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高温金属结构材料单晶制备及其研究进展

高温金属结构材料单晶制备及其研究进展

摘要：高温金属结构材料具有极其突出的高温力学性能、抗氧化能力等，被广泛用于航空航天、武器装备、核电装备等重要领域。其单晶不存在晶界破坏，具有韧-脆转变温度低、高温结构性能稳定等优点，使用温度比相同成分的传统柱状晶提高50~100℃，安全服役寿命得以显著提高，因而高温金属结构材料单晶的制备、取向及其性能已经成为当前高温结构材料领域研究的热点。该综述简要回顾了高温金属结构材料单晶发展历程，重点且系统论述了近年来国内外最新研究进展，分别介绍了气相沉积法、电子束悬浮区域熔炼法、光束悬浮区域熔炼法、等离子弧熔炼法、增材制造技术等制备工艺、原理、优缺点及最新研究现状，总结了不同制备工艺对高温金属结构材料单晶组织、性能的影响及其作用规律，并展望了未来的研究趋势以及应用前景，以期对高温金属结构材料的优化和发展提供借鉴意义。
新材料 2024年05月31日
钨基合金与钢异质材料连接研究进展

钨基合金与钢异质材料连接研究进展

摘要：钨基合金具有高熔点、高强度、低热膨胀系数等优异性能，钢是目前应用最广泛的结构材料，钨基合金与钢连接形成结构部件在核工业的聚变反应堆与压铸模具等领域具有广阔的应用前景。钨与钢的物理、化学、力学性能差异巨大，发展钨基合金与钢高性能连接存在一定挑战，且已成为焊接领域关键问题。文中综合阐述了钨基合金与钢扩散焊、钎焊的研究现状，并结合应用需求，提出了钨基合金与钢异质金属连接的未来展望，为后续研究提供了相关参考。创新点：(1) 从焊接工艺、接头界面结合以及力学性能等方面阐述了钨基粉末合金与钢连接的现状。(2)提出了钨基粉末合金/钢复合构件的未来研究方向，并给出具体建议。
新材料 2024年06月13日
搅拌摩擦增材制造关键技术与装备发展

搅拌摩擦增材制造关键技术与装备发展

摘要：搅拌摩擦增材制造 (friction stir additive manufacturing, FSAM) 是一种全新的固相增材技术，解决了材料熔化而产生气孔、裂纹等问题，大幅度提高增材制造零件的力学性能，提升制造组件的结构利用率，被认为是金属增材制造领域的重大突破。介绍了增材制造技术发展历史及特点，总结了固相增材技术优势，阐述了FSAM技术的基本概念、成形原理、发展趋势、组织微观结构演变行为以及力学性能；归纳了当前FSAM所采用的设备类型及其控制系统，重点分析了该技术未来发展应用所面临的挑战及机遇。创新点：(1) 系统总结了搅拌摩擦增材制造技术与设备的发展历史及趋势，分析该技术的特点。(2) 剖析了搅拌摩擦增材制造技术中不同参数对材料晶粒、性能的影响。
新材料 2024年06月13日
先进功能材料钎焊连接研究进展

先进功能材料钎焊连接研究进展

摘要：以复相陶瓷、纤维增强陶瓷基复合材料以及热电材料为例，从钎料成分设计、钎缝界面组织调控、接头残余应力缓解以及钎焊接头性能评测等角度，讨论了近年来发表的研究成果. 结果表明，在钎料中添加活性元素以及对母材表面改性的方法，能够有效改善钎料润湿性和界面结合强度；对于界面元素扩散以及母材过渡溶解的问题，可以设计制备复合钎料或阻隔层进行解决；接头残余应力的大小受材料热膨胀系数差异的影响较大，目前已提出了多孔中间层、梯度复合层以及母材表面机械加工等多种创新方法，但研究成果的应用仍停留在小尺寸样件，对于缓解大尺寸接头的残余应力问题仍有待解决. 最后对相关研究方向进行了总结和展望，期望推动航空航天构件连接的发展进程。创新点： (1) 针对复相陶瓷、纤维增强陶瓷基复合材料以及热电材料，系统地总结了钎焊难点和目前的研究成果。(2) 剖析了目前研究成果仍存在的不足和瓶颈，对后续研究提出了指导方向。
新材料 2024年06月13日
超快激光加工二维材料研究进展

超快激光加工二维材料研究进展

摘要：二维材料如石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫化物和黑磷，因其优异特性在科研和工业领域备受关注，在传感、催化、储能等领域具有巨大应用潜力。超快激光加工技术以其高精度和广泛的材料适应性，在二维材料的加工和器件制备中扮演着关键角色，实现了材料的无损或低损加工，在石墨烯的制备、还原氧化石墨烯、烧蚀和图案化转移等方面表现出优势。对于过渡金属硫化物和其它二维材料，超快激光同样能有效实现相变、剥离、减薄和表面沉积. 超快激光与二维材料的相互作用为微纳电子学、光电子学等高科技领域的应用提供了新机遇，未来研究将聚焦于成本降低、量子器件性能提升和高性能微纳器件的开发。创新点： (1) 从激光与物质相互作用的方面，阐述了国内外超快激光加工二维材料的最新进展。(2) 分析了超快激光加工不同二维材料的技术特点，并阐述了其相关应用发展。
新材料 2024年06月13日
金属纳米材料低温键合及图形化制备研究进展

金属纳米材料低温键合及图形化制备研究进展

摘要： 利用金属纳米材料的尺寸效应可显著降低连接温度，提高焊点可靠性，以银纳米焊膏为代表的金属纳米低温连接材料在第三代半导体为代表的功率芯片封装中充分验证并量产。面向集成电路的先进封装需要图形化焊点，将功率芯片封装技术转移到先进封装中，需要同时满足低温键合和图形化键合的要求，极大地增加了技术难度。文中首先剖析了金属纳米材料降低键合温度的基本科学原理，并进一步综述了不同纳米材料低温键合的研究现状，重点总结了可键合纳米材料的图形化方法，为先进封装中细节距、高精度、高效率的图形化低温键合提供技术参考。创新点： (1) 阐述了金属纳米材料实现低温键合的基本原理及理论研究进展。(2) 综述了不同形态的金属纳米材料用于低温键合的研究现状。(3) 系统地总结了针对不同金属纳米材料图形化制备方法的研究进展。
新材料 2024年06月19日
金属材料表面自纳米化技术研究进展

金属材料表面自纳米化技术研究进展

摘要: 金属材料表层的组织结构决定了其使用性能和寿命。通过不同的方式将应变能引入金属表面，使材料表层组织纳米化，晶粒尺寸呈现自表面至基体层逐渐增大的梯度分布，并获得优异的强度－ 塑性匹配，从而提高材料的疲劳强度和耐腐蚀性能等。对表面自纳米化技术进行分类，分别介绍了各类表面自纳米化机理，表面自纳米化的特征，并简要列举影响表面自纳米化的因素，重点对表面机械处理纳米化中的表面机械研磨法、机械碾磨法、超声冲击法、超音速微粒轰击法、激光冲击强化法和高能喷丸等技术进行了对比分析，总结了表面自纳米化技术的发展趋势。
新材料 2024年06月19日
梯度纳米结构金属材料制备及力学性能研究现状

梯度纳米结构金属材料制备及力学性能研究现状

摘要: 近年来，在金属材料中引入梯度结构一直是研究热点，相较于单一结构材料，多级纳米结构材料可在变形过程中通过不同特征尺寸的结构相互协调，进一步优化材料的力学性能。结合现有研究成果，简要介绍了制备梯度纳米结构金属材料中的表面机械处理、累积叠轧+退火、激光冲击喷丸和物理或化学沉积等技术。根据微观组织特征定义了梯度纳米晶结构、梯度纳米孪晶结构、梯度纳米层片结构和梯度晶粒尺寸和孪晶厚度结构4种基本结构类型，总结了梯度纳米结构金属材料的强－塑协同效应、抗疲劳性能和耐磨性能等主要力学性能，讨论了其未来发展所面临的挑战。
新材料 2024年06月20日
超疏水防/除冰材料的基础理论和制备技术研究进展

超疏水防/除冰材料的基础理论和制备技术研究进展

摘要：在寒冷高湿环境下，冰和霜易凝结于飞行器、轨道交通、风电叶片、输电线路等设备表面，从而降低工作效率，影响设备使用，同时造成巨大的安全隐患。因此，如何有效延迟冰霜在固体材料表面的形成以及促进结冰的去除，成为当前高性能材料领域的研究热点。传统的机械除冰、化学除冰和热力除冰方式在很大程度上存在能耗高、除冰废液多、除冰效率低等问题，而且容易破坏机械设备表面，与“绿色环保、高效节能”的可持续发展理念相悖。受自然界生物启发，研究人员开发了新型被动超疏水防冰技术，该技术具有成本低、能耗低和防冰性能优异等优点，具有良好的应用前景。针对新型超疏水型防冰材料，综述了固体表面的超疏水润湿理论进展和固体表面结冰/防冰机理；总结了超疏水防冰表面的自上而下制备方法（激光刻蚀、化学刻蚀、模板法等）和自下而上制备方法（涂层技术、磁控溅射技术、溶胶-凝胶技术和电沉积技术等）。最后，对超疏水防冰材料的局限性进行了讨论，同时对其应用前景和发展趋势进行了展望。
新材料 2024年06月24日
功能纳米涂层的制备、性能及应用综述

功能纳米涂层的制备、性能及应用综述

摘要:功能纳米涂层一直是近年来的研究热点。以纳米尺寸为组成单位为功能纳米涂层提供了良好的体积效应和表面效应，大大优化了涂层的力学性能、耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性等。功能纳米涂层的制备技术以及性能决定了涂层的应用范围。但是目前，多数综述集中于功能纳米涂层的某种性能、某种制备方法或者某种应用，缺乏对功能纳米涂层整体性的介绍。首先，简单介绍了功能纳米涂层的概念及分类；其次，详细描述了功能纳米涂层的制备技术，包括传统的化学气相沉积、物理气相沉积和溶胶-凝胶法，最新的等离子喷涂技术以及其他的制备技术，分析总结了各种功能纳米涂层制备技术的原理、优缺点以及涂层在材料中的应用；最后，从功能纳米涂层最新和热门的应用方面进行综述，展望了功能纳米涂层的应用前景和潜力。
新材料 2024年06月24日