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超声振动对激光熔覆高熵合金涂层组织与耐磨性能的影响

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表面技术 2024年第13期53卷 22-32页

作者：张咪娜王以珅王大锋周宇航高世阳周述东韦超李琳中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造中心浙江宁波305201 宁波大学材料科学与化学工程学院浙江宁波315211 中国兵器科学研究院宁波分院浙江宁波315103

目的研究超声振动对高熵合金涂层的裂纹抑制机理与力学性能影响。方法采用自主设计的超声振动平台开展试验。使用激光共聚焦显微镜观察高熵合金涂层的截面形貌,对比超声添加前后裂纹的数量以及分布情况。采用扫描电镜、X射线衍射仪等测... 详细信息

目的研究超声振动对高熵合金涂层的裂纹抑制机理与力学性能影响。方法采用自主设计的超声振动平台开展试验。使用激光共聚焦显微镜观察高熵合金涂层的截面形貌,对比超声添加前后裂纹的数量以及分布情况。采用扫描电镜、X射线衍射仪等测试设备,探究添加超声前后涂层的微观组织转变、元素分布趋势与晶粒尺寸等。借助显微硬度仪与往复摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度与耐磨性。结果超声振动作用下,熔池的润湿角发生变化,截面由半圆状变为椭圆状。超声振动显著细化涂层的晶粒,破碎的柱状晶增加了凝固晶核的数量,同时促进了FCC相在晶界处的析出。FCC析出相形成“网状”结构,增强了晶界处吸收应力的能力,有助于抑制涂层中裂纹的扩展。涂层显微硬度由503HV0.5提升至526HV0.5,室温摩擦因数由0.669下降至0.586,摩擦曲线更加平稳。添加超声振动后,涂层的磨损机制为磨粒磨损与氧化磨损。结论超声振动产生的空化效应与声流效应减小了熔池的温度梯度,细化了晶粒,抑制了裂纹在晶界处扩展。添加超声振动后,涂层的力学性能与摩擦性能得到提升。

关键词：超声振动高熵合金激光熔覆裂纹抑制微观组织耐磨性能

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宁波市基础研究投入现状及对策建议

宁波经济（财经视点） 2024年第6期 24-25页

作者：董亚林陈宇飞王古月张咪娜郑晓宇中国科学院宁波材料技术与工程研究所

基础研究是科学技术发展的先导和源泉,实现高水平科技自立自强必须要加强基础研究,尤其是基础研究投入强度,将直接影响重大原创成果的产出。宁波作为副省级城市,在基础研究投入方面比较薄弱。本文通过梳理总结目前国内外基础研究投入现... 详细信息

基础研究是科学技术发展的先导和源泉,实现高水平科技自立自强必须要加强基础研究,尤其是基础研究投入强度,将直接影响重大原创成果的产出。宁波作为副省级城市,在基础研究投入方面比较薄弱。本文通过梳理总结目前国内外基础研究投入现状,分析宁波在基础研究投入现状,提出加大政府、企业对基础研究投入及完善基础研究投入布局等政策建议。

关键词：基础研究投入强度现状政策建议

Cu对含Sn铁素体不锈钢的力学及耐腐蚀性能的影响

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特殊钢 2024年第3期45卷 49-55页

作者：李阳陈常勇方勇马帅张咪娜姜周华东北大学冶金学院沈阳110819 香港理工大学工业与系统工程系中国香港999077 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

以0.30%Sn的430铁素体不锈钢为基础,在实验钢中添加一定量的Cu来研究Cu对实验钢力学性能和耐腐蚀性能的影响。常温拉伸实验和高温拉伸实验结果表明,Cu原子在基体中发挥固溶强化效果而增强不锈钢的抗拉强度,但同时因晶界处生成大量的富C... 详细信息

以0.30%Sn的430铁素体不锈钢为基础,在实验钢中添加一定量的Cu来研究Cu对实验钢力学性能和耐腐蚀性能的影响。常温拉伸实验和高温拉伸实验结果表明,Cu原子在基体中发挥固溶强化效果而增强不锈钢的抗拉强度,但同时因晶界处生成大量的富Cu相而相应降低不锈钢的塑性。实验钢的耐均匀腐蚀性能随着Cu含量的增加而呈现先提高,后降低的趋势,且在含0.45%Cu的钢中达到最佳的效果。此外,Cu对实验钢的耐晶间腐蚀性能有类似的规律,且在含0.98%Cu的钢中达到最佳的效果。

关键词：锡铜铁素体不锈钢力学性能耐腐蚀性能

真空冷喷涂BaTiO_(3)颗粒加速过程研究

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材料保护 2024年第4期57卷 140-148,162页

作者：邓碧欣孙澄川卢静吴应东路腾张咪娜季华实验室功能涂层与再制造研究中心广东佛山528200 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315000

以BaTiO_(3)陶瓷颗粒为例,模拟了在不同真空冷喷涂工艺参数下的加速过程,探讨了工艺参数对颗粒速度的影响,并通过粒子成像测速装置进行验证,最后采用真空冷喷涂制备了BaTiO_(3)陶瓷涂层并测试涂层性能。模拟结果表明:颗粒速度随着气体... 详细信息

以BaTiO_(3)陶瓷颗粒为例,模拟了在不同真空冷喷涂工艺参数下的加速过程,探讨了工艺参数对颗粒速度的影响,并通过粒子成像测速装置进行验证,最后采用真空冷喷涂制备了BaTiO_(3)陶瓷涂层并测试涂层性能。模拟结果表明:颗粒速度随着气体压力和气体预热温度的增大而增大;在相同气体压力和预热温度下,颗粒粒径越小受弓形激波的影响越大;多颗粒的加速规律与单颗粒相似。粒子成像测速结果表明在0.2 MPa、300 K或373 K条件下,BaTiO_(3)颗粒速度与模拟结果分别相差约10.2%和8.1%。在该工艺参数下,采用真空冷喷涂制备得到2~3μm连续且致密的BaTiO_(3)涂层,结合力大小为8 N。研究结果表明,数值模拟结合粒子成像测速得到的工艺参数及其影响规律是可靠的,可用于指导柔性陶瓷薄膜的制备。

关键词：真空冷喷涂数值模拟颗粒速度 BaTiO_(3)涂层粒子测速成像

激光增材制造CoCrFeNi高熵合金激光抛光工艺研究

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中国激光 2023年第20期50卷 144-156页

作者：周宇航张咪娜陈晓晓张群莉张文武浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省航空发动机极端制造技术研究重点实验室浙江宁波315201 浙江工业大学激光先进制造研究院浙江杭州310023

激光增材制造技术可实现高熵合金零部件的快速制造,但增材件存在表面质量差、难加工等问题。对此,笔者采用激光抛光工艺来改善CoCrFeNi高熵合金增材件的表面质量。首先通过筛选实验法和单因素实验法,研究了激光功率、扫描速度、扫描间... 详细信息

激光增材制造技术可实现高熵合金零部件的快速制造,但增材件存在表面质量差、难加工等问题。对此,笔者采用激光抛光工艺来改善CoCrFeNi高熵合金增材件的表面质量。首先通过筛选实验法和单因素实验法,研究了激光功率、扫描速度、扫描间距、离焦量、扫描轨迹和扫描次数等因素对表面粗糙度的影响规律,而后探讨了激光抛光对合金表面元素分布和微观组织的作用机制。结果表明:激光抛光技术可以有效降低增材件的表面粗糙度,离焦量和激光功率对表面质量的影响相对较大,表面粗糙度随着扫描速度、离焦量、扫描次数的增加呈现先减小后增大的趋势;经激光抛光后的高熵合金增材件表面O元素和Cr元素含量显著降低,Co元素、Fe元素及Ni元素含量略有提升,表面粗糙度较初始表面粗糙度降低了约90%;连续激光对增材件表面的作用机制主要是重熔,对表层氧化物的去除机制主要是汽化。

关键词：激光技术连续激光抛光 CoCrFeNi高熵合金表面粗糙度表面形貌

机械合金化结合激光熔覆技术制备CoCrMoNbTi难熔高熵合金

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粉末冶金技术 2023年第6期41卷 500-507页

作者：何龙俊张咪娜叶旭阳阮殿波张文武宁波大学机械工程与力学学院宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波325201

采用机械合金化方法制备CoCrMoNbTi难熔高熵合金粉末,并通过激光熔覆技术成功制备出CoCrMoNbTi高熵合金涂层。研究了球磨时间对合金粉末组织形貌的影响,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪等分析了高熵合金粉末和涂层的微观结... 详细信息

采用机械合金化方法制备CoCrMoNbTi难熔高熵合金粉末,并通过激光熔覆技术成功制备出CoCrMoNbTi高熵合金涂层。研究了球磨时间对合金粉末组织形貌的影响,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪等分析了高熵合金粉末和涂层的微观结构。结果表明,随着球磨时间的增加,单质金属的衍射峰按其熔点由低到高陆续消失。粉末微观形貌随球磨时间变化明显,粉末由原始状态被挤压成片状,片状粉末逐渐焊合在一起形成扁平状粉末颗粒。在球磨时间达到40 h时,粉末实现完全合金化,此时粉末形貌趋于球形且得到了极大的细化,粉末中各元素分布均匀,形成了稳定的单相体心立方固溶体结构。CoCrMoNbTi难熔高熵合金激光熔覆层成形质量良好,主要由体心立方固溶体和少量Cr_(2)Nb、Co_(2)Ti化合物组成,树枝晶组织细小致密。

关键词：高熵合金机械合金化球磨时间微观组织激光熔覆

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新型减摩耐磨自敏监测复合涂层及其发光性能

焊接学报 2016年第4期37卷 73-76,132页

作者：李文生张咪娜何玲杨效田吴学军兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 甘肃省金川集团机械制造有限公司金昌737102

采用真空热压烧结将高铝青铜减摩耐磨合金粉末与磷光粉体(SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)和BaAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+))复合,制备在紫外线照射下发光的新型耐磨复合发光涂层,以通过发光现象实现对涂层的存在监测.利用扫描电镜(SEM)、荧光显... 详细信息

采用真空热压烧结将高铝青铜减摩耐磨合金粉末与磷光粉体(SrAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+)和BaAl_2O_4:Eu^(2+),Dy^(3+))复合,制备在紫外线照射下发光的新型耐磨复合发光涂层,以通过发光现象实现对涂层的存在监测.利用扫描电镜(SEM)、荧光显微镜、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)及荧光分光光度计表征新型复合发光涂层的微观组织及微区成分、相结构、发光性能,并通过摩擦试验研究复合涂层的耐磨指示功能.结果表明,高铝青铜复合发光涂层由β+γ^(2+)k合金相与荧光粒子组成.在紫外光照射下,复合涂层发蓝绿光,发射光谱主峰位于510 nm;复合涂层摩擦系数为0.26,复合涂层具有较好的指示功能与耐磨性能.

关键词：真空烧结复合涂层磷光材料发光性能

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真空热压烧结耐磨自敏涂层组织及其性能研究

真空热压烧结耐磨自敏涂层组织及其性能研究

作者：张咪娜兰州理工大学

学位级别：硕士

本文采用真空热压烧结将高铝青铜耐磨合金粉末与磷光粉体耦合,制备了具有自敏检测功能的新型耐磨复合发光涂层,此种涂层不但具有高铝青铜合金粉末良好的耐磨耐蚀性能,而且具有磷光材料优异的发光指示性能。新型耐磨自敏涂层应用于基底... 详细信息

本文采用真空热压烧结将高铝青铜耐磨合金粉末与磷光粉体耦合,制备了具有自敏检测功能的新型耐磨复合发光涂层,此种涂层不但具有高铝青铜合金粉末良好的耐磨耐蚀性能,而且具有磷光材料优异的发光指示性能。新型耐磨自敏涂层应用于基底昂贵、或难以拆装的大型部件的工业模具表面,特别是工作中模具表面难以察觉的涂层部位磨损检测。工作人员对相对运动中的工件表面施以紫外灯照射,当涂层表面局部出现磨损时,基体暴露,磨损部位发光现象消失,便可确定出涂层工作过程中的磨损部位,并给予有效措施保护工件,以此简化涂层磨损状况的监测方法。利用真空热压烧结技术,在45#钢基体上,制备不同体积分数磷光材料分别复合高铝青铜合金粉、铜粉及铜铝粉耐磨自敏涂层,运用光学显微镜、SEM、EDS、XRD等技术手段分析涂层表面形貌、组织结构、物相组成,利用硬度计和分光光度计测定涂层硬度及其发光性能,荧光显微镜观察涂层微观发光组织,摩擦试验测定涂层摩擦特性,研究磷光颗粒在复合涂层组织中的分布状态,进一步探讨磷光材料掺杂体积浓度和金属基质成分对涂层组织、物相及发光性能的影响;并对烧结涂层摩擦性能进行测定,分析磷光材料的掺入对涂层摩擦特性的影响作用采用真空热压烧结技术分别制备不同体积含量(10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%,45%,50%,55%)磷光粉复合高铝青铜合金粉、铜粉、铜铝混合粉三系列涂层。磷光颗粒在涂层中分布均匀,但在微观分布有团聚现象。随着磷光粉体积分数的增加,团聚现象更加明显;经热压作用后,涂层发光特性仍为SrAl2O4和BaAl2O4基质主晶相,而铝青铜基磷光复合涂层基质物相主要为β、γ2和k相,铜基磷光复合涂层基质组织主要是金属Cu,铜铝基磷光复合涂层致密基质组织主要以Cu3Al和CU9Al4相为主;随着磷光材料掺杂浓度增加,铝青铜基、铜铝基磷光复合涂层宏观硬度趋于平缓增大状态,铜基磷光复合涂层硬度呈明显逐步增高趋势,其中涂层中BaAl2O4灰色相具有最高硬度,SrAl2O4黑色相硬度相对较低真空热压烧结作用后,涂层表面均匀分布的SrAl2O4颗粒发出强烈黄绿光,团聚颗粒内部发生裂解,而BaAl2O4颗粒发出蓝绿光;高铝青铜合金粉、铜粉、铜铝混合粉复合不同体积分数磷光粉涂层,均发射出裸眼可识别的蓝绿可见光,涂层发光典型均为Eu2+的4f65d1→4f7(8S7/2)特征宽带发射峰,主峰值位于515nm左右;涂层发光强度随磷光粉体积分数增加而提高,热压烧结对磷光组织造成机械劣化,磷光颗粒团聚现象以及金属材料中A1元素会引起涂层杂质相(SrAl4O7)的生成都会降低涂层发光强度;铜基磷光复合涂层具有最高发光强度,铜铝基磷光复合涂层次之,高铝青铜基磷光复合涂层发光强度最弱;经过摩擦磨损试验和发光性能表明,高铝青铜基磷光复合涂层具有磨损指示功能。与未添加磷光材料的高铝青铜、铜粉、铜铝基涂层相比,高硬度磷光颗粒的添加有利于不同金属基磷光复合涂层基体硬度的提高,起到了硬质颗粒强化涂层基体的作用。添加磷光颗粒后,高铝青铜磷光复合涂层具有较高且稳定的摩擦系数,较小的磨损量,耐磨性提高,摩擦过程中涂层磨损区域有较少且浅的划痕出现,主要为轻微的磨粒磨损。高硬度磷光颗粒分布于铜基磷光复合涂层中,降低并稳定涂层摩擦系数,使其磨损量显著增大。与未添加磷光材料的铜基烧结涂层一致,铜基磷光复合涂层磨损形貌均发生塑性形变,涂层摩擦主要为磨粒磨损和严重的粘着磨损。铜铝基磷光复合涂层摩擦系数明显比未添加磷光材料的铜铝烧结涂层大,且相对比较平稳,磨损量下降。在摩擦过程中,磨损表面粗糙,呈现粘着磨损和形成轻度磨粒磨损。

关键词：真空热压烧结高铝青铜磷光材料组织发光特性摩擦性能

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聚磷菌和聚糖菌及其子群除磷特性的研究

聚磷菌和聚糖菌及其子群除磷特性的研究

作者：张咪娜吉林建筑大学

学位级别：硕士

相比传统生物除磷,强化生物除磷工艺不仅节约成本,还能达到同步脱氮除磷的目的。鉴于强化生物除磷和除磷微生物的优点,本课题选取聚磷菌和聚糖菌竞争的主要影响因素:碳源、进水C/P、进水C/N、温度和进水p H值为对象,通过各组内批次试验... 详细信息

相比传统生物除磷,强化生物除磷工艺不仅节约成本,还能达到同步脱氮除磷的目的。鉴于强化生物除磷和除磷微生物的优点,本课题选取聚磷菌和聚糖菌竞争的主要影响因素:碳源、进水C/P、进水C/N、温度和进水p H值为对象,通过各组内批次试验结果的对比,考察了这5个因素对系统脱氮除磷的影响。同时对生物除磷中糖原的代谢变化、污泥中细菌的外观形态进行分析。基于16Sr RNA进行微生物多样性测序,开展各因素下聚磷菌和聚糖菌及其子群的差异性和鉴定性分析。旨在揭示强化生物除磷中聚磷菌和聚糖菌及其子群竞争的影响作用机理,从而找到最适合聚磷菌生长的碳源、进水C/P、进水C/N、温度和进水p H值。通过以乙酸、丙酸和葡萄糖为碳源的对比试验,结果表明系统都有很好的脱氮除磷效能,但释磷量差异较大,释磷量大小为:乙酸＞丙酸＞葡萄糖。以葡萄糖为碳源时厌氧段对TN的去除量更多,但Betaproteobacteria的相对丰度最小,而以乙酸为碳源时Betaproteobacteria的相对丰度最大,丙酸则介于二者之间。以丙酸为碳源时的微生物群落多样性最低,但其群落结构与乙酸相类似。以乙酸为碳源时的糖原含量最少,污泥中的细菌形态较丰富。进水TP浓度在2mg/L～6mg/L范围内,随着进水TP含量的增多,厌氧阶段的释磷量明显增多,TP去除率略微升高,微生物群落多样性逐渐降低,污泥中逐渐出现丝状菌。进水C/P为66.67时TP去除率较高,但对氮的去除效果最差,糖原含量最少,且微生物群落多样性最低。Betaproteobacteria和Sphingobacteriia在系统中为优势菌纲,C/P为100时Betaproteobacteria的相对丰度最大,随着C/P的继续降低其丰度逐渐减少。进水TN浓度在20mg/L～60mg/L范围内,随着进水TN含量的增多,对氮始终维持很好的去除效果,但厌氧阶段的释磷量明显下降,微生物群落多样性略微减少,污泥中也较难观察到杆状细菌。进水C/P为6.67时Betaproteobacteria的相对丰度最小,此时糖原含量最多。碳磷比的降低,Betaproteobacteria和Sphingobacteriia仍然是优势菌纲,Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria的相对丰度略微降低。温度的升高对COD仍然具有很好的去除效果,但聚磷菌除磷能力和系统脱氮能力明显下降,好氧段吸磷速率明显减弱。厌氧段释磷量大小为:20℃＞15℃＞25℃＞30℃＞35℃。温度由20℃逐渐升高至35℃,Betaproteobacteria的相对丰度逐渐降低。35℃时糖原含量最多,Gammaproteobacteria的相对丰度最大,但微生物群落多样性最低,Betaproteobacteria的相对丰度也最小。当进水p H值为6.5和7时,系统对污染物具有很好的去除效果;进水p H值为6时糖原含量最多,但对氮的去除效果略降低;当进水p H值为7.5和8时系统的脱氮除磷效能大幅下降,好氧段聚磷菌吸磷能力明显下降。微生物群落多样性的顺序为:p H=7＞p H=6.5＞p H=6＞p H=7.5＞p H=8。进水p H值为7时,Betaproteobacteria的相对丰度最大,随着p H值的继续升高,Alphaproteobacteria和Gammaproteobacteria的相对丰度明显上升,同时污泥中出现丝状菌。

关键词：聚磷菌聚糖菌群落多样性强化生物除磷