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常见结构材料低温性能研究进展

航空材料学报 2024年第2期44卷 72-86页

作者：周俊键张学习钱明芳李爱滨耿林哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展,对低温材料的要求越来越高,低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能,归纳不同晶体... 详细信息

随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展,对低温材料的要求越来越高,低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能,归纳不同晶体结构、合金种类、合金元素等因素对结构材料的低温强度、塑性与韧性等力学性能的影响及低温变形和强韧化机理,介绍不同种类低温结构材料在国内外重要领域的应用,提出了低温材料未来的研究展望。

关键词：低温性能钢钛合金铝合金铝基复合材料树脂基复合材料

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C/SiC-BN复合材料的制备及氧化行为

无机材料学报 2024年第7期39卷 779-786页

作者：姜灵毅庞生洋杨超张悦胡成龙汤素芳沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 中国科学院金属研究所沈阳110016

C/SiC复合材料作为一种高温结构材料,在航空航天热防护领域具有广泛的应用前景。然而,该材料的中低温抗氧化性能相对较差,制约了其在更广泛领域的应用。本研究采用料浆抽滤工艺,通过调节料浆中陶瓷含量在纤维增强体中引入不同含量的抗... 详细信息

C/SiC复合材料作为一种高温结构材料,在航空航天热防护领域具有广泛的应用前景。然而,该材料的中低温抗氧化性能相对较差,制约了其在更广泛领域的应用。本研究采用料浆抽滤工艺,通过调节料浆中陶瓷含量在纤维增强体中引入不同含量的抗氧化组元BN,再通过反应熔体渗透法制备C/SiC-BN复合材料。系统研究了不同BN含量对复合材料结构组成及抗氧化行为的影响,并分析相关氧化机理。研究结果表明:引入BN颗粒显著降低了C/SiC的开口孔隙率,并明显提高了C/SiC的起始氧化温度。引入质量分数3%BN时,C/SiC-BN复合材料(B3样品)的抗氧化性能最优,其在900、1200和1500℃静态氧化1 h的质量损失率分别为0.009%、–0.301%、–0.596%,显著优于C/SiC。1500℃氧化后,B3样品的强度保持率最高,达到52%。900℃氧化时,C/SiC-BN复合材料主要经历C相和BN相的氧化,以O_(2)扩散反应控制的缓慢失重为主;1200℃氧化时,C相和BN相氧化速率加快,SiC发显著氧化,生成的B_(2)O_(3)、硼硅酸盐和SiO_(2)等氧化产物减缓了O_(2)的扩散速率,减小了基体碳的损伤;1500℃氧化时,SiC氧化速率加快,生成的SiO_(2)在复合材料表面形成的连续氧化膜阻碍了O_(2)的向内扩散。B_(2)O_(3)、CO等气体产物溢出及持续生成SiO_(2)主导了整个氧化过程。

关键词：料浆浸渍 C/SiC BN 微观结构氧化行为

基于深度迁移学习的复杂机场场景飞机目标检测方法

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光子学报 2024年第4期53卷 221-231页

作者：钟聃李铁虎李诚西北工业大学自动化学院西安710129 西北工业大学材料学院西安710072 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119

提出了一种改进的深度学习模型,旨在解决检测问题。首先基于迁移学习,微调预训练模型,提高了模型在有限的飞机数据集中的特征提取能力。其次,融入调整模块以增加深层特征图的感受野,提升模型的鲁棒性。引入特征金字塔网络,融合不同尺度... 详细信息

提出了一种改进的深度学习模型,旨在解决检测问题。首先基于迁移学习,微调预训练模型,提高了模型在有限的飞机数据集中的特征提取能力。其次,融入调整模块以增加深层特征图的感受野,提升模型的鲁棒性。引入特征金字塔网络,融合不同尺度的特征信息,进一步增强多尺度特征提取能力。最后,优化了检测头,融合轻量化的分类和回归并行分支,平衡了目标检测的准确性和实时性。构建了易于拓展的Aeroplane数据集,并对所提方法进行了实验验证。结果表明,所提模型在单架飞机、相互遮挡的飞机和小飞机的检测中平均精度分别提高了4.9%、4.0%和4.4%。所提方法在不同环境下表现优于其他经典方法,包括各类遮挡和夜间、雾天等复杂场景,具有良好的场景鲁棒性。

关键词：深度学习飞机目标检测迁移学习机场场面特征金字塔网络

MOF基单原子催化剂用于CO_(2)还原的研究进展

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北京工业大学学报 2024年第2期50卷 216-229页

作者：贾宇桐周阿武赵琛张岩张更新谢亚勃李建荣北京工业大学环境与生命学部北京100124 北京工业大学材料与制造学部北京100124

CO_(2)资源化利用是实现“双碳”目标的重要途径之一。金属有机框架(metal-organic frameworks,MOF)材料具有高孔隙率、可调节的功能、丰富的活性位点和潜在锚定位点等优点;单原子催化剂(single-atom catalysts,SAC)有独特的电子结构和... 详细信息

CO_(2)资源化利用是实现“双碳”目标的重要途径之一。金属有机框架(metal-organic frameworks,MOF)材料具有高孔隙率、可调节的功能、丰富的活性位点和潜在锚定位点等优点;单原子催化剂(single-atom catalysts,SAC)有独特的电子结构和最大化金属利用率的优点。结合二者的优势,MOF基单原子催化剂在光/电催化CO_(2)还原反应中表现出良好的应用前景。系统地总结了MOF基单原子催化剂在光/电催化CO_(2)还原中的最新研究进展,主要分为2个部分:纯MOF固定的SAC和MOF衍生的SAC,分别探讨了各种制备策略和原理及在光/电催化CO_(2)还原中展现的独特优势,并从理化特性上分析了材料性能优势的成因。最后对以MOF基材料为光/电催化CO_(2)还原催化剂的研究进行了总结和展望。

关键词：二氧化碳还原金属有机框架(MOF) 单原子催化剂(SAC) MOF衍生物光催化电催化

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双相氢分离合金膜研究进展

稀有金属 2024年第7期48卷 999-1013页

作者：朱一凡李自来杨波史晓斌丁晓丽李永涛安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243032

传统制氢成品往往含有不同程度的杂质气体,氢分离提纯已成为生产高纯氢的重要环节,膜分离技术具有环境友好、经济可行、适应性强等优点。从氢分离膜的种类、分离机制和制备方法出发,综述了双相氢分离合金膜研究进展,介绍了金属固溶体和... 详细信息

传统制氢成品往往含有不同程度的杂质气体,氢分离提纯已成为生产高纯氢的重要环节,膜分离技术具有环境友好、经济可行、适应性强等优点。从氢分离膜的种类、分离机制和制备方法出发,综述了双相氢分离合金膜研究进展,介绍了金属固溶体和氧化物颗粒分别作为第二相类型的研究进展,接着引出双相氢分离合金膜的制备工艺,论述了普通铸造的特点、局限和进展,总结了定向凝固工艺对显微组织、透氢性能和抗氢脆性能的影响,在此基础上总结对比了常用氢分离纯金属以及不同工艺处理的双相合金氢渗透性能。最后指出,双相氢分离合金膜具有较高的催化性能、合理的渗氢性能和良好的耐久性能,具有很好的应用前景,发展潜力很大。通过进一步调整合金元素含量和控制相组成,可以获得综合性能优良的氢分离合金膜,有望成为未来分离提纯氢气的可靠材料。

关键词：氢分离合金膜双相合金定向凝固

原位合成Si/(SiO+Ag)复合负极材料及其电化学性能

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精细化工 2024年第1期41卷 107-113页

作者：王帅唐梦蔡振飞曹瑞马扬洲宋广生安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243000

将微米Si和纳米Ag_(2)O进行机械球磨,通过原位固相反应合成了Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)],以沥青为碳源采用高温煅烧法制备了碳包覆Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)-C]。采用XRD、XPS、SEM、TEM对复合材料进行了表征,测试了其电化学性能。结果... 详细信息

将微米Si和纳米Ag_(2)O进行机械球磨,通过原位固相反应合成了Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)],以沥青为碳源采用高温煅烧法制备了碳包覆Si基复合材料[Si/(SiO+Ag)-C]。采用XRD、XPS、SEM、TEM对复合材料进行了表征,测试了其电化学性能。结果表明,微米Si和纳米Ag_(2)O在球磨破碎过程中原位形成Si O和Ag颗粒,并附着在基体Si上,两种复合材料都展现出良好的倍率性能,在低电流密度(0.12 A/g)下Si/(SiO+Ag)和Si/(SiO+Ag)-C循环5次后分别表现出1422和1039 mA·h/g的可逆比容量,而在高电流密度(2.40 A/g)下仍能获得672和393 mA·h/g的可逆比容量;当电流密度再次恢复到0.12 A/g时,可逆比容量可恢复到1329和961m A·h/g,Si/(SiO+Ag)-C表现出更好的循环稳定性,经80次循环后可逆比容量仍稳定在943 m A·h/g,其突出的倍率性能归因于微米Si的颗粒细化以及球磨过程中原位反应形成纳米Ag颗粒导电特性,而循环稳定性的提高与原位形成Si O和包覆碳构成的双相缓冲结构有关。

关键词：锂离子电池复合材料 Si负极材料固相反应机械化学功能材料

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锂离子电池硅合金负极材料的研究进展

稀有金属 2024年第6期48卷 843-857页

作者：曹瑞王帅吴沁宇马子洋马扬洲宋广生安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243000

锂离子电池(LIBs)作为一种二次可充电电池,由于其平均输出电压高、能量密度大、自放电性低以及无记忆效应等优势而被广泛应用于3C电子产品、商业储能电站以及新能源动力交通工具等领域。目前LIBs中的石墨负极材料已经被开发接近其理论... 详细信息

锂离子电池(LIBs)作为一种二次可充电电池,由于其平均输出电压高、能量密度大、自放电性低以及无记忆效应等优势而被广泛应用于3C电子产品、商业储能电站以及新能源动力交通工具等领域。目前LIBs中的石墨负极材料已经被开发接近其理论比容量极限(372 mAh·g^(-1)),亟需寻找高容量负极材料。半导体硅(Si)材料由于极高的比容量、合适的脱/嵌锂电位以及丰富的储量等众多优势被认为是当下最有潜力的负极材料之一。但硅负极材料也面临较大的体积膨胀、导电性差等诸多挑战,阻碍了其进一步商业化应用。针对Si负极存在的问题,Si合金负极是通过引入合金化元素来改善Si的导电性并作为缓冲相来抑制Si的体积膨胀,从而实现Si合金负极电化学性能的提升。根据组元数目将Si合金分为二元、三元以及多元体系,综述了其作为LIBs负极方面的研究进展,着重分析Si合金化策略对于电化学性能的影响以及机制研究,总结并展望Si合金负极新材料及未来改性技术,期待加快高能密度锂离子电池Si合金负极的商业化应用。

关键词：锂离子电池(LIBs) Si负极合金化元素电化学性能

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采集人体能量的压电能量收集器研究进展

精细化工 2024年

作者：姜睿朵永超张曙林金欣钱晓明王闻宇天津工业大学材料科学与工程学院天津工业大学纺织科学与工程学院

采集人体能量的压电能量收集器具有可持续性、便携性、环保型和经济性等优势，已引起了广泛关注。该文综述了压电能量收集器在人体能量采集领域的最新研究进展，包括用于人体能量采集的压电能量收集器的设计、更适用于穿戴或植入的压电... 详细信息

采集人体能量的压电能量收集器具有可持续性、便携性、环保型和经济性等优势，已引起了广泛关注。该文综述了压电能量收集器在人体能量采集领域的最新研究进展，包括用于人体能量采集的压电能量收集器的设计、更适用于穿戴或植入的压电材料的选择、以及新工艺对人体压电能量收集器性能的改善等。在传统能源日益匮乏的今天，人们对能量收集器的环保性以及可自供能的穿戴设备提出了更高的要求，未来的人体用压电能量收集器将面临更多的机遇与挑战，应着眼于新材料、新技术、新工艺的开发，推动压电能量收集器的发展，使其能更好地适应不同的应用，提高人体能量收集效率。

关键词：压电悬臂梁 MEMS 纳米 3D打印

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增材制造形状记忆合金的最新进展

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2045-2073页

作者：杨雨茜高卫红孙斌傅宇东孟祥龙哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

增材制造(AM)作为一项革命性技术,能够以前所未有的自由度制造复杂的形状记忆合金(SMA)部件,从而为现代制造业的发展以及传统制造业的转型提供巨大契机。本篇综述从微观结构、性能和前景的角度阐明增材制造形状记忆合金的研究进展,为制... 详细信息

增材制造(AM)作为一项革命性技术,能够以前所未有的自由度制造复杂的形状记忆合金(SMA)部件,从而为现代制造业的发展以及传统制造业的转型提供巨大契机。本篇综述从微观结构、性能和前景的角度阐明增材制造形状记忆合金的研究进展,为制备具有高性能和多功能性的理想材料拓宽思路。改变扫描参数能够有效调控打印过程中独特的微观组织——外延凝固形成的柱状晶粒。在析出相、位错、孪晶与层错等微观结构的综合影响下可获得优异且稳定的形状记忆效应与超弹性。最后,仍需要在材料、技术、性能和方法等方面取得进一步突破,以促进增材制造形状记忆合金在各行业中的应用。

关键词：形状记忆合金增材制造外延凝固马氏体转变工艺参数控制