船舶激光-电弧复合焊接技术的研究进展

摘要:建设海洋强国战略的加速推进,对船舶建造提出了更高要求。激光-电弧复合焊接作为新型焊接技术,将激光焊接与电弧焊接有机结合,具有焊接效率高、焊后变形小、适用范围广、智能集成化高等优势,被逐渐在船舶与海洋工程领域推广应用。回顾了激光-电弧复合焊接技术的发展过程及研究现状,阐述了激光-电弧复合焊接机理,介绍了船舶激光-电弧复合焊接的主要类型及船舶建造工程化应用的现状,分析了其在船舶建造的应用优势和不足,探讨其未来的发展趋势和研究方向,以期为激光-电弧复合焊接技术在船舶工业制造领域的应用提供参考。

考虑冲压成形历史的超高强钢零件失效行为研究

摘要: 以QP1180-EL超高强钢为研究对象, 通过试验方法完成材料硬化、断裂特性测试, 并完成GISSMO 损伤模型参数标定; 针对防撞梁零件开展冲压全流程仿真分析, 根据GISSMO 损伤模型完成成形过程损伤累积计算; 结合防撞梁零件三点弯曲试验, 对比研究了不考虑冲压成形过程; 考虑冲压成形过程厚度减薄及应力、应变且不考虑损伤; 考虑冲压成形过程厚度减薄及应力、应变及损伤3 种条件下零件结构性能的差异性。结果显示, 考虑成形过程中的厚度减薄及应变、应力可以提高结构峰值力预测精度, 考虑冲压损伤可以进一步提高结构失效行为预测精度。

氢(混)燃机用热障涂层材料及抗高温水汽性能研究进展

摘要:为实现“碳达峰”与“碳中和”目标,氢能及氢(混)燃机技术成为关键发展方向。然而,氢气燃烧存在燃烧不稳定性、局部高温及大量水汽生成等问题,因此,热障涂层抗高温水汽性能对氢(混)燃机的发展至关重要。系统性地综述了高温水汽对传统热障涂层材料(7%~8% YSZ)相稳定性、烧结行为、力学性能、热导率及抗腐蚀性能的影响。同时,深入分析了高温水汽稳定高温相、促进烧结、延缓力学性能恶化以及加速腐蚀的作用,并进行归纳和总结了相关研究成果。这些研究对设计和研发氢(混)燃机用新型热障涂层具有重要的指导意义。

C/C复合材料超高温陶瓷涂层制备工艺研究进展

摘要:C/C复合材料因其优异的抗氧化性与抗热震性能,被认为是固体火箭发动机喷管最理想的抗烧蚀结构材料之一。然而,在超高温、富氧环境下,C/C复合材料表现出的氧化敏感性严重制约了其应用领域的进一步拓展。采用特殊工艺制备致密的陶瓷抗氧化涂层,有效隔绝基体与富氧环境的接触,是解决C/C复合材料高温氧化问题的重要途径。本文系统综述了近年来主流陶瓷涂层材料及其制备工艺,分析了各类工艺的作用机理与研究进展,并对超高温陶瓷涂层技术的发展方向进行了展望。

CVD金刚石膜应力的产生、抑制、应用及测量

摘要: 金刚石具有优异的性能, 在光学、电子器件热管理及宽禁带半导体领域有着广阔的应用前景, 被誉为终代半导体。作为光学窗口, 需要大尺寸、厚度2 mm 以上的CVD(Chemical Vapor Deposition, 化学气相沉积)金刚石自支撑厚膜; 在半导体散热中, 则需要4英寸(1英寸=2.54cm)以上、100μm厚的金刚石自支撑膜与GaN 等半导体材料进行键合。但由于技术限制, 大面积CVD金刚石膜的合成及应用依旧存在较大困难。一方面, 沉积过程中应力会导致金刚石膜发生破裂; 另一方面, 残余应力会导致金刚石膜发生翘曲, 键合质量变差。因此, 控制金刚石膜的应力成为目前金刚石膜规模化、大范围应用的一个关键问题。本文综述了CVD金刚石应力的分类、来源以及影响应力的各种因素, 详细介绍了抑制金刚石膜应力的措施。同时, 总结了通过人为施加应力来改善金刚石性能的研究, 包括应力改变金刚石带隙、应力提高金刚石热导率等。最后, 给出了评价金刚石应力大小的方法及理论计算公式, 并分析了未来金刚石膜应力研究的趋势。

稀土发光材料在免疫分析中的应用研究进展

摘要:稀土发光材料是以稀土元素为发光中心的一类发光材料,其凭借窄带发射、长的荧光寿命和大的Stokes位移等独特的光物理特性在照明、显示、激光、生物医学、防伪和光通信等众多领域展现出巨大的应用潜力。 本文总结了稀土元素的特性、发光材料的种类与原理,并基于不同稀土材料在时间分辨荧光检测、近红外二区荧光检测和上转换荧光检测等技术中的应用,系统综述了稀土发光材料在免疫分析领域的应用,最后对其在临床实际应用中面临的挑战与未来发展方向进行了展望。

钢-混凝土组合梁的材料协同效应与工程实践——以某大跨度桥梁为例

摘要:钢-混凝土组合梁通过材料协同效应显著提升了结构性能,为复杂环境下的桥梁工程提供了创新解决方案。本研究以某90m大跨度钢-混凝土组合梁桥为对象,系统分析了材料协同机制及其在强震区与高交通荷载下的工程适用性。通过静力与动力荷载试验结合有限元模型,验证了Q235钢与C40混凝土的协同工作性能:钢梁底部最大拉应力达89MPa,混凝土板顶面最大压应力为6.5MPa,二者协同工作符合“ 钢受拉-混凝土受压”的受力机制,栓钉连接件(滑移量<0.5mm)有效保障了界面剪力传递。试验结果表明,组合梁跨中最大挠度为23.60mm,校验系数在0.85~1.02,基频为2.8209Hz,高阶频率分布合理(10.71~41.20Hz),具备优异的刚度、承载力与抗震性能。材料协同设计减少钢材用量20%~40%,降低碳排放,且施工便捷,经济性突出。研究进一步提出采用C50及以上混凝土可使弹性模量提升12.8%,跨中挠度降低7.2%。未来需深化高强度材料匹配、新型连接件开发及全寿命性能评估,结合智能化技术推动钢-混凝土组合梁在绿色低碳工程中的标准化应用。

植物油基切削液的改性方法与切削性能研究进展

摘要:植物油基切削液作为一种环境友好型润滑剂,凭借其较强的生物降解性和低毒性,在金属加工领域展现出显著的应用潜力。与传统矿物油基切削液相比,植物油基切削液在绿色制造和可持续加工中的应用具有重要意义。然而,单一植物油基切削液对加工性能的改善程度有限,尤其是在复杂的加工条件下,其性能可能不满足实际需求,且其作用机理研究相对欠缺,难以为清洁切削提供更为精准的理论支持。为了解决上述问题,首先梳理了植物油基切削液(包括分类、分子结构及其物理化学性质)的基础特性,揭示了这些因素如何影响其润滑性、抗氧化性及冷却能力。然后,对多油混合、化学改性、功能添加剂及纳米增强等改性方法进行系统综述。重点针对金属切削中植物油基切削液对切削力、切削温度、表面质量及刀具磨损等方面的影响进行阐述,揭示了热力载荷优化、刀具磨损降低的内在机理。最后,展望了植物油基切削液未来的研究方向,并为其在绿色制造、可持续加工中的广泛应用提供理论支持和技术指导。

基于图像处理的高熵合金图像定量分析技术

摘要: 扫描电子显微镜( scanning electron microscope,SEM) 在材料表征领域具有广泛的应用前景,然而所获得的图像通常难以直接提取定量信息。针对一种共晶高熵合金的扫描电镜图像,提出了一种基于机器学习和图像分割技术的自动化、定量化分析方法,该方法能够有效测量共晶高熵合金板条状区域的面积、长度、宽度、周长以及不同组分的占比。实验结果表明,本研究所提出的方法在高熵合金图像上具有良好的鲁棒性和准确性,为研究高熵合金材料的表面结构提供了重要的技术支持。