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添加WC颗粒对镁合金表面等离子喷涂Al基涂层耐腐蚀和耐磨损性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2275-2288页

作者： Haroon RASHID 雒晓涛董昕远张黎李长久西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049

常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>... 详细信息

常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>1800℃)间的自冶金结合,在最优等离子喷涂条件下制备出无氧化物杂质的涂层。涂层的致密结构使其表现出优异耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体降低4个数量级,比纯铝块材降低2个数量级。WC硬质颗粒的添加使Al-WC复合涂层的耐磨损性能相较纯Al块材提高1个数量级。

关键词：大气等离子喷涂 Al-WC涂层自冶金结合去氧效应耐腐蚀性耐磨性

放电等离子体烧结结合高温热处理制备高强高导热氮化硅陶瓷

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硅酸盐学报 2024年第9期52卷 2934-2941页

作者：李涛张博魏智磊邓康史忠旗西安交通大学材料科学与工程学院金属材料强度国家重点实验室西安710049

采用放电等离子体烧结(SPS)结合高温热处理工艺,以α-Si_(3)N_(4)为主要原料、MgSiN_(2)和Y_(2)O_(3)为复合烧结助剂制备出兼具高强度和高导热性能的Si_(3)N_(4)陶瓷,研究了SPS温度对Si_(3)N_(4)陶瓷致密化过程和热导率的影响,并分析了... 详细信息

采用放电等离子体烧结(SPS)结合高温热处理工艺,以α-Si_(3)N_(4)为主要原料、MgSiN_(2)和Y_(2)O_(3)为复合烧结助剂制备出兼具高强度和高导热性能的Si_(3)N_(4)陶瓷,研究了SPS温度对Si_(3)N_(4)陶瓷致密化过程和热导率的影响,并分析了高温热处理温度对Si_(3)N_(4)陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明,Si_(3)N_(4)陶瓷的致密度和热导率随着SPS温度的升高而提高,在1600℃保温5 min即可制备出致密度约为99%的Si_(3)N_(4)陶瓷样品。对其进行高温热处理发现,样品的热导率随着热处理温度的升高而提高,抗弯强度则与之相反。经1800℃热处理的样品,热导率为57.36 W·m^(-1)·K^(-1),相较未经热处理的样品提升了13.27%,同时抗弯强度仍保持在743 MPa的较高水平。

关键词：氮化硅放电等离子体烧结高温热处理热导率抗弯强度

镁及镁合金植入物在运动医学中的应用研究进展

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中国修复重建外科杂志 2024年第3期38卷 380-386页

作者：吴雨宽白浪刘妍兰韩潜刘俏男艾义翔徐美光温暖洋单智伟尹战海西安交通大学第一附属医院骨科西安710061 西安交通大学材料科学与工程学院西安710049 西安交通大学陕西省镁基新材料工程研究中心西安710049

目的对镁及镁合金植入物在运动相关损伤修复重建中的应用研究进展进行综述。方法广泛查阅近年来国内外相关研究文献,对镁及镁合金材料特性和其用于不同部位运动损伤修复重建的研究进展进行总结。结果镁与镁合金材料在机械性能、生物... 详细信息

目的对镁及镁合金植入物在运动相关损伤修复重建中的应用研究进展进行综述。方法广泛查阅近年来国内外相关研究文献,对镁及镁合金材料特性和其用于不同部位运动损伤修复重建的研究进展进行总结。结果镁与镁合金材料在机械性能、生物安全性和促腱-骨界面愈合能力方面具有优势,目前有关镁与镁合金植入物修复重建运动相关损伤的临床前研究也取得了较好结果,但是其成功临床转化还需解决机械强度和降解行为问题,合金化和表面处理是可行的解决方案。结论镁及镁合金植入物应用于运动损伤修复重建有望实现临床转化,后续应优化其机械强度和降解行为,开展更大规模的生物安全性测试和开发新型含镁植入物是未来研究方向。

关键词：镁镁合金生物可降解植入物运动医学修复重建

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聚合物真空绝缘子表面二级微结构

强激光与粒子束 2024年第5期36卷 110-116页

作者：霍艳坤刘文元何亚姣柯昌凤蔡利兵白现臣程军西北核技术研究所西安710024 西安交通大学材料科学与工程学院西安710049

为研究绝缘子表面二级微结构的耐压提升机制,将表面二级微结构拆分为两种子结构,也即是表面微孔结构与表面微槽结构,并通过复合材料制备、激光处理、酸液选择性腐蚀等方式制备出表面二级微结构与相应的两种子结构。对三种结构分别进行... 详细信息

为研究绝缘子表面二级微结构的耐压提升机制,将表面二级微结构拆分为两种子结构,也即是表面微孔结构与表面微槽结构,并通过复合材料制备、激光处理、酸液选择性腐蚀等方式制备出表面二级微结构与相应的两种子结构。对三种结构分别进行沿面耐压性能测试,结果表明表面微孔与表面微槽均能有效地提升绝缘子的真空沿面耐压性能,而二者组合形成的表面二级微结构能够进一步提升绝缘子的真空沿面耐压性能。该结果表明通过将表面结构进行合理的组合能够实现对绝缘子表面闪络发展的多重、协同抑制,进一步提升绝缘子的真空沿面耐压水平。

关键词：沿面闪络二级微结构表面微孔表面微槽

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冷喷涂金属颗粒变形行为数值模拟研究进展

表面技术 2024年第8期53卷 1-10页

作者：陈进殷强郑志明邢亚哲长安大学材料科学与工程学院材料成型及控制工程系西安710061

理解冷喷涂中的颗粒变形和沉积行为一直是科学工作的焦点。由于颗粒撞击基底后的瞬时变形行为难以通过实验观测,因此多数研究工作聚焦于数值模拟。总结了一些颗粒撞击基底的建模方法,在前人研究的基础上,针对每个模型的原理及优缺点,分... 详细信息

理解冷喷涂中的颗粒变形和沉积行为一直是科学工作的焦点。由于颗粒撞击基底后的瞬时变形行为难以通过实验观测,因此多数研究工作聚焦于数值模拟。总结了一些颗粒撞击基底的建模方法,在前人研究的基础上,针对每个模型的原理及优缺点,分析了每个方法的适用场景,给出了改善模型的方法。综述了颗粒特性、入射角度、气体预热温度等对颗粒变形行为的影响,其中粒径大小、颗粒形状等是影响颗粒变形行为的主导因素,因此重点探讨了颗粒特性的影响。颗粒的撞击变形是影响冷喷涂涂层残余应力分布的重要因素,对涂层残余应力的相关数值模拟研究进行了综述,分析了颗粒变形与颗粒残余应力的关系。最后就目前冷喷涂残余应力建模较单一的形势,探讨了如何建立一种新模型以分析涂层残余应力。

关键词：冷喷涂颗粒瞬时变形数值模拟有限元法颗粒特性涂层残余应力

具有增强光催化和抗菌活性的TiO_(2)@Ag-GO复合材料

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中国表面工程 2024年第1期37卷 118-125页

作者：戴胜刘鲁英王致钘杨苹西南交通大学材料科学与工程学院成都610036

光催化降解环境中的污染物被认为一种理想的清洁方法,其中二氧化钛(TiO_(2))是目前最有前途的光催化材料之一。但由于能带宽、光生电子与空穴快速复合等特点,限制了其利用效率和范围,开发一种高效的TiO_(2)基光催化复合材料具有重要意... 详细信息

光催化降解环境中的污染物被认为一种理想的清洁方法,其中二氧化钛(TiO_(2))是目前最有前途的光催化材料之一。但由于能带宽、光生电子与空穴快速复合等特点,限制了其利用效率和范围,开发一种高效的TiO_(2)基光催化复合材料具有重要意义。通过简单的溶胶-凝胶法和一步Marangoni法,将TiO_(2)和Ag纳米颗粒(AgNPs)和氧化石墨烯(GO)有效结合,制备出显著增强光催化活性和抗菌能力的复合材料TiO_(2)@Ag-GO。氧化石墨烯(GO)具有多个催化活性中心,可以高效地进行光催化反应降解污染物。同时,还能提高电荷分离程度,抑制光生电子和空穴复合,提高TiO_(2)光催化活性。AgNPs具有存储电子和促进电荷分离的能力,同时释放的Ag+,赋予材料广谱的抗菌性能。光催化试验抑菌试验结果表明,复合材料能高效降解亚甲基蓝染料,2 h降解率达到74.5%,同时对金黄色葡萄球菌和铜绿杆菌有较强的杀灭作用。这种简易制备的高催化和杀菌功能的TiO_(2)基复合材料在光催化清洁领域有很大的应用潜力。

关键词：二氧化钛(TiO_(2)) Ag纳米颗粒(AgNPs) 氧化石墨烯(GO) 光催化活性抗菌性能

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XPS原位分析纯铁微动磨损摩擦氧化行为

中国表面工程 2024年第2期37卷 161-169页

作者：肖子玥盛亮亮魏雪娇魏怀正徐小军朱旻昊西南交通大学材料科学与工程学院成都610031

摩擦化学是微动磨损过程中不可避免产生的一种复杂的摩擦学行为,对材料的磨损性能及磨损机理具有重要的影响。基于原位XPS高精度切向微动磨损试验平台,系统性研究工业纯铁在真空(p=4 mPa)和大气环境下不同微动运行区域接触界面摩擦化学... 详细信息

摩擦化学是微动磨损过程中不可避免产生的一种复杂的摩擦学行为,对材料的磨损性能及磨损机理具有重要的影响。基于原位XPS高精度切向微动磨损试验平台,系统性研究工业纯铁在真空(p=4 mPa)和大气环境下不同微动运行区域接触界面摩擦化学状态及其微动磨损行为。试验结果表明,工业纯铁在大气环境下未观察到微动混合区,然而真空环境下因接触界面发生了严重粘着效应,使得微动运行难以进入滑移区而具有较宽的混合区。随着位移幅值的增加,工业纯铁在真空环境下的微动磨斑具有更多的Fe基体暴露,并伴有以FeO为主的氧化物,整体表现出较高的磨损量;相对比,在大气环境下其磨斑表面产物为以FeO和Fe_(2)O_(3)为主的氧化物,特别在滑移区几乎没有Fe单质暴露,且磨斑表面主要以Fe_(2)O_(3)氧化物为主,表现出较真空环境下更轻微的磨损。磨损结果表明,FeO和Fe_(2)O_(3)具有较好的润滑保护作用,特别是Fe_(2)O_(3)氧化物能显著提高材料表面抗微动磨损性能。利用原位XPS技术可以实现表征材料接触表面真实的摩擦化学状态,且更加准确地揭示摩擦氧化反应对微动磨损行为的影响作用机理,对丰富和发展微动磨损基础理论具有科学意义。

关键词：纯铁原位XPS分析微动磨损磨损氧化微动磨损机理

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钢轨交流闪光焊液桥爆破演化行为

焊接学报 2024年第2期45卷 105-112,I0009页

作者：杨博邓佳荣刘新吕其兵西南交通大学材料科学与工程学院成都610031

钢轨闪光焊接过程中焊件的加热、端面的保护、氧化物及污物的清除等都是由液桥的形成和爆破过程完成的.该文分析液桥在焊接过程中的演化行为,对于理解钢轨闪光焊接过程,深入研究焊接加热与保护机理有重要作用.通过特殊设计的钢轨接头和... 详细信息

钢轨闪光焊接过程中焊件的加热、端面的保护、氧化物及污物的清除等都是由液桥的形成和爆破过程完成的.该文分析液桥在焊接过程中的演化行为,对于理解钢轨闪光焊接过程,深入研究焊接加热与保护机理有重要作用.通过特殊设计的钢轨接头和常规钢轨接头的闪光焊接试验,利用高速摄影采集钢轨交流闪光焊的液桥形成与爆破过程图像,并对图形进行计算与分析.结果表明,液桥的形成和爆破时间处于毫秒级范围,产生大量有利于端面保护和液桥爆破的高压金属蒸气,爆破后的高温金属射流速度超过90 m/s;液桥在形成长大过程中在钢轨端面上动态移动,影响钢轨端面均匀加热;液桥爆破并不是在液桥初始形成的位置;焊接过程中熔体会出现“二次爆破”现象;不仅动端钢轨的送进能够形成液桥,端面熔融金属层的震荡也有利于形成液桥.

关键词：钢轨闪光焊液桥爆破演化行为高速摄影

基于光热纳米材料的热信号侧向层析技术研究进展

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材料导报 2024年第8期38卷 89-94页

作者：成翊榕李万万上海交通大学材料科学与工程学院上海200240

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高... 详细信息

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高灵敏度检测,其中基于光热纳米材料的热信号LFA技术具有信号稳定、可探测检测线内所有标签信号、成本低、灵敏度较高等优势,近年来得到了快速的发展。建立热信号LFA的核心问题是用于热信号标签的理想光热纳米材料的开发与应用。本文介绍了光热效应的机制和几种典型光热纳米材料的性能特点,然后综述了近年来基于光热纳米材料构建的热信号LFA及其读卡设备设计开发的研究进展,最后总结了热信号标签材料的评价标准和LFA读卡设备开发改进的方向。希望本文的系统介绍可以助力基于光热纳米材料的热信号LFA技术的未来发展。

关键词：侧向层析检测光热纳米材料光热效应体外诊断