低碳含Cu海洋工程用钢的研究及发展

摘要:在钢中加入Cu元素可以显著提高钢的强度、耐蚀性能和抗疲劳裂纹扩展能力,并保持其优良的低温韧性和焊接性能。我国对低碳含Cu海洋工程用钢的研发比较滞后,需从其成分设计入手,研究Cu与其他元素相互作用对钢综合力学性能的影响。对目前低碳含Cu海洋工程用钢的有关研究进行了归纳和分析。概述了低碳含铜海洋工程用钢的发展历程,介绍了Cu析出相的晶体结构演变,Cu对钢力学性能、焊接性能和耐腐蚀性能的影响以及富Cu团簇析出的成分演变,最后指出了未来低碳含Cu海洋工程用钢的研究方向。

SiC陶瓷的3D打印成形与致密化新进展

摘要: SiC 陶瓷具有高强度和良好的热稳定性, 在航空航天、热端部件等领域有着广泛的应用前景。随着对大尺寸和复杂形状SiC 陶瓷需求的日益增长, 3D 打印技术在制造周期、成本及可靠性等诸多方面明显优于传统减材、等材制造方法, 越来越受到重视。3D 打印方法众多, 各具特点: 立体光刻(Stereolithography, SLA)技术可以实现高精度和优良的表面质量, 但实际操作中往往需要设计支撑结构, 再加上残余应力和低固含量等问题, 极大限制了其发展; 激光选区烧结(Selective laser sintering, SLS)技术具有较强的材料普适性, 适用于高分子、金属和陶瓷等多种材料, 可实现大尺寸快速成形, 且制造成本较低, 但其成形素坯表面质量较低, 需进行后续加工;熔融沉积(Fused deposition modeling, FDM)技术制备的SiC 陶瓷材料可借助反应烧结实现致密化, 但成形素坯存在层间结合强度低、表面有较明显条纹等缺陷, 并且成形速度相对较慢, 不适合构建大型零件, 因此在实际生产中受到限制。本文综述了近五年来3D 打印SiC 陶瓷的最新研究进展, 讨论了成形素坯的后续高温致密化处理方法及其基本物理性能, 并展望了3D 打印SiC 陶瓷材料的未来前景。新型3D 打印技术及其与多种打印方式的融合将在陶瓷宏微观结构的精细化中发挥重要作用, 或将成为未来的重要发展趋势。

超声滚压对金属表面纳米强化与组织性能提升研究进展

摘要:超声滚压技术(USRP)采用超声波能量对金属表面进行纳米强化处理,通过施加高频机械振动引起材料表面塑性变形,显著提升材料的表面完整性与力学性能。作为一种创新的材料表面改性技术,USRP 能在材料表面产生残余压应力,有效防止裂纹形成和扩展,降低腐蚀介质的渗透性。此外,该技术还能形成具有梯度变化晶粒尺寸和取向的纳米结构层,从而显著增强材料的表面硬度及耐磨性。综合USRP 在钢铁、铝合金、钛合金、镁合金、镍合金和高熵合金等领域的研究进展,并归纳这些材料经USRP 处理后,在表面纳米强化和组织性能提升方面的成效。同时,探讨USRP 在提升金属综合性能方面的作用机制,并揭示其在性能提升方面的广泛应用潜力。最后对USRP 的未来应用前景和发展方向进行展望,指明其在提升材料实际应用性能方面的研究价值。

7xxx系变形铝合金研究进展

摘要: 7xxx(Al-Zn-Mg-Cu)系铝合金作为可热处理强化的高强铝合金,在航空航天、轨道交通领域等已得到广泛应用。近年来,针对7xxx 系铝合金的研究主要集中在成分优化设计、微观组织调控以及加工工艺改进等。本文综述了近年来7xxx 系铝合金在挤压、轧制和大塑性变形技术方面的研究进展。详细介绍了合金成分、不同塑性加工方式(挤压、轧制、等通道转角挤压、高压扭转、累积叠轧)以及热处理工艺对7xxx 系铝合金微观组织和力学性能的影响,旨在为深入探究高性能7xxx 系铝合金强韧化机制及其可控制备提供参考,推动它们在工业领域的应用与发展。

水系铵离子电池研究进展

摘要:近年来,电池技术在消费电子设备、新能源汽车及各类储能系统中得到广泛应用,但传统电池在使用过程中存在的安全隐患日益引发关注。相较于采用有机电解液的电池,新型水系电池凭借其独特的安全性和环保特性,逐渐成为储能领域的重要研究方向。与当前普遍研究的金属离子(如Li+、Na+、Zn2+)相比,NH4+具有来源丰富、摩尔质量低的优势,加之其水合离子半径显著小于上述金属离子,使得水系铵离子电池(AAIBs)成为研究热点。尽管多种电极材料(包括无机与有机材料)已被开发为NH4+的存储载体,并在AAIBs 研究中取得了一定进展,但这些材料在实际测试与应用中仍面临诸多挑战与限制。本文系统综述了近年来AAIBs 的研究进展:首先概述AAIBs 的基本原理与特性,继而分别从正极材料、负极材料及电解质三个方面阐述最新成果,最后针对AAIBs 的发展前景、现存问题及潜在解决方案进行总结与展望,以期为推动AAIBs 及其电极材料的深入研究提供参考。

机器学习在增材制造中的研究进展

摘要:增材制造(Additive manufacturing,AM)技术的迅速发展为复杂结构部件的构建与功能梯度材料的实现提供了新的可能性。但是其工艺过程涉及复杂的多物理场耦合与动态演化机制,易引发孔隙、翘曲和裂纹等微观缺陷,进而对成形质量与结构性能构成严峻挑战。机器学习(Machine learning,ML)技术凭借数据驱动优势,逐步应用于增材制造的设计优化、工艺参数调整、质量预测与缺陷检测等领域。本文综述了增材制造主要工艺及其控制特性,分析了传统物理建模在复杂耦合过程下的局限性,并系统探讨了监督学习、无监督学习、深度学习与强化学习等算法在3D打印工艺参数优化、过程异常检测、内部质量评判等关键任务中的应用,最后展望了智能化AM系统在实时感知、自适应控制与反馈优化、多模态融合与物理引导建模等方向的发展潜力。

铜基键合线的键合界面调控研究进展

摘要: 铜基键合线能够满足高效、可靠的电子封装和连接需求,在电子和微电子行业中扮演着重要角色,被广泛应用于集成电路、芯片封装、LED 封装以及无线通讯等领域。铜基键合线的优势在于其具有优良的导电、导热性能和力学性能,且具有显著的成本优势。但在实际应用过程中,铜线易于氧化,影响键合空气自由球特性,易对芯片铝焊盘造成损伤,同时键合界面会产生多种脆性金属间化合物,容易导致严重的键合界面结合问题。本文介绍了铜基键合线的键合界面调控研究现状,从键合界面金属间化合物的生长及演变、不同键合工艺及参数、铜线表面涂镀钯层等方面对键合界面的影响进行综述,展望了利用碱金属元素、稀土元素等进行微合金化改善铜线键合界面的应用发展前景,为优化铜基键合线、改善铜基键合线性能、获得更优异的键合界面提供新思路。

国内外航天器超黑消杂光涂层的研制现状及产业启示

摘要:在空间光学系统中,具有高吸收性能的超黑涂层是抑制光学杂散光、提高光学系统检测信噪比和成像质量的关键材料,被广泛应用于航天器星敏感器、空间相机等产品。目前国内外常用的消杂光涂层技术有阳极氧化、超黑Ni-P、碳纳米管、黑硅、黑漆等,本文对国内外航天器常用消杂光涂层技术以及研制进展进行系统综述,揭示了国内在高性能超黑涂层的工程应用方面仍与国外存在差距,提出应当进一步促进产学研一体化,推进产品的工程转化应用,同时进一步开展耐空间环境的高性能材料研究的发展思路,为我国航天器消杂光涂层研制及产业发展提供启示。