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石墨烯增强铜基复合材料的挑战及其对策

石墨烯增强铜基复合材料的挑战及其对策

摘要：铜具有优异的电学性能、热学性能和化学稳定性，被普遍应用于各工业领域。但铜的力学性能相对较差，而限制铜的更进一步应用。如何在提高铜的力学性能的同时维持铜优异的电学和热学性能是目前的研究热点。由于石墨烯凸显的力学、热学和电学性能，以及二维片层结构，因而成为增强铜基复合材料力学性能的理想增强体。但研究者们通过不同的合成方法制备的石墨烯/铜复合材料的性能增强并没有达到预期效果，主要是因为石墨烯在铜基体中易于团聚、铜与石墨烯的润湿性比较差及其制备过程中造成石墨烯的结构受损。随着近几年来研究者的不断探索，一些新的解决方法不断出现。主要综述石墨烯增强铜基复合材料面临的挑战及其应对策略方面的研究进展，并指出石墨烯增强铜基复合材料可能的发展新趋势。
有色 2024年05月31日
强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

摘要：变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能，但存在“强度−塑性”不协同的问题，限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁合金的研究情况，并依据性能将其分为高强度型、中等强塑型和超高塑性型三类，同时进一步阐述了实现变形镁合金强塑性从权衡协调到协同提升的微观结构调控方法，包括合金化、细晶化、第二相和析出物调控、织构控制和异质结构形成等；最后，对强度−塑性协同的变形镁合金开发及其微观结构调控研究中值得关注的议题进行了展望。
有色 2024年05月31日
柔性、可拉伸变形微型热电器件的设计与集成

柔性、可拉伸变形微型热电器件的设计与集成

摘要：在能源匮乏、环境污染严重的今天，研发可循环利用、环境友好的新型能源材料与器件具有重要意义。热电材料可直接实现热能与电能的相互转换，为解决这一问题提供了新的途径。特别是，近年来由于柔性热电器件展现出自供电、可穿戴等优势，受到了人们的高度重视。本工作通过引入聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)基底，利用单壁碳纳米管(single-wall carbon nanotube，SWCNT)/Bi2Te3热电复合薄膜材料优异的热电性能和柔韧性，设计制作了一种可拉伸变形的三维拱形结构的微型热电发电器件。该器件充分利用薄膜材料面内最佳热电性能方向，通过器件内外温差获得热-电性能转换，在电极两端产生电势差，实现发电。该微型柔性热电器件在温差为4 K时，输出电压为4.8mV，最大输出功率达2.6×10-9 W，功率密度为3.9×10-9 W/cm2，器件的最小弯曲半径为3mm。这种微型柔性热电器件的制备工艺简单易行、成本低廉，为柔性热电薄膜发电器件的研制提供了新途径。
新能源 2024年05月31日
结构钢在我国桥梁工程中的应用及防腐蚀技术研究进展

结构钢在我国桥梁工程中的应用及防腐蚀技术研究进展

摘要：桥梁作为重要的基础设施在国民经济发展中发挥着极为关键的作用。在过去的几十年中，一方面，钢铁材料及其制造技术的不断进步为我国桥梁工程的发展提供了强劲的推动力，极大地促进了桥梁创新技术的发展。另一方面，钢结构的腐蚀失效是影响桥梁稳定性和耐久性的重要因素，发展有效的钢结构腐蚀防护技术对保障桥梁的安全服役具有极其重要的意义。作者总结了我国桥梁用结构钢的研究进展及工程应用情况，重点介绍了钢结构桥梁的腐蚀防护措施及应用现状，并展望了桥梁用结构钢及防腐蚀技术未来的发展方向，对促进我国桥梁用钢的研发、应用及其防腐蚀技术的发展具有一定的参考价值。
建筑 2024年05月31日
航天装备牵引下的铝基复合材料研究进展与展望

航天装备牵引下的铝基复合材料研究进展与展望

摘要：天问一号是我国第一个行星探测器，其核心祝融号火星车承担着星面巡视和探测重任，已圆满完成预定90个火星日的探测并进入拓展任务。火星车上使用了多种SiC颗粒增强铝基复合材料，分别满足承载结构、运动机构、探测器结构的轻量化、耐磨损、耐冲击、尺寸稳定等苛刻服役要求，用量刷新了我国航天器铝基复合材料占比记录。本文介绍了针对火星车需求的4种铝基复合材料的研发历程，尤其是性能仿真、材料成分设计与制备加工等。在此基础上，针对未来飞行器等先进装备更苛刻服役工况对材料性能的更高要求，对低成本、高效制备和快速响应的需求，介绍了基于材料基因工程思想与大科学装置的研发新模式，展望了铝基复合材料未来的发展方向。
航空 2024年05月30日
载人深潜器耐压壳体用金属材料研发进展

载人深潜器耐压壳体用金属材料研发进展

摘要：介绍了目前6000m以上国内外载人深潜器耐压壳体的选材现状，以各海洋强国载人深潜器应用的金属材料为例，对载人深潜器耐压壳体用金属材料的研发进展情况进行了梳理，分析了未来技术发展趋势。
海工 2024年05月30日
增材制造镁合金技术现状与研究进展

增材制造镁合金技术现状与研究进展

摘要：镁合金具有轻质、比强度高、阻尼减振、生物相容性好、体内可降解等优点，在航空航天、汽车轻量化、生物医疗等领域应用潜力巨大。然而传统的镁合金铸造成形和变形加工技术在制备一体化复杂结构件上具有一定的局限性，制约了镁合金在上述领域的应用普及。增材制造是一种根据三维模型数据逐层熔化沉积的先进技术，有望成为镁合金复杂构件制备的重要技术途径。本文概述了近年来增材制造镁合金的研究进展，重点对选区激光熔化(SLM)和电弧增材制造(WAAM) 2 种主要增材制造的工艺研发现状和影响因素、微观组织、力学性能及耐蚀行为进行分析与总结。研究表明，工艺优化后SLM和WAAM等技术均可获得致密度> 99%的镁合金试件，并且能够获得与传统制造镁合金相当的力学性能和耐蚀性能，增材制造镁合金表现出极大的工程应用潜力。最后，从材料优化、工艺改进及性能评价等方面对增材制造在镁合金中的未来发展趋势与研究方向进行了总结与展望。
有色 2024年05月30日
金属激光增材制造材料设计研究进展

金属激光增材制造材料设计研究进展

摘要：激光增材制造被公认为是解决个性化、复杂化金属构件整体成形难题的有效技术手段。现有金属增材制造的研究主要从传统合金牌号出发，但基于平衡凝固过程设计的传统合金成分难以满足增材制造的非平衡冶金动力学特点，往往面临高裂纹敏感性、低韧低疲劳、各向异性等共性问题。因此，需要开展面向激光增材制造的新型材料成分设计研究，充分挖掘增材制造非平衡凝固特性的潜在优势与价值。本文综述了铝合金、钛合金、铁基合金、镁合金等不同材料现有合金牌号增材制造的技术瓶颈，以及面向增材制造的材料创新设计方法与新型合金及其复合材料发展的研究进展。最后提出了金属增材制造材料设计的未来发展趋势。
新材料 2024年05月29日
镍基单晶高温合金的研发进展

镍基单晶高温合金的研发进展

摘要：单晶高温合金是先进航空发动机、燃气轮机的核心热端材料，单晶叶片要求高、制造工艺复杂、容错空间小，在高温、复杂应力、氧化和热腐蚀等苛刻环境下工作。本文概述了近几年镍基单晶高温合金在合金研制、组织性能演化和表征、近服役环境下力学行为评价以及叶片制造工艺等方面的研发进展，并简单介绍了难熔高熵合金等“下一代”新型高温结构材料的研发情况。
稀有 2024年05月29日
镍基高温合金表面冲击强化机制及应用研究进展

镍基高温合金表面冲击强化机制及应用研究进展

摘要：为满足不断攀升的两机涡轮动力系统的快速发展，表面冲击强化技术在涡轮转子用高温合金表面强化的应用及相应机制的研究受到了广泛关注。然而，高温合金表面硬化层在高温服役环境下的回复、再结晶行为难以避免，由此引起的表面强韧化、抗疲劳效果的退化，成为制约表面冲击强化技术在先进高温合金关键部件深入应用的瓶颈。本文总结了近年来镍基高温合金表面冲击强化机制及应用研究进展，分析了表面冲击强化对镍基高温合金表面强韧性及抗疲劳的作用规律，探究了高温合金表面冲击硬化层在高温及长期时效过程中的显微组织、微结构演化及其对高温稳定性的作用机理。以期为发展镍基高温合金表面冲击强化、提高两机涡轮转子疲劳抗力提供基础。
稀有 2024年05月29日
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