“互联网+”背景下材料学科大学生创新创业教育模式探究

在“互联网+”的新时代背景下,随着国民经济结构的升级换代和产业结构的不断优化,高校肩负着培养创新创业型优秀人才的重任,要加强创新创业教育改革,培养学生的创新创业意识,提高创新创业能力。目前高校创新创业教育实践中尚存在创业扶持政策不完善、高校创新创业教育体系待优化、大学生综合创新能力不足等问题,该文以材料学科为背景提出进一步加大创新创业政策扶持力度、强化政策宣传与落实力度、加强创新创业师资队伍建设、构建学科支撑的创新创业课程体系、搭建大学生产教融合创新创业平台等解决策略,通过高校、社会、政府三方协同构建大学生创新创业教育新模式,促进大学生创新创业教育更好更快地发展。

金刚石粒径对金刚石/Cu-B合金复合材料热物理性能的影响

采用Cu-B合金为基体,选用粒径分别为110、230、550μm的金刚石颗粒作为增强体,利用气压熔渗工艺在1100℃、10 MPa气体压力下制备金刚石/Cu-B合金复合材料,研究金刚石颗粒粒径对复合材料组织结构、界面相分布及热物理性能的影响。结果表明,随着金刚石粒径的增大,复合材料热导率上升,热膨胀系数减小,复合材料界面处硼碳化合物含量增加,界面结合情况得到改善。由金刚石颗粒粒径为550μm时,复合材料热导率最高,可达680.3 W/(m·K),热膨胀系数最小,为4.905×10^(−6)K^(−1),符合高效热管理器件对金刚石/金属基复合材料的热物理性能要求,在电子产品散热器件方面具有良好的应用前景。

WC-Ni基硬质合金的光固化增材制造

采用光固化增材制造(3D打印)技术制备WC-Ni基硬质合金,研究了浆料配比和增材制造工艺参数对浆料流变性能和固化性能的影响以及WC-Ni基硬质合金的性能。结果表明:当浆料固含量为40%(体积分数)、分散剂为ZN-1344且加入量为粉体质量的2%时,WC-Ni浆料的流变性能满足增材制造工艺需求,当剪切速率为100 s^(-1)时,浆料黏度为2.718 Pa·s;该浆料的最大单层固化厚度可达144μm,对应工艺参数为0.01 mm线间距、90%激光功率和2 000 mm/s扫描速度;采用响应曲面法拟合数据获得的浆料单层固化厚度计算模型,计算值与实际值误差为3.4%,可起理论预测作用;光固化增材制造WC-15%Ni硬质合金的密度和相对密度最高,分别为13.51 g/cm^(3)和96.5%,加入1%晶粒长大抑制剂Cr_(3)C_(2)后,硬质合金维氏硬度显著提高,达到945 HV_(30),接近同等Ni含量但不含有Cr_(3)C_(2)的传统硬质合金硬度。

金属熔融沉积成型制备7075铝合金的显微组织和力学性能

以优化后的微晶蜡基喂料为原料,通过金属熔融沉积成型制备3D 7075 Al合金。通过热压实验评估蜡基黏合剂和粉末之间的亲和力,研究烧结铝合金的物相、形态演变、拉伸强度和摩擦性能。打印喂料表现出剪切变稀行为,可使熔融挤出过程变流畅,并获得较好表面质量且含少量层间堆积孔隙的3D坯件。在氮气中烧结铝合金的形态演变可分为4个阶段,包括500℃下Mg_(2)Si和Si的沉淀,560℃以上Mg_(2)Si的出现,合金粉末上氧化物层的氮化,以及620℃以上通过扩散过程增强的晶粒生长。3D 7075 Al合金的相对密度达95%,拉伸强度为120~141MPa,拉伸应变为1.0%~2.5%。

烧结氧分压对25(20Ni-Cu)/(10NiO-NiFe_(2)O_(4))金属陶瓷微观结构及其力学与电学性能的影响

为提高金属陶瓷的相对密度,优化物相组成,采用可控氧分压烧结制备名义成分为25(20Ni-Cu)/(10NiO-NiFe_(2)O_(4))的金属陶瓷,并基于Fe-Ni-O三元相平衡热力学,探究烧结氧分压对材料微观组织、力学与电学性能的影响,揭示不同烧结氧分压下,金属陶瓷的失氧反应与组织演变机制。研究结果表明,烧结氧分压影响了尖晶石相的分解和金属相的氧化过程,进而决定金属陶瓷的平衡相组成;当氧分压为2.1~12.1 Pa时,NiFe_(2)O_(4)相有一定程度的分解,且金属相含量高于标准含量,经1250℃烧结后,金属陶瓷的平衡相组成为CuNiFe-NiO-NiαFe_(3−α)O_(4)。金属陶瓷的力学性能和电导率均随氧分压的升高而降低,当氧分压为2.1 Pa时,样品相对密度最高,达99.7%,抗弯强度达176.86 MPa,室温电导率为14 S·cm^(-1)。

真空蒸镀钨改性金刚石/铜硼复合材料导热性能

采用真空蒸镀法在平板金刚石衬底表面镀覆钨镀层,构建多层平板结构以研究热处理温度对金刚石表面钨界面层形貌结构、物相成分及其与金刚石基体间界面结合情况的影响,并为金刚石颗粒表面金属化改性提供实验指导。在此基础上,以相同真空蒸镀和热处理工艺制备的钨改性金刚石颗粒作为增强体,以铜硼合金作为基体,采用气体压力浸渗法制备相应的金刚石/铜硼复合材料,探究金刚石颗粒的热处理温度对复合材料导热性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,复合材料热导率呈现先上升后下降的趋势,当热处理温度为1000℃时,复合材料界面结合明显改善,同时金刚石表面钨镀层依旧连续完整,此时,复合材料的热导率最高可达629 W/(m∙K)。

金属粉末增塑成形用聚甲醛基黏结剂发展现状及改性研究进展

金属粉末增塑成形结合了有机黏结剂的增塑流动特性,辅助混合喂料可快速成形复杂坯件,是不锈钢、合金钢及钛、镍、钨等有色金属及其复合材料的重要近净成形方法。新型聚甲醛(POM)基黏结剂因具有高的成形坯件强度、优异的脱脂保形性、高效率、低碳残留等优点,已成为金属粉末注射成型的主流黏结剂体系,是极具发展潜力的粉末增塑成形用黏结剂。本文总结近年来粉体增塑成形的技术进展,概述POM基黏结剂的物理特性与粉末注射成型用组分设计,探究POM基黏结剂的流变性能及其影响因素,分析催化脱脂的工艺反应过程与关键因素,综述POM基黏结剂在有色金属构件中的典型应用,并展望POM基黏结剂存在的问题与未来研究方向,为推动POM基黏结剂在粉体增塑成形中的应用提供参考。

间隙强化FeMnCoCr亚稳高熵合金及其低温/临氢服役性能研究进展

以马氏体/孪晶相变为主要变形机制的FeMnCoCr系亚稳高熵合金以其优异的综合力学性能,倍受结构材料研究领域的关注,在氢能储运、吸能保护和深空深海等领域极具应用潜力,尤其是深低温/临氢等复杂服役场景增多,复杂的场景对金属结构材料提出了更严苛的性能要求。非金属元素间隙/置换强化是进一步提升该体系力学性能的主要手段,马氏体相变诱导塑性变形机制和多种复杂界面结构为拓展其在低温/临氢环境服役带来可能。本文围绕显微组织、精细结构和力学性能的最新研究进展,首先概述了近年来FeMnCoCr亚稳高熵合金发展动态,然后总结了几类常用非金属元素间隙/置换亚稳高熵合金调控方法和强化机理,最后概括了FeMnCoCr系亚稳高熵合金在低温/临氢服役环境中的影响机制,并展望了FeMnCoCr系亚稳高熵合金未来的研究方向和发展趋势。

一种新型三代含锇镍基单晶高温合金的析出相演化规律

铼和钌在镍基单晶高温合金中的应用常受限于其含量和相稳定性,寻找能同时代替铼和钌的新元素具有重要意义。本研究设计了一种具有高含量锇的新型镍基单晶高温合金,采用传统Bridgman技术制备铸态单晶合金,并对合金进行固溶时效处理,通过光学显微镜和扫描电子显微镜研究合金的析出相演化规律。结果表明:铸态合金中锇和钨偏析于枝晶干区域,而铝、钽、钛则偏析于枝晶间区域,即使经过长时间的固溶热处理,锇和钨仍有轻微的偏析。由于枝晶区域的元素偏析,一次时效处理后枝晶间的γ′相比枝晶干的γ′相更易转变为立方形,二次时效处理使析出相的尺寸和体积分数略微增大,形状从立方形向圆形转变。

温压温度对FeSiBC非晶磁粉芯压缩以及磁学性能的影响

高电阻率的无机氧化物纳米粒子被广泛用作软磁粉芯的绝缘包覆材料,以降低粉芯高频下的涡流损耗,提升器件的工作稳定性和能量利用效率。针对非磁性氧化物纳米粒子的存在会导致粉芯致密性和磁导率下降的问题,本文将温压工艺引入FeSiBC非晶磁粉芯的制备中,重点研究温压温度对FeSiBC非晶磁粉芯的成形性、磁学性能以及力学性能的影响。结果表明:温压温度为120℃时,软化的树脂能够有效填充进磁粉间的间隙,增强黏结效果,使粉芯具有最佳的压缩性和综合磁学性能。此时,原始和包覆粉芯的抗压强度分别为220.0和269.1 MPa,相较于室温压制粉芯分别提升了107.5%和47.8%;有效磁导率在100 kHz~10 MHz范围内分别稳定至20.8和18.7 H/m,相较于室温压制粉芯分别提升了20.9%和16.9%;1 MHz、0.05 T下的交流损耗分别为2693.5和2228.0 kW/m^(3),相较于室温压制粉芯分别下降了13.9%和21.3%。本工作通过优化温压工艺参数,提升磁粉芯的应用频率和能量利用效率,为制备性能优良的FeSiBC磁粉芯提供指导。

孔结构对电子束粉末床熔融多孔钽支架变形行为及力学性能的影响

采用电子束粉末床熔融技术制备菱形十二面体、G7及简单立方3种孔结构的多孔钽支架。通过压缩试验、拉伸试验、三点弯曲试验及有限元模拟,研究孔结构对多孔钽支架变形行为和力学性能的影响。在压缩试验中,G7和简单立方结构的多孔钽支架以杆筋的屈服变形为主,而菱形十二面体支架以弯曲变形为主,导致菱形十二面体多孔钽支架的压缩强度较低。另一方面,菱形十二面体多孔钽支架具有较好的拉伸性能和弯曲性能。在拉伸变形和弯曲变形中,菱形十二面体多孔钽支架的最大应力分布均匀,均匀的结构变形使得杆筋断裂延缓;而G7和简单立方结构多孔钽支架由于应力集中在横杆上,变形初期即出现杆筋断裂。因此,应根据不同的力学性能需求,合理选择电子束选区熔化多孔钽支架的孔结构。

基于导师制的研究生培养机制发展与改革

阐述了研究生导师制的发展历程与改革现状,指出研究生导师制改革的不足,探讨了以导师制为核心的研究生培养机制改革对策,提出研究生思想政治教育“导师负责制”,健全导师培训考核评价机制,推行导师小组负责制模式,促进改革模式多元化等措施。

习近平文化思想的三重逻辑:理论、价值、实践

习近平文化思想是具有深刻理论、重大价值以及生动实践的科学理论体系。从理论逻辑来看,习近平文化思想全面继承了马克思主义的文化理论,整体性继承了党的文化建设理论,系统性继承了中华优秀传统文化,具有全面而深厚的理论逻辑;从价值逻辑来看,习近平文化思想为文化强国建设夯实基础,为中华文化的创新发展指明道路,为实现民族复兴提供精神动力,为人类文明交流互鉴提供中国方案,具有系统而深刻的价值逻辑;从实践逻辑来看,新时代践行习近平文化思想,需要始终弘扬和创新中华优秀传统文化,建构中华话语体系和文化理论,持续增强文化软实力,在互学互鉴中推动文化的繁荣发展。

新材料研发智能化技术发展研究

新材料研发智能化技术发展迅速,显著增强了材料研发效率及工程化应用水平,获得国际性的高度关注。我国在此领域发展相对滞后,基础设施条件面临缺口,制约着新材料原始创新及产业发展质量。本文总结了新材料研发智能化涉及的关键技术,从技术角度梳理了国内外发展现状,分析了我国新材料研发智能化面临的挑战;阐述了新材料研发智能化技术体系框架,包括材料智能计算设计技术与核心软件、材料自主/智能实验技术与高端装置、材料人工智能基础算法及关键技术、材料数字孪生、材料智能化研发平台与协同创新网络等。提出了创新生态构建及保障、产业化发展环境、数据底座与标准体系、人才培养与国际合作方面的举措建议,以期推动新材料研发智能化技术体系的发展与应用。

柔性压电纤维复合材料传感器的制备及应用

随着智能器件及物联网的快速发展,柔性可穿戴压电传感器越来越受到人们的广泛关注。本文制备了柔性压电纤维复合材料传感器,证明其检测弯曲应变、弯曲角度和振动加速度的能力。结果表明:在悬臂梁振动试验中,柔性压电传感器的输出电压随着加速度增大呈现线性增加。在远离谐振频率的频率范围内,柔性压电传感器表现出良好的线性度,证明其可以用作传感器来检测振动加速度。在弯曲试验中,输出电压随着弯曲应变的增加而增加,弯曲变形下每微应变的输出电压达到8.54 mV,具有优异的灵敏度。随着弯曲频率的变化,柔性压电传感器输出电压幅值无明显变化,说明其具有良好的传感稳定性。通过10万次循环弯曲测试,其输出电压幅值没有明显下降,证明其具有良好的疲劳性能。

冷却速率对TB17钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同冷却速率对TB17钛合金固溶态和固溶时效态的相组成、显微组织、拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明:TB17钛合金以不同的冷却速率进行固溶处理后,其显微组织均由残余β相以及其上分布的尺寸不一的片层状α相组成,仅发生了β→α相变,未发生β→ω相变和β→α″等相变;随着冷却速率的降低(由水冷到炉冷),其拉伸强度呈现逐渐增加的趋势,而拉伸塑性则先降低后升高。经固溶时效处理后,TB17钛合金的显微组织均由粗片状初生α相、残余β相以及其上弥散分布的细片层状α相组成;由于固溶冷却速率不同,使得在时效过程中析出的细片层状α相的大小和形态各不相同。随着冷却速率的降低,TB17钛合金的拉伸强度呈现逐渐减小的趋势,而拉伸塑性则呈现逐渐升高的趋势,同时断裂韧度亦呈现逐渐增大的趋势,尤其是炉冷的固溶时效态合金,其断裂韧度达到了148.06 MPa·m^(1/2)。

双态与单相Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr合金的力学性能及变形行为

为了阐明具有双态和单相组织Ti-5Al-5Mo-1Fe-1Cr(质量分数,%)合金的力学性能及变形行为,系统研究具有这两种组织合金的力学性能和变形模式。研究结果表明:双态组织合金的拉伸屈服强度为886 MPa,极限抗拉强度为1075 MPa,伸长率为21.5%;单相(β)组织合金的强度稍低于双态合金的,但其伸长率与双态合金的类似。双态合金在拉伸过程中具有韧性断裂的特征,其主要变形模式为位错滑移,位错滑移可发生于β基体和球/片状α相,β基体中的滑移系为{112}_(β)<111>_(β),α相中的滑移系为{2233}_(α)<1123>_(α)和{1010}_(α)<1210>_(α)。相对地,单相合金具有解理断裂特征,变形模式包括位错滑移和应力诱导α"马氏体相变,其滑移系包括{110}_(β)<111>_(β)和{112}_(β)<111>_(β)。

压电纤维复合材料的管道结构健康监测应用

管道实时结构健康监测对工程应用具有重要意义,压电纤维复合材料在与管道结构共形时保持压电阻抗特性,对管道结构进行健康监测。本文制备了压电纤维复合材料,研究了复合材料厚度对电阻抗特性的影响,厚度大于250μm时阻抗峰值下降50%。基于压电纤维复合材料进行了结构载荷监测应用验证,通过相关系数偏差值(R_(C))和均方根偏差(R_(M))方法对结构受到损伤时的压电纤维复合材料阻抗敏感特征进行量化,并基于无损状态建立了损伤阈值(U_(l))。当管道结构受到50 N载荷时,R_(C)指数达到0.51(U_(l)=0.005);螺栓结构松动50%时,R_M指数达到7.96(U_(l)=0.63)。结果表明,压电纤维复合材料可以对管道结构应力状态变化和螺栓松动进行灵敏响应,适用于管道等复杂曲面结构进行结构健康监测,应用前景广阔。

选区激光熔化成形Al-Ce-Sc-Zr合金的工艺优化与组织性能

以气雾化Al-10Ce-0.4Sc-0.2Zr(质量分数)预合金粉末为原料,采用选区激光熔化(selective laser melting,SLM)法制备Al-Ce-Sc-Zr合金。通过光学显微镜和室温拉伸实验等研究激光功率和扫描速度对合金致密度与力学性能的影响,优化工艺参数;并采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等研究最佳工艺参数下SLM成形的合金共晶组织形貌、物相组成和晶粒尺寸等。结果表明,激光功率和扫描速度跟合金致密度和力学性能之间呈非线性关系;随激光能量密度升高,合金致密度和力学性能先上升后下降。在激光功率为350 W、扫描速度为2000 mm/s的最优参数下成形的Al-Ce-Sc-Zr合金,致密度达到99.92%,抗拉强度和屈服强度分别为(441±3)MPa和(370±18)MPa,伸长率为(9.4±0.9)%。SLM成形Al-Ce-Sc-Zr合金具有柱状晶和等轴晶交替分布的晶粒组织,晶粒取向较随机,不存在明显的织构。合金由α-Al和Al_(11)Ce_(3)相组成,Sc、Zr原子主要以固溶的形式存在于α-Al中,共晶Al_(11)Ce_(3)相为不规则的条带状,平均宽度为35 nm,排列成不连续的复杂网络,共晶组织十分精细,且分布均匀。

Ti-1023合金自β相区慢冷过程中的显微组织演变及力学性能

系统研究Ti-1023合金在以1℃/min的冷却速度从单相区冷却到两相区的过程中的显微组织演变和力学性能。随着最终冷却温度的降低,在β基体上依次析出晶界α’马氏体(α’_(GB))、晶界α相(α_(GB))、魏氏体晶界α相(α_(WGB))和魏氏体晶内α相(α_(WI))。相应地,Ti-1023合金的力学性能和变形机制也发生了显著变化。当最终冷却温度高于700℃时,拉伸曲线出现明显的双屈服现象,并且伸长率大于20%。而最终冷却温度低于700℃时,双屈服现象消失。这主要是由于随着α(α’)析出相的增加,Ti-1023合金的β稳定性增强,其室温变形机制逐渐从应力诱导的α"马氏体相变转变为位错滑移。此外,结合晶粒尺寸和析出相效应,分析Ti-1023合金的强化机制。