检索结果-内蒙古大学图书馆

表面技术 2023年第8期52卷 355-362,379页

作者：周鹏胡建华李蓓武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430070

目的提高仿生表面液滴冷凝及收集效率。方法借鉴典型生物微纳结构及表面特性,采用分子动力学方法,建立水汽冷凝演化模型,分析纳米阵列形貌、亲疏水比及楔形顶角对液滴冷凝及收集行为的影响。结果液滴在方形阵列结构中易钉扎,不利于去除... 详细信息

目的提高仿生表面液滴冷凝及收集效率。方法借鉴典型生物微纳结构及表面特性,采用分子动力学方法,建立水汽冷凝演化模型,分析纳米阵列形貌、亲疏水比及楔形顶角对液滴冷凝及收集行为的影响。结果液滴在方形阵列结构中易钉扎,不利于去除;在矩形阵列结构中具有较好的流动性,且相对方形阵列表面凝结量提升了30.8%。随着亲疏水比θ的增加,沉积在阵列间隙的水分子数增多,钉扎效应加剧,更易形成膜状冷凝;相反地,θ越小,液滴倾向形成滴状冷凝并呈现Cassie态。调整楔形阵列的顶角α可以有效实现液滴的定向运动。当α为3°或6°时,楔形结构能够产生足够的Laplace压力差,驱使液滴定向运动;当α为9°或12°时,能够引导液滴在楔形结构尾端聚集,并融合成更大尺寸的液滴,凝结量相对α为0°分别提升了210.7%和193.0%,收集效率显著提高。相比于单一的仿生表面,结合沙漠甲虫和仙人掌的耦合集水策略设计出的双重仿生结构在凝结量及最大液滴尺寸上均有明显提升,有效提高了液滴的冷凝及收集效率。结论通过调节纳米阵列形貌和楔形顶角,并合理设置亲疏水比,可有效提高液滴冷凝及收集效率。研究结果为强化冷凝功能的仿生表面设计提供了一定的理论指导。

关键词：仿生表面纳米阵列亲疏水比楔形顶角冷凝定向运动分子动力学模拟

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铝锂合金电磁形变复合热处理工艺研究

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机械工程学报 2022年第16期58卷 58-67页

作者：徐佳辉黄亮谢冰鑫李建军华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

为解决高性能铝锂合金构件的成形难题,提出了电磁形变复合热处理(Electromagnetic deformation combined with heat treatment,ET)工艺,研究了ET工艺下2195铝锂合金的力学性能优势及微观组织演变机理。ET工艺流程为:固溶淬火-电磁形变-... 详细信息

为解决高性能铝锂合金构件的成形难题,提出了电磁形变复合热处理(Electromagnetic deformation combined with heat treatment,ET)工艺,研究了ET工艺下2195铝锂合金的力学性能优势及微观组织演变机理。ET工艺流程为:固溶淬火-电磁形变-人工时效。相比于传统形变热处理(Traditional thermomechanical heat treatment,TMT),ET工艺的形变方式为具有成形极限高、贴模性佳以及表面质量优等优势的电磁形变。研究发现,ET试样的力学性能优势在于屈强比低、加工硬化能力强。ET试样的抗拉强度达到612.3 MPa±2.4 MPa,伸长率达到11.7%±0.2%,屈强比为86.9%。相比于TMT试样,ET试样的屈强比降低了7%,即ET工艺得到的构件服役过程发生屈服后仍有更多的应力增加余量才达到失效状态,有利于构件的可靠服役。此外,在塑性变形阶段,ET试样的应变硬化率更高,为TMT试样的两倍,表明ET试样的加工硬化能力更好。通过织构及斯密特因子分析,揭示了ET试样加工硬化能力更高的机理。研究发现,ET试样的(110)//RD织构体积分数更高,且斯密特因子更小,表明ET试样在塑性变形过程中的后续变形程度更大且变形抗力更大。通过断口分析,发现TMT和ET试样都呈现出晶间断裂和穿晶断裂共存的混合型断口,存在局部韧窝形貌;ET试样的断口形貌中韧窝所占面积较大,与ET试样塑性较高的结果相吻合。

关键词：电磁形变复合热处理 2195铝锂合金加工硬化能力织构斯密特因子

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浆料固相含量对数字光处理成形SiO2基陶瓷性能的影响

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机械工程学报 2023年第1期59卷 259-266页

作者：于康博吴甲民郑雯陈双张洁刘珩文世峰闫春泽史玉升华中科技大学材料科学与工程学院武汉430074 华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 增材制造陶瓷材料教育部工程研究中心武汉430074

随着国内外航空航天事业的快速发展,硅基陶瓷型芯在制备发动机涡轮叶片中起到越来越重要的作用。本工作以氧化硅(SiO2)粉末和硅酸锆(ZrSiO4)粉末为原材料,通过数字光处理技术(Digital light processing,DLP)制备SiO2基陶瓷,主要研究了... 详细信息

随着国内外航空航天事业的快速发展,硅基陶瓷型芯在制备发动机涡轮叶片中起到越来越重要的作用。本工作以氧化硅(SiO2)粉末和硅酸锆(ZrSiO4)粉末为原材料,通过数字光处理技术(Digital light processing,DLP)制备SiO2基陶瓷,主要研究了陶瓷浆料固相含量对DLP成形SiO2基陶瓷微观组织和性能的影响。随着陶瓷浆料固相含量(体积分数)从50%增加到65%,SiO2基陶瓷中由石英玻璃转变形成的方石英含量逐渐下降,烧结件的晶粒孔隙逐渐减少。DLP成形SiO2基陶瓷的径向收缩率由4.65%下降至1.61%,轴向收缩率由8.35%下降至4.17%;而SiO2基陶瓷的体积密度逐渐提高,气孔率逐渐减小,抗弯强度逐渐上升。最终确定陶瓷浆料的最佳固相含量为65%,此时SiO2基陶瓷的气孔率为25.4%,室温抗弯强度为9.3 MPa,满足硅基陶瓷型芯的性能要求。

关键词：氧化硅陶瓷型芯数字光处理固相含量抗弯强度

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稀土掺杂对铌酸钠基陶瓷介电及储能性能的影响

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1240-1249页

作者：王传民张海波郭新肖建中张晓东张顺平谢兵谭划华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 南昌航空大学材料科学与工程学院南昌330063 广东华中科技大学工业技术研究院广东东莞523808

随着对电子器件高度集成化、小型化的需求,电介质陶瓷逐渐成为脉冲电力电子系统中关键材料之一。其中,具有大的最大极化、小的剩余极化以及低的介电损耗的反铁电储能陶瓷逐渐成为最佳的储能陶瓷材料。采用固相反应法制备了Sm^(3+)掺杂的... 详细信息

随着对电子器件高度集成化、小型化的需求,电介质陶瓷逐渐成为脉冲电力电子系统中关键材料之一。其中,具有大的最大极化、小的剩余极化以及低的介电损耗的反铁电储能陶瓷逐渐成为最佳的储能陶瓷材料。采用固相反应法制备了Sm^(3+)掺杂的0.9NaNbO_(3)-0.1BiFeO_(3)(NN-BF)基弛豫反铁电陶瓷,化学式为(1–x)[0.9NaNbO_(3)-0.1BiFeO_(3)]-xSm_(2)O_(3)(x=0.01,0.02,0.03,0.04),系统地探究了Sm^(3+)掺杂对NN-BF基储能陶瓷物相结构、微观形貌、介电性能及储能性能的影响。结果表明:随着Sm^(3+)掺杂量的增加,储能陶瓷的晶粒尺寸和剩余极化均呈现先减小后增大的趋势,而击穿场强、最大极化、储能密度及储能效率均呈现先增大后减小的趋势。此外,由于Sm元素价态不稳定,适量掺杂Sm^(3+)可以稳定Fe^(3+)的价态,使NN-BF的反铁电相更加稳定。当Sm^(3+)的掺杂量为x=0.02时,NN-BF陶瓷反铁电相的稳定性以及铁电相的弛豫性均得到了增强,此时击穿场强达到438 KV/cm,室温下储能密度及储能效率分别为3.67 J/cm^(3)及71.63%,呈现较好的储能性能。

关键词：稀土掺杂反铁电陶瓷击穿场强储能密度

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基于图像处理的SLM铺粉缺陷检测识别与分类研究

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特种铸造及有色合金 2023年第1期43卷 23-28页

作者：伍缘杰徐晓静计效园杨欢庆彭东剑武博周建新殷亚军沈旭华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室西安航天发动机有限公司

SLM生产过程铺粉缺陷多采用人工间断性离线检测的方法,存在容易漏检、误检、效率较低和响应时间较长等问题,极大地影响了生产效率和生产品质。因此,搭建了一种基于图像处理的SLM铺粉缺陷检测识别与分类系统。该系统包括图像采集及缺陷... 详细信息

SLM生产过程铺粉缺陷多采用人工间断性离线检测的方法,存在容易漏检、误检、效率较低和响应时间较长等问题,极大地影响了生产效率和生产品质。因此,搭建了一种基于图像处理的SLM铺粉缺陷检测识别与分类系统。该系统包括图像采集及缺陷提取、缺陷定量表征与分类识别两部分。在图像采集及缺陷提取部分,搭建了铺粉缺陷检测硬件系统,提出了基于概率快速自动选取阈值、滞后阈值分割等方法用于分割缺陷;在缺陷定量表征与分类识别部分,提出了缺陷定量表征与CART决策树方法进行缺陷种类的细分。结果表明,本系统对铺粉缺陷的检测识别与分类精度可达到96.67%,响应时间在400 ms左右,具有较高的识别精度与检测效率,显著提升了生产效率和生产品质。

关键词： SLM 铺粉过程缺陷检测缺陷分类图像处理

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盘形件两工步对称增厚旋压工艺

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锻压技术 2023年第3期48卷 43-53页

作者：刘发美金俊松李斌高畅张蕾王新云华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

对称增厚旋压是一种针对薄辐板厚轮缘类盘形件的特种旋压技术,利用有限元模拟研究了两工步对称增厚旋压过程中坯料的变形规律、成形特点和缺陷的产生,以及各工艺参数对成形的影响。结果表明:摩擦因数μ、旋轮进给速度v以及坯料旋转速度... 详细信息

对称增厚旋压是一种针对薄辐板厚轮缘类盘形件的特种旋压技术,利用有限元模拟研究了两工步对称增厚旋压过程中坯料的变形规律、成形特点和缺陷的产生,以及各工艺参数对成形的影响。结果表明:摩擦因数μ、旋轮进给速度v以及坯料旋转速度ω对成形过程影响较小。在第1工步中,旋轮槽底宽度h、旋轮凹槽倾角α以及坯料长厚比γ对成形影响显著,随着旋轮槽底宽度h和旋轮凹槽倾角α的增大以及坯料长厚比γ越大,坯料越容易失稳形成缺陷;在第2工步中,旋轮槽底宽度h以及坯料的初始形状对成形影响显著,旋轮槽底圆角半径R能够改善坯料外边缘的应力状态,且R越大改善效果越明显。

关键词：盘形件对称增厚旋压旋轮槽底宽度旋轮凹槽倾角圆角半径

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固态电解质Li_(3)PS_(4)晶相结构转变

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科学通报 2022年第11期67卷 1190-1200页

作者：梁嘉宁许晓伟曾诚王书豪梁昊樾李会巧华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

硫化物Li_(3)PS_(4)是重要的含硫快离子导体,锂离子电导率高,机械性能优异,化学兼容性好,属于全固态电池中一类重要的固态电解质.Li_(3)PS_(4)具有多种晶体结构(玻璃态、α相、β相、γ相),而晶体结构对于材料离子电导率有决定性的影响... 详细信息

硫化物Li_(3)PS_(4)是重要的含硫快离子导体,锂离子电导率高,机械性能优异,化学兼容性好,属于全固态电池中一类重要的固态电解质.Li_(3)PS_(4)具有多种晶体结构(玻璃态、α相、β相、γ相),而晶体结构对于材料离子电导率有决定性的影响,因此探究不同Li_(3)PS_(4)晶体结构的合成条件及其转变过程对固态电解质的应用有重要意义.本文通过原位变温Raman和室温X射线衍射(XRD)分析发现,通过球磨法所得glass-Li_(3)PS_(4)在首次升温过程中(240℃)优先转变为亚稳态的β-Li_(3)PS_(4),此时冷却到室温能保持β相结构,并具有较高的离子电导率(0.65 mS cm^(-1)).当烧结温度继续升高(>480℃),β相会转变为离子电导率更高但热力学不稳定的α-Li_(3)PS_(4),在后续的降温过程中,α相会直接转变为热力学更稳定但离子电导率差的γ-Li_(3)PS_(4).此外,γ-Li_(3)PS_(4)和β-Li_(3)PS_(4)具有一定的结构记忆效应,即使经历二次低温烧结后(240℃)也能维持其固有的结构.以上结果表明,首次烧结温度对于Li_(3)PS_(4)材料的结构和离子电导率具有重要的影响,合理控制烧结温度能够成功制备出具有更高离子电导率的β-Li_(3)PS_(4)固态电解质.此外,所制备的β-Li_(3)PS_(4)固态电解质对锂表现出相对优异的界面性能.

关键词：固态电池硫化物固态电解质 Li_(3)PS_(4)含硫快离子导体晶体结构转变

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模具钢TiAlN和TiAlSiN涂层的制备及性能

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材料热处理学报 2022年第4期43卷 146-155页

作者：路筱歆胡树兵姚南成永健华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在H13(4Cr5MoSiV1)热作模具钢和Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiAlN和TiAlSiN涂层。通过X射线衍射仪、扫描电镜、划痕仪和电化学工作站等分析了TiAlN和TiAlSiN涂层的微观结构、形貌和综合性能。结果表... 详细信息

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在H13(4Cr5MoSiV1)热作模具钢和Cr12MoV冷作模具钢表面制备了TiAlN和TiAlSiN涂层。通过X射线衍射仪、扫描电镜、划痕仪和电化学工作站等分析了TiAlN和TiAlSiN涂层的微观结构、形貌和综合性能。结果表明:涂层表面较平整致密,截面无明显裂纹、孔洞等缺陷。TiAlN和TiAlSiN涂层的主要相结构均为TiN,涂层和基体结合较紧密,膜基之间存在元素互扩散。在残余应力的作用下Si元素的加入使TiAlSiN涂层结合力弱于TiAlN涂层。涂层提高了基体的耐蚀性,在3.5%NaCl溶液中涂层的自腐蚀电位相对于基体均正移,与基体相比,TiAlN涂层的自腐蚀电流密度降低了一个数量级,TiAlSiN涂层的自腐蚀电流密度降低了两个数量级,耐蚀性优于TiAlN涂层。涂层腐蚀机制主要是点蚀。涂层大幅降低了H13钢基体的氧化增重速率,TiAlSiN涂层中形成的SiO_(2)和Al_(2)O_(3)共同组成阻氧膜层,进一步提高了基体的抗高温氧化性能。

关键词：模具钢高功率脉冲磁控溅射 TiAlN涂层 TiAlSiN涂层

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B2-CuZr相增强非晶复合材料组织调控研究进展

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稀有金属材料与工程 2023年第6期52卷 2253-2263页

作者：张震吕书林吴树森郭威华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 湖南大学汽车车身先进设计及制造国家重点实验室湖南长沙410082 深圳华中科技大学研究院广东深圳518057

B2-CuZr相增强非晶合金因增强相特殊的“相变诱导塑性”而表现出优于传统增强相的综合力学性能,成为近年来材料领域的研究热点之一。然而原位自生B2-CuZr相的含量、尺寸及其分布难以调控,且铸造过程中易发生共析分解,限制了此类材料的... 详细信息

B2-CuZr相增强非晶合金因增强相特殊的“相变诱导塑性”而表现出优于传统增强相的综合力学性能,成为近年来材料领域的研究热点之一。然而原位自生B2-CuZr相的含量、尺寸及其分布难以调控,且铸造过程中易发生共析分解,限制了此类材料的应用范围。通过铸造工艺控制、合金成分调控及后处理等方法可有效解决上述问题。本文将对B2-CuZr相增强非晶复合材料的组织特点、增强机制及复合组织调控方法等方面进行综述,并对其未来发展进行简要展望。

关键词：非晶合金基复合材料原位自生B2-CuZr相组织调控力学性能

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Zr-Ti系高熵非晶合金研究进展

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科学通报 2022年第11期67卷 1103-1118页

作者：龚攀李可然王东亮张茂邓磊金俊松王新云华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074

高熵非晶合金是指由5种及5种以上元素(近)等原子比组成,符合无序致密堆积的结构特点,且在非晶形成过程中满足热力学、动力学及结构条件的合金.高熵非晶合金兼具高熵合金的成分特征和非晶合金的结构特征,具有优异的综合性能,有作为结构... 详细信息

高熵非晶合金是指由5种及5种以上元素(近)等原子比组成,符合无序致密堆积的结构特点,且在非晶形成过程中满足热力学、动力学及结构条件的合金.高熵非晶合金兼具高熵合金的成分特征和非晶合金的结构特征,具有优异的综合性能,有作为结构功能材料的潜力.本文以Zr-Ti系高熵非晶合金为例阐述其发展现状,首先总结高熵非晶合金的成分设计思路和晶化行为,然后介绍高熵非晶合金的力学、耐磨、耐腐蚀、热氧化、热塑性成形等性能,最后展望高熵非晶合金的发展前景与前沿研究方向.

关键词：高熵非晶合金成分设计晶化行为力学性能热塑性成形

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