品的断口主要是韧窝解理型断口。与20%变形量下样品相比，30%变形量下样品的韧窝增多，表征在较大的变形量下，材料的塑性增强。主要表现在两个方面，一是韧窝的体积增大，二是韧窝的数量增多。在较高的放大倍数下，从这些解理断口看出呈长条状分布的变形晶粒，这些长条状晶粒的尺寸多为10um左右。在这些长条状晶粒的周围分布着少量再结晶晶粒，这些小尺寸晶粒的尺寸多为3um-5um左右。此外，在这些解理断口分布区域还有一些撕裂棱和第二相颗粒的分布。 50%变形量下的合金断口——形貌分析从图3可以看出，50%变形量下样品的断口主要是韧窝解理断口。有明显的解理台阶以及“河流花样”。在较高的放大倍数下，从解理断口的形貌可以看出长条状晶粒的周围分布着大量的近乎等轴的再结晶晶粒。这些长条状晶粒较少，且其尺寸多在7um-10um范围内，这些小尺寸晶粒的尺寸多为5um左右。表明材料发生了明显的再结晶。在这些解理断口中有第二相颗粒的分布，且这些颗粒尺寸较20%变形量下的颗粒尺寸要小一些。表明第二相颗粒的固溶强化作用增强，材料的力学性能以及塑性会有一定的改善。在这些几乎等轴的晶粒边缘含有一定的韧窝。这些韧窝的体积较小，可能是由于大变形量下颗粒尺寸较小，形成的韧窝也比较小。图3 50%变形量下合金的断口形貌图 60%变形量下的合金断口——形貌分析从图4可以看出，60%变形量下样品的断口主要是韧窝解理断口，在解理断口的周围有一些韧窝。从解理断口可以看出晶粒都呈近乎等轴分布，且这些晶粒的尺寸较50%变形量下的晶粒尺寸较大。这表明再结晶过程已经较充分进行，并且发生了一定程度的再结晶晶粒长大的行为，这不利于材料的塑性性能。在部分几乎等轴的解理断口中含有细小的第二相颗粒。这些第二相颗粒起到了很好的固溶强化的作用，对材料的塑性性能也有一定的益处。图4 60%变形量下合金的断口形貌图后记通过扫描电子显微镜下不同变形条件下的合金的断口形貌观察，可以看出随着变形量的增加，合金的再结晶程度增加，晶粒的尺寸逐渐减小，第二相的颗粒也会发生一定的碎化。材料的塑性会有一定的提高。但是，当变形量到达一定数值时，部分再结晶晶粒会发生一定的长大，可能对合金的塑性性能有一定的损害。当然，材料的力学性能与多种外因和内因有关。我们在选择合适的加工工艺同时，可以通过调节合金的成分、改善合金的热处理工艺等，获得优良的塑性性能。

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【科学背景】轻量化和高强度材料的结合已成为现代工程领域的研究热点。这主要是由于对节能结构材料的需求激增，尤其是在交通运输等领域。然而，开发轻质且强度高的铝基合金面临着一个重大挑战，即其他轻元素在铝中的溶解度有限，这常常导致合金中出现脆性金属间化合物（IMCs），从而影响机械性能。为了克服这一问题，北京科技大学副校长、党委常委吕昭平教授、张晓宾副教授以及北京高压科学研究中心——上海分中心主任曾桥石研究员等研究者合作提出了一种新方法，即通过施加高温高压（HPHT）将脆性相转变为延展性固溶体，开发铝基复杂浓缩合金（CCA）。在这项研究中，科学家们成功地开发出一种具有单相面心立方（SP-FCC）结构的铝基CCA——Al55Mg35Li5Zn5，该合金在2.40 g/cm³ 的低密度下展现出了344×10³ Nm/kg的高比屈服强度（通常传统铝基合金约为200×10³ Nm/kg）。这一成果归因于高压下溶质元素与铝之间的原子尺寸和电负性差异的减小，以及高温和高压的协同高熵效应。该合金的强度提升主要来源于高固溶体含量和纳米尺度化学波动。这项研究不仅为开发轻量化单相CCA提供了新途径，也为在广泛的组成-温度-压力空间中探索具有优良机械性能的轻量化合金提供了新的可能性。【科学亮点】1. 实验首次开发了高密度（2.40 g/cm³ ）和高比屈服强度（344×10³ Nm/kg）的Al基单相面心立方（SP-FCC）复杂浓缩合金（CCA），即Al55Mg35Li5Zn5。此项研究成功将多个脆性相转变为具有延展性的固溶体。2. 实验通过应用高压和高温（HPHT）技术，实现了从金属间化合物（IMCs）到单相固溶体的转变。这一过程依赖于高压下溶质元素与铝之间的原子尺寸和电负性差异的减少，以及高温和高压带来的协同高熵效应。3. 研究结果表明，单相CCA的形成主要归因于高固溶体含量和纳米尺度的化学波动，显著提高了材料的强度。传统铝基合金的比屈服强度通常约为200×10³ Nm/kg，而新开发的CCA则达到了344×10³ Nm/kg，显示了优异的机械性能。【科学图文】图1：原铸和高压高温（HPHT）合成的Al55Mg35Li5Zn5 样品的表征。图2：机械性能。图3：SP-FCC Al55Mg35Li5Zn5CCA 的变形行为。图4：高压下的相演变。图5：半径、局部原子应变（λ）、电负性和过量构型熵（SE）随施加压力的变化。【科学结论】本文通过应用高压和高温，我们成功将多个脆性相转变为铝基复杂浓缩合金（CCA）中的单相面心立方（FCC）结构，这一创新性方法有效克服了传统铝基合金中轻元素溶解度限制的问题。研究表明，高压下溶质元素与铝之间的原子尺寸和电负性差异减小，以及高温和高压引起的协同高熵效应，是形成单相CCA的关键因素。这一发现不仅提高了合金的强度，还揭示了高固溶体含量和纳米尺度化学波动对材料性能的重大影响。通过这种方法，我们在广泛的组成-温度-压力空间中探索到了具有优异机械性能的轻量化单相合金。这一研究不仅为铝基合金的设计和优化提供了新的思路，也为开发新型轻质高强度材料开辟了广阔的前景，具有重要的应用潜力。原文详情：Han, M., Wu, Y., Zong, X. et al. Lightweight single-phase Al-based complex concentrated alloy with high specific strength. Nat Commun 15, 7102 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-51387-6

合肥5月25日电近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队研制出一种高性能纤维素基纳米纸材料，其在极端条件下仍可保持优异的机械和电绝缘性能。相关成果日前发表于《先进材料》。随着人类对南极洲、月球和火星等极端环境探索的深入，不断出现的极端环境条件，包括强紫外线环境、原子氧和高低温交替环境等，成为今后深入探索的主要障碍。在极端环境下，材料的物理化学特性会发生变化，严重时甚至会导致重要设备和装置的损坏。在传统材料当中，金属和陶瓷本身具有出色的机械性能和对极端环境的耐受性，但金属材料面临密度过高重量过大的问题，而陶瓷材料则面临脆性和难以加工等问题。聚合物具有轻质和可塑的特点，但目前大多数聚合物基复合材料在极端环境长期服役会产生高温软化和低温脆性等问题。因此，设计和制备一种能长期在极端环境下服役的高性能防护材料是材料领域面临的难题之一。在大自然中，珍珠母的“砖-泥”结构为其提供了极好的力学性能。近年来，这种精巧的有序结构的其他功能（如隔水、隔氧以及对能量场的均匀分散等）逐渐成为研究热点。受天然珍珠母“砖-泥”结构的启发，研究人员首先采用气溶胶辅助生物合成方法，利用细菌产出的纤维素纳米纤维将分散的合成云母纳米片均匀而紧密地缠结得到复合水凝胶，然后通过热压的方式，得到最终的仿珍珠母结构的纳米纸材料。得益于纳米纸内部精细的“砖-泥”结构和连续三维网络，该纳米纸表现出高强度、高模量、高韧性、可折叠性和抗弯曲疲劳性等优异的力学性能。同时，材料内部的“砖-泥”结构充分发挥了云母的高介电强度，从而赋予了该纳米纸较高的电击穿强度。与纯纤维素纳米纸相比，该复合纳米纸的耐电晕寿命显著提高，甚至超过了商用聚酰亚胺薄膜。此外，该项研究中的高性能纤维素基纳米纸在高低温交替、紫外线和原子氧等极端条件下，仍表现出优异的综合性能，这为未来人们对极端环境的探索提供了一个极好的防护材料选择。

会议名称：&ldquo 材料力学性能测试技术与标准&rdquo 网络主题研讨会 会议介绍： 为提高广大材料力学性能测试用户的应用水平，该项技术的发展现状和应用，仪器信息网于2015年3月25日举办&ldquo 材料力学性能测试技术与标准&rdquo 网络主题研讨会，力邀业内知名专家学者以及仪器厂商，共同探讨材料力学性能测试与评价新技术、分享材料力学测试标准应用经验。 举办时间：2015年3月25日 9:30-12:00 报告专家及报告方向： 1、玻璃钢/复合材料力学测试技术标准&mdash &mdash 王冬生（上海玻璃钢研究院） 报告要点：复合材料的研究深度和应用广度，生产发展的速度和规模已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。适用于复合材料力学性能测试的标准主要有ISO国际标准及GB/T国家推荐标准，还可参照ASTM等国际先进标准，本讲将主要介绍如何根据产品特性选择相应标准及检测方法。 2、脆性材料力学性能测试技术&mdash &mdash 包亦望（中国建材检验认证集团） 报告要点：在外力作用下（如拉伸、冲击等）仅产生很小的变形即断裂破坏，具有这种特性的材料即为脆性材料。模拟现场工况对脆性材料的可靠性做出正确的评价，即可保证构件安全可靠，还能对其失效时间做出预测。本讲主要介绍如何检测脆性材料的性能，模拟材料在实际工况条件下的可靠性，提高产品质量。 3、此次研讨会还有标乐（依工测试）及英斯特朗的资深工程师带来相关材料检测的新产品及新技术应用报告，敬请期待。 报名地址： http://www.instrument.com.cn/webinar/Meeting/subjectInsidePage/1374

仪器信息网讯 2011年10月14日下午13:00，BCEIA 2011之“材料分析分会场学术报告会”在北京展览馆第五会议室顺利召开，50余位来自材料分析领域的专家学者、厂商代表参加了会议。 北京材料分析测试服务联盟副秘书长凌玲女士主持会议 北京材料分析测试服务联盟常务秘书长李树勇先生 　　李树勇先生在题为《北京材料分析测试机构合作模式创新》的报告中谈到，随着国际制造业向中国的加速运转，国内测试服务业的发展潜力巨大，据预测2011年国内检测市场容量将超800亿元人民币，国内测试服务机构平均收入以15-20%的速度快速增长。然而，国内测试行业还处于发展初期，缺少行业规范及品牌影响力与竞争力，同时地区垄断和保护现象明显；再加上国外近百家检测机构纷纷进驻中国，使得国内检测机构发展面临挑战，因此行业发展需要不断寻找突破口，打造首都测试创新与服务品牌! 　　在这种背景下，2004年12月16日，由北京市科委、北京新材料发展中心牵头，在京国家级测试机构、地方测试机构、高校等单位共同发起成立了区域性协作组织——北京材料分析测试服务联盟。目前已汇集检测仪器设备3000多台套，联盟会员2010年实现检测收入8.5亿元，年均增长30%，同时承担了500余项标准制定及100多项科研课题任务。 中航工业北京航空材料研究院陶春虎教授 报告题目：电子探针轻元素分析技术 　　陶春虎教授首先说到，日前，中航工业北京航空材料研究院与淄博三林新型材料有限公司共同投资建立了中航试金石检测科技有限公司，这是一家为公众服务的第三方检测机构，专门从事金属、非金属材料的分析检测、技术推广、检测设备研发及检测技术培训等业务。 　　同时，陶春虎教授在报告中介绍到，电子探针分析是对材料进行物理冶金相关检测的最常用手段之一，物理冶金检测最基本的内容包括组织、结构和微区成分三部分，电子探针是其中微区成分定量分析最有效、最准确和最常用的分析手段。另外，轻元素浓度分布对材料的组织和综合力学性能的起到至关重要的作用，而电子探针给出的正是轻元素分析与化学元素分析的根本区别。最后，陶春虎教授指出了电子探针轻元素分析过程中面临的主要问题，并详细介绍了电子探针轻元素分析技术流程中分析条件如何优选。 岛津企业管理(中国)有限公司市场部陈艳凤女士 报告题目：岛津——高分子材料分析全面解决方案的提供者 　　陈艳凤女士在报告中指出，岛津公司拥有着丰富的分析测试仪器产品线，能够为用户提供专业的整体解决方案，如在材料的表征方面，岛津公司可以提供流变学特性、粉体物理性、热特性、静/动态强度力学特性等测试仪器。 　　例如，在熔点、结晶度、玻璃态转化点等热特性测试领域，岛津公司可提供差式扫描量热仪、热重分析仪、热机械分析装置等；在添加剂、残留溶剂及重金属残留的分析中，岛津公司可提供气质联用仪、原子吸收光谱、等离子发射光谱仪、扫描电子显微镜等；在材质评价/品质管理行业中，岛津公司则有飞行时间质谱、傅里叶变换红外光谱等。同时，陈艳凤女士用大量的数据图表强调了“岛津公司是一个全面解决方案的提供者”。 北京矿冶研究总院李华昌教授 报告题目：金属矿产资源开发中的特殊环境问题及污染物检测技术 　　李华昌教授在报告中首先指出，有色金属行业快速发展，已成为国民经济重要支柱产业之一。矿产资源开发给各矿区带来了巨大的经济效益，推动了我国经济的发展，但也造成了一些负面影响，尤其是矿产资源的不合理开发和利用，同时“三废”的排放带来了严重的环境问题，严重威胁着人类的健康和生存。其中，矿产资源开发中的特殊环境问题包括：(1)持久污染物(POPs)污染问题；(2)矿山飘尘中PM10和PM2.5问题；(3)矿产资源开发中二次污染问题；(4)矿山复合污染问题。 　　随后，李华昌教授针对以上4大问题分别举例介绍了一些用于污染物检测的技术，如GC-MS技术检测9538捕收剂；电子显微镜与电子能谱可以看到有几十到几百纳米的铅、铝微粒；ICP-AES可用于检测重金属等。 珀金埃尔默仪器(上海)有限公司叶鹏博士 报告题目：Hyper DSC在高分子材料分析中的应用介绍 　　叶鹏博士首先说到，Differential Scanning Calorimetry (DSC)是用来表征材料的热性能，被广泛应用于高分子、医药及化学工业。长期以来，如何提高DSC分析技术的灵敏度和效率一直是从事热分析仪器研发工作者所面临的挑战。 　　珀金埃尔默公司开发的Hyper DSC则属于一种高速扫描DSC技术，它能在高速线性扫描的条件下准确测量温度和热流值，其最高升温/降温速率高达750 ˚ C/min。对于这种功率补偿型DSC而言，由于能在很宽的温度范围内实现快速的降复温扫描，从而具有比传统DSC高10倍以上的灵敏度和效率。由于实现了快速扫描，熔融过程中的再结晶现象和熔融后的分解现象可以基本消除，故也消除了由此引起的未知热事件。同时，叶鹏博士还举例介绍了Hyper DSC在高分子材料表征过程中优势所在。 中国建筑材料检验认证中心有限公司万德田先生 报告题目：脆性材料力学性能测试新技术 　　万德田先生谈到，如何评价脆性材料在不同服役条件和不同载荷形式下的材料性能及其变化规律，并由此分析构件的可靠性和耐久性，预测构件的残余寿命，这对于材料的安全应用至关重要。中国建筑材料检验认证中心经过研究开发，提出了力学性能评价的三种新方法——痕迹法、相对法、预测法，这些新方法可以对服役中的陶瓷材料和部件进行在线测试和可靠性预测，为脆性陶瓷的工程应用和安全检测提供了一种简易的评价手段。 　　其中，位移敏感压痕与残余痕迹方法是指从表面残余痕迹确定材料的基本性能，看用于失效分析和恶劣环境下的材料性能评价，这对于材料的失效诊断和性能预测、以及材料在特种环境下使用过程中的性能演变监测具有实用价值，并可以推广应用到建筑工程，地质勘探，宇航探险，无损在线性能评价等领域。 会议现场

失效分析是近些年由军工企业向科研学者及企业所普及的一门新学科[1]，金属零部件失效轻则会导致工件性能退化，重则会导致人生安全事故，通过失效分析定位失效原因，提出有效改进措施是保证工程安全运行必不可少的一步，因此，充分利用扫描电镜的优势将为金属材料行业的进步做出巨大贡献。 金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。其中最基本也最为常人所熟知的钢铁，作为基本的结构材料，对国家和人民的意义重大。自工业革命爆发后，不论是小到日常生活用品材料，还是大到军事设备，轨道交通，都离不开钢铁的参与。众多钢铁企业及科研院所利用扫描电镜得天独厚的优势来解决生产时遇到的问题，并协助科研开发新产品。扫描电镜搭载相应的附件已成为钢铁冶金行业进行研究和生产过程中发现问题的有利手段。随着扫描电镜分辨率及自动化程度的提高，扫描电镜在材料分析表征方面的应用愈发广泛[2]。01 电镜观察金属件拉伸断口断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方，记录着有关断裂全过程的许多珍贵资料，所以在研究断裂时，对断口的观察和研究一直受到重视。通过断口的形态分析研究一些导致材料发生断裂的基本问题，如断裂起因、断裂性质、断裂方式等。如果要深入研究材料的断裂机理，通常要对断口表面的微区成分进行分析，断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。图1 国仪量子扫描电镜SEM3100拉伸断口形貌图 根据断裂的性质，断口大致可分为脆性断口和塑性断口。脆性断口的断裂面通常与拉伸应力垂直，脆性断口从宏观来看，由光泽的结晶亮面组成；塑性断口从宏观来看，通常断口上有细小凹凸，呈纤维状。断口分析的实验基础是对断口表面的宏观形貌和微观结构特征进行直接观察和分析。在很多情况下，利用宏观观察就可以判定断裂的性质、起始位置和裂纹扩展路径，但如果要对断裂源附近进行细致研究，分析断裂原因和断裂机制，必须进行微观观察，且因为断口是一个凹凸不平的粗糙表面，观察断口所用的显微镜要具有最大限度的景深，尽可能宽的放大倍数范围和高的分辨率。综合这些需求，扫描电镜在断口分析领域得到广泛的应用。图1三个拉伸断口样品，通过低倍宏观观察及高倍显微组织观察，样品A断口呈河流花样（如图A）为典型脆性断口特征；样品B宏观无纤维状形貌（如图B），微观组织无韧窝出现，为脆性断口；样品C宏观断口由光泽的刻面构成，故以上拉伸断口均为脆性断口。02 电镜观察钢铁夹杂物 钢的性能主要取决于钢的化学成分和组织。钢中夹杂物主要以非金属化合物形态存在，如氧化物、硫化物、氮化物等，造成钢的组织不均匀，而且它们的几何形状、化学成分、物理因素等不仅使钢的冷热加工性能降低，还会影响材料的力学性能[3]。非金属夹杂物的成分、数量、形状和分布等对钢的强度、塑性、韧性、抗疲劳、耐腐蚀等性能有极大的影响，因此，非金属夹杂物是钢铁材料金相检验中不可缺少的项目。通过研究钢中夹杂物的行为，采用相应技术防止钢中夹杂物进一步形成和减少钢液中已存在的夹杂物，对生产高纯净钢以及提高钢的性能具有十分重要的意义。图2 国仪量子扫描电镜SEM3100夹杂物形貌图图3 TiNAl2O3复合类夹杂能谱面分析图图2、图3所示夹杂物分析案例中，通过使用扫描电镜观察夹杂物，配合能谱分析电工纯铁所含夹杂物成分，可知纯铁内部所含夹杂物种类为氧化物类、氮化物类以及复合类夹杂。扫描电镜自带的分析软件具有强大的功能，可以直接对样品测量或直接在图片上进行任何距离、长度的测量，例如通过测量上图所示案例中电工纯铁夹杂物的长度，可知Al2O3夹杂物平均尺寸约为3μm，TiN及AlN尺寸均在5μm以内，复合类夹杂尺寸不超过8μm；这些细小的夹杂在电工纯铁内对磁畴起到钉扎的作用，会影响最终的磁性能。氧化物类夹杂Al2O3来源可能为炼钢的脱氧产物和连铸过程的二次氧化物，在钢铁材料中的形态多为球形，少部分为不规则形状。AlN在钢铁材料中的形态通常呈细长条状；TiN在钢铁中的形态通常呈四边形，夹杂物的形态与其组分以及在钢液内所发生一系列的物理化学反应有关，观察夹杂物时不仅要观察夹杂物的形态及成分，还要关注夹杂物的尺寸大小及分布，需要多方面统计，从而综合评判夹杂物水平。在对单个夹杂物进行观察分析时扫描电镜具有一定的优势，例如夹杂物导致工件开裂进行失效分析，通常在开裂源头处会发现大颗粒夹杂，此时对夹杂物进行尺寸、成分、数量以及形状等研究具有重要意义，通过分析可以定位工件的失效原因。03 扫描电镜对钢铁材料中有害析出相的检测方法析出相是指饱和固溶体温度降低时析出的相，或固溶处理后得到的过饱和固溶体在时效时析出的相，相对的时效过程是一个固态相变的过程，是第二相粒子从过饱和固溶体中沉淀脱溶并且形核长大的过程。析出相在钢中具有十分重要的作用，其对钢的强度、韧性、塑性、疲劳性能等许多重要的物理化学性能均具有重要影响。合理控制钢铁析出相能够强化钢铁性能，如果热处理温度及时间控制不当，会引起金属性能急剧下降，如脆断、易腐蚀等。图4 国仪量子扫描电镜SEM3100电工纯铁析出相背散图在一定的加速电压下，由于背散射电子的产额基本随试样原子序数的增高而增加，所以可以利用背散射电子作为成像信号，显示原子序数衬度像，在一定范围内可以观察试样表面的化学组分分布情况。铅原子序数为82，在背散模式下Pb的背散射电子产额很高，所以图像中Pb呈亮白色。Pb在钢铁材料中的危害有以下几种，因为Pb和Fe不生成固溶体，在冶炼过程中难以去除，且易在晶界处发生偏聚，形成低熔点的共晶体削弱晶界结合力，使材料的热加工性能下降。电工纯铁中的铅析出可能来源是炼铁原料中含有的Pb，以及冶炼时添加合金元素所含有的微量Pb；如果特殊用途使用，不排除在冶炼过程中加入的可能，目的是改善切削加工性能。04 结语扫描电镜作为一种显微分析工具，可以对金属材料进行多种形式的观察，可以对各类缺陷进行详细的分析、金属材料失效的原因进行综合定位分析，随着扫描电镜功能的不断完善和提升，扫描电镜能够完成的工作也越来越多，不仅为改善材料性能的研究提供了可靠依据，同时也在生产工艺控制、新产品设计和研究等方面发挥了重要作用。参考文献：[1] 陈南平,顾守仁,沈万慈等.机械零件失效分析[M].北京:清华大学出版社,2008,15-17.[2] 张鋆川. 金属材料检测常见问题及解决措施[J]. 数字化用户, 2018, 24(052):67.[3] 郭立波,李朋,武强,等. 扫描电镜及能谱分析在钢铁冶金中的应用[J]. 物理测试,2018,36(1):30-36. 本文作者：于文霞 国仪量子应用工程师

仪器信息网讯 为提高广大试验机用户的应用水平，并促进用专家、用户、厂商之间的相互交流，2012年5月16日，在CISILE 2012召开期间，由中国仪器仪表行业协会试验机分会与仪器信息网主办、北京材料分析测试服务联盟与我要测网协办的“第一届中国试验机技术论坛”在中国国际展览中心综合楼二楼204会议室成功举办。 　　如下为中国建筑材料科学研究总院包亦望教授所作报告的精彩内容： 中国建筑材料科学研究总院包亦望教授 报告题目：工程材料力学性能评价技术与技巧 　　包亦望教授在报告中谈到，力学性能测试的常规方法主要有拉、压、弯和扭，另外还有痕迹法、相对法、预测法三种新检测方法，随后，包亦望教授就这三种新检测方法做了具体的介绍。 　　包亦望教授介绍到，痕迹法中通过三角棱压痕和四方棱压痕两种常用方法可以证明材料的能量吸收能力，甚至材料断裂阻力特性都可以很简单地通过材料的硬度和弹性模量来估测，对材料结构设计以及选材均有重要意义；表面残余痕迹能够确定材料的基本性能，并用于失效分析和恶劣环境下的材料性能评价，对于材料的失效诊断以及监测材料在特种环境下的性能演变具有实用价值，而且可以推广应用到建筑工程、地质勘探、宇航探险、无损在线性能评价等领域；球压法可以确定脆性材料局部强度，而且将声发射与材料试验机配合，可以评价材料的常规力学性能，材料或薄膜的抗摩擦、抗划伤能力以及表面和界面的力学性能；而缺口环法可以评价材料在超高温条件下的力学性能，无需任何夹具，操作方便。 　　相对法能够测试陶瓷高温条件下的弹性模量，评价陶瓷或硬脆膜的性能以及厚膜的弹性模量和强度，可以反映不同材料的弹性恢复差异；材料性能预测法，可以预测压痕过程中的能量耗散能力、弹性恢复能力和陶瓷材料损伤容限。 　　最后包亦望教授还介绍了材料结构设计中需要考虑的几个重要的材料性能配合比等相关情况。 会议现场

前 言钢铁材料断口分析的发展概括起来主要经历了三个阶段：肉眼、放大镜和光学显微镜直接观察阶段；用透射电子显微镜观察断口复型的间接观察阶段；用扫描电子显微镜直接观察阶段。因为断口是一个凹凸不平的粗糙表面，观察断口所用的显微镜要具有最大限度的景深、尽可能宽的放大倍数范围和高的分辨率，而扫描电子显微镜可满足上述综合要求，故现在对断口分析均采用扫描电子显微镜。扫描电镜作为现代材料科学应用最广泛的分析检测仪器在多个领域有着重要应用，其中在钢铁材料分析研究中的应用主要包括：材料的微观形貌、组织、成分分析；材料断口分析；材料失效分析；材料实时微区成分分析，元素定量、定性成分分析，快速多元素面扫描和线扫描分析；材料的晶体、晶粒的相鉴定，晶粒尺寸、形状分析，晶体、晶粒取向测量等等。钢铁冶炼铸造过程中会产生一些冶金缺陷，造成产品后续加工或使用过程中产生开裂或断裂，采用扫描电镜对产品断口进行微观观察分析，寻找原因，提出改进和预防措施，其作用和意义重大。下面列举几个钢坯和钢材典型断口的微观形貌及形成原因进行扼要介绍。一、 连铸坯沿晶开裂断口在连铸坯断口中，时常会观察到裂纹沿粗大的柱状晶晶界开裂的情况，且晶界上呈现出自由凝固高温开裂光滑特征（见图1）。其产生原因主要是因连铸浇注温度偏高、拉速不稳或拉速偏快所致。图1 连铸坯沿粗大柱状晶晶界开裂，晶界上呈现自由凝固光滑高温开裂微观特征二、 连铸坯粗大柱状晶、气孔、疏松及缩孔缺陷断口当钢中气体含量较高时，在连铸坯横截面中部粗大柱状晶沿晶断口上可见较多的小气孔缺陷（见图2上图）；当连铸工艺控制不佳时由于补缩不足，在横截面的心部部位断口上可观察到较多的疏松缺陷、较大尺寸的缩孔缺陷（见图2下图）。气孔、严重疏松、缩孔等缺陷对成品质量均会产生不利影响。图2 连铸坯中柱状晶晶界上的小气孔缺陷、心部疏松及缩孔缺陷微观特征三、 连铸坯晶界上存在两种形态的硫化物断口钢中非金属夹杂物是不可能完全消除的，在尽可能降低其含量的同时，科学有效地控制夹杂物的类型、尺寸、分布和形态，可降低其对钢材的危害。硫化物夹杂种类较少，最主要的是MnS。MnS在钢液中不能生成，在钢凝固时由于硫的偏析，硫化物夹杂才析出于树枝晶间。冷却速度越快，析出的硫化物颗粒越小，但数目增多。随着钢中氧含量的不同，连铸坯中硫化物夹杂有3类形态， I类硫化物为无规则分布的尺寸较大的球状，在含氧量高的沸腾钢和半镇静钢中可见到，它是在凝固初期与铁晶体同时析出的。Ⅱ类硫化物为网状或枝晶状沿晶分布，是凝固后期生成的。Ⅲ类硫化物是边、角、面都较清晰显现的无规律分布的小颗粒或小块状，出现于过量铝脱氧的钢中，是由于凝固过程中硫化物自发形成的结果。硫化物夹杂塑性较好，在轧钢时沿轧制方向延伸成细条状。Ⅱ类硫化物在轧钢后可形成条带，所以无论在铸态或在轧态钢中，Ⅱ类硫化物对钢的性能影响及危害最大。图3显示了连铸坯晶界上存在的两种不同形态的MnS夹杂物断口形貌特征。图3 连铸坯断口晶界上存在的枝晶状MnS（上）与颗粒状MnS（下）夹杂微观特征四、 钢的解理与准解理断口解理是钢铁材料受力后沿晶体内部一定的结晶学平面（低指数面）发生开裂的现象，宏观上呈结晶状，微观形貌包括解理河流、解理羽毛、解理扇、人字纹花样、舌状花样等，是材料脆性较大的体现。准解理是介于脆性断裂和韧性断裂之间的一种过渡断裂模式，准解理断裂是低合金高强度钢中（如组织为回火马氏体、贝氏体等）较为常见的一种断裂形式，常发生在脆性转折温度附近。准解理断裂的断口是由平坦的“类解理”小平面、微孔及撕裂棱组成的混合断裂,主要断口形貌特征是河流由小平面的中心向四周发散，形状短而弯曲，支流少，形成撕裂岭。图4为合金钢断口解理与准解理的微观形貌特征。图4 合金钢断口脆性解理（上）与准解理（下）的微观特征解理与准解理断口的主要区别如下表特征准解理解理生核的位置六、 沿晶断口

p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 碳化硅（SiC）陶瓷具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀、耐辐照、抗氧化、热膨胀率小和热导率高等优异的综合性能，在航空航天、核电、高速机车、武器装备等关键领域具有重要的应用价值。SiC陶瓷因其极高的热稳定性和强度，成型加工困难。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 目前，国际上陶瓷材料的制备主要采用传统的粉末成型方法，包括微粉制备、成型（压延、挤塑、干压、等静压、浇注、注射等方式）、烧结（热压烧结、反应烧结、常压烧结、气氛压烧结、热等静压烧结、放电等离子体烧结等方式）、加工等过程。最近30年，陶瓷材料新型制备工艺层出不穷，在各个环节上均有所突破，但仍存在局限性，制备温度高（虽然添加烧结助剂可降低烧结温度，但烧结助剂又会影响陶瓷的性能）、不易获得均匀的化学成分与微观结构、难以进行精加工以及陶瓷材料高脆性难以解决等问题。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 先进的陶瓷制备技术必须在原料制备、成型、烧结等方面有所突破。自1975年Yajima等利用聚碳硅烷制备出SiC陶瓷纤维后，先驱体转化陶瓷技术进入人们的视野。根据BCC Research调查报告，2017年全球陶瓷先驱体市场为4.376亿美元（其中，SiC陶瓷先驱体占40.4%市场份额），预计到2022年将达到7.124亿美元，年均增长10.2%。所谓先驱体转化陶瓷是首先通过化学合成方法制得可经高温热解转化为陶瓷材料的聚合物，经成型后，再通过高温转化获得陶瓷材料。其具有诸多优点：分子的可设计性：可通过分子设计对先驱体化学组成与结构进行设计和优化，进而实现对陶瓷组成、结构与性能的调控；良好的工艺性：陶瓷先驱体属于有机高分子，继承了高分子加工性好的优点，例如可溶解浸渍、可纺丝、可模塑成型、可发泡、可3D打印等，因此能用于制备传统粉末烧结工艺难以获得的低维材料和复杂构型，例如陶瓷纤维、陶瓷薄膜、复杂立体构件等；可低温陶瓷化，无需引入烧结助剂；可制备三元和多元共价键化合物陶瓷；可获得纤维增韧的陶瓷材料，从而解决陶瓷材料高脆性问题。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 先驱体转化陶瓷技术可以灵活控制和改善陶瓷材料的化学结构、相组成、原子分布和微结构等，具有传统陶瓷制备技术无法比拟的优势。以先驱体转化法制备陶瓷材料，其关键之处在于能否制备出合适的先驱体，这直接决定了是否能成功制备出优异性能的陶瓷材料。目前成功开发并应用的SiC陶瓷先驱体主要是固态聚碳硅烷（PCS）。但PCS作为SiC陶瓷先驱体仍存在不足，如PCS中C/Si为2，其热解产物富碳，最终影响SiC陶瓷的性能；PCS陶瓷产率较低；其在室温下为固体，用于形成复合材料中陶瓷基体时，浸渍过程中需要二甲苯、四氢呋喃等溶剂，而在裂解之前又需要蒸发这些溶剂，导致制备周期长和工艺繁琐等。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所核能材料工程实验室经过研究，制备出一种流动性好（复数粘度0.01～0.2Pa· S）、存储时间长（＞6个月）、氧含量低（～0.1 wt%）、陶瓷产率高（1600℃陶瓷产率达～79wt%）、陶瓷产物中C/Si为～1.1，且1500℃静态氧化后质量变化小于3%的液态超支化聚碳硅烷（LHBPCS）。样品品质获得多个应用单位的肯定。此外，该研究团队在LHBPCS固化交联机理上也有深入研究，能够实现其光固化成型和低温热固化成型，凝胶化时间仅数分钟，且结构致密无泡孔。 /p p style=" text-align: justify " & nbsp & nbsp 相关研究成果发表在J. Eur. Ceram. Soc.、Adv. Appl. Ceram.、J. Am. Ceram. Soc.等期刊上。相关研究得到了国家自然科学基金重大研究计划、中科院重点部署项目等的资助。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/9ac36bf1-5a4d-425e-8eea-cf053400b28a.jpg" title=" 45194.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图1.制备的LHBPCS及交联固化与烧结后致密形貌 /p p /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/27cabeb1-60bb-4654-a4ce-51691bd77624.jpg" title=" 13639.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图2.制备的LHBPCS在不同热引发剂（TBPB）含量下交联速率变化 /p p br/ /p

仪器信息网讯 2014年10月20日，由中国工程院、中国合格评定国家认可委员会、中国标准化协会、中国金属学会、国际钢铁工业分析委员会、中国钢研科技集团有限公司主办的&ldquo CCATM&rsquo 2014国际冶金及材料分析测试学术报告会&rdquo 之&ldquo 材料微观解析与失效分析&rdquo 会议在北京国际会议中心举行。 　　失效分析是指产品失效后，通过对产品及其结构、使用和技术文件的系统研究，从而鉴别失效模式、确定失效机理和失效演变的过程。失效分析对于提高产品质量和防止事故重演特别重要。失效分析工作是一个极其复杂的过程，它需要多学科相互交叉。主要分析内容包括断口分析、化学分析、金相显微分析、力学性能检查和无损探测等方面。 　　其中微观解析主要指断口分析中的微观分析和金相显微分析。在断口微观分析中，使用扫描电镜或透射电镜可观察微观断口的形貌，从而判断断裂失效机制。另外配合能谱分析仪还可以对断口的微区成分进行分析，以判断是否存在夹杂物、成分偏析等缺陷。 　　金相显微分析是指利用金相显微镜来观察和研究金属材料显微组织结构及分布的试验方法。是检查金属材料质量的好坏、热处理工艺质量评定的最直观、最准确的方法。 　　在本次会议中，武钢研究院孙宜强介绍了SPHC热轧板表面疤块缺陷分析 钢铁研究总院谢金鹏介绍了转向弯臂断裂失效原因分析 宝山钢铁股份有限公司王军艺介绍了火花塞膨胀槽脆性开裂失效分析 首钢通化钢铁集团韩德青介绍了隔热管断裂原因分析 钢铁研究总院郑凯介绍了某石化设备用 P201泵出口管道裂纹原因分析 马钢技术中心王德宝介绍了35CrMo高强度连接螺栓杯锥状断口失效分析 武汉钢铁集团公司研究院王志奋介绍了冷轧双相钢性能不合格原因分析 国家钢铁材料测试中心李云玲PSB1080 螺纹钢氢脆断裂分析 西安航空动力控制科技有限公司郭秀乔介绍了活门和衬套卡滞原因分析 江苏省宏晟重工集团有限公司乙海峰介绍了1Cr17Ni2钢热油泵泵轴断裂分析。 会议现场

仪器信息网讯 2021年11月3日上午，2020年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行，2020年度国家科学技术奖共评选出264个项目、10名科技专家和1个国际组织。其中，中国航空工业集团有限公司顾诵芬院士和清华大学王大中院士分获国家最高科学技术奖。经网络评审组、学科专业评审组、评审委员会和奖励委员会评审，科技部审核，2020年度国家科学技术奖共评选出264个项目、10名科技专家和1个国际组织。其中，国家自然科学奖46项，一等奖2项，二等奖44项；国家技术发明奖61项：一等奖3项，二等奖58项；国家科学技术进步奖157项：特等奖2项，一等奖18项，二等奖137项。有8位外国专家和1个国际组织获中华人民共和国国际科学技术合作奖。其中，“面心立方材料弹塑性力学行为及原子层次机理研究” 项目荣获国家自然科学奖二等奖，该项目属于材料的组织、结构、缺陷与性能研究领域。材料的弹塑性力学行为及原子机理是材料强韧化提升、加工性能优化的重要科学基础，也是本领域亟待解决的科学难题；发展有效和新的认知方法成为解决该难题的关键。在项目组负责人张泽院士的主持和带领下，韩晓东教授与团队项目组王立华研究员、张跃飞教授、郑坤研究员等其他默默付出的成员一起历经15年深入探索，创建了全新的原位原子层次材料力学行为实验研究方法，并应用于面心立方材料弹塑性行为及原子机理的研究，主要成果如下：1、创建了材料弹塑性力学行为原子机理研究新方法。发展高空间分辨的材料力学行为原位实验研究方法，是材料领域持续的科学目标。项目突破原有方法分辨率仅为纳米尺度的局限，将其空间分辨率提高至亚埃尺度，实现了原子层次材料力学行为研究的新模式。首次于2007年应用于一维纳米材料弯曲变形；2010年取得2个数量级力学载荷提升的突破，使其普适于二维和块体取样材料；2014年进一步将位移加载精度提高1个数量级，实现亚埃尺度位移可控。被国际同行评述为“opened up the new research area of … ”, Appl. Phys. Rev. 2017 (IF:13.67)。2、提出了“晶格弯曲限域效应”提高材料弹性极限的新途径。不断逼近材料的理论弹性极限是该领域永恒主题。项目首次提出并在原子层次实现“晶格弯曲限域效应”，在镍纳米线中获得了34.6%巨弹性切应变，突破~17%的材料理论弹性极限，发展了近100年前的弹性切应变理论，被Nat. Mater., 2013以“Hyperelastic Nanowires”亮点报道。项目在铜纳米线中实现7.2%的超大拉伸弹性应变，接近理论拉伸弹性极限，Science, 2013指出其为金属中迄今实现的最大拉伸弹性应变。3、发展了纳米多晶金属塑性理论。围绕多晶金属强韧化的晶粒尺寸极限这一长期基础科学问题，首次在原子层次实验验证了晶粒内位错枯竭理论，阐明了晶粒协同转动的原子机理—晶界位错攀移；发现了全位错-偏位错-晶界位错塑性转变；将 “Hall-Petch效应” 强韧化晶粒尺寸极限由~15纳米更新至~6纳米，发展了纳米多晶金属塑性理论。被美国Mater. Res. Lett.主编Y.T. Zhu评述为“important guidance (重要指导) for… materials with ultra-high strength… ”。4、发现了脆性硅基材料室温脆韧转变及大塑性的原子层次机理。发现脆性硅基材料在小尺度下具有室温脆韧转变行为，在硅及碳化硅纳米线中分别实现了106%和40%的室温大塑性，超出其块体材料2个数量级。揭示了位错形核与非晶化实现脆韧转变的原子机理，解决了脆性硅基材料室温脆韧转变的基础科学难题。成果入选2007年中国高等学校十大科技进展，被评述为：“集现代电子显微学原位表征与纳米材料新异物理性能于一体的原创性成果”。该项目发表论文53篇，专利5项。8篇代表论文包括：Nat. Commun. 3篇，Phys. Rev. Lett.，Adv. Mater.，Nano Lett. 3篇，总他引1351次。成果被应用于突破复合材料传统设计概念，在块体金属中实现了接近理论极限的超大弹性。项目成员被Nat. Mater.特邀撰文；项目培养杰青/长江1名，优青2名，全国优博及提名奖各1篇。获2016年度北京市科学技术奖一等奖。被教育部组织的211三期重点项目专家组评价为：“在国际上已经形成特色学科方向”。

铟是一种后过渡金属，对整流器、热敏电阻和光电导体等电气部件的制造至关重要，而人类仅在150年前才发现这种金属。但是，一些报告表明，人类将在短短五年内耗尽铟。这只是一个例子。同样地，有报告表明 人类将在未来70年至100年内耗尽钼和锌。随着作为原材料使用的废金属逐渐增加，新的挑战应运而生：添加剂。随着已回收金属的多次重新熔融，添加剂开始积累。众所周知，金属中的添加剂并非好事，而相应的解决方法是将杂质元素和痕量元素的含量控制在最*低ppm范围内。废金属作为原材料尽管回收废金属比提取、加工和提炼可供随时使用的原材料更环保，但仍然存在挑战。即使极少量的添加剂或杂质元素也会在以后造成严重问题，并对金属的质量和可用性产生重大改变。例如，目的明确地将硼添入钢中 将显著提高钢的硬度并降低其在热处理下的变形敏感性，使其成为汽车和建筑行业的常用成分。但是，过量的硼将降低韧性，引起脆裂并导致热脆性的产生。类似地， 氮对钢性能产生积极影响还是消极影响取决于许多其他因素，如钢中存在的其他合金元素和钢产品的必需性能等。与硼一样，氮可增加钢的硬度。但是，足够高的氮含量将导致可成形性变差。对于某些元素例如铜和锡等，必须在炼钢过程中避免此类元素进入熔体。原因是此类元素的沸点远远高于炼钢时的温度（铜和锡的沸点分别是2562℃、2602℃，而熔体沸点是1600℃左右）。这表明如果熔体中存在此类元素，则该熔体将无法使用，因为此类元素将保留在熔体中。为制造材料性能符合预期的高质量、可靠产品，控制和测量原材料来料中的杂质元素和痕量元素至关重要——而只有使用正确的设备方能做到这一点。挑战世界银*行预测 ，如果采取积极行动加快绿色能源部署，对绿色技术所需的关键矿物质的需求将增长1000%以上。全球矿山无法轻易满足上述如此快的增长需求，尤其是申请将矿山投入生产所需的许可就需要花费10年的时间。由于对矿物质的依赖不断上升、失去控制，因此废料场在达到更低ppm含量范围方面将面临更大的压力。这反过来又给制造商施加了更大的压力，要求他们进行原材料来料验证——原材料确实符合规范吗？按下按钮可能就是您需要的答案。遇见日立的新型明星产品随着越来越多的公司开始将废金属作为原材料使用，当前更准确的分析无疑比以往任何时候都更加重要，且必须将杂质元素和痕量元素控制在最*低ppm含量范围内。传统上，通常使用高价位的固定式OES光谱仪满足这种典型的应用需求。而现在，得益于日立分析仪器OE750固定式光谱仪的引入，情况已然发生改变。日立的新型OE750具有卓越的性能和极高的效率，并突破性地将最*新技术融合在一起。OE750几乎覆盖了金属*中元素的完整光谱，还可提供某些最*低检出限。使用这款全新的火花光谱仪能分析所有主要的合金元素，并识别出金属中含量低的杂质元素、痕量元素和处理元素，如钢中的氮元素。凭借其快速测量、高可靠性和低运营成本，OE750对日常分析和全面质量控制至关重要，同时其性能可与体积更大、价格更高的光谱仪媲美。日立分析仪器OE750是一台物有所值的仪器，能进行快速全面的金属质量分析，可满足您的一切需求。不要忘记您的老朋友日立有着45年废料场工作经验的激光及X射线分析专家 已针对废料场的恶劣环境设计和制造产品。因此，如果您需要手持设备，我们也可满足您的要求。如需了解更多有关竞争加剧对金属质量的影响以及材料对环境的影响的信息，请跟我们联系。

&ldquo 把脉&rdquo 极端环境下的材料性能 &mdash &mdash 中国建材检验认证集团首席科学家包亦望教授专访 　　2000℃的环境下，铁已熔成液体，有人想到变通办法，在铁表面镀一层&ldquo 膜&rdquo &mdash &mdash 可以胜任高达2000℃以上超高温氧化环境的陶瓷材料。但问题接踵而至，现有试验机的夹具和压头材料本身难以承受1500℃以上的超高温氧化极端环境，如何评价材料的可靠性?这个问题曾经难倒了我国科研人员，也包括国际同行。 　　如今，问号已经拉直。 　　1月9日，在2014年度国家科技奖励大会上，中国建筑材料科学研究总院博导、中国建材检验认证集团(CTC)首席科学家包亦望教授和他的团队凭借&ldquo 结构陶瓷典型应用条件下力学性能测试与评价关键技术及应用&rdquo 捧得国家科技进步二等奖。 包亦望在操作超高温极端环境力学测试系统 　　缺失的极端环境下材料评价方法 　　2003年，包亦望还在中科院金属所做&ldquo 百人计划&rdquo 研究，所里一位研究人员找到他，寻问有没有陶瓷复合构件界面强度的评价方法。这个问题来源于工程实践。 　　之所以找到包亦望，不仅因为他是有名的&ldquo 点子王&rdquo ，更重要的是，解决这个世界性难题已经越来越迫切。 　　结构陶瓷具有高强耐磨、抗腐蚀、耐高温等许多优异性能，因此被广泛应用于航空航天、机械、石油化工和建筑等高技术领域。 　　但陶瓷本身是脆性的，具有&ldquo 宁碎不屈&rdquo 的特点，服役中的陶瓷及构件容易发生突发性灾难事故，故又成为最不安全的材料。 　　时隔近30年，1986年的&ldquo 挑战者&rdquo 号航天飞机灾难仍被多次提及，刚起飞73秒，航天飞机发生解体，机上7名机组人员丧命。这次灾难性事故导致美国航天飞机飞行计划被冻结了长达32个月之久。最终调查发现，原因之一是陶瓷隔热瓦与母体界面脱粘后失去隔热能力，导致价值12亿美元的航天飞机被炸成碎片。 　　如果能对结构陶瓷力学性能做出准确评价，不仅可以保证构件安全可靠，还能对其失效时间做出预测。 　　但由于涂层与基体间难以剥离作为单质材料进行测试，如何评价材料的可靠性是一项国际难题。 　　包亦望告诉记者，具体来说，难题体现在四个方面：界面问题：陶瓷复合构件界面强度和不同环境下的服役安全评价；异型件：管状或环形陶瓷构件的力学性能无法参照现有标准和检测技术；陶瓷涂层：热障涂层、耐磨涂层的模量或强度无法直接测试 极端环境：超高温氧化环境下陶瓷性能评价无技术，无标准，无测试设备 构件性能预测：通过表面痕迹和接触响应非破坏性的监测和预测构件可靠性。 　　&ldquo 因为评价标准缺失，目前大多采用&lsquo 牺牲层&rsquo 的办法。&rdquo CTC研究中心副主任万德田解释，所谓&ldquo 牺牲层&rdquo ，是指本来只要10毫米的涂层，被加厚到了15&mdash 20毫米，这样虽然安全系数提高了，代价是飞行器重量也提高了，成本随之增加。 　　随着航天、航空、航海、化工、冶金等工业的快速发展，准确评价涂层材料力学性能显得越来越紧迫和重要。 　　中国工程院院士杜善义曾经说过，超高温试验是一个很复杂的技术问题，每一系统的建立难度都很大，但我国航空航天工业的发展需要建立超高温测试技术。 　　&ldquo 雕虫小技&rdquo 解决大难题　　&ldquo 方法非常简单，在外行看来可能就是雕虫小技。&rdquo 但包亦望说，这其中最难的是首先要想到捅破那一层窗户纸的方法，而这得建立在大量分析计算基础上。 　　随手翻开一本笔记本，除了看似简单的图示，就是密密麻麻的计算式。 　　&ldquo 有时候为了一个小公式，花几个月推导都是正常的。&rdquo 经过长达十多年的研究，包亦望和团队不断试验，反复采集整理数据，发明了一系列评价新技术。 　　陶瓷材料难以直接进行拉伸载荷试验，如何测得界面拉伸强度和界面剪切强度?传统的测试方法将试验样品叠加或者拼接，然后在叠加处或拼接处施力，但都无法获得界面拉伸强度。 　　&ldquo 十字交叉法&rdquo 提出，将两根矩形截面短棒以十字交叉方式粘接成测试样品，设计专用带槽夹具和圆弧形压头，分别测得界面拉伸强度和界面剪切强度。 　　这项技术适用任何固相材料之间的界面强度和疲劳性能评价，并可推广到各种高强粘接剂的强度和耐久性评价，此方法一经推广，受到国内外无机材料检测领域专家的赞赏。 　　但新课题又来了。 　　不是所有产品的样品都能加工成常规的矩形截面，而这类产品的应用范围又很广，如模拟核爆用石英玻璃管，光纤套管，火箭或导弹的尾喷管，石油化工用防腐内壁管等。 　　&ldquo 缺口环法&rdquo 能简单、方便、快捷的评价管状和环状脆性材料的基础力学性能。 　　&ldquo 无需特殊的夹具，节省了大量的试验经费和时间。&rdquo 包亦望说。 　　&ldquo 相对法&rdquo 则是通过已知或容易测量的材料参数去计算出无法直接测量的未知参数。 　　&ldquo 这就好比即使没有秤砣，只要知道一公斤白糖在杆秤的什么位置，就能称出同样质量的其他物质。&rdquo 包亦望说，这解决了陶瓷涂层的基础力学评价问题。此前涂层材料力学性能测试基本上空白，世界各国都在寻求测试技术。 　　试验证明该方法简单、准确、可靠达到事半功倍的效果，解决了热障涂层、防腐涂层和耐磨涂层等力学性能测试的空白。 　　&ldquo 局部受热同步加载法&rdquo 解决了超高温氧化环境下测试的国际难题。 　　&ldquo 痕迹法&rdquo 则有点类似于&ldquo 中医号脉&rdquo ，通过分析试验后样品残余压痕痕迹的形貌和尺寸，推测出几乎全部的材料力学性能。该方法受到国内外专家的高度赞赏，国际评审专家认为&ldquo 这项工作确实是对纳米压痕技术的一个新贡献&rdquo ，并在国际综述文献里被称为&ldquo BWZ method&rdquo (其中B指包亦望)。 　　主导制定国际标准提高话语权 　　建立方法、发明技术，包亦望和团队不满足于此，近年来一直致力于将技术转化为国家标准和国际标准。 　　&ldquo 国际标准的形成过程是一个博弈过程，体现了技术、产业乃至国家的综合影响力和话语权，是市场的竞争源头，为此国际上对标准的竞争极为激烈。&rdquo 包亦望印象深刻的是将&ldquo 相对法&rdquo 形成国际标准中的波折。 　　2007年，包亦望将发明的&ldquo 相对法&rdquo 在国际刊物发表，受到国际同行的高度认可，实验证明该方法简单、准确、可靠。此前虽然国内外有用纳米压痕技术来评价陶瓷涂层的弹性模量，但反映的仅仅是局部甚至某晶粒的性能，只对理想均匀致密材料有效，而且设备昂贵，尚不能测量涂层的强度。 　　2013年，ISO组织向全世界征求陶瓷涂层测试技术时, &ldquo 相对法&rdquo 评价技术与日本提出的类似国际标准草案形成竞争，最后交由ISO顾问Peter(皮特)先生仲裁，由于相对法具有原创性，适用范围更广泛，最后被成功立项。 　　利用自主知识产权转化成的国际、国内及行业标准，已被用于1000多家陶瓷企业和军工企业的相关产品各项力学性能检测与分析，经济效益数亿元。 　　包亦望认为，标准的社会效益意义更重大。大量性能检测方面的标准技术的制定，对于促进工程陶瓷和玻璃行业健康发展、无机非金属材料力学性能的学科发展、切实保障老百姓生命财产安全方面具有重要意义。 　　2007年，包亦望向ISO组织提交的以&ldquo 十字交叉法&rdquo 技术为基础的国际标准获得一致通过，在此前的陈述环节中，他提出的创新性、实用性受到高度关注，与会的六七个国家代表找到包亦望，反映该标准简洁明了，并找他要PPT，提出在自己的国家先用。 　　不将技术装在口袋里 　　让科技成果落地开花，而不是将技术装在口袋里。 　　有别于大多数科研工作者，包亦望不仅建立了很多创新的理论，还能将抽象的理论转化为可操作的方法与技术，并通过仪器设备这种载体来实现，反过来，自主研发的科学仪器设备又成为产生新观点的重要工具。 　　在中国建筑材料科学研究总院的实验室里，庞大的超高温极端环境力学测试系统塞满了约40平米的屋子。 　　&ldquo 该系统是国际上唯一针对陶瓷、复合材料的超高温力学性能测试仪器，温度最高可达2200℃，已经为多家合作单位进行了材料的超高温测试试验，解决了材料的超高温力学性能评价技术难题。&rdquo 万德田言语间透出自豪，他告诉记者，以近地空间用超高声速飞行器为例，该系统可为飞行器所用特种材料的服役安全和结构设计提供重要技术支撑，此外还有助于低成本选材。 　　超高温氧化耦合极端环境下，航天、航空飞行器的外围材料，如发动机和喷火管等处材料的安全性性能评价和设计至关重要。现有试验机的夹具和压头材料本身难以承受1500℃以上的超高温极端环境，这样使得材料的力学性能试验样品无法测试。该系统就是包亦望和团队运用&ldquo 局部受热同步加载法&rdquo 生产出来的。 　　包亦望教授率领他的团队不断攻克难题，从理论到技术、从实验到装置，发明了一套评价材料在极端超高温氧化环境下的力学性能测试方法与评价技术，开发了国际上首台&ldquo 材料超高温力学性能测试系统&rdquo ，并获得863计划和首批国家重大科学仪器设备开发专项的支持。 　　这些年，包亦望和团队将取得的理论成果和新方法、新技术转化为一系列有特色的仪器设备，包括常温和高温固体材料弹性模量测试仪、安全玻璃冲击失效检测仪、多功能零能耗钢化玻璃检测器、钢化玻璃表面平整度测试仪、钢化玻璃缺陷和自爆风险检测仪、硬脆材料性能检测仪、幕墙松动脱落风险测试仪等，这些仪器设备有的已经进入国内多所高校和科研机构的实验室，成为科研工作者探索科学的有力工具。

当前，材料力学性能检测试验机被广泛应用于钢铁、造船、电气、机械制造、钢构、航空航天、港口机械、建筑、大学科研院所、质量监督检验第三方检测机构等。在我国各种类型的材料试验室里，试验机数量庞大，种类齐全、高中低档皆有。乐金涛老师，自1983年开始从事金属材料力学性能检测工作，从普通的试验员开始，到试验组长、试验室主任、试验设备管理，到参与试验室项目建设、试验室项目招标评审工作、试验方法标准的审修订等，近40年来一直没有脱离过试验室工作和技术。基于长期从事金属材料的力学性能测试工作，熟悉各类金属材料的试样加工和力学性能试验标准，发表过许多有关金属材料力学测试方面的专业性文章。日前，仪器信息网特别采访了乐金涛老师，请他聊一聊国内材料力学性能检测技术的发展、现状与问题，以供业内同行深度了解与分享。仪器信息网：请您介绍一下材料常规力学性能检验项目和所涉及的试验设备主要有哪些？乐金涛老师：力学性能检测，是对钢铁等材料的各种力学性能指标进行测定的一项必不可少的工作。试验所获得的强度、韧性和变形等性能参数，对于工程设计应用和材料研究都具有很重要的参考价值，较多场合是直接以试验结果为使用依据的。材料的常规力学性能检验涉及的材料试验机主要有两类：一是材料性能试验机，用于金属材料的拉伸、冲击、硬度、落锤试验机等；二是工艺性能试验机，包括弯曲试验机、顶锻试验机、杯突试验机、扩孔试验机等。材料的常规力学性能检验项目及所涉及试验设备检验项目评价特性检验设备拉伸（屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率、断面缩率等）提供材料在常温、高温条件下的强度和塑性判据的力学性能试验。（上屈服强度、下屈服强度；规定塑性延伸强度、总延伸强度、抗拉强度；屈服点延伸率、最大力塑性延伸率；非比例试样断后伸长率、断后伸长率；应变硬化指数、 塑性应变比等）拉伸试验机时效指数时效指数值是指将同一根试样首先拉伸到规定变形量后，进行规定时间和温度的时效处理后再拉伸，从而评判其屈服应力的增加程度。烘烤强化值用于评价BH钢烘烤强化的效果，烘烤后屈服强度提高，通过二次拉伸试验进行测定。冷弯评价金属材料承受弯曲塑性变形的能力，是一种工艺试验。弯曲试验机顶锻试验沿试样的轴线方向施加力，将试样按规定的锻压比压缩，经塑性变形后显示试样表面缺陷以判断产品表面质量，是一种工艺试验。顶锻试验机夏比冲击（冲击吸收能、剪切断面率、侧膨胀）用以评定材料的缺口敏感性和冷脆倾向，是对材料抵抗冲击载荷的能力的评价。评价指标主要为试样在冲击试验力作用下折断时吸收的能量。摆锤冲击试验机时效冲击用于评价钢经应变时效后，韧性下降的程度。落锤DWTT其特点是从断口形貌形式转变温度出发，对材料的韧脆转变行为进行评估。落锤试验机硬度（布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）衡量材料软硬程度的一种力学性能指标。布氏硬度计洛氏硬度计维氏硬度计仪器信息网：您之前讲过拉伸试验的发展状况（详情链接），请您再谈谈其它常用试验技术（冲击试验、顶锻试验、硬度试验等）的发展现状？乐金涛老师：1）夏比冲击试验1912年泰坦尼克号沉没于冰海，成了20世纪令人难以忘怀的悲惨海难。20世纪80年代后，材料科学家通过对打捞上来的泰坦尼克号船板进行研究，回答了持续80年的未解之谜。由于泰坦尼克号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特別是在低温下呈脆性。当船在冰水中撞击冰山时，脆性船板使船体产生很长的裂纹，海水大量涌入使船迅速沉没。夏比冲击试验是鉴别温度对金属材料强韧性能影响最直接的评价方法。传统冲击试验2）全自动冲击试验技术在2005年左右，国内部分钢铁企业试验室从国外引进了推杆式全自动冲击试验机，之后国内的试验机厂家也纷纷仿制这种类型的全自动冲击试验机。基于结构上的因素，归纳下来，此类全自动冲击试验机在使用过程中经常会发生以下五个缺陷或故障：①冲击试样制冷装置经常会产生结霜现象，特别是制冷温度越低，或和环境温差越大，结霜现象就越严重，容易因结霜对推杆系统造成阻力，推送机构经常发生卡死等状况；②送样过程中，冲击试样在试验机砧座40毫米的跨距间容易掉样；③试验过程中，冲击试样机砧座上粘接的毛刺无法自动清除，影响试样的定位精度；④在GB/T 229-2007 《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》标准中规定：当使用液体介质冷却试样时，试样应在此温度上保持至少5min。当使用气体介质冷却试样时，试样应在规定温度下保持至少20min。但此类全自动冲击试验机由于结构的原因，其冷却方式是属于气体冷却还是液体冷却方式不明确，经常造成不同方在保温时间设定的分歧。已经颁布实施的GB/T 229-2020新版标准，将此类的冷却方式明确为气体冷却，且新版标准规定试样在规定温度下保温时间至少由20min提高到30min；⑤此类全自动冲击试验机在试验过程中由于采用端面定位方式，冲击试样的缺口对称面-端部距离27.5mm的长度尺寸公差的加工要求由±0.42上升到±0.165，为了这个加工尺寸公差的提高，就需要将原来的加工工艺发生较大的改变，花费更长的加工时间。以上五个弊端或缺陷，大大影响了企业在生产检验中的冲击试样加工和试验的工作效率，所以这种类型的全自动冲击试验机至今尚未实现普及应用，或制冷送样装置等被弃之不用。目前新开发的多关节六轴机器人全自动冲击试验机，完全克服了上述推杆式全自动冲击试验机的弊端或缺陷。试验时，试验人员根据自动接收到的试验顺序、试验温度等试验要求，将冲击试样通过机械手放置到可以按照指令自动制冷控制的低温槽→达到规定温度的保温时间→冲击试验机自动取摆→机械手自动快速抓取转移经过冷却后的试样，通过对中系统送到指定位置→冲击试验机自动放摆冲击→试验机自动分拣合格与不合格试样→试验数据自动保存并发送给上位机。多关节六轴机器人全自动冲击试验机的应用完全符合GB/T 229-2020新版标准的各项要求，如试样从冷却装置中移出至打断的时间掌控、转移装置与试样接触部分应与试样一起冷却等功能，目前已经成为全自动冲击试验机的主流配置。多关节六轴机器人全自动冲击试验机3）顶锻试验顶锻试验是沿试样的轴线方向施加力，将试样按规定的锻压比压缩，经塑性变形后显示试样表面缺陷以判断产品表面质量的一种工艺试验方法。顶锻试验通常顶锻试验机、万能试验机、压力机等设备来实现。顶锻试验钢铁厂生产的线材棒材产量大、检测频次高、检测周期块。传统的顶锻试验机对每一规格都要相应的配置一套模具，不同的锻压比又需配置不同的模具。试样直径的加大必然使试验机的力值规格加大，顶锻模具的重量也增加，热顶锻模具的重量会更加大。现在根据试验标准要求和各大钢厂、标准件厂用户的实际需求，运用现代电液伺服技术，采用与棒线材深加工速度相似的控制速度，集校直、剪切、顶锻压扁三位一体的全自动快速顶锻试验机的开发应用，从根本上保证了顶锻试验的准确性、可比性，完全符合金属材料顶锻试验方法标准的要求。三工位快速顶锻试验机关于带机械手全自动快速顶锻试验机技术。试验时试验人员根据接收到的试验要求，将线材棒材样坯放入试样架或通过AGV小车送达指定的位置→机械手根据预先在程序上设置好的位置抓取样坯→送校直工位进行样坯校直→送剪切工位进行样坯剪切→机械手将剪切后符合高度要求的试样放置到顶锻试验机试验位置，在确保上下两端面平行的情况下自动调用预定设置好的试验方法进行试验→试验结束后机械手自动取下试样放置到评定工位→通过人工评定后将试验数据输入、保存并发送给上位机。如果前道工序已经将样坯校直并加工成合格的试样，那全自动顶锻试验机就越过矫直和剪切工位，直接进入到试验工位。自动化技术在顶锻试验上的运用，成功地解决了多工位顶锻试样上下料的问题，尤其是解决了在热顶锻试验中的送取样难题。带机械手全自动快速顶锻试验机3）硬度试验硬度试验是用一定形状的刚性压入物在一定载荷作用下与试样表面作用，试验的结果是材料的永久塑性变形信息。它是金属材料力学性能检测中比较简便的一种方法，与其他试验方法相比，具有快速、相对无损、可现场测试等优点。硬度计一般可分为静态和动态二大类：①静态硬度计。一般是都固定存放在试验室里，包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏等硬度计。此类硬度计由于受外来干扰的影响因素比较少，其测试结果相对比较准确。布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计②动态硬度计。包括肖氏、里氏、超声波、锤击等硬度计。这类硬度计一般都在现场使用，在测试过程中容易受到外来因素的干扰，不同工况条件下测得的试验结果离散性相对较大。③全自动硬度计技术。试验人员根据自动接收到的试验要求，将硬度试样通过人工或机械手放置到指定位置→经过高速铣或磨削等设备自动完成硬度试样的表面加工→试样号自动识别→机械手按指令将加工后的试样放置到硬度计自动载物台→根据试验指令硬度计自动完成压头更换、试样力的切换等试验参数配置→通过硬度计自动载物台移动配合自动完成单点或多点的加载、保载、卸载、压痕测量等试验过程→试验数据自动保存并发送给上位机→机械手可以按照试验结果是否合格将残料分别放到不同的残样收集装置等。全自动硬度计系统另外，再讲讲通过硬度试验结果估算出材料的抗拉强度和不同硬度试验值之间的换算这个技术问题。1）相关研究表明，通过硬度试验结果可以估算出材料的抗拉强度，布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和与强度呈现较好的相关性，是正相关关系。由硬度值推算抗拉强度，目前可以依据的国内标准主要有GB/T 33362—2016《金属材料 硬度值的换算》和GB/T 1172—1999 《黑色金属硬度及强度换算值》这两个标准。2）归纳国内部分试验室的验证试验结果看：布氏硬度换算抗拉强度的相对偏差要明显低于洛氏硬度和维氏硬度。3）体会及建议标准是基于试验得到了布氏、洛氏、维氏硬度与强度的换算公式。但上面提到的两个标准都没有给出，由于材料的特性、均匀性等不一样，也不可能给出换算值的不确定度数据，对于换算结果的偏差范围无从得知。标准所列换算值，是只有当试样组织均匀一致时，才能得到较准确的结果。鉴于目前还没有普遍适用的方法将某种硬度值准确地换算成其他硬度或抗拉强度，所以应尽量避免这种换算。针对不同的试验对象，还是建议按照标准或协议要求直接进行相关的拉伸或硬度试验。仪器信息网：除了拉伸试验机中配套的引伸计和力传感器，您认为当前试验机行业急需解决的关键技术有哪些？乐金涛老师：除了拉伸试验机配套的的引伸计和力传感器，试验机行业急需解决的关键技术还有：1）特种环境下的（超高温、超低温、耐腐蚀等）模拟试验箱及变形测量装置等技术；2）仪器化冲击试验机、动态试验机、双轴静态拉伸试验机等技术；3）全量程的通用或万能硬度计、全自动硬度计、高低温硬度计、现场在线硬度计等；目前国内制造的硬度计，如布氏、洛氏、维氏分开，如维氏硬度计中的显微、小负荷、大负荷分开，其技术和精度都没有问题。但如果要变成全量程的通用或万能硬度计，把布氏、洛氏、维氏功能都集合在一台设备上就不行，其根本原因就是我们传感器的量程范围和精度指标不行。 4）全自动弯曲试验和弯曲试验结果的自动判断技术；5）在冲击和落锤试验中，目前已经实现了冲击或打击等过程的全自动，但对试样断口的判定目前还只能依靠人工进行，评定过程还存在许多人为因素，国内虽然已经有配套的图像分析仪开发，但由于种种原因推广困难。综观以上几大难题，感觉都与视觉识别技术有关。仪器信息网：请您谈一谈当前我国试验机行业存在的问题或弊端？乐金涛老师：现阶段，国内高端拉伸试验机还是被欧美等国际著名品牌或公司所垄断和制约。这些品牌或公司进入中国的试验机市场，不但垄断高档试验机产品的市场份额，而且在和国内试验机企业争夺中档产品的市场份额。中低端试验机市场规模大、风险低。国内试验机企业长期在中低端市场打价格战，没有能力、也没有动力去研发高端的试验设备。日常大生产检验中试验数据的好坏，其实到工厂质检部门判定的时候，说穿了就是合格与不合格的关系。部分国内大生产企业试验机用户的需求定位不合理，不分用途，认为最好所有的试验机都要进口的，都要高精度。试验机1级精度就可以满足的非要0.5级，0.5级精度就可以满足的非要0.3级。其结果就是造成设备功能和资金浪费，运行维保困难，同时也阻碍了国产试验机技术的发展。由于体制上的原因，目前国内同时存在着以试验机生产为主导的试验机标准化技术委员会、以计量单位为主导的全国力值硬度重力计量技术委员会，和以试验机用户为主导的试验方法标准化技术委员会，这与国际上将试验方法标准、试验设备标准与标准物质校准标准归属一个技术委员会，同列一个大标准的通用做法有比较大的差异。由于相互之间缺乏协调经常造成在标准制订上各行其事。我们国家现在有关材料检测试验方法国家标准的制定，都是按照国际标准照搬翻译过来的，我们自己对关键的技术参数或指标等的验证或分析还是不够的。标准是技术规范，同样也是技术壁垒。国外知名试验机企业已经做到了利用技术上的优势在国际标准制定上占据主导权，通过设置技术壁垒来遏制其它试验机企业发展。建议我们国家在制定标准的工程中，不要轻易否定过去已经证明是成熟的标准内容，根据中国国情编制符合中国实际的国家标准。仪器信息网：最后，您能否对智慧试验室建设工作提一点建议？乐金涛老师：我们国家原来靠国家扶植的相关试验设备研究院所都转制成了自负盈亏的经营性公司，且技术、观念落后。国内相关试验设备制造单位合作少，缺乏对共性问题的验证分析、关键技术的合作开发，现在都是靠自己来摸索或仿造，不利于我国检测行业整体技术水平的快速提升和发展，期望相关的行业协会可以起到组织引导作用。目前智慧试验室的建设工作处于初级阶段，许多相关技术还不成熟，各个试验室要根据自己拟突破的关键工序、现有场地和资金等情况，结合技术的发展来综合考虑规划。对于项目实施可能三年不见效、项目中新技术含量超过三分之一的，建议要慎重考虑，切忌盲目跟风。在国内钢铁行业的检测系统中原料检验和炉前快分检验的自动化已经发展得很快，但力学性能检测整个流程自动化、智能化还是处在刚起步阶段，相关单体试样加工和试验设备的自动化程度和稳定性不够等状况，困扰整个自动化线长期持续稳定运转，业内同行深感顾虑。智慧试验室的建设工作，任重而道远，需要试验室和相关设备制造单位等各方脚踏实地的努力。小结：感谢以上乐金涛老师的分享，同时也希望国内的试验机制造厂家要重视市场需求和技术研发，以自动化、智能化为发展方向，在高档或专用试验设备的研发制造等方面争取再获突破，以促进我国试验设备在自动化技术方面水平的提升。

仪器信息网讯 为提高广大试验机用户的应用水平，并促进用专家、用户、厂商之间的相互交流，2012年5月16日，在CISILE 2012召开期间，由中国仪器仪表行业协会试验机分会与仪器信息网主办、北京材料分析测试服务联盟与我要测网协办的“第一届中国试验机技术论坛”在中国国际展览中心综合楼二楼204会议室成功举办。 　　如下为钢研纳克检测技术有限公司试验机产品经理于兆斌先生所作报告的精彩内容： 　　钢研纳克检测技术有限公司试验机产品经理于兆斌先生 　　报告题目：动态断裂仪器化冲击技术在材料测试及新品种开发中的应用 　　报告伊始，于兆斌先生介绍到，北京纳克分析仪器有限公司是中国钢研集团全资子公司，注册资金6000万人民币，是一家以冶金和材料检测仪器、标准样品的研制和销售为主的专业公司，在2012年1月正式更名为钢研纳克检测技术有限公司。其产品涉及试验机系列、硬度仪系列、金属原位分析仪、火花光谱仪、ICP光谱、碳硫氧氮氢分析仪、飞行时间质谱炉气分析系统、无损检测仪、在线检测系统和标准样品等。 　　此外，于兆斌先生还非常自豪地说到，钢研纳克在国内已经设有27个办事处，服务网络几乎遍及全国；钢研纳克作为主要起草单位，已参与制定了8个与试验机相关的标准；十一五期间，钢研纳克取得14项科研成果，获得了14个奖项与11项专利，制修订4项国际标准；此外，钢研纳克在永丰还建立了产业基地，设有仪器化冲击试验机生产车间、光谱调试车间、气体调试车间等。 　　目前，钢研纳克公司推出基于光学引伸计的新型微机控制材料试验机，该产品采用CCD动态摄像方式，实现了非接触式实时测量微小形变与全程测量，同时还可测量轴向和横向变形、自动计算材料延伸率等。这台新型微机控制材料试验机完全符合最新拉伸标准GB228-2010，解决了细丝、薄带、脆性等样品试验中形变测量不准确的技术难题。 　　接下来，于兆斌先生着重介绍了动态断裂仪器化冲击技术在材料测试及新品种开发中的应用。最后指出，要发展我国重要工程的相关规范，包括动态断裂分析在内的安全评估至关重要。因为普通冲击试验不能反映断裂过程，不能满足工程需要，而仪器化冲击试验机则能够完整地反映试样的断裂过程，如钢研纳克推出的NI系列冲击试验机产品便是可供用户选择的产品之一。 　　会议现场

中国科学院金属研究所热结构复合材料团队采用高压辅助固化-常压干燥技术，并通过基体微结构控制、纤维-基体协同收缩、原位界面反应制备出耐超高温隔热-承载一体化轻质碳基复合材料。近日，《ACS Nano》在线发表了该项研究成果。 航天航空飞行器在发射和再入大气层时，因“热障”引起的极端气动加热，震动、冲击和热载荷引起的应力叠加，以及紧凑机身结构带来的空间限制，给机身热防护系统带来了异乎寻常的挑战，亟需发展耐超高温并兼具良好机械强度的新型隔热材料。碳气凝胶（CAs）因其优异的热稳定性和热绝缘性，有望成为新一代先进超高温轻质热防护系统设计的突破性解决方案。然而，CAs高孔隙以及珠链状颗粒搭接的三维网络结构致使其强度低、脆性大、大尺寸块体制备难，大大限制了其实际应用。国内外普遍采用碳纤维或陶瓷纤维作为增强体，以期提升CAs的强韧性及大尺寸成型能力。然而，由于碳纤维或陶瓷纤维与有机前驱体气凝胶炭化收缩严重不匹配，导致复合材料出现开裂甚至分层等问题，反而使材料的力学和隔热性能显著下降。目前，发展兼具耐超高温、高效隔热、高强韧的碳气凝胶材料及其大尺寸可控制备技术仍面临巨大挑战。 超临界干燥是碳气凝胶的主流制备技术，其工艺复杂、成本高、危险系数大。近年来，热结构复合材料团队相继发展了溶胶凝胶-水相常压干燥（小分子单体为反应原料）、高压辅助固化-常压干燥（线性高分子树脂为反应原料）2项碳气凝胶制备新技术。为了实现前驱体有机气凝胶和增强体的协同收缩，本团队设计了一种超低密度碳-有机混杂纤维增强体，其碳纤维盘旋扭曲呈“螺旋状”，有机纤维具有空心结构，单丝相互交叉呈“三维网状”，赋予其优异的超弹性。该超弹增强体的引入可大幅降低前驱体有机气凝胶干燥和炭化过程的残余应力，进而可获得低密度、无裂纹、大尺寸轻质碳基复合材料。该材料在已知文献报道的采用常压干燥法制备CAs材料领域处于领先水平，可实现大尺寸样件（300mm以上量级）的高效、低成本制备，并具有低密度（0.16g cm-3）、低热导率（0.03W m-1 K-1）和高压缩强度 (0.93MPa)等性能。相关工作在Carbon 2021，183上发表。 在此基础上，本团队以工业酚醛树脂为前驱体，采用高沸点醇类为造孔剂并辅以高压固化，促使有机网络的均匀生长及大接触颈、层次孔的生成，实现了骨架本征强度的提升，同时采用与前驱体有机气凝胶匹配性好的酚醛纤维作为增强体，通过纤维/基体界面原位反应，实现了炭化过程中基体和纤维的协同收缩及纤维/基体界面强的化学结合，最终获得了大尺寸、无裂纹的碳纤维增强类碳气凝胶复合材料。该材料密度为0.6g cm-3时，其压缩强度及面内剪切强度分别可达80MPa和20MPa、而热导率仅为0.32W m-1 K-1，其比压缩强度（133MPa g-1 cm3）远远高于已知文献报道的气凝胶材料和碳泡沫。材料厚度为7.5–12.0mm时，正面经1800°C、900s氧乙炔火焰加热考核，背面温度仅为778–685°C，且热考核后线收缩率小于0.3%，并具有更高的力学强度，表现出优异的耐超高温、隔热和承载性能。相关工作在ACS Nano 2022，16上发表。 此外，上述隔热-承载一体化轻质碳基复合材料还首次作为刚性隔热材料在多个先进发动机上装机使用，为型号发展提供了关键技术支撑。 上述工作得到了国家自然科学基金委重点联合基金、优秀青年基金、青年科学基金、科学中心以及中科院青促会会员等项目的支持。 图1. 轻质碳基复合材料表现出优异的承载能力、抗剪切能力以及大尺寸成型能力图2. 高压辅助固化-常压干燥可实现较大密度范围轻质碳基复合材料的制备，其压缩强度显著高于文献报道的气凝胶和碳泡沫

p 　　近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院量子信息技术中心团队在以GeSe为代表的IV sup A /sup VI sup B /sup 大面积单原子层材料制备和能带结构确定，及其器件测试分析研究中取得最新进展。 /p p 　　目前已有近百种二维材料被人们发现，包括第四主族单质、第三和第五主族构成的二元化合物、金属硫族化合物、复合氧化物等。这些发现不仅打破了长久以来二维晶体无法在自然界中稳定存在的说法，其自身的特性更是呈现出许多新奇的物理现象和电子性质，如半整数、分数和分形量子霍尔效应、高迁移率、能带结构转变等。IV sup A /sup VI sup B /sup 单晶二维材料MX（M=Ge,Sn；X=S,Se）因极高稳定性、环境友好性、丰富蕴藏量，以及从材料结构到性能上与黑磷烯的相似性而受到广泛关注。基于第一性原理方法对MX的能带结构的计算、对其从间接带隙到直接带隙的临界层厚，以及基于其C sub 2v /sub 对称结构的压电性能理论预测的研究已多有报道。但受其脆性影响，该类型材料难以直接采用物理撕裂法制备得到单原子层材料。采用化学合成方法，也难以获得较大面积的单原子层（大于1微米）。因此，对IV sup A /sup VI sup B /sup 单晶二维材料的研究迄今仍停留在理论预测阶段。 /p p 　　在MX中，GeSe理论上被认为是唯一具有直接带隙的材料，且该材料的光谱范围预测几乎覆盖了整个太阳光光谱，这使它在量子光学、光电探测、光伏、电学等领域有巨大的应用潜力。据此，重庆研究院量子信息技术中心团队研究发现，利用单晶硅表面二氧化硅的隔热效果和激光减薄方法，可以在一定激光功率密度下不断地减薄GeSe的层厚，直至单原子层。其减薄机理是激光在GeSe表层产生高热，由于GeSe材料本身的层状特性，难以将热量及时传导出去，导致层厚被不断减薄。当GeSe的层厚被减薄至单原子层时，整个SiO sub 2 /sub /Si可以被看作热沉而无法继续减薄。利用此方法，该团队首次实验制备出了100微米以上的GeSe单原子层材料，基于荧光谱、拉曼谱等方法对GeSe单原子层的原子和能带结构进行研究，并基于第一性原理方法理论印证了实验结果的可靠性。实验和理论计算表明，GeSe单原子层的荧光谱非常宽，从可见光波段到近红外波段发现了8个荧光峰，从间接带隙到直接带隙的转变发生在第三层。此外，该团队分别实验制备出了基于GeSe体材料和二维材料的晶体管，其I-V和光反应性能表明，二维材料的光敏度是相应体材料的3.3倍，同时二维材料器件的光反应度也远优于相应体材料器件。 /p p 　　相关研究成果发表在 em Advanced Functional Materials /em 上。该研究得到了重庆市基础前沿重大项目、中科院“西部之光”西部青年学者A类项目、国家自然科学基金面上项目的资助。?? /p p br/ /p

华测检测认证集团股份有限公司成立于 2003 年，总部位于深圳，是第三方检测与认证服务的开拓者和领先者，中国检测认证行业首家上市公司（股票代码：300012），为全球客户提供一站式测试、检验、认证、计量、审核、培训及技术服务，致力于在政府、企业和消费者之间传递信任，以“为品质生活传递信任”为使命，全面保障品质与安全，推动合规与创新，实现更健康、更安全、更环保的高质量发展。华测检测认证集团股份有限公司中心材料实验室能够为工业材料领域提供全方位的材料检测、无损检测、失效分析、质量评定和安全评估等服务，适用于金属、高分子等各类原材料以及紧固件、机械零部件、塑料、橡胶等各类成品。近日，我们有幸采访到 CTI 华测检测杭州中心材料实验室，主要负责金属失效分析的温洪波工程师，结合在测试分析中的实际案例，为我们分享了金属材料失效分析的思路和方法，我们一起来看看吧。 失效分析工程师 温洪波Q1. 飞纳电镜 ：目前造成金属件失效的主要原因有哪些？ 温工 ：通常原材料问题、后续加工工艺和热处理不当、金属件工作时受力状况及其工作环境等，都会造成金属件的失效。比如原材料内生和铸造过程中产生的不同类型的夹杂物；工艺不当时会产生裂纹、折叠、过烧等缺陷，以及机加工表面粗糙度较大造成应力集中、热处理不当造成的金相异常、内应力过大、电镀涂层造成的氢脆等；由接触应力导致的磨损、剥落等，这些都是常见的失效方式。Q2. 飞纳电镜 ：您在进行失效分析时的一般流程是怎样的呢？ 温工 ：通常当我们对金属件进行失效分析时，会进行宏观观察、微观检测、化学成分定量检测、金相组织观察以及显微硬度检测等，并结合综合受力状态进行综合分析并得出失效结论。其中作为失效分析必不可少的一个环节，想要确定断裂机制、裂纹局部扩展途径、确认裂纹源以及对异常点进行成分定性分析时，就必须借助扫描电镜来进行微观层面的检测。Q3. 飞纳电镜 ：有没有常见的金属材料失效分析的案例分享呢？ 温工 ：比如外球笼螺纹在装配过程中锁紧螺母时发生断裂，如果客户想要对失效产品进行相应的改进，就必须要找出断裂的微观机制，进而找出产品失效原因。宏观分析图 1 为外球笼螺纹处断裂示意图，在第 2 螺纹处发生断裂，断口匹配不太紧密，存在少量变形。图 2 为其断口宏观形貌，整个断口分为两个区域。区域 A 较光亮，存在发亮的小刻面，为脆性断裂；区域 B 较粗糙，呈现暗黑色，有断后磨损所致的光亮地带，扩展方向如图中黄色箭头所示，图中红色方框为终断区，存在 45° 的剪切唇，因此区域 B 为塑性断裂。根据断口细小的弧形纹路及 A、B 区域断裂特征判断，外球笼在断裂时受扭转力作用，断裂起始于 A 区域。图 1 外球笼螺纹处断裂示意图图 2 断口宏观形貌微观分析在这个失效分析案例中，我们对处理好的样品进行微观机制的探究时，使用飞纳大仓室扫描电镜 Phenom XL G2 可以快速地对断口进行微观形貌观察，以及对断口异常区域进行能谱分析。对外球笼螺纹处断口的 A 区域、B 区域进行微观分析，区域 A 微观形貌为河流花样，为典型的解理形貌。区域 B 微观形貌主要由韧窝 + 珠光体片组成。区域 A - 断裂起始区区域 B - 心部扩展区区域 B - 边缘扩展区区域 B - 终断区再结合失效件的成分分析、金相分析和硬度分析结果，可以综合判断出外球笼螺纹处内部存在孔洞及裂缝，因而产生严重的应力集中，造成锁紧螺母时发生断裂。CTI 华测检测向客户提供详细的分析报告Q4. 飞纳电镜 ：目前使用下来，您觉得飞纳电镜怎么样？ 温工 ：飞纳电镜是我们进行微观层面失效分析的有力工具，对于我们快速判断裂纹机制，寻找裂纹源非常重要。这台设备抽真空不到 30 秒，并且操作很简单，可以自动消磁/消像散，Revisit 样品位置一键回溯、自由切换低真空模式等，对各类样品的检测都非常便捷，基本上只需要几分钟就可以完成一个样品的微观测试。Q5. 飞纳电镜 ：当初为什么会选择飞纳电镜呢？ 温工 ：像我们这样综合性的第三方检测机构，平时接收的样品量很大，种类多样，飞纳电镜对于我们而言，不仅是帮助我们完成了微观形貌和成分的测试，更大的价值是这台扫描电镜提高了我们的检测效率，因其操作简便，缩短了我们的培训时间，节省了我们学习成本，对我们帮助很大。目前 CTI 华测检测杭州中心材料实验室的金属失效分析服务可以涵盖汽车零部件、精密零部件、模具制造、铸锻焊、热处理、表面防护等多类金属相关行业，同时包括机械性能、化学成分分析、金相分析等丰富的金属材料检测服务，欢迎大家问询和参观。

7月30日，科技日报记者从中国科学院兰州化学物理研究所了解到，该所固体润滑国家重点实验室高温摩擦学课题组在新型润滑耐磨损高熵/中熵合金设计制备和性能调控等方面进行了系统研究，取得了系列进展。给出一种构筑多级纳米异质结构和成分波动特征来实现合金低磨损的新方法，相关研究成果近日发表于综合性学术期刊《研究》。新型高熵/中熵合金具有诸多新奇特性，为设计制备高性能金属基润滑耐磨损材料提供了新启发，是目前材料学和摩擦学研究的热点和前沿。在解决高温润滑与磨损方面具有重要应用价值传统合金往往是由一种或两种主要金属元素构成，其他合金化元素的比例相对很低。高熵/中熵合金是近年来发展起来的有别于传统合金的新型合金。高熵合金和中熵合金是由多种主要金属元素构成的合金，二者只是在主要金属元素的种类和数量上有差异。一般而言，高熵合金包含5个或5个以上等原子比的金属元素，而中熵合金则包含3个金属元素。高熵/中熵合金展现出许多优异的力学和物理性能。“高熵/中熵合金有几个明显的特点，主要包括组织结构表现出复杂异质性、成分表现出多组元特征，具有‘质剂不分’的浓缩固溶体结构、晶体结构表现出连续畸变性。”中国科学院兰州化学物理研究所研究员程军介绍，基于其独特的异质结构、成分波动、多级纳米析出相等微观组织结构和多组元特征，高熵/中熵合金展现出卓越的强度—塑性组合、高温结构稳定性、摩擦界面自保护、高温抗氧化等新奇特性。与传统合金相比，高熵/中熵合金具有非常广阔的成分调控空间，通过对高熵/中熵合金中的元素进行替换或增减，能获得一些具有特殊性能的微观组织结构和异质相，为设计制备高性能金属基润滑耐磨损材料提供了新思路。程军告诉记者，针对高熵/中熵合金体系开展润滑耐磨损成分设计，采用熔炼、粉末冶金或喷涂等工艺即可制备出具有润滑与耐磨损性能的高熵/中熵合金材料。“这类新型材料在解决航空航天、轨道交通、核能等领域高端装备运动与传动部件的高温润滑与磨损难题方面具有重要的应用价值和应用前景。”程军介绍。强度、塑性、热稳定性和耐磨性优于传统合金中低温下，金属材料摩擦表界面会发生严重的弹塑性变形、局部断裂和磨粒磨损，而高温下则会发生材料黏着、软化变形和氧化磨损，这些因素导致金属材料在宽温度范围内表现出严重的摩擦磨损。针对上述问题，晶粒细化和复合润滑相/抗磨相是目前提高金属材料耐磨损性能的主要手段。“但是，这两类方法通常会引发新的问题，如当晶粒细化至纳米尺度时，可能会在摩擦过程中引发严重的纳米晶不均匀塑性变形，增加磨损；复合润滑相/抗磨相和基体相之间的错配界面可能会使摩擦界面在磨损过程中发生脆性断裂。”程军说。研究表明，如果在摩擦副界面之间引入一个能够逐级释放摩擦应力的界面层，可极大减小摩擦过程中不均匀塑性变形和界面错配导致的磨损问题。然而，这种特殊的界面层难以通过常规的制备或加工手段获得。基于这个问题，研究人员考虑是否可通过调控合金的成分和结构设计制备一种新型金属材料，使其能在中低温摩擦过程中原位形成逐级释放应力的梯度界面耐磨层，高温摩擦过程中形成耐磨损釉质层，从而在宽温度范围内保持稳定的低磨损性能。高熵/中熵合金独特的浓缩固溶体结构使其表现出优于传统合金的强度、塑性、热稳定性和耐磨性等性能。因此，研究人员以镍元素为溶剂，引入等摩尔比的铝、铌、钛和钒4种元素作为合金化元素，通过将合金化浓度从25 at.%（原子百分数）提高至50 at.%，制备了一种具有纳米分级结构和成分波动特征的新型镍铝铌钛钒中熵合金。为了使溶质元素之间形成高混合熵的过饱和固溶体结构，元素粉末需经历32小时的机械合金化过程，形成面心立方结构和体心立方结构的混合固溶体粉末。研究人员通过放电等离子烧结使粉末在1050℃发生异质相分离，并在冷却后固结成型，最终形成高体积分数的纳米耦合晶粒相和分级纳米沉淀相，其呈现纳米分级结构和成分波动特征。纳米分级结构异质相的形成将使合金可在磨损诱导的变形过程中沿深度方向原位形成梯度界面层，选用高浓度的易氧化的铝和铌会促进合金在高温摩擦过程中快速形成保护性氧化釉质层。此外，高浓度的钛可显著提升合金体系的晶格畸变效应，从而提高摩擦界面层的屈服强度。“与传统合金相比，该合金的结构由分级纳米耦合晶粒组成，表现出纳米尺度的成分波动特征，这种独特的异质性结构使合金在室温至800℃宽温度范围内的磨损过程中自发激活自适应摩擦界面保护行为，形成耐磨损纳米梯度摩擦层或釉质层。该材料作为高温抗磨材料具有重要的应用价值。”程军说。他认为该合金成分可调、可采用热压、喷涂等多种工艺固化成型，有望实现产业化应用。

近期，中科院合肥研究院固体所功能材料物理与器件研究部童鹏研究员课题组与计算物理与量子材料研究部张永胜研究员课题组合作，在六角硫化物Ni1-xFexS中发现了温度驱动的巨大热导率跳变效应，并给出理论解释。该材料体系易于合成、原料环境友好，因此在热流主动控制领域具有潜在的应用价值。相关研究结果以“High-Contrast, Reversible Change of Thermal Conductivity in Hexagonal Nickel-iron Sulfides”为题发表在期刊Acta Materialia 上。 目前，约90%能源的使用涉及热量的产生与操控。无论是电厂利用化石燃料发电或对其产生废热的回收利用，还是建筑物供暖，都离不开热量产生与传导。因此有效控制热量传导对于提高能源利用率、实现节能减排和可持续发展均具有重要意义。 材料的热导率（k）大小是决定其热传导能力的关键因素之一。一般而言，k在一定的温度范围内对温度呈线性依赖关系，但变化幅度较小，仅依靠材料自身难以对热流传导进行有效控制。因此，实践中一般通过热膨胀或外场（电场、磁场）驱动的机械接触来实现导热通路的开与关，从而对热流进行控制。然而，这些传统方法难以满足多元化应用需求，尤其难以实现小型化和集成化。如果材料热导率随温度变化而发生突变，则可根据导热能力的不同实现对热流的自主控制。近年来此类材料已得到了研究人员的广泛关注。 研究人员发现六角相硫化物Ni1-xFexS在低温反铁磁至高温顺磁相变处，热导率出现巨大的可逆跳变，变化率（Dk/k0）最大能超过200%，其远高于已知的典型固态热导率突变材料，如VO2（Dk/k0~86%），镍钛合金（Dk/k0~112%）等。 为了阐明热导率突变的物理机制，研究人员以母体NiS为例开展了第一性原理计算工作。通过对其电子能带结构计算，结合求解玻尔兹曼输运方程，发现高于相变温度（Tt=257K）的顺磁态为金属，具有较大的电子热导率。一般认为NiS的反铁磁基态显示半导体特性，近年来也有少数学者认为它是金属态。理论计算结果表明无论哪种情形，低温相的电子热导率都远小于高温金属相。声子谱的计算结果表明，当体系从反铁磁相转变为顺磁相时，光学声子模向高频移动，而声学声子模则向低频移动，导致声子热导变化较小。进而说明NiS在相变处的热导率跳变主要是由于电子热导率的变化，换言之电子能带结构的突变是其热导率突变的物理起源。 由于Ni1-xFexS相变前后晶格失配度大（晶格体积变化量约为2%），在经历热循环时所产生的热应力会导致样品自发破碎。为了解决这一问题，研究人员用少量金属银粘接Ni1-xFexS。通过与基体之间形成的纳米过渡层，金属Ag对热应力起到了很好的缓冲和释放作用，显著地改善了材料的脆性，同时也提高了材料的机械加工性能和热循环稳定性。 Ni1-xFexS体系的热导率突变大、驱动温差小，工作温区在室温附近且可通过改变Fe含量进行调节。此外，该材料体系还易于合成、原料环境友好，因此在热流主动控制领域具有潜在的应用价值。例如，可用于维持器件（如电池、芯片）的最佳工作温度。当环境寒冷时，低热导率可以延缓热量散失，起到保温作用；而在炎热的环境下，高热导率有助于热量快速散发，防止器件过热。该材料也可以与具有相反热导率温度依赖关系的材料（即高温下热导率低，而低温下热导率高）联合使用，构筑热二极管。与电子二极管类似，热二极管只允许热流沿特定方向传输，沿相反方向则是阻断的。 博士生张雪凯和博士后李静玉为该论文的共同第一作者。本研究工作得到了国家自然科学基金、中国科学院前沿科学重点研究计划和中国科学院合肥大科学中心优秀用户计划项目的支持。 　　文章链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.116709 图1. 六角硫化物Ni1-xFexS在一级反铁磁-顺磁相变处前后热导率、晶格体积和载流子浓度变化示意图。 图2. (a) Ag/Ni1-xFexS复合材料热导率变化率（Dk/k0）与典型热导率变化材料的对比；(b) 5wt.% Ag/Ni0.85Fe0.15S在热循环前后热导率对比（插图为Ag与Ni0.85Fe0.15S界面附近的显微结构）；(c) 理论计算所得NiS反铁磁相（AFM）和顺磁相（PM）的声子谱；(d) 顺磁金属相(PM)、反铁磁半导体相（AFM semiconducting）和反铁磁金属相（AFM metallic）的NiS电子热导率的理论计算结果。 【近期会议推荐】免费报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/2021RD/报名二维码

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了快速发展。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 为进一步促进全国各地高校、科研院所、企业等相关从业人员进行表征与检测技术交流，仪器信息网将于 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2020年6月15日 /strong /span 举办 strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " “复合材料性能表征与评价”主题网络研讨会 /span /strong ，邀请领域内杰出专家和业内人士围绕复合材料力学与物理性能、损伤与破坏、宏微观多尺度模拟、疲劳特性等方面带来精彩报告，并为参会人员搭建网络互动平台进行学术交流。 a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/FHCL/" target=" _self" span style=" text-decoration: underline " strong span style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) " （报名听会链接） /span /strong /span /a /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/pic/9cdec0ea-0bed-45e3-acfd-953a5691dc1e.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong style=" color: rgb(227, 108, 9) text-align: center " span style=" font-size: 20px " 专家介绍 /span /strong /p p style=" text-align: center " strong span style=" font-size: 20px " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/cb3aa619-fa0e-4a4b-a33c-37bf1b609967.jpg" title=" 程小全.PNG" alt=" 程小全.PNG" / /span /strong /p p strong span style=" font-size: 20px " /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 程小全，北京航空航天大学教授，实验室主任。1987年从西北工业大学飞机系毕业后分配到中国直升机设计研究所升力系统室，1992年入北京航空航天大学飞行器设计专业上研究生，1998年获工学博士学位。2000年9月出站后到北京航空航天大学工作至今。已有32年从事复合材料结构设计与试验研究与教学工作的经历。现任中国航空学会失效分析分会委员，《高科技纤维与应用》编委，中国材料与试验团体标准委员会（CSTM）航空专业领域委员，中国航空工业集团公司/中国航空发动机集团有限公司物理冶金人员资格鉴定委员会委员。先后承担过国家863、国家重大专项、国家自然基金等科研项目150多项，以及“985工程”学科建设任务。在国内外重要学术期刊和国际会议上发表论文200余篇、著作10部、获批专利5项。获国防科工委国防科学技术奖二等奖一项、中航工业集团科学技术奖三等奖一项、中国产学研合作创新与促进奖优秀奖一项、中国发明合作创新成果奖一项。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告题目： /strong 《湿热环境下复合材料机械连接结构破坏行为》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-indent: 2em " 报告摘要： /span /strong span style=" text-indent: 2em " 由于设计及使用维护的限制，机械连接成为复合材料结构中不可缺少的关键环节。随着多功能、多用途飞行器的发展，对复合材料机械连接结构在复杂环境中的承载能力提出新的要求，其中吸湿和高温环境的影响最为显著。湿热环境对复合材料机械连接结构机械性能的必须加以关注。本报告将介绍碳纤维复合材料连接结构在常温干态、常温湿态、高温干态和高温湿态等四种环境条件下的拉伸挤压力学特性，通过试验和数值模拟方法给出了单钉双搭、单搭连接结构的拉伸破坏行为和损伤机理，分析了湿热环境对复合材料机械连接结构性能的影响。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" text-indent: 2em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/423b596d-1b7b-4a91-9fb0-2004d863db05.jpg" title=" 陈新文.PNG" alt=" 陈新文.PNG" / /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 陈新文，中国航发北京航空材料研究院检测研究中心高级工程师，非金属及复合材料力学性能专业团队负责人。从事复合材料层合板、夹层结构、陶瓷基复合材料、有机玻璃、橡胶、胶黏剂等航空材料的力学性能表征和测试技术研究工作20多年。曾负责多项重点型号任务，为航空各型飞机非金属及复合材料结构研制、强度设计、定寿等提供了试验技术和力学性能数据支持。曾获奖和立功多次，发表文章近20篇，参与书籍《航空材料的力学行为》、《航空材料力学检测》、《先进复合材料技术导论》等的编写，制定企业标准15项，国家级标准6项。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告题目： /strong 《聚合物基复合材料疲劳试验方法》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告摘要： /strong 概述了开展复合材料疲劳试验的目的，从疲劳S-N曲线、条件疲劳极限、试验频率、迟滞效应、刚度变化和失效模式几个方面阐述了聚合物基复合材料的疲劳行为，比较分析了国内外聚合物基复合材料疲劳标准试验方法，指出了每个标准试验方法存在的技术缺陷，最后给出了疲劳试验方法改进的方向。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/03c68f38-6f39-47c9-b99a-a66f11cb6a35.jpg" title=" 1.PNG" alt=" 1.PNG" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 包亦望，中国建材检验认证集团股份有限公司总工程师，绿色建筑材料国家重点实验室学术带头人，兼任全国工业陶瓷标委会副主任委员、中国硅酸盐学会测试技术分会秘书长。先后获得德国洪堡基金和国家杰出青年基金；入选国家跨世纪“百千万人才工程”和中国科学院“百人计划”项目；被授予有重要贡献中青年专家，享受国务院政府特殊津贴；荣获全国留学回国人员成就奖和英国皇家工程院“Distinguished Visiting Fellow”称号。在陶瓷与玻璃等脆性材料的力学性能评价技术和材料优化设计、脆性材料的强度与断裂理论以及脆性材料的可靠性和寿命预测等方面有丰富经验和创新，特别在陶瓷和玻璃的高温和常温力学性能评价，建筑玻璃风险诊断与玻璃器件失效分析研究方面居国内领先水平，在结构陶瓷的强度理论、断裂力学、脆性材料的实验方法和测试技术等研究领域做出了突出贡献。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告题目： /strong 《陶瓷涂层膨胀系数与残余应力测定》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 报告内容正在准备中。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/0185d254-1bf0-41c4-b6ff-0c05ad1b3d03.jpg" title=" 白瑞祥.PNG" alt=" 白瑞祥.PNG" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 白瑞祥，大连理工大学工程力学系副教授，博士生导师，工业装备结构分析国家重点实验室固定人员。中国复合材料学会第六届、第七届理事，入选辽宁省百千万人才工程。主要研究方向包括先进材料的细观力学分析和设计，含损伤工程结构物的损伤和承载能力，复合材料结构动力学与故障诊断，复合材料工程结构分析与数值仿真，含损伤工程结构物修复和强化机理。承担和参与国家973课题、国家变革性技术课题、国家自然科学基金重点项目及面上项目多项，近年来负责国家大飞机和探月等航空航天工程中复合材料结构的失效行为检测和数值仿真课题二十余项。发表学术论文190余篇，SCI 检索论文40余篇。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告题目： /strong 《基于分级测试数据校验的大型复合材料结构失效行为的预测方法》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告摘要： /strong 针对大型复合材料结构的选型和验证试验周期长，费用高，优化设计难等问题，提出了一种基于分级测试数据校验的大型复合材料结构失效行为的预测方法，将该方法用于大型复杂复合材料选型和参数优化设计，可极大提高选型和优化设计效率。由于大型复杂的复合材料结构，设计参数多，结构失效模式丰富，在采用数值方法预测结构承载能力时计算模型庞大、引入的损伤演化判据、材料强度准则及响应材料参数过多、同时还需考虑制造缺陷、分层损伤和界面损伤扩展以及接触、几何大变形等行为，导致多重非线性耦合，使计算难于收敛。采用基于分级测试数据校验的大型复合材料结构失效行为的预测方法，可以通过将损伤失效模式进行分类，通过材料级和结构级小规模测试获得材料损伤断裂参数，并用于校正结构级数值仿真模型的精度，进一步结合整体-局部建模分析方法，首先预测出结构主控失效模式，进而建立一个只考虑主控失效模式的解耦模型对整体结构进行失效行为预测，提高了大型复杂复合材料结构的预测精度和计算收敛性。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/1bb6f327-cddf-4a19-8649-a7795e12c710.jpg" title=" 周立明.PNG" alt=" 周立明.PNG" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 周立明，吉林大学副教授，博士生导师。主要从事计算复合材料力学研究，提出了力-热-电-磁多物理场耦合光滑有限元法，解决了磁电弹复合材料有限元求解精度低的难题。自主研发了基于MATLAB平台的各类光滑有限元求解程序，同时从事微纳机械力学和多尺度复合材料、机械结构力学测试与计算方法等方面的研究工作。主持各类国家级项目、省部级项目与企业项目8项。2019年以来在Compos Sci Technol等刊物上发表SCI论文15篇。国际权威学术期刊《Composite Structures》发表的10.1016/j.compstruct.2018.09.074进入ESI（1%）高被引论文之列，并被加拿大著名科研机构Advances in Engineering遴选为关键科学文章。获授权发明专利1项，EI论文20篇，软件著作权25项。担任Compos Part B-Eng、Compos Struct、Chinese J Aeronaut等期刊审稿人。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 报告内容正在准备中。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/6338bce7-0070-467d-82df-1c592cafd783.jpg" title=" 1.PNG" alt=" 1.PNG" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 黄培，博士，重庆大学航空航天学院讲师，主要从事纳米材料和复合材料的制备及应用研究。目前，主持和参与国家自然基金项目6项，横向合作项目2项，发表SCI论文23篇，其中以第一或通讯作者发表在ACS Applied Materials & amp Interfaces、Chemsuschem、Nanoscale等SCI论文15篇。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告题目： /strong 《特种复合材料的研究》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告摘要： /strong 复合材料因其很强的可设计性，在汽车、航空航天、智能设备等领域有非常巨大的应用潜力。这里，我主要介绍我们课题组在连续性纤维增强、短碳纤维增强以及多功能复合材料方面的研究概况。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/a0adec44-0d46-468f-9d57-5e1498bac4a0.jpg" title=" 刘文广.PNG" alt=" 刘文广.PNG" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 刘文广，毕业于东北林业大学，珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司材料表征产品线技术支持，主要负责分子光谱、热分析仪器以及联用分析设备的应用支持，拥有7年以上的高分子材料分析经验。 br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告题目： /strong 《面向未来——联用技术在材料表征中的应用》 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 报告摘要： /strong （1）在新时代背景下，联用分析技术的发展与特点；（2）PerkinElmer在材料表征领域的联用方案；（3） 联用分析技术的应用案例。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/uepic/3569243d-228c-4e57-933c-24c478b5758b.jpg" title=" 1920_420cl.jpg" alt=" 1920_420cl.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(227, 108, 9) font-size: 20px " strong 参会方式（手机电脑均可参会） /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 1、官网报名（ a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/FHCL/" target=" _self" style=" text-decoration: underline color: rgb(227, 108, 9) " span style=" color: rgb(227, 108, 9) " 点击链接免费报名听会 /span /a ）； /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2、报名成功，通过审核后您将收到通知； /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 3、会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" color: rgb(227, 108, 9) " strong 扫一扫，报名听会 /strong /span /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202005/pic/625425b9-85bb-43b0-84b8-99967f26c33b.jpg" / /strong /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " br/ /p

通过先进制造技术构建具有周期性规则特征的微点阵结构，可以与各类材料相结合形成力学超材料，从而实现传统块体材料难以达到的非凡性能。例如，在需要大变形和能量吸收的应用中，已广泛采用由复合材料或金属构成的点阵超材料；而由碳或陶瓷所构成的点阵超材料，则主要因其低密度和高比强度而受到关注。然而，当前已有的各类力学超材料无法同时满足透明度及其他光学特性要求，这严重制约了其在非平面电子屏幕或异形结构玻璃等特定领域中的应用需求。有鉴于此，香港大学机械工程系陆洋教授课题组在近期与香港理工大学温燮文教授合作发展的高精度微纳石英玻璃3D打印（Nat. Commun., 2024, 15(1), 2689）工作基础上，更进一步通过结合拉伸主导型的高机械效率octet-truss拓扑构型，成功制备了具有可定制化机械性能的透明玻璃微点阵力学超材料（图1）。该进展拓宽了力学超材料的种类范围，为实现轻量化高强度透明超材料铺平了道路，并为各类多功能应用提供了机会。图1：3D打印玻璃微点阵力学超材料的制备示意图。（A）通过多步后处理过程，将打印所得的二氧化硅-聚合物纳米复合前驱体逐步转化为高质量、无缺陷的透明石英玻璃。（B）各阶段下微点阵结构对应的光学和扫描电子显微镜图像。课题组通过采用摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）技术3D打印设备（nanoArch® P130 & nanoArch® S140），制备了一系列具有不同拓扑构型（相对密度、特征尺寸、单元数量）的玻璃微点阵超材料；利用原位微纳米机械测试系统研究其力学行为，并结合有限元模拟分析、Bazant-断裂理论、Weibull-最弱链理论和线弹性理论，揭示了玻璃微点阵的结构与性能之间的关系（图2）。图2：不同拓扑构型下玻璃微点阵超材料的力学行为。（A）相对密度所主导的力学行为：随着相对密度的增加，玻璃微点阵超材料破坏模式从逐层破坏转变逐步演变为灾难性的脆性断裂模式；根据有限元模拟结果显示，该转变由裂纹在基体中沿不同方向扩展机制所决定。（B）特征尺寸所主导的力学行为：通过 均匀减小杆件特征尺寸，可以有效增强玻璃微点阵超材料的整体机械性能，包括结构标称强度和归一化材料强度，符合“越小越强”现象。（C）单元数量所主导的力学行为：通过增加单元数量，可以有效减轻边缘效应，并提升特征变化的均质性和独立性，从而显著提高玻璃微点阵超材料的可靠性和一致性。综上所述，课题组采取了一种策略，即在降低相对密度的同时均匀减少特征尺寸并增加单元数目（图3D），以有效提升玻璃微点阵力学超材料的整体机械性能，并且保持其轻质特性（图3A）。最优拓扑构型的玻璃微点阵力学超材料能够轻松承受其自身数千倍重量的载荷，且不会引发任何形式的失效（图3B）；同时，由于玻璃微点阵本身具有较轻的质量，其密度仅为0.198 g/cm3，远低于商业聚氨酯泡沫的密度（0.5 g/cm3），可以轻松地放置在商业泡沫上而不会引起任何形变（图3C）。图3：通过在透明玻璃微点阵力学超材料中实现轻量化和高强度特性。该成果以“3D-printed fused silica glass microlattice as mechanical metamaterial”为题发表于国际期刊《Cell Reports Physical Science》上，课题组2020级博士研究生黎子永为该论文第一作者。

近日，南开大学化学学院教授陈军带领的课题组在尖晶石型电催化纳米材料研究方面取得了重要进展，研究成果以论文形式发表于《自然》(Nature)系列期刊的《自然-化学》杂志(Nature Chemistry)。该研究得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委员会、天津市科委和中央高校科研基金的支持。 　　尖晶石类化合物广泛应用于电、磁、催化、能量储存与转化等不同领域，传统方法制备需要较高的加热温度和较长的反应时间，合成步骤复杂，并且产物粒径大、比表面积小、电化学活性低。南开大学的这项研究将理论与实验有机结合，发展了一种可控的基于还原-转晶新合成方法，在室温和常压条件下实现了锰系尖晶石纳米材料的快速制备。新合成方法步骤简单，有利于节能减排，对氧还原/氧析出反应展现出良好的电化学催化性能，在新能源的金属-空气电池、燃料电池等方面有很好的应用前景。

自1917年生产第一台试验机以来，岛津制作所生产试验机已经有100多年的悠久历史，凭借丰富的测试经验和高端的制造工艺，业界最高级别的新型试验机AGX-V系列于2019年正式发布。采用高刚性框架、智能横梁、多处理器、多控制单元实现了高速采样和高精度自动控制。搭载了用户界面的智能控制器和支持直观操作的试验软件，可方便的创建试验条件和对试验结果进行数据处理。配置新型的行程限位开关和安全防护罩使试验操作更安全。1、先进功能的集合体自主研发的控制器搭载了2个处理器和3个控制单元。作为材料试验控制的基础，通过对通信、测量、控制各功能分散布局和频密时序设计，达到高速实时并行计算处理，实现了最高10kHz的超高速采样。新型自动增益调整功能可轻松的进行应变速率控制。超高速采样功能提升到10kHz（0.1ms间隔）采样频率，可有效测得脆性材料断裂瞬间的急速且微小的变化。载荷的精度保证范围扩大到1/2000，精度保证区间的扩大可进一步增大传感器的测量范围。对试验的初始阶段，也能准确测量。在之前需要根据载荷更换多个传感器的试验，现在使用一个载荷传感器即可对应，可减少更换次数和校准费用。外部输入端口最多可增设20个通道。可以从标准配件中选择模拟输入单元和数字输入单元，无需数据记录仪即可轻松收集更多数据。主机框架实现高刚性和高同轴度，达到ASTM E1012规定的Class10同轴度精度要求，提高了高强度材料和复合材料试验数据的可靠性。2、向操作人员和设备提供真正的安全性试验空间的前面和背面标准配有高透明度和耐冲击的聚碳酸酯材质的安全防护罩，防止试验片破断时四处飞散。具有联动功能，如果不关闭安全防护罩则无法进行测试和横梁返回的动作，降低事故发生的风险。 智能横梁能始终识别横梁当前的位置。当误操作导致夹具过于接近时，在发出碰撞警告的同时自动停止横梁移动。横梁始终监测试验力变化，检测到由于夹具或手的触碰引起试验力的变化时，将紧急停止横梁的移动。通过行程限位开关限制横梁的移动范围，可以有效地防止横梁和夹具碰撞。装置具有自检功能，能实时监视传感器放大器的校正信息、试验机运行状态、电源电压、通信状态等，出现异常时立即发出通知。3、获得测试结果更加便捷 多功能转接头将夹具连接到载荷传感器，可轻松连接拉伸夹具、压缩夹具、弯曲夹具等所有夹具。无需更换较重的转接头，使试验夹具的更换更简单易行，还可以将小容量的载荷传感器与其连接，在安装大容量载荷传感器的状态下，可以使用小容量的载荷传感器进行试验。 配置带LCD触摸屏液晶显示板的智能控制器，实现试验前夹具间距的调整、试验中测量值的显示等多种操作和信息显示。可根据环境选择声音，支持语音提示，防止人员误操作。 全新软件TRAPEZIUMX-V兼顾“简单操作”和“高级功能”，共5种可选软件具有可处理各种试验场景的灵活界面，配备视觉向导功能、可轻松设置试验条件，多种报告格式、更方便用户使用。创新点：1、配有大型LED液晶显示触摸屏的智能控制器。 能配合场景来显示合适的按钮和信息，实现试验前夹具间距的调整、试验中测量值的显示等多种操作和信息显示，可手动操作气动、液压夹具的开闭，用设计的操作音辅助操作。通过声音通知机器的状态使操作变得容易，比如通过声音通知机器试样的尺寸测量。音色可选,根据操作环境选择易听到的声音。 2、配置了多用途连接件。 可有效减少连接件和较重试验夹具的更换次数，并可以安装小容量的载荷传感器，可以减轻重物安装的作业强度和危险性。高刚性和高同轴度框架的设计，确保可以达到ASTM E1012的10级精度。 岛津精密电子万能材料试验机 AGX-V系列

table border=" 1" cellspacing=" 0" cellpadding=" 0" width=" 600" tbody tr td width=" 123" p style=" text-indent: 0em line-height: 2em " 成果名称 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 2em " DZS-III硬脆材料性能检测仪 /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 2em " 单位名称 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 2em " 中国建材检验认证集团股份有限公司 /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 2em " 联系人 /p /td td width=" 177" p style=" line-height: 2em " 艾福强 /p /td td width=" 161" p style=" line-height: 2em " 联系邮箱 /p /td td width=" 187" p style=" line-height: 2em " a href=" mailto:afq@ctc.ac.cn" afq@ctc.ac.cn /a /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 2em " 成果成熟度 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 2em " □正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试√可以量产 /p /td /tr tr td width=" 123" p style=" line-height: 2em " 合作方式 /p /td td width=" 525" colspan=" 3" p style=" line-height: 2em " □技术转让 & nbsp □技术入股 & nbsp □合作开发& nbsp √其他 /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 2em " strong 成果简介： /strong /p p style=" line-height: 2em " br/ /p p style=" text-align:center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/d4b15713-f6b9-42cf-8df2-abc2a9338f3c.jpg" title=" 多功能材料测试仪.jpg" / /p p style=" line-height: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp 材料性能分析评价与计算软件是我们自行研制开发的一套集材料力学性能评价与计算于一体的多功能复合型软件。这套软件与我们自发研制的多功能材料表面性能试验仪结合使用， 可以更方便、 更简单、 更快捷、 更精确的实现脆性材料的力学性能的检测, 并可推广到其他一些相关的应用领域， 能够满足企业、 科研院所的科研、 开发、 教学所需 br/ & nbsp & nbsp & nbsp 技术特点及创新点： br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑴ 一台主机可以同时最多配置 4 个力传感器， 量程从 50kN—2000kN， 用户可根据需要随时更换； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑵ 一台主机可以最多配置 8 个变形传感器(电子引伸计) 用户可根据需要随时更换； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑶ 程序采用开放的数据库结构定义 ， 标准配置包含国标 GB228-87 、GB/T228-2002、 GB7314-87 等试验方法， 可根据用户要求定制特殊的试验方法； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑷ 分档或不分档数码显示拉试验力和压试验力及峰值，精度为每档量程 20%开始示值的& amp #177 1%(分档) 或全量程的 2%示值的& amp #177 1%(不分档) ， 可自动标定； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑸ 分 4 档或不分档数码显示变形，精度为每档量程 20%开始& amp #177 0.5%FS(分档)或全量程的 2%示值的& amp #177 0.5%(不分档)，可自动标定； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑹ 同时记录力-时间，变形-时间，力-变形和力-位移试验曲线，可随时切换观察，任意放大缩小，水平或垂直移动，实时高速采样； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑺ 采用人机交互方式分析计算测试材料的机械性能指标，试验结束时自动计算弹性模量、 屈服强度、 非比例伸长应力等(试验方法不同， 分析的数据也会不同) ， 在自动分析的基础上， 还可以人工干修正分析结果， 提高分析的准确性； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑻ 试验数据采用数据库管理方式， 自动保存所有试验数据和曲线； br/ & nbsp & nbsp & nbsp ⑼ 提供多种报表打印接口 ， 用户可根据需要编辑任何格式的报表，并打印输出； br/ & nbsp & nbsp & nbsp 性能指标： br/ & nbsp & nbsp & nbsp 1． 最大负荷：1kN & nbsp & nbsp 2． 测力范围：0.5 %—100% & nbsp & nbsp & nbsp 3．精度等级：1 级 & nbsp 4．测力精度：示值的& amp #177 0.5%以内 & nbsp 5．位移精度：示值的& amp #177 0. 5%以内 & nbsp 6．速度范围：0. 001—50mm/nim 无级设定 & nbsp 7．速度精度：示值的& amp #177 0.5%以内& nbsp 8．有效可动距离：横梁可动 500mm，加载头可动 50mm& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 9．保护功能：超载保护，限位保护，急停开关& nbsp & nbsp 10．在线监测：通过体视显微镜在线监测和数码摄像可以在计算机上进行监控并 照相。 & nbsp 11．损伤监测：通过声发射信号监测材料在受力过程中的损伤起始和发展。材料性能分析评价： 可通过连接在控制面板上的性能评价软件对材料的各种力学性 能进行分析和评价。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp 本产品适用于航空航天、 汽车工业、 工矿企业、 科研部门、 大专院校、 技术监 督、 工程监测等， 对各种陶瓷、 玻璃以及各种陶瓷基复合材料的力学性能评价和表 征和材料科学研究工作。 br/ /p /td /tr tr td width=" 648" colspan=" 4" p style=" line-height: 2em " strong 应用前景： /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp DZS—IIII台式多功能材料性能试验机为材料的在线检测提供了一个全面的解决方案： 其特点是体积小， 重量轻， 可以垂直方向加载或水平方向加载。 配合光学显微 镜进行在线测试与显微观测, 直接观测并通过数码相机记录加载过程中的变形和裂 纹扩展过程， 并存入计算机。各种压头和夹具可灵活装配和置换， 可以进行拉伸、 压缩、 弯曲、 剪切等状态 下的力学性能试验； 当换上各种硬度压头， 可以当硬度计在任何连续载荷范围内使 用， 换上四点或三点弯曲的夹具， 则可以做陶瓷或玻璃等材料的强度性能测试或者弹性模量测试， 或断裂韧性等测试。 /p /td /tr /tbody /table