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材料导报
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张明

半月刊

1005-023X

mat-rev@163.com

023-63505701 67398525

401121

重庆市北部新区洪湖西路18号

材料导报/Journal Materials ReviewCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是综述性材料科技刊物，中国科技论文源统计期刊。反映材料科技发展动态和国家宏观政策，跟踪材料世界发展前沿和方向，评述材料研究进展，及新材料产业化进程；探讨传统材料产业改造中的问题；跟踪WTO对中国材料产业的影响；展示国家相关材料计划实施及研究开发新成果，促进高新技术材料的发展及产业化，为我国材料科技起引导作用。在跟踪新材料重点发展的基础上，为了对一些热门课题作更加深入地报道，自2003起本刊编辑出版了《纳米与新材料专辑》系列特刊，每年5月和11月定期出版，序号连续（本数据库每年以增刊1和2的形式发布）。欢迎订户直接向《材料导报》编辑部订购。
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    基于机器学习的传感器监测在金属激光增材制造中的应用

    田根朱甫宏王文宇王晓明...
    175-190页
    查看更多>>摘要：金属增材制造是一种通过逐层沉积金属材料实现成形的先进制造技术。在制造过程中，由于物理环境、设备状态以及工艺参数的综合影响，成形件可能会出现各种缺陷。通过传感器对成形过程中的信号进行监测，并结合机器学习算法，不仅可以识别成形件的缺陷，还能对其质量和性能进行评估。本文综述了声音传感器、热传感器、可见光相机、光谱传感器以及多传感器融合技术在增材制造原位监测、特征提取、数据融合及机器学习算法应用方面的研究进展。同时，结合当前机器学习技术在实际应用中的问题，探讨了基于物理信息驱动的机器学习研究现状。最后，对未来需要解决的关键问题及研究方向进行了总结和展望。

    增材制造机器学习传感器监测特征提取数据融合物理信息

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    AlCoCrFeNix高熵合金高温热处理微观组织演变及力学性能

    曹雷刚侯鹏宇杨越蒙毅...
    191-197页
    查看更多>>摘要：由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为，双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺，借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切相关，固态相变对合金组织和性能的影响规律不尽相同。采用真空电弧熔炼制备AlCoCrFeNix(1。4≤x≤1。7)高熵合金，研究高温热处理过程合金微观组织的演变及其对力学性能的影响。结果表明，随Ni含量增加，铸态高熵合金BCC/B2枝晶组织比例逐渐降低，晶间区域比例逐渐增加，且由FCC单相组织转变为共晶组织。合金屈服强度和抗拉强度分别由1 067 MPa(x=1。4)和1 416 MPa(x=1。5)降低至464 MPa和1 191 MPa(x=1。7)，延伸率由1。7％(x=1。4)提升至11。5％(x=1。7)。经1 100 ℃高温热处理，BCC/B2枝晶组织转变为FCC和B2双相组织，合金强度均有所降低，塑性明显提升。热处理态AlCoCrFeNi16和AlCoCrFeNi1。7高熵合金呈现典型的两级网状组织，且因FCC相脱溶析出B2相，合金屈服强度降幅逐渐减小。其中，热处理态AlCoCrFeNi1。7高熵合金屈服强度和抗拉强度降幅分别仅为4。1％和7。5％，而延伸率增幅达52。2％，综合力学性能显著提升。

    高熵合金热处理相变微观组织力学性能

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    稀土Ce对GCr15轴承钢中液析碳化物的影响

    陈楠汪宙陈爽李继文...
    198-203页
    查看更多>>摘要：随着我国高端装备制造业的飞速发展，高端轴承钢材料的需求与研发日益迫切。目前GCr15轴承钢是应用最为广泛的高碳铬轴承钢之一，随着轴承钢洁净度的不断提高，液析碳化物对轴承钢性能的影响及其调控显得愈发重要。因此，本工作通过向GCr15轴承钢中添加稀土 Ce，研究其对轴承钢液析碳化物的影响及细质化调控机理。采用Thermo-Calc软件对GCr15轴承钢凝固过程中液析碳化物的析出行为进行热力学分析，利用XRD、OLS5100激光共聚焦显微镜、SEM-EDS等对GCr15轴承钢中液析碳化物的组成及微观形貌进行分析。结果表明，GCr15轴承钢中的液析碳化物类型主要为M3C、M7C3和M3C2;适量添加稀土 Ce可以明显降低液析碳化物数量和缩小尺寸，当GCr15轴承钢中稀土 Ce含量为320×10-6时，液析碳化物面积占比和最大尺寸分别降低了 3。22％和16。21 μm。此外，随着稀土 Ce含量的增加，液析碳化物的形核核心由MnS和Al2O3夹杂转变为尺寸较小的Ce-O-S稀土化合物，从而达到细质化调控液析碳化物的目的。

    GCr15轴承钢液析碳化物稀土Ce微观形貌

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    基于磁记忆在线监测的再制造毛坯疲劳寿命预测方法

    冷建成赵雷张新许宏伟...
    204-209页
    查看更多>>摘要：对服役构件进行在线监测并预测其疲劳寿命具有重要的工程意义。基于45钢缺口试件的拉-拉疲劳试验，利用金属磁记忆在线监测系统实时跟踪记录了试件缺口位置在整个疲劳循环过程中的磁信号变化。通过对原始监测信号进行卡尔曼滤波处理，结果表明x向和y向磁记忆信号可以将整个疲劳过程划分为三个阶段，且y向磁信号对疲劳损伤演变更加敏感;进一步引入y向磁场梯度的标准差和鞘度作为特征参数，其对应的峰值点可分别作为第一、二阶段和第二、三阶段的分界点指标。同时提出了 x向磁信号突变点的峰值可用于表征试件断裂前的预警信息，并探讨了磁信号变化背后的机理，为再制造毛坯的疲劳寿命预测提供参考。

    金属磁记忆在线监测疲劳寿命预测卡尔曼滤波标准差峭度

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    Taylor撞击实验及其应用研究进展

    敬彬胡文军陶俊林
    210-219页
    查看更多>>摘要：材料在冲击、爆炸等高应变率加载情况下的动态塑性力学行为与静载下有着显著区别，正确认识材料动态力学行为是建立准确可靠的材料动态本构模型和数值模拟的重要基础。Taylor撞击实验是一种表征材料动态力学行为的经典实验技术，在军事、航天和核能等领域发挥着重要作用，为相关技术的改进和优化提供了有力支持。本文简要回顾了经典一维理论模型、弹塑性波传播、数值模拟和动态本构关系在Taylor撞击实验中的研究进展。分别对Taylor撞击实验的理论发展、实验技术的发展和Taylor撞击实验的应用进行详细介绍。最后探讨分析了 Taylor撞击实验研究的重点、难点和今后研究的方向，为工程实践和相关问题的解决提供参考。

    Taylor撞击实验动态力学行为一维分析模型动态本构模型弹塑性波传播

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    平面流铸制备Fe-3％Si硅钢微观组织的数值模拟

    宫晓威常庆明常佳琦鲍思前...
    220-226页
    查看更多>>摘要：针对平面流铸工艺的特点，通过元胞自动机和有限元模型模拟分析Fe-3％Si硅钢平面流铸过程的传热、凝固和晶粒生长过程。当熔潭达到稳定时，在熔潭内部的上、下半月面附近观察到不同程度的涡流现象;熔体接触冷却辊开始凝固并形成稳定薄带;薄带组织主要由贴辊面附近先形成的等轴晶薄层和随后形成的柱状晶组成;贴辊面晶粒尺寸为3～5 μm，自由面晶粒尺寸为7～11 μm。增大过热度和喷嘴速度都会使晶粒尺寸增大，柱状晶比例增大;而提高换热系数和冷却辊转速会使晶粒尺寸减小，柱状晶比例减小。

    平面流铸数值模拟硅钢微观组织柱状晶

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    TA24合金多道次热变形行为及管材制备仿真

    李冲晏阳阳杨祯彧宋德军...
    227-233页
    查看更多>>摘要：为研究TA24钛合金的高温热变形行为以及PQF(Premium quality finishing)热连轧制备工艺，采用Gleeble-3500热模拟机对TA24钛合金进行多道次热模拟压缩实验;采用Arrhenius双曲函数构建了 TA24钛合金的应变补偿本构模型，分析了 TA24合金微观组织随应变速率、变形温度变化的规律;结合有限元仿真研究了 PQF热连轧过程中应变场、温度场及轧制力的变化。结果表明:多道次变形时，TA24钛合金的流变应力与变形温度成反比，与应变速率成正比;随着变形温度的升高，TA24合金从(α+β)双相向β相转变，流变应力相应降低。在950 ℃变形时，应变速率变化对微观组织影响不大，均为拉长的魏氏组织。有限元分析结果显示:钛管经过奇数机架时，应变最大值出现在0°位置，最小值出现在60°位置，而偶数架次结果与之相反;钛管在0°与30°位置的径向位移在经过奇数机架时下降，偶数机架时上升，而60°位置的径向位移则呈相反的变化趋势;此外，轧制过程中轧管金属从孔型底部向辊缝处流动，整体轧制力在170～700 kN。

    TA24钛合金热变形行为本构模型PQF有限元

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    成分相关的单晶Cr-Co-Ni合金形变机制的分子动力学模拟研究

    耿长建杨怡斌由宝财董会苁...
    234-238页
    查看更多>>摘要：近年来，Co-Cr-Ni中熵合金因其杰出的性能在材料领域引起广泛关注。然而，在单晶Co-Cr-Ni中熵合金中，随着化学成分的变化，其内部微观结构对材料的塑性和硬度等力学性能的影响仍然需要详细研究。本工作借助分子动力学模拟，对包括等原子比例的CoCrNi和非等原子比例的Co10(CrNi)90、Cr10(CoNi)90以及Ni10(CoCr)90在内的不同成分的单晶Co-Cr-Ni中熵合金进行了深入探讨。研究结果揭示了不同成分下材料力学性能的显著差异，包括屈服应力、杨氏模量和流变应力。同时，分析了 Lomer-Cottrell锁结构、层错四面体和显微组织的演化，以及这些因素对材料的强化作用。

    中熵合金分子动力学模拟Shockley不全位错Lomer-Cottrell锁结构层错四面体

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    再生纤维素基三明治结构复合薄膜的电磁屏蔽性能

    张婷吴翠玲籍冰晗韩梦瑶...
    239-244页
    查看更多>>摘要：电磁辐射污染在工业、民用及军事等领域日趋严重，高性能的电磁干扰(Electromagnetic interference，EMI)屏蔽材料成为当前研究热点。以再生纤维素(Regenerated cellulose，RC)为基体，石墨烯(Graphene，GE)为导电填料，纳米Fe3O4为磁性填料，采用沉浸相转化法和压制成型法制备了三明治结构GE/RC-Fe3O4/RC-GE/RC复合薄膜。研究了 GE含量和薄膜厚度对复合薄膜EMI屏蔽性能的影响，探讨了其屏蔽机制。结果表明，随着GE含量和薄膜厚度的增大，复合薄膜的电导率和EMI屏蔽性能逐渐提高。当GE含量为20％(质量分数，如无特殊说明，下同)、薄膜厚度为0。84 mm时，复合薄膜的EMI屏蔽效能(Shielding effectiveness，SE)达到24。7 dB。同时，GE的添加增强了复合薄膜的拉伸强度，其最大值为12。2 MPa。本研究为绿色纤维素基电磁屏蔽复合薄膜的构筑提供了借鉴。

    再生纤维素三明治结构复合薄膜电磁屏蔽石墨烯纳米Fe3O4

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    N/O/P共掺杂三聚氰胺基多孔碳材料的制备及储锌性能研究

    李朋娟邹振羽黄鹏飞金鑫...
    245-251页
    查看更多>>摘要：以三聚氰胺(Melamine)、六对醛基苯氧基环三磷腈(HAPCP)为原料，采用水热法制备富含氮、磷、氧元素的交联产物，通过炭化-活化法制备碳基材料，将其用作锌离子混合电容器的阴极材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、氮气吸-脱附实验(N2 adsorption-desorption)对碳基材料的形貌、结构以及化学成分进行表征分析。测试结果表明:碳基材料表面多孔粗糙，具有无定形碳结构，且含有氮、磷和氧原子。HAPCP与三聚氰胺物质的量比为1:5且活化温度为800 ℃的碳基材料(HMAc-800)在0。5 A·g-1电流密度下的比电容高达390 F·g-1。以HMAc-800为阴极、锌片为阳极组装的锌离子混合电容器在能量密度139 Wh·kg-1时功率密度达456 W·kg-1，具有良好的储能能力。

    三聚氰胺碳基材料电化学性能锌离子混合电容器

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