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腐蚀大数据技术及其智慧工程应用

腐蚀大数据技术及其智慧工程应用

摘要：腐蚀是威胁材料服役安全与使用寿命的核心因素。腐蚀数据具备多源异构、时间长、跨尺度、非线性等复杂特征。针对这些特性，腐蚀大数据技术通过融合各类传感器技术和建立多维智能关联数据库等方法，对材料腐蚀大数据进行挖掘建模与可视化，最终实现共享服务平台建设和在工程中的应用。在智慧工程应用场景中，腐蚀大数据技术实现3 大核心功能：一是通过实时监测技术对桥梁钢结构、油气输送管网等关键设施的腐蚀状态进行动态追踪，结合多源异构腐蚀数据高通量采集即时捕捉腐蚀速率、环境参数对腐蚀大数据进行系统收集；二是通过多源数据挖掘技术，解析腐蚀数据与环境因子、运行工况的耦合规律，支撑防腐策略的动态优化；三是基于神经网络等人工智能模型，结合历史积累数据与机器学习算法，实现了对材料的剩余服役寿命的精准预测，为工程安全运维提供量化依据。此外，腐蚀大数据通过与数字孪生结合，通过构建腐蚀演化的三维虚拟模型，实现了工程结构健康状态的可视化预警与维护资源的智能调度，实现了腐蚀大数据共享与物联网平台的共同建设，最终推动传统防腐向“受击—诊断—决策—执行”的闭环管理升级。腐蚀大数据技术不仅推动了传统防腐技术向智能化、精准化转型，更成为智慧工程安全运维体系的核心支撑，在海洋工程、能源互联网等领域展现出广阔的应用前景。
新材料 2026年03月06日
激光增材制造成型马氏体时效钢研究进展

激光增材制造成型马氏体时效钢研究进展

摘要：本文较全面地综述了国内外激光增材制造成型马氏体时效钢(MS)的研究和应用现状。分析了选区激光熔化(SLM)制备MS特有的优势，并从SLM成型MS参数与性能优化、成型各向异性、时效强化机理、梯度材料和模具应用5个方面进行了系统介绍。研究表明，SLM成型MS的工艺窗口较宽，易获得成型致密度>99%的试样；经过激光和热处理工艺参数优化后，其力学性能可达标准锻件水平。MS时效强化遵循Orowan位错绕过机制，成型方向对MS力学性能影响较小。此外，SLM能够制备高结合强度MS基梯度材料(MS-Cu和MS-H13等)零件，为制备梯度材料功能件开辟了新途径。最后，介绍了SLM成型MS面向随形冷却模具的应用，并提出了今后的研究展望。
新材料 2024年05月06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
纳米生物润滑剂微量润滑加工物理机制研究进展

纳米生物润滑剂微量润滑加工物理机制研究进展

摘要：纳米生物润滑剂作为替代矿物型润滑介质的绿色微量润滑剂，已成为学术界与工业界的研究与关注焦点。然而，纳米生物润滑剂微量润滑加工物理学作用机制尚不清楚，难以为其工业化应用提供精准指导与选用原则。为解决上述需求与技术问题，综述了纳米生物润滑剂组分及物理特性，揭示了纳米增强相、基础流体、添加剂对加工性能的影响规律，阐述了纳米增强相在纳米生物润滑剂中的动力学行为与分散机制。其次，揭示了多能场雾化机制、切/磨削区流场分布及微液滴浸润动力学行为，发明了微量润滑新型供给与雾化装置。进一步地，分析了切/磨削加工材料去除热物理机制，研究了先进的多场赋能热损伤抑制策略，构建了纳米生物润滑剂微量润滑加工技术体系。结果表明，纳米生物润滑剂在热源抑制与热耗散特性调控方面效果显著，多场赋能纳米生物润滑剂微量润滑可作为浇注式加工的替代工艺，采用断续有序的凹槽织构砂轮辅助质量分数为2.5%的MWCNTs-棕榈油纳米生物润滑剂微量润滑磨削单晶镍基高温合金DD5，与传统的浇注式磨削工艺相比，磨削力可降低12%，磨削温度可降低9%，表面粗糙度值可降低6%。展望了纳米生物润滑剂发展路线图，为工业界与学术界提供技术支持与理论指导。
新材料 2024年11月29日
浅议从“系统工程”角度看纳米材料科学的应用之路

浅议从“系统工程”角度看纳米材料科学的应用之路

摘要：近20年来纳米材料科学的蓬勃发展以碳纳米管和石墨烯的研究为典型代表。如何将纳米材料在微观尺度的优异性能在宏观尺度进行良好表达，得到性能优异的商业化产品？这也给科技工作者带来极大的困惑。纳米材料科学在发展初期受“自下而上”方法论的影响，极大地促进了纳米材料科学的发展，然而其局限性限制了纳米材料的应用之路，“系统工程”的思想应运而生，为解决纳米材料的应用这一难题提供了新的方法论。从“系统工程”的角度来看，在微观尺度上性能优异的纳米材料，若要在宏观尺度取得相应优异的性能，实现商业化应用以造福人类，首先纳米材料的应用需要借助于多级结构，其次在纳米材料的应用研究中应以研究体系中各个组分之间的相互关系为侧重点。按照“系统工程”的思想，对纳米材料的研究应该侧重于根据宏观材料的需求，研究出最优化的结构单元组装方式，最大限度地发挥每种结构单元的优点，最终实现体系的效益最大化。
新材料 2024年05月06日
PAN基碳纤维的发展及国内外第3代高性能碳纤维的进展

PAN基碳纤维的发展及国内外第3代高性能碳纤维的进展

摘要：经过半个多世纪的发展，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维经历3代产品的发展，2010年以来研发成功的第3代碳纤维实现了高强度和高刚度特性的有效结合，有望成为未来高性能碳纤维材料发展的重点。介绍了PAN基碳纤维的发展阶段及主要制造商，阐述了兼具高强度和高模量特征的第3代碳纤维的研发背景。同时介绍了国内外在第3代碳纤维领域的发展历程，展望了碳纤维的未来研发方向，随着2024年初东丽M46X型碳纤维研发成功，第3代碳纤维产品序列有望进一步拓展；此外，面向太空电梯等前沿领域，国外也在开发更高强度碳纤维。
新材料 2025年01月23日
增材制造专用陶瓷材料及其成形技术

增材制造专用陶瓷材料及其成形技术

摘要: 陶瓷材料具有高强度、耐磨损、耐腐蚀和耐高温等特点，在航空航天、生物医疗和电子信息等领域具有良好的应用前景。然而，如何制造应用于上述领域的复杂形状陶瓷零件成为了一个重要的问题。目前，增材制造正逐步成为解决复杂形状陶瓷零件制造问题的有效方式。主要介绍了增材制造专用陶瓷材料及其成形技术。根据增材制造专用陶瓷材料的不同形态，可以将陶瓷材料分为粉材、丝材、片材和浆料/膏材4类。基于此，介绍了激光选区烧结(SLS)、激光选区熔化(SLM)、三维喷印(3DP)、熔融沉积制造(FDM)、分层实体制造(LOM)、立体光固化(SL)、数字光处理(DLP)以及直写成形(DIW)8类主要陶瓷增材制造技术及其应用。最后，根据陶瓷增材制造的最新研究成果，对增材制造专用陶瓷材料及其成形技术发展作出进一步的展望。
新材料 2024年05月06日
功能包装材料的发展现状与趋势

功能包装材料的发展现状与趋势

摘要: 由于包装废弃物造成的环境污染以及食品质量安全问题频发等原因，具有基本力学性能的普通包装已经满足不了消费者对包装产品的需求，具有功能性的包装受到极大关注。包装具备的功能性不仅在于包装结构的设计，更重要在于包装材料的选用。随着新型材料和新技术的开发，包装具有的功能性趋向多元化，应用市场更为广泛。综合了近几年功能包装材料的相关研究，从包装材料的应用出发，按照包装的功能性将功能包装材料分为4大类: 阻隔包装材料、绿色包装材料、保鲜包装材料以及智能包装材料，并分别概述了各类包装材料的特点、应用现状以及发展趋势。最后，综述了功能包装材料的发展现状，指出了功能包装材料在食品领域和医疗领域广阔的应用前景，同时提出未来功能包装材料应致力于向食品安全、绿色环保以及集成多功能化包装等方向研究。
新材料 2024年05月06日
相变储能材料研究进展

相变储能材料研究进展

摘要：当今社会高速发展，化石燃料资源枯竭带来的能源供需缺口不断增大，亟需开发具有可再生能力的清洁能源。相变储能材料是解决热能供需矛盾、缓解能源危机最合适的材料之一。本文回顾了相变储能材料的分类方法，介绍了代表性相变储能材料的熔点及储热性能。同时分析讨论了通过封装及复合载体材料提升相变储能材料储热性能和稳定性的一些策略。此外，介绍了相变储能材料在食品工业、路面系统、空调系统及建筑领域的应用现状。
新材料 2024年05月06日
沉淀强化高熵合金研究进展

沉淀强化高熵合金研究进展

摘要：高熵合金是一类由多种主要元素共同组成的新型金属材料，其具有独特的微观结构和可调性能，在国内外已获得广泛关注。沉淀强化被证明是提高高熵合金屈服强度的一种非常有效的手段，并且沉淀相和基体之间的共格界面对于实现强度和塑性的良好结合非常重要。合理控制沉淀相的类型、形状、大小和体积分数是提高合金强塑性的关键因素。研究证实，采用不同的轧制、退火和时效等热处理工艺可调控合金的基体微观组织、沉淀相特征。沉淀强化高熵合金虽然表现出优异的拉伸性能和热稳定性，但目前对其疲劳、蠕变和氧化行为及相关机理等尚不清晰。因此，应对材料进行综合评价以促进性能优越的高温器件的合理设计和制造。使用计算模拟的方式对沉淀相的元素分布、电子结构、成键状态等内在特性进行量化研究，对沉淀相的演化过程进行针对性的预测和控制，有助于合理设计合金成分体系。本文综述了沉淀强化高熵合金的相形成、力学性能、热稳定性和计算机建模等方面的研究进展，归纳总结了相关问题，对今后设计沉淀强化高熵合金具有一定的指导意义。
新材料 2024年05月23日