搅拌摩擦焊接与加工技术进展

摘要:搅拌摩擦焊接技术(Friction Stir Welding)自上世纪90 年代发明以来,迅速在航空、航天、船舶、轨道交通等领域得到了广泛关注和应用,成为21 世纪影响最为深远的焊接技术之一。近年来,以搅拌摩擦加工/增材制造(Friction Stir Processing/Additive Manufacturing)为代表的一系列固相加工技术进一步丰富了搅拌摩擦的技术内涵。本文主要介绍了搅拌摩擦焊接和加工技术的研究进展,结合近年国内取得的技术突破和装备发展现状,探讨了理论和工程应用面临的技术挑战及其未来的发展方向。

陶瓷增材制造技术在催化剂载体领域的研究进展

摘要:陶瓷增材制造技术通过高精度结构设计与多材料一体化成型,为催化领域提供了从载体定制到活性位点精准调控的新方法。基于陶瓷增材制造技术制备的催化剂载体具有更高的传质效率、自由成型的几何形态、优异的热稳定性,在降低成本的同时,推动了绿色能源发展。本文综述了应用于陶瓷催化剂载体的四种主要增材制造技术,包括墨水书写成型技术、立体光固化成型技术、数字光投影技术和熔融沉积技术,概述了四种常见的催化剂载体陶瓷体系,总结了陶瓷增材制造技术制备不同类型陶瓷催化剂载体的研究现状,着重讨论了在汽车尾气处理、脱硝处理、化学合成、固体氧化物燃料电池、太阳能热化学循环反应等不同应用场景下催化剂载体的研究进展,最后,对陶瓷增材制造催化剂载体所面临的关键挑战与未来发展方向进行了展望。未来研究应重点围绕新型多功能陶瓷材料体系开发、高精度与多尺度结构协同设计、活性位点与传质行为的耦合调控以及绿色低能耗成型与后处理工艺展开,以推动陶瓷增材制造催化剂载体在能源转化与环境催化等领域的规模化应用。

管梁截面形状与尺寸的协同优化研究

摘要:管梁截面优化是汽车轻量化和性能设计的关键因素之一,管梁截面形状与尺寸的协同优化方法是底盘零部件设计的重要工作。本文提出了一种将形状和尺寸两种不同属性变量进行耦合的双超椭圆方程,并利用双超椭圆方程构建了任意曲边截面。针对任意曲边截面的优化,建立了截面自适应优化模型及多截面连续优化算法,该优化方法可自动进行形状优化、尺寸优化和形状等/变尺寸协同优化。对优化方案进行有限元分析显示,采用任意曲边截面优化得出的梁结构,梁横截面具有周向轮廓和厚度均匀过渡等优势,有效地减小了截面应力集中,提高了材料利用率,也为汽车机械零部件轻量化提供有效参考。

多功能超滑涂层的研究进展

摘要: 在漫长的进化历程中,自然界的生物演变出诸多独特结构,为科技发展提供了源源不断的灵感。其中,荷叶表面呈现的疏水特性极大地激发了研究人员对表面湿润性领域的深入探究。为进一步解决超疏水涂层在极端条件下(如机械磨损、化学腐蚀和温度变化)可能失效的固有缺陷,润滑油被引入其表面,从而制备出高性能的超滑涂层。结合国内外相关研究,综述超滑表面在防腐蚀、除冰霜及耐磨损3个功能方向的研究进展。最后,针对超滑涂层面临的磨损与老化问题,以及如何提高其耐久性与使用寿命等当前挑战,进行了总结与展望。

类金刚石薄膜制备技术及内应力调控研究进展

摘要:[目的]类金刚石(DLC)薄膜是一种具有无定型结构的薄膜碳材料,兼具金刚石和石墨的性质,性能多样,在材料科学和工程应用领域受到广泛关注。然而,内应力的存在限制了DLC 的功能和服役寿命。[方法]归纳分析了DLC 的结构特点、制备方法与应用领域,对薄膜残余内应力产生的原因及其降低方法进行了重点分析和总结。[结果]制备技术方面,磁控溅射-化学气相沉积等复合技术因其可以有效改善DLC 薄膜诸多方面的性能而备受关注;内应力调控方面,优化薄膜制备方法、掺杂改性、多层结构设计等手段能显著降低DLC 薄膜的内应力。[结论]复合制备技术与内应力控制技术的发展提升了DLC薄膜的耐久性与综合性能,使其在机械、土木、航空航天、汽车、生物医学和海洋领域的应用更加广泛。

新型关节轴承材料的研究现状及展望

摘要: 介绍了3种新型关节轴承材料的研究现状,研究进展,力学性能和摩擦磨损性能以及当前面临的问题,以期为将来开发使用温度高,承载能力强,摩擦学性能好的关节轴承提供参考。

激光加工技术在工业制造中的最新发展和未来趋势

摘要:激光技术彻底改变了工业制造,相较于传统工艺,在精度、效率和多功能性方面实现了质的飞跃。探讨了激光技术的最新进展,重点介绍了其在工业制造中的应用。深入研究了超快激光、增材制造、激光焊接、切割和表面处理等前沿发展。提供了来自汽车、航空航天、电子、医疗及农业等各个行业的真实案例,反映出激光技术的变革性影响。此外,还讨论了人工智能驱动的激光系统、绿色和蓝光激光,以及混合制造工艺等新兴趋势;展望了激光技术在工业制造中的未来,指出了潜在的挑战和机遇。

气体团簇离子束技术的发展与挑战

摘要:随着科技的不断进步,先进光学与集成电路等领域对光学元件的加工精度要求日益严苛,已经由纳米级材料去除提升至亚纳米级精度。然而,当前主流的传统加工技术,如化学机械抛光(CMP)、液体射流抛光(FJP)、磁流变抛光(MRF)以及离子束抛光(IBP)等,均存在各自的局限性,难以实现原子级光滑表面的制造目标。因此,如何制造出具有亚纳米级表面粗糙度且低亚表面损伤的光学元件,已成为当前亟待解决的技术难题。在不断探索新技术的过程中,气体团簇离子束(GCIB)技术作为传统离子束技术的革新升级,展现出在超精密加工领域的巨大潜力,有必要对气体团簇离子束技术的原理、辐照特性以及可能的应用展开探讨。说明气体团簇离子束技术的原理;阐述气体团簇离子束技术所具有的独特辐照特征,包括低每原子能量、高溅射产率、横向溅射效应以及能量密集沉积等。这些特征使其与传统离子束的辐照效应截然不同;探讨气体团簇离子束技术在抛光、刻蚀、薄膜沉积以及二次离子质谱(SIMS)等领域的应用;总结气体团簇离子束技术现有的优势与不足,为气体团簇离子束技术的进一步发展奠定坚实基础,推动其在超精密加工领域实现更广泛的应用与突破。

模具激光蚀纹技术原理及应用

摘要:以模具激光蚀纹技术原理为基础,探讨其在模具表面加工中的优点和发展趋势。使用激光束在模具表面刻蚀出精确的图案和纹理,通过对其在汽车、电子设备和医疗器械等领域的实际应用分析,验证了激光蚀纹技术可显著提高产品表面质量和性能,提高生产效率,同时具备环境保护的特点。

表面工程技术在大型水轮发电机组中的应用:进展与挑战

摘要:大型水轮发电机组是水电站的强劲心脏,是水电能源转换、保障电力系统稳定、提升电能质量的核心装备,其长效稳定运行极大依赖转轮、定/转子、推力轴承等核心部件的性能发挥。然而,水轮发电机组的复杂苛刻服役环境极易对上述部件造成严重的表面损伤,这对整个机组的安全提出了巨大挑战。表面工程技术能显著提升材料的表面综合性能、赋予特定的表面功能特性,是对水轮发电机组关键部件进行表面强化和延寿的重要途径。以水轮发电机组的关键部件表面损伤为导向,从实际需求出发系统性论述了典型表面工程技术在水电行业的应用进展和前景。重点分析了过流部件的表面防腐、定/转子部件的绝缘防晕、转子上方管路的凝露、转轮空蚀、导叶磨蚀、大型部件的缺陷修复、镜板表面研磨、轴瓦乌金修复等水轮发电机组的典型表面失效难题,并从以往的工程实践和先进科研成果2 个方向,总结了通过环氧涂料、石墨烯复合涂料、氧化铝绝缘涂料、超疏水涂料、磁控溅射涂层、物理气相沉积涂层、表面喷涂修复和表面高能改性等表面工程技术解决上述问题的进展和挑战。