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骨组织工程镁基支架的制备研究进展

材料导报 2024年第4期38卷 128-138页

作者：李再久夏臣平刘明诏金青林昆明理工大学民航与航空学院昆明650500 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。... 详细信息

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。镁基合金因在生物相容性、降解行为等方面具有突出表现而受到了普遍的关注,被认为是一种前景广阔的骨组织工程支架材料。常见的骨组织工程镁基支架制备方法有熔体发泡法、渗流铸造法、固/气共晶定向凝固法和增材制造法等,然而现有制备方法在孔隙结构精细控制及造孔残留物对镁基支架生物相容性的影响等方面仍需进一步研究。本文综述了骨组织工程镁基支架的制备方法,分析了影响镁基支架孔隙结构和性能的因素,总结了每种制备方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：骨组织工程镁基支架制备方法孔隙结构

预退火温度对半固态铜合金坯料组织演变和力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 457-464页

作者：孙震崔鋆昕张雄超周瑀杭陈昊肖寒昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093

将铸态CuSn10P1铜合金先预退火处理,随后采用冷轧等温处理应变诱导熔化激活法(CRITSIMA)制备成半固态坯料。采用金相显微镜、配置能谱仪的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针和布氏硬度计,研究预退火温度对半固态铜合金坯料的组织... 详细信息

将铸态CuSn10P1铜合金先预退火处理,随后采用冷轧等温处理应变诱导熔化激活法(CRITSIMA)制备成半固态坯料。采用金相显微镜、配置能谱仪的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针和布氏硬度计,研究预退火温度对半固态铜合金坯料的组织演变及力学性能的影响。结果表明:随着预退火温度的升高,半固态铜合金坯料的平均晶粒尺寸增加,晶粒形状因子和液相率均降低;随着预退火温度升高,α-Cu相中固溶更多的Sn元素,减弱了Sn元素偏析,晶间脆硬相δ相含量减少,布氏硬度逐渐减小。在半固态铜合金坯料中检测到新相Cu_(13.7)Sn的存在,这与晶间Sn元素的高度偏析有关。600℃预退火2h制备的半固态铜合金坯料显微组织晶粒均匀细小,力学性能较好,其平均晶粒尺寸为68.34μm、晶粒形状因子为0.78,布氏硬度(HB)为1254.4MPa。

关键词：预退火温度半固态铜合金组织演变元素偏析硬度

氮化硼纳米片增强铜基复合材料的界面调控与性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2683-2693页

作者：李忠华易健宏游昕李才巨鲍瑞刘亮昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

铜因其高导电和高延性的优点在电刷及电触头材料有着广泛的应用前景。随着电力输送行业的快速发展,铜本身低强度的劣势已无法满足需求,亟需开发一种高强高韧的铜基复合材料(CMCs)来弥补铜材料的缺陷。氮化硼纳米片(BNNSs)因其优异的力... 详细信息

铜因其高导电和高延性的优点在电刷及电触头材料有着广泛的应用前景。随着电力输送行业的快速发展,铜本身低强度的劣势已无法满足需求,亟需开发一种高强高韧的铜基复合材料(CMCs)来弥补铜材料的缺陷。氮化硼纳米片(BNNSs)因其优异的力学及高温结构稳定性能,有望作为铜基复合材料良好增强体,为我国航空航天及交通运输等产业开发出极具战略意义的复合材料。本文采用粉末冶金工艺制备了具有高综合性能的BNNSs增强铜基复合材料(BNNSs/Cu)。研究了不同热处理条件下复合材料微观组织及界面演变特征,测试复合材料力学性能、电导率及摩擦磨损性能的变化规律。结果表明:通过铜基体微合金化处理(添加1wt%Ti),在BNNSs界面处生成了致密且均匀的TiN过渡层和TiB晶须,改善了BNNSs与铜基体的界面结合。BNNSs/Cu-(Ti)-900℃复合材料的抗拉强度为408 MPa,延伸率为15.5%,且电导率仍保持91%国际退火铜标准(IACS)的高水平,摩擦系数降低至0.58(纯铜基体:0.80)。本文所得的铜基复合材料在获得优异力学性能和耐磨性能同时,仍保持良好的导电性,为开发高性能电接触材料及摩擦材料提供了技术指导。

关键词：氮化硼纳米片界面调控力学性能耐磨性能铜基复合材料

基于拉曼光谱与色度学的彩色淡水有核珍珠研究

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1684-1688页

作者：王子轩杨淼柳迪文孟彬祖恩东昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093

淡水有核珍珠因为其粒径大、圆度好、色彩丰富、光泽强等优点,在珍珠市场上占据了较大份额。目前关于彩色淡水有核珍珠的致色机理尚没有一致的结论,且关于该致色物质如何使淡水有核珍珠呈现多种颜色的研究较少。基于此研究现状,选取多... 详细信息

淡水有核珍珠因为其粒径大、圆度好、色彩丰富、光泽强等优点,在珍珠市场上占据了较大份额。目前关于彩色淡水有核珍珠的致色机理尚没有一致的结论,且关于该致色物质如何使淡水有核珍珠呈现多种颜色的研究较少。基于此研究现状,选取多种颜色的淡水有核珍珠进行激光拉曼光谱与色度学研究。拉曼光谱研究发现样品具有三种不同的C—C与C C峰,且表现出对应关系:1123~1125 cm^(-1)处的C—C峰常与1506~1509 cm^(-1)处的C C峰同时出现;1132~1134 cm^(-1)处的C—C峰常与1522~1523或1525 cm^(-1)处的C C峰同时出现;1128~1131 cm^(-1)处的C—C峰常与1506~1509与1520~1523或1525 cm^(-1)的C C双重峰同时出现。依据拉曼光谱中C C键峰的差异将全部样品分为P、T、G、P+T、T+G、P+G共6种类型。结合样品的色度学参数,在同类型样品中,建立亮度L或饱和度S与其拉曼光谱中CO_(3)/C—C峰面积比的相关性,发现P型珠的亮度L与CO_(3)/C—C峰面积比有明显的正相关性,而P、T、G型珠的饱和度S都与CO_(3)/C—C峰面积比有明显的负相关性,证实三种不同的C—C与C C峰是由不同的致色物质所致。并根据拉曼谱峰将彩色淡水有核珍珠中的致色有机物归属为线性多烯类分子。线性多烯分子的拉曼峰位随着有序度的增加而红移,拉曼峰位更靠近红外区的线性多烯分子的碳骨架更长更直,这导致不同类型样品的拉曼光谱中C—C与C C的峰有所区别。此外,依据色度学参数对彩色淡水有核珍珠进行颜色系列的划分。将色调角h∈(0,15)的珍珠归为红色系列;将色调角h∈(15,45)的珍珠归为黄色系列;将色调角h∈(335,360)的珍珠归为紫色系列。

关键词：淡水有核珍珠拉曼光谱色度学峰面积比线性多烯

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单壁碳纳米角的制备及电化学应用进展

材料导报 2024年第6期38卷 36-48页

作者：苏咸凯解志鹏张达侯圣平杨斌梁风昆明理工大学真空冶金国家工程研究中心昆明650093 昆明理工大学云南省有色金属真空冶金重点实验室昆明650093 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

单壁碳纳米角(Single-wall carbon nanohorns, SWCNHs)是由单层石墨烯卷曲而成的中空锥状碳纳米材料,通常状态下无法单独存在,一般为以数千根SWCNHs聚集成的球型聚集体,因优异的导电和导热性能、低的密度和大的比表面积而被视为一种极... 详细信息

单壁碳纳米角(Single-wall carbon nanohorns, SWCNHs)是由单层石墨烯卷曲而成的中空锥状碳纳米材料,通常状态下无法单独存在,一般为以数千根SWCNHs聚集成的球型聚集体,因优异的导电和导热性能、低的密度和大的比表面积而被视为一种极具电化学应用前景的碳纳米材料。SWCNHs通常采用激光烧蚀法、电弧放电法和焦耳热法制备,且三种方法的制备过程均未涉及金属催化剂,避免了杂质污染,从而拓宽了其应用领域。在过去20年里,SWCNHs被广泛应用于超级电容器、电化学传感器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池和金属-CO_(2)电池中。众多研究表明,SWCNHs基电化学器件具有高效、稳定、安全的优势,推动SWCNHs的工业化量产和在电化学领域的规模化应用对国家新能源和高端制造业的发展具有重要意义。本文概述了SWCNHs的结构、特性和制备方法,回顾了SWCNHs在电化学领域的研究进展,并对SWCNHs未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

关键词：单壁碳纳米角结构特性电化学纳米材料

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负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板的吸声性能

复合材料学报 2024年第4期41卷 2157-2166页

作者：孔维凡付涛昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为了改善传统蜂窝夹层板结构的吸声特性,提出了一种负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构,该结构上面板为微穿孔板,夹芯层为负泊松比内凹六边形蜂窝,其由19个具有内延伸管的单元腔体谐振器构成。采用COMSOL仿真软件对负泊松比内凹六边形蜂... 详细信息

为了改善传统蜂窝夹层板结构的吸声特性,提出了一种负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构,该结构上面板为微穿孔板,夹芯层为负泊松比内凹六边形蜂窝,其由19个具有内延伸管的单元腔体谐振器构成。采用COMSOL仿真软件对负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构在500~950 Hz频率范围内进行吸声系数的计算,并运用B&K驻波管测量系统对仿真结果的有效性进行了验证。在保持负泊松比内凹六边形蜂窝胞元结构不变的前提下,研究了胞元参数对蜂窝夹层板结构吸声系数的影响,研究结果表明:当胞元倾角增大、内延伸管孔隙率减小、腔体壁厚减小时,结构的吸声性能增强;此外,腔体深度的增加和内延伸管管长的增加都会导致共振频率向更低频方向移动,其中腔体深度的改变更明显。在500~950 Hz频率范围内,该结构比传统蜂窝夹层板结构的平均吸声系数提升了5.64%,表明负泊松比内凹六边形蜂窝夹层板结构在低频范围内具有更优的吸声性能。

关键词：负泊松比吸声结构吸声系数夹层板腔体谐振器

仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料的低频宽带吸声性能

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复合材料学报 2024年第6期41卷 3290-3299页

作者：孔维凡付涛昆明理工大学机电工程学院昆明650500

针对目前亥姆霍兹共振器低频吸声效果不理想的问题,提出了一种仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料结构,将阶梯式圆孔引入亥姆霍兹共振器的颈管,同时改变传统的负泊松比内凹夹芯结构,使结构在不改变整体尺寸的前提下,有效地为吸声器提供低频... 详细信息

针对目前亥姆霍兹共振器低频吸声效果不理想的问题,提出了一种仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料结构,将阶梯式圆孔引入亥姆霍兹共振器的颈管,同时改变传统的负泊松比内凹夹芯结构,使结构在不改变整体尺寸的前提下,有效地为吸声器提供低频吸声所需的声阻抗,从而降低共振频率。利用有限元软件COMSOL 6.1对结构进行了仿真并通过驻波管吸声测试实验进行了验证,实验与仿真的结果具有较高的一致性。结果表明:仿蝴蝶弧形共振腔型声学超材料结构可以有效降低亥姆霍兹共振器的吸收峰值频率,使该结构在650~1050 Hz频率范围内有着优秀的吸声性能,平均吸声系数大于0.9,实现了对声波的准完美吸收。吸声结构在740 Hz共振吸收系数峰值为0.962509,此时结构的厚度仅为吸收峰频率对应波长的1/15,体现了其深亚波长尺寸的特征。当结构的高度为30 mm时,仍有一个较宽的吸声频带,带宽比为62%(吸声系数>0.5)。不同仿蝴蝶弧形负泊松比的胞元参数对吸声性能也有一定的影响,当弧形胞元的圆弧半径r为11.8 mm、阶梯式圆孔的阶梯数n为4及阶梯式圆孔管径da和管长la为试件尺寸时,可以使亥姆霍兹共振器在低频宽带条件下有着优秀的吸声性能。

关键词：阶梯式圆孔亥姆霍兹共振器仿蝴蝶弧形低频宽带吸声结构夹层板

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基于球形底模的铝合金自冲铆接工艺多元回归模型

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焊接学报 2024年第7期45卷 59-66页

作者：张子豪曾凯张洪申邢保英丁燕芳田海昆明理工大学机电工程学院昆明650500

针对低延展性铝合金薄板材料自冲铆接成形过程易出现裂纹问题,提出了一种基于球形底模的自冲铆连接工艺.针对7075铝合金材料,采用Box-Behnken Design响应面试验方法,开展自冲铆接头工艺试验研究,确定最优工艺参数.以铆钉长度,冲头速度... 详细信息

针对低延展性铝合金薄板材料自冲铆接成形过程易出现裂纹问题,提出了一种基于球形底模的自冲铆连接工艺.针对7075铝合金材料,采用Box-Behnken Design响应面试验方法,开展自冲铆接头工艺试验研究,确定最优工艺参数.以铆钉长度,冲头速度和冲头行程作为输入变量,接头的失效载荷和能量吸收值为响应值,建立基于球形底模的自冲铆接工艺多元非线性回归模型,并进行试验验证.结果表明,采用球形底模在保证接头强度下有效抑制自冲铆接头机械内锁区裂纹的产生;应用回归模型得到的理论预测值与试验值之间的相对误差较低,回归模型具有较高的可靠性;同时,单因素分析表明,铆钉长度对接头静力学性能的影响最大;交互作用分析中,铆钉长度和冲头行程的交互作用对失效载荷和能量吸收值的影响最为显著.最后通过NSGA-Ⅱ遗传算法确定最优工艺参数组合.

关键词：球形底模自冲铆接 7075铝合金回归模型力学性能

偏高岭土基地聚合物对水泥固化红黏土的改善机制

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材料导报 2024年第8期38卷 141-147页

作者：王志良陈玉龙申林方施辉盟昆明理工大学建筑工程学院

为了研究偏高岭土对水泥固化红黏土的改善效果，开展了三种组合（纯水泥、水泥+偏高岭土以及水泥+偏高岭土+水玻璃）的红黏土固化试验。基于固化剂化学组分和固化土的干密度、pH值以及物相成分等，研究了新型复合碱激发体系作用下偏高... 详细信息

为了研究偏高岭土对水泥固化红黏土的改善效果，开展了三种组合（纯水泥、水泥+偏高岭土以及水泥+偏高岭土+水玻璃）的红黏土固化试验。基于固化剂化学组分和固化土的干密度、pH值以及物相成分等，研究了新型复合碱激发体系作用下偏高岭土对水泥固化红黏土的作用机理。研究表明：当水泥、偏高岭土和水玻璃掺入比分别为12%、5%和3%时，红黏土固化效果最佳，相比于纯水泥固化土其强度提高了2.82倍。在n（SiO2）/n（Al2O3）从2.53增加至4.05过程中，固化土强度发展较快，随后逐渐趋于稳定。由于水泥水化生成的Ca2+能够平衡固化体系中的部分负电荷，在n（Na2O）/n（Al2O3）较小的情况下固化土强度得到了显著提升。最后通过固化土微观形貌及主要物相组成发现，新型复合碱激发体系的试样中含有无定形地聚物凝胶且主要物相特征峰峰值有所降低，说明产生了更多的地聚合凝胶产物。

关键词：红黏土地聚合物偏高岭土无侧限抗压强度土体加固