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脉冲激光辅助激光增材制造研究进展

脉冲激光辅助激光增材制造研究进展

摘要：针对辅助脉冲激光作用在固相区的情况，分别论述了非同步式表面、非同步式层间以及同步式脉冲激光辅助激光增材制造的工艺特点，分析了增材制造构件组织、成形缺陷以及应力分布的调控机理，并系统对比了非同步式和同步式脉冲激光辅助激光增材制造的调控效果，总结了同步式脉冲激光辅助激光增材制造的工艺优势。针对辅助脉冲激光作用在熔池区的情况，研究了脉冲激光功率密度、频率对熔池热动力学行为的作用机理（Marangoni 对流、超声波搅拌空化、冲击波效应等），进而明晰了辅助脉冲激光冲击熔池对增材制造构件组织、成形缺陷的影响机理。最后，对脉冲激光辅助激光增材制造技术的研究进展进行了总结，并对下一阶段的发展方向进行了展望。
新材料 2024年11月11日
激光技术在材料加工领域的应用与发展

激光技术在材料加工领域的应用与发展

摘要：激光因其具有方向性强、能量密度高、时间和空间控制性好等特点，在航天航空、汽车制造、电子电器和生物医疗等领域获得广泛应用，尤其在材料加工领域。简要介绍了激光加工技术的原理及优势，主要从组织性能研究、工艺开发与优化、数值模拟等方向综述了激光技术在切割、焊接、增材制造和表面改性4个加工领域的研究进展和应用现状，表明超短超快激光技术的发展进一步促进了激光技术在材料加工领域的纵深应用，并对激光技术未来发展进行展望。
新材料 2024年05月06日
数据驱动研究范式下材料数据库的构建与应用

数据驱动研究范式下材料数据库的构建与应用

摘要：近年来, 随着大数据和人工智能技术的发展, 数据驱动的材料研发范式在材料构效关系挖掘和新材料设计与筛选等方面展现出显著优势. 数据作为此研究范式的基础, 在拓展材料设计空间和提升人工智能模型性能方面具有重要意义. 因此, 构建高质量材料数据库是数据驱动材料研发的重要一环. 自“材料基因组计划”启动以来, 理论数据库和实验数据库的数量和规模持续扩大, 数据基础设施和大数据技术也得到了充分发展. 本文围绕数据驱动研究范式下的材料数据库构建展开讨论, 首先从数据生成、数据预处理、数据存储和数据访问4个方面出发重点叙述了数据库构建的主要步骤, 然后基于数据体量、数据种类、访问方式和数据库特色等方面对国内外具有代表性的材料数据库进行总结, 最后从材料数据本身和数据基础设施建设两个视角出发, 对材料数据库未来的发展进行展望.
新材料 2025年12月12日
共晶高熵合金成分设计的研究进展

共晶高熵合金成分设计的研究进展

摘要：近年来，共晶高熵合金由于优异的铸造性能以及优良的强塑性匹配受到了广泛关注，然而，目前存在着开发共晶高熵合金效率过低的问题，共晶高熵合金的成分设计始终是一项挑战。针对这一项挑战，国内外学者开发了多种共晶高熵合金的成分设计方法来加快共晶高熵合金的开发速度，由最初的试错法，发展到后来的d轨道能级法、简单混合法、混合焓法、相图计算法以及机器学习辅助的方法等等。每种方法各有特点和局限性，本文对共晶高熵合金的成分设计方法进行了全面评述。
新材料 2024年09月06日
高熵稀土氧化物热障涂层材料研究进展

高熵稀土氧化物热障涂层材料研究进展

摘要：热障涂层（Thermal barrier coating,TBC）材料在航空发动机和燃气轮机的热防护中具有保护高温合金基底免受氧化及腐蚀，并降低高温合金的工作温度的重要作用。新型热障涂层材料中存在许多高熵稀土氧化物，能够实现比单一主成分稀土氧化物更优异的热学、力学、高温相稳定性以及抗烧结、耐腐蚀等性能。但是目前对高熵稀土氧化物的研究仍然停留在初步阶段，其中稀土元素对材料性能的作用尚未完全明确，且没有形成统一标准。简要概述了热障涂层的基本结构，并重点总结了高熵锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐和铌酸盐等５种高熵稀土酸盐的晶体结构、热物理性能与力学性能。对比分析了其与相应的单一组分稀土酸盐的差异，并探讨了影响其性能优劣的多种因素。相比于单一组分稀土氧化物，高熵稀土氧化物的热导率、热膨胀系数和相稳定性均有明显改善。最后，展望了未来高熵稀土热障涂层的发展方向。
新材料 2024年11月05日
增材制造技术制备高熵合金的研究现状及展望

增材制造技术制备高熵合金的研究现状及展望

摘要：高熵合金是近年来发现的一种新型合金，因其独特的设计理念、组织结构以及优异的性能，短短数年内获得了大量科研工作者的关注。由于高熵合金高成本的特点，采用传统制备工艺制备高熵合金结构件造成了一定浪费，尤其是在高精密复杂零部件方面。而增材制造是根据零件的三维数据直接制造出实体零件的技术，能够在很大程度上解决高熵合金在复杂零部件方面制备浪费的问题。同时，增材制造技术具有精确制造、快速凝固的特点，比传统制备工艺更能够保证合金的组织均匀性，也更有利于合金的组织细化，可以进一步发挥高熵合金性能的潜力。然而，高熵合金和增材制造都属于发展时间较短的新型研究方向，针对增材制造高熵合金的研究也尚处于起步阶段。本文介绍了高熵合金最常使用的几种增材制造技术，重点阐述了用增材制造技术制备的高熵合金的组织演变规律、力学性能、耐腐蚀性这几方面的研究进展，并对高熵合金复合材料的研究现状进行了归纳，同时对增材制造高熵合金的进展及优缺点进行了总结，并对增材制造技术制备高熵合金的研究提供了一些思路。
新材料 2024年05月06日
碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备、性能与应用进展

碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备、性能与应用进展

摘要：因其独特的几何结构与成键方式, 碳纳米管和石墨烯展现出优异的力学、电学、热学、光学等特性, 为纳米材料新结构、新现象、新效应和新应用的探索提供了理想的材料平台. 碳纳米管和石墨烯可以组装成一维宏观纤维材料, 具有轻质、高强、高导电、高导热等性能, 为新一代高性能纤维的发展提供了思路. 将碳纳米管和石墨烯通过湿法纺丝法、薄膜卷绕法、水热组装法和化学气相沉积法等方法制备成碳纳米管/石墨烯杂化纤维, 通过精细的结构调控实现了碳纳米管/石墨烯材料微观尺度优异性能向宏观纤维的有效传递, 赋予了纤维轻质高强的特性, 为其在能量转化与存储器件、传感与致动器件、智能织物等领域的应用奠定了基础. 本文首先介绍了碳纳米管/石墨烯杂化纤维的制备方法和基本性能, 然后总结了纤维的功能/智能应用, 最后对碳纳米管/石墨烯杂化纤维的未来发展和挑战进行了展望.
新材料 2025年12月08日
高熵合金涂层的研究现状

高熵合金涂层的研究现状

摘要：综述了高熵合金的概念与特性，介绍了高熵合金涂层的设计和制备手段。重点讨论了激光熔覆、磁控溅射和热喷涂这3种制备高熵合金涂层的技术手段的原理、特点及国内外的研究现状，展望了高熵合金涂层的研究和应用前景。
新材料 2024年05月07日
激光诱导石墨烯的制备、改性与应用

激光诱导石墨烯的制备、改性与应用

摘要：激光诱导石墨烯(Laser induced graphene，LIG) 是一种新型的石墨烯制备技术，该工艺是通过高能束辐照含碳基底实现三维网络结构石墨烯的快速生成。与传统的石墨烯制备工艺相比，LIG 制备技术具有快速制备、可图案化、环境友好、微观形貌可控和成分可控等特点，因此受到了广泛的关注。本文总结了LIG近年的研究进展，包括前驱体的成分调控、光源的选择和LIG 的微结构控制。同时也探究了近年来LIG 的原位和非原位的修饰改性方法，阐述了LIG 在柔性储能电极和传感器领域的应用，并对LIG 在集能源、传感和检测一体化设备方向的发展进行展望。
新材料 2024年10月30日
铁性智能材料的研究现状和发展趋势

铁性智能材料的研究现状和发展趋势

摘要: 铁性智能材料是具有感知温度、力、电、磁等外界环境并产生驱动效应的一类重要功能材料，主要包括形状记忆、磁致伸缩和压电3 大类材料。由于历史原因，形状记忆、磁致伸缩和压电等3类铁性智能材料却被分散在马氏体、铁磁和铁电等几个不同领域独立研究，只能借助各自领域的有限思路进行材料研发，虽取得不少成果但逐渐遭遇到原理性瓶颈。近年来，国际上出现了将3 类铁性智能材料作为一个统一体进行研究的新趋势，文章将结合现代产业和国防技术对形状记忆材料、磁致伸缩材料和压电材料的要求以及遭遇到的瓶颈问题，对铁性智能材料研究现状和发展趋势进行综述，并由此可望提供高性能铁性智能材料的物理新机制。
新材料 2024年05月06日