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材料学科课程思政教学体系建设的探索与实践——以北京科技大学材料科学与工程学院为例

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大学 2025年第3期 117-120页

作者：施振莲北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

全面深化课程思政建设是落实立德树人根本任务的重大战略举措,也是提升人才培养质量的重要途径。材料学科是对国民经济至关重要的基础学科,在课程思政教学体系建设中存在育人体系设计不完善、育人资源挖掘不全面、育人力量发挥不充分等... 详细信息

全面深化课程思政建设是落实立德树人根本任务的重大战略举措,也是提升人才培养质量的重要途径。材料学科是对国民经济至关重要的基础学科,在课程思政教学体系建设中存在育人体系设计不完善、育人资源挖掘不全面、育人力量发挥不充分等问题。文章以北京科技大学材料科学与工程学院材料学科课程思政实践为例,从体系设计创新、内容供给优化、育人队伍强化三方面入手,探索材料学科课程思政体系建设与教育教学、人才培养和管理体系融合的有效路径,为国家材料领域的人才培养提供有力支撑。

关键词：材料学科课程思政教学体系建设

中间层对铝/镁搅拌摩擦焊界面组织与性能的影响

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焊接学报 2025年第2期46卷 46-54页

作者：陈书锦何亚斌徐洋田雄文赵浩钰江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212100

采用Ag箔和Zn箔作为中间层,对2 mm厚5052铝合金和AZ31镁合金进行对接焊接,分析了不同中间层对接头界面IMCs厚度、分布和类型的影响规律.结果表明,不加中间层的接头界面IMCs厚度为3.52μm,主要为Al_(3)Mg_(2)和Al_(12)Mg_(17),且沿板厚... 详细信息

采用Ag箔和Zn箔作为中间层,对2 mm厚5052铝合金和AZ31镁合金进行对接焊接,分析了不同中间层对接头界面IMCs厚度、分布和类型的影响规律.结果表明,不加中间层的接头界面IMCs厚度为3.52μm,主要为Al_(3)Mg_(2)和Al_(12)Mg_(17),且沿板厚方向在界面处连续分布;接头在带状区域发生断裂,抗拉强度和断后伸长率分别为175 MPa和2.75%,呈现脆性断裂特征.与纯Al/Mg接头相对比,加入Ag中间层接头界面IMCs厚度、分布和类型都发生了改变,IMCs厚度减小到2.38μm,界面上的Al_(3)Mg_(2)和Al_(12)Mg_(17)转变为不连续分布,同时生成了Ag_(2)Al和Mg_(3)Ag,接头抗拉强度和断后伸长率达到最高,分别为190 MPa和5.13%,呈韧性断裂特征.加入Zn中间层的接头界面IMCs厚度为3.09μm,在界面上并未生成含Zn类IMCs,抗拉强度和断后伸长率均低于不加中间层和加入Ag中间层的接头,仅为161 MPa和1.45%.

关键词：搅拌摩擦焊铝/镁异种金属 Ag中间层 Zn中间层金属间化合物

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碳纳米材料在锌离子电池中的应用研究进展

化工学报 2025年第1期76卷 40-52页

作者：徐子易席阳宋泽文周海骏江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212100

锌离子电池(ZIBs)由于其低廉的价格、优异的储能性能和安全性能,在电网和可穿戴设备中有很大的发展潜力。但锌作为负极表现出不稳定性,在锌负极上容易形成锌枝晶并伴随析氢和副反应,这一直是其广泛应用的障碍。碳纳米材料具有优异的导... 详细信息

锌离子电池(ZIBs)由于其低廉的价格、优异的储能性能和安全性能,在电网和可穿戴设备中有很大的发展潜力。但锌作为负极表现出不稳定性,在锌负极上容易形成锌枝晶并伴随析氢和副反应,这一直是其广泛应用的障碍。碳纳米材料具有优异的导电性、化学稳定性和表面性能可调性,在锌离子电池的应用中展现出了广泛的前景。首先简述了锌离子电池的工作原理,重点综述了碳纳米材料在锌离子电池中的应用,最后总结了碳纳米材料在锌离子电池中的不同应用形式及其在电池性能提升方面的作用,并展望了碳纳米材料未来在锌离子电池领域的潜在发展趋势。

关键词：碳纳米材料锌离子电池电化学锌负极碳纳米管石墨烯

基于点云降维的飞机薄壁件化铣刻型轮廓三维检测技术

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航空学报 2025年第2期46卷 307-318页

作者：汪勇张攀钟梓彬钟凯李中伟华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074

飞机蒙皮等航空航天薄壁零件常采用化铣刻型方法完成表面复杂形状图案加工,对其加工图案进行精确检测是保证薄壁零件加工质量的关键环节。但是,受自身重力、夹紧力等因素影响,这类薄壁零件在检测过程中易发生弯曲变形,导致检测结果不稳... 详细信息

飞机蒙皮等航空航天薄壁零件常采用化铣刻型方法完成表面复杂形状图案加工,对其加工图案进行精确检测是保证薄壁零件加工质量的关键环节。但是,受自身重力、夹紧力等因素影响,这类薄壁零件在检测过程中易发生弯曲变形,导致检测结果不稳定。常规方法往往需定制完全贴合曲面形状的夹具对零件进行固定,成本高且效率低,难以满足工业场景的快速检测需求。提出一种基于点云降维的飞机蒙皮化铣刻型轮廓检测方法,创新性地将三维曲面轮廓降维至二维平面,克服零件变形,实现复杂曲面图案的高精度检测。首先,获取蒙皮曲面的CAD标准轮廓作为理想数据,基于结构光技术获取实际零件的图案轮廓点云作为初始数据;然后,基于测量轮廓模型和CAD模型计算测地距离矩阵;最后,基于测地距离矩阵将测量轮廓和标准轮廓同步降维至二维平面,实现加工轮廓图案的误差分析。实验结果表明,所提方法可以实现无夹具的飞机蒙皮化铣刻型图案检测,精度达0.039 mm。

关键词：化铣刻型等距特征映射测地距离矩阵点云降维精度检测

苯丙氨酸衍生物诱导SiO_(2)矿化杉木复合材的制备及性能研究

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材料导报 2025年第4期39卷 262-269页

作者：邓泽斌刘静赖升晖刘达黄金灼袁光明中南林业科技大学材料科学与工程学院长沙410004

基于仿生物矿化原理,以苯丙氨酸衍生物作为模板剂和诱导剂,将其接枝到杉木细胞壁上,结合溶胶-凝胶法,诱导多羟基SiO_(2)在杉木细胞壁上有序沉积,并调控其结晶形态,实现对杉木力学性能的协同增效作用。结果表明:苯丙氨酸衍生物诱导SiO_(2... 详细信息

基于仿生物矿化原理,以苯丙氨酸衍生物作为模板剂和诱导剂,将其接枝到杉木细胞壁上,结合溶胶-凝胶法,诱导多羟基SiO_(2)在杉木细胞壁上有序沉积,并调控其结晶形态,实现对杉木力学性能的协同增效作用。结果表明:苯丙氨酸衍生物诱导SiO_(2)矿化杉木的方式分为化学结合(细胞壁)和物理沉积(细胞腔)两种方式,其中,化学结合是通过苯丙氨酸衍生物与杉木形成的富含矿化位点的有机膜,诱导SiO_(2)的成核结晶与有序沉积,生成了棒状SiO_(2),这种形态的SiO_(2)有效地支撑了木材结构,分散了外力;矿化后木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、弹性模量、抗压强重比和抗弯强重比分别为49.76 MPa、65.14 MPa、8010.83 MPa、1777.14 N·m/kg、2326.43 N·m/kg,较空白组杉木分别提升了54.29%、27.20%、20.16%、32.26%和9.03%。

关键词：仿生矿化苯丙氨酸木材物理力学性能强重比

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一维HfC、ZrC、TaC的制备与应用

材料导报 2025年第2期39卷 43-52页

作者：任金翠吴义胜李欣沂唐艳姿西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055

HfC、ZrC、TaC具有超高的熔点、良好的耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀性及较高的机械强度等优异性能。一维HfC、ZrC、TaC不仅具有其块体材料的优异性能也具有一维材料良好的力学性能,作为增韧材料、高温防护材料、电子材料、电化学催化材... 详细信息

HfC、ZrC、TaC具有超高的熔点、良好的耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀性及较高的机械强度等优异性能。一维HfC、ZrC、TaC不仅具有其块体材料的优异性能也具有一维材料良好的力学性能,作为增韧材料、高温防护材料、电子材料、电化学催化材料、储氢材料等受到广泛关注。综述了化学气相沉积法(CVD)、有机先驱体转化法、熔盐法等一维HfC、ZrC、TaC的制备方法。综述了一维HfC、ZrC、TaC在增强增韧材料、电极材料、电催化材料等应用领域的国内外研究进展。讨论了当前一维HfC、ZrC、TaC原料价格昂贵、原料利用率低、制备工艺复杂等尚存的问题,并且对其未来研究方向的发展趋势提出了展望。

关键词：一维材料碳化铪碳化锆碳化钽生长机制影响因素

硫酸二次掺杂聚苯胺/石墨烯/碳纳米管复合材料制备及其防腐性能

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复合材料学报 2025年第2期42卷 924-936页

作者：杨小刚孔明洁赵家玉李斌青岛科技大学环境与安全工程学院青岛266042 青岛科技大学材料科学与工程学院青岛266042

为改善纳米复合材料形貌结构和提高其防腐性能,减少材料腐蚀导致的经济损失和安全事故,本文在硫酸体系中通过原位聚合将苯胺(ANI)分别与不同配比的还原氧化石墨烯(RGO)和碳纳米管(CNTs)制备RGO/PANI和CNTs/PANI一次掺杂态产物,将一次掺... 详细信息

为改善纳米复合材料形貌结构和提高其防腐性能,减少材料腐蚀导致的经济损失和安全事故,本文在硫酸体系中通过原位聚合将苯胺(ANI)分别与不同配比的还原氧化石墨烯(RGO)和碳纳米管(CNTs)制备RGO/PANI和CNTs/PANI一次掺杂态产物,将一次掺杂态产物分别经氨水解掺杂后,在硫酸体系中对两种产物共同进行二次掺杂制备得到硫酸RGO CNTs/Redoped PANI复合材料。采用SEM、TEM、FTIR、UV-Vis对不同产物的形貌和结构进行表征,通过电化学测试研究了产物的防腐性能;并将二次掺杂制备的三元纳米复合材料与环氧树脂制备成涂层,对涂层进行交流阻抗测试和中性盐雾试验。结果表明:二次掺杂方法可有效提升原位聚合的产物性能;在RGO∶ANI为1∶10、CNTs∶ANI为1∶15时,产物形貌和防腐性能最优,缓蚀率可达81.18%;制备的复合涂层在3.5wt%NaCl溶液中浸泡1440 h后,仍保持较高阻抗值,添加量为1wt%的涂层阻抗值达6.019×10^(10)Ω·cm^(2),且经1440 h中性盐雾试验后,涂层表面无鼓泡和其他劣化现象,仅在划痕处有少量锈蚀但未扩散蔓延,体现出优异的防腐性能。表明开发基于聚苯胺纳米复合材料重防腐涂料体系的可行性,可为金属材料提供长效防护。

关键词：聚苯胺纳米材料掺杂腐蚀环氧涂层

Nb对激光熔覆NiCrMo/WC涂层组织和耐磨性能的影响

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表面技术 2025年第3期54卷 71-79页

作者：成伟琦崔洪芝周明昊王辰宇吕玉君中国海洋大学材料科学与工程学院山东青岛266100 山东科技大学材料科学与工程学院山东青岛266590

目的提高高铁制动盘的耐磨性,研究不同磨损条件下的磨损机制。方法利用激光熔覆技术制备NiCrMo/WC-xNb复合涂层,研究Nb含量对涂层的物相组成、微观组织、力学性能及不同磨损情况下耐磨性能的影响。结果复合涂层的物相主要包括γ-Ni、σ-... 详细信息

目的提高高铁制动盘的耐磨性,研究不同磨损条件下的磨损机制。方法利用激光熔覆技术制备NiCrMo/WC-xNb复合涂层,研究Nb含量对涂层的物相组成、微观组织、力学性能及不同磨损情况下耐磨性能的影响。结果复合涂层的物相主要包括γ-Ni、σ-CrMo基体相,以及NbC、WC、MoC、Cr23C6等碳化物相。随着Nb含量的增加,涂层内枝晶组织细化,原位生成四边形和花瓣形的NbC强化相。WC、NbC及基体相的硬度(21.69~10.17 GPa)和弹性模量(457.95~293.32 GPa)呈梯度分布,可以有效传递载荷,减少WC在磨损过程中的破损。NbC与WC协同强化,提高了涂层的硬度和耐磨性,添加质量分数9%Nb的涂层的硬度达到67HRC。与未添加Nb的涂层相比,不同载荷下的磨损体积平均降低了30%。通过添加Nb,在30N载荷下涂层的磨损机制由黏着磨损和磨粒磨损转变为磨粒磨损;在50N载荷下,涂层的磨损机制为磨粒磨损。磨损频率的增加导致涂层磨损加剧,其耐磨性下降。结论在复合涂层内原位生成NbC强化相,可有效提高NiCrMo/WC-Nb复合涂层在不同磨损载荷下的耐磨性。

关键词：激光熔覆 NbC WC 协同强化摩擦磨损

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基于多信息体素的三角网格模型距离场算法

计算机集成制造系统 2025年第1期31卷 117-125页

作者：黄江张李超王森林覃林史玉升华中科技大学材料科学与工程学院湖北武汉430074

基于三维实体模型的符号距离场可高效进行诸如布尔运算和随形梯度点阵结构生成等三角网格模型难以处理的操作,在增材制造领域有着重要的用途,但复杂三角网格模型符号距离场的生成效率非常低。提出了基于多信息体素的三角网格模型精确符... 详细信息

基于三维实体模型的符号距离场可高效进行诸如布尔运算和随形梯度点阵结构生成等三角网格模型难以处理的操作,在增材制造领域有着重要的用途,但复杂三角网格模型符号距离场的生成效率非常低。提出了基于多信息体素的三角网格模型精确符号距离场和混合距离场的概念及其生成算法。精确距离场算法将包含三角网格模型的有限空间平行于坐标轴等距分割成多个体素,对三维体素空间进行快速距离变换,生成粗糙符号距离场,依据粗糙符号距离场将相关三角面片划分到每个体素中,过滤无关的三角形,生成精确符号距离场,在效率上有百倍的提升;混合距离场算法利用粗糙符号距离场选择性构建边界附近的精确符号距离场,空间内其他位置用粗糙符号距离场表示,在保证内部符号距离场分辨率的前提下的提高了距离场的生成效率。最后通过生成随形的梯度点阵结构对算法进行验证。

关键词：符号距离场三角网格模型增材制造距离变换三周期极小曲面