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304不锈钢滑动摩擦学行为的分子动力学模拟

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 551-561页

作者：周安刘秀波王权孟元张世宏中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室湖南长沙410004 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002

采用分子动力学模拟方法研究了压入深度与滑动速度对304不锈钢磨损量、摩擦系数、位错演变及剪切应变的影响.结果表明:在较大的压入深度下平均摩擦系数及位错长度明显较高,导致了更严重的塑性变形;在相同的压入深度下较高滑动速度的摩... 详细信息

采用分子动力学模拟方法研究了压入深度与滑动速度对304不锈钢磨损量、摩擦系数、位错演变及剪切应变的影响.结果表明:在较大的压入深度下平均摩擦系数及位错长度明显较高,导致了更严重的塑性变形;在相同的压入深度下较高滑动速度的摩擦力明显升高而位错长度降低,这是由于高速下不锈钢内部位错形核缺乏持续驱动力,从而减轻了不锈钢的变形.此外滑动摩擦过程中产生的摩擦热促进了内应力的释放,导致离散结构位错、多节点位错及位错锁(环)的形成,从而阻碍位错进一步传播并提高不锈钢抗变形能力.本工作中所计算磨损原子数量几乎与滑动距离呈线性正比,符合经典Archard定律.

关键词： 304不锈钢分子动力学模拟滑动摩擦学行为纳米划痕

IN718激光熔覆Co-WC/Cu复合涂层组织与摩擦学性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 741-751页

作者：陈国栋刘秀波刘庆帅周安张世宏中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室湖南长沙410004 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002

为提高IN718高温合金运动部件在极端环境中的服役寿命,采用激光熔覆在其表面制备了Co (S1)、Co-5%WC-5%Cu (S2)和Co-5%WC-15%Cu (S3)(质量分数)这3种耐磨减摩复合涂层,系统分析了复合涂层的显微硬度以及室温(RT)和600℃环境中的摩擦学性... 详细信息

为提高IN718高温合金运动部件在极端环境中的服役寿命,采用激光熔覆在其表面制备了Co (S1)、Co-5%WC-5%Cu (S2)和Co-5%WC-15%Cu (S3)(质量分数)这3种耐磨减摩复合涂层,系统分析了复合涂层的显微硬度以及室温(RT)和600℃环境中的摩擦学性能.结果表明:溶解的WC重新凝固析出碳化物,起到第二相强化的作用,未溶解的WC边缘析出针状物与Co基基体稳固结合.在室温下Cu可以充当固体润滑剂(Cu膜),在600℃下由CuO氧化膜以及Cu膜起减摩作用. 3种涂层的显微硬度均是基体(268.89HV0.5)的1.7倍以上,分别是478.69HV0.5、481.73HV0.5和458.51HV0.5.摩擦学性能明显优于基体,其中S2涂层在室温和600℃环境下均拥有优异的耐磨性,分别提高84.4%和64.9%,减摩效果最好的是S2涂层(RT)和S3涂层(600℃),分别提高26.9%和26.7%.室温下3种复合涂层的磨损行为由氧化和疲劳磨损主导,600℃时由氧化和黏着磨损主导.

关键词： IN718合金复合涂层激光熔覆摩擦学性能高温

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激光熔覆FeCoCrNiMn_(x)高熵合金涂层摩擦学性能的试验研究和分子动力学模拟

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 960-972页

作者：王志文刘秀波杨超敏周海滨张世宏中南林业科技大学材料表界面科学与技术湖南省重点实验室湖南长沙410004 安徽工业大学先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室安徽马鞍山243002

采用激光熔覆技术制备了FeCoCrNiMn_(x)(x=0,0.25,0.50)的高熵合金涂层,系统地研究了添加不同摩尔比的Mn对涂层的显微组织、硬度以及摩擦学性能的影响.采用分子动力学模拟的方法研究了FeCoCrNiMn高熵合金涂层的原子尺度变形和磨损行为.F... 详细信息

采用激光熔覆技术制备了FeCoCrNiMn_(x)(x=0,0.25,0.50)的高熵合金涂层,系统地研究了添加不同摩尔比的Mn对涂层的显微组织、硬度以及摩擦学性能的影响.采用分子动力学模拟的方法研究了FeCoCrNiMn高熵合金涂层的原子尺度变形和磨损行为.FeCoCrNiMn_(x)高熵合金涂层由单一的面心立方晶格(FCC)型固溶体组成.结果表明,Mn的掺杂提高了涂层的减摩性和耐磨性,摩擦系数为0.66的Mn_(0.5)涂层在各涂层中具有最优的减摩擦性能.与基材Q235钢[磨损率为12.2×10^(-5)mm^(3)/(N·m)]和FeCoCrNi涂层[磨损率为4.99×10^(-5)mm^(3)/(N·m)]相比,Mn_(0.5)涂层[磨损率为4.03×10^(-5)mm^(3)/(N·m)]的耐磨性分别提高了66.96%和19.23%.分子动力学模拟结果表明,Mn掺杂通过摩擦诱导的FCC变到HCP(密排六方),掺杂Mn可增强应变硬化.根据位错演化模式确定,Mn_(0.5)涂层的变形机理是相变诱发塑性(TRIP),从而同时提高了涂层的塑性、强度和加工硬化率.

关键词：摩擦学特性高熵合金激光熔覆 Mn元素分子动力学模拟

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吉帕级单轴应力下Mn_(3)Sn单晶的磁化率增强

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物理学报 2024年第12期73卷 359-366页

作者：邓珊珊宋平刘潇贺姚森赵谦毅燕山大学理学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北省微结构材料物理重点实验室秦皇岛066000

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其... 详细信息

如何在室温下实现非共线反铁磁Mn_(3)Sn自旋的调控是一项挑战.本文通过对Mn_(3)Sn单晶施加GPa级单轴应力调控其磁结构,发现随着应力的增大,晶格常数a逐渐减小.此外,GPa级单轴应力下Mn_(3)Sn的磁化率(χ)不同于MPa级单轴应力下的结果,其值不再是一个定值,而是随着应力的增大而增大.当沿[1120]方向施加1.12 GPa应力后,χ达到0.0203μB/(f.u.T);当沿[0110]方向施加1.11 GPa应力后,χ达到0.0332μB/(f.u.T),为未变形样品的2.4倍.进一步的实验结果表明,GPa级的单轴应力打破了kagome晶格的面内六边形的对称性,从而改变Mn原子间的交换相互作用,增强体系的反铁磁耦合作用,使χ不再是一个定值.这一发现将会为反铁磁自旋调控提供新的思路.

关键词：反铁磁单轴应力单晶晶格畸变

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铝镁合金砂带磨削工艺与粘附特性实验研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 42-50页

作者：张峻瑞樊文刚吴志伟李江蒋宇豪北京交通大学机械与电子控制工程学院∥载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室北京100044

铝镁合金以其质量轻、耐腐蚀等良好材料性能,广泛应用于各个领域。针对当前铝镁合金砂轮磨削加工存在的效率低、表面质量难以保证、砂轮表面易发生粘附等问题,提出采用砂带磨削技术对铝镁合金进行加工。为研究铝镁合金砂带磨削工艺规律... 详细信息

铝镁合金以其质量轻、耐腐蚀等良好材料性能,广泛应用于各个领域。针对当前铝镁合金砂轮磨削加工存在的效率低、表面质量难以保证、砂轮表面易发生粘附等问题,提出采用砂带磨削技术对铝镁合金进行加工。为研究铝镁合金砂带磨削工艺规律以及在磨削过程中容易产生的粘附特性问题,运用36、60两种目数的氧化铝陶瓷、碳化硅和锆刚玉砂带进行铝镁合金磨削实验,分析不同磨削压力和砂带转速下的铝镁合金材料去除率、磨削噪声、磨削能耗和砂带材料粘附率的变化规律。结果表明:在相同磨削参数下,3种砂带中锆刚玉砂带因磨料韧性、抗冲击性、锋利程度更优,其材料去除率最高,粘附率最低,但磨削噪声和能耗更大,故在铝镁合金砂带磨削中,如果不考虑噪声和能耗的影响,可选择锆刚玉砂带以提高磨削效率;3种砂带的磨削压力达到20 N后,砂带粘附达到稳定形成阶段,磨屑堵塞磨粒间隙,使材料去除效率降低。这一结论可为铝镁合金砂带磨削压力参数的选取提供参考;在10~30 N、1 500~3 500 r/min的工艺参数范围内,磨削压力和砂带转速对材料去除率、粘附率都有很大影响,但砂带转速对磨削噪声的影响更大,磨削压力对磨削能耗的影响更大。研究结论可为提高铝镁合金砂带磨削效率与质量,降低磨削噪声与能耗提供一定参考。

关键词：铝镁合金砂带磨削工艺规律材料去除粘附特性

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铝车轮铸造模具水冷界面换热系数反算求解

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1495-1505页

作者：董国疆李世德王克奇王海翔王佶毕江燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室秦皇岛066004 中信戴卡股份有限公司秦皇岛066011 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具... 详细信息

铝车轮低压铸造过程中,模具温度场是影响铝液凝固的重要因素。水冷作为铸造模具的主要冷却方式,对模具温度场的影响机理仍不明晰,有待深入研究。本文以铝车轮铸造模具的边模水冷模块为研究对象,设计水冷降温实验并采集水冷过程中的模具温度数据。通过ProCAST及ANSYS分析冷却水流动状态,以实测温度数据为基础进行软件反求解,基于Beck非线性估算法,建立界面换热数值模型。通过对比分析两种界面换热系数求解方式,并正向求解以验证两种求解方式的准确性,以期为铝车轮低压铸造模拟验证提供数据支撑,有望获取冷却水与模具的真实换热系数,并揭示其传热行为和换热机理。

关键词：低压铸造界面传热换热系数模拟仿真

盐碱地改造用高效阻盐材料的制备及其性能研究

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 1126-1134页

作者：张雄朱国鑫吕欣妍同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804

为改良盐碱土壤,制备了一种隔水阻盐性能优异的超疏水颗粒材料,构建隔水阻盐材料与蓄水模式结合的盐碱地改造体系。以大漠砂为芯材,通过表面覆膜进行疏水改性,探究树脂和微纳米辅材掺量对材料疏水性、抗渗性和透气性的影响规律。利用微... 详细信息

为改良盐碱土壤,制备了一种隔水阻盐性能优异的超疏水颗粒材料,构建隔水阻盐材料与蓄水模式结合的盐碱地改造体系。以大漠砂为芯材,通过表面覆膜进行疏水改性,探究树脂和微纳米辅材掺量对材料疏水性、抗渗性和透气性的影响规律。利用微型土柱模拟地下水盐迁移过程,探究材料的隔水性能和阻盐性能。结果表明,在树脂、疏水碳酸钙和纳米二氧化硅掺量分别为1.0%、0.8%和0.2%时,材料接触角达到153.6°,耐静水高度达230 mm,并维持良好的透气性能。在微型土柱模拟试验中,隔水阻盐材料对水分蒸发和盐分上移的抑制作用明显,蒸发抑制率为50%~70%,盐分抑制率大于99%且在20次阻盐循环后维持97.5%以上。

关键词：盐碱地改良超疏水材料隔水阻盐蒸发抑制

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Zn含量对岩盐型高熵氧化物储锂性能的影响

材料研究学报 2024年第7期38卷 508-518页

作者：陈诗洁鲍梦凡林娜杨海琴冒爱琴安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心马鞍山243032 先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室马鞍山243032

用溶液燃烧法制备不同Zn含量的岩盐型高熵氧化物(Co_(0.22)Cu_(0.22)Mg_(0.22)Ni_(0.22)Zn_(0.12))O、(Co_(0.2)Cu_(0.2)Mg_(0.2)^(-)Ni_(0.2)Zn_(0.2))O和(Co_(0.18)Cu_(0.18)Mg_(0.18)Ni_(0.18)Zn_(0.28))O,研究了Zn离子浓度对其电化学性能的影响。结果表明:随着Zn含量的提高这类电极材料的电化学性能随之提高。(Co_(0.18)Cu_(0.18)Mg_(0.18)Ni_(0.18)Zn_(0.28))O电极具有优异的电化学性能,其原因是较高的晶格畸变和氧空位浓度使其本征电导率和锂离子扩散系数略微提高。电流密度为200 mA·g^(-1)时这种材料的初始放电比容量(777.06 mAh·g^(-1))和循环稳定性(循环150圈后容量保持率接近100%)最高,电流密度为3000 mA·g^(-1)时比容量为140.2mAh·g^(-1)时其倍率性能优异,即使电流密度为1000 mA·g^(-1)其循环150圈(比容量198.1 mAh·g^(-1))也表现出最高的循环稳定性。(Co_(0.18)Cu_(0.18)Mg_(0.18)Ni_(0.18)Zn_(0.28))O电极优异的电化学性能和循环稳定性,可归因于Zn元素在氧化还原反应中完全转化,含量较高的Zn提供了更多的容量,适当的氧空位浓度和晶格畸变程度为锂离子传输提供了更多的通道。

关键词：无机非金属材料锂离子电池不同Zn含量岩盐型高熵氧化物晶格畸变协同作用

室温磷光碳点/SiO_(2)复合材料的制备与应用进展

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2220-2235页

作者：金鹏王巍孙争光武艺詹园湖北大学材料科学与工程学院功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室高分子材料湖北省重点实验室武汉430062 武汉纺织大学纺织纤维及制品教育部重点实验室武汉430200

碳点(Carbon dots,CDs)作为发光材料,在传感、信息安全、生物医学等领域具有重要应用潜力。然而,制备光学性能稳定、寿命长、发光效率高的CDs基室温磷光(RTP)材料仍然是一个巨大的挑战。将CDs固定在SiO_(2)载体上构建CDs/SiO_(2)复合材... 详细信息

碳点(Carbon dots,CDs)作为发光材料,在传感、信息安全、生物医学等领域具有重要应用潜力。然而,制备光学性能稳定、寿命长、发光效率高的CDs基室温磷光(RTP)材料仍然是一个巨大的挑战。将CDs固定在SiO_(2)载体上构建CDs/SiO_(2)复合材料,利用CDs与SiO_(2)之间的协同作用,不仅可以提高CDs的分散性,实现CDs稳定的固态荧光;而且还能诱导三重激发态,产生稳定的三重态激子以实现CDs长寿命发光,这对拓展CDs基复合材料的应用领域具有重要意义。本文综述了近年来RTP CDs/SiO_(2)复合材料的制备方法、性能与应用,总结了其发展中存在的问题,并对RTP CDs/SiO_(2)复合材料的发展方向进行了展望。

关键词：发光材料 CDs/SiO_(2)复合材料室温磷光三重态制备方法传感