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激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

金属学报 2025年第1期 59-76页

作者：夏兴川张恩宽丁俭王玉江刘永长河北工业大学材料科学与工程学院中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室天津大学材料科学与工程学院

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金，具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能，有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术，目前制备的高熔... 详细信息

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金，具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能，有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术，目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题，极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源，通过计算机辅助设计与控制实现金属材料“离散-堆积”成形过程，为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成，显微形貌，显微硬度，以及耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响，指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战，并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：难熔高熵合金激光熔覆显微结构综合性能

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无机卤化物钙钛矿量子点微球腔荧光增强自参考温度传感研究

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发光学报 2023年第10期44卷 1786-1796页

作者：李茜赵晨米彦霖闫胤洲北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124

利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中,无机卤化物钙钛矿量子点(PeQDs)荧光材料由于具有量子产率高,温度依赖性强等特点,在荧光温度传感领域展... 详细信息

利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中,无机卤化物钙钛矿量子点(PeQDs)荧光材料由于具有量子产率高,温度依赖性强等特点,在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而,PeQDs只有一个光致荧光(PL)峰,其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰,因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中,我们提出了一种微球腔阵列(MCA)耦合PeQDs薄膜(MCA/PeQDs)的新型温度传感结构,利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式(WGMs)增强的Purcell效应提高了自发辐射速率,抑制了声子辅助猝灭效应,从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明,在223~373 K范围内,当PeQDs浓度为0.1316 mg/mL、微球腔直径为(19±1)μm时,该结构的绝对灵敏度(S_(a))与相对灵敏度(S_(r))可达到0.75 K^(-1)和1.95%·K^(-1)。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感准确性差的缺点,为荧光材料在高性能荧光温度传感器中的应用开辟了新的途径。

关键词：温度传感微球腔无机卤化物钙钛矿量子点荧光增强

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介质微球光场调控制备多级银微纳结构及其表面增强拉曼光谱研究(特邀)

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中国激光 2024年第4期51卷 266-277页

作者：陈冰冰闫胤洲赵晨赵艳蒋毅坚北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术。光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势,但在微纳结构多样化制造方面存在局限性,限制了SERS衬底的检出性能。笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性,... 详细信息

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种高灵敏的分子振动指纹光谱技术。光辅助化学还原制备SERS衬底具有成本低、环境适用性强等优势,但在微纳结构多样化制造方面存在局限性,限制了SERS衬底的检出性能。笔者系统研究了介质微球独特的聚焦特性,揭示了微球直径对聚焦光场分布的调控规律,在微球底部实现了可控的光场空间分布,实现了多级银微纳结构的快速光还原合成。进一步,通过优化制备参数(前驱液浓度比、激光辐照功率及辐照时间),成功制备了具有优异拉曼增强效果的多级银纳米颗粒/银微环/介质微球(AgNPs/AgMRs/MS)复合结构。通过介质微球和多级银微纳结构(AgNPs/AgMRs)中的光场耦合,即微球聚焦、多级银微纳结构局域表面等离激元共振以及复合结构定向发射等,实现了10^(-14)mol/L的痕量检测,增强因子可达9.50×10^(9),为光化学还原制备高性能介质-金属复合SERS衬底提供了新思路。

关键词：光谱学表面增强拉曼光谱多级银微纳结构光化学还原介质微球

垫板导热能力对钛合金薄板焊接残余应力的影响

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机械工程学报 2004年第3期40卷 133-136页

作者：李菊史耀武关桥郭德伦杜欲晓孙永春北京工业大学材料学院北京100022 北京航空制造工程研究所

针对钛合金TC4薄板钨极氩弧焊(GTAW)分别在试件背面衬以铜垫板与覆盖石棉的垫板两种情况下所焊的对接试件,采用切条应力释放法测量了其中纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布,比较研究了不同导热能力的垫板对钛合金薄板焊接残余应力... 详细信息

针对钛合金TC4薄板钨极氩弧焊(GTAW)分别在试件背面衬以铜垫板与覆盖石棉的垫板两种情况下所焊的对接试件,采用切条应力释放法测量了其中纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布,比较研究了不同导热能力的垫板对钛合金薄板焊接残余应力及纵向残余塑性应变的影响。测量结果表明:钛合金GTAW焊接过程中垫板不仅提供了对焊缝背面的保护,也影响了焊接纵向残余应力与纵向残余塑性应变的分布与大小。不同导热能力的垫板控制应力与变形的效果不同。铜垫板控制应力与变形的效果好于覆盖石棉的垫板。

关键词：钛合金应力释放法垫板导热能力残余应力残余塑性应变焊接

轴向送粉等离子喷涂制备TiB_2/Al_2O_3复合陶瓷涂层

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硅酸盐学报 2007年第8期35卷 1097-1102页

作者：程汉池栗卓新李其连李淑青史耀武北京工业大学材料学院北京100022 北京航空制造工程研究所北京100024

将Al2O3-30%(质量分数,下同)TiB2的复合粉与10%粒度为80～200nm的Al2O3粉混合,喷雾干燥造粒制备成热喷涂喂料,采用三阴极轴向送粉等离子喷涂系统(Axial-Ⅲ)喷涂沉积TiB2/Al2O2涂层。用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分析涂层物相组... 详细信息

将Al2O3-30%(质量分数,下同)TiB2的复合粉与10%粒度为80～200nm的Al2O3粉混合,喷雾干燥造粒制备成热喷涂喂料,采用三阴极轴向送粉等离子喷涂系统(Axial-Ⅲ)喷涂沉积TiB2/Al2O2涂层。用X射线衍射、扫描电子显微镜及能谱仪分析涂层物相组成、微观形貌,测试涂层表面显微硬度和Rockwell硬度。结果表明:涂层由α-Al2O3,γ-Al2O3,TiB2和少量TiO2组成;TiB2在涂层中主要以颗粒状形态存在。显微硬度为16.68GPa;涂层表面Rockwell硬度平均值达52.9。

关键词：二硼化钛氧化铝喷涂喂料轴向送粉等离子喷涂复合涂层微观组织硬度

C+L波段0.38 dB/km超低损耗国产嵌套管式空芯反谐振光纤

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中国激光 2022年第11期49卷 220-224页

作者：张鑫董子涵姚静远万双琴王璞北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124

为了进一步降低空芯反谐振光纤在通信波段的传输损耗,利用改良的堆积-拉制法成功制备出在通信C+L波段具有超低损耗的嵌套管式空芯反谐振光纤(Nested HC-ARF)。光纤制备长度为720 m,在1545~1660 nm光谱范围内实现了0.38 dB/km的平均传输... 详细信息

为了进一步降低空芯反谐振光纤在通信波段的传输损耗,利用改良的堆积-拉制法成功制备出在通信C+L波段具有超低损耗的嵌套管式空芯反谐振光纤(Nested HC-ARF)。光纤制备长度为720 m,在1545~1660 nm光谱范围内实现了0.38 dB/km的平均传输损耗,同时光纤LP模式损耗高达2.96 dB/m,光纤高阶模抑制比为38.9 dB。测量结果表明,制备的Nested HC-ARF具有与实芯单模光纤同一量级的超低传输损耗以及极高的光纤模式纯度,有望作为新一代传输光缆应用于光纤通信系统。

关键词：光纤光学光纤元件空芯反谐振光纤超低传输损耗单模

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基于四波混频效应的1.5μm多波长单频光纤激光器(特邀)

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红外与激光工程 2022年第6期51卷 118-124页

作者：张奕侯玉斌张倩王璞北京工业大学材料与制造学部激光工程研究院北京100124 北京工业大学北京激光应用技术工程研究中心北京100124

利用笔者自主搭建的双波长单频光纤激光器作为种子,通过声光调制器以及多级光纤放大后,将激光注入至100 m长的高非线性光纤中,该光纤的零色散点在1 550 nm处。借助高非线性光纤的四波混频效应,最终在峰值功率13 W的泵浦下获得了一系列... 详细信息

利用笔者自主搭建的双波长单频光纤激光器作为种子,通过声光调制器以及多级光纤放大后,将激光注入至100 m长的高非线性光纤中,该光纤的零色散点在1 550 nm处。借助高非线性光纤的四波混频效应,最终在峰值功率13 W的泵浦下获得了一系列新的光谱成分,20 dB范围内共产生了46条新光谱。这些光谱跨越了1.337 THz,并且每条光谱中只包含一个纵模。由于新光谱基于四波混频效应产生,不同光谱之间不存在增益竞争等问题,因此,该激光器的多波长单频可以稳定存在,并且光谱强度接近。该多波长单频光纤激光器不仅具有线宽窄、相干性高、噪声低等优势,由于其还可以在全光纤结构下同时输出多个波长的单频激光,这使得其在波分复用光通信、光频率转换、激光雷达、微波光子学等领域具有十分重要的应用。

关键词：光纤激光器单频多波长四波混频

结构尺寸对多孔Ti6Al4V力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第5期49卷 1736-1742页

作者：徐仰立张冬云胡松涛陈润平顾亦磊陶炯鸣孔祥森北京工业大学激光工程研究院北京100124 上海卫星工程研究所上海201100

采用激光选区熔化技术制造了不同单元结构尺寸(1~6 mm)、孔隙率(40%~80%)的拓扑优化多孔阵列结构,研究了单元结构尺寸对其压缩形变规律和弹性性能的影响。结果表明,多孔阵列结构的抗压强度、弹性模量均与单元结构尺寸成反比,抗压强度在1... 详细信息

采用激光选区熔化技术制造了不同单元结构尺寸(1~6 mm)、孔隙率(40%~80%)的拓扑优化多孔阵列结构,研究了单元结构尺寸对其压缩形变规律和弹性性能的影响。结果表明,多孔阵列结构的抗压强度、弹性模量均与单元结构尺寸成反比,抗压强度在126~199 MPa,弹性模量在3.5~55.47 GPa;压缩应力-应变曲线与单元结构尺寸有关,分别遵循弹性、弹脆性和脆性多孔材料3种应力应变规律;通过数值模拟多孔阵列结构的压缩形变过程,解释了2种45°断裂带的成因,力学性能与实验结果基本吻合;利用Gibson-Ashby模型评价多孔结构的稳定性,稳定性参数C与单元结构尺寸成反比;给出Gibson-Ashby拟合方程,特征参数n随单元结构尺寸增加而增大;建立了单元结构尺寸、相对密度和相对弹性模量的三维曲面数学模型,提出骨植入体的设计区域。

关键词：激光选区熔化 Ti6Al4V 多孔结构单元结构尺寸力学性能

La_(0.67)Ba_(0.33)MnO_3薄膜的激光辐照效应研究

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物理学报 2009年第3期58卷 1997-2001页

作者：常雷蒋毅坚北京工业大学激光工程研究所北京100124 北京工业大学材料科学与工程学院北京100124

利用脉冲激光沉积技术在LaAlO3(00l)单晶衬底上制备了La0.67Ba0.33MnO3薄膜,研究了CO2激光辐照对La0.67Ba0.33MnO3薄膜的微结构和磁电性能的影响.结果表明,经激光辐照后,La0.67Ba0.33MnO3薄膜的结晶性增强,薄膜应变减小;薄膜表面形貌由... 详细信息

利用脉冲激光沉积技术在LaAlO3(00l)单晶衬底上制备了La0.67Ba0.33MnO3薄膜,研究了CO2激光辐照对La0.67Ba0.33MnO3薄膜的微结构和磁电性能的影响.结果表明,经激光辐照后,La0.67Ba0.33MnO3薄膜的结晶性增强,薄膜应变减小;薄膜表面形貌由"岛状"结构变为"平原"结构,且粗糙度大大降低;同时,薄膜的饱和磁化强度、铁磁居里温度、金属—绝缘态转变温度和磁电阻增大,而矫顽场和电阻率减小.根据对传统退火效应的分析和理论计算,认为激光辐照导致的表面微结构的变化以及薄膜的氧含量和均匀性的提高对La0.67Ba0.33MnO3薄膜的磁电性能的改善与优化密切相关.

关键词：庞磁电阻激光辐照脉冲激光溅射沉积