金属基复合泡沫材料基体及力学性能研究进展

摘要:金属基复合泡沫(metal matrix syntactic foam,MMSF)是由空心微球和金属基体复合而成的一种新型多孔复合材料。本文总结了近些年有关铝基、镁基和钢基等复合泡沫研究的进展情况,并分类概述了不同基体材料的选择和制备工艺对金属基复合泡沫组织结构和力学性能的影响。结果表明,基体材料是金属基复合泡沫的重要组成部分,并直接影响其结构和性能。铝及其合金具有密度小、强度高、可塑性好等特点,是金属基复合泡沫中应用最广泛的基体材料之一。镁及其合金也有低密度、高强度、延展性好等特点,也是一种重要的金属基体材料。钢基复合泡沫的抗压强度和吸能能力优于大多数铝、镁基复合泡沫,并且在受力过程中表现出较好的变形状态,但是其密度普遍高于铝、镁基复合泡沫材料。以高熵合金作为复合泡沫材料基体是一个新的研究方向,该种材料表现出优异的性能。由于高熵合金内部结构复杂,需对制备出的复合泡沫微观结构及力学性能做进一步研究。除了金属基体材料,填充材料、制备工艺、孔隙率、界面反应、后处理技术等都对金属基复合泡沫的结构和性能有着很大的影响。

高熵合金磨损性能及海洋腐蚀行为研究进展

摘要:海洋工程设施及装备受到海浪的冲刷磨损,以及微生物和海水中溶解物的腐蚀,使用年限大大缩短。高熵合金突破了传统合金设计理念,其独特的多元素固溶体结构展现出优异的磨损性能、力学性能和耐腐蚀性,在海洋工程中具有巨大的应用潜力。本文综述了高熵合金的磨损性能及其在海洋环境中腐蚀行为的最新研究进展。首先介绍了高熵合金的基本特性,讨论了磨损性能及提高磨损性能的方法。随后分析了高熵合金在海洋环境中的腐蚀行为,简要讨论了合金元素对耐腐蚀性能的影响,特别关注了微生物腐蚀现象,介绍了海洋微生物对合金腐蚀的机理。最后,总结了当前高熵合金研究中存在的问题,提出了高熵合金在海洋工程中未来应用的发展方向。

金刚石半导体器件研究概述

摘要:半个多世纪以来半导体基础材料经历了从锗、硅为代表的第一代,砷化镓、磷化铟为代表的第二代,碳化硅、氮化镓、氮化铝为代表的第三代的逐步演化。在演化过程中,更快响应,更高功率,更强稳定性始终是人们不断追求的目标。尽管现有半导体器件已经极大的推动了人类文明的进步且创造了巨大的价值,但是第四代半导体材料——金刚石展现出来的各种特性依旧使人欣喜和对未来充满信心。本文将概述现阶段金刚石半导体器件研究的进展,包括金刚石材料的制备,金刚石二极管、发光二极管、三极管、场效应管,金刚石传感器,金刚石微机械等等。

无人机系统人因设计关键技术研究进展

摘要:伴随着机械故障的显著降低和人工智能(AI)技术的迅猛发展,无人机系统(UAS)所涉及的人因(HF)问题愈发严峻。为了提升低空经济下专业化无人机系统的综合作业效能,必须突破无人机系统人因设计的关键技术。以文献研究和工业实践经验为基础,梳理了体系化的无人机系统人因标准制定、高效且互信的人-AI 协同作业、全生命周期的人因设计3 个科学问题。首先,总结了无人机系统面临的独特人因挑战。然后,提出了自动化设计、显控交互设计、人员配置与协作、选拔与培训4 类人因问题现状。最后,重点阐述了无人机系统的人因标准体系架构设计、人-AI 高效组队设计、人与系统集成设计这3 项人因设计关键技术及其进展。

轨道交通装备失效分析与全生命周期管理

摘要:文章对失效学、失效分析及其作用进行了概述,并介绍了在轨道交通全生命周期管理中失效分析需要坚持的理念、操作流程、分析方法和逻辑思路。从可信性质量管理体系建设的角度,重点分析了失效分析在全生命周期各个阶段的作用和地位,以及基于失效分析的技术解决方案对全生命周期管理的重要作用,提出失效分析是全生命周期持续改进过程的关键和必要流程,是装备技术迭代、质量提升和全生命周期成本控制的关键,并宜有相应的组织机构负责实施基于失效分析的反馈机制。

非晶物质的前沿发展现状与未来展望

摘要:中国嫦娥五号采回的月壤中发现了超过30% 的玻璃质成分,进一步证实非晶物质在宇宙中广泛存在,看似杂乱无章的非晶物质结构背后可能隐藏着拓扑序和不均匀性,因而非晶物质具有奇异的遗传、敏感和弛豫行为,表现出一系列优异物理化学特性,如极致的稳定性、超塑性、超强力学行为和优异软磁性能等。基于序调控和高通量技术开发出的新一代Zr 基、Fe 基非晶合金更是成功应用于如折叠手机铰链、新能源汽车电机等核心部件,非晶材料展现出不可替代的应用优势。非晶物质的未来发展应引入新的材料研发范式,重视工艺创新的重要性,推动多学科领域的交叉融合,发挥先进表征技术和大科学装置的优势,打造产学研用全链条创新模式,进而积极助力非晶材料与物理领域的快速发展,拓展其在高新技术领域的应用。

超疏水涂层在镁合金防腐蚀领域中的研究进展

摘要:镁合金因其优良的性能在工业和生物医用等领域表现出巨大的应用潜力。然而,镁合金在空气与潮湿环境中极易被腐蚀,限制了其广泛应用。通过在镁合金基体表面构建纳米粗糙结构,并使用低表面能物质修饰,以形成超疏水涂层,可有效防止其在空气与潮湿环境中被腐蚀。本文首先对固体表面润湿性理论进行简要介绍,随后综述近年来镁合金表面超疏水涂层的制备方法,包括蚀刻法、水热法、微弧氧化法、电沉积法、浸渍法等,分析各方法通过不同的实验条件所获得的超疏水涂层结构和性能的差异,并介绍了超疏水涂层的发展趋势。最后指出目前超疏水涂层在实际应用中存在的问题,并对未来镁合金表面超疏水涂层的发展方向进行展望。

高熵合金增材制造技术及组织性能研究进展

摘要:高熵合金凭借独特的多主元设计展现出优异性能,在航空航天、能源电力、海洋工程等领域极具应用潜力。然而,传统制备工艺存在的成分均匀性差、裂纹敏感性高和成本高昂等问题,限制了高熵合金的工业应用。金属增材制造技术凭借逐层制造、设计自由度高和快速冷却等优势,为高熵合金复杂结构制备开辟了新路径。本文综述了高熵合金增材制造技术的研究进展,详细阐述基于激光、电弧和黏结剂为主的金属增材制造技术在高熵合金制备中的应用,深入探讨三种金属增材制造技术对高熵合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。不同金属增材制造技术及工艺参数、热处理条件对高熵合金组织性能影响各异,通过优化工艺和施加后处理技术,可有效调控其微观组织结构与服役性能,为高熵合金在更多领域的实际应用提供理论支持与技术参考。