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钛合金表面主-被动抑菌改性方法研究进展

表面技术 2024年第1期53卷 1-14页

作者：朱凯悦朱丽娜底月兰王海斗段天南中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的... 详细信息

钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的医疗器械是提高救治效率的关键。从细菌生长机制出发,将现有金属材料表面抑菌改性方法归纳为两大类:依靠抗菌涂层主动杀菌的改性方式和控制表面润湿性的被动抑制细菌黏附的改性方式。采用主动改性方式,虽然能从根本上杀死细菌,但是在实际应用中这些杀菌剂存在耐药性、成本高、生物毒性等问题。被动改性方式无法直接杀死细菌,一旦表面被细菌定植,就会失去抑菌效果。为了实现医疗器械表面高效、长时、安全的清洁,研究者提出主–被动协同抑菌改性方法,将化学杀菌方法与抗黏附抑菌方法相结合,充分发挥2种方法的优势,这是未来研究的重点。

关键词：钛合金医疗器械表面改性抑菌超疏水表面纳米粒子

热固性树脂基复合材料在表面防护领域的研究现状

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材料导报 2024年第1期38卷 233-241页

作者：张永芳艾宇昕刘明黄艳斐周新远王海斗西安理工大学印刷包装与数字媒体学院陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心

热固性树脂因其固化后不溶不融、硬度高、比刚性大、耐高温且成品具有优异的尺寸稳定性，在防护涂料、轨道交通、航空航天等广大应用领域获得了认可。然而，随着材料技术的高速发展，传统热固性树脂的力学性能已难以满足各行各业选用材... 详细信息

热固性树脂因其固化后不溶不融、硬度高、比刚性大、耐高温且成品具有优异的尺寸稳定性，在防护涂料、轨道交通、航空航天等广大应用领域获得了认可。然而，随着材料技术的高速发展，传统热固性树脂的力学性能已难以满足各行各业选用材料的性能要求。针对此类问题，目前的解决方案主要围绕新型热固性树脂的研发和对传统热固性树脂进行改性两方面。改性后的热固性树脂综合性能得到了显著提升，且制备周期较短，在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等领域起着至关重要的作用。本文综述了近年来热固性树脂基复合材料在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等表面防护领域的研究现状，并对其材料种类、防护机理及环境对其性能的影响进行了梳理和总结，探讨了热固性树脂基复合材料未来的发展方向，可为其在接下来的研究中提供理论和技术参考。

关键词：热固性树脂基复合材料改性方法烧蚀磨损腐蚀

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搅拌摩擦沉积增材技术研究现状

机械工程学报 2024年第7期60卷 374-384页

作者：杜文博李晓亮李霞胡深恒朱胜陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

作为一种新兴固相增材制造技术,搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)因其能够形成类似锻造微观结构而引起学者们广泛研究。目前,研究成果多集中于工艺机理、工艺特征和应用等方面。在工艺机理方面,AFSD工艺过程... 详细信息

作为一种新兴固相增材制造技术,搅拌摩擦沉积增材(Additive friction stir deposition,AFSD)因其能够形成类似锻造微观结构而引起学者们广泛研究。目前,研究成果多集中于工艺机理、工艺特征和应用等方面。在工艺机理方面,AFSD工艺过程中过渡区与沉积区的材料流动机制、热量的产生与传递机制、微观结构演变机制和工艺参数-材料流动-热场演变相互作用机制等得到揭示。在工艺特征方面,研究发现AFSD具有固相、近净成型和界面混合等宏观特征,细化和等轴微观特征,这些特征深刻影响AFSD试件在硬度、拉伸等力学性能方面的表现。在应用方面,AFSD适用金属材料在不断拓展,在增材制造、涂层和复合材料制造、修复等领域表现出广泛潜力。综合工艺机理、工艺特征和应用等方面的研究进展,可知对AFSD的探索仍处于初级阶段,其高效率、高质量和低能耗的增材特性赋予其巨大的发展潜力。

关键词：增材制造固相增材制造搅拌摩擦沉积增材制造工艺机理工艺特征应用

SPS制备铜基稀土发光复合材料的微观组织及摩擦学性能

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 460-469页

作者：陈辉康嘉杰于鹤龙宋占永王海斗中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072 中国地质大学(北京)郑州研究院河南郑州451283

以(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)荧光粉和铜粉为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了铜基稀土发光复合材料.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光显微镜、显微硬度计、纳米压痕仪以及磨损试验机等研究了(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)... 详细信息

以(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)荧光粉和铜粉为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了铜基稀土发光复合材料.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光显微镜、显微硬度计、纳米压痕仪以及磨损试验机等研究了(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)含量对铜基复合材料微观组织、物相结构、发光性能、微纳力学性能及摩擦学行为的影响.结果表明:适量(Ca,Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+)的掺入能够细化铜基质相晶粒,从而提高复合材料硬度与耐磨性.当荧光粉掺入的质量分数为5%时,复合材料拥有较高的硬度和最佳的耐磨性;过量的荧光粉会降低材料致密度和组织均匀性,从而导致复合材料硬度和耐磨性下降.

关键词： (Ca Sr)AlSiN_(3):Eu^(2+) 复合材料微观组织摩擦磨损发光涂层

激光增材制备Ti-6Al-4V/TiC金属陶瓷熔覆层组织与性能强化

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材料工程 2024年第5期52卷 83-92页

作者：范战争任维彬方世源王玉江江苏理工学院机械工程学院江苏常州213001 北京特种工程设计研究院北京100076 陆军装甲兵学院北京100072

Ti-6Al-4V合金因具有良好的强度、塑性、韧性、耐蚀性以及可焊性,在航空航天以及化工装备制造领域具有广泛应用,但其硬度以及耐磨性不高等性能短板,一定程度上限制了其摩擦磨损工况下的服役寿命。本研究基于激光熔覆优化工艺方法,增材... 详细信息

Ti-6Al-4V合金因具有良好的强度、塑性、韧性、耐蚀性以及可焊性,在航空航天以及化工装备制造领域具有广泛应用,但其硬度以及耐磨性不高等性能短板,一定程度上限制了其摩擦磨损工况下的服役寿命。本研究基于激光熔覆优化工艺方法,增材制备具有TiC添加相的Ti-6Al-4V合金同质金属陶瓷熔覆层,表征并验证TiC增强相对熔覆层组织以及基本力学性能的强化作用。结果表明:熔覆层主要物相包括α-Ti,β-Ti以及TiC,其中TiC在熔覆层内过饱和析出,且受熔覆层不同位置过冷度差异影响,析出的TiC在熔覆层顶部以细小的颗粒状为主,而在熔覆层中部则主要呈树枝及花瓣状析出,熔覆层底部新增了麦穗状的析出形状,而稀释区则未见明显TiC析出。熔覆层平均显微硬度为530HV0.5,较基体提升了61%;在35 N载荷下,熔覆层平均摩擦因数为0.3583,较基体降低了11%,体积磨损率约为基材的87%,磨损形式为黏着磨损和磨粒磨损。

关键词：激光熔覆 Ti-6Al-4V TiC 熔覆层组织与性能

原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料的制备及其摩擦学性能

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摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 280-291页

作者：宋占永王红美于鹤龙尹艳丽周新远郭永明陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 天津大学材料科学与工程学院天津300072

以Ti、Al、B和凹凸棒石矿物粉体为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料,借助扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、显微硬度计和纳米压痕仪等研究了凹凸棒石矿物对原位Ti基... 详细信息

以Ti、Al、B和凹凸棒石矿物粉体为原料,利用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料,借助扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、显微硬度计和纳米压痕仪等研究了凹凸棒石矿物对原位Ti基复合材料微观组织、物相结构、增强体形态与分布以及微纳力学性能的影响,采用SRV滑动磨损试验机考察了其在油润滑条件下的摩擦学性能,探讨了凹凸棒石改善原位Ti基复合材料力学及摩擦学性能的作用机制.结果表明,SPS工艺制备的原位TiB/凹凸棒石矿物双相增强Ti基复合材料组织致密,原位自生TiB增强体分布均匀,凹凸棒石矿物对复合材料基质相具有明显的细晶强化作用.在摩擦过程中复杂的物理和化学作用下,凹凸棒石矿物与复合材料中的Ti、Al以及对偶钢球的Fe等元素发生摩擦化学反应,在摩擦表面形成了由金属氧化物、二氧化硅、石墨和凹凸棒石矿物等构成的减摩自修复层,从而使钛基复合材料表现出优异的摩擦学性能.

关键词：原位TiB 凹凸棒石钛基复合材料放电等离子烧结摩擦学性能

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钛酸铋钠基无铅压电陶瓷掺杂改性研究现状

中国表面工程 2024年

作者：朱合法邢志国郭伟玲董丽虹王海斗董瀚黄艳斐陆军装甲兵学院再制造技术国家重点实验室上海大学材料科学与工程学院陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心

钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5Ti O3，简称BNT)基无铅压电陶瓷因其环境友好型、良好的铁电压电性能等特点在航空航天、舰艇声纳、高速列车及电子产品等领域被广泛应用。为了克服钛酸铋钠基无铅压电陶瓷高矫顽场并进一步提升其电学性能，通过对BN... 详细信息

钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5Ti O3，简称BNT)基无铅压电陶瓷因其环境友好型、良好的铁电压电性能等特点在航空航天、舰艇声纳、高速列车及电子产品等领域被广泛应用。为了克服钛酸铋钠基无铅压电陶瓷高矫顽场并进一步提升其电学性能，通过对BNT基无铅压电陶瓷进行掺杂改性构建三方相–四方相共存的准同型相界(MPB)。掺杂改性是改善BNT基无铅压电陶瓷性能的一种重要方法，针对BNT基无铅压电陶瓷掺杂改性进行系统的总结十分必要。主要从BNT基无铅压电陶瓷多组元改性、A/B位离子掺杂和稀土离子掺杂改性等三方面综合论述近年来BNT基压电陶瓷研究进展。结果表明，引入合适的组元有利于BNT基无铅压电陶瓷构建三方相–四方相共存的准同型相界；A/B离子掺杂是根据离子半径和电价大小的一致性对BNT陶瓷中对应位置的离子进行取代；稀土离子掺杂主要对该陶瓷的光电特性有显著影响。上述三方面均从不同角度改善了BNT基无铅压电陶瓷的性能，以期为研究性能更好的BNT基无铅压电陶瓷的科研和技术人员提供参考，并为BNT基无铅压电陶瓷的实际应用奠定基础。

关键词：无铅压电陶瓷钛酸铋钠准同型相界掺杂电学性能

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红外抗反射微纳结构刻蚀制备研究进展

材料导报 2024年第6期38卷 162-171页

作者：李雪伍王红星郭伟玲邢志国黄艳斐王海斗西安科技大学机械工程学院西安710054 中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072 中国人民解放军陆军装甲兵学院机械产品再制造国家工程研究中心北京100072

“蛾眼效应”指光波折射率因蛾眼表面微纳结构在深度方向呈连续性变化,使大部分光被吸收,只有极少被反射的现象。受“蛾眼效应”启发,在材料表面制备微纳结构使其具有独特抗反射性能受到广泛关注,在太阳能电池、光电探测器、光电二极管... 详细信息

“蛾眼效应”指光波折射率因蛾眼表面微纳结构在深度方向呈连续性变化,使大部分光被吸收,只有极少被反射的现象。受“蛾眼效应”启发,在材料表面制备微纳结构使其具有独特抗反射性能受到广泛关注,在太阳能电池、光电探测器、光电二极管和军事隐身等领域有广阔应用前景。本文梳理不同微纳结构抗反射原理,并对红外抗反射结构的不同刻蚀制备方法及其应用进行综述,总结了化学刻蚀、反应离子刻蚀、超快激光刻蚀等红外抗反射结构制备方法的特点以及对抗反射性能的影响,阐述红外抗反射结构在红外探测、红外热成像和隐身等方面的应用,并对抗反射结构制备方法研究方向与未来前景进行展望。

关键词：抗反射结构红外微纳结构刻蚀制备

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钛酸铋钠基压电材料制备技术研究进展

表面技术 2024年第10期53卷 56-70页

作者：欧阳雨舟陈爽黄艳斐邢志国郭伟玲江西理工大学机电工程学院江西赣州3410003 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室北京100072

钛酸铋钠(BNT)基压电材料因具有较好的电学性能以及高居里温度等优点,成为了压电材料领域的研究热点之一。如何制备出性能优异的钛酸铋钠基压电材料,是满足各个领域应用要求的重要环节。重点综述了近年来钛酸铋钠基压电材料制备技术的... 详细信息

钛酸铋钠(BNT)基压电材料因具有较好的电学性能以及高居里温度等优点,成为了压电材料领域的研究热点之一。如何制备出性能优异的钛酸铋钠基压电材料,是满足各个领域应用要求的重要环节。重点综述了近年来钛酸铋钠基压电材料制备技术的研究进展,从固相烧结、放电等离子烧结以及微波烧结等角度对其烧结技术进行论述;从溶胶-凝胶、脉冲激光沉积和射频磁控溅射等角度对其薄膜制备技术进行综述;对热喷涂制备压电涂层的机理和工艺进行总结。结果表明,烧结温度是影响块体材料结构和性能的关键因素,其中放电等离子烧结与微波烧结相较于传统的固相烧结能够有效控制材料的烧结温度;在钛酸铋钠薄膜的制备中对沉积温度、氧气压力以及退火温度的控制可以有效提高薄膜电学性能;热喷涂制备的钛酸铋钠涂层通过热处理工艺能够改善涂层的电学性能,并且热喷涂能够在复杂零件表面实现压电涂层的可控制备,其中钛酸铋钠压电陶瓷薄膜和涂层的制备扩展了其应用范围。最后,展望了压电陶瓷材料技术的未来发展趋势,为压电材料制备技术的研究提供了一定的参考。

关键词：无铅陶瓷钛酸铋钠制备技术热喷涂涂层