多孔金属材料的制备工艺研究进展及应用

摘要:多孔金属作为新型轻质金属,具有传统金属不具备的优点,如比重小、比表面积大、散热能力强等,是一种兼具结构性和功能性的金属材料,已成为当今新型功能材料领域研究的热点。简述了多孔金属材料的制备方法及原理,包括烧结法、铸造法及其他方法;详细介绍了多孔金属材料在过滤分离领域、隔音降噪领域、催化剂载体及医用生物材料等诸多领域的发展状况及广泛应用;提出了以轧钢过程中产生的氧化铁皮为主要原料,以粉末冶金方法经过高温真空还原烧结得到多孔不锈钢的新技术,该技术将氧化铁皮的还原和金属颗粒的烧结整合为一步,在一定程度上简化制备工艺、缩短了制备时间,提高了生产效率;最后对多孔金属材料未来的发展趋势进行了展望。

粉末高速钢的制备技术及发展方向

摘要:粉末冶金的本征优势能够很好地匹配高速钢所需的组织性能,使得粉末高速钢的产量占比稳步提升并逐步占据高速钢的高端市场。重点介绍了PM HSS 原料粉末三代的发展进程,分析了当前粉末高速钢主要制备技术的研究现状,并对这些技术的优缺点进行了比较,以便根据实际需求选择合适的粉末冶金工艺,同时归纳了各类型粉末高速钢制备样品的相关性能,指出了高性能粉末高速钢的发展战略方向。

纳米碳化聚合物的制备、性质及应用

摘要:纳米碳化聚合物作为一种新型的碳纳米材料引起了人们广泛的关注。纳米碳化聚合物具有独特的核壳结构(sp2/sp3 组成碳核,聚合物链、官能团构成壳),学者们通过调控反应条件以获得预期的纳米碳化聚合物结构,并将其广泛应用于生物成像、传感器、催化、发光二极管、铜基复合材料等领域。本文分析讨论了纳米碳化聚合物的结构、合成方法、形成机理、主要性质及应用,介绍了该同素异构体在材料、尤其是粉末冶金材料中的最新研究成果,最后对纳米碳化聚合物未来的发展进行展望。

增材制造用高温合金粉末制备技术及研究进展

摘要:球形粉末是增材制造、粉末冶金、注射成型等制备工艺的重要原料,其成分、粒度、球形度、空心粉率等是影响最终构件性能的关键因素。本文详细介绍了真空感应熔炼气雾化法、电极感应熔炼气雾化法以及等离子旋转电极雾化法等三种可用于增材制造的工程化高温合金球形粉末的制备技术,分析了这三种制粉工艺的特点,阐述了这三种制粉工艺的研发进展,探讨了三种制粉工艺所制备的粉末缺陷形成原因及控制方法,并提出了增材制造用高温合金粉末制备技术的发展趋势。

梯度结构金属材料的制备方法和力学性能研究进展

摘要:金属结构材料是保障国防建设、航空航天和机械工程等领域快速发展的物质基础,向其中引入梯度组织可以使不同尺寸的结构单元相互协调作用,突破单一均质材料的性能短板,有效改善金属材料的综合服役性能。本文围绕近几年国内外梯度结构金属材料的相关研究和进展,首先介绍了梯度结构金属材料的制备方法和工艺原理,并总结了其优点与局限性;其次对梯度金属材料的微观组织结构进行了阐释,论述了梯度结构金属材料的服役性能特点,包括强度、塑性、摩擦磨损性能、疲劳损伤性能和耐腐蚀性能,提出了调控梯度结构金属材料服役性能的优化策略;最后对其未来研究方向和面临的挑战进行了展望。

金属增材制造技术在核工业领域的应用与发展

摘要:增材制造能够制备任意复杂形状的零件,具有快速、高效、经济、全智能化和全柔性化制造的优势。本文总结了国内外典型的金属增材制造技术,介绍了金属增材制造技术在核工业领域的应用,梳理了增材制造核材料产品的性能表现,并以实际案例证明了金属增材制造技术在核工业领域的优势。本文结合革新性反应堆技术在核材料中的应用背景,展望了增材制造技术在核材料领域的发展趋势。

元宇宙终端:虚拟(增强)现实关键硬科技发展趋势

摘要:元宇宙是第三次互联网革命(Web3.0)的一个战略制高点,头戴式设备(XR)是其主要的接入和交互终端。从微显示、光学系统和感知交互3个核心技术领域,论述了元宇宙终端硬件的关键技术及其发展趋势。在微显示技术方面,重点涉及硅基OLED 和MicroLED 2种新型显示技术及其产业化;在光学系统方面,主要论述了表面浮雕光栅光波导、体全息光波导和超表面光波导技术;在感知交互方面,着重讨论了手势动作识别和脑电信号识别交互技术。

潜在高熵陶瓷热障涂层材料的研究进展

摘要:热障涂层材料(TBC)是为航空发动机及燃气轮机提供热防护,延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物,以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应获得优于单主元稀土氧化物的热学、力学、高温相稳定性及抗烧结腐蚀等性能。本文总结归纳了高熵稀土锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐及铌酸盐等五种高熵稀土氧化物的热学性质、力学性质及其他性质,着重强调了热导率和热膨胀系数,同时与相应单组分稀土氧化物的性能进行对比分析,探究影响其性能优劣的多种因素。最后指出未来或可将实验与第一性原理计算相结合,筛选出综合性能更加优异的高熵陶瓷热障涂层材料;同时,将高熵延伸至复杂组分或中熵陶瓷热障涂层材料也成为重要的拓展方向。

高通量计算与机器学习驱动高熵合金的研究进展

摘要:高熵合金因其多种合金元素以等原子比或近等原子比的组合而具有高熵效应、严重的晶格畸变、缓慢扩散以及特殊而优异的材料性质等特点,在各个领域引起极大的关注。其高强度和硬度、抗疲劳性、优异的耐腐蚀性、耐辐照性以及接近零的热膨胀系数、催化响应、热电响应及光电转换等特性,使高熵合金在许多方面有潜在的应用。高通量计算及机器学习技术迅速成为探索高熵合金巨大成分空间和综合预测材料性能的有力手段。本文介绍高通量计算与机器学习的基本概念,论述第一性原理计算、热动力学计算与机器学习在高熵合金研究中的优势,并总结它们在高熵合金成分筛选、相与组织计算以及性能预测等方面的应用研究现状。最后提出该领域目前存在的问题,并提供解决思路与未来展望,包括开发适用于高熵合金的第一性原理计算与机器学习工具、构建高质量高熵合金数据库、将高通量计算与机器学习相融合对高熵合金的力学及服役性能进行全局优化等。

宽温域压电材料的研究进展及其柔性化设计

摘要:近年来,随着汽车、石油、核电和航空航天等高温领域的发展,应用于极端环境中的无损检测、可持续自供电设备用宽温域压电材料成为研究热点。然而,具有优异压电性和高温稳定性的宽温域压电材料,由于质脆、硬度大,致使所制器件无法兼具柔性及高温稳定性而在高温精密化作业、可穿戴健康检测等应用中受到极大限制。因此基于宽温域压电材料的柔性化设计,以实现耐高温柔性压电装置的制备并最终大幅拓宽压电装置的高温工作潜力,成为目前压电器件的重要发展方向。本文首先针对300℃以下环境中应用的压电材料(锆钛酸铅、钛酸钡和碱金属铌酸盐)和500~1000℃环境中应用的Ⅲ族氮化物的研究进展进行了介绍,然后分析基于这些材料的柔性化设计技术及柔性化设计过程中所用衬底或复合基体的种类对最终器件高温稳定性的影响。