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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
新型石墨烯基LED器件：从生长机理到器件特性

新型石墨烯基LED器件：从生长机理到器件特性

摘要：III族氮化物因具有禁带宽度大、击穿电压高、电子饱和漂移速度大、稳定性高等优异特性而广泛应用在发光二极管(LED)、激光器以及高频器件中。目前III族氮化物薄膜通常是异质外延生长在蓝宝石衬底表面，但是由于蓝宝石与III族氮化物之间存在较大的晶格失配与热失配，使得外延生长的III族氮化物内部存在较大的应力与较高的位错密度，严重影响了器件性能；与此同时，蓝宝石衬底热导率差，限制了其在大功率器件方面的应用。近年来研究发现，石墨烯作为外延生长缓冲层，能够有效解决蓝宝石衬底与外延III族氮化物薄膜之间由于晶格失配和热失配导致的高应力与高位错密度等问题，进而获得了高品质薄膜，并提升了器件的性能。本文综述了石墨烯/蓝宝石衬底上III族氮化物生长与LED器件构筑的研究现状，着重介绍了本课题组提出的一种新型外延衬底—石墨烯/蓝宝石衬底的特点，阐明了III族氮化物在该新型衬底上的生长机理，总结了其对III族氮化物质量提升的作用，并对其发展前景进行了展望。
新材料 2024年05月06日
碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料研究进展

碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料研究进展

摘要: 超高温陶瓷(UHTCs) 因在高超声速飞行器热防护领域的巨大应用前景而备受关注，而脆性大、烧结成型困难是制约UHTCs广泛应用的实质问题。将碳纤维与UHTCs复合获得碳纤维增强超高温陶瓷基复合材料(Cf/UHTCs)是克服这一问题的可靠方案。近10年来，我国在Cf/UHTCs工程应用方面获得了重大突破，取得了一系列具有世界先进水平的应用成果。然而，由于Cf/UHTCs制备过程复杂，服役环境苛刻(＞2000℃，＞5Ma气流冲刷) ，在结构演化、性能机理等方面仍存在一些关键科学问题亟需明确。综述了Cf/UHTCs在基体改性、氧化烧蚀机理、高温力学行为等方面的研究进展，并结合本团队的研究工作对Cf /UHTCs 的研究趋势进行了总结和展望，旨在为进一步推动Cf/UHTCs的研究和发展提供参考。
新材料 2024年05月06日
SiC纳米线研究进展及其应用现状

SiC纳米线研究进展及其应用现状

摘要: 随着SiC纳米线制备技术的日益成熟，其在场发射、光催化、电学和光学材料领域有着广阔的应用前景和发展潜力，也可作为多种结构材料增强体广泛应用于航空航天、核、制动系统等多种工业领域。综述了SiC纳米线的性能及其多种制备方法的研究现状，详细介绍了SiC纳米线作为增强材料应用于陶瓷材料、C基复合材料及SiC基复合材料中的研究进展，讨论了SiC纳米线的作用机制，并展望了其未来发展方向。
新材料 2024年05月06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
石墨烯纤维的制备与应用

石墨烯纤维的制备与应用

摘要:石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式结合形成的单原子层厚度的二维纳米碳材料，具有优异的力学、电学、热学、磁学等性能，是当前研究的热点和焦点。石墨烯纤维是石墨烯纳米片层在一维受限空间的组装体，使得石墨烯在纳米尺度的优异性能遗传到宏观尺度，极大地拓展了石墨烯的应用领域。自2011 年首次制备获得石墨烯纤维以来，至今为止已经开发了以湿法纺丝为代表的多种制备方法，并且石墨烯纤维已经在能量转换、能量存储、传感响应等领域取得了一系列应用。归纳整理了石墨烯纤维的制备方法和应用，同时总结了石墨烯纤维目前存在的问题以及未来发展的展望。
新材料 2024年05月06日
金属材料的石墨烯强韧化

金属材料的石墨烯强韧化

摘要: 石墨烯材料以其优异的本征力学性能，被认为是新一代金属基复合材料中理想的增强体。特别是，由于调控石墨烯内禀缺陷的种类和含量可以较为简便地实现对其本征力学性能的精确“剪裁”，使得石墨烯增强金属基复合材料具有广阔的发展空间。综述了近年来石墨烯增强金属基复合材料制备工艺与结构-性能关系的研究进展，并聚焦于石墨烯/金属之间界面的结构与性能。这不仅是因为在复合材料使役时，外加载荷是通过复合界面传递到石墨烯增强体的( 即“承载效应”) ，也因为随着石墨烯的加入，在复合材料变形过程中石墨烯和金属基体内的位错发生复杂的相互作用，改变或影响了基体的变形机制，导致了额外的强韧化效果。最后，展望了石墨烯增强金属基复合材料的发展趋势，指出需要发展可放大的制备工艺，并深入研究实际使役条件下复合材料的力学行为和性能响应机制。
新材料 2024年05月06日
金属部件送丝增材制造工艺研究现状

金属部件送丝增材制造工艺研究现状

摘要：相对比于传统的减法式制造，送丝增材制造是一种新兴的加工制造方法，在复杂的几何图形和贵金属的制造方面具有更好的应用前景。本文通过分析对比，阐述了当前主流的三种送丝增材制造技术的特点及国内外研究现状，着重阐述了工艺参数对成形件精度、组织和力学性能的影响。分析了现阶段送丝增材制造技术存在的问题，最后对送丝增材制造未来的发展方向进行了展望。
新材料 2024年05月06日
粉末高温合金

粉末高温合金

摘要：高温合金具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性能、优异的拉伸、持久、疲劳性能和长期组织稳定性，是为了满足各种高温使用条件下的现代航空航天技术的要求而发展起来的，在先进的航空航天发动机领域显示出强大的生命力。粉末冶金高温合金是采用粉末冶金的方法制备的高温合金，与传统的铸锻高温合金相比，具有组织均匀，无宏观偏析，以及屈服强度高、疲劳性能好等优点，克服常规工艺产生的偏析（不均匀），所使用的预合金化粉末的每个颗粒就是一个“显微钢锭”，合金偏析只能在粉末颗粒的细小范围内发生，能够提高合金的综合性能，并且能减少切削加工量，提高了合金的利用率。特别是随着高温合金成分日趋复杂、零件尺寸不断增大，粉末冶金高温合金显示出更大的优越性。
新材料 2024年05月06日
力学超构材料的结构设计与增材制造的研究进展

力学超构材料的结构设计与增材制造的研究进展

摘要：力学超构材料可以被定义为一类结构材料，它前所未有的力学性能源自人工结构设计而非其组成材料。虽然宏观尺度和简单设计的结构可以通过传统的自上而下方式来制备，但许多不同尺度下的复杂设计仍然难以实现。增材制造（AM）的最新进展导致了许多新的超构材料理念的实现。AM方法能够制造具有高精度、极其复杂和高特征保真度的微尺度结构，使力学超构材料的快速发展成为可能，并大大降低了设计计算和实验验证周期。本文首先基于所需的力学性能详细地回顾了各种拓扑结构，包括刚度、强度和负泊松比超构材料，然后讨论了能够制造这些超构材料的AM技术。最后，我们讨论了目前面临的挑战，并提出了AM和力学超构材料的未来发展方向。
新材料 2024年05月02日