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高熵合金在激光增材修复中研究应用进展

航空材料学报 2024年第1期44卷 59-71页

作者：李占明王梦璐孙晓峰王瑞王宏宇陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819

将新兴高熵合金材料引入激光增材修复的先进智能制造之中,有望推动新一代材料与制造技术的深度融合发展,大幅提高原材料和能量的利用率,具有广泛的应用领域和极好的发展前景。本文介绍了高熵合金在激光增材修复中的应用现状,指出强度塑... 详细信息

将新兴高熵合金材料引入激光增材修复的先进智能制造之中,有望推动新一代材料与制造技术的深度融合发展,大幅提高原材料和能量的利用率,具有广泛的应用领域和极好的发展前景。本文介绍了高熵合金在激光增材修复中的应用现状,指出强度塑性有待提高、调控工艺有待优化、强化机理有待明确是高熵合金在激光增材修复中拓展应用解决的关键科学问题。探究高熵合金熔覆涂层金属强韧化机制,明确熔覆涂层的材料、工艺、组织结构和宏观性能之间基本对应关系,获取完整有效的高熵合金成分预测方法,创新合金体系设计、优化调整控制工艺,获得适用于极端服役环境且成本低廉的高性能熔覆涂层是未来的主要研究热点和发展趋势。

关键词：高熵合金材料设计工艺优化强化机理激光增材修复

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热固性树脂基复合材料在表面防护领域的研究现状

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材料导报 2024年第1期38卷 233-241页

作者：张永芳艾宇昕刘明黄艳斐周新远王海斗西安理工大学印刷包装与数字媒体学院陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心

热固性树脂因其固化后不溶不融、硬度高、比刚性大、耐高温且成品具有优异的尺寸稳定性，在防护涂料、轨道交通、航空航天等广大应用领域获得了认可。然而，随着材料技术的高速发展，传统热固性树脂的力学性能已难以满足各行各业选用材... 详细信息

热固性树脂因其固化后不溶不融、硬度高、比刚性大、耐高温且成品具有优异的尺寸稳定性，在防护涂料、轨道交通、航空航天等广大应用领域获得了认可。然而，随着材料技术的高速发展，传统热固性树脂的力学性能已难以满足各行各业选用材料的性能要求。针对此类问题，目前的解决方案主要围绕新型热固性树脂的研发和对传统热固性树脂进行改性两方面。改性后的热固性树脂综合性能得到了显著提升，且制备周期较短，在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等领域起着至关重要的作用。本文综述了近年来热固性树脂基复合材料在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等表面防护领域的研究现状，并对其材料种类、防护机理及环境对其性能的影响进行了梳理和总结，探讨了热固性树脂基复合材料未来的发展方向，可为其在接下来的研究中提供理论和技术参考。

关键词：热固性树脂基复合材料改性方法烧蚀磨损腐蚀

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钛合金表面主-被动抑菌改性方法研究进展

表面技术 2024年第1期53卷 1-14页

作者：朱凯悦朱丽娜底月兰王海斗段天南中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 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 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的... 详细信息

钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的医疗器械是提高救治效率的关键。从细菌生长机制出发,将现有金属材料表面抑菌改性方法归纳为两大类:依靠抗菌涂层主动杀菌的改性方式和控制表面润湿性的被动抑制细菌黏附的改性方式。采用主动改性方式,虽然能从根本上杀死细菌,但是在实际应用中这些杀菌剂存在耐药性、成本高、生物毒性等问题。被动改性方式无法直接杀死细菌,一旦表面被细菌定植,就会失去抑菌效果。为了实现医疗器械表面高效、长时、安全的清洁,研究者提出主–被动协同抑菌改性方法,将化学杀菌方法与抗黏附抑菌方法相结合,充分发挥2种方法的优势,这是未来研究的重点。

关键词：钛合金医疗器械表面改性抑菌超疏水表面纳米粒子

冷喷涂温度对Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层微观组织及摩擦学性能的影响

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材料导报 2024年第15期38卷 207-215页

作者：王慧鹏李鹏王喜茂郭伟玲马国政王海斗江西理工大学机电工程学院江西赣州341000 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 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

为改善铜合金运动部件表面的摩擦学性能,采用冷喷涂技术在铜合金基体上制备了Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层,并探究了喷涂温度对涂层微观组织及性能的影响。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层表面与截面微观组织进行了表征,使用电... 详细信息

为改善铜合金运动部件表面的摩擦学性能,采用冷喷涂技术在铜合金基体上制备了Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层,并探究了喷涂温度对涂层微观组织及性能的影响。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对涂层表面与截面微观组织进行了表征,使用电子万能试验机、纳米压痕试验仪、往复式摩擦试验机分别测试了涂层的结合强度、显微硬度和摩擦学性能。研究表明,随着喷涂温度从600℃升高至800℃,Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层内部颗粒的变形量不断增大,颗粒间结合状态明显改善,结合强度提升约4倍,孔隙率降低23%,硬度增加71%,涂层磨损率降低53%。在800℃制备的Cu-Ti_(3)AlC_(2)复合涂层表现出最优的摩擦磨损性能,对其磨损机制进行了具体分析。结果表明,适当升高喷涂温度可有效提高涂层的致密度、力学性能和耐磨性能。

关键词：冷喷涂铜基陶瓷复合涂层微观结构力学性能摩擦学性能

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磁场对合金材料服役性能影响的研究进展

材料导报 2024年第10期38卷 196-208页

作者：周安阳郭伟玲黄艳斐王志远王海斗邢志国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 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

随着我国海洋工程、运载火箭、天地往返等重大战略工程的实施,合金作为各种装备的主要材料,在苛刻工况下的服役性能提升尤为迫切,如合金材料在海洋大气、深海、高原严寒等复杂环境中的防腐性能提升,在高温、重载环境中关键部件的长寿命... 详细信息

随着我国海洋工程、运载火箭、天地往返等重大战略工程的实施,合金作为各种装备的主要材料,在苛刻工况下的服役性能提升尤为迫切,如合金材料在海洋大气、深海、高原严寒等复杂环境中的防腐性能提升,在高温、重载环境中关键部件的长寿命可靠服役,在航空航天、地质钻探环境中的减摩,在高速、高压环境中的力学性能提升等问题,使得实现合金材料高性能、高可靠的研究成为近年来的热点话题。磁场处理区别于传统合金加工方法,为提高合金材料性能提供了新的途径和方法,具有无接触、清洁、降低资源能耗等特点,对合金材料的制备以及加工工艺而言具有极其重要的意义。本文首先从固态和熔融态合金两条路线出发归纳了磁场不同的典型作用机理及其研究进展,梳理分析了磁场处理下凝固过程中的晶体结构以及磁场对固态合金微观组织(包括磁畴、相变和位错)的影响;其次针对磁场对合金性能影响的问题,从力学、摩擦、疲劳性能、耐腐蚀四个方面来阐述,对比分析不同类型、强度、方向的磁场对合金性能的影响效果差异;最后展望了磁场处理合金的未来发展趋势,并提出了亟待解决的问题。

关键词：磁场处理合金机理微观组织性能

SPS制备铜基稀土发光复合材料的微观组织及摩擦学性能

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 460-469页

作者：陈辉康嘉杰于鹤龙宋占永王海斗中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 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 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 中国地质大学(北京)郑州研究院河南郑州451283

以(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)荧光粉和铜粉为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了铜基稀土发光复合材料.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光显微镜、显微硬度计、纳米压痕仪以及磨损试验机等研究了(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)... 详细信息

以(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)荧光粉和铜粉为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了铜基稀土发光复合材料.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光显微镜、显微硬度计、纳米压痕仪以及磨损试验机等研究了(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)含量对铜基复合材料微观组织、物相结构、发光性能、微纳力学性能及摩擦学行为的影响.结果表明:适量(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)的掺入能够细化铜基质相晶粒,从而提高复合材料硬度与耐磨性.当荧光粉掺入的质量分数为5%时,复合材料拥有较高的硬度和最佳的耐磨性;过量的荧光粉会降低材料致密度和组织均匀性,从而导致复合材料硬度和耐磨性下降.

关键词： (Ca Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+) 复合材料微观组织摩擦磨损发光涂层

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航空航天铝合金腐蚀疲劳失效与寿命预测研究进展

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中国有色金属学报 2024年第6期34卷 1893-1913页

作者：张宇鹏王海斗董丽虹金国底月兰郭伟玲黄艳斐哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院超轻材料与表面技术教育部重点实验室哈尔滨150001 陆军装甲兵学院再制造技术国家重点实验室北京100072 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

铝合金具有低密度、高强度、良好的加工性能和焊接性能等众多优点,在航空航天领域得到了广泛的应用。在沿海或海洋环境中服役的航空航天装备,由于海水飞溅、雨水冲刷,一定程度上会受到腐蚀的影响,因此航空航天铝合金面临腐蚀疲劳的服役... 详细信息

铝合金具有低密度、高强度、良好的加工性能和焊接性能等众多优点,在航空航天领域得到了广泛的应用。在沿海或海洋环境中服役的航空航天装备,由于海水飞溅、雨水冲刷,一定程度上会受到腐蚀的影响,因此航空航天铝合金面临腐蚀疲劳的服役条件。本文综述了航空航天铝合金的应用现状,从腐蚀疲劳的失效机理角度,详细总结了腐蚀疲劳裂纹萌生机理、扩展机理以及裂纹的萌生位置和裂纹扩展行为,并对典型航空航天铝合金的腐蚀疲劳性能进行了概述,介绍了近年来在预腐蚀疲劳条件和腐蚀-疲劳交替条件下航空航天铝合金寿命预测的方法。从宏观与微观角度对航空航天铝合金腐蚀-疲劳交替过程进行研究,以及建立更加精准的腐蚀疲劳寿命预测模型是未来研究的重点。

关键词：航空航天腐蚀疲劳裂纹萌生裂纹扩展寿命预测

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新能源汽车碳减排潜力分析

北京理工大学学报 2024年第2期44卷 111-122页

作者：王震坡詹炜鹏孙逢春邓钧君崔丁松黎小慧北京理工大学机械与车辆学院电动车辆国家工程研究中心北京100081

在“碳达峰、碳中和”双碳目标驱动下,新能源汽车凭借其碳减排优势受到了广泛关注.旨在促进新能源汽车碳减排潜力评估的相关研究,从新能源汽车碳排放计量与分析、车网协同优化低碳运行、车辆碳排放总量态势预测等三个方面进行分析与综述... 详细信息

在“碳达峰、碳中和”双碳目标驱动下,新能源汽车凭借其碳减排优势受到了广泛关注.旨在促进新能源汽车碳减排潜力评估的相关研究,从新能源汽车碳排放计量与分析、车网协同优化低碳运行、车辆碳排放总量态势预测等三个方面进行分析与综述,归纳了相关领域最新研究成果,总结各类建模方法优缺点,重点阐述了汽车节能减排核算体系与行业碳排放管理体系等相关成果,并提出新能源汽车碳减排潜力分析研究的发展趋势及未来研究方向.

关键词：新能源汽车碳排放减排潜力

单晶4H-SiC的摩擦诱导化学机械复合加工(FCMM)实验研究

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机械工程学报 2024年第7期60卷 401-410页

作者：张博楠黄辉武民华侨大学脆性材料产品智能制造技术国家地方联合工程研究中心厦门361021 华侨大学制造工程研究院厦门361021

单晶碳化硅(SiC)凭借其优异的材料性能成为下一代电力电子器件和光电子器件的优选衬底材料,但碳化硅的高硬脆性,强化学惰性对其高效精密加工带来了巨大挑战。提出一种基于摩擦诱导化学作用与低硬度磨粒机械作用复合的SiC晶片加工新思路... 详细信息

单晶碳化硅(SiC)凭借其优异的材料性能成为下一代电力电子器件和光电子器件的优选衬底材料,但碳化硅的高硬脆性,强化学惰性对其高效精密加工带来了巨大挑战。提出一种基于摩擦诱导化学作用与低硬度磨粒机械作用复合的SiC晶片加工新思路。跟踪了4H-SiC在不同铁基烧结盘以及不同加工工艺参数下材料去除率随时间的变化;检测了加工后晶片的表面质量及亚表面损伤。实验结果表明摩擦诱导化学机械复合加工方法通过摩擦诱导实现金属与碳化硅的固相化学反应,并利用低硬度磨粒机械去除固相化学反应产物。加工后的亚表面中并未在纳米尺度下观察到晶体变形和晶格缺陷。加工初始阶段的材料去除率最高可达1025nm/min,稳定阶段的材料去除率最高可达385nm/min。工艺参数对加工过程中的固相化学反应速率有着重要的影响,低硬度磨粒实现对化学反应粘附物的机械去除,可以有效提高材料去除率。实验结果证实了本文提出的新型加工思路的可行性,其总体加工效率明显高于现有加工方法,为实现单晶SiC晶片的高效精密加工提供了新的研究思路。

关键词：摩擦诱导固相化学反应化学机械复合加工碳化硅亚表面损伤