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光热响应型MXene基聚氨酯涂层的制备及其自修复防腐性能

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中国表面工程 2024年第3期37卷 115-124页

作者：王波吴连锋冯荟蒙赵志鹏李文陈守刚海洋化工研究院有限公司海洋涂料国家重点实验室青岛266071 中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266404

涂层服役过程容易划伤产生裂纹缺陷造成被动失效,降低防护性能,研发具有自修复性能的防腐涂层对海洋工程材料的腐蚀防护具有重要意义。采用刻蚀剥离法成功合成MXene二维纳米材料,再通过一锅法合成具有丰富氢键的MXene聚氨酯本征自修复... 详细信息

涂层服役过程容易划伤产生裂纹缺陷造成被动失效,降低防护性能,研发具有自修复性能的防腐涂层对海洋工程材料的腐蚀防护具有重要意义。采用刻蚀剥离法成功合成MXene二维纳米材料,再通过一锅法合成具有丰富氢键的MXene聚氨酯本征自修复涂层。MXene优异的光热转换性促进了涂层链段的运动和氢键重组过程,进而提升了自修复性能。对MXene涂层进行5次划伤-光热自修复循环测试,低频阻抗模值均能恢复到10~8Ω·cm^(2)左右,具有优异的多循环自修复性能。通过电化学阻抗测试,MXene涂层具有较好的长效防腐性能,在浸泡的30d期内,涂层的低频阻抗模值能一直保持在10~8Ω·cm^(2)以上,一方面归因于二维材料优异的阻隔性能,另一方面涂层的自修复性不断修补微裂纹,减缓了腐蚀介质的渗入。试验结果表明,将MXene材料作为光热转换剂制备得到具有良好光热响应性和长效防腐性的聚氨酯自修复涂层。光热响应型MXene自修复涂层具备长效防护性能,能够应用于海洋工程装备提升服役寿命。

关键词：自修复聚氨酯 MXene 防腐

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液滴撞击柔性基底研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1529-1539页

作者：许勇琪彭泽瑞周新平华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 华中科技大学航空航天学院武汉430074 华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074

液滴撞击固体基底现象广泛存在于自然界、日常生活及工业生产中.在多数液滴撞击场景中,固体基底可以近似地视为理想刚性基底.然而在一些场景中,具有较小杨氏模量或者几何结构为薄壁或细长类的固体基底在受到液滴撞击后会产生明显的变形... 详细信息

液滴撞击固体基底现象广泛存在于自然界、日常生活及工业生产中.在多数液滴撞击场景中,固体基底可以近似地视为理想刚性基底.然而在一些场景中,具有较小杨氏模量或者几何结构为薄壁或细长类的固体基底在受到液滴撞击后会产生明显的变形,而固体基底的形变反过来又会影响液滴的动力学行为.相比于刚性基底情况,液滴与柔性基底的耦合作用可能会引发新的动力学现象和机制.因此,柔性基底液滴撞击动力学的研究很有意义,也成为一些学者当前关注的研究焦点之一.根据几何结构的特点,柔性基底可以分为柔性体、柔性面和柔性杆3种类型.文章据此分类介绍与这3类柔性基底相关的液滴撞击动力学的研究进展.柔性基底的可变形性是导致其液滴动力学与刚性基底液滴动力学存在差异的根本原因.现有的研究表明,基底柔性对液滴撞击的接触时间、最大铺展因子、气泡捕获、回弹和溅射等方面均存在着影响,其中关于接触时间及溅射方面的结论可能为制造防水、抗冰和防溅射材料提供新思路.

关键词：液滴撞击柔性基底流固耦合基底形变杨氏模量

镁合金基体超音速等离子喷涂Al-Al_(2)O_(3)复合涂层组织与耐腐蚀性能研究

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材料导报 2024年第16期38卷 207-213页

作者：任东亭王文权张新戈杜文博朱胜吉林大学材料科学与工程学院汽车材料教育部重点实验室长春130025 中国辐射防护研究院太原030006 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北京100072

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3... 详细信息

镁合金的耐腐蚀性能差,在工程应用中往往因腐蚀而发生失效,通过表面工程技术对镁合金进行表面改性或防护,是工程应用中采用的重要手段。本工作采用超音速等离子喷涂(Supersonic plasma spray,SPS)工艺在AZ61镁合金表面制备Al-Al_(2)O_(3)复合涂层,其中Al_(2)O_(3)的质量分数分别为30%、50%和70%(下文简称AA30、AA50、AA70)。研究了Al_(2)O_(3)含量对Al-Al_(2)O_(3)复合涂层微观组织、孔隙率、电化学性能以及盐雾耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的表面呈现熔滴铺展堆叠形成的浪花状形貌,粉末熔化充分,涂层内部结合紧密,各涂层均由Al、α-Al_(2)O_(3)和γ-Al_(2)O_(3)三种物相组成。AA70涂层的孔隙率较AA30和AA50明显升高,达到了6.71%;电化学极化试验研究表明,各涂层比AZ61镁合金基体表现出更高的电极电位和较低的自腐蚀电流密度,AZ61镁合金基体自腐蚀电流密度为5.144 mA·m^(-2),而AA30、AA50和AA70的自腐蚀电流密度分别为2.950 mA·m^(-2)、3.084 mA·m^(-2)和2.496 mA·m^(-2),三种涂层相比母材AZ61表现出较低的电化学腐蚀速率。电化学阻抗测试结果表明,三种涂层的R ct达到了AZ61镁合金基体的两倍左右,显示出较低的阳极溶解活性。在盐雾试验中,AZ61镁合金基体产生大量的腐蚀产物和龟裂纹;涂层AA30和AA50由于腐蚀产物的积累产生了大量裂纹,在涂层与基体的界面处发生了电偶腐蚀,最终随着基体表面的腐蚀,涂层产生了剥落;涂层AA70腐蚀程度最小,表现出最佳的抗腐蚀性能。

关键词：超音速等离子喷涂 Al-Al_(2)O_(3)复合涂层镁合金孔隙率耐腐蚀性能

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铈对铝合金微观组织与性能的影响

中国稀土学报 2024年第3期42卷 451-467页

作者：杨治刚李凯丽绳天庆吕欣冉余建波石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北石家庄050043 上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海200444

稀土元素以其高效性得到极大关注,Ce作为地壳中含量最多的稀土元素,加入Al合金可极大地细化晶粒,同时生成Al_(11)Ce_(3)第二相,起到第二相强化的作用,极大改善Al合金的硬度、强度、耐高温性、导电性等,这些特殊的性能使Al-Ce合金在长距... 详细信息

稀土元素以其高效性得到极大关注,Ce作为地壳中含量最多的稀土元素,加入Al合金可极大地细化晶粒,同时生成Al_(11)Ce_(3)第二相,起到第二相强化的作用,极大改善Al合金的硬度、强度、耐高温性、导电性等,这些特殊的性能使Al-Ce合金在长距离高架电缆、航天燃料低温贮箱、军用飞机内部零件、现代化轻量化汽车机身等领域实现应用。基于此,本文系统总结了国内外在Ce元素对不同Al合金体系的铸造性、微观组织和性能等方面的研究成果,并对其应用前景进行了展望。

关键词：铝合金稀土元素 Ce 微观组织力学性能

相分离Cu-Zr-Al-Nb非晶合金的塑性变形行为及增韧机理

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2273-2282页

作者：陈双双崔家乐邢栋边博凯洪泽源程万林苑和锋安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243032 安徽工业大学教育部先进金属材料绿色制造与表面技术重点实验室马鞍山243002 宁波兴业盛泰集团有限公司宁波315336 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京211106

本文采用铜模喷铸法制备Cu_(48-x)Zr_(46.2)Al_(5.8)Nb_(x)(x=0,1.5,3)系列非晶合金,研究了Nb元素的添加对其微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着Nb含量的增加,合金成分向两个非晶相的亚稳混溶间隙移动。当Nb含量为3%(摩尔分数)时... 详细信息

本文采用铜模喷铸法制备Cu_(48-x)Zr_(46.2)Al_(5.8)Nb_(x)(x=0,1.5,3)系列非晶合金,研究了Nb元素的添加对其微观结构和力学性能的影响。结果表明:随着Nb含量的增加,合金成分向两个非晶相的亚稳混溶间隙移动。当Nb含量为3%(摩尔分数)时,在快速凝固的过程中发生相分离,形成富Cu和富Zr非晶相。相分离非晶合金表现出良好的力学性能,其抗压强度和塑性应变分别达到(2193±14)MPa和(11.98±2.25)%。相分离非晶合金的塑性变形能力与两个非晶相之间的剪切模量差异(ΔG)大小有关;当ΔG较小时,“剪切转变区”的形成动力学很相似,它们就会往相邻的非晶相扩展,最终使剪切带分布在整个材料表面。

关键词：非晶合金相分离塑性剪切带剪切模量

基于状态转移张量的LEO目标短期误差传播及碰撞概率计算

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现代防御技术 2024年第5期52卷 106-115页

作者：李鹏柴华白显宗航天工程大学北京101416 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

目前低轨区域空间目标数量不断增加且航天器轨道机动能力越来越强。结合LEO机动目标快速碰撞预警对于计算效率和计算精度的需求,在J2模型假设下,提出了一种基于状态转移张量的短期状态误差传播方法。该方法从航天器相对运动的角度,引入... 详细信息

目前低轨区域空间目标数量不断增加且航天器轨道机动能力越来越强。结合LEO机动目标快速碰撞预警对于计算效率和计算精度的需求,在J2模型假设下,提出了一种基于状态转移张量的短期状态误差传播方法。该方法从航天器相对运动的角度,引入二阶状态转移张量来描述误差传播的非线性特征,给出了误差传播的近似解析表达式,在此基础上完成了碰撞概率计算。仿真结果表明:提出的方法对于LEO目标短期误差传播及碰撞概率计算具有良好的计算效率和计算精度。

关键词： LEO目标相对运动误差传播状态转移矩阵状态转移张量

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高强铝合金的织构调控及其耐损伤机理研究

高强铝合金的织构调控及其耐损伤机理研究

激光增材修复Ti60钛合金显微组织及力学性能

第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙

作者：陈宇强陆丁丁宋宇峰刘阳王敏卜王臻谭欣荣湖南科技大学材料科学与工程学院

铝合金因其高比强度、高导热性、以及优异的成形性能等特点,在航空航天、新能源汽车、轨道交通等高端装备领域有广泛的应用前景。然而,铝合金的强度和塑性难以同时兼顾,高强铝合金在复杂服役环境下的疲劳损伤问题制约了其在关键领域的... 详细信息

铝合金因其高比强度、高导热性、以及优异的成形性能等特点,在航空航天、新能源汽车、轨道交通等高端装备领域有广泛的应用前景。然而,铝合金的强度和塑性难以同时兼顾,高强铝合金在复杂服役环境下的疲劳损伤问题制约了其在关键领域的应用。调控微观组织是改善铝合金耐损伤性能的主要方法,目前国内外的相关研究主要集中于杂质相、沉淀相、晶粒尺寸等方面。近期研究人员发现,织构能够显著改善铝合金的疲劳性能,并逐步成为目前研究的热点。本研究采用多次轧制与热处理相结合的方式制备了不同织构取向(Brass、Cube和Goss等)的铝合金薄板。采用电子背散射衍射技术(EBSD)、扫描电子显微分析技术(SEM)和透射电子显微分析技术(TEM)等先进测试手段,多尺度详细表征了不同处理条件下的铝合金晶粒组织,系统研究了织构对高强铝合金耐损伤性能的影响。主要研究结果如下:(1)冷轧过程中,铝合金中Cube和Goss织构的体积分数随轧制变形量的增加而减小,Brass和S织构的体积分数随轧制变形量的增加而减小。其中,再结晶更倾向于S取向晶粒中形成,但Brass取向晶粒可以通过多级退火处理保留下来;(2)立方体织构是再结晶织构的主要类型,而多道次冷轧+低温处理有利于立方体织构的形成;(3) Brass织构提高了合金强度的同时,通过应力分担机制也降低疲劳裂纹扩展速率;(4)大尺寸立方织构取向晶粒有利于降低合金在盐雾服役环境下的疲劳裂纹扩展速率。基于上述研究结果可知,通过调控高强铝合金中织构类型、比例、分布等特征,在保留强度的同时可有效改善铝合金的疲劳性能。该研究以期为高强铝合金的微结构优化设计和应用提供理论指导和技术支持。

关键词：高强铝合金耐损伤性能微观组织调控成形技术

来源： cnki会议评论

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 1058-1064页

作者：黄琪高旭刘栋何蓓北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191

对整体叶盘材料Ti60钛合金进行激光增材修复,研究其显微组织及力学性能。结果表明,热影响区组织呈现由基体区双态组织向修复区网篮组织的过渡特征,平均宽度约为900μm。修复区主要由贯穿多个沉积层的外延生长的柱状晶组成,柱状晶内为分... 详细信息

对整体叶盘材料Ti60钛合金进行激光增材修复,研究其显微组织及力学性能。结果表明,热影响区组织呈现由基体区双态组织向修复区网篮组织的过渡特征,平均宽度约为900μm。修复区主要由贯穿多个沉积层的外延生长的柱状晶组成,柱状晶内为分布均匀的α相网篮组织。3个区域内均弥散分布着Ti_(3)(Sn,Al)小平面相,尺寸相近,其形貌和含量却因制备工艺凝固速度的不同而差异明显。3个区域硬度相当。拉伸试样断口特征表明激光增材修复Ti60钛合金的断裂机制为混合型断裂,平均抗拉强度和屈服强度分别为992.4和916.6 MPa,优于Ti60钛合金锻件强度标准,断后伸长率和断面收缩率的平均值为8.5%和14.6%,与Ti60钛合金锻件标准相差不大,达到实际工程应用要求。

关键词：激光增材修复 Ti60钛合金显微组织力学性能

纳米五氧化二钒高效锌离子电池负极材料的制备与性能研究

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功能材料 2024年第7期55卷 7209-7215,7223页

作者：张文强汪徐春王桂玲张雪梅朱协彬陈俊明郑胜彪刘澳坤卢淑华梁俊英安徽工程大学材料科学与工程学院安徽芜湖241000 安徽科技学院化学与材料工程学院安徽滁州233000 安徽省石英砂纯化与光伏玻璃工程研究实验中心安徽滁州233000

水系锌离子电池因其能量密度较高、成本低廉且环保等优点而备受关注。在目前常用的锌离子电池负极材料中,钒基复合材料由于其多种价态(V^(5+)、V^(4+)、V^(3+)、V^(2+))和不同的结构特点,在扮演锌离子电池阴极材料时具备较高的比容量,... 详细信息

水系锌离子电池因其能量密度较高、成本低廉且环保等优点而备受关注。在目前常用的锌离子电池负极材料中,钒基复合材料由于其多种价态(V^(5+)、V^(4+)、V^(3+)、V^(2+))和不同的结构特点,在扮演锌离子电池阴极材料时具备较高的比容量,因此具有广阔的研究前景。然而,钒基复合材料由于循环稳定性差和较低的导电率,在锌离子电池的应用中受到限制。为了解决这一问题,研究采用了简单的水热法制备了比商用五氧化二钒(V_(2)O_(5))具有更大比表面积的纳米片。这种V_(2)O_(5)纳米颗粒作为锌离子电池的阴极材料,在较低电流密度下,其可提供364 mAh g-1的优异比容量,在高电流密度下表现出156 mAh g-1的高可逆比容量。经过200次循环后,其容量仍能保持初始容量的85%,不仅提供了比商用V_(2)O_(5)更好的循环稳定性,还具备较高的比容量。基于其制备方法简单并具有良好的电化学稳定性,该纳米颗粒展示出在锌离子电池负极材料上的应用潜力。

关键词：五氧化二钒纳米片负极材料水热法