碲化铋基柔性热电器件研究进展

摘要:碲化铋基柔性热电器件具有体积小、质量轻、可变形、可弯折的特点,能够实现高密度阵列集成,契合未来电子信息领域对高性能、微型化、低功耗器件的发展需求。该种器件适用于复杂几何结构和不规则曲率变化的表面,能够满足物联网、可穿戴设备、微电子芯片行业对微能源供应、小空间快速制冷、个人热量管理的需求。综述了近年来碲化铋基柔性热电器件研究进展和存在的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。虽然碲化铋基柔性热电器件的研究取得了一定的进展,但整体上仍处于实验室阶段,实现大规模商用应用还有一段距离,今后应侧重于输出功率的提升、穿戴舒适性和美观性、服役稳定性和使用寿命,以及降低制造难度方面的研究。碲化铋基柔性热电器件主要分为块体型、薄膜型和纺织物型3大类型。块体型器件的输出功率一般可达1×10−5W·cm−2,但其柔韧性和穿戴舒适性不足,可通过提高碲化铋基热电材料本身的ZT 值、优化负载电阻、选择热导率低的封装材料,以及合理设计封装元件尺寸和热电臂的形状、数目和连接方式等方法来持续提高其热电性能,可通过开发柔韧性更高、甚至具备自愈能力的封装材料和连接材料来提升其柔韧性和穿戴舒适性。薄膜型器件的输出功率一般在1×10−6—1×10−9 W·cm−2 之间,还达不到实际应用需求,通过提升碲化铋基薄膜制备技术并优化工艺参数来提高薄膜本身热电性能,开发热稳定性、电阻率、导热系数更优的热电界面材料,从而降低接触热阻导致的界面热损失,提高输出功率和转换效率,通过选择柔韧性和机械稳定性更高的基底材料来其使用寿命。纺织物型器件具有较好的拉伸、弯曲和剪切性能,能满足穿戴的舒适性要求,但热电性能较差,输出功率也普遍在1×10−6—1×10−9W·cm−2之间,且稳定性不足,可通过改进涂印和浸渍工艺来提高纱线表面碲化铋基热电材料的均匀性,创新热电纱线组装的结构以在织物厚度方向上更好地建立温差,从而提高其热电性能。本研究为碲化铋基柔性热电器件的应用提供了理论参考。

稀有金属元素在硬质合金中的应用研究进展

摘要:综述了国内外对稀有金属元素在硬质合金中的应用研究进展,分析了四类元素稀有难熔金属、稀土、稀贵金属和稀散金属对硬质合金微观组织与性能的影响,并展望了稀有金属元素在硬质合金中的应用前景。

难熔金属及金属碳/氧化物粉体制备技术研究进展

摘要:难熔金属及金属碳/氧化物具有高熔点、高温稳定性、强耐腐蚀性等优异特性,在燃气叶片、电子管、火箭引擎、切削刀具、高温热元件、涡轮喷嘴等高温高压、强腐蚀性等环境下被广泛应用。本文介绍了难熔金属及金属碳/氧化物粉体的应用,梳理了难熔金属及金属碳/氧化物粉体的机械法、还原法、燃烧法、溶胶-凝胶法、水热法、微波法、沉淀法、热解法、爆炸法和等离子体法等制备工艺,并比较各种工艺在制备难熔金属及金属碳/氧化物粉体过程中的优缺点;重点评述难熔金属及金属碳/氧化物Mo、W、Ta、WC、ZrC、TiC、CeO2、ZrO2、Y2O3 等粉体的研究现状,并展望了难熔粉体的发展方向,为难熔粉体的制备工艺和应用提供参考。

高强钼基材料的研究现状及展望

摘要:钼合金及钼基复合材料因高熔点、较高的高温强度、适宜的密度、低热膨胀系数等优良性能已在冶金、机械、航空航天、核工业等领域得到广泛应用。 钼的电子结构决定了其本征脆性,而通过合金化、第二相强化、大塑性变形等方式可以改善钼的非本征脆性,提高钼基材料高温强韧性。本文综述了钼基材料强化方式与强化型钼合金及复合材料的研究现状,分析了钼基材料高温力学性能影响因素,展望了高强钼基材料的发展方向。

镍基高温合金关键熔炼工艺及其质量控制策略

摘要:镍基高温合金在航空航天等领域应用广泛,其熔炼工艺对其性能和质量至关重要。本文综述了基于VIM、ESR、VAR的镍基高温合金单炼、双联及三联熔炼工艺。详细分析各熔炼工艺的流程、特点、存在的缺陷及针对缺陷的研究成果,对比不同熔炼工艺在杂质去除、元素烧损控制、缺陷产生等方面的差异,明确各工艺的适用合金类型。结果发现,单炼工艺VIM适用于对纯净度要求相对较低的合金,双联熔炼工艺VIM+ESR和VIM+VAR分别在脱硫和控制易氧化元素烧损方面有优势,三联熔炼工艺VIM+ESR+VAR则能最大程度保证合金纯净度和综合性能。然而,镍基高温合金熔炼工艺仍面临杂质元素难以精确控制、易于产生缺陷等挑战。未来,应聚焦于工艺参数优化、开发新型熔炼技术、缺陷形成机制及大规格铸锭性能提升方面,为我国高温合金熔炼工艺创新发展奠定基础。

高温形状记忆合金的研究现状及应用前景

摘要: 高温形状记忆合金(HTSMAs)可简化机械部件的设计, 并提高其运行效率, 在汽车、航空航天、制造业和能源勘探领域有极大的应用潜力。在实际应用中, 除了高的相变温度外, 还要求HTSMAs具有较大的可回复应变、长期稳定性、抗塑性变形与抗蠕变的特性, 但随着温度的升高, 这些要求越来越难以满足。此外, 较差的可加工性与高昂的原材料成本, 使这一类合金的工业化面临较大的挑战。尽管如此, 通过成分控制、合金化、热机械处理以及开发新的制备工艺, HTSMAs 的研究取得了一定的进展。在目前研究的HTSMAs 体系中, Ni-Ti基、Cu基以及Ni-Mn-Ga基HTSMAs最具潜力。对这3种HTSMAs的物理和高温力学性能、加工技术、应用和挑战等方面进行简要概述, 总结了通过不同成分设计、合金化、热处理及机械加工等方法改善后, HTSMAs材料的微观结构及力学性能, 提及了机器学习在辅助形状记忆合金成分设计方面的发展前景, 对目前各领域HTSMAs 材料面临的难题及未来的发展方向进行了归纳。

镍基多晶高温合金抗蠕变性能研究进展

摘要: 镍基多晶高温合金具有出色的抗蠕变性能, 广泛应用于航空航天、能源电力等领域。随着工业技术的发展, 对镍基多晶高温合金蠕变性能的要求也变得越来越严苛。为了改善其蠕变性能, 研究人员进行了大量工作, 重点研究了合金元素对镍基多晶高温合金蠕变性能的影响, 以期通过添加合金元素来实现最大限度的抗蠕变性能提升。以镍基多晶高温合金为主要阐述对象, 分别综述了合金元素的添加对碳化物相、晶界、γ 基体相和γ′沉淀相的影响, 探讨了不同组织结构下合金蠕变变形机理, 为镍基多晶高温合金的设计、制备及其抗蠕变性能的提升提供一定的理论依据和科学指导。

高强韧抗氢脆高熵合金研究进展

摘要: 材料的氢脆敏感性通常随其机械强度的提高而升高,使得高强韧抗氢脆材料的开发面临挑战。高熵合金晶内显著的局部化学环境波动和晶格畸变有助于使其具有良好的氢相容性,在实现高强韧和抗氢脆等特征方面展现出发展潜力。对近年来高强韧抗氢脆高熵合金的研究现状进行了综述: 首先总结了通过添加C,N 和B 等非金属间隙元素进行微合金化调控、析出相调控、主元比例调控和制备工艺优化等方式制备的高强韧高熵合金的抗氢脆性能; 然后基于合金中氢的吸附及扩散行为、氢诱导的变形组织演化等研究,总结了合金的抗氢脆机理; 最后展望了高强韧、抗氢脆高熵合金的未来发展趋势。

我国关键金属矿产品储备体系建设研究

摘要:关键金属矿产如稀土、钨、锑、钴、锂、钽等对确保国家经济发展和国防安全发挥着重要的支撑作用;随着全球对关键金属矿产需求的不断增长以及竞争的加剧,建立完善的关键金属矿产品储备体系以确保供应稳定成为我国维护国家资源安全和产业高质量发展的重要战略任务。本文在明晰关键金属矿产内涵的基础上,梳理了国外关键金属矿产品储备体系的相关政策和发展态势,剖析了我国关键金属矿产品储备体系的发展现状,包括顶层设计、运行机制、储量潜力、储备基地及社会存量等方面。研究认为,我国关键金属矿产品储备体系面临储备规模与资源安全形势不匹配、释储程序规范性较弱、承储企业权责未明晰、风险预警机制有待完善等挑战。进一步满足我国在关键金属矿产领域的战略需求,研究提出了完善关键金属矿产品储备立法、扩大紧缺关键金属矿产品储备规模、完善动态储备体系、建立全国关键金属矿产品监测预警和动态评估机制等优化关键金属矿产品储备体系的发展建议,为提升资源安全与产业链韧性、应对国际市场波动及突发供给风险提供坚实的战略保障。

选择性激光熔化制备难熔高熵合金研究进展

摘要:旨在系统梳理选择性激光熔化(SLM)技术在难熔高熵合金(RHEAs)制备领域的研究现状,明确工艺参数-微观结构-性能之间的关联机制。揭示SLM 技术解决传统铸造RHEAs 晶粒粗大、成分偏析等问题的有效性,并探讨其在工程应用中的关键瓶颈与发展前景。研究表明:SLM 技术通过极端非平衡凝固实现了RHEAs 的微观结构创新,其独特的晶粒细化效应和原位纳米强化机制为开发高性能RHEAs 提供了新途径。通过统计分析近年国际权威文献中SLM 制备RHEAs 的工艺参数,系统研究能量密度对难熔高熵合金致密度、缺陷特征及元素分布的影响规律。结合文献中电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等表征,阐明快速凝固条件下亚稳态相形成机制,定量分析晶粒细化与力学性能提升的对应关系。进一步阐明了如NbC、TiC 等纳米析出相通过晶界钉扎效应抑制晶粒粗化及提高材料抗氧化性能的机理。然而,尽管SLM-RHEAs 在复杂构件成形方面展现出显著优势,但残余应力分布不均及成分均匀性控制仍是制约其工业化应用的核心瓶颈。最后展望了其在生物医用植入物和航空航天部件等领域的潜力。