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Al2O3改性等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的异物损伤行为及失效机理（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期 2289-2303页

作者：王梓帆范佳锋康楷雯吴健刘敏周克崧张乾张志波李小强张小锋西安理工大学应用化学系广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东省先进金属材料制造与成型重点实验室

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）热障涂层的耐冲蚀性能，采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al2O3。系统研究热障... 详细信息

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）热障涂层的耐冲蚀性能，采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al2O3。系统研究热障涂层的异物损伤行为，并采用第一性原理计算对α-Al2O3/c-ZrO2界面进行研究。结果表明，PS-PVD、大气等离子喷涂（APS）和电子束-物理气相沉积（EB-PVD）热障涂层的冲蚀质量损失率分别为324、248和139μg/g，而Al2O3改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀质量损失率降至199μg/g。此外，在Al2O3/ZrO2-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高（3.88 J/m2），远高于ZrO2/Ni（2.011 J/m2），使界面结合性能得以提高。

关键词：热障涂层等离子喷涂-物理气相沉积 Al2O3改性外来异物损伤第一性原理

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钒微合金化对中锰热成形钢氢脆敏感性的影响

钢铁钒钛 2024年第3期45卷 169-175页

作者：刘浩王贞张施琦葛锐贾涓刘静武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北省海洋工程材料及服役安全工程技术研究中心深圳大学材料学院

利用慢应变速率拉伸、氢渗透以及氢显试验，结合SEM、TEM、EBSD分析，研究了0.12%钒对中锰热成形钢氢脆敏感性的影响。结果表明，钒微合金化对中锰热成形钢氢脆敏感性具有双重影响：一方面，钒不仅显著细化晶粒、析出了大量的纳米级含... 详细信息

利用慢应变速率拉伸、氢渗透以及氢显试验，结合SEM、TEM、EBSD分析，研究了0.12%钒对中锰热成形钢氢脆敏感性的影响。结果表明，钒微合金化对中锰热成形钢氢脆敏感性具有双重影响：一方面，钒不仅显著细化晶粒、析出了大量的纳米级含钒碳化物，使钢中的氢陷阱密度大幅增加，有效抑制了氢向铁素体/马氏体界面的富集，而且添加钒后长条状铁素体明显减少、小角度晶界占比增加，可进一步抑制裂纹的连续扩展，从而降低试验钢的氢脆敏感性；但另一方面，钒使钢中马氏体含量增加，会在一定程度上增加氢脆发生的风险。在常规的热成型工艺下，钒微合金化产生的有益作用更为显著，使含钒试验钢具备更优异的氢脆抗力。

关键词：中锰热成形钢钒微合金化氢脆敏感性氢扩散

波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响

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锻压技术 2024年第1期49卷 106-113页

作者：冯光张恒郜豪杰申依伦太原理工大学机械与运载工程学院山西太原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山西太原030024 太原理工大学先进成形与制造技术中澳联合研究中心山西太原030024

采用传统方法轧制Cu/Al层合板的过程中易出现翘曲变形,新型波纹辊轧制对改善其翘曲变形具有积极作用,为探究波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板的翘曲的影响规律,借助数值模拟方法,研究了轧辊波纹幅值与周期对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响... 详细信息

采用传统方法轧制Cu/Al层合板的过程中易出现翘曲变形,新型波纹辊轧制对改善其翘曲变形具有积极作用,为探究波纹辊辊形参数对轧制Cu/Al层合板的翘曲的影响规律,借助数值模拟方法,研究了轧辊波纹幅值与周期对轧制Cu/Al层合板翘曲的影响。结果表明:对于给定初始厚度的Cu/Al层合板,其翘曲曲率随着波纹幅值的增大先减小后增大,随着波纹周期的增大而增大,其中,波纹幅值为0.2 mm、波纹周期为πmm的波纹辊轧制的Cu/Al层合板的翘曲曲率最小。研究结果可为制备高板形质量的Cu/Al层合板提供技术参考。

关键词：波纹辊轧制 Cu/Al层合板翘曲波纹幅值波纹周期

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热等静压近净成形数值模拟研究现状与展望

机械工程学报 2024年第1期60卷 13-26页

作者：田文卿蔡超郭瑞鹏史玉升华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 太原理工大学材料科学与工程学院太原030024

热等静压是可实现大尺寸复杂高性能零件近净成形的粉末冶金技术,被广泛应用于航空航天、海洋工程等特种领域中面向严苛服役环境的关键零件的成形制造。数值模拟可为复杂高性能零件包套与型芯设计提供科学依据和热-力耦合作用下粉末致密... 详细信息

热等静压是可实现大尺寸复杂高性能零件近净成形的粉末冶金技术,被广泛应用于航空航天、海洋工程等特种领域中面向严苛服役环境的关键零件的成形制造。数值模拟可为复杂高性能零件包套与型芯设计提供科学依据和热-力耦合作用下粉末致密化提供理论支撑,是实现零件形性可控的重要基石。为此,重点综述了热等静压数值模拟的基本概念、发展历程、研究进展、面临问题和发展方向。首先介绍常用有限元数值模拟本构模型类型、特点和模拟效果,概述有限元指导包套逆向设计方法,随后分析有限元模拟中忽略粉末填充密度分布非均匀性等缺点和局限性,介绍考虑粉末颗粒离散特性的离散元-有限元耦合模拟方法与研究进展,最后展望热等静压数值模拟现有方法的瓶颈与未来潜在发展方向,为从事热等静压领域学者快速了解热等静压模拟的研究动态和发展趋势提供有益参考。

关键词：热等静压近净成形数值模拟航空航天复杂高性能

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翘曲板材三维重构及智能化压平的建模研究

工程科学学报 2024年第5期46卷 875-886页

作者：马宝马晓宝兰媛任玉成刘云飞马彦芝王荣军江连运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 中国重型机械研究所股份有限公司西安710018 太原科技大学机械工程学院太原030024

为提高板材压平质量和效率,实现智能化压平,本文采用结构光相机获取翘曲板材点云数据,进行点云分割、点云去噪和点云精简等预处理,利用最小二乘法拟合重构了翘曲板材的三维曲面.采用微分几何的曲面理论计算得到板材的翘曲曲率,提出基于... 详细信息

为提高板材压平质量和效率,实现智能化压平,本文采用结构光相机获取翘曲板材点云数据,进行点云分割、点云去噪和点云精简等预处理,利用最小二乘法拟合重构了翘曲板材的三维曲面.采用微分几何的曲面理论计算得到板材的翘曲曲率,提出基于三维曲面特征的翘曲板材垫铁支点和压下点的优化方法,根据三点弯曲矫平理论得到了压力下和压下位移.翘曲板材三维轮廓的重构方法和翘曲曲率计算模型确定了垫铁位置和压下位置点优化原则,为翘曲板材智能化压平提供了理论模型.理论和实验的结果显示,重构的三维曲面与实际结果吻合,基于重构三维曲面数据计算的压平力与实测结果偏差大约为2.21%,初始平直度17.2 mm·m^(-1),压平矫直后减小为3.28 mm·m^(-1),结果准确,方法可行.

关键词：板材压平结构光视觉三维曲面矫直理论有限元仿真

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三角形编织工艺数字化建模方法

纺织学报 2024年第6期45卷 75-81页

作者：王辉周伟陈一哲龙晚昕王金伙武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 湖北隆中实验室湖北襄阳441000 武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070 江苏新扬新材料股份有限公司江苏扬州225000 厦门理工学院福建省功能材料及应用重点实验室福建厦门361024

三维旋转式编织工艺按角轮缺口数分为三角形、四角形和六角形编织工艺,其中三角形编织工艺研究较少。为探索基于三角形编织工艺的预制体结构,基于Python语言和CATIA开发编织工艺软件,获得预制体几何结构。角轮和交换轮交替旋转,驱动携... 详细信息

三维旋转式编织工艺按角轮缺口数分为三角形、四角形和六角形编织工艺,其中三角形编织工艺研究较少。为探索基于三角形编织工艺的预制体结构,基于Python语言和CATIA开发编织工艺软件,获得预制体几何结构。角轮和交换轮交替旋转,驱动携纱器在底盘中运动,使纱线相互交织形成预制体。对角轮、交换轮、携纱器的编号和运动状态进行数字化编码,研究不同旋转状态下携纱器的交换规律。携纱器轨迹与编织节点高度共同确定了织物空间拓扑结构,采用三次B-spline曲线对纱线空间轨迹进行拟合,建立预制体的参数化几何模型。结果表明:采用三角形编织工艺获得的预制体结构紧凑,织物几何模型与试验样件一致性较好,验证了建模方法的精度。

关键词：三维编织预制体编织算法细观结构模型工艺软件

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钛合金电致塑性本构方程及多物理场耦合分析

机械工程学报 2024年第9期60卷 421-433页

作者：韩建超张孟非王斌国生辉贾燚王涛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 海安太原理工先进制造与智能装备产业研究院海安226600 北京星航机电装备有限公司北京100074

脉冲电流激发的电致塑性效应能够显著提高钛合金的成形能力,而电塑性效应是融合“电-热-结构”多物理场综合作用的结果,构建电辅助有限元模型对于分析其塑性变形行为及优化成形工艺参数具有重要意义。以Ti-6Al-4V合金为研究对象进行不... 详细信息

脉冲电流激发的电致塑性效应能够显著提高钛合金的成形能力,而电塑性效应是融合“电-热-结构”多物理场综合作用的结果,构建电辅助有限元模型对于分析其塑性变形行为及优化成形工艺参数具有重要意义。以Ti-6Al-4V合金为研究对象进行不同电流密度、温度及应变速率下的电辅助拉伸试验;基于Johnson-Cook模型建立一个考虑热效应与非热效应的本构模型,其相关系数R^(2)均高于0.95,平均相对误差低于2%;基于此模型对电脉冲辅助拉伸过程中物理场进行有限元分析,当电流密度为4.19 A/mm^(2)时,随着试样拉伸至颈缩,电流密度相较于初始值升高21.96%,导致标距段内温度梯度明显增大,温差由68.69℃增至95.52℃,与同温度350℃高温试验相比,在应变场上表现为整体均匀程度降低,由于非热效应的作用峰值应力降低了49 MPa,模型预测的应力-应变结果与试验数据相比呈现较高的拟合精度,为进一步研究电辅助成形工艺及电致塑性机理提供了理论方法。

关键词：钛合金电致塑性效应电辅助本构方程多物理场耦合建模

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透明陶瓷闪耀光技术的未来

硅酸盐学报 2024年第3期52卷 737-738页

作者：李江王皓齐建起中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心上海201899 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 四川大学物理学院成都610064

光技术的发展充分体现出“一代材料、一代器件、一代技术”,其中,光学材料是科学前沿大科学工程与民生装备的基础与核心组成部分。透明陶瓷是一种能透过特定波段光线并清晰成像的陶瓷,属于多晶无机光学材料范畴。与传统的光学晶体和光... 详细信息

光技术的发展充分体现出“一代材料、一代器件、一代技术”,其中,光学材料是科学前沿大科学工程与民生装备的基础与核心组成部分。透明陶瓷是一种能透过特定波段光线并清晰成像的陶瓷,属于多晶无机光学材料范畴。与传统的光学晶体和光学玻璃相比,透明陶瓷不但具有结构陶瓷的高强度、高硬度、耐磨耐腐蚀特性,还在制备成本、尺寸以及光功能效应和热性能方面具有优势;尤其是可以采用陶瓷的近净尺寸制备技术,按照实际应用需求,设计特殊的复合结构和复杂构型,从而为光功能系统设计提供极大的灵活性。

关键词：透明陶瓷光学材料结构功能一体化光技术

绿色氧化锆(ZrO_(2))陶瓷饰品材料的光固化3D打印成形研究

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宝石和宝石学杂志（中英文） 2024年第2期26卷 1-13页

作者：武嘉欣刘颖洁蔡滨旭杜兆阳李正中国地质大学(武汉)珠宝学院湖北武汉430074 湖北省珠宝工程技术研究中心湖北武汉430074

彩色氧化锆(ZrO_(2))陶瓷以其丰富的色彩,金属光泽以及优良生物亲和性等特点,在装饰材料以及艺术品领域得到了广泛关注。受限于氧化锆陶瓷的高强度和高硬度,复杂结构陶瓷饰品对模具要求高,成本高周期长,不利于个性化定制。激光立体光刻(... 详细信息

彩色氧化锆(ZrO_(2))陶瓷以其丰富的色彩,金属光泽以及优良生物亲和性等特点,在装饰材料以及艺术品领域得到了广泛关注。受限于氧化锆陶瓷的高强度和高硬度,复杂结构陶瓷饰品对模具要求高,成本高周期长,不利于个性化定制。激光立体光刻(SLA)作为一种无需模具的高精度3D打印技术,在复杂结构设计的个性化陶瓷饰品制造上极具潜力。然而该技术在打印高吸光度、高折射率彩色氧化锆材料方面还存在很多挑战,主要在于深色氧化锆的紫外光吸收性以及高折射率导致的光散射,进而造成固化层厚度小,容易分层甚至难以成形。本文基于SLA技术,以绿色氧化锆为研究对象,在绿色氧化锆光固化陶瓷浆料中引入低折射率SiO_(2)作为紫外光传导介质,降低陶瓷浆料固液界面折射率差值以减少散射,增强紫外光透射,并通过流变力学、光固化动力学、物相结构、致色机理、力学性能等分析,优化打印成形工艺与脱脂烧结工艺,最终确定以15 vol.%SiO_(2)掺入的绿色氧化锆色彩与力学综合性能表现较好。综上,通过在绿色氧化锆陶瓷浆料中加入15 vol.%SiO_(2),在1450℃下烧结可以制备出色彩饱满,力学性能良好的复杂结构陶瓷饰品,满足绿色氧化锆陶瓷首饰在穿戴过程中的审美要求和实用性需求,并为彩色氧化锆陶瓷3D打印成形提供了新思路。

关键词：绿色氧化锆(ZrO_(2))陶瓷陶瓷首饰光固化3D打印

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