航空结构钎焊技术应用研究进展

摘要:钎焊技术是航空结构制造过程中不可或缺的关键连接技术之一,广泛应用于高温、高应力及复杂服役环境下的构件连接。本文系统综述航空结构钎焊关键技术的研究进展与应用现状,重点涵盖航空发动机涡轮叶片、飞机金属蜂窝封严结构及散热器等复杂构件的钎焊技术应用。同时,针对陶瓷基复合材料、TiAl系高温合金和Nb-Si 基难熔合金等新型航空结构材料,深入分析其在钎焊过程中的可焊性研究现状与面临的主要技术瓶颈。最后指出,通过引入数值模拟与机器学习技术,并结合多主元合金设计及微合金化调控策略,显著提升高性能专用钎料的成分筛选设计与工艺优化效率,加速构建覆盖全温域和全流程的技术标准体系,深化异种材料连接理论研究,为高端航空制造提供更加坚实的技术支撑。

界面多维光谱技术研究进展

摘要:近年来,具有表/界面选择性的二维光谱技术,包括二维振动光谱、二维电子和频光谱、二维电子-振动和频光谱、二维振动-电子和频光谱等技术得到了迅速发展,并在探测表/界面超快动力学方面,包括电荷转移、能量转移、质子转移以及质子耦合电荷转移等超快过程,展现出巨大潜力。表/界面的独特动力学在诸多能量转换技术中居于核心地位,这些新型光谱手段有望为基于表/界面电子结构的关键设计原理提供重要实验依据。

液流电池关键材料发展研究

摘要:液流电池作为支撑新型电力系统的关键长时储能技术,已成为全球能源转型的战略焦点,其产业化进程高度依赖关键材料的性能突破与成本优化。本文系统梳理了液流电池关键材料的全球技术研究进展与产业发展现状,探讨了关键材料对液流电池经济性与市场需求的影响,总结了我国在液流电池关键材料领域面临的长寿命与低成本难以兼顾的瓶颈、高端材料对外依存度高的供应链短板、市场接受度与商业模式挑战以及支撑材料创新的政策标准体系不足等多重制约。为此,研究提出了面向2050 年的液流电池关键材料分阶段发展目标与路径,推动关键材料体系由当前的“全钒-全氟”主流路线,向“新型-非氟”方向迭代演进。研究建议,通过强化产业链协同、创新与材料特性匹配的商业模式、完善材料标准与评价体系,共同加速液流电池在零碳能源体系中的规模化应用,助力我国在全球能源战略博弈中占据主动地位。

中国氦气储备体系构建:分级储备与动用设想

摘要:中国氦气资源对外依存度高达90%,高端制造面临供应链安全风险,亟需构建国家战略储备体系。为此,全面调研了美国、俄罗斯、欧盟等国家和组织氦气储备体系的建设情况,结合中国氦气市场供需演进与结构性矛盾现状,提出了中国氦气资源战略储备体系构建设想。研究结果表明:①以“进口中断3 年”为极端情景,依据战略重要性可将氦气市场用户分为4 类,并分别设定差异化容忍度(一类0 天、二类90 天、三类180 天、4 类365 天);②按10% 损耗与15% 冗余“分级- 时序”储备公式测算,国家氦气资源储备最优规模为 4 500×104 m3 ;③耦合气源丰度、需求密度及6 类储气方式成本矩阵,提出“国家战略库+ 商业共享库+ 企业义务库”三级储备体系,其中国家战略库保障核心领域需求,商业共享库提升灵活性,企业义务库夯实基层供应基础,从而实现国家与市场资源的有效整合;③提出“动用三色”机制,不同预警颜色对应不同程度的供应风险,实现分层次、有步骤的储备动用。结论认为,通过加快推进国家- 商业一体化氦气储备体系建设,在鄂尔多斯、川渝等产地布局地下储气库实施“产储一体”,在东北及东部地区沿海依托进口通道建设销地储库实施“销储一体”等措施,可有效应对进口断供风险、保障高端制造领域氦气稳定供应。

煤系针状焦的制备技术、成焦机理与产业发展现状综述

摘要:煤系针状焦作为高功率与超高功率石墨电极及高端碳材料的重要原料,在我国“富煤、贫油、少气”的资源格局下具有显著的战略意义。本文系统综述了煤系针状焦的发展历程与国内外产业现状,重点总结了以煤焦油沥青为原料的主要制备工艺路线,包括延迟焦化、变温热聚及焦化-煅烧一体化等技术,并对不同工艺的特点及工业化成熟度进行了比较分析。在此基础上,围绕中间相炭微球的成核、生长与融并过程,评述了传统理论、微域构筑理论及球形单位构筑理论等典型成焦机理模型,阐明了工艺参数对针状结构形成与各向异性发展的关键作用。同时,归纳了煤系针状焦的主要性能指标及其在石墨电极和锂离子电池负极材料中的应用现状。最后,针对当前煤系针状焦在原料净化、过程稳定性及产品一致性等方面面临的技术瓶颈,展望了未来在原料分子结构调控、工艺优化及高质量规模化制备方面的发展方向。

高熵陶瓷在摩擦学领域的研究进展

摘要:高熵陶瓷是由非金属元素与多种等摩尔比或接近等摩尔比的金属元素构成的化合物,具有比传统陶瓷更高的硬度、更好的抗氧化性和耐磨性,不仅丰富了陶瓷材料体系,更在热障、热电和耐磨耐蚀等领域具有广阔的应用前景。近年来人们已开发出多种具有较好相稳定性和力学性能的耐磨高熵陶瓷,但关于这类材料在干摩擦和高温摩擦条件下润滑方式的研究却较少,限制了其在摩擦与润滑领域的进一步发展。本文讨论了高熵陶瓷固有特性与制备工艺,重点综述了近年来高熵陶瓷在摩擦学领域的研究进展,从晶体结构和力学性能等角度分析了高熵氧化物、高熵碳化物、高熵氮化物和高熵硼化物的摩擦学特性,并讨论了适用于高熵陶瓷的润滑方法,包括添加固体润滑剂和调控组分实现自润滑。本文不仅综述了已在高熵陶瓷领域取得应用的润滑材料,还归纳了部分具有润滑效果的潜在高熵陶瓷固体润滑剂。选取恰当的润滑方式可在滑动表面生成摩擦膜减轻对磨副产生的接触应力,有效缓解本征脆性造成的高温和干摩擦环境下摩擦性能恶化的问题,降低材料在宽温域的磨损率。

轻量化的钢材表面缺陷检测方法

摘要:钢材表面缺陷广泛存在于机械制造及自动化生产线中,其检测结果直接影响产品质量与生产可靠性。针对工业现场中检测系统对高精度与实时性的实际需求,提出一种改进的轻量化钢材表面缺陷检测算法。该算法在YOLOv8n的基础上作以下优化:在主干网络中使用动态幽灵卷积替换C2f(CSP Bottleneck with 2 Convolutions)中Bottleneck 的卷积层,显著降低模型参数量和计算复杂度,同时保持高效的特征提取;在SPPF(Spatial PyramidPooling-fast)模块后嵌入轻量级坐标注意力机制,实现通道与空间信息的协同重标定,强化关键细节反馈;在检测头部分,提出一种基于双向特征金字塔网络动态权重融合机制与跨阶段局部多尺度卷积模块的多尺度空间注意力特征金字塔,并通过空间—通道解耦下采样和高效上卷积模块进一步增强跨尺度特征融合,提升对小目标缺陷的检测能力。实验结果表明,相比于原来的YOLOv8n,改进模型不仅能够提升检测精度,还实现轻量化,模型参数量为原模型的36. 6%,平均精度均值提升3. 9%,模型体积和计算量分别降低至2. 6 M和3. 4 GFLOPs,相比原模型分别降低57. 3%和61. 8%。模型轻量化设计具备较快的推理速度,为资源受限场景的工业自动化检测提供高效可行的解决方案。

空天飞行器超轻质防隔热一体化复合材料研究进展与展望

摘要:新一代高马赫数空天飞行器正面临“热−力−化”多场耦合作用下极端“新热障”的严峻挑战,对热防护系统提出了轻量化、高效隔热、可重复使用及多功能一体化等严苛要求。聚焦“防隔热一体化”这一核心目标,系统梳理材料技术从被动承载向主动管理、从单一功能向协同防护的演进逻辑。以轻质烧蚀防隔热复合材料、可重复使用刚性隔热瓦及其一体化结构、耐高温气凝胶复合材料,以及柔性热防护复合材料4 类关键材料体系为主线展开深入分析,不仅总结了相关领域的最新研究进展,更揭示了其正经历从“单一材料性能优化”向“材料-结构-工艺一体化协同设计”的范式转变。最后,提出未来重点突破方向包括多尺度协同设计、可重复使用机理深化、智能化多功能集成及低成本高效制造,旨在为空天飞行器热防护技术的体系化创新与跨越式发展提供系统的理论支撑与清晰的技术路径。

硅基GaAs系材料异质外延与硅基激光器研究动态

摘要:随着近年来光通信、光计算和光传感等需求的爆发式增长,硅光子技术在芯片内(超短距离)和长距离两个尺度方向快速取代传统技术方案。作为硅光芯片核心技术的单片集成硅基光源(激光器)成为新一代大规模硅光集成芯片技术的关键。在简要回顾单片集成硅基GaAs 系激光器材料和器件的基础上,从硅基底GaAs/Si 材料、硅基GaAs 系量子阱激光器材料及器件、基于单片集成光源的硅光芯片级系统研究3 个层面,分别介绍和评析了相关主要节点研究工作情况,并着重介绍了面向实用化要求的无偏角硅基GaAs/Si 材料研究和更具挑战的高可靠性硅基量子阱激光器方面的研究进展。