激光熔覆碳化物增强钛基硬质合金涂层的性能研究进展

摘要:钛合金因其良好的密度、耐腐蚀性和生物活性被广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。然而,由于硬度不足、耐磨性差、高温易氧化和生物相容性较差等因素,严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。针对这一系列问题,国内外学者利用高硬度、高耐磨性、高温抗氧化性的陶瓷材料,以及激光熔覆层(是一种高效、狭窄的热影响区、高结合强度和致密的工艺),进行了一系列的研究工作。系统深入探讨了在激光熔覆技术中,如何精确选择碳化物增强相以及掌握激光熔覆过程中的关键参数(如激光功率、扫描速度、光斑直径、比能量和送粉量等因素)对所制备涂层的耐磨性能的影响,其次详细探讨了激光熔覆碳化物增强钛基硬质合金涂层在耐磨性、耐腐蚀性、高温抗氧化性及力学性能等方面的使用性能研究,最后,结合原位合成、梯度复合设计等创新方法,重点阐述其涂层在航空航天、生物医学、海洋工程、冶金等工业领域中的应用。并在现有的研究成果上对其未来发展进行了展望和总结。

强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

摘要:变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁合金的研究情况,并依据性能将其分为高强度型、中等强塑型和超高塑性型三类,同时进一步阐述了实现变形镁合金强塑性从权衡协调到协同提升的微观结构调控方法,包括合金化、细晶化、第二相和析出物调控、织构控制和异质结构形成等;最后,对强度−塑性协同的变形镁合金开发及其微观结构调控研究中值得关注的议题进行了展望。

氧化铝材料的强韧化研究进展

摘要:氧化铝(Al2O3)材料因其高强度、高硬度、低导热性以及化学稳定性, 被广泛应用于航空航天、牙齿修复、汽车制造、电子器件等领域. 然而, 其本征脆性导致的低断裂韧性显著限制了其在主承重部件中的规模化应用.因此, 同步提升Al2O3材料的强度和韧性, 已成为材料领域亟需突破的技术瓶颈. 本综述首先简要概述了Al2O3材料的基本属性, 随后从物相、组分及仿生微纳结构三个方面系统总结了Al2O3材料的强韧化研究进展, 为后续高强高韧陶瓷基复合材料的高效构筑提供理论基础与技术参考.

半固态成形镁稀土系镁合金研究进展

摘要:高性能镁稀土合金由于具备良好的室温和高温力学性能而受到广泛关注,但成形技术限制了其大规模应用。半固态成形技术在镁稀土合金中有望突破其在轻质高强关键零部件的应用,以充分发挥镁稀土合金的性能优势。综述了近年来国内外针对半固态成形镁稀土合金的成分设计、浆料制备方法及成形技术等,总结了半固态成形镁稀土合金的力学和服役性能,并展望了半固态成形镁稀土合金在研究和应用中可能存在的问题和未来的发展方向。

机器学习在轻质合金研究中的应用

摘要: 轻质合金以其低密度和高强度特性在航空航天、汽车、电子和建筑等领域具有重要应用。然而, 传统的基于经验的“试错法”和基于理论的模拟计算方法, 需要进行大量实验, 周期长、成本高, 难以满足现代轻质合金的发展需求。随着人工智能和数据驱动技术的迅猛发展, 机器学习作为目前人工智能领域应用最广泛、发展最快的分支之一, 已广泛应用于材料科学, 显著加速了新材料的发现和优化。对机器学习计算在轻质合金研究中的应用进展进行了综述, 介绍了机器学习在材料研究中的工作流程, 阐述了机器学习在轻质合金性能预测、成分设计以及工艺优化方面的研究进展及应用实例。最后, 对当前机器学习在轻质合金领域的研究中面临的挑战进行了总结, 并对其发展前景进行了展望。

冷喷涂增材制造铝系金属间化合物研究进展

摘要:铝系金属间化合物以其优异的高温力学性能、抗高温氧化与腐蚀性能和低密度的特点,作为防护涂层和结构件在航空航天等领域具有广泛的应用前景。室温脆性大的特点导致铝系金属间化合物在激光选区熔化或电子束熔化等高能束增材制造时,存在缺陷多、易开裂等系列工艺难题。冷喷涂技术作为一种低温固态材料沉积技术,有望在较低的热输入条件下制备铝系金属间化合物,避免高能束增材制造中的开裂难题。对此总结近年来国内外在冷喷涂技术制备铝系金属间化合物方面的研究进展。总结包括采用直接金属间化合物粉末沉积、单质金属混合粉末冷喷涂与后热处理、机械球磨伪合金粉末与热处理等粉末设计与制备技术路线对冷喷涂沉积行为及沉积体性能的影响;归纳搅拌摩擦后处理与热等静压等后处理工艺对沉积体显微结构和性能的影响规律;对比分析不同技术路线的优点与局限性,以期为冷喷涂增材制造铝系金属间化合物提供指导。

镁合金表面氧化石墨烯复合涂层的研究现状

摘要:镁合金具有密度小、阻尼减振降噪性好和导电性好等优点,是目前工程应用中最轻的金属结构材料。但镁合金电极电位低、易腐蚀的缺点,限制了其在工业上的应用。目前,表面涂层防护技术是提高镁合金耐腐蚀性最有效的方法之一。氧化石墨烯(GO)因具有显著的热学和阻挡性能,在金属保护等方面具有广阔的应用前景。基于GO设计的涂层可以对腐蚀性介质提供良好的物理屏障,已成为防腐蚀涂层的候选材料之一。本文对单一组分的GO纳米片本身存在团聚和相容性差等局限性问题提出了解决方案。主要回顾了GO复合涂层制备方法和类型,总结了在镁合金防腐领域的最新研究进展,并深入分析了其保护机理。最后,对GO运用到的镁合金表面腐蚀防护涂层的未来发展趋势进行展望。重点阐述了镁合金表面氧化石墨烯复合涂层的制备方式以及种类,综合说明了镁合金表面氧化石墨烯涂层的研究进展以及腐蚀保护机制。

铝水解-聚合形态及机理研究进展

摘要:铝水解聚合形态长期以来是分析化学、材料科学、农业科学、地球化学、环境科学和生物毒理学等众多领域研究的前沿。 铝形态主要分为3种形态: 单体羟基形态、聚合羟基形态、溶胶或凝胶形态。 现今主流铝形态分析研究方法有Al-Ferron逐时络合比色分光光度法、27Al核磁共振(27Al NMR)法和电喷雾电离质谱(ESI-MS)。 铝聚合形态中Keggin结构的聚十三铝(Al13)、聚三十铝(Al30)形态具有高正电荷密度和高稳定性等优点,对无机高分子混凝剂开发具有重要意义。 本文介绍了铝水解形态分布、铝形态主要分析方法以及铝水解聚合机理,总结和归纳了Al13和Al30形态的形成机理及其应用,并对铝水解-聚合未来研究方向进行了展望。

铜合金超疏水表面的制备及应用研究进展

摘要:铜及其合金因具有优异的导电性、导热性与延展性,被广泛应用于各个领域(船舶、电力等)中,但在特殊环境(低温、高盐等)下铜合金会产生腐蚀、结霜、污垢附着等现象,其服役寿命和应用范围降低。而在铜及其合金表面进行超疏水改性,可以有效改善其表面能、成分及微观形貌,提高铜基金属的服役性能。简要概述了超疏水表面润湿性基本理论,介绍了近年来铜合金超疏水表面的制备方法,如刻蚀法、电沉积法、氧化法等,并对其优势及局限性进行详述; 然后,综述了铜合金超疏水表面在防垢、防腐、油水分离及自清洁等应用领域的研究现状,并对铜合金超疏水表面未来发展所面临的挑战和方向进行了展望。实现铜合金超疏水表面高耐久、多功能化及制备技术的革新,对推动铜合金超疏水表面的发展和应用具有重要意义。

球形钛及钛合金粉制备技术现状及展望

摘要: 主要介绍了制备球形钛及钛合金粉的方法,有传统的气雾化法(GA 法)、超声雾化法、旋转电极离心雾化法(REP)、等离子旋转电极法(PREP 法)、等离子直流弧球化法(PA 法)、射频等离子炬球化法(TEKNA 法)和新发明的造粒烧结法(GSD 法),并对这些方法进行了比较,最后指出造粒烧结法(GSD 法)因其成本低廉和对设备要求低等优点将会成为球形钛及钛合金粉末制备的主要方法,降低钛及钛合金快速成型的成本,推动增材制造技术的普及与应用。