工程与材料学科研究进展 我院工程与材料学科的研究能力体现在将科学思想和实验室技术综合转化为武器应用技术，同时根据未来目标，确定丰富的科学和技术的研究方向。1998年, 我院工程与材料学学科的整个技术活动通过不断加深和延拓技术基础，对武器的发展提供了有力的支持，同时，随国际战略格局的变化，又对现代工程与材料学提出崭新的技术难题。创新能力和可持续发展能力已逐渐成为工程与材料学学科中技术发展的关键。面对国民经济的飞速发展，与民用技术的距离正在缩短，将致力于在技术开发和技术服务中开拓前进。 1 工程力学 长期以来，致力于解决武器工程结构设计中的力学问题，以促进理论分析、数值计算和实验技术诸方面不断开拓发展。 1.1 结构分析 结构分析方面，主要进行支承结构理论分析和数值计算；薄壳的焊接残余应力分析等。 1.2 试验技术 试验技术主要研究了爆轰试验中的结构应力波效应的应变测试技术及强干扰条件的微电量电测技术；结合静力试验数据，开展了复杂结构的半实物仿真技术研究；薄垫层光测力学测试技术等。 1.3 环境试验技术 完成了全弹头的综合离心试验，首次实现了加速度-气动载荷的自动协调加载，实现了同时模拟轴向过载、横向过载和气动载荷的影响；整体温度试验解决了变温场中预紧力测试的技术；研究了化爆加载试验技术；子母弹战斗部开舱抛撒试验解决了系统的同步和子弹架碎片对靶网和高速摄影的影响等。 2 材料工程学 2.1 均质化抗氢钢部件 研究了均质化抗氢钢棒材的晶间腐蚀和微观组织特性；对均质化抗氢钢部件进行了无损探伤和相关检测；掌握了在高温和含氢条件下抗氢钢材料性能变化规律；开展了防氢渗透涂层表面处理技术研究；采用分形分析法研究了不锈钢受氢作用后断口形貌的变化规律，定量表述了断口分形维数与材料氢损减的关系。 2.2 硅泡沫材料 研究了硅橡胶功能基团种类、含量，功能基团在分子链的分布，补强剂的复合匹配，泡孔结构等对硅泡沫材料的影响，并改进和优化了工艺；掌握了从绝缘到导电的硅泡沫材料的制备技术及泡孔大小与孔隙度的控制技术，探索了孔隙度与力学性能的关系；开展了泡沫材料短时应力松弛性能和压缩永久变形的试验研究。 2.3 贮氢材料吸氢性 开展了氦对贮氢材料吸氢性能影响的试验研究，得到了氦浓度、氢分压及空腔容积对氢化反应速率的影响规律，研究了贮氢材料粉化程度随吸放氢循环次数的变化规律；测量了贮氢材料在不同氢压力和不同含氢量条件下的放氢速率曲线。 2.4 增强硅泡沫合金材料 完成了增强硅泡沫合金材料配方设计、发泡成型、白炭黑表面处理及相容剂选择等项技术研究。垫层材料压缩应力- 应变力学性能测试方法。 2.5 核材料的腐蚀与防护 2.5.1 环境气氛对铀、钚的影响 利用分子动力学理论，预测了铀、钚金属与环境气氛间可能发生的表面化学反应和可能的反应产物；应用X射线光电子能谱、俄歇电子能谱分析技术结合称重法研究了金属铀与氧气、一氧化碳、二氧化碳氧化反应初始阶段的氧化机理。 2.5.2 奥氏体不锈钢充氢后的特性 采用透射扫描电镜等技术手段，研究了三种奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti, 1#和2#）经高压气相充氢后的拉伸断裂特性，不锈钢1Cr18Ni9Ti呈明显的脆断特征，而1#和2# 的断裂方式表现为具有较多韧致断裂；观测到不锈钢样品中晶格固溶氢同位素的含量大大低于晶界或缺陷捕获的气体含量。 2.5.3 用热处理方法强化金属表面 经离子注入表面处理后，金属铀和铀-2.3铌合金表面的抗氧化腐蚀能力均有不同程度的提高；利用表面离子束辅助沉积技术，在不锈钢表面覆盖一层SiC薄膜可显著降低氢同位素的渗透深度；对铍上镀铝界面特性的深入研究得知，铍基材与铝镀层之间存在原子共混区（或称为原子互扩散区），界面可描述为Be－BeO＋Al2O3－Al。 2.5.4 低密度与高密度组合件的CT诊断 研究了工业CT技术对低密度与高密度材料组合件这一极端情况下图像分辨能力的影响因素，得到了如铍环焊接止口、间隙的诊断图像（层析图像）及数据。 2.6 含能材料加工 进行多种系列炸药主装药及传爆药的贮存试验，收集、整理了炸药的贮存、老化试验数据，编制了试验数据库；开展了炸药的贮存寿命预测研究；探索了炸药新的试验方法，包括炸药热循环、热冲击实验方法、炸药动态力学实验方法、炸药断裂韧性测试方法等；采用超声波特征参量变化监测炸药损伤积累发展过程。 3 精密机械制造技术 3.1 构件精密加工技术 精密加工成形技术现已具备精密薄壳零件及空间孔位精密加工和检测能力。位移精度达0.2m m的微进给刀具设计制作技术，完成了小型超高压阀门膜片电子束焊接技术，精密薄壁阀芯无变形磨削技术，阀门精密弹性元件稳定性，高精度深小孔加工技术，掌握了弹性流体光整技术，利用该项技术可以使被光整曲面的粗糙度值大幅度减小。 利用线阵CCD电荷耦合技术实现了精密对接组合缝隙位置识别和自动检测，其重复精度可达0.02mm，且具有动静态测量的功能。 3.2 光学器件制造技术 在光学元件精密加工技术方面，开展了大尺寸超光滑平面光学元件环形抛光工艺研究，大口径超光滑非球面光学透镜的研制，开展了数控光学加工技术研究及大径厚比KDP晶体精密切削工艺研究。 在激光高损伤阈值薄膜研究方面，开展了高反射率高损伤阈反射膜研制，研究了单层膜和多层膜工艺及工艺参数对光学性质的影响，表面及微结构对损伤阈值的影响等；开展了增透膜及偏振膜设计、工艺及性能研究。 开展了大尺寸光学元件参数检测技术的研究，包括玻璃参数、透射率、反射率、面形精度及粗糙度等的检测技术。 3.3 离心机研究与设计 在精密离心机研制中，将圆形转台密闭在金属机室内以改善气动特性；应用交流矢量调速技术、光电编码数字反馈，频率/周期法测速构成高精度的转速控制与测量系统。 土工离心机设计中，应用力传感器进行不平衡力检测；应用以太网数据采集模块完成高速数采与传输；采用精确同步装置和高功率脉冲电源进行照相，提供了低成本的非接触测量技术；应用全数字直流调速器和光电编码反馈实现了离心机转速的全数字控制，根据不同负载和摩擦自优化运行参数，保证了闭环系统的转速精度；通过在双环调速模型外加调节环的方法，解决了模拟给定的漂移问题；开展了高压旋转接头的研制工作，完成了高压油、气、水旋转接头的密封和结构设计。 3.4 传感器制造与测试技术 解决了热电偶式温度传感器快速响应，达到响应时间5ms；圆膜片式压力传感器克服了温度引起的失稳，保证了温度补偿的实现，温度在－80℃～＋70℃，温变速率60℃/s的压力测量；防水型电涡流位移振幅传感器达到了耐水压1.2MPa；高g值冲击测量系统中半波低阻抗电源变换器研制成功，达到了3.5V动态范围，小于0.5V直流电平，电路耐350kg冲击的指标；爆轰测试用多路电探针制作工艺的改进，长度梯度切割精度优于0.05mm；传感器、变换器系统抗EMP干扰能力均达到150kV/M的水平。 致 谢 本文是在各相关单位提供素材的基础上，由院工程与材料学科委员会委托陈裕泽副主任执笔完成。 笔者与年报编委会谨对素材提供者表示诚挚的谢意！ |