腐蚀与防护专业国际化创新型人才培养研究——以北京科技大学为例

在党和国家大力倡导教育强国的大背景下,通过腐蚀与防护专业人才培养的现存矛盾分析及具体方法探索,构建该专业国际化创新型人才培养的新模式,将腐蚀与防护专业国际领先的研究成果及国际化视野的师资力量转化为人才培养优势。

激光技术在金刚石加工中的研究及应用进展

激光加工是目前金刚石的主流加工方法,相较于传统的机械加工形式,激光加工精度高、效率高、普适性强,因而在金刚石切割、微孔成型、微槽道加工及平整化等方面均得到广泛应用。文中阐述了金刚石激光加工原理,介绍了不同类型激光与金刚石材料相互作用机制,重点总结了近几年多种激光加工金刚石模式的发展现状,分析了新型的激光加工方法的特点,探讨了现阶段激光技术在金刚石加工领域面临的问题、挑战及未来的发展趋势。

《粉末冶金技术》2025年“增材制造金属材料的腐蚀与模拟计算”专刊征稿启示

金属增材制造(Metal Additive Manufacturing,MAM)因其高度的工艺灵活性、广泛的材料适用性和充分的材料利用率,自20世纪80年代增材制造的概念化开始,便受到了国内外各领域研究者的广泛关注。相较常规金属零部件制备方法,增材制造在产品研发、复杂结构制造和多材料集成制造方面表现出突出的优势,使其成为现代工业也必将是未来工业中的关键战略技术。历经四十多年的快速发展,MAM技术逐渐成熟,国内外已形成相关的标准,且已具备较大的市场规模。金属增材制造过程中,熔池内的瞬间温升快、冷却快、成分过冷度大,导致增材制造组织结构上存在非均匀的物理、化学特性,并且不可避免地存在微孔隙与裂纹,这些使得增材制造金属面临着局部腐蚀风险,极大降低成形件的安全等级及服役寿命。因此,系统深入研究增材制造金属的粉材/丝材特性、打印工艺、组织特征和腐蚀行为之间的关联关系是非常必要的,对推动增材制造技术的工程应用具有重要意义。

基于大数据技术的Sn、Mo元素对低合金钢耐蚀性能的影响研究

目的研究合金元素含量对材料耐蚀性能的影响。方法通过动电位极化、电化学阻抗谱、ACM传感器以及化学浸泡研究了合金元素Cr、Mo、Sn对低合金钢在模拟热带海洋大气环境中腐蚀行为的影响,并通过扫描电子显微镜和X-射线衍射对腐蚀形貌、锈层结构进行表征。结果当Cr元素含量为3%(质量分数)时,材料的耐蚀性能越好,这是由于Cr元素可以促进具有保护性能的腐蚀产物的生成来提高低合金钢的耐蚀性能。然而,含Cr低合金钢表面存在大量口径小深度大的腐蚀孔,表明材料容易发生局部腐蚀。为了增强含Cr低合金钢耐局部腐蚀能力,分别加入0.1%(质量分数)Mo、0.1%(质量分数)Sn,并同时加入0.1%(质量分数)Mo和0.1%(质量分数)Sn制备了3种低合金钢。根据ACM传感器数据曲线及腐蚀形貌图,发现Mo和Sn元素可以有效降低局部腐蚀的发生,同时含有Mo和Sn 2种元素的试样表面都是口径大深度浅的腐蚀坑。此外,Mo元素和Sn元素不仅可以提高材料自身的腐蚀性能,还可以增强腐蚀产物膜的保护性能。与3Cr低合金钢动电位极化曲线相比,Mo元素和Sn元素可以分别使材料的自腐蚀电流密度下降18%和51%,同时加入Mo、Sn 2种元素可以使自腐蚀电流密度降低71%。根据ACM传感器数据,3Cr钢腐蚀产物膜的缓蚀率为53.12%,Mo元素和Sn元素使腐蚀产物膜的缓蚀率分别提升至58.62%和73.91%。结论在含3%(质量分数)Cr钢的基础上同时加入Mo和Sn元素可以获得耐蚀性能优异的低合金钢。

腐蚀大数据技术背景下Mn含量对新型高强度免涂装3Ni结构钢腐蚀性能影响研究

针对目前3Ni钢强度不高、在滨海环境中耐蚀性不足的问题,通过提高3Ni钢中Mn含量,研究Mn元素对3Ni钢强韧性及其在高温、高湿、高盐海洋大气环境耐蚀性的影响和机制。通过力学性能测试和室内周浸试验,使用慢应变速率拉伸实验评价了Mn元素对新型免涂装3Ni结构钢力学性能及腐蚀性能的影响。利用腐蚀大数据技术,并结合机器学习方法快速评价了新型免涂装3Ni结构钢在有无应力状态下的腐蚀规律及其差异。结果表明,提高Mn含量,能在一定程度上提高3Ni钢的强度,但会使钢的低温冲击韧性变差。同时Mn元素升高不利于3Ni钢耐均匀腐蚀性能,腐蚀速率随着Mn含量的升高而增大,但Mn含量的升高并不改变新型免涂装3Ni结构钢的腐蚀形式,不同Mn含量的3Ni钢在滨海大气模拟液中均表现为不全面的均匀腐蚀特征。与此同时,腐蚀大数据技术能快速有效甄别在模拟滨海区域大气环境有无应力以及Mn元素含量对新型免涂装3Ni钢腐蚀造成的影响。无应力的新型免涂装3Ni结构钢在模拟环境的平均瞬时电流值随Mn元素含量的增高而增高,而有应力的新型免涂装3Ni结构钢平均瞬时电流值随着Mn元素含量的增高而降低。

计算材料学在自修复涂层领域的研究进展

自修复防腐涂层是指在遭受环境或外力损伤破坏后,可以自行修复从而仍具备良好防腐性能的一种新型智能材料。自修复涂层的设计方法主要是通过基于实验的树脂链段设计、填料设计和制备工艺调控,获得具有良好修复性能的防腐材料。近年来,计算材料学技术飞速发展,其利用热力学计算和动力学模拟来预测并设计新材料的结构和性能,是连接材料学理论与实验的桥梁。自修复防腐涂层的理论计算研究有利于理解微观层面的自修复行为,指导自修复防腐涂层的制备与性能优化,并大幅度降低成本。综述了计算材料学在自修复防腐涂层领域的研究进展,介绍了目前基于外援型和本征型两种自修复防腐涂层体系研究的多种计算方法,主要包括分子动力学、密度泛函理论计算、蒙特卡罗模拟和有限元分析等。这些计算方法可以从微观和宏观角度对防腐涂层体系进行直观的机理解释和性能预测。动态键所进行的交换反应及自愈过程、微胶囊的破裂及愈合剂的释放过程、缓蚀剂在基底的吸附方式和吸附强度等都能在自修复防腐涂层的理论研究中得以体现。分析了这些计算模拟方法在自修复涂层方面应用的优势与不足,为自修复防腐涂层的开发与应用提供了理论支持。未来将进一步加强计算模拟、实验研究、人工智能、大数据分析和机器学习技术的深度融合,建立涂层自修复性能数据库,更高效地进行材料筛选和设计,从而在自修复涂层的研究和应用中实现突破。

金刚石/GaN异质外延与键合技术研究进展

氮化镓(GaN)功率器件具有功率高、小型化的优势,但散热问题已经成为限制其高功率输出的新问题。金刚石具有块体材料最高的热导率,是GaN功率器件的理想散热材料,将金刚石与GaN功率器件集成,可以降低器件运行温度,提高功率密度,推进器件小型化发展。但是由于金刚石与GaN存在大的热膨胀失配和晶格失配,以及金刚石的高硬度和稳定的化学性质,其与GaN集成存在很多问题,无法发挥金刚石的超高热导率优势。针对金刚石与GaN的集成已经进行了研究与探索,主要包括GaN功率器件的器件层散热和衬底层散热。器件层散热主要有金刚石钝化散热技术,其在GaN器件层中异质外延金刚石散热层;衬底层散热主要有键合技术、异质外延技术,其中键合技术通常需要在金刚石和GaN表面沉积键合层或形成封端,包括表面活化键合技术、亲水键合技术、原子扩散键合技术和水解辅助固化键合技术等;异质外延技术通常需要在外延表面沉积缓冲层,包括金刚石异质外延GaN技术和GaN底面异质外延金刚石技术。详细介绍了GaN材料的优势、应用领域及面临的挑战,对上述集成技术的研究现状和优缺点进行了归纳,展望了金刚石与GaN功率器件集成技术的未来发展方向。

直写3D打印TiC网络陶瓷/高铬铸铁复合材料的制备及性能研究

采用浆料直写3D打印技术制备了TiC网络陶瓷,并结合无压浸渗制备了TiC网络陶瓷/高铬铸铁复合材料。采用扫描电子显微镜对TiC网络陶瓷预制体与浸渗后的组织进行了观察,采用EDS对界面元素分布进行了分析,并对复合材料的硬度、抗压强度和耐磨性进行了测定。结果表明:复合材料中TiC线条与高铬铸铁线条在空间上形成了三维互穿网络结构,实现了空间韧化的效果,提高了复合材料的整体力学性能;随着复合材料中TiC线条体积分数的增加,硬度随之增加,抗压强度与耐磨性都表现为先增后减,在Ti C体积分数50%时达到最佳值。

碳包覆空心硅氧化物负极材料的制备及性能研究

以正硅酸四乙酯为硅源、十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂及造孔剂,采用改进的stöber法及碳热还原法制备了碳包覆的介孔空心硅氧化物负极材料。结果表明:乙醇与水体积比变化对SiO_(x)纳米球粒度、形貌及性能有重要影响;乙醇与水体积比小,材料球形度差,呈椭圆形;乙醇与水体积比增大,纳米材料尺寸增加;乙醇与水体积比0.45时所得SiO_(x)纳米球粒径300 nm左右,以该纳米球组装的扣式电池在电流密度100 mA/g下循环200次后可逆比容量为813 mAh/g,在500 mA/g下循环1200次后可逆比容量为704 mAh/g,容量保持率为82%,每次容量衰减率仅0.015%。

“四维并进、四方共举”材料类研究生实验安全“三全育人”体系

基于本校一流学科材料类实验室存在的问题及现状,将研究生安全管理纳入二级学院实验教学日常工作体系。基于安全指标的硬件要素、软件要素和人员要素等关键问题,结合“三全育人”综合改革,探索研究生实验安全管理提升策略。“四维并进、四方共举”模式有效提升了实验安全管理水平,为顺利开展科研和人才培养提供了安全保障,对维护实验室平安稳定具有重要意义。

大尺寸金刚石晶圆复制技术研究进展

半导体技术的发展离不开大尺寸晶圆的高效制备。在半导体领域,晶圆复制可以通过同质外延生长后进行切割或者基于异质衬底进行异质外延来实现,从而批量生产。金刚石作为新型超宽禁带半导体材料,在电真空器件、高频高功率固态电子器件方面具有良好的应用前景。而由于金刚石材料具有极高硬度,晶圆复制也面临诸多问题。传统的激光切割方法虽然可以实现对超硬特性金刚石进行加工,但其较高的加工损耗已经无法满足大尺寸晶圆的制备需求,亟需开发损耗小、效率高的金刚石晶圆复制技术。文章介绍了目前常见的半导体晶圆复制技术,总结了金刚石复制技术的研究进展及现阶段发展水平,并对未来大尺寸金刚石晶圆复制技术的发展方向进行了分析与展望。

留学归国青年教师政治引领和政治吸纳的探索与研究——以北京科技大学新材料技术研究院为例

留学归国青年是党和人民的宝贵财富,是实现中华民族伟大复兴的有生力量。以北京科技大学新材料技术研究院为例,就高校如何做好留学归国青年教师的政治引领和政治吸纳工作,如何引领他们把爱国情怀和社会担当融入科技创新、立德树人根本任务中进行了探索和研究,提出加强党的领导、培养平台、组织合力、人文关怀、重点培养和跟踪指导等措施,把他们凝聚到党中央周围,积极向党组织靠拢,为中华民族伟大复兴作出更大贡献。

结合专业特点分类推进大学化学课程思政建设实践研究

以大学化学课程为例,结合应用型本科院校非化学专业学生实际情况,基于理工类学生课程思政授课过程中的困境问题进行教学改革创新。提出分类推进大学化学课程思政建设目标,从课程内容、教学方法、考核方式等方面进行实践和研究,探索形成“五五四六”聚合链路的新教学路径,初步实现立德树人、教学创新的教学目标。课程探索研究对相关教育教学工作有推动和借鉴作用。

钢渣固废蓄热技术及其潜在的应用技术研究

本文在对钢渣的应用及研究进展进行回顾的基础上,针对钢渣固废蓄热技术进行了整理和概括。通过对国内外相关文献的系统总结,指出工业固废钢渣在一定程度上可以有效减少储热成本,促进蓄热技术优化,是一种潜在的低成本储热材料。通过对钢渣蓄热技术的分析和总结,本文提出优化和开发新型钢渣材料成型工艺、钙剂循环热化学和吸附储热等技术以及拓展填充床蓄热技术是未来的主要研究方向。相关内容对钢渣固废储热及相关技术研究领域具有重要的参考意义。

质子交换膜燃料电池直流道内液滴传输研究

建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)的二维直流道模型,分析液滴在流道内的产生、破裂及传输全过程,探究进气速度、气体扩散层表面亲疏水性以及挡板结构参数等关键性因素对液滴传输特性的影响。仿真结果表明,提高进气速度有助于强化液滴的去除效果,但过高的气体流速会将液滴推向气体扩散层表面,造成液滴累积;亲水性较强的气体扩散层表面导致液滴严重坍塌形变,堵塞气体扩散层孔隙;液滴在疏水性气体扩散层表面流动速度相对较快,壁面附着力小,利于流道排水;增大挡板堵塞率可提高挡板下方及后方区域气体流速,提高液滴吹扫能力;挡板表面亲疏水性对流道内液滴去除效果影响较弱。

腐蚀大数据与联网观测技术专栏序言

腐蚀科学,作为一门研究材料与环境相互作用及其导致材料性能劣化的学科,其在表面工程领域的重要性不言而喻。面对复杂多变的应用场景,腐蚀科学不仅需要理论研究的深化,更离不开技术创新与实际应用的结合。腐蚀问题的解决直接关系到设施的安全性、可靠性和使用寿命。因此,推动腐蚀防护技术的发展,对于保障国家经济建设、提高资源利用效率、实现可持续发展具有重大意义。

大模型及其在材料科学中的应用与展望

以大模型在材料科学中的应用为着眼点,首先综述了大模型,介绍了大模型的基本概念、发展过程、技术分类与特点等内容;其次从通用领域大模型和垂直领域大模型两个角度,总结了大模型的应用,列举分析了不同种类大模型的应用场景和功能.再次,结合材料科学领域中的具体需求研究现状,调研并综述了语言大模型、视觉大模型和多模态大模型在材料科学中的应用情况,以自然语言处理和计算机视觉中的具体任务为切入,参考典型应用案例,综合提示工程策略和零样本知识迁移学习,厘清了当前将大模型应用至材料科学的研究范式和制约因素,并利用改进SAM视觉大模型在四种材料显微图像数据上进行了验证性图像分割与关键结构提取实验,结果表明SAM带来的零样本分割能力对于材料微结构的精准高效表征具有巨大应用潜力.最后,提出了大模型相关技术、方法在材料科学中的未来研究机遇,从单模态到综合性多模态的大模型研发与调优,评估了可行性及技术难点.

苛刻环境下材料表面防护技术的研究进展

近年来,材料表面防护技术已由普通环境下的材料保护技术向苛刻环境下的特种防护技术发展,主要包括高速、高温、高压、重载环境下的长寿命润滑与强化技术,严酷海洋大气、深海环境、辐射环境下的腐蚀与防护技术,以及面向重大装备的维修与再制造技术等。这些技术的发展促进了磁控溅射、多弧离子镀、冷喷涂、热喷涂、智能防腐涂层等多项新技术的发展,并在航空、航天、船舶、兵器、核电等多个重点行业中得到应用。文中对近年来苛刻环境下材料表面防护技术的发展现状和趋势进行了研究,以我国重大工程装备为出发点,重点对材料的腐蚀与防护、减摩与润滑、耐磨与强化以及维修与再制造4个领域技术的新成果、新观点、新方法和新技术进行了综述,为相关的研究工作提供技术参考。

增材制造月壤原位成形技术的研究现状

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。几十年来,太空探索一直是炙手可热的话题,随着嫦娥五号的发射,正式开启了我国首次地外天体采样返回之旅,象征着我国月球基地建设方案正式提上日程。月球探索是人类进行深空探索的第一步,月球原位资源利用对于月球探索具有重大意义。增材制造是进行月球原位资源利用建设月球基地的有效手段。本文阐述了月壤的基本特性以及模拟月壤的特点及组成,重点总结了目前国内外模拟月壤增材制造的研究进展。提出了面向月球风化层(即月壤)的增材制造关键技术的重要挑战。围绕我国月球基地建设工程,讨论了增材制造技术的发展前景与可能的实施途径。

C/SiC陶瓷基复合材料研究与应用现状

碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料具有低密度、高强度、耐高温、耐磨等综合性能,已成为重要的热结构材料体系之一,目前已成功应用于航空发动机热结构部件、飞行器热防护系统、制动系统以及核结构部件等。本文主要综述了C/SiC陶瓷基复合材料在制备方法和应用领域的研究进展,介绍了一系列具有代表性的C/SiC复合材料的制备方法,重点关注多种制备方法相结合的混合工艺,概述了C/SiC复合材料在航空航天热结构和热防护、刹车材料、空间相机结构等领域的应用,展望了更优异的混合制备工艺以及针对不同应用要求的复合材料新体系,以便为今后C/SiC陶瓷基复合材料的进一步研究提供参考。