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Development of Fe-Mn-Si-Cr-Ni shape memory alloy with ultrahigh mechanical properties and large recovery strain by laser powder bed fusion

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Journal of Materials Science & Technology 2023年第19期150卷 201-216页

作者： Xiao Yang lijin cheng Huabei Peng Bingnan Qian Lei Yang Yunsong Shi Annan Chen Zhengyan Zhang Libin Zhao Ning Hu Chunze Yan Yusheng Shi State Key Laboratory of Materials Processing and Die and Mould Technology School of Materials Science and EngineeringHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China School of Mechanical Engineering Hebei University of TechnologyTianjin 300401China School of Mechanical Engineering Sichuan UniversityChengdu 610065China Department of Mechanical and Energy Engineering Southern University of Science and TechnologyShenzhen 518055China School of Transportation and Logistics Engineering Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China Department of Orthopaedics Union HospitalTongji Medical CollegeHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430022China

This work systematically studied the effect of volumetric energy density E on the densification,mi-crostructures,tensile mechanical properties,and shape memory performance of a Fe-Mn-Si-Cr-Ni shape memory alloy(SMA)fabricated by laser powder bed fusion(L-PBF).An E of 90-265 J/mm3 is suggested to fabricate the Fe-Mn-Si-Cr-Ni SMA with minor metallurgical defects and a high relative density of above 99%.The increase in E can promote the formation of the primaryγaustenite and the solid phase trans-formation from the primaryδferrite to theγaustenite,which helps to achieve a nearly complete y austenitic *** increase in E also contributes to fabricating the Fe-Mn-Si-Cr-Ni SMA with superior comprehensive mechanical properties and shape memory performance by *** Fe-Mn-Si-Cr-Ni SMA with a combination of good ductility of around 30%,high yield strength of above 480 MPa,an ultrahigh ultimate tensile strength of above 1 GPa,and large recovery strain of about 6%was manu-factured by L-PBF under a high E of 222-250 J/mm^(3).The good shape memory effect,excellent compre-hensive mechanical properties,and low cost of Fe-Mn-Si-Cr-Ni SMAs,as well as the outstanding ability to fabricate complex structures of L-PBF technology,provide a solid foundation for the design and fabri-cation of novel intelligent structures.

关键词： Shape memory alloys Fe-Mn-Si-based alloys Laser powder bed fusion Mechanical property Microstructure

(Mg_(4-x)Zn_x)Ta_2O_9微波陶瓷的结构和介电性能

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粉末冶金材料科学与工程 2017年第3期22卷 354-359页

作者：孔树程立金刘绍军中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

结合高能球磨法技术,采用传统固态反应法制备了Zn掺杂Mg_4Ta_2O_9基单相刚玉结构微波陶瓷。在XRD、SEM、Raman等晶体结构及微观形貌的系统表征和微波性能测试的基础上,开展了Zn掺杂Mg_4Ta_2O_9基微波陶瓷的结构和性能相互作用的研究。... 详细信息

结合高能球磨法技术,采用传统固态反应法制备了Zn掺杂Mg_4Ta_2O_9基单相刚玉结构微波陶瓷。在XRD、SEM、Raman等晶体结构及微观形貌的系统表征和微波性能测试的基础上,开展了Zn掺杂Mg_4Ta_2O_9基微波陶瓷的结构和性能相互作用的研究。结果表明,在x=0~0.8范围内,Zn能够固溶进入Mg_4Ta_2O_9基体而形成单相刚玉结构(Mg_(4-x)Zn_x)Ta_2O_9陶瓷。XRD精修结果进一步显示,Zn掺杂可导致Mg_4Ta_2O_9陶瓷中氧八面体的扭转畸变。拉曼光谱结果显示,Zn掺杂使Mg(Zn)—O键之间的振动减弱。而Zn取代Mg使Mg(Zn)—O键长变长和键能减弱是未掺杂Mg_4Ta_2O_9陶瓷的品质因子从169 074 GHz下降到(Mg_(3.2)Zn_(0.8))Ta_2O_9陶瓷的68 173 GHz的关键因素。

关键词：微波陶瓷掺杂晶体结构介电性能

激光功率对激光选区烧结制备多孔Si_(3)N_(4)陶瓷性能的影响

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第12期50卷 22-27页

作者：吴甲民何俊宏吴亚茹程立金史玉升华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心湖北武汉430074 河北工业大学机械工程学院天津300401

针对现有激光选区烧结技术多使用高分子黏结剂,存在素坯易坍塌、烧结时间长等问题,提出使用无机黏结剂,为改善陶瓷坯体烧结质量提供新方法.以Si_(3)N_(4)聚空心微球为原材料,纳米Al N为无机黏结剂,Al_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)为烧结助剂,... 详细信息

针对现有激光选区烧结技术多使用高分子黏结剂,存在素坯易坍塌、烧结时间长等问题,提出使用无机黏结剂,为改善陶瓷坯体烧结质量提供新方法.以Si_(3)N_(4)聚空心微球为原材料,纳米Al N为无机黏结剂,Al_(2)O_(3)和Y_(2)O_(3)为烧结助剂,采用激光选区烧结技术直接成形多孔Si_(3)N_(4)陶瓷,并分析了激光功率对多孔Si_(3)N_(4)陶瓷微观结构及力学性能的影响.结果表明:随着激光功率的增加,陶瓷素坯中Si_(3)N_(4)聚空心微球表面的“绒毛”结构减少;在高温烧结过程中,纳米Al N促进了共晶液相的产生,断裂方式从沿球断裂转变为穿球断裂;Si_(3)N_(4)聚空心球陶瓷的相对密度与抗弯强度随着激光功率的增大呈现先升高再降低的趋势;当激光功率为8 W时,1 800℃烧结后的多孔Si_(3)N_(4)陶瓷获得44.6%的孔隙率及24.6 MPa的抗弯强度;采用激光选区烧结技术为多孔Si_(3)N_(4)陶瓷的激光选区烧结成形及其应用提供了新的思路.

关键词：增材制造激光选区烧结多孔氮化硅陶瓷无机黏结剂力学性能

纳米氧化铝弥散强化铜的放电等离子体烧结动力学及机制

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粉末冶金材料科学与工程 2018年第4期23卷 354-360页

作者：蒋少文程立金刘耀刘绍军中南大学粉末冶金研究院长沙410083 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 中南大学深圳研究院深圳518057

利用经典热压模型,系统研究纳米氧化铝颗粒弥散强化铜的放电等离子烧结(SPS)致密化过程与机理。结果表明,放电等离子烧结初期,氧化铝弥散强化铜的致密化过程由晶界滑移和晶界扩散共同控制。随保温时间延长,烧结机制转变为由晶界滑移所... 详细信息

利用经典热压模型,系统研究纳米氧化铝颗粒弥散强化铜的放电等离子烧结(SPS)致密化过程与机理。结果表明,放电等离子烧结初期,氧化铝弥散强化铜的致密化过程由晶界滑移和晶界扩散共同控制。随保温时间延长,烧结机制转变为由晶界滑移所主导。烧结后期致密化主要以塑性变形的方式进行。纳米氧化铝颗粒抑制了铜的烧结致密化,导致材料的密度降低。抑制机理为氧化铝颗粒阻碍晶界和位错运动,导致晶界滑移和塑性变形的激活能提高,从而增大致密化抗力。在外力和纳米氧化铝颗粒的共同作用下,塑性变形的主要形式为孪生。

关键词：氧化铝弥散强化铜放电等离子烧结烧结动力学孪生致密化

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律师调查令“申请—审查”制度的程序性构建

嘉应学院学报 2018年第7期36卷 47-52页

作者：朱程李锦梅西南政法大学法学院重庆401120

调查令制度虽为司法实践中长期采用,但由于缺乏相应直接的法律予以明确,往往游走于法律的灰色边界区域,难以通过程序性手段加以规制。无论是申请,还是审查,抑或是事后的制裁方面,都需要形成严密的"申请—审查"制度,方能使其发挥最大的... 详细信息

调查令制度虽为司法实践中长期采用,但由于缺乏相应直接的法律予以明确,往往游走于法律的灰色边界区域,难以通过程序性手段加以规制。无论是申请,还是审查,抑或是事后的制裁方面,都需要形成严密的"申请—审查"制度,方能使其发挥最大的功效。否则,将难以使目的向好的司法实践探索转化为高效的司法生产力。而在新时代的背景下,在司法体制改革的当下,该制度需要从申请主体到审查主体,从申请期限到审查时限等多方面加以改革,以期适应时代的发展与社会的变革。

关键词：调查令申请界限审查程序规制

CuTa_2O_6掺杂Ba(Zn_(1/3)Ta_(2/3))O_3基微波陶瓷烧结动力学及微波性能

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粉末冶金材料科学与工程 2016年第3期21卷 353-360页

作者：王伟江蒋少文程立金刘绍军中南大学粉末冶金研究院长沙410083

结合烧结动力学模型和微观形貌观察,研究未掺杂和掺杂CuTa2O6的Ba（Zn1/3Ta2/3）O3陶瓷在1 270～1 520℃温度范围内的致密化过程和烧结动力学机理。结果表明：在1 150℃以上烧结,随温度升高,Ba（Zn1/3Ta2/3）O3的烧结机制从体积扩散向... 详细信息

结合烧结动力学模型和微观形貌观察,研究未掺杂和掺杂CuTa2O6的Ba（Zn1/3Ta2/3）O3陶瓷在1 270～1 520℃温度范围内的致密化过程和烧结动力学机理。结果表明：在1 150℃以上烧结,随温度升高,Ba（Zn1/3Ta2/3）O3的烧结机制从体积扩散向晶界扩散转变。掺杂0.25%CuTa2O6可显著加快Ba（Zn1/3Ta2/3）O3陶瓷的烧结致密化过程,在显著降低烧结温度的同时,可大幅缩短烧结时间并有效地促进B位的有序化。掺杂Ba（Zn1/3Ta2/3）O3陶瓷在1370℃烧结12h即可获得〉96%的相对密度,在1 370℃烧结12 h后的介电常数（εr）和品质因数（Q·f）分别约为29.4和985 35;相比较,未掺杂Ba（Zn1/3Ta2/3）O3在1 520℃烧结12 h的εr和Q·f分别只有27.4和68 147。掺杂Ba（Zn1/3Ta2/3）O3陶瓷经1 520℃烧结48 h的εr和Q·f分别约为28.2和103 131。

关键词：微波陶瓷非等温烧结烧结动力学 CuTa2O6 掺杂 Ba(Zn1/3Ta2/3)O3

复合钙钛矿型Ba[(Co_(1-x)Mg_x)_(1/3)Nb_(2/3)]O_3基微波陶瓷的结构与性能

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粉末冶金材料科学与工程 2018年第1期23卷 78-84页

作者：刘亮黄宗炼肖亚程立金刘绍军中南大学粉末冶金研究院长沙410083 湖南省文物考古研究所长沙410008 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

采用传统固相法制备复合钙钛矿型Ba[(Co_(1-x)Mg_x)_(1/3)Nb_(2/3)]O_3(0.0≤x≤0.4)微波陶瓷。通过介电性能测试,结合X射线衍射仪、拉曼光谱、透射电镜等表征手段,系统研究Mg掺杂对Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波陶瓷的B位1:2有序度与性... 详细信息

采用传统固相法制备复合钙钛矿型Ba[(Co_(1-x)Mg_x)_(1/3)Nb_(2/3)]O_3(0.0≤x≤0.4)微波陶瓷。通过介电性能测试,结合X射线衍射仪、拉曼光谱、透射电镜等表征手段,系统研究Mg掺杂对Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波陶瓷的B位1:2有序度与性能的影响。结果表明,Mg掺杂能显著提高Ba(Co_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的B位1:2有序度,进而提高材料的品质因子。1 420℃下烧结的掺杂量x=0.2的陶瓷有序度最高,在1 300℃退火24 h后,其B位1:2有序度进一步提高,并且第二相得以消除,获得与传统Ta基复合钙钛矿微波陶瓷相当的微波性能:介电常数ε_r=30.94,品质因子Q·f=63 161 GHz,谐振频率温度系数τ_f=4.1 ppm/℃。

关键词：微波陶瓷钙钛矿掺杂有序–无序转变微波性能

点阵结构羟基磷灰石支架的数字光处理制备及性能

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硅酸盐学报 2021年第4期49卷 608-617页

作者：化帅斌朱皓吴甲民翟哲陈双刘凯程立金肖骏史玉升华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心武汉430074 华中科技大学同济医学院同济医院骨科武汉430030 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

由创伤、骨肿瘤切除、交通事故等原因引起的骨缺损使骨支架的需求增加.增材制造技术在制造个性化复杂结构骨支架方面具有突出优势.采用数字光处理(DLP)技术成形出金刚石结构、菱形十二面体结构和八角桁架结构3种点阵结构的羟基磷灰石[Ca... 详细信息

由创伤、骨肿瘤切除、交通事故等原因引起的骨缺损使骨支架的需求增加.增材制造技术在制造个性化复杂结构骨支架方面具有突出优势.采用数字光处理(DLP)技术成形出金刚石结构、菱形十二面体结构和八角桁架结构3种点阵结构的羟基磷灰石[Ca_(10)(PO_(4))6OH_(2),HA]陶瓷素坯,进而成功烧结出孔隙率为70%的3种点阵结构HA陶瓷支架,烧结后孔径最小为200~300μm.结果表明,1300℃烧结后的HA陶瓷部分分解为了β-磷酸三钙,且陶瓷晶粒之间结合致密.力学强度模拟与实际结果相符,八角桁架点阵结构的平均抗压强度最大,为3.16 MPa.经体外细胞实验表明,HA陶瓷骨支架表面有利于骨间充质干细胞(rBMSCs)良好的铺展粘附,DLP制备的HA陶瓷具有良好的生物相容性.DLP技术成形高精度点阵结构HA陶瓷骨支架在骨组织工程中有望得到广泛的应用.

关键词：数字光处理阻聚剂增材制造羟基磷灰石支架点阵结构生物相容性

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激光选区烧结用陶瓷材料的制备及其成型技术

中国材料进展 2017年第7期36卷 575-582页

作者：吴甲民陈安南刘梦月刘凯程立金史玉升李晨辉朱小刚王联凤华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 深圳华中科技大学研究院广东深圳518057 武汉理工大学材料科学与工程学院湖北武汉430070 上海航天设备制造总厂上海200245

相对于传统技术,3D打印技术在直接成型复杂形状金属和高分子零部件方面显示出了巨大的优越性。然而,3D打印技术在陶瓷零部件的成型方面尚存在诸多难题。为此,华中科技大学史玉升教授团队在3D打印陶瓷材料的制备及其成型技术方面做了较... 详细信息

相对于传统技术,3D打印技术在直接成型复杂形状金属和高分子零部件方面显示出了巨大的优越性。然而,3D打印技术在陶瓷零部件的成型方面尚存在诸多难题。为此,华中科技大学史玉升教授团队在3D打印陶瓷材料的制备及其成型技术方面做了较多研究。详细介绍了激光选区烧结(SLS)技术中复合粉体的两种主要制备方法:一种是通过机械混合法将陶瓷粉体与高分子聚合物机械混合制得SLS成型用复合粉体;另一种是通过溶解沉淀法或溶剂蒸发法将高分子聚合物包覆在陶瓷颗粒表面制得复合粉体。研究表明,采用上述两种制粉方法均可制备出具有良好流动性的适于3D打印的复合陶瓷粉体。还系统地讨论了SLS素坯的成型机理以及预热温度、激光功率和单层厚度等SLS工艺参数对陶瓷素坯的力学性能和成型精度的影响。在此基础上,采用最佳SLS工艺参数制备出传统成型工艺难以成型的具有三维孔洞结构的多孔堇青石和高岭土陶瓷零部件。此外,结合SLS工艺与冷等静压(CIP)技术提出了SLS/CIP复合成型技术,提高了SLS成型陶瓷的致密度和力学性能,制备出高性能、复杂结构的Al_2O_3、ZrO_2、Si C等致密陶瓷零部件,为采用3D打印技术制备航空航天、国防等领域用高性能陶瓷零部件打下了良好的基础。

关键词： 3D打印陶瓷材料激光选区烧结冷等静压多孔陶瓷致密陶瓷