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材料科學與工程方法論—6環(huán)境、能源、信息、軍工、鐵(參考版)

2025-01-03 23:42本頁面
  

【正文】 謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH。 生物通過千百萬年的進化,在嚴峻的自然界環(huán)境中經(jīng)過 優(yōu)勝劣汰,適者生存而發(fā)展到今天,自有其獨特之處。新的智能材料能夠感知外界條件變化、進行判斷并主動做出反應(yīng)。第四,由被動性材料向具有主動性的智能材料方向 發(fā)展。 以前組成材料的顆粒,尺寸都是在微米 (100萬分之一米 )方向發(fā)展的材料。各種功能材料越來越多,終會有一天功能材料將同結(jié)構(gòu)材料在材料領(lǐng)域平分秋色。第二,由結(jié)構(gòu)材料為主向功能材料、多功能材料并重 的方向發(fā)展。1. 更新思維,發(fā)展新材料2. 統(tǒng)一部署,協(xié)同作戰(zhàn)3. 培養(yǎng)人才,充實鐵道新材料研究的力量 ? 對發(fā)展我國鐵道新材料的意見和建議5. 鐵道新材料第一,從均質(zhì)材料向復合材料發(fā)展。 目前,在磁懸浮列車上采用的是低溫超導材料作為動力系統(tǒng),其成本要遠高于正在研究但還未走上實用化的高溫超導材料,因此,應(yīng)加強高溫超導材料的實用化進程。5. 鐵道新材料? 鋼軌用新材料 對于鋼軌材料而言,歐洲鐵路一直在合金鋼軌上進行研究,如非熱處理的 CrMo合金鋼軌除了有較高的循環(huán)軟化抗力外,也有較好的抵抗短波磨損的能力,此外,還應(yīng)從鋼軌鋼的強韌化和純凈化方面進行努力,大力發(fā)展全長熱處理鋼軌和稀土鋼軌。(1)浸金屬碳滑板 利用碳滑板材料的多孔性質(zhì)、將熔融的銅或銅合金等高導電性金屬,在高溫高壓下浸入到碳滑板基體中去,使它既有碳材料的自潤滑和抗電弧性能,又具備金屬材料的集電、強度高,抗彈撞擊力強的特點,成為最理想的滑板材料。5. 鐵道新材料? 結(jié)構(gòu)材料(1) 新金屬材料(2) 高分子材料(3) 結(jié)構(gòu)陶瓷材料(4) 復合材料 ? 功能材料(1) 光纖材料(2) 超導材料(3) 隔音絕熱材料? 鐵道新材料5. 鐵道新材料? 車輛用新材料 對于鐵道車輛而言,由于長年處在激烈振動、外部氣候條件變化較大以及乘客量大而又不穩(wěn)定等非??量汰h(huán)境中,因而在選擇鐵道車輛用新材料時就必須考慮到: ① 高的強度和剛度; ② 重量輕; ③ 耐老化、耐污染、耐磨耗及耐光照; ④ 耐火、阻燃; ⑤ 施工 容易 且價格便宜; ⑥ 易于維修; ⑦ 隔熱、隔音效果較好; ⑧ 減振性好等。? 對發(fā)展我國軍工新材料的意見和建議? 鐵路高速化的關(guān)鍵是車輛的輕量化 對于車輛的輕量化,主要有以下幾方面的作用:(1) 降低線路的建設(shè)費與維護保養(yǎng)費(2) 節(jié)能(3) 環(huán)保(4) 提高車輛的走行性能(5) 降低供電設(shè)備與電網(wǎng)的費用5. 鐵道新材料? 高速鐵路對鐵道材料的要求? 鐵道新材料的使用是車輛輕量化的保證 鐵道新材料主要指用于鐵道車輛 (包括車體、轉(zhuǎn)向架 )、受電弓滑板及鋼軌等構(gòu)件上的新材料。、仿生材料、智能材料、生物工程材料及自組裝材料等新技術(shù)材料的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,以滿足未來軍事領(lǐng)域?qū)Σ牧系母咭?。F) , 代替鋁和鈦結(jié)構(gòu) 極高溫下使用的網(wǎng)狀碳泡末輕質(zhì)結(jié)構(gòu)(成 本為 C/C復合材料的1/10) C/C復合材料,代替鈦合金(靜止件) 鈦基復合材料渦輪葉片,代替超合金 金屬間化合物,代替鎳基合金高推重比動力系統(tǒng) 激光武器 高功率微波武器 電磁炮 高功率高能量密度小型化電源材料 電容器用聚合物電介質(zhì)材料 發(fā)電機儲能用石墨 環(huán)氧復合材料耐高溫、高強度、高能量密度電感器高強度、耐燒蝕的軌道、電樞和電極石墨、陶瓷等耐高溫、耐燒蝕炮管?新概念武器對新材料的需求 燃料和潤滑劑:吸熱燃料(利用發(fā)動機的多余熱量生成能量密度更高的燃料)煙火技術(shù):亞穩(wěn)間隙復合材料(以產(chǎn)生極高的溫度使生化戰(zhàn)劑失效能量產(chǎn)生和儲存 先進燃料電池(直接使用液體燃料或生物燃料) 二次電池和超級電容(能量密度 ,功率密度 10kW/kg)? 對其它新材料的需求 信息技術(shù) 納米技術(shù) 生物技術(shù) 自組裝技術(shù) 其它技術(shù)? 高新技術(shù)對軍用材料技術(shù)發(fā)展的推動 計算材料學(低成本材料技術(shù)) 材料數(shù)據(jù)庫信息網(wǎng)絡(luò) 增強計算能力 分子、晶體和復合材料計算設(shè)計理論和模 擬方法材料智能加工技術(shù)材料使用過程實時監(jiān)測、壽命預測?信息技術(shù)推動下軍用材料技術(shù)的發(fā)展方向 納米陶瓷 納米金屬間化合物 納米復合材料 納米隱身材料 軍用納米電磁材料 納米傳感器材料 納米含能材料 納米相有機材料 納米結(jié)構(gòu)復合材料 (集傳感、能量轉(zhuǎn)換和結(jié)構(gòu)功能于一體 ) 微機電系統(tǒng) (接近分子水平的小尺度系統(tǒng) ) 基于預測的計算方法,設(shè)計和合成高溫 結(jié)構(gòu)材料 納米尺度的微型結(jié)構(gòu)和原子尺度上合成 替代鑄造和機加工?納米技術(shù)推動下用材料技術(shù)的發(fā)展方向高強度蛋白質(zhì)纖維韌性好的生物陶瓷可降解生物合成塑料優(yōu)質(zhì)生物彈性體生物合成材料?生物技術(shù)推動下軍用材料技術(shù)的發(fā)展方向生物光信息材料 DNA 計算機信息功能材料 生物傳感器材料生物隱身材料生物粘接劑生物潤滑劑艦船防污生物涂料生物特殊功能材料 高性能復合材料的仿生設(shè)計原理先進復合材料的仿生固化原理新型仿生裝甲材料仿生半導體材料 光學調(diào)制器材料多孔輕型彈性結(jié)構(gòu)材料新型多功能低可觀測復合材料無電動機或傳動裝置的隱身推進系統(tǒng)材料 仿生材料技術(shù)無缺餡的大晶體自組裝功能分子膜具有軍事用途的分子器件?自組裝技術(shù)推動下軍用材料技術(shù)的發(fā)展方向 分子材料 聚合物材料 光電和全光信息收集、傳輸、加工、存儲 ?其它技術(shù)推動下軍用材料技術(shù)的發(fā)展方向 采用局部材料應(yīng)用方法 功能設(shè)計與材料制造模塊化象更換計算機模塊一樣,更換武器平臺失效的材料或零部件,以適應(yīng)未來信息化戰(zhàn)爭的需要;、低維化、復合化、多功能化及智能化方向發(fā)展,以實現(xiàn)各種系統(tǒng)平臺輕質(zhì)化,提高它們在超常環(huán)境中的生存能力和作戰(zhàn)性能,并延長使用壽命。生物計算機 細菌視紫紅質(zhì) 存在于嗜鹽細菌的細胞膜中,用基因技術(shù)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和性能,用發(fā)酵技術(shù)大量生產(chǎn)。C時提供主動冷卻) 高溫環(huán)境無機鐵電體(鈮酸鋰,鈮酸鋇鈉) 半導體(砷化鎵,砷化銦) 壓電體(磷酸二氫鉀) 有機高分子 苯環(huán)類化合物 芳雜環(huán)化合物 金屬有機化合物非線性光學材料發(fā)展方向:無機 /有機復合生物光學計算機: 在不同顏色激光的周期性變化的照射下,蛋白質(zhì)發(fā)生周期性的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變 ,用于表示二進制中 0和 1的轉(zhuǎn)換。C) 蜂窩面板結(jié)構(gòu)和多層壁板結(jié)構(gòu)探測系統(tǒng)用功能材料通信系統(tǒng)用功能材料計算與信號處理系統(tǒng)用功能材料? 信息系統(tǒng)功能材料 新型寬帶隙半導體 碳化硅,第 V主族氮化物 高溫超導體 捷變頻用鐵電材料和鐵氧體材料(濾波器和相控陣雷達) ? 探測系統(tǒng)用功能材料雷達傳感器 制備技術(shù) : 分子束外延生長技術(shù) 金屬有機汽相淀積技術(shù)( MOCVD) 主要材料: 碲鎘汞( HgCdTe)(傳統(tǒng)材料) 碲鋅汞( HgZnTe)、硅化鍺 金屬硅化物光電傳感器(紅外和激光探測器) 壓電聚合物材料 復合壓電材料 電致伸縮鉛錳鈮酸鹽 TerfennolD磁致伸縮材料聲傳感器 換能器材料 制備技術(shù) 金屬有機汽相淀積技術(shù)( MOCVD) 分子束外延生長技術(shù) 主要材料 砷化鎵、磷化銦 光電聚合物 極性聚合物 ? 通信系統(tǒng)用功能材料 鍺化硅 碳化硅 砷化鎵 氮化鎵微電子 ? 計算與信號處理系統(tǒng)用功能材料 碳化硅( 600176。 (1) 艦船結(jié)構(gòu)鋼材料 (2) 艦船防腐與防污材料 (3) 艦船隱身及減振降噪材料技術(shù)? 功能材料(1) 電子 /信息功能材料 (紅外透射材料、激光材料 ) (2) 智能材料(3) 耐高溫、多功能密封材料(4) 隱身材料(5) 阻燃抑爆充填材料(1) 武器平臺結(jié)構(gòu)材料 高強高韌耐高溫輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料 結(jié)構(gòu)功能一體化材料與智能材料(2) 信息系統(tǒng)功能材料 電子材料 光學材料? 國外軍用材料的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀 輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料 結(jié)構(gòu)功能一體化材料? 武器平臺結(jié)構(gòu)材料 鋁合金、鈦合金 金屬間化合物 碳 /碳復合材料? 輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料 AlLi合金 高強可焊、高韌性 板材的各向異性,超塑成型 AlMg合金 提高耐蝕性(加釔 ) 提高強度、韌性和可焊性 (加鈧 )鋁合金 AlBe合金 65%Be, 31%Al, 4%合金化元素 用于直升機的次要構(gòu)件、衛(wèi)星天線、 導彈導航系統(tǒng)元件及光學和電子系統(tǒng) 構(gòu)件(精鑄)日本:用 Fe代替 Ti6Al4V中的 V,用氧和氮代替鋁,成本降低30%,性能更好的新型鈦合金 美國: TimetAl62S合金 (),成本降低 25% 低成本鈦合金 TiAl金屬間化合物未來高性能低成本飛行器的關(guān)鍵材料渦輪發(fā)動機熱端屏蔽件(板材)將用于 X33航天飛機金屬間化合物 Ti3Al金屬間化合物美國已批量生產(chǎn)高壓渦輪支承環(huán) 加力燃燒室部件 高溫結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀碳泡沫材料(成本為 碳 /碳復合材料的 1/10) 碳 /碳復合材料渦輪 美國制備了試驗渦輪,直徑 381mm, 36 個葉片,僅重 ,(比 Ni基合金輕 75%)碳基材料 裝甲結(jié)構(gòu)材料 隱身結(jié)構(gòu)材料 阻尼結(jié)構(gòu)材料 防熱結(jié)構(gòu)材料 ? 結(jié)構(gòu)功能一體化材料制備技術(shù):微波燒結(jié)、快速全向壓實、自蔓 延高溫合成 /快速加壓(SHS/QP),降低成本材料體系:微 /納米結(jié)構(gòu)陶瓷( AlN, TiN, TiB2, SiC,B4C和陶瓷基復合材料新型高性能抗彈陶瓷
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