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新型多梯度类金刚石涂层生长及表征

功能材料 2024年第5期55卷 5072-5078页

作者：喻岚唐华于爽爽李多生中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司贵阳550009 南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063

在Cr12MoV表面沉积Cr/Cr-WC/WC-H/ta-C:H多梯度涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱对多梯度涂层微结构进行表征,运用纳米压痕仪、纳米划痕测试仪及球盘式摩擦计对其力学性能进行了研究。结果表明,与未沉积涂层的Cr1... 详细信息

在Cr12MoV表面沉积Cr/Cr-WC/WC-H/ta-C:H多梯度涂层。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱对多梯度涂层微结构进行表征,运用纳米压痕仪、纳米划痕测试仪及球盘式摩擦计对其力学性能进行了研究。结果表明,与未沉积涂层的Cr12MoV相比,Cr/Cr-WC/WC-H/ta-C:H多梯度涂层的摩擦系数约为其10%,最低可达0.019。Cr/Cr-WC/WC-H/ta-C:H多梯度类金刚石涂层的硬度最高达24.1 GPa,附着力为62 N。设计新型多层梯度涂层引入的高润滑性非晶碳和硬支撑WC层,抑制了裂纹扩展,显著地提高了Cr12MoV的力学性能。此外,电化学腐蚀试验表明,Cr/Cr-WC/WC-H/ta-C:H多梯度涂层在3.5%NaCl溶液中有着良好的耐腐蚀性能。

关键词：类金刚石涂层 ta-C:H 新型多梯度,Cr12MoV钢

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选区激光熔化成型铝基复合材料研究进展

复合材料科学与工程 2024年

作者：贺荣曾一达宋宜薯胡裕江一刘泽民江铃汽车股份有限公司南昌航空大学航空制造工程学院浙江农林大学化学与材料工程学院

选区激光熔化（SLM）制备铝基复合材料，改善了传统制造方法遇到的颗粒团聚、界面结合差等问题。本文以激光参数和增强颗粒为切入点，综述了微观结构、组织转变、颗粒分散、晶体形态和界面结合等微观组织特征及演化规律。增强颗粒在基... 详细信息

选区激光熔化（SLM）制备铝基复合材料，改善了传统制造方法遇到的颗粒团聚、界面结合差等问题。本文以激光参数和增强颗粒为切入点，综述了微观结构、组织转变、颗粒分散、晶体形态和界面结合等微观组织特征及演化规律。增强颗粒在基体中成为异质形核点，促进了晶粒细化，优化了晶体形态；激光参数调整能量输入，使熔池产生温度梯度，引起的Marangoni流优化了颗粒分布和界面等微观结构。阐述了SLM制备的Al基复合材料的拉伸和疲劳性能优于相同方法制造的铝和铝合金，并根据微观失效断面分析了影响因素。可提过调整激光参数和增强颗粒，改善微观组织，减少气孔和裂纹，从而提高材料拉伸和疲劳性能。最后总结了SLM制备的铝基复合材料的优缺点，根据仍存在的问题对未来尚待解决的技术问题和研究方向作了展望。

关键词：选区激光熔化铝基复合材料组织转变拉伸性能疲劳性能

超声滚压加工次数对M50钢疲劳及腐蚀行为的影响

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热加工工艺 2024年

作者：刘树静李涌泉王帅星喻天健庞志伟北方民族大学材料科学与工程学院南昌航空大学材料科学与工程学院

采用三维显微镜、FESEM、X射线应力仪等分析了超声滚压加工次数对M50钢表面粗糙度、微观结构及残余应力的影响，通过旋转弯曲疲劳试验、电化学试验评价了不同状态M50钢的疲劳与腐蚀行为，探讨了相关机制。结果表明，超声滚压过程中M50... 详细信息

采用三维显微镜、FESEM、X射线应力仪等分析了超声滚压加工次数对M50钢表面粗糙度、微观结构及残余应力的影响，通过旋转弯曲疲劳试验、电化学试验评价了不同状态M50钢的疲劳与腐蚀行为，探讨了相关机制。结果表明，超声滚压过程中M50钢发生累积塑性变形，表面粗糙度降低，表层晶粒细化并引入了残余压应力，这些提升了M50钢的抗疲劳性能。增加加工次数可加深塑性变形层，提高表面硬化效果；但M50钢的疲劳寿命并不随加工次数的增多而延长，1000 N静压力下加工10次即可为M50提供较佳的抗疲劳效果，1000 MPa下该样品的疲劳裂纹萌生在距表面约157μm的次表层，疲劳寿命长达1101.7万次，是未处理试样的近5倍。此外，超声滚压强化可赋予M50钢更优异的钝化性能，改善其耐蚀性，尤其是10次处理的样品，其自腐蚀电流密度最低，仅为4.10μA/cm2。

关键词： M50钢超声表面滚压加工加工道次抗疲劳性能耐蚀性

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多因素耦合下固冲发动机绝热层烧蚀模拟研究

空天技术 2024年第3期2024卷 58-70页

作者：查小江徐义华杨志豪陈官能孙海俊南昌航空大学飞行器工程学院通航涡轮动力技术教育部工程研究中心

在经典硅基材料三层一面烧蚀模型的基础上，考虑气流剥蚀、高温粒子对材料的侵蚀以及表层熔融SiO2的蒸发流失，引入膨胀系数，并采用固体、多孔介质分区计算、边界以温度耦合的数值处理方法，建立各因素耦合作用下绝热层综合烧蚀模型；... 详细信息

在经典硅基材料三层一面烧蚀模型的基础上，考虑气流剥蚀、高温粒子对材料的侵蚀以及表层熔融SiO2的蒸发流失，引入膨胀系数，并采用固体、多孔介质分区计算、边界以温度耦合的数值处理方法，建立各因素耦合作用下绝热层综合烧蚀模型；模型计算结果与文献实验结果相对误差在-9.29%～9.75%之间浮动，表明模型具有较高的精度；参考实验参数，对含凝相环境、富氧环境参数下材料烧蚀进行数值计算，探索了冲压发动机补燃室绝热层温度、孔隙率、质量烧蚀率以及线烧蚀率的变化规律；分别以温度、压强、燃气速度、粒子浓度以及富氧度等环境参数为变量进行数值计算，结果能够为固冲发动机绝热层烧蚀预测提供一定参考。

关键词：固冲发动机烧蚀模型气流剥蚀粒子侵蚀烧蚀率

富营养化城市内湖沉积物营养盐组成特征及污染风险分析

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环境污染与防治 2024年第9期46卷 1280-1286,1294页

作者：廖文成熊振楠江成吴永明桂双林刘亚军李荣富江西省科学院微生物研究所江西南昌330096 南昌航空大学环境与化学工程学院江西南昌330063 江西省科学院能源研究所江西南昌330096

富营养化已成为城市内湖面临的重要环境问题,内源污染是导致城市内湖富营养化的主要原因之一。以九江市某典型城市内湖为研究对象,揭示了沉积物营养盐的空间分布特征,评价了藻类暴发前和藻类暴发期表层沉积物的污染风险,并探讨了不同沉... 详细信息

富营养化已成为城市内湖面临的重要环境问题,内源污染是导致城市内湖富营养化的主要原因之一。以九江市某典型城市内湖为研究对象,揭示了沉积物营养盐的空间分布特征,评价了藻类暴发前和藻类暴发期表层沉积物的污染风险,并探讨了不同沉积深度营养盐的来源特征。结果表明:1)沉积物总氮(TN)、总磷(TP)、总有机质(TOM)含量具有较强的空间一致性。垂向上,表层沉积物TN、TP、TOM含量最高,随着深度的增加总体表现为降低趋势;平面上,中部湖区表层沉积物TP和TN含量较高。2)藻类暴发前,表层沉积物总体处于中度污染状态;藻类暴发期,表层沉积物总体处于重度污染状态,氮、磷污染风险显著上升。3)根据沉积物总有机碳(TOC)/TN、TOC/TP表征结果,近年来受富营养化及藻类暴发影响,湖泊沉积物来源组成由浮游动植物残体逐渐向微生物过渡。

关键词：富营养化藻类暴发沉积物营养盐污染风险

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中国新疆博斯腾湖现代碳库效应研究

湖泊科学 2024年第4期36卷 1279-1288页

作者：杜丁丁张成君李志文东华理工大学地球科学学院南昌330013 兰州大学地质科学与矿产资源学院兰州730000 佛山科学技术学院环境与化学工程学院佛山528000

碳库效应存在影响了14 C测年的准确性,制约了沉积物在湖泊研究中的应用。本文研究位于典型西风环流带的新疆博斯腾湖现代碳库效应,结合同位素地球化学、水化学等方法,探讨了博斯腾湖碳库效应的影响机制。研究结果表明,博斯腾湖最大现代... 详细信息

碳库效应存在影响了14 C测年的准确性,制约了沉积物在湖泊研究中的应用。本文研究位于典型西风环流带的新疆博斯腾湖现代碳库效应,结合同位素地球化学、水化学等方法,探讨了博斯腾湖碳库效应的影响机制。研究结果表明,博斯腾湖最大现代碳库年龄为3535年,最小为现代碳,集中在670~945年。而过去碳库效应集中在1033~2200年。深水区表现为碳库年龄较小且稳定;在入湖口碳库效应最大,富水生植物浅水区碳库效应最小。与过去碳库年龄相比较,现代碳库效应整体表现更为年轻。研究发现,博斯腾湖口受流域外源“死”碳影响,深水区受湖水与大气CO_(2)交换率差异影响,富水生植物浅水区可能受水生植物光合作用影响。此外,核爆效应也对博斯腾湖现代碳库效应产生了影响,可能导致最高约1000年的年代误差。利用深水区放射性碳比活度(pMC)平均值与大气碳比活度差值(~18%),得出深水区沉积物存在约846年现代碳库效应,再经核爆效应校正后得出博斯腾湖存在最高约1800年碳库效应。

关键词：博斯腾湖现代碳库效应变化规律影响因素

硅基聚合物耐高温衍生陶瓷涂层制备与应用研究进展

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材料工程 2024年第4期52卷 12-23页

作者：陈科吉李鹏飞徐彩虹吴子剑张宗波哈尔滨理工大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150000 中国科学院化学研究所北京100190

随着航空航天领域的不断发展,金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能,可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来,聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一... 详细信息

随着航空航天领域的不断发展,金属以及碳材料等高温结构部件的服役条件日益苛刻。通过恰当的工艺在高温结构部件表面制备硅基陶瓷涂层并赋予其特殊性能,可有效提高高温结构部件的使用寿命。近年来,聚合物前驱体转化陶瓷涂层逐渐成为一种无机涂层制备的新方法。该方法具有制备工艺简便、涂层功能拓展性强等特点,得到了研究者越来越多的关注。本文主要综述了硅基聚合物前驱体转化陶瓷涂层的研究进展。首先从聚合物陶瓷涂层的制备展开,简要介绍了硅基聚合物前驱体、填料种类以及涂覆工艺和裂解方式对涂层结构以及性能的影响。随后,重点讨论了聚合物前驱体转化陶瓷涂层在耐高温防护领域,包括抗氧化、环境障、热障涂层的应用进展。最后,指出了聚合物陶瓷涂层在涂层性能提升及缺陷控制等方面的问题,并对其发展方向进行了展望,例如通过在硅基前驱体中引入Hf,Zr,Ta等超高温元素,提高陶瓷涂层的耐温等级,以及发展高效的陶瓷化新技术,从而提高陶瓷转化效率及涂层适用性范围等。

关键词：聚合物前驱体转化法陶瓷涂层高温防护抗氧化环境障热障

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DD6单晶Ni基高温合金表面CVD渗Al涂层的氧化行为

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中国腐蚀与防护学报 2024年

作者：许习文舒小勇陈智群何海瑞董舒赫房雨晴彭晓南昌航空大学材料科学与工程学院江西省航空材料表面技术工程研究中心

采用化学气相沉积（CVD）的方法，分别在DD6单晶Ni基高温合金与纯Ni表面750℃扩散渗Al，均获得主要由δ-Ni2Al3相组成的铝化物涂层。空气中1000℃的氧化表明，DD6上的CVD涂层具有更快的氧化速度。光激发荧光谱分析发现，虽然DD6与纯Ni... 详细信息

采用化学气相沉积（CVD）的方法，分别在DD6单晶Ni基高温合金与纯Ni表面750℃扩散渗Al，均获得主要由δ-Ni2Al3相组成的铝化物涂层。空气中1000℃的氧化表明，DD6上的CVD涂层具有更快的氧化速度。光激发荧光谱分析发现，虽然DD6与纯Ni上的铝化物涂层初期氧化均能热生长单一的Al2O3膜，但前者Al2O3膜中的亚稳态θ-Al2O3特征峰强度显著增高。由此提出氧化时DD6中的元素掺杂进入Al2O3膜中，它们通过延长膜中θ-Al2O3向稳态ɑ-Al2O3的转变时间、促进Al3+的扩散而影响氧化速度。

关键词： Ni基单晶高温合金化学气相沉积铝化物扩散涂层高温氧化

斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料高温拉伸断裂力学行为

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金属学报 2024年

作者：吴志勇邵徽凡蔡长春曾敏王振军王艳丽陈雷熊博文南昌航空大学航空制造工程学院中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司

三维织物增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量以及优良的耐高温和抗冲击性能，被认为是制造航空航天耐热结构的理想材料而备受重视，目前尚缺乏其高温环境下力学特性与失效机制的认识。针对斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料，... 详细信息

三维织物增强铝基复合材料具有高比强度、高比模量以及优良的耐高温和抗冲击性能，被认为是制造航空航天耐热结构的理想材料而备受重视，目前尚缺乏其高温环境下力学特性与失效机制的认识。针对斜纹碳布缝合织物结构增强铝基复合材料，本工作开展其在高温(400℃)环境下准静态拉伸力学行为与失效机理研究。根据复合材料织物结构和纱线微观组织特征，建立了基于微观和细观尺度代表性单胞的细观力学有限元模型，采用数值模拟和实验结合的方法分析了复合材料高温拉伸过程中的宏观力学响应、组元结构损伤演化与渐进失效行为。结果表明，复合材料高温拉伸模量、强度与断裂应变的实验均值分别为103.2GPa、621.6MPa和0.819%，数值模拟得到拉伸应力-应变曲线与复合材料高温拉伸实验曲线总体上吻合较好。高温环境下复合材料内部存在复杂的热应力，基体合金和纱线分别处于压应力和拉应力状态。拉伸初期阶段发生缝合纱失效、经/纬纱搭接处基体损伤和经纱局部失效，但复合材料表现出线弹性力学响应。随着拉伸载荷增大，基体的损伤程度加重且沿织物斜纹方向出现严重的基体损伤区和纬纱开裂区，导致拉伸应力曲线增长速率减缓。拉伸变形后期发生显著且互相重叠的基体和纱线失效带，经纱的轴向断裂使得复合材料失去承载能力并出现拉伸应力的急剧下降。高温拉伸断口中缝合纱和纬纱的断口较为平整，而经纱的断裂拔出长度不一，且呈现大量纤维断裂拔出并伴随基体合金撕裂的微观形貌特征。

关键词：斜纹碳布缝合织物铝基复合材料细观力学损伤演化高温力学性能失效机制