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装备机械 2024年第3期 67-72页

作者：刘称意谢小娟胡勇广东科学技术职业学院广东珠海519090 珠海市先进装备制造与材料成型技术重点实验室广东珠海519090 中兴智能汽车有限公司广东珠海51904

介绍了铝合金车身城市客车的发展背景和优点,分析了国内外铝合金车身城市客车的发展现状,以及具体的焊接铝合金车身、栓接铝合金车身、铆接铝合金车身,提出了铝合金车身城市客车存在的主要问题,并展望了发展前景和趋势。

关键词：铝合金客车车身发展研究

大中型球墨铸铁件冒口发热保温覆盖剂的补缩效率试验研究

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铸造 2024年第3期73卷 390-395页

作者：卞青青高运华谢树忠詹春毅陈建丽刘春晶吴维锋黄东冯胜山广东科学技术职业学院广东珠海519090 珠海市先进装备制造与材料成形技术重点实验室广东珠海519090 广东省造型材料工程技术中心广东珠海519180 广东省铸力铸材科技有限公司广东珠海519180

简述了大中型球墨铸铁冒口覆盖剂的性能要求,提出了新的冒口补缩效率表征和测试方法,通过实际生产试用对新型大中型球墨铸铁件冒口发热保温覆盖剂和国内外2家著名公司同类产品进行了系统的对比研究。结果表明:大中型球墨铸铁件冒口新型... 详细信息

简述了大中型球墨铸铁冒口覆盖剂的性能要求,提出了新的冒口补缩效率表征和测试方法,通过实际生产试用对新型大中型球墨铸铁件冒口发热保温覆盖剂和国内外2家著名公司同类产品进行了系统的对比研究。结果表明:大中型球墨铸铁件冒口新型发热保温冒口覆盖剂的发热反应起燃温度、起燃时间、发热速度、发热量和生产成本等得到综合平衡,具有低成本和环境友好的特点;新型覆盖剂中氟盐含量低,冒口根部未见石墨球粗大或球化不良缺陷,对球铁铸件表层的石墨球形态影响很小;新型覆盖剂可使大中型球墨铸铁件的冒口相对补缩效率高达50%,优于对比测试的国内外2家著名公司的同类产品,能较好地满足高端装备大中型球墨铸铁件生产要求;新建立的“冒口相对补缩效率”新指标反映了冒口缩沉总体积和形状(即冒口安全高度)的综合影响,比传统的“冒口补缩效率”更能准确地表征冒口的实际补缩能力和效果。

关键词：球墨铸铁冒口发热保温覆盖剂相对补缩效率

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镍基高温合金增材制造研究进展

材料工程 2024年第2期52卷 1-15页

作者：祝国梁罗桦贺戬田雨生卫东雨谭庆彪孔德成上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200240

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注,被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述,总结了当前存在的问题,提出了未来值得探索的研究领域... 详细信息

镍基高温合金因其优异的高温强度及耐腐蚀、抗氧化性能而备受关注,被广泛应用于航空航天等领域。本文对增材制造镍基高温合金的制备方法、常见牌号以及合金的组织与性能进行了综述,总结了当前存在的问题,提出了未来值得探索的研究领域。金属增材制造技术制备的镍基高温合金具有良好性能,能实现复杂构件精密成形,且制备过程中材料浪费少,有望成为未来航空航天等领域中镍基高温合金构件的重要制备工艺。常见的镍基高温合金增材制造方法有粉末床熔化、定向能量沉积和电弧增材制造等,粉末床熔化被广泛用于制造高精度和复杂零件,但制造速度相对较慢,且设备和材料成本较高。定向能量沉积自由度和灵活性更高,可用于制备功能性梯度材料,但精度较低。电弧增材制造具有较低的设备成本和材料成本,适用于大型零件的快速制造,但其制备的合金表面粗糙度较差,需要进行额外的加工或后处理。在增材制造过程中被广泛研究的镍基高温合金包含IN625,Hastelloy X等固溶强化型和IN718,CM247LC,IN738LC等沉淀强化型高温合金。与传统的铸造和锻造方法相比,增材制造独特的逐层成型、快冷快热的制备过程带来了粗大的柱状晶粒组织和大量细小晶粒的独特微观组织,还形成了独特的熔池组织及位错胞结构。但是,通过增材制造得到的合金一般还需要进行热处理,对晶粒组织、析出相等进行调控,从而影响合金的力学性能。此外,增材制造镍基高温合金的力学性能还与具体制备方法和合金种类有关。尽管目前增材制造已被广泛用于镍基高温合金的制备,但仍面临组织与性能存在各向异性、高性能合金开裂敏感性高以及缺乏相应的规范和标准等问题,将来需要在热处理、专用合金的定制与开发、探索工艺-结构-功能关系以及计算建模等方面深入探索。

关键词：增材制造镍基高温合金微观组织力学性能

航空发动机用高温合金复杂薄壁精密铸件尺寸精度控制技术研究进展

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航空材料学报 2024年第2期44卷 31-44页

作者：崔加裕汪东红肖程波疏达孙宝德官邦丁正一上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240 中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室北京100095

高温合金主要应用于涡轮后机匣、扩压器、预旋喷嘴等航空关键热端部件,采用整体精密铸造技术取代“分体铸造+焊接”成形方法,可减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻质量,是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一。然而复杂薄壁... 详细信息

高温合金主要应用于涡轮后机匣、扩压器、预旋喷嘴等航空关键热端部件,采用整体精密铸造技术取代“分体铸造+焊接”成形方法,可减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻质量,是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一。然而复杂薄壁构件液态精密成型存在尺寸超差难题,导致发动机气动性能降低,装配精度下降,是长期制约我国航空发动机关键构件制造质量的瓶颈问题。本文综述目前国内外在高温合金精密铸造尺寸精度控制方面的研究进展,并对基于数字化和智能化技术的发展趋势进行了前瞻性分析和探讨,未来迫切需要构建液态精密成型数字孪生平台,发展更先进的尺寸变形精准定量智能预测方法以及压蜡模具内腔型面设计理论。

关键词：航空发动机高温合金尺寸精度控制熔模精密铸造复杂薄壁

一种WC-Co/316Lγ射线屏蔽复合材料交替沉积制备方法

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 881-897页

作者：乔春光王中华李博川姜潮湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室长沙410082 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

核工业场景中普遍存在具有极强穿透能力的γ射线,极易造成机器人等智能装备的电路系统故障失效.传统钨、铅等屏蔽材料无法兼顾可加工性、辐射屏蔽性能及结构力学性能,难以同时满足结构承载、屏蔽功能及经济性综合最优的设计目标.基于此... 详细信息

核工业场景中普遍存在具有极强穿透能力的γ射线,极易造成机器人等智能装备的电路系统故障失效.传统钨、铅等屏蔽材料无法兼顾可加工性、辐射屏蔽性能及结构力学性能,难以同时满足结构承载、屏蔽功能及经济性综合最优的设计目标.基于此,本文以316L不锈钢为基体,以WC-Co为功能-结构增强材料,采用定向能量沉积增材制造(DED-AM)技术提出了一种新的WC-Co/316L功能-结构一体化γ射线屏蔽复合材料交替沉积制备方法.首先,研究了WC-Co/316L,316L两种粉末交替沉积工艺,通过优化调控激光功率、扫描速度、粉末配比等工艺参数,制备出WC-Co/316L功能-结构一体化γ射线屏蔽复合材料;其次,对制备出的复合材料进行微观结构与宏观力学性能表征;最后,采用蒙特卡罗粒子输运模拟方法对厚度、WC-Co含量及沉积方式不同的WC-Co/316L复合材料γ射线屏蔽性能进行分析.结果表明,该复合材料的低能γ射线屏蔽率明显提升,且在材料成型过程中增加了形核率并使晶粒细化,显著提高了材料的拉伸强度.本研究可为功能-结构一体化γ射线屏蔽材料制备提供指导.

关键词：增材制造多层交替沉积 γ射线屏蔽 WC-Co/316L

PLA/PBAT/CB防静电包装材料的制备及其性能研究

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中国塑料 2024年第7期38卷 1-8页

作者：何和智黄宗海赖文熊华威华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510000

通过熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的共混物,并添加了不同含量的炭黑(CB)。研究了CB对PLA/PBAT复合材料的微观形貌、流变性能、结晶性能、热稳定性、导电性能和力学性能的影响。结果表明,CB选择性地分... 详细信息

通过熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)的共混物,并添加了不同含量的炭黑(CB)。研究了CB对PLA/PBAT复合材料的微观形貌、流变性能、结晶性能、热稳定性、导电性能和力学性能的影响。结果表明,CB选择性地分布在PBAT相中,且当CB含量高于2%(质量分数,下同)时,相形态发生了明显的变化。复合材料的黏度随着CB含量的增加而增加。随着CB含量的不断增加,PLA的结晶度先下降再上升。CB能小幅度改善复合材料的热稳定性。适量的CB可以提高复合材料的电导率,并保持良好的力学性能,但过量的CB会大幅度地降低韧性。当CB含量为2%时,复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率分别为40.7 MPa、830 MPa和365%,电导率为8.69×10^(-7)S/m,比PLA/PBAT的电导率提升了约8个数量级,该复合材料既具有合适的导电性能,又具有优良的力学性能。提供了一种制备具有导电性能的生物基聚合物复合材料的方法,这将有助于可降解材料在防静电包装领域的实际应用。

关键词：生物可降解复合材料导电性能力学性能防静电包装

体积脉动注塑rPE-HD/rPET混杂体系结构性能演变

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中国塑料 2024年第8期38卷 1-7页

作者：梁济峰瞿金平华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室广州510640

以常见的废弃塑料制品组分高密度聚乙烯(PE-HD)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为实验材料,设置两者的混杂比例为9/1、8/2和7/3,利用螺杆挤出机多次重复熔融再生,并利用体积脉动注塑成型工艺制备增强增韧的混杂塑料回收制品,实现多次回收... 详细信息

以常见的废弃塑料制品组分高密度聚乙烯(PE-HD)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为实验材料,设置两者的混杂比例为9/1、8/2和7/3,利用螺杆挤出机多次重复熔融再生,并利用体积脉动注塑成型工艺制备增强增韧的混杂塑料回收制品,实现多次回收制品力学性能的显著提高。分析了不同注塑工艺对样品微观结构的影响机理,证明了体积脉动注塑成型引入的脉动应力场能有效提高不相容组分间的相容性,诱导掺杂相原位成纤和材料结晶形态的改变,构建互联杂化串晶结构。力学测试结果表明,在PE-HD和PET的混杂比例为9/1时,体积脉动注射成型制备的混杂回收材料屈服强度和冲击韧性达38.7 MPa和165 k J/m^(2),与稳态注射相比有54.8%和3675.7%的提升。混杂比例为7/3时,样品的屈服强度和冲击韧性为31.0 MPa和11.6 k J/m^(2),与稳态注射相比仍有14.8%和216.1%的提升。

关键词：体积脉动注塑成型物理回收高密度聚乙烯增强增韧脉动应力场

光固化成型制备钛酸钡基1-3型压电复合材料

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 154-160页

作者：陈柳莉陈燕纪轩荣广东工业大学机电工程学院省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室广州510006

1-3型压电复合材料作为一种新型的功能材料,具有低介电常数,低声阻抗和高机电耦合系数的优点,常用于制备高灵敏度宽带超声换能器。采用光固化成型技术打印钛酸钡微柱状结构作为1-3型复合材料的压电相,通过优化浆料配方,坯体的平面尺寸... 详细信息

1-3型压电复合材料作为一种新型的功能材料,具有低介电常数,低声阻抗和高机电耦合系数的优点,常用于制备高灵敏度宽带超声换能器。采用光固化成型技术打印钛酸钡微柱状结构作为1-3型复合材料的压电相,通过优化浆料配方,坯体的平面尺寸精度可达到±10μm,烧结后压电微柱的宽度和高度分别为120、330μm,将环氧树脂填充于压电微柱的间隙制备1-3型压电复合材料,研究了不同压电相体积分数(20%~45%)对1-3型压电复合材料电学性能的影响。当压电相体积分数为45%时,压电复合材料的压电常数d33为74 pC/N,机电耦合系数kt为0.48,介电常数εr为1167,介电损耗tanδ为0.023,声阻抗Z为10.43 MRayl(1 Rayl=1 Pa·s/m=10-6MRayl),与钛酸钡陶瓷相比(kt约为0.37,Z为31.64 MRayl),其机电耦合系数提高了30%,声阻抗降低67%。研究结果表明,光固化成型技术制备的压电复合材料兼具高机电耦合系数和低声阻抗的优势,为压电复合材料在高性能超声换能器的应用提供了一种高效、低成本的制备方法。

关键词：光固化成型钛酸钡 1-3型压电复合材料

热塑性纤维素与PVA混溶性的分子动力学模拟

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 155-164页

作者：冯彦洪陈帅杰孙航华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物新型成型装备国家工程研究中心聚合物成型加工工程教育部重点实验室广东省高分子先进制造技术及装备重点实验室

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose, ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料，并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现，... 详细信息

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose, ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料，并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现，随着改性程度增加，ORC与PVA会产生更强烈的相互作用，这促进了组分间的混溶.当ORC的改性程度达到40%后，ORC与PVA的溶解度参数差值为2.02 (J/cm3)1/2,达到混溶条件.根据Flory-Huggins理论确定了醇解度为88%和99%的PVA与ORC的混溶性，结果表明PVA(88%)与ORC的混溶性更好.对共混体系中形成氢键原子的径向分布函数分析发现，醋酸乙烯酯重复单元上的羰基更倾向与ORC形成分子链间氢键，而乙烯醇重复单元上的羟基更倾向形成分子链内氢键，这促使PVA(88%)/ORC共混体系中形成更多的分子链间氢键，从而混溶性更好.研究结果可为ORC/PVA复合材料的制备提供理论指导.

关键词：混溶性氧化还原改性纤维素分子动力学聚乙烯醇

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基于三种单元构型的感知结构功能特性研究

固体力学学报 2024年第4期45卷 508-519页

作者：康利宏朱睿吴国良陈道明张婕江南大学机械工程学院无锡214122 江苏省食品先进制造与装备重点实验室无锡214122 先进技术研究院无锡214122

通过熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)的3D打印技术,制备了晶格结构,在其结构元素表面粘附复合导电材料后,制备了具有感知功能的3D晶格结构(lattice structure sensor,LSS).基于3种单元构型,对不同晶格结构LSS的力学性能与... 详细信息

通过熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)的3D打印技术,制备了晶格结构,在其结构元素表面粘附复合导电材料后,制备了具有感知功能的3D晶格结构(lattice structure sensor,LSS).基于3种单元构型,对不同晶格结构LSS的力学性能与压阻特性展开研究,根据导电复合材料中的导电渗流现象,探究在小范围应变与大变形应变的情况下,不同结构、不同复合材料的LSS压阻特性的规律.结合实验的压缩应力平台数据,找到最适合的晶格结构与LSS复合材料质量分数值,为实现感知结构的变形监测功能提供了可靠的依据.采用先生成3D结构再复合导电复合材料的方法形成功能3D结构,具有结构可控且机械性能良好的优势.其感知结构可用于物体压缩应力的检测,同时也可作为优质缓冲或阻尼材料,有效的吸收振动和能量,因此该研究成果具有较为广阔的应用前景.

关键词：晶格结构 3D打印多孔结构应力平台感知结构压阻传感