增材制造钛基金字塔点阵结构对镁/钛双金属复合材料界面强化的优化

采用超声辅助固-液复合铸造的方法,通过在界面处采用增材制造的钛基金字塔型点阵材料制备镁/钛异种双金属复合材料。采用正交法对点阵结构参数进行优化。结果表明,优化后的点阵结构参数为:杆直径(d)1 mm,杆长与杆直径比(l/d)3,上节点和下节点直径与杆直径比(d_(1)/d,d_(2)/d)均为2.5,其中l/dd是影响接头失效强度的最显著因素,最优点阵结构参数下镁/钛双金属接头的失效强度为77.3 MPa。实验结果和有限元分析表明:随着点阵结构长径比的增加,镁/钛双金属接头的失效强度先增加后减小,当长径比为3时,失效强度达到最大。

双金属MOFs碳化材料的结构对锂硫电池正极性能的影响

利用硝酸钴和铁氰化钾在水溶液中沉淀反应以及ZIF-8在水溶液中的部分分解,分别制备了2种组成相近但结构不同的双金属有机框架前驱体Co-Fe precursor和ZCF precursor。经过多巴胺包覆,对2种产品在氩气气氛下退火获得碳化产物。将碳化产物与纳米硫粉混合得到的碳/硫复合材料(E-CoFeCN@C/S、E-ZCF@C/S)分别作为正极,组装扣式锂硫电池并测试电化学性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪进行形貌和结构分析。在组成相似的情况下,核壳结构碳载体(E-CoFeCN@C)与发散式结构碳载体(E-ZCF@C)对锂硫电池性能的影响呈现出“此消彼长”的特点:E-ZCF@C/S在循环伏安测试中表现出更小的极化以及更强的电流响应,在电化学阻抗测试中表现出更低的电荷转移阻抗,表明该材料有利于促进正极电荷传递过程,即加快电极反应动力学。E-ZCF@C/S在0.2C倍率下放电初始比容量为1211.3mAh/g,在2C倍率下放电初始比容量为794mAh/g,均优于E-CoFeCN@C/S。而核壳结构的优势主要体现在容量衰减方面,E-CoFeCN@C/S在0.2C倍率下经过100次循环后平均衰减率为0.074%(E-ZCF@C/S为0.26%),在2C倍率下循环300次后平均衰减率为0.047%(E-ZCF@C/S为0.13%),说明核壳结构对活性物质的锚固作用明显而对电荷转移不利。

金属点阵材料结构参数的CT检测

针对金属点阵材料的结构参数开展了检测方法研究。高能束激光选区熔化点阵结构的连接杆经工业CT(电子计算机断层扫描)检测后得到的影像呈椭圆状,针对这一影像特征,依据椭圆上任意两点之间的最大几何距离为长轴这一概念,实现了单个椭圆位置参数、形状参数的自动识别,以及金属点阵结构几何参数的自动化检测。检测结果基本符合设计值,为其他零件结构缺陷的数字射线成像及工业CT检测影像的自动识别提供了参考。

梯度结构金属材料的制备方法和力学性能研究进展

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。

复合结构对微纳金属粉/单质硝胺炸药复合含能材料性能影响的研究进展

为了研究微纳米金属粉对单质硝胺炸药性能的影响和机理,总结了微纳米金属粉与单质硝胺炸药不同复合方式(如机械混合、核-壳包覆、金属嵌入和其他复合方式)下不同的微纳米金属粉对不同单质硝胺炸药的作用;分析了复合含能材料中金属粉粒径和含量等变化对不同单质硝胺炸药热分解特性和感度性能的影响;讨论了微纳米金属粉与单质硝胺炸药不同复合方式和制备方法对复合含能材料性能的影响。最后建议复合含能材料今后的研究重点为:拓展新的微纳米金属粉进行研究;深化微纳米金属粉与单质硝铵炸药之间的相互作用;研究新的含能材料复合结构;综合机器学习设计筛选新型复合含能材料和开拓含能复合材料工程方面应用的研究。附参考文献103篇。

激光增材制造网状结构金属基复合材料的研究进展

相较于传统增强相呈均匀分布的金属基复合材料,网状结构金属基复合材料因其独特的“机械互锁”“位错钉扎”等组织结构特征,具有更优异的室温强度、高温强度、弹性模量和断裂韧性,在航天、航空等领域上具有广泛的应用前景。激光增材制造技术可实现对网状结构的精细化调控,为网状结构金属基复合材料的进一步发展提供了新的途径。本文综述了高能量激光束诱导马兰戈尼对流作用下网状结构金属基复合材料的形成机理、影响网状结构形成的因素、不同类型网状结构的显微组织结构特征,分析了网状结构金属基复合材料的多段弯曲断裂、微孔聚集断裂等断裂机制,阐述了在霍尔−佩奇、奥罗万、泰勒、载荷传递等强化机制共同作用下的强化机理,以及独特的增强相贫、富区协同作用下的韧化机理,并对其未来的研究方向进行了展望。

核壳结构金属基复合材料的研究现状与发展趋势

核壳结构金属基复合材料是一类有望突破强韧倒置关系的非连续增强金属基复合材料,其在航空、航天、军工、电力、电子等领域有着广阔的应用前景。本文综述核壳结构金属基复合材料的研究现状,分析核壳结构增强体及其金属基复合材料的制备技术、核壳结构的微观组织调控以及强韧化机理,并对核壳结构金属基复合材料的发展方向及需要解决的问题进行论述。

超轻质微点阵结构金属材料的研究进展

概述了近年来轻质及超轻质微点阵结构金属材料的研究发展状况,包括材料的结构、制备工艺、力学性能及应用情况,并在此基础上进行了归纳、整理,对超轻质微点阵结构金属材料将来可能应用的领域进行预测,同时,对超轻质微点阵结构金属材料未来的研究与发展进行了展望。

镀锡技术对金属包装材料的微观结构与性能影响的研究

本研究聚焦于镀锡技术对金属包装材料的微观结构与性能影响的研究,涵盖了镀锡技术的原理、应用和其对金属包装材料微观结构与性能的影响。首先阐述了镀锡技术的原理和广泛应用领域。其次,深入探讨了镀锡技术对金属包装材料晶粒结构和界面特性的影响。在晶粒结构方面,镀锡过程中锡的析出和分布对材料的力学性能和导电性能产生重要影响。而在界面特性方面,镀锡能够增强包装材料的耐腐蚀性能和改善包装过程中的界面联系情况。最后,研究包括镀锡技术对金属包装材料性能的影响,主要涉及增强强度、提高耐腐蚀性和优化导热性能等方面。

微结构和添加剂改善金属基复合材料摩擦进展

金属基复合材料具有低密度、高强度、耐腐蚀及耐高温等优点,被广泛应用于航空航天、建筑和汽车等相关领域。但是,其韧性低、脆性大以及抗摩擦磨损性能差等缺陷是目前制约金属基复合材料进一步发展与应用的重要因素。研究证实,对金属基复合材料进行表面设计并制备微结构、加入特定固体润滑剂可以提升其减摩抗磨性能。表面微结构和固体润滑剂对金属基复合材料摩擦学性能的影响受到了广泛关注。仿生界面技术在微结构设计中得到了广泛的应用,材料表面加工技术也得到了迅猛发展;润滑剂可以显著改善材料的摩擦磨损性能,不同维度的润滑剂具有不同的优缺点;固体润滑剂和表面微结构协同作用改善金属基复合材料摩擦学性能的研究也得到了广大研究者的高度重视,这些成果为未来致力于提升金属基复合材料抗摩擦磨损性能的相关研究提供了启示。

激发态分子内质子转移金属-有机光学材料的构建及发光调控策略——论结构化学中原子光谱项

激发态分子内质子转移(ESIPT)的过程包括独特的四能级能态循环和伴随的多重发射,在ESIPT激发态的调控下,通过表现各种光物理过程(非辐射跃迁、辐射跃迁、能量转移、电荷转移等)的平衡和转换关系,ESIPT金属-有机超分子光学材料显示丰富的发光机制和多领域应用。鉴于对ESIPT金属-有机超分子材料性质的认识处于起步阶段,迫切需要建立新的调控发光机制策略,综述了ESIPT金属-有机超分子材料的构建及发光调控,对未来新型光功能材料的构建具有指导意义,同时加强认识原子光谱项在超分子材料领域的理论价值。

新型复合材料点阵结构的研究进展

复合材料点阵结构是一种具有轻质、高比强、高比刚以及多功能潜力的新型结构材料,近几年受到国外学者的极大关注,是新一代结构材料一体化的理想结构材料.本文概述了点阵复合材料及结构的发展历程,包括复合材料点阵结构的拓扑构型设计、制备工艺研究、力学性能表征、失效模式分析、预报模型评价等方面的工作,并给出了复合材料点阵结构的力学性能、失效模式和理论数值模型汇总表以及修正后的材料强度与密度关系图.同时,本文对复合材料点阵结构可能应用的领域进行预测,并对其未来发展进行了展望.

金属点阵材料的研究进展

金属点阵材料是一种具有高孔隙率以及周期性结构的先进轻质多功能材料。重点评述了金属点阵材料的分类、金属三维点阵材料的主要制备方法以及点阵结构制备过程中的连接技术,并归纳了目前对其力学性能表征的一些成果,最后从结构与功能两方面介绍了金属点阵材料特有的优良性能以及应用,并展望了其未来的研究趋势。

金字塔点阵复合材料结构力学性能分析与优化

金字塔点阵复合材料是一种轻质、高强的新型材料,又具有隔热、隔振和电子屏蔽等多功能可设计性,是极具潜力的先进多功能材料。采用有限元软件ABAQUS建立金字塔点阵结构平压和剪切模型,分析等效平压和剪切性能。进而建立含多层铺层的点阵复合材料力学模型,通过理论值计算其平压模量和剪切模量,用ABAQUS计算等效平压刚度和剪切刚度,得出平压和剪切模量,并与理论解对比验证数值分析的正确性。对于对称铺层的点阵复合材料结构,改变铺层层数、铺层角度,倾斜角等多种几何工艺条件,采用ABAQUS数值分析平压模量和剪切模量,得到相应的优化结果。

点阵增强型复合材料夹层结构制备与力学性能

选用H-60 PVC泡沫、四轴向玻璃纤维布以及乙烯基酯树脂,通过在PVC泡沫芯材上、下表面开正交布置的齿槽及沿芯材厚度方向穿孔,采用先进的真空导入成型工艺,制备出在玻璃纤维面板与PVC泡沫芯材界面具有创新构型的点阵增强型复合材料夹层结构.研究结果表明:真空导入成型工艺充模速度快、成型效率高;点阵增强型复合材料夹层结构经乙烯基树脂柱增强后,其剪切与平压性能均有一定的提高.另外,通过三点弯曲与四点弯曲试验,观察了试件的典型受弯破坏形态;利用经典夹层梁理论预估了试件抗弯刚度和受弯极限承载力,理论预估值与实测值符合较好.

增材制造金属点阵多孔材料研究进展

金属点阵多孔材料是一种具有复杂周期性结构的先进轻质多功能材料,由于其优异的比强度、吸声、降噪以及超材料等特性,近年来备受关注。而传统的制备工艺仅可以制造类点阵结构,难以生产复杂、精细的点阵结构,成为金属点阵多孔材料进一步应用的掣肘。近年来快速发展的增材制造(Additive manufacturing,AM)技术具有设计与制造自由度大、快速制造任意复杂几何形状零件的特点,可对金属点阵多孔材料进行微观、界观和宏观尺度晶格的多种组合进行调控,是金属点阵多孔材料制备技术的前沿。然而,增材制造金属点阵多孔材料存在残余应力大、表面粗糙度高以及局部应力集中等问题,导致其压缩脆性以及疲劳强度较低。因此,除了研究增材制造工艺参数对点阵结构性能的影响外,研究者们主要从拓扑优化以及后处理方面不断进行尝试,并获得了丰硕的成果。结合拓扑优化设计,可使得应力分布更均匀,更好地服役于不同的加载环境;梯度点阵结构的压缩强度以及能量吸收是均匀点阵结构的两倍以上;通过热处理以及化学蚀刻可以降低点阵结构的残余应力和表面粗糙度,大幅提高其点阵结构的疲劳强度。通过控制单胞结构的分级孔隙度分布、合适的后处理,有望同时实现高孔隙率、高疲劳强度和高能量吸收。本文首先陈述了增材制造金属点阵多孔材料的优势和成形准则,随后介绍了单胞形状、单胞尺寸、支柱直径、体积孔隙率等因素对点阵结构尺寸精度和表面粗糙度的影响,并归纳了这些因素对点阵结构的屈服强度、能量吸收率和疲劳强度等性能的影响。此外,总结了点阵结构的拓扑优化和后处理对其性能的影响,最后介绍了增材制造金属点阵结构存在的掣肘,并展望了其未来的研究趋势。

金属纤维多孔材料复合结构的声学性能

针对精密电子元器件等领域在受限空间内的噪声处理难题,以纤维直径为8μm^20μm的316L不锈钢纤维为原料,首先采用真空烧结技术制备了厚度为2 mm,孔隙率为55%~76%的不锈钢纤维多孔材料,然后将其与穿孔板、金属薄板复合并采用真空烧结技术制备了厚度为3~4 mm的复合结构,利用4206型声学阻抗管测试了金属纤维多孔材料及其复合结构的吸声系数和隔声量。系统分析了不锈钢纤维多孔材料的孔隙率与纤维直径、穿孔板结构参数及金属薄板对复合结构的吸声性能和隔声性能的影响规律。研究表明:当金属纤维多孔材料的厚度为2 mm时,宜选择单层复合结构进行噪声处理,其吸声系数稳定在0.3~0.4;当声波频率超过3000 Hz时,宜选择梯度复合结构进行噪声处理,其吸声系数最高可达0.75。穿孔板显著提高了复合结构的吸声系数。相对于穿孔板吸声结构而言,复合结构将第一共振频率向低频方向移动且将共振频率附近的吸声频带变宽。在梯度金属纤维多孔材料层间添加金属薄板后,可进一步提高其吸声系数。

高速钢/结构钢双金属复合材料界面研究

采用镶铸法 ,以液固结合的方式制备了高碳钒系高速钢 /结构钢双金属复合材料。研究了不同结合条件下 ,双金属复合材料界面结构及形态。试验结果表明 ,镶铸是靠外层合金带入的过热热量来获得界面结合的 ,当外材与芯材在体积比大于 8.0的条件下 ,才有可能获得界面结合 ,其界面结合为扩散结合。复合材料界面结构由芯材扩散层、激冷凝固层、方向性生长层和胞状晶粒层组成。外层材料凝固时有明显的方向性生长 ,其液固相线推移速度对在液固结合条件下外层材料的凝固组织具有明显影响。当外材与芯材体积比为 1.2 5时 ,外层材料的凝固速度最快 ,出现了棒状伪共晶组织 ,随体积比的增长 。

先进结构陶瓷与金属材料钎焊连接技术的研究进展

先进结构陶瓷具有优异的高温力学性能,而金属材料具有良好的塑性及其可加工等性能,将两种材料连接起来可用于有特殊要求的场合,对典型的先进结构陶瓷(Al_2O_3、SiC和Si_3N_4等)与金属材料(钛合金、镍基合金和铜等)的钎焊连接工艺、钎料接头性能等方面的研究进展进行了综述,并对陶瓷与金属钎焊连接技术的发展方向进行了展望。

金属多孔材料孔结构表征技术

孔结构是影响金属多孔材料本征特性与使用效果的关键因素之一。孔结构分解为孔形状、孔弯曲与粗糙度、孔隙度、孔径、比表面积等几个方面,介绍了常用的表征技术和国内外测量仪器的发展状况及技术参数,并分析了表征技术中存在的问题。