我国区域型实验室建设成效与发展策略研究

区域型实验室建设是“十四五”时期各地方政府深入贯彻党的二十大精神、落实习近平总书记关于科技创新的重要论述的重要体现。当前,区域型实验室已成为我国地方战略科技力量的重要组成部分。通过调查研究,梳理总结出我国区域型实验室的建设现状,发现区域型实验室建设存在核心战略定位不清晰、资源配置机制不健全、评估考核体系不完善、管理制度执行不规范等问题。并基于构造的区域型实验室可持续发展的效益模型,提出了强化顶层设计、明确战略定位、优化建设布局、完善配套制度、健全运行模式等对策建议。

齿轮精密塑性成形理论技术装备研究与应用

齿轮是传动系统的核心基础件,被广泛应用于机械、汽车、航空航天装备等领域。齿轮传统制造技术为切削加工,其材料利用率低、加工周期长,特别是金属流线切断,损害齿轮性能,无法满足高端装备发展需求。齿轮精密塑性成形制造技术具有节能、节材、高效和优质等特点,是高性能齿轮技术发展方向。阐述了齿轮精密塑性成形理论方法,分析了国内外圆锥直齿轮、圆柱直齿轮和圆柱螺旋/斜齿轮精密成形技术特点;介绍了齿轮精密成形典型装备及产线,总结了齿轮无切削摆辗精密成形和锻造精密成形应用情况。此外,展示了圆锥螺旋齿轮多自由度包络成形和非圆齿轮锻造成形新方法,为高性能齿轮无切削成形制造技术装备研究与应用提供了参考。

欧美亚区域实验室运行机制比较研究

在百年变局加速演进的背景下,全球科技竞争日趋激烈,并呈现出多元化和多层次演化的严峻态势。为抢占世界科技制高点,创建高水平科技研发平台并探寻我国区域实验室的运行机制、创新路径和发展战略十分迫切,也十分必要。基于对欧美亚区域实验室的基础性地位和发展战略的认识,深入分析了欧美实验室灵活的人才引育政策和柔性的管理机制,以及日韩实验室运行的“供血、造血”可持续发展经验,并对欧美亚区域实验室的评估、考核和淘汰机制进行了一系列对比分析,得到了如强化政策支持、增强“造血”功能、加强人才培养、与产官学界紧密结合以及建立多元化合作伙伴关系等重要启示,冀能为我国区域实验室的建设发展和相关政策制定提供参考和借鉴。

孔槽泡沫夹芯复合材料真空辅助树脂传递工艺仿真与优化

本工作提出了孔槽泡沫夹芯复合材料的设计方案并针对真空辅助树脂传递(VARI)工艺进行了实验和仿真研究。首先,通过实验测得玻璃纤维织物和树脂的相关参数,利用Hagen-Poiseuill方程和达西定律算出孔洞和沟槽的等效渗透率;接着,利用PAM-RTM模拟孔槽泡沫夹芯复合材料的VARI工艺过程,并与实验结果进行对比;然后,使用PAM-RTM研究了芯材加工参数、树脂灌注方式和导流网铺敷区域对成型过程的影响,并选出了最优方案;最后,在此方案的基础上研究了树脂黏度与灌注时间的关系,并拟合得到了预测函数。结果表明:实验结果与仿真结果基本一致;最优灌注方案可显著缩短树脂填充时间并降低整体孔隙率;预测函数可准确预测灌注时间,对实际生产具有一定的指导意义。

TiB-Ti周期序构复合材料设计、制备及性能研究

高性能结构材料部件在航空航天、交通汽车、电子信息、冶金等领域具有重要的应用价值,得到了广泛研究。增强结构材料部件整体性能的方法主要包括材料本征性能提升和结构复合设计优化,但提高单一结构材料的本征力学性能的研究已接近极限。本研究旨在提出周期序构结构材料的理念,并采用一体化烧结制备出整体性能更好的结构复合材料,从而探索高性能结构复合材料发展的新范式。通过周期序构化的设计,构建了兼具陶瓷高硬度和金属强韧性的TiB-Ti功能单元,设计制备了不同周期序构模式的TiB-Ti高性能结构复合材料。在此基础上,对这些结构进行了力学性能研究,并通过分析其断裂模式来探究不同序构模式对材料整体性能的影响。结果表明,周期序构化可以通过改变材料宏观断裂模式和应力分散特性来提高材料的整体性能。这一研究新范式对其他结构复合材料的结构设计和性能突破具有指导和借鉴意义。对周期序构模式的复杂化探索,对周期序构结构材料的应用场景探索和其他性能测试研究也将是未来需要重点关注的问题。

吸波预浸料树脂及其复合材料的综合性能研究

将羰基铁粉(CIP)和乙炔炭黑(CB)作为吸波剂引入到中温固化预浸料树脂体系中,通过测试吸波预浸料树脂的流变性能、凝胶时间、固化特征温度、热失重性能等确定吸波剂的加入对预浸料树脂性能的影响。结果表明,CIP和CB吸波粒子的加入对预浸料树脂的凝胶时间、固化特征温度的影响较小,对预浸料树脂的流变特性影响较大。为满足工艺性能要求,CIP吸波粒子的加入量与树脂的质量比宜控制为0~2.5,CB吸波粒子的加入量与树脂的质量比宜控制为0~0.03。相比于单层结构吸波复合材料,双层结构吸波复合材料的吸波性能更为优异,综合考虑其成型工艺性能和吸波性能等,以C3C为透波层、Fe250C为损耗层的材料组合综合性能最佳,其最大有效吸波带宽为3.85 GHz,对应的透波层和损耗层厚度分别为0.9 mm和1.5 mm,最小电磁波的反射损耗RL值为-35.46 dB,对应的透波层和损耗层厚度分别为0.5 mm和1.4 mm。

厚/薄铺层混杂复合材料层合板低速冲击损伤及冲击后压缩特性研究

相对于传统厚铺层碳纤维增强树脂基复合材料,薄铺层复合材料具有明显的损伤抑制效应,在诸多力学性能方面表现更为优异。基于准各项同性厚铺层层合板,采用“离散”与“聚集”2种薄层嵌入厚层的方式衍生出的2种厚/薄层混杂层合板,研究低能量冲击载荷作用下的复合材料结构的损伤程度和分布特征以及冲击后的剩余压缩性能。实验获取了冲击与准静态压缩实验过程的力学响应;超声C扫与热揭层实验揭示了3类含冲击损伤复合材料层合板的分层损伤形貌特征,量化了损伤尺寸大小。实验结果分析表明:薄层的“离散”与“聚集”2种嵌入厚层的方式,充分利用了薄铺层复合材料的损伤抑制效应,改变了复合材料结构分层损伤的中心对称分布特征与特征分层损伤沿厚度方向分布位置,改善了复合材料层合板的剩余压缩性能。

燃料电池船舶复合供能系统控制策略设计与仿真

针对燃料电池船舶复合供能系统中的燃料电池功率波动问题和储能单元电池荷电状态(State of Charge, SOC)极端分化问题,依据系统拓扑结构,提出基于负载功率频率分解与模糊逻辑控制法相结合的复合供能系统控制策略设计。采用实例仿真验证该设计的优势。结果表明,该设计可有效保持燃料电池输出功率平滑,对储能单元SOC具有良好的均衡控制效果。

压电陶瓷/聚合物基新型阻尼复合材料的研究进展

压电陶瓷/聚合物基复合材料兼具了聚合物和压电陶瓷两相的优点,是新型的智能阻尼材料。叙述了压电陶瓷/聚合物基复合材料的阻尼性能表征、阻尼原理以及影响阻尼性能的主要因素,并展望了研究前景。指出从压电阻尼材料的基础理论、制备工艺和性能表征、结构与性能关系上寻找突破,可以获得可控的高阻尼压电复合材料。

基于SHS技术制备铸造钢基TiC-Fe梯度复合涂层及其界面结构

基于自蔓延高温合成(SHS)技术,在碳钢的铸造过程中,同步合成了厚10mm的TiC-Fe金属陶瓷复合涂层。采用X射线衍射(XRD)确定了合成涂层的相组成,并分别用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)分析了涂层的显微组织及其与钢基体的界面结构。实验结果表明,合成的涂层除表面2mm的区域外,其它部分均具有较致密的结构。而且,涂层中原位合成的TiC颗粒的数量和尺寸均沿涂层的厚度方向逐渐递减,直至与钢基体实现梯度复合。初步认为,浇铸的钢液向Ti-C-Fe预制块中的渗透以及预制块中Fe粉的熔化对上述梯度复合涂层的形成起到了积极的作用。

机械合金化——新型固态非平衡加工技术

机械合金化是一种新型固态非平衡加工技术。本文回顾了机械合金化过程的唯象学描述 ,并阐述了机械合金化形成非晶、纳米晶。

联氨化学镀法制备镍包覆铝复合粉末的新工艺

以联氨为还原剂,使用化学镀方法,采用联氨最后加入的新工艺,成功的制备了镍包覆铝复合粉末。目的是彻底消除联氨化学镀中镀液的不稳定性,让联氨化学镀法能工业应用于粉体包覆。采用X射线衍射,扫描电子显微镜及透射电镜对镍包覆铝复合粉末进行分析,结果表明包覆上去的镍晶粒尺寸较小,并且呈球状,粒径为100~1μm之间,包覆效果良好。提出了联氨化学镀新工艺的非稳态镀覆机理。

冷喷涂技术的最新进展及应用研究

冷喷涂技术是近几年发展起来的新型喷涂工艺,低压冷喷涂是基于原冷喷涂技术上的一种改进,它与高压冷喷涂一样是冷喷涂技术的最常见的两个分支。通过对低压冷喷涂与原冷喷涂技术的工艺差别的比较,从技术原理、涂层的制备和性能分析的角度,分析这种新型的低压喷涂技术的应用前景。

新型高温复合隔热纸的制备与性能研究

采用湿法造纸工艺可以抄造出耐1000℃、且不含任何有机成分的特种隔热纸。该材料呈无规则多孔状结构,常温导热系数仅为0.028W/m·K。当热面温度为600℃、纸张厚度为0.3mm时,隔热冷热面温差达450℃。该隔热材料具有纸张特性,易于裁剪和包裹,有很高的应用价值。

镀覆技术对硬质合金复合齿性能的影响

通过对比镀覆金刚石增强型硬质合金复合齿和普通金刚石增强型硬质合金复合齿的磨耗比、抗冲击韧性 ,说明添加真空蒸镀W的金刚石的复合齿具有良好的抗冲击性能和耐磨性。研究表明 ,真空蒸镀W的金刚石相对于未镀和化学镀的金刚石 ,具有较强抵抗热损伤和胎体侵蚀的能力 ,而化学镀覆Ni-W -B和Ni-W -P则会加剧胎体金属对金刚石的侵蚀和热损伤 ,金刚石的强度大大降低 ,复合齿的磨耗比远小于真空蒸镀W复合齿。金刚石真空蒸镀W镀覆技术的应用必然大大地提高复合齿的性能。

放电等离子技术制备陶瓷与复合材料

介绍了采用放电等离子烧结技术,以不同含量的CaF2为烧结助剂制备透明AlN陶瓷、以放电等离子烧结技术制备多孔材料以及用放电等离子烧结技术进行合金材料界面的焊接。结果表明,放电等离子烧结技术能在短的时间制备透光性能良好的透明陶瓷,短时、低温下制备孔隙均匀可控的多孔材料,以及在较低的焊结温度和保温时间上获得高的焊结强度。

利用斜波发生器产生准等熵压缩的实验技术

采用熔融法制备了Li2O-Al2O3-SiO2系低膨胀微晶玻璃,以此作为斜波发生器进行了准等熵压缩实验技术的探索。设计了2种靶装置,利用高速弹丸撞击斜波发生器获得了波阵面前沿明显被展宽的准等熵压缩波,并进一步利用斜波发生器产生的准等熵压缩波实现了对铝合金(LY12-Al)的准等熵加载。结果表明,随着斜波发生器厚度的增加,准等熵压缩波波阵面前沿的上升时间逐渐增加,加载速率变缓,为低压下的准等熵压缩测量提供了一种可行的实验加载技术。

硅氧烷改性环氧树脂对铝基复合材料制动盘配套闸片摩擦系数的影响

以端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)与环氧树脂(EP)为原料,合成了硅氧烷改性环氧树脂(ES),用其与热固性酚醛(PF)共混(PF/ES)作为黏结剂,与PF、PF与EP共混物(PF/EP)进行比较,研究其耐温性和韧性。并制备了匹配铝基复合材料(AMMC)制动盘的闸片材料,探讨了多种压力和转速条件下黏结剂对刹车片摩擦性能的影响。结果表明,引入HTPDMS提高了EP的耐温性,与PF共混后700℃以上残留物质量较PF提高181.1%;PF/ES具有较高的韧性,其冲击强度较PF和PF/EP分别提高467.1%、270.4%;采用PF/ES制备的闸片在停车制动和高温制动中摩擦系数(COF)稳定、大小适宜、不伤盘;共聚焦显微镜下观察在停车制动阶段出现了不连续的转移膜,主要的磨损形式为黏着磨损、疲劳磨损,高温制动时PF/ES制备的闸片表面存在碳化膜,主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。

周期性叠层材料的成型和制备新技术

叠层复合是一种新型的复合构型,它具有提高材料断裂韧性和抗弯强度的优异特性,对优化陶瓷的力学性能十分有效。本文对叠层材料的不同成型和制备工艺,特别是有我们自己特色的沉降成型、制备工艺作了综述性研究。

电热元件-疏水涂层复合除冰系统的实验研究

针对当今风电叶片面临的电热除冰能耗巨大及疏水涂层除冰效果欠佳的问题,提出了一种结合电热元件除冰与疏水涂层除冰共同优势的复合除冰系统。借助涂层疏水性表征手段和冰层粘结强度测试实验,分析了疏水性对冰层剪切附着力的影响,最后通过特定环境下的除冰模拟实验对复合除冰系统的可行性与可靠性进行了评估。该除冰系统不但满足风电叶片的除冰要求,而且可降低除冰能耗,起到节能作用,可应用于降低冰脊对叶片造成的损害。