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Ta含量对ZrTiNbAl系合金钝化膜形成机制和耐腐蚀性的影响

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材料工程 2024年第3期52卷 117-128页

作者：李淑雯张洋马亚玺戴鹏飞张中武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

采用动电位极化、电化学阻抗技术、Mott-Schottky分析和恒电位极化研究(40-x)Zr-30Ti-20Nb-10Al-x Ta(x=0,2,4,原子分数/%,下同,简称Tax合金)高熵合金在0.3 mol/L LiOH溶液中的钝化膜形成机制和耐腐蚀性。结果表明:Ta的适量(2%)加入可... 详细信息

采用动电位极化、电化学阻抗技术、Mott-Schottky分析和恒电位极化研究(40-x)Zr-30Ti-20Nb-10Al-x Ta(x=0,2,4,原子分数/%,下同,简称Tax合金)高熵合金在0.3 mol/L LiOH溶液中的钝化膜形成机制和耐腐蚀性。结果表明:Ta的适量(2%)加入可形成致密氧化膜从而提高合金体系的耐腐蚀性,Ta的过量添加(4%)造成氧空位浓度升高,耐腐蚀性下降。Ta_(2)合金的腐蚀电流密度为49.66 nA/cm^(2),小于Ta0,Ta4合金的腐蚀电流密度(201.40,70.16 nA/cm^(2))。Ta_(2)合金钝化膜内的氧空位点缺陷浓度为9.79×10^(18)cm^(-3),小于Ta0,Ta4合金的氧空位点缺陷浓度(2.13×10^(19),2.05×10^(19)cm^(-3)),具有最致密的钝化膜结构。合金的钝化膜是由ZrO_(2),Nb_(2)O_(5),TiO_(2),Al2O_(3),Ta_(2)O_(5)组成的稳定n型钝化膜。其中,Ta_(2)合金的氧化膜内ZrO_(2),Nb_(2)O_(5),TiO_(2)氧化物含量最高,延缓了原生氧化膜的溶解速度,保护基体不被继续溶解,具有最佳的耐腐蚀性。

关键词：高熵合金显微结构腐蚀钝化膜

钛表面PAMAM-PQQ功能层构建及对心内壁细胞生物学行为的影响

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复合材料学报 2024年第2期41卷 1011-1020页

作者：王义隆黄金全袁娅婷宋思齐陈俊英西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室成都610031

植/介入手术是心血管疾病最主要的治疗手段。器械植入时与血液直接接触及对植入部位造成损伤,从而引起血栓和炎症等并发症。对材料进行表面改性是提高材料生物相容性的主要方法之一。本文通过在碱活化Ti表面固定树状大分子聚酰胺胺(Poly... 详细信息

植/介入手术是心血管疾病最主要的治疗手段。器械植入时与血液直接接触及对植入部位造成损伤,从而引起血栓和炎症等并发症。对材料进行表面改性是提高材料生物相容性的主要方法之一。本文通过在碱活化Ti表面固定树状大分子聚酰胺胺(Polyamido amine,PAMAM),利用PAMAM的氨基基团接枝抗炎、抗氧化分子吡咯喹啉醌(Pyrroloquinoline quinone,PQQ),构建了PAMAM-PQQ功能层,并探究了不同浓度PQQ对材料表面生物相容性的影响。FTIR、XPS和氨基定量证明了PQQ成功接枝到材料表面。SEM、水接触角检测证明了材料表面具有多孔网状结构和高度亲水性。血液实验显示功能层降低了血小板的粘附数量和激活程度,表现出较好的抗凝血能力,其中PQQ浓度为300 nmol/mL时效果最优。细胞静态培养结果显示功能层均提高了内皮细胞和心肌细胞的活性及促进两种细胞的增殖与迁移。氧化损伤实验显示功能层能降低H_(2)O_(2)对内皮细胞和心肌细胞损伤,当PQQ浓度为300 nmol/mL时对两种细胞保护效果最佳。综上所述,在钛表面成功构建了PAMAM-PQQ功能层,该功能层具有良好的血液相容性、细胞相容性及抗氧化损伤能力,有望用于心内植入器械表面改性的研发及应用。

关键词：表面改性吡咯喹啉醌抗凝血细胞相容性抗氧化

退火热处理对Cr_(3)C_(2)-FeCrBSi涂层摩擦磨损性能的影响

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表面技术 2024年第1期53卷 65-77页

作者：姜自滔杨康辛越易新林张世宏王硕煜倪振航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 安徽马钢表面技术股份有限公司安徽马鞍山243000

目的针对冷轧辊表面的循环应力、摩擦磨损的特殊服役环境,设计空气燃料超音速火焰喷涂(HVAF)制备Cr_(3)C_(2)-FeCrBSi复合涂层来提高工件表面的硬度和耐磨性。方法利用HVAF技术在冷轧辊用合金钢板表面制备不同尺寸陶瓷颗粒混合的Cr_(3... 详细信息

目的针对冷轧辊表面的循环应力、摩擦磨损的特殊服役环境,设计空气燃料超音速火焰喷涂(HVAF)制备Cr_(3)C_(2)-FeCrBSi复合涂层来提高工件表面的硬度和耐磨性。方法利用HVAF技术在冷轧辊用合金钢板表面制备不同尺寸陶瓷颗粒混合的Cr_(3)C_(2)-Fe CrBSi的复合涂层,并在600、700、800℃进行退火处理后得到退火态涂层。利用XRD、SEM、显微硬度计、电子拉伸试验机、盘式摩擦磨损试验机和接触疲劳试验机,考察了不同陶瓷含量和不同退火温度下涂层的相组成、组织结构、机械性能、摩擦磨损性能和接触疲劳失效形式。结果喷涂态涂层的显微硬度、结合强度随着Cr_(3)C_(2)含量的增加先上升后下降。当陶瓷相质量分数为10%时,复合涂层最佳,显微硬度、结合强度分别为459.6HV0.3、42.8 MPa。选取Cr_(3)C_(2)(质量分数10%)-FeCrBSi涂层经过退火处理后,涂层的硬度、断裂韧性、抗磨损性能均有提升,其中摩擦因数由原先的0.89降低至0.80~0.75。此外在700℃下退火3 h得到的涂层,显微硬度可达490.3HV0.3,断裂韧性由2.81 MPa·m1/2提升至3.15 MPa·m1/2,磨损率为6.80×10^(-14) m^(3)/(N·m),与喷涂态涂层相比,磨损率降低了15%。喷涂态、退火态涂层的磨损机制均为磨粒磨损。接触疲劳试验结果表明,退火态复合涂层的接触疲劳失效形式主要有剥落和分层,同时剥落失效情况下涂层的接触疲劳寿命更长,可达2.07×10^(5)转。结论 Cr_(3)C_(2)-Fe Cr BSi复合涂层良好的抗磨损和耐接触疲劳性能主要取决于Cr_(3)C_(2)硬质耐磨颗粒的加入。而退火热处理可以促进涂层向平衡态的转变、同时析出的二次碳化物(Cr, Fe)7C3起到沉淀强化的作用,使得退火态涂层具有更好的抗摩擦磨损性能。

关键词： HVAF 冷轧辊退火摩擦磨损接触疲劳

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磁声耦合:物理、材料与器件

物理学报 2024年第5期73卷 1-23页

作者：陈崇马铭远潘峰宋成清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室北京100084

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积... 详细信息

固体中的声波有两种传播方式:一种是声体波,以纵波或横波的形式在固体内部传播;另一种是声表面波,在固体表面产生并沿着表面传播.声波射频技术利用这些声波来截取和处理信号,尤其体现在快速发展的射频滤波器技术中.声学滤波器因其体积小、成本低和性能稳定等多方面的优势,在移动通信等领域得到了广泛应用.受益于成熟的制造工艺和确定的共振频率,声波已逐渐成为操控磁性和自旋的有力手段,这一领域正朝着小型化、超快和节能的自旋电子学器件应用迈进.将磁性材料集成到声学射频器件,也开辟了对声学器件调控方法和性能提升的新思路.本综述首先梳理了各种磁声耦合的物理机制,并在此基础上系统介绍了声控磁化动力学、磁化翻转、磁畴和磁性斯格明子产生及运动、自旋流产生等一系列磁性和自旋现象.同时也讨论了声控磁的逆过程——磁控声波的研究进展,包括声波参数的磁调控和声波的非互易传播,以及基于此开发的新型磁声器件,如磁传感器、磁电天线、可调谐滤波器等.最后展望了磁声耦合未来可能的研究方向和潜在的应用前景.

关键词：磁弹耦合声控磁性磁控声波磁声器件

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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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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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

煤油流量对NiCrBSi-CrSi_(2)涂层微观结构及高温磨损性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 825-833页

作者：王志强刘侠张世宏任奕杨康杨阳薛召露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 安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243002

在12CrMoVG基体上通过超音速火焰喷涂(HVOF)技术,分别采用不同煤油流量制备了NiCrBSi-CrSi_(2)复合涂层。利用XRD、SEM、EDS、Raman、维氏显微硬度计、电子拉伸试验机和高温旋转式摩擦磨损试验机分别表征了不同煤油流量下涂层物相、组... 详细信息

在12CrMoVG基体上通过超音速火焰喷涂(HVOF)技术,分别采用不同煤油流量制备了NiCrBSi-CrSi_(2)复合涂层。利用XRD、SEM、EDS、Raman、维氏显微硬度计、电子拉伸试验机和高温旋转式摩擦磨损试验机分别表征了不同煤油流量下涂层物相、组织结构、力学性能和高温摩擦磨损性能。结果表明:不同煤油流量涂层的物相组成基本相同,均有γ-Ni、Ni_(3)B、Cr_(2)B、CrSi_(2)和Cr_(5)Si_(3),但随着煤油流量的升高,涂层中的CrSi_(2)和Cr_(2)B的部分会分别转变为Cr_(5)Si_(3)和CrB相。涂层显微硬度和结合强度随着煤油流量的升高均呈现先增后减的趋势,孔隙率和磨损率表现出先减后增的趋势。当煤油流量为30 L/h时,粉末熔融效果最好,涂层的孔隙率最低为0.17%,显微硬度(HV0.3)最高达到5576.2 MPa,结合强度最高为59MPa,磨损率最低为2.84×10^(-14)m^(3)·(N·m)^(-1)。磨痕表面产生的Cr_(2)O_(3)、SiO_(2)和NiCr_(2)O_(4)等氧化物以及较高的涂层硬度使得30 L/h的涂层显示出最优的耐高温摩擦磨损性能。涂层的磨损机制以氧化磨损和黏着磨损为主。

关键词：超音速喷涂 NiCrBSi-CrSi_(2)复合涂层煤油流量显微组织高温磨损性能

贻贝仿生聚酚胺涂层固定REDV短肽促内皮化探究

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材料导报 2024年第13期38卷 259-265页

作者：魏嘉佳孟昊天李鹏程王文轩李梦茹涂秋芬西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室成都610031

药物洗脱支架(DES)的发展显著降低了支架的再狭窄率,但引入的药物会不可避免地造成内皮层的损伤,从而影响病灶部位内皮屏障的完整性和功能性。结构完整及功能正常的血管内皮细胞层是维持血管组织稳态以及凝血系统平衡的重要保障。使用... 详细信息

药物洗脱支架(DES)的发展显著降低了支架的再狭窄率,但引入的药物会不可避免地造成内皮层的损伤,从而影响病灶部位内皮屏障的完整性和功能性。结构完整及功能正常的血管内皮细胞层是维持血管组织稳态以及凝血系统平衡的重要保障。使用兼具优良血液相容性及促内皮化功能的涂层对支架进行预处理,是改善血管支架等心血管植入器械并发症的有效策略。本研究选用氧化剂高碘酸钠加速多巴胺自聚合,使其在支架材料表面快速形成聚酚胺涂层PDA,制备方法简单且省时;随后通过迈克尔加成反应点击接枝功能性短肽REDV,构建促内皮化涂层P-REDV,REDV肽接枝效率高且接枝密度大(9.84 ng/cm^(2))。该涂层在体外细胞培养实验中对内皮细胞粘附具有选择性促进作用,同时显示出优异的血液相容性,为解决药物洗脱支架及心血管植入器械延迟内皮化的问题提供了一种新的策略。

关键词：酚胺化学点击接枝促内皮化血管支架 REDV