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期刊信息/Journal information
中国材料进展
中国材料进展

周廉

月刊

1674-3962

rml@c-nin.com

029-86226599

710016

西安市未央路96号

中国材料进展/Journal Materials ChinaCSCD北大核心CSTPCD
正式出版
收录年代

    冷喷涂技术发展历史、趋势与挑战

    王婉青熊成涛高建红任潞...
    273-280页
    查看更多>>摘要：冷喷涂作为一种新兴的涂层制备技术,具有沉积效率高、涂层孔隙率低、结合强度高等优点,引起了产业界的广泛关注,在航空航天、汽车、能源、海洋工程、石油和化工等领域有着广泛的应用前景.经过 30 多年的发展,冷喷涂技术的研究已从基础理论研究转变到产业化应用研究,在简述冷喷涂技术原理的基础上,综述了冷喷涂技术在成形机理、材料体系等方面的研究历程;其次,调研了冷喷涂近年来的发展现状,梳理并提出了未来冷喷涂技术向高性能、低成本、增材制造等方向发展的趋势,包括喷涂系统、粉末、工作气体以及离线编程路径设计等方面的改进提升;最后,提出了冷喷涂技术现存的问题与未来发展展望.

    冷喷涂涂层增材制造发展趋势

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    热/冷喷涂典型抗空蚀涂层结构与性能研究

    刘伟杰武三栓何春艳褚欣...
    281-289页
    查看更多>>摘要：冷喷涂作为近年来兴起的涂层固态沉积技术,所制备的涂层具有高结合强度、高硬度、无氧化夹杂等优点,在过流器械表面的空蚀损伤防护方面极具应用潜力.采用冷喷涂技术,在 40Cr钢基体表面制备了高致密的CuAl9Fe1 铝青铜抗空蚀涂层,利用光镜/扫描电镜、显微硬度计、超声波空蚀试验机、三维轮廓仪等设备,表征了涂层的微观结构、力学性能及抗空蚀性能,分析了涂层的空蚀破坏形貌及机理,并与超音速火焰(high-velocity oxygen-fuel,HVOF)喷涂制备的WC类典型抗空蚀涂层(WC-Co-Cr和WC-Cr2 C3-Ni)进行了对比.结果表明,冷喷涂CuAl9Fe1 涂层的平均孔隙率为 1.4%,平均显微硬度为 3126 MPa,平均结合强度为 32.3 MPa,空蚀 6 h的空蚀深度为4.988 μm;与之相比,HVOF喷涂的WC-Co-Cr和WC-Cr2 C3-Ni涂层的平均孔隙率分别为 0.7%和1.6%,平均显微硬度分别为10 065 和10 094 MPa,平均结合强度分别为84.2 和73.5 MPa,空蚀6 h的空蚀深度分别为 11.901 和 10.645 μm.冷喷涂CuAl9Fe1 涂层虽硬度较低,但塑韧性较好,可有效抑制空蚀过程中颗粒结合界面的裂纹萌生、扩展导致的颗粒脱落,因此相比HVOF制备的WC类涂层具有更高的抗空蚀性能.

    冷喷涂铝青铜涂层超音速火焰喷涂WC基涂层抗空蚀性能

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    冷喷涂技术在材料制备领域的研究进展

    彭云辉崔新宇熊天英王吉强...
    290-300页
    查看更多>>摘要：随着各行业对零部件的精细化程度要求越来越高,传统的锻造和铸造等成型技术已不能满足生活生产的需求,冷喷涂作为一种新兴的增材制造技术,因其沉积过程中无相变、无氧化且沉积效率高等特点而受到广泛关注.首先阐述了冷喷涂技术的基本原理及在材料制造方面的优势;随后,综述了冷喷涂在金属、金属基复合材料及层状复合板材制备领域的国内外进展;最后总结了目前冷喷涂技术所面临的问题及亟需突破的壁垒,并针对现存问题提出了新的研究目标和发展方向.

    增材制造冷喷涂金属材料复合材料

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    超疏水涂层防覆冰技术研究进展

    陈小东胡丽娜杜一枝
    301-310页
    查看更多>>摘要：覆冰现象时刻威胁着电力系统的安全运行,过去几十年里,研究人员采用各种措施来预防电力设备表面覆冰,但这些措施都无法从根本上解决该问题.超疏水涂层由于具有独特的微纳米结构及低表面能物质,在低温环境下,能够延缓结冰且降低表面的冰附着力.从超疏水涂层的防覆冰机理入手,重点综述国内外超疏水涂层防覆冰的实验研究现状,并将影响防覆冰性能的因素分为环境因素和基底因素,分析当前方案的局限性,同时阐述提高超疏水涂层机械鲁棒性的设计与制备方面的最新进展,最后提出超疏水涂层在电力系统应用中存在的问题以及未来的发展方向.该综述有助于研究人员建立评估超疏水涂层的防覆冰性能的试验规范,并推进超疏水涂层防覆冰技术在电力系统中的应用.

    电力系统超疏水涂层防覆冰机理环境因素基底因素

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    静磁场辅助金属增材制造技术研究进展

    杜大帆董安平祝国梁雷力明...
    311-322页
    查看更多>>摘要：增材制造作为一种新型的材料加工技术,具有制造周期短、材料利用率高和可制备结构复杂零件等优势,可以为定制形状复杂的产品开辟新途径,目前该技术在装备、材料、工艺、标准等方面都呈现迅猛发展之势,尤其在航空航天等高端制造领域展示出了极大的应用前景.然而,对增材制造金属材料的组织、缺陷演化机理尚不明确,极大地制约了增材制造技术的大规模应用.外加物理能场作为外界辅助手段可以直接对金属材料制备过程的物理变化和化学反应过程产生影响,因而被用来控制其变化或反应过程.在金属增材制造过程施加外部磁场,可以影响其微熔池冶金过程、微观组织和力学性能.介绍了静磁场对金属凝固过程的影响的基本效应,并着重介绍了静磁场对 3 种具有代表性的增材制造方法,即:激光定向能量沉积、粉末床激光熔融和电弧送丝增材制造方法的成形过程、组织和性能的影响机制,从材料、方法和应用的角度综述了静磁场辅助下金属增材制造领域的研究进展.此外,指出了静磁场辅助金属增材制造技术面对的挑战,并讨论了未来发展趋势.

    金属材料增材制造静磁场组织力学性能

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    泡沫铝有限元仿真模型研究现状

    曹梦真邱田伟安钰坤
    323-330页
    查看更多>>摘要：泡沫铝作为一种兼具结构性和功能性的轻质多孔金属材料,具有优异的阻尼减震、吸能防护、电磁屏蔽等特性,呈现出广阔的应用前景.为改进和拓展泡沫铝在各工业领域的应用,对泡沫铝材料的有限元仿真模拟应运而生,对其的仿真模型也日趋完善.综述了泡沫铝仿真模拟中的孔泡建模研究进展,归纳分析了所采用的构建方法与研究结果,总结了各仿真模型的优势和不足,并对泡沫铝仿真建模的发展趋势做出了展望,指出将三维逆向重构技术引入仿真建模,以及将理论分析、建模模拟和实验研究相结合是现阶段重要的研究方向.

    泡沫铝数值模拟有限元方法仿真模型

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    1235铝合金冷加工过程中组织演变

    余党会王生宁刘建兴
    331-335页
    查看更多>>摘要：为进一步掌握铝箔坯料在冷加工过程中的组织演变规律,以1235 铝合金双零箔坯料为研究对象,探究其7.0 mm厚铸轧坯料冷轧至 3.8,1.8,0.9,0.5 mm过程中第二相形貌、尺寸的变化情况.结果表明,铸轧坯料冷轧一道次后均匀化退火未改变第二相的属性,只是在一定程度上改变了相的尺寸,组织内的θ相(FeAl3)会发生溶解和均匀化扩散,且在高温下部分θ析出相形貌发生了变化,长大变成针状;后在一道次冷轧至 1.8 mm过程中针状相发生了明显的"折断",但在随后的冷轧过程中,针状相被破碎至 5～8 μm范围内以后再很难被进一步破碎,验证了针状第二相"硬而脆"的特性,说明在退火过程中控制尺寸>5 μm第二相的数量的重要性.

    1235铝合金双零箔第二相均匀化退火

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    析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响

    柯静郭林通
    336-343页
    查看更多>>摘要：镁合金由于密度低、比强度高、电磁屏蔽性能良好而广泛应用在航空航天、汽车、数码等重要领域,但其较差的腐蚀性能使进一步应用受到限制.稀土元素原子的晶体结构与Mg原子相同,在α-Mg中具有较大的固溶度,形成的金属间化合物第二相可细化合金晶粒,同时加入稀土元素可改变腐蚀层结构,进而可以有效地改善镁合金的耐腐蚀性能.通过X射线荧光光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、电化学站测试、原子力显微镜等测试设备,表征了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金在 3.5%NaCl溶液(质量分数)中的腐蚀速率和腐蚀形貌,研究了析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响.结果表明,稀土元素Y和Sm在镁合金中形成了(Mg,Zn)3(Y,Sm)和Mg12(Y,Sm)Zn 2 种析出相,在合金腐蚀过程中(Mg,Zn)3(Y,Sm)相最先被腐蚀,随后是α-Mg基体和Mg12(Y,Sm)Zn相.析出相在合金腐蚀过程中形成了均匀的腐蚀产物膜层,增大了合金的电化学阻抗值,腐蚀产物膜层对合金起到了保护作用,有效地降低了合金的腐蚀速率.

    Mg-Y-Sm-Zn-Zr镁合金析出相微观组织腐蚀行为腐蚀膜层

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    EDC/NHS交联重组胶原蛋白水凝胶修复关节软骨缺损

    黄长瑾雷桓唐晓军
    344-354页
    查看更多>>摘要：关节软骨损伤、缺损是一种常见且严峻的临床挑战,没有有效的治疗方法,基于胶原蛋白的水凝胶是软骨组织工程的研究热点之一,但在开发具有良好生物相容性且可安全交联的胶原蛋白产品,并提高软骨修复有效性方面仍然存在巨大挑战.将重组Ⅰ型胶原蛋白和重组Ⅲ型胶原蛋白通过EDC/NHS交联,制备了 2 种水凝胶,均表现出良好的三维孔隙结构以及优异的力学性能和可降解性.研究发现,重组Ⅰ型胶原蛋白水凝胶(Gel-Ⅰ)和重组Ⅲ型胶原蛋白水凝胶(Gel-Ⅲ)能促进人骨髓间充质干细胞(human bone-marrow mesenchymal stem cells,HBMSCs)糖胺聚糖的分泌,Gel-Ⅰ可以显著上调 HBMSCs表达COLⅡ基因和SOX9 基因,Gel-Ⅲ可以显著上调SOX9 基因表达.在兔子膝关节软骨修复模型中,与对照组和Gel-Ⅲ组相比,Gel-Ⅰ组在骨体积大小方面表现出明显优势,软骨下骨已形成并有效恢复,小梁的数量和厚度最高,小梁分布更均匀,并且缺损处新软骨厚度与相邻软骨厚度相同.因此,Gel-Ⅰ在软骨修复有效性以及安全性方面具有极大的临床应用潜力.

    EDC/NHS交联重组胶原蛋白可注射水凝胶关节软骨修复

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    MoSi2涂层高温富氧火焰冲刷失效机理研究

    罗靖川朱昌发刘坤王钺淞...
    355-365页
    查看更多>>摘要：MoSi2 高温氧化时表面可生成保护性SiO2,有望用于推力室喷管内表面抗高温氧化涂层材料.然而,在 1800℃及以上超高温火焰冲刷考核条件下,MoSi2 涂层发生快速损伤失效.为揭示MoSi2 涂层超高温冲刷失效机理,系统研究了推力室喷管不同位置涂层的氧化行为和损伤规律.结果表明:涂层损伤分为 5 个特征区域,分别为前缘、喉部、过渡段、中部和尾部,其中喉部发生整个涂层剥落,尾部涂层仍保持完整.MoSi2 涂层的主要失效形式为:超高温下MoSi2 涂层晶界快速氧化和氧化膜快速挥发,产生晶界裂纹,晶界裂纹合并形成网状、贯穿性、大尺度的纵向裂纹,将MoSi2 涂层分割成岛状区域.在热冲击载荷作用下,岛状区域MoSi2 涂层发生剥落失效.指出了MoSi2 涂层超高温冲刷腐蚀机理,为发展推力室喷管用长寿命MoSi2 超高温抗氧化涂层提供了理论方向.

    MoSi2涂层氧化膜晶界纵向裂纹剥落

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