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大尺寸非晶合金的成分设计和新制备方法研究进展

大尺寸非晶合金的成分设计和新制备方法研究进展

摘要： 非晶合金，又称为金属玻璃（MG），是一种新型的多功能材料，具有长程无序，短程有序的原子结构。由于不存在晶粒、晶界及位错等缺陷，非晶合金具备一系列优异的综合性能，在众多领域有着极大的应用前景，受到众多学者的广泛关注。但非晶合金的形成受到玻璃形成能力以及冷却速率的限制，使得该材料的尺寸远小于传统金属材料，极大地限制了其在工程领域的推广及应用。针对如何突破非晶合金尺寸限制的问题，研究学者们给予了充分的关注及和研究。简要介绍了非晶合金的发展历史，总结了临界尺寸≥15 mm的非晶合金成分及其制备方法，同时阐述了获得较大尺寸非晶合金的策略，包括根据经验准则、高通量制备及表征、机器学习得到高玻璃形成能力（GFA）的合金成分设计方法以及低温热塑性连接、 焊接、放电等离子烧结及3D打印的获得大尺寸非晶合金的制备技术，并对这些方法的发展提出展望。
新材料 2024年11月05日
基于改进的MOGWO高强度钢辊弯成形工艺的多目标优化

基于改进的MOGWO高强度钢辊弯成形工艺的多目标优化

摘要: 为了探究成形参数对高强度钢辊弯件成形质量的影响, 并对工艺参数进行优化, 提出了一种辊弯成形工艺优化方法。首先, 应用LS-DYNA 有限元软件模拟LG700 高强度钢U 型辊弯件的成形过程。然后, 通过Box-Behnken 响应面设计对高强度钢U 型辊弯件进行仿真试验, 分析辊弯道次、过弯角、辊站间距和辊缝间距等成形工艺参数以及厚度、法兰高度、圆角半径等几何参数对辊弯件偏差角和纵弓高度的影响, 并通过拟合得到偏差角和纵弓高度二者的二阶响应模型。最后, 采用改进的多目标灰狼优化(MOGWO) 算法对特定尺寸辊弯件进行工艺优化, 并通过实例进行验证。结果表明, 将优化后的工艺参数用于高强度钢辊弯成形过程中导致其偏差角由0. 78°降至0. 24°, 纵弓高度由1. 58 mm 降至1. 20 mm, 成形质量得到提高, 满足相关产品的装配精度要求。
钢铁 2024年11月05日
表面超声滚压工艺参数对车轴钢表面性能的影响

表面超声滚压工艺参数对车轴钢表面性能的影响

摘要：通过研究表面超声滚压不同加工参数对DZ2车轴钢表面完整性及表面性能的影响规律，为DZ2车轴钢超声表面滚压处理选取最优工艺方案。研究结果表明：通过超声表面滚压处理后，DZ2试样的表面状态得到改善，表面性能得到大幅度提高。试样表面粗糙度降低，表面显微硬度增加，轴向表面残余提升；周向的表面残余应力变化幅度较小。表层出现明显的塑性流变，同时表层组织中发生铁素体晶粒的拉长以及渗碳体的碎化现象。不同的工艺参数对材料表面状态影响不同，随着主轴转速的增加，表面粗糙度值逐渐减小，表面轴向残余应力得到大幅度提高；随着静压力的增大，表面硬度的数值不断增大。通过合理组合不同的加工参数，可以使得DZ2车轴钢表面完整性及表面性能得到较好的改善，提出最佳优化参数组合建议。
机车 2024年11月05日
高成形镁合金板材最新研究进展

高成形镁合金板材最新研究进展

摘要： 镁合金作为当前应用广泛的轻量化金属结构材料，具有高比强度和比刚度、优良的阻尼性能以及可回收等优点。同时，中国拥有丰富的镁资源，其应用与推广可起到缓解中国铁、铝矿等传统金属材料的短缺问题和降低污染的作用。 变形镁合金在航空航天、交通运输和生物医用支架等领域受到广泛青睐。但是， 大部分变形镁合金具有密排六方（hcp）晶体结构，室温下能够开动的独立滑移系较少，因而在塑性变形时易形成强基面织构导致其室温塑性成形能力差。如何提高镁合金板材的室温成形性能是扩大镁合金应用当前亟待解决的主要问题之一。综述了近年来国内外研究学者在改善镁合金板材室温成形性的工作及研究进展，主要集中在添加合金元素和塑性预变形调控来消融强织构与低成形壁垒，阐述了添加稀土元素、微合金化、新型轧制及挤压加工、预变形塑性加工等手段对镁合金板材微观组织结构、晶体取向及成形性能的调控规律，为制备高成形性镁合金板材制备提供参考。
有色 2024年11月04日
三端晶体管的人工突触器件: 材料、结构与系统

三端晶体管的人工突触器件: 材料、结构与系统

摘要：神经形态工程学旨在从硬件层面上构建人工仿生神经系统, 模拟人脑独特高效的运行机制, 进而实现神经形态感知和类脑计算功能. 生物突触是人脑学习和记忆的基本结构与功能单元. 因此, 构建类生物突触结构、功能的电子器件是实现神经形态感知与计算的关键. 相较于两端的阻变器件, 三端突触晶体管在实现多态调控和降低能量消耗上都具有优势. 此外, 三端突触晶体管还可以将压力、温度等外界物理刺激转化为电信号, 在采集视觉、听觉、嗅觉等信号来工作的人造感知神经系统方面有广阔的应用前景. 本文综述了三端突触晶体管的材料选择、器件结构以及功能应用, 并重点介绍了基于三端突触晶体管的人造视觉、听觉和嗅觉三种感知系统的最新进展. 最后, 总结了三端突触晶体管及其构建的人造感知系统面临的挑战, 并对其未来发展进行了展望.
交叉 2024年11月04日
难熔金属钼和钨的微合金化研究进展

难熔金属钼和钨的微合金化研究进展

摘要： 微合金化技术作为一种先进的材料设计调控理念，已在钢铁和有色轻金属领域开展了大量研究与应用，具有广阔的发展前景。由于难熔金属钼和钨存在室温脆性、高温易氧化和变形抗力大等问题，限制了其在更极端环境中的应用。 微合金化可在保持纯钼和纯钨基体原有特性的基础上 通过掺杂微量溶质元素对材料的组织和性能进行调控，改善其低温脆性、再结晶温度和力学性能等。根据微合金元素的种类，将其分为非金属元素和金属元素两大类，总结了难熔金属钼、钨的微合金化研究现状。概述了非金属元素Si，C，B对改善基体界面结合和力学性能的作用，及Ti，Zr，Re，Hf，K和Ⅷ族金属元素对钼、钨韧脆转变温度和力学性能的影响，梳理了其他金属元素Mg，Sn，Y和W的微量添加对钼材韧塑性的改善。分析了微合金元素在钼、钨中固溶软化、固溶强化和第二相强化机制， 并对今后难熔金属钼和钨的微合金化研究与发展前景进行展望。
稀有 2024年11月04日
固态锂金属电池复合电解质的研究进展及展望

固态锂金属电池复合电解质的研究进展及展望

摘要： 基于固体电解质（SSE）的固态锂金属电池可以同时实现电池的高能量密度和高安全性而成为储能领域的研究热点。固体电解质主要包括聚合物固体电解质和无机固体电解质两大类。聚合物固体电解质柔性好、成本低其易加工，但其室温电导率通常较低；无机固体电解质室温电导率较高，但其制备工艺复杂、 成本较高， 而且其硬度较大导致与电极界面相容性差。发展有机-无机复合固体电解质可以有效综合两者的优势，因此被认为是最有大规模实际应用前景的材料之一。科研工作者提出了多种复合固体电解质结构设计的有效策略，主要包括低维无机填料改性、三维无机填料改性以及电解质多层复合。同时，为了实现高能量密度固态电池的构建，固体电解质超薄结构设计是必然选择。综述了近些年来有机-无机复合固体电解质的研究进展，重点阐述复合固体电解质的结构设计及其电化学性能，并对其未来发展方向进行了展望。
新能源 2024年11月04日
熔融沉积法制备骨组织工程支架的应用进展

熔融沉积法制备骨组织工程支架的应用进展

摘要: 人工骨支架材料因来源广泛、免疫排斥风险低及可个性化定制等优点在骨替代材料领域中受到广泛关注。传统的骨支架制造工艺复杂且难以控制其内部结构，严重阻碍了骨支架的研发。3D 打印技术及其与骨组织工程的结合推动了骨支架领域的快速发展。熔融沉积制造( fused deposition modeling，FDM) 作为3D 打印技术的一种，其原理简单、成本低，可准确、快速地制备结构复杂、外观个性的骨支架。本文从组成、结构和功能角度对FDM 技术制备的骨支架进行分类，阐述其应用及研究进展，最后展望FDM 骨支架在未来的临床应用和发展趋势，以期进一步为骨支架研究提供参考。
医疗 2024年11月04日
辉光放电光谱分析在新材料表征中的应用及发展

辉光放电光谱分析在新材料表征中的应用及发展

摘要： 阐述了辉光放电光谱法（GDOES）在半导体材料及电子元器件领域、新能源材料领域、非导体材料领域的最新应用，介绍了GDOES在传统材料领域的新应用。 GDOES可以直接固体进样、同时多元素、大动态范围的定性和定量分析，具有溅射速率快、多矩阵校准、适用于多种样品类型、 运行成本低，具有高通量分析等优点，深度分析能力可以达到纳米级，可以对诸如H，O，C，N等轻元素进行分析，近年来在LED芯片、锂离子电池、太阳能光伏电池及微电子器件等半导体行业得到广泛应用。GDOE的剥蚀速率可达微米/分钟， 反应快速，可以检测到电子轰击过程中的细微变化，提高材料成分测试精度，入射粒子能量较低， 不会对材料的表面结构造成大的破坏， 材料表面的均匀性可以得到准确的表征。 此外GDOES的溅射坑可以用来进行X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）测试，为相关测试提供样品，可以为材料提供多重且互补的信息。结合GDOES分析存在横向解析元素分布的局限，介绍了有关GDOES的横向分析能力的研究进展，通过单色成像光谱仪、声光可调谐滤波器、推扫式高光谱成像仪等技术应用GDOES可以实现元素分布二维或三维绘图，对于化学异质性材料的研究具有推动作用，横向分析能力的提升将会是GDOES发展的重点方向。
新材料 2024年11月04日
电镀金刚线硅片切割废料杂质溯源及源头控制

电镀金刚线硅片切割废料杂质溯源及源头控制

摘要： 随着中国光伏产业快速发展，单晶硅片需求和产量逐年增加，金刚线硅片切割废料产量随之急剧增加，不仅导致高纯硅资源浪费，还造成严重生态环境问题。硅片切割过程中35%~40%的99.9999%的高纯硅（6N级）生成亚微米硅粉损失，且随着细线化、薄片化等金刚线硅片切割工艺的进步，废料杂质来源变得复杂和多样，增加提纯回收增值利用难度。为了降低回收难度，科学合理制定回收工艺路线、研发高效清洁回收技术以期获得易循环再生的高纯硅废料，进行杂质溯源研究明确其来源及渠道，以通过源头控制实现原料质量的稳定和提升对废料回收利用极为必要。结合单晶硅片切割工艺，基于典型原料分析结果，通过对切片过程相关辅料进行采样和分析，完成硅片切割废料中的杂质溯源研究，并提出了有效的源头控制措施，获得了高品质的原料。结果表明：Al杂质来源于有机添加剂和垫板，Fe和Ni杂质来源于金刚线，Ca杂质来源于工业用水和粘胶， Mg杂质来源于有机添加剂和工业用水，有机C来源于垫板和粘胶 源头控杂后得到的硅片切割废料中Al， Fe及Ca杂质含量大幅下降，分别为1.3×10-6，4.3×10-6和5.5×10-6。对硅片切割废料杂质源头控制提升原料品质和提高废料利用效率具有重要意义。
钢铁 2024年11月04日
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