增材制造铜/钢双金属材料研究进展

铜/钢双金属材料具有力学强度高、物理化学性能优良等优势,在交通运输、电力能源和建筑工业等领域应用前景广阔。然而,传统熔铸工艺在制造铜/钢双金属材料时,容易在铜/钢界面处产生偏析现象,在一定程度上限制了铜/钢双金属材料的发展。与传统工艺相比,增材制造技术不仅能实现复杂加工零件的快速制造,而且在成形过程中较短的保温时间能缓和或消除异种金属材料界面产生的冶金缺陷,进而增强铜/钢双金属材料的力学性能。由于双金属材料是近年来的研究热点,有关增材制造铜/钢双金属材料的综述性文章较少,故综述了近年来激光、电子束及电弧增材制造技术制造铜/钢双金属材料的研究发展现状,分析了各技术的优缺点,并从制备方法、工艺参数及界面合金元素等角度,分析了影响材料界面组织性能变化的关键因素。发现在增材制造铜/钢双金属材料方面,目前激光增材制造技术主要应用于精度要求较高的小尺寸零部件,电子束增材制造技术适用于某些具有特殊性能的合金,如钛合金,而电弧增材制造技术适用于精度要求较低的大型复杂零部件。在铜/钢双金属材料增材制造过程中,界面处易形成显微组织分布不均匀、界面晶粒尺寸差异较大等现象,导致界面处产生应力集中,从而造成材料断裂失效。为解决上述难题,学者们已深入研究第二相形成机理,并采用优化界面处Cu-Fe比例和控制脆相金属间化合物等方式提高铜/钢双金属材料的性能。最后,对目前增材制造铜/钢双金属材料的研究发展现状进行了总结与展望,未来在冶金学和热力学方向上对铜/钢双金属材料仍需进行系统性理论研究,对双金属材料而言需要建立相关模拟数据库,以期为相关从业人员提供精细化指导建议。新型增材制造技术或复合增材制造技术的开发与应用都将成为未来增材制造铜/钢双金属材料研究的重点发展方向。

镁基储氢合金制备技术的研究进展

镁基储氢合金以其储氢容量高、质量轻、资源丰富等一系列优点,成为目前很有发展前景的储氢合金材料之一。综述了镁基储氢合金制备工艺的研究进展,对高温熔炼法、机械合金化法、扩散法和电沉积法这4种镁基储氢合金的制备方法进行了概述,并对镁基储氢合金性能的改善方法进行了简略总结。通过对比各制备方法之间的区别及特点,对镁基储氢合金制备方法的发展方向进行了分析与展望。

热压烧结制备BN陶瓷复合材料的研究进展

介绍了利用热压烧结制备h-BN复合陶瓷的工艺过程和致密化过程,分析了Al N/BN、Si3N4/BN和SiC/BN复合陶瓷在力学性能、耐热性能、加工性能和介电性能方面的影响因素,最后对BN复合陶瓷的未来发展趋势进行了展望。

SiC-YAG陶瓷复合材料的烧结致密性研究

本文基于机械混合法和液相烧结法制备Si C-YAG陶瓷复合材料,并对Si C-YAG陶瓷复合材料在烧结过程中的质量损耗、致密化等情况进行了研究,比较了铝钇摩尔比、烧结温度和保温时间对Si C-YAG陶瓷复合材料烧结致密性的影响。研究结果表明:在实验研究条件范围内,当烧结温度为1850℃时,复合材料的气孔率最低,相对密度最大;复合陶瓷材料的相对密度和收缩率在保温时间小于30 min时,变化较大,大于30 min时,变化很小;当铝钇摩尔比为1.5时,质量流失较少,复合材料的相对密度最高。

Al_2O_3基陶瓷材料的增韧研究进展

Al_2O_3基陶瓷因其脆性限制了该项材料的使用范围。本文主要结合国内外陶瓷增韧技术研究现状,详细阐述了陶瓷脆性的由来和陶瓷增韧方法及相关机理。探讨了目前增韧方法的优缺点和未来发展方向。

铜合金表面激光熔覆技术的研究现状

激光熔覆具有能量密度高、热影响区小、熔覆层与基体冶金结合、熔覆层组织致密、晶粒细小及性能优异等特点,被广泛应用于铜合金的表面强化。简要介绍了铜合金的性能以及激光熔覆技术对铜合金进行表面改性的优势,重点综述了制备工艺和熔覆层粉末体系对铜合金表面熔覆层的形貌、组织以及性能的影响,总结了铜合金激光熔覆的应用,并对今后的研究方向进行了展望。

铜镍掺杂纳米氧化锌复合材料制备及其光催化性能

以六水合硝酸锌、三水合硝酸铜、六水合硝酸镍为原料,通过水热法制备了不同含量铜镍共掺杂的ZnO纳米光催化材料,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外分光光度计(UV-Vis)等测试技术对制备出的样品进行表征与分析。通过模拟测试光催化降解废水染料中罗丹明B效率来考察铜镍掺杂ZnO的光催化活性。研究结果表明,制备出的铜镍掺杂ZnO呈现典型的六方纤锌矿构型,由不规则纳米颗粒组成。铜镍共掺杂的ZnO光催化活性最好,明显好于纯ZnO和单掺杂ZnO,在10W紫外灯照射5h后,对罗丹明B的光催化降解率可达91.92%。

SiC/YAG复合陶瓷材料的研究进展

以YAG(Y_3Al_5O_(12),钇铝石榴石,Al_2O_3和Y_2O_3的反应产物)为主要助烧剂的SiC/YAG复合陶瓷材料具有许多优良的性能,在诸多领域中存在巨大的应用潜力。综述了近年来SiC/YAG复合陶瓷材料的研究进展,并提出了目前研究工作中尚存在的一些问题,指出SiC/YAG复合陶瓷仍具有广阔的发展前景。

镍基石墨烯复合材料的研究进展

镍基复合材料在传统颗粒增强体的作用下可以获得力学性能的显著提升,但往往伴随导热、导电等功能性的下降。石墨烯独特的二维结构使其展现出极高的强度与刚度、良好的化学稳定性、优异的导电与导热等性能,自问世以来便成为理想的颗粒增强体,已在金属基复合材料、陶瓷基复合材料、聚合物基复合材料领域大放异彩。因此,石墨烯的添加可以有效提升镍基复合材料的综合性能。石墨烯存在密度低、易团聚、与镍基体的浸润性较差等不足,因此石墨烯制备工艺与稳定性、石墨烯在镍基体中的分散性以及与镍基体的界面结合强度仍然限制着镍基石墨烯复合材料的高性能,如何改进已有制备工艺并不断研发新型工艺仍是科研工作者的研究重点。目前,已有的石墨烯增强镍基复合材料的制备工艺主要有电沉积法、粉末冶金法、分子级混合法、化学气相沉积法等。制备工艺的改进升级提高了石墨烯的分散性以及其与镍基体之间的浸润性,进而综合提升了复合材料的结构性与功能性,这有利于其在电子器件、航天航空、机械化工等领域有较为广泛的应用。本文系统地综述了镍基石墨烯复合材料制备工艺的研究进展,对各种制备工艺的特点进行分析比较,重点介绍了石墨烯对复合材料的硬度、弹性模量、拉伸性能、耐摩擦磨损性、耐腐蚀性、导热及导电性的影响及其机制。同时,结合镍基石墨烯复合材料的潜在应用和发展趋势,提出未来研究中学者们面临的挑战。

用于发光温度传感的金属有机框架材料

金属有机框架(Metal organic frameworks,MOFs)由于其显著的结构多样性和可调的发光性能,为制备不同种类的发光传感器提供了良好契机。近年来,利用发光MOFs探测温度传感技术受到了人们的广泛关注。结合对发光测温的描述后,总结了发光型MOF温度计的最新研究进展,重点介绍了双发射型MOF在温度传感领域中的广泛应用。

金属材料的硫酸盐还原菌腐蚀研究进展

金属材料作为重要的机械工程材料,在应用过程中一直遭受着严重的腐蚀破坏。微生物腐蚀(MIC)是重要的金属材料腐蚀形式,其中以硫酸盐还原菌(SRB)引起的腐蚀最为严重。概述了几种典型金属在油气田、土壤和海水中的SRB腐蚀行为,着重阐述了金属材料SRB腐蚀机理的研究进展。

Q235钢表面激光熔覆TiZrNbV高熵合金涂层工艺及性能

利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了TiZrNbV高熵合金涂层,在控制激光其他工艺参数不变的情况下,研究不同激光功率对高熵合金涂层表面形貌、微观组织、物相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。SEM面扫描结果显示,涂层组织主要为树枝晶组织和枝晶间组织,且在激光功率为1400 W下,晶粒明显细化;XRD结果显示,1800 W激光功率下导致基体元素过度稀释涂层,出现大量α-Fe脆性相,1000~1600 W功率下涂层物相组成不随激光功率增大而变化。实验结果表明,在Q235钢表面通过激光熔覆技术制备TiZrNbV高熵合金涂层,硬度随激光功率增加而增大,耐磨性能得到较大提升,激光功率为1400 W时,涂层的综合力学性能最好。

碱蚀对铝合金表面性能的影响

[目的]氢氧化钠碱蚀对铝合金的外观和表面性能影响极大。[方法]利用铜离子置换法检测铝合金自然氧化膜的去除效果,用三维形貌仪考察样品的微观形貌和粗糙度,用光泽度仪测量样品表面光泽。[结果]在10℃以上采用50g/L NaOH溶液或在20℃用质量浓度20g/L以上的NaOH溶液碱蚀2min,均可完全去除6061铝合金表面的自然氧化膜,但不能消除车抛划痕。随着碱蚀温度的升高,铝合金析氢越来越剧烈。经碱蚀的铝合金在除灰后光泽明显增大,但相对于除油未碱蚀的试样,光泽都下降,在高于30℃下碱蚀会大大降低铝合金表面的光泽。在10~30 g/L的NaOH溶液中碱蚀并除灰后,铝合金表面的光泽优于采用高NaOH浓度下碱蚀的试样。铝合金经过NaOH碱蚀后表面粗糙度增大,20℃和30℃碱蚀后的表面较平整,在30~50℃范围内随着碱蚀温度上升,表面粗糙度Ra增大。碱蚀后铝合金表面挂灰的颜色随着温度的升高而加深,40℃以上的碱蚀会导致铝合金表面发生点蚀。[结论]铝合金的光泽和表面粗糙度受氢氧化钠碱蚀的影响很大,应注意碱蚀液温度和浓度的选择。

激光功率和离焦量对2000 MPa级热成形钢激光焊接接头组织与性能影响

目的研究激光功率和离焦量对PHS2000型热成形钢激光焊接接头焊缝区及热影响区显微组织、拉伸特性和硬度分布的影响。方法采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)分析焊接接头的显微结构;利用拉伸实验和显微硬度实验探究焊接接头力学性能的变化规律。结果随着激光功率从3500 W增至4700 W,焊缝区与热影响区平均晶粒尺寸总体呈上升趋势,抗拉强度先上升后下降,焊缝区平均显微硬度值在635HV~651HV内浮动,热影响区平均显微硬度值在434HV~451HV内浮动;离焦量对焊缝区的组织分布有显著影响,不同离焦量下的组织分布均较为分散,热影响区的晶粒尺寸在离焦量为−3 mm时达到最大,为10.67μm。在不同激光功率和离焦量下,焊接接头的显微硬度值存在上下浮动,焊接接头各区的显微硬度分布规律基本一致,以焊缝为中心,两侧趋于对称分布。硬度分布规律如下:焊缝区硬度>母材区硬度>热影响区硬度。结论在本实验条件下,与离焦量相比,激光功率对焊接接头显微组织及拉伸强度的影响更大。在焊接速度为150 mm/min条件下,设置激光功率为4100 W、离焦量为−2 mm,此时抗拉强度最大,为1715 MPa,达到母材抗拉强度的85%。

N_2流量对反应共溅射TiN/Ni纳米复合膜结构和结合强度的影响

以高纯Ti和Ni为靶材,在不同N_2气流量下反应磁控共溅射了TiN/Ni纳米复合膜,采用原子力显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、场发射扫描电镜和划痕试验研究了N_2气流量对复合膜微结构、界面结合力和摩擦系数的影响。结果表明,共溅射TiN/Ni纳米复合膜组织细小、表面光滑、致密。TiN为fcc结构,其择优取向为(111)面。随N_2气流量增加,复合膜孔隙率、晶粒尺寸和沉积速率均出现不同程度的下降;而膜表面粗糙度先减小后增大,界面结合力则先提高后下降。本实验条件下,在N_2气流量为16mL/min时所沉积的复合膜表面粗糙度最小、界面结合力最好,分别为2.75nm和44.6N,此时复合膜的摩擦系数最低,为0.14。

溶胶-微乳液-凝胶法合成堇青石陶瓷纳米粉体

配制以A l(NO3)3.9H2O、Mg(NO3)2.6H2O和TEOS为前驱体原料的溶胶,使其增溶于Triton X-100/正己醇/环己烷反相微乳液体系中,合成了堇青石纳米粉体。对微乳液拟三元相图、凝胶所需pH值及温度条件、溶胶凝胶机理及析晶过程进行了研究。结果表明,该方法合成纳米堇青石的最佳pH值为5.5,微乳液体系的最佳增溶温度为45℃。所得纳米粉体能在950℃下低温致密化烧结,具有良好的介电性能(ε<3,tanδ<0.001;1 GHz),是应用于高频片式电感等电子元器件的理想介质材料。

纳米Al_2O_3颗粒的分散机理研究进展

纳米Al_2O_3浆料容易形成絮凝团聚,使其应用在很大程度上受到限制,故稳定并分散纳米Al_2O_3颗粒显得至关重要。综述纳米Al_2O_3颗粒分散机理的研究进展以及发展现状,详细介绍六偏磷酸钠(SHMP)的静电稳定机制、聚乙二醇(PEG)的空间位阻稳定机制、聚丙烯酸钠(PAAS)的静电和空间位阻共同稳定机制。通过3种不同的分散机制使悬浮液稳定,避免浆料中纳米Al_2O_3颗粒发生团聚。最后对未来纳米Al_2O_3颗粒分散性方面的研究工作进行展望。

大线能量焊接条件下低合金高强度钢针状铁素体形核影响因素及形核机理研究

综述了大线能量焊接条件下低合金高强度钢中针状铁素体形成的研究进展,概述了针状铁素体显微组织结构特点及其在低合金高强度钢中的主要性能,具体讨论了针状铁素体具有良好强韧性和抗断裂性等力学性能的原因,重点分析了大线能量焊接条件下影响焊接热影响区中针状铁素体形核长大的因素,包括合金元素及夹杂物的种类和尺寸,得出针状铁素体的形核机理是多种机理联合作用的结果。

添加剂对氧化铝粉体粒径的影响

为了获得高纯度超细粒径的氧化铝粉体,在采用溶胶凝胶法制备过程中必须添加某些添加剂.用激光粒度分析仪研究了表面活性剂在粉体制备过程中对粉体粒径的影响,用x射-线衍射仪研究了晶种和相变添加剂对氧化铝粉体晶型的影响.研究发现,阳离子表面活性剂(TZZ)为较理想的制备超细氧化铝粉体的表面活性剂.当溶胶中不含表面活性剂时粉体表面改性是必然的,因为表面改性可以防止粉体团聚;当溶胶中含有表面活性剂时,表面改性的作用不明显.晶种和相变添加剂有利于稳定晶型α-A l2O3的生成,而在溶胶中表面活性剂含量较适宜的情况下对氧化铝粉体粒径影响不大.同时,在烧结过程中,硝酸铵会分解释放出多种气体,析出的气体对烧结的固体有粉碎作用.

6000系铝合金晶间腐蚀研究进展

介绍了与晶界直接相关的铝合金腐蚀类型,概述了合金元素和稀土元素对6000系铝合金晶间腐蚀的影响,重点介绍了热处理条件对6000系铝合金晶间腐蚀敏感性的影响.大量实验显示,热处理影响腐蚀模式,且晶间腐蚀向点蚀的转变与固溶处理温度、冷却速度,以及随后的人工时效温度和时效时间等诸多因素有关,发现经适当条件热处理的6000系铝合金可免受局部腐蚀影响.展望了铝合金晶间腐蚀研究的发展方向.