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铜/钢复合板制备工艺及界面调控研究进展

中国有色金属学报 2025年第1期35卷 99-125页

作者：王恒李国艳李莎桂海莲王涛太原科技大学材料科学与工程学院太原 030024 太原科技大学材料科学与工程学院太原 030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原 030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原 030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心太原 030024

铜/钢复合板保留铜优良导电性、导热性的同时,兼具钢高强度、耐腐蚀的特性,在电力行业、核工业、航空航天等领域具有广泛的应用前景.然而,在铜/钢复合板结合过程中通常伴随有钢侧变形抗力大、铜/钢变形不协调、界面结合强度低等问题.鉴... 详细信息

铜/钢复合板保留铜优良导电性、导热性的同时,兼具钢高强度、耐腐蚀的特性,在电力行业、核工业、航空航天等领域具有广泛的应用前景.然而,在铜/钢复合板结合过程中通常伴随有钢侧变形抗力大、铜/钢变形不协调、界面结合强度低等问题.鉴于此,通过调整工艺参数、引入中间层和外加能场等方法,可以有效改善基体组织结构,提高铜/钢界面结合性能.本文对铜/钢复合板制备工艺进行了综述,并对其优缺点进行了分析对比.从界面调控的角度出发,分析了不同处理方法对铜/钢复合界面微观形貌、组织结构的影响.最后,对复合板制备工艺和界面调控研究现状进行了总结与展望,为进一步优化其性能提供了参考.

关键词：铜/钢复合板制备工艺界面调控界面结合强度

FeCrMoSiB非晶涂层的耐磨耐蚀性能研究

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中国腐蚀与防护学报 2025年第1期45卷 191-200页

作者：梁玉伟王婕宋鹏黄太红包宇旭昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 昆明理工大学先进金属凝固成形技术与装备国家地方联合工程研究中心昆明650093 云南省内燃机清洁排放技术国际联合研究开发中心昆明650093 昆明理工大学民航与航空学院昆明650500 云南锡业新材料有限公司昆明650500

利用超音速火焰喷涂制备FeCrMoBSi非晶涂层,探究了不同热处理温度对涂层微观结构及腐蚀磨损性能的影响,研究结果显示,未经热处理的非晶涂层展现出了优异的抗腐蚀性能,其孔隙率最低(2.45%)并且涂层中Cr_(2)O_(3)含量最高(76.51%),能够有... 详细信息

利用超音速火焰喷涂制备FeCrMoBSi非晶涂层,探究了不同热处理温度对涂层微观结构及腐蚀磨损性能的影响,研究结果显示,未经热处理的非晶涂层展现出了优异的抗腐蚀性能,其孔隙率最低(2.45%)并且涂层中Cr_(2)O_(3)含量最高(76.51%),能够有效地保护基体。热处理后的涂层孔隙增大,裂纹拓展,为腐蚀溶液提供了扩散通道,降低了涂层的抗腐蚀能力。涂层摩擦磨损测试结果表明未经热处理的非晶涂层具有最小的磨损体积和最低的磨损率(1.784×10^(-5)mm^(3)/(N·m)),但随热处理温度的升高,磨损体积和磨损率均增加。

关键词：非晶涂层热处理腐蚀性能磨损性能

激光熔覆功率对FeCrNiCoMoBSi高熵合金涂层电化学腐蚀性能的影响

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功能材料 2024年第4期55卷 4029-4036页

作者：解芳翟长生荣海松郑红星周宏胭武冰冰张欣张拯恺南阳理工学院河南省增材制造航空材料工程研究中心河南南阳473004 南阳理工学院南阳市增材制造技术与装备重点实验室河南南阳473004 岩柏增材智造(徐州)科技有限公司江苏徐州221116

探讨了FeCrNiCoMoBSi高熵合金(HEA)激光熔覆涂层的微观结构以及激光功率对涂层物相和电化学腐蚀性能的影响。研究结果显示,HEA涂层由底部的柱状晶带、顶部的等轴晶带以及中间混晶带(由柱状晶和等轴晶混合组成)构成。采用3 000W功率制备... 详细信息

探讨了FeCrNiCoMoBSi高熵合金(HEA)激光熔覆涂层的微观结构以及激光功率对涂层物相和电化学腐蚀性能的影响。研究结果显示,HEA涂层由底部的柱状晶带、顶部的等轴晶带以及中间混晶带(由柱状晶和等轴晶混合组成)构成。采用3 000W功率制备的HEA涂层表现出最低的自腐蚀电流密度(0.425μA/cm^(2))、最高的自腐蚀电位(-0.16852V)以及最大的极化阻抗(69 616Ω),其阻抗模值■为1 143Ω·cm^(2),分别是1 800,2 500和4 500 W功率激光熔覆涂层的8.65倍、4.91倍和7.14倍,且其最大相位角为76.23°,均高于其它三种涂层。综合评估显示,采用3 000 W功率制备的HEA涂层具有出色的电化学腐蚀性能。这是由于其单一的FCC晶体结构、抗腐蚀的铁镍合金相和单质铬相、良好的晶体结晶度、细化的晶粒尺寸以及卓越的钝化效应,使其电化学腐蚀性能显著优于其他功率制备的涂层。

关键词：高熵合金涂层增材制造激光熔覆微观组织电化学腐蚀

难混溶合金粉末中核/壳结构形成过程的可视化模拟与观测研究

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粉末冶金工业 2023年第5期33卷 69-73,112页

作者：李梅师晟祺秦丽霞彭银利周先辉南阳理工学院智能制造学院河南南阳473004 河南省增材制造航空材料工程研究中心河南南阳473004

采用自制热台建立了环形温度梯度场,利用丁二腈-水(SCN-H_(2)O)溶液开展了原位相分离观测实验,“模拟”了微重力条件下难混溶合金粉末中核/壳结构形貌的演化过程。结果表明:第二相(L_(2))微球在向试样中心迁移过程中尺寸不断变化。首先... 详细信息

采用自制热台建立了环形温度梯度场,利用丁二腈-水(SCN-H_(2)O)溶液开展了原位相分离观测实验,“模拟”了微重力条件下难混溶合金粉末中核/壳结构形貌的演化过程。结果表明:第二相(L_(2))微球在向试样中心迁移过程中尺寸不断变化。首先,初始L_(2)相在两相区内因碰撞而尺寸变大,但变化不明显;其次,部分L_(2)相在超过双节点温度位置进入单相区后,尺寸减小;最后,随着试样温度降低,L_(2)相因剧烈碰撞而尺寸急速增大,形成核结构。此外,核是由尺寸较大的L_(2)相微球经多次碰撞后在试样中心凝固而形成的。

关键词：核/壳结构 L_(2) 相分离难混溶原位观测

高熵金属硼化物超高温陶瓷制备及性能研究进展

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航空制造技术 2025年第3期68卷 102-116页

作者：李峻西段娟刘镇源张达梁风昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093 武警工程大学装备管理与保障学院西安710086

多主元素概念的提出为开发适用于先进涡轮机发动机、核反应堆和高超声速飞行器等极端环境的新型高熵陶瓷材料开辟了广阔前景。作为一种新型高熵陶瓷,高熵金属硼化物具有高硬度、高温强度、低热导率和抗辐照性能,适用于航空航天等领域。... 详细信息

多主元素概念的提出为开发适用于先进涡轮机发动机、核反应堆和高超声速飞行器等极端环境的新型高熵陶瓷材料开辟了广阔前景。作为一种新型高熵陶瓷,高熵金属硼化物具有高硬度、高温强度、低热导率和抗辐照性能,适用于航空航天等领域。本文详细综述了高熵金属硼化物粉体及其陶瓷的制备技术,评估了各种方法的优缺点。通过对近几年国内外在超硬陶瓷和超高温陶瓷领域研究进展的概述,揭示了高熵金属硼化物在材料科学中的前沿地位。最后,对高熵金属硼化物的未来研究方向(如先进粉体制备技术、高效陶瓷烧结技术、机器学习和计算机模拟等)进行了深入探讨,为促进其制备、性能提升和广泛应用提供科学依据和技术支持。

关键词：高熵金属硼化物粉体制备陶瓷烧结结构特性超硬陶瓷超高温陶瓷

离焦量对ZK60镁合金激光表面熔凝组织及性能的影响

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有色金属工程 2023年第8期13卷 56-61页

作者：张玺韩峰赵柯武冰冰闫基森解芳南阳理工学院河南省增材制造航空材料工程研究中心河南南阳473004 南阳理工学院南阳市增材制造技术与装备重点实验室河南南阳473004

为改善镁合金的耐蚀性,通过激光表面熔凝工艺在ZK60镁合金表面制备熔凝层。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微维氏硬度计、电化学工作站分析了熔凝层的组织结构、表面形貌、显微硬度和耐蚀性。结果表明,激光表面熔凝处理可极... 详细信息

为改善镁合金的耐蚀性,通过激光表面熔凝工艺在ZK60镁合金表面制备熔凝层。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、显微维氏硬度计、电化学工作站分析了熔凝层的组织结构、表面形貌、显微硬度和耐蚀性。结果表明,激光表面熔凝处理可极大程度细化镁合金晶粒,熔凝层的厚度和粗糙度随激光离焦量的增大而减小,熔凝层由细小等轴晶和柱状晶组成,相组成主要为α-Mg相和MgZn2相。当离焦量为5 mm时,镁合金熔凝层的表面形貌和耐蚀性达到最佳,与未处理镁合金相比,熔凝层的显微硬度提高约36.1%,腐蚀电位向正向移动约0.097 V。

关键词： ZK60镁合金激光表面熔凝离焦量显微硬度耐蚀性

不同凝固条件下Fe-Sn合金的组织形貌及相组成

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有色金属工程 2024年第7期14卷 43-51页

作者：彭银利张柳英李梅闫基森张玺解芳南阳理工学院河南省增材制造航空材料工程研究中心河南南阳473004 南阳理工学院南阳市增材制造技术与装备重点实验室河南南阳473004

采用高频感应加热和单辊急冷技术分别制备了纽扣状和薄带状的Fe-Sn合金试样,并利用OM、SEM、EDS、XRD等分析手段,对Fe_(60)Sn_(40)和Fe_(40)Sn_(60)合金在常规凝固和快速凝固条件下的相分离组织及物相组成进行了对比分析。结果表明:常... 详细信息

采用高频感应加热和单辊急冷技术分别制备了纽扣状和薄带状的Fe-Sn合金试样,并利用OM、SEM、EDS、XRD等分析手段,对Fe_(60)Sn_(40)和Fe_(40)Sn_(60)合金在常规凝固和快速凝固条件下的相分离组织及物相组成进行了对比分析。结果表明:常规凝固条件下,纽扣状Fe_(60)Sn_(40)和Fe_(40)Sn_(60)合金的凝固形貌差异显著,但物相组成相同,包含α-Fe、(Sn)、Fe_(3)Sn_(2)、FeSn和FeSn_(2)五个相。Fe_(60)Sn_(40)合金呈界线明显的球-冠包裹式结构,而Fe_(40)Sn_(60)合金形貌按组织特征分为上部枝晶-中部小尺寸粒子-下部大尺寸粒子三个区域,且彼此界线不明显。相反,快速凝固条件下合金条带的组织形貌相近,球形第二相粒子均匀分布于基体内,物相由α-Fe、(Sn)、FeSn和FeSn_(2)组成。常规凝固形貌的差异性归因于不同的第二相液滴运动特性,合金条带中Fe_(3)Sn_(2)相的缺失可能是高冷速抑制了Fe_(3)Sn_(2)相的生成。

关键词： Fe-Sn合金相分离形貌物相快速凝固

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ZK60镁合金激光表面熔凝处理及性能研究

电镀与精饰 2023年第7期45卷 61-67页

作者：张玺韩峰闫基森解芳武冰冰刘刚南阳理工学院河南省增材制造航空材料工程研究中心河南南阳473004 南阳理工学院南阳市增材制造技术与装备重点实验室河南南阳473004

为提高ZK60镁合金的耐腐蚀性能,采用激光表面熔凝的方法在镁合金表面制备激光熔凝层,研究扫描速度对镁合金熔凝层形貌、微观组织、显微硬度及耐腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、X射线衍射仪等仪器,观察分析熔凝层的表面及横截面形貌、... 详细信息

为提高ZK60镁合金的耐腐蚀性能,采用激光表面熔凝的方法在镁合金表面制备激光熔凝层,研究扫描速度对镁合金熔凝层形貌、微观组织、显微硬度及耐腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、X射线衍射仪等仪器,观察分析熔凝层的表面及横截面形貌、粗糙度和显微组织,采用显微维氏硬度计测试分析熔凝层横截面的显微硬度,采用电化学工作站测试分析熔凝层的耐腐蚀性能。结果表明,激光表面熔凝处理在镁合金表面形成了厚度约为100~180μm的熔凝层,熔凝层厚度和表面粗糙度随扫描速度的降低而增加。熔凝层由细小等轴晶和放射状柱状晶组成,晶粒尺寸约1.5μm,熔凝层的相组成为α-Mg相和MgZn_(2)相,显微硬度比基体提高了约33.7%。当扫描速度为25 mm/s时,镁合金熔凝层的自腐蚀电位比未处理镁合金向正向移动了0.118 V,自腐蚀电流密度比未处理镁合金降低了约2个数量级,耐腐蚀性达到最佳。

关键词： ZK60镁合金激光表面熔凝扫描速度耐腐蚀性

搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀行为的影响

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电镀与精饰 2024年第2期46卷 52-61页

作者：刘刚周元森张林闫基森张玺解芳南阳理工学院河南省增材制造航空材料工程研究中心河南南阳473004 南阳理工学院南阳市增材制造技术与装备重点试验室河南南阳473004 洛阳轴承研究所有限公司河南洛阳471039

为了探究搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀性能的影响,采用体视镜、光学显微镜、接触角测量仪、电化学工作站等设备研究了AZ31母材与不同工艺参数下FSP-AZ31在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:在转速800~1200 r/min、加工速度80~12... 详细信息

为了探究搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀性能的影响,采用体视镜、光学显微镜、接触角测量仪、电化学工作站等设备研究了AZ31母材与不同工艺参数下FSP-AZ31在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:在转速800~1200 r/min、加工速度80~120 mm/min范围内,FSP-AZ31与母材腐蚀机制均为点蚀。与母材相比,FSP-AZ31点蚀程度较轻,自腐蚀电流密度减小,阻抗增大,FSP均能够提高AZ31镁合金的耐腐蚀性能。当加工速度为100 mm/min时,随着旋转速度增大,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。试样在旋转速度为1200 r/min时自腐蚀电流密度达到最小值9.2×10^(-5)A·cm^(-2)。当旋转速度为1000 r/min时,随着加工速度减小,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。在加工速度为80 mm/min时试样的自腐蚀电流密度达到最小,其值为7.6×10^(-5)A·cm^(-2)。相比AZ31镁合金,1000 r/min和80 mm/min条件下FSP-AZ31的接触角由29.703°上升至58.448°。

关键词：搅拌摩擦加工 AZ31镁合金工艺参数接触角耐腐蚀性能