检索结果-内蒙古大学图书馆

金属学报 2023年第1期59卷 87-105页

作者：高建宝李志诚刘佳张金良宋波张利军中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 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

增材制造技术为高强铝合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇,但目前增材制造铝合金体系仍局限于可铸造和可焊接的Al-Si系合金,制约了高性能增材制造铝合金的快速发展。近年来,不同尺度的计算方法逐步用于辅助高性能增材制造铝合金... 详细信息

增材制造技术为高强铝合金复杂零部件的制造带来了前所未有的机遇,但目前增材制造铝合金体系仍局限于可铸造和可焊接的Al-Si系合金,制约了高性能增材制造铝合金的快速发展。近年来,不同尺度的计算方法逐步用于辅助高性能增材制造铝合金的开发。本文详细综述了国内外学者在计算辅助增材制造铝合金设计与制备领域的研究成果,列举了原子、介观和宏观尺度计算模拟及机器学习等计算方法辅助增材制造铝合金设计的代表性案例,分析了不同计算方法辅助合金设计的策略,并指出其不足。最后,针对如何推动多尺度计算在高性能增材制造铝合金开发中的应用进行了展望,并指出其发展方向。

关键词：增材制造铝合金计算热力学相场模拟机器学习集成计算材料工程多目标优化

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吸热墨水喷射3D打印实验平台研制与自制墨水打印试验研究

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机械工程学报 2024年第17期60卷 263-271页

作者：孙江涛张净凯程坦范志永叶春生蔡道生魏青松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 武汉易制科技有限公司武汉430074

基于吸热墨水喷射3D打印原理设计开发了实验平台,主要包括机械运动系统、喷头与供墨系统、粉床加热系统以及控制与软件系统,共四个子系统。实验平台能够对粉末床预热温度、移动加热灯功率与速度、喷墨密度等工艺过程参数进行控制,并借... 详细信息

基于吸热墨水喷射3D打印原理设计开发了实验平台,主要包括机械运动系统、喷头与供墨系统、粉床加热系统以及控制与软件系统,共四个子系统。实验平台能够对粉末床预热温度、移动加热灯功率与速度、喷墨密度等工艺过程参数进行控制,并借助红外热像仪能够实时监测粉床温度分布。在此基础之上,用商业水性黑色染料墨水与自制炭黑墨水进行了单层打印实验,发现在移动加热灯照射功率1500 W、累计照射时间为25 s时,使用自制墨水用于打印可使成形区与非成形温度差达到46℃,而使用商业墨水的温度差为7.1℃,说明自制炭黑墨水能够显著增强高分子粉末吸收红外辐射能量的能力。该吸热墨水喷射3D打印实验平台可为新材料开发和新工艺探索提供开放式平台,并为其他类型3D打印实验平台的自主开发提供有益借鉴。

关键词：吸热墨水喷射 3D打印高分子

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热压罐成型压力对双马树脂基复合材料孔隙及力学性能的影响

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高分子材料科学与工程 2025年第2期41卷 70-77页

作者：刘梓楠于雅琳王荣孙宏杰周何乐子黄志高周华民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 航天材料及工艺研究所北京100076

双马来酰亚胺树脂(BMI)具有良好的加工工艺性能和优异的耐热性能,以BMI为基体的复合材料近些年在航空航天领域应用广泛。文中采用热压罐工艺固化T800/双马树脂基预浸料,设置0.1~0.8 MPa的成型压力,制备了[0/90/±45]2s及[0]14铺层... 详细信息

双马来酰亚胺树脂(BMI)具有良好的加工工艺性能和优异的耐热性能,以BMI为基体的复合材料近些年在航空航天领域应用广泛。文中采用热压罐工艺固化T800/双马树脂基预浸料,设置0.1~0.8 MPa的成型压力,制备了[0/90/±45]2s及[0]14铺层的不同孔隙率的层合板。通过显微镜法表征了孔隙率和孔隙的尺寸、形状及分布。针对2种铺层和不同孔隙率样件的力学性能,开展了拉伸、弯曲和层间剪切实验,并采用扫描电子显微镜技术观察了受影响程度最大的层间剪切样件的失效形貌。结果表明,低成型压力会使孔隙突变,孔隙尺寸增大,并从层内向层间分布,导致力学性能急剧降低,其中,层间剪切性能受孔隙突变影响最大。当成型压力从0.8 MPa降低至0.1 MPa时,[0/90/±45]2s铺层试样层间剪切强度下降26.22%,经失效分析认为,这是由于层间的大尺寸孔隙造成的性能降低。

关键词：双马树脂基复合材料孔隙演化成型压力热压罐固化力学性能

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挤压铸造压力对超声辅助成形纳米SiCp/Al-Cu复合材料颗粒分布与力学性能的影响

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2023年第7期33卷 1977-1987页

作者：李建宇吕书林陈露廖巧郭威吴树森华中科技大学材料科学与工程学院材料成型与模具国家重点实验室武汉430074

采用超声振动技术制备2%(质量分数)纳米SiCp/Al-Cu复合材料浆料,并研究挤压铸造压力对纳米SiCp/Al-Cu复合材料颗粒分布和力学性能的影响。研究发现,随着挤压压力从0增至400 MPa,合金α(Al)晶粒尺寸先大幅降低而后下降趋势变缓,并且铸件... 详细信息

采用超声振动技术制备2%(质量分数)纳米SiCp/Al-Cu复合材料浆料,并研究挤压铸造压力对纳米SiCp/Al-Cu复合材料颗粒分布和力学性能的影响。研究发现,随着挤压压力从0增至400 MPa,合金α(Al)晶粒尺寸先大幅降低而后下降趋势变缓,并且铸件中孔隙率明显降低。当挤压压力为400 MPa时,α(Al)晶粒尺寸从105μm减小到25μm,纳米SiCp分布得到明显改善,以致其力学性能最佳。复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为290 MPa、182 MPa和10%,相比于重力铸造(0 MPa)分别提高52.6%、25.5%和400%。在高压作用下,纳米SiCp/Al-Cu复合材料强度和伸长率的提高归因于晶粒细化、孔隙率降低和纳米颗粒均匀分布。

关键词：铝基复合材料纳米SiCp 挤压铸造超声振动显微组织力学性能

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非金属掺杂提升铂族金属电催化剂性能

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 51-73页

作者：李伊萍王谭源姚璋懿陈麒安李箐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

铂族金属(PGM)催化剂被认为是用于能量转换和存储设备(如燃料电池和水电解器)的最佳催化剂之一,但活性和稳定性不足极大地限制了其商业化应用.近年来,非金属原子(氢、硼、碳、氮、磷和硫等)掺杂策略引起了广泛关注,该方法可以对铂族金... 详细信息

铂族金属(PGM)催化剂被认为是用于能量转换和存储设备(如燃料电池和水电解器)的最佳催化剂之一,但活性和稳定性不足极大地限制了其商业化应用.近年来,非金属原子(氢、硼、碳、氮、磷和硫等)掺杂策略引起了广泛关注,该方法可以对铂族金属的精细电子和配位结构进行调控,从而优化铂族金属的电催化活性和稳定性.非金属掺杂具有独特的优势:首先,非金属的原子半径较小,可以进入铂族金属的间隙位点,为调节铂族金属的电子结构提供了更多的可能性;其次,掺杂的非金属会诱导强电荷转移,并与主体金属产生s,p-d杂化,这与金属-金属合金中的d-d轨道耦合不同;第三,非金属掺杂的铂族金属基催化剂由于具有较强的非金属-金属键,从而表现出较好的耐久性.本文详细探讨了非金属掺杂铂族金属催化剂的合成和应用,并揭示了非金属掺杂的催化机理和构效关系.本文总结了非金属掺杂铂族金属基催化剂在电催化领域的一些代表性进展,讨论了影响催化剂活性和稳定性的关键因素,并介绍了非金属掺杂改善铂族金属基催化剂性能的基本原理.探讨了非金属掺杂铂族金属基催化剂的表征技术和理论方法,其中包括可直接观测到非金属原子的先进成像技术以及原位表征方法,辅助以密度泛函理论以及分子动力学模拟等理论计算方法,以进一步揭示催化剂性能增强机制.详细列举了非金属掺杂铂族电催化剂的合成方法,从气相沉积、高温热解、湿化学合成到电化学原位合成,提供了详尽的合成方案,并提出了针对贵金属活性中心的非金属修饰策略,旨在为未来材料设计提供启示.概述了非金属掺杂铂族金属基催化剂在电催化中的应用,重点揭示了非金属掺杂带来的结构-性能构效关系.在活性方面,非金属掺杂可以从配体效应、应力效应、微应变等方面影响铂族金属的d带重心,从而影响活性位点与反应中间体的吸附,而这种影响作用也因每种非金属的电负性、原子半径、掺杂方式等不同而不同,可通过调控掺杂种类/方式实现精细调控;同时,非贵金属的协同效应可以增强对OH的吸附,抑制活性位点的毒化.在稳定性方面,非金属可以通过与金属形成稳定的金属-非金属键抑制金属的溶解,或者减弱金属与氧的相互作用,防止其被氧化;同时,非金属的掺入可以提高金属的功函数,提高其溶解电位,从而提升催化剂稳定性.最后,本文提出了该类电催化材料面临的机遇和挑战,其中包括:(1)开发更加可控的非金属掺杂策略;(2)更加深入地研究非金属掺杂带来的构效关系;(3)探索新的非金属掺杂催化剂,并进一步拓展到其他催化领域;(4)发展抑制非金属组分溶解的通用策略;(5)重视催化剂在器件层面的性能评估.综上,本文不仅为非金属掺杂贵金属基催化剂进一步的研究提供启示,还为深入理解催化、纳米材料的合成提供参考.

关键词：电催化非金属掺杂铂族金属基催化剂氧还原氢析出

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金属增材制造材料设计专刊前言

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金属学报 2023年第1期59卷 I0001-I0002页

作者：宋波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

增材制造被美国“America Makes”、欧盟“Horizon 2020”德国“工业 4.0”、《中国制造 2025》等战略计划列为提升国家竞争力、应对未来挑战亟需发展的先进制造技术。激光粉床(la-ser powder bed fusion,L-PBF)增材制造技术,主要包括... 详细信息

增材制造被美国“America Makes”、欧盟“Horizon 2020”德国“工业 4.0”、《中国制造 2025》等战略计划列为提升国家竞争力、应对未来挑战亟需发展的先进制造技术。激光粉床(la-ser powder bed fusion,L-PBF)增材制造技术,主要包括选区激光烧结(selective laser sintering,SLS)和选区激光熔化(selectivelaser melting,SLM),通过激光束将离散粉末逐层烧结/熔化并堆积成形,被公认为是解决个性、复杂构件整体成形难题的有效技术手段,成为国际学术界竞相发展的前沿热点。

关键词：先进制造技术选区激光烧结增材制造选区激光熔化激光束未来挑战前沿热点

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原位自生相增强Ti-Zr-Cu-Pd-Mo非晶复合材料的制备及其力学性能

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材料研究学报 2024年第2期38卷 105-110页

作者：余圣郭威吕书林吴树森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 深圳华中科技大学研究院深圳518057 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安710049

在Ti_(40)Zr_(10)Cu_(36)Pd_(14)非晶合金基体中微添加β-Ti相稳定化元素Mo,使体系在凝固过程中原位析出塑性β-Ti相,制备出原位自生β-Ti相增强Ti基非晶复合材料。在这种复合材料的变形过程中塑性β-Ti相阻碍基体中主剪切带的扩展,使... 详细信息

在Ti_(40)Zr_(10)Cu_(36)Pd_(14)非晶合金基体中微添加β-Ti相稳定化元素Mo,使体系在凝固过程中原位析出塑性β-Ti相,制备出原位自生β-Ti相增强Ti基非晶复合材料。在这种复合材料的变形过程中塑性β-Ti相阻碍基体中主剪切带的扩展,使其发生偏转和增殖生成多重剪切带,使其室温力学性能显著提高。其中(Ti_(0.4)Zr_(0.1)Cu_(0.36)Pd_(0.14))_(95)Mo_(5)试样的室温强度达到2630 MPa,塑性应变达到7.3%,比基体分别提高了32.0%和508%。

关键词：金属材料非晶复合材料室温塑性剪切带

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脱合金工艺对混杂增强非晶复合材料组织与性能的影响

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2283-2292页

作者：李龙丰郭威吕书林王锦程吴树森华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室武汉430074 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072 深圳华中科技大学研究院深圳518057

基于金属熔体脱合金法制备了具有核壳混杂增强结构(核相为高熔点富Ta相,壳为B2-CuZr相)的[(Zr_(0.5)Cu_(0.5))_(92.5)Al_(7)Sn_(0.5)]_(0.95)Ta_(5)非晶复合材料,系统研究了不同脱合金工艺参数下非晶复合材料的显微组织及力学性能的演... 详细信息

基于金属熔体脱合金法制备了具有核壳混杂增强结构(核相为高熔点富Ta相,壳为B2-CuZr相)的[(Zr_(0.5)Cu_(0.5))_(92.5)Al_(7)Sn_(0.5)]_(0.95)Ta_(5)非晶复合材料,系统研究了不同脱合金工艺参数下非晶复合材料的显微组织及力学性能的演变规律。结果表明:脱合金温度和时间是控制富Ta相尺寸的关键参数。当反应温度过低或反应时间过短时,会造成富Ta相聚集、增强相分布不均匀;当反应温度过高或反应时间过长时,会导致富Ta相粗化。当脱合金反应时间为2 min、脱合金反应温度为1473 K时,非晶基体中富Ta相尺寸细小且弥散分布,并促进B2-CuZr相异质形核细化,得到了尺寸更细小、分布更均匀的核壳混杂增强结构。细小均匀的增强相可有效阻碍非晶基体中主剪切带的快速扩展,复合材料的力学性能得到大幅提高,断裂强度达到2439 MPa,塑性应变为11.6%。

关键词：非晶复合材料核壳混杂增强结构金属熔体脱合金法力学性能

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红外热源辅助开放空间工业机器人熔融沉积成形装备设计与成形性能研究

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中国机械工程 2023年第11期34卷 1343-1352,1385页

作者：杨飞蒋威陈诚黄志高周华民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

针对开放空间工业机器人熔融沉积成形(FDM)的关键问题,研发了基于6轴关节型机器人的FDM设备及控制系统。自主设计了可辅助加热的打印头,开发了打印控制系统和机器人控制系统。通过提出打印头挤出速度和机器人运动的同步匹配方法,实现了... 详细信息

针对开放空间工业机器人熔融沉积成形(FDM)的关键问题,研发了基于6轴关节型机器人的FDM设备及控制系统。自主设计了可辅助加热的打印头,开发了打印控制系统和机器人控制系统。通过提出打印头挤出速度和机器人运动的同步匹配方法,实现了机器人FDM装备的稳定工作。然后提出了红外热源辅助工业机器人FDM成形方法,通过工艺试验研究了辅助热源参数对制件宏观力学性能和表面粗糙度的影响规律,通过微观结构表征分析了增强机理。研究结果表明:在开放空间环境下,红外热源可有效提高基材温度,显著增强分子链在股线界面处的扩散缠结、提高界面结合强度,使得层间结合强度增大17.6%、制件表面粗糙度降低58%,验证了红外热源辅助开放空间工业机器人熔融沉积成形方法的可行性和高效性。

关键词：工业机器人熔融沉积成形红外热源辅助速度匹配结合强度

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陶瓷颗粒增强Zr基非晶合金复合材料高温变形行为研究

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材料导报 2023年第1期37卷 178-184页

作者：余国卿许永康王东亮牛勇司明达张茂龚攀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

在非晶合金中添加第二相制备非晶合金复合材料能够有效地解决非晶合金室温脆性的问题,但第二相的引入对非晶基体高温变形行为造成的影响尚不明确。本研究在Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)非晶合金中添加两种不同的陶瓷颗粒Al_(2)O_(3)和Si... 详细信息

在非晶合金中添加第二相制备非晶合金复合材料能够有效地解决非晶合金室温脆性的问题,但第二相的引入对非晶基体高温变形行为造成的影响尚不明确。本研究在Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_(5)非晶合金中添加两种不同的陶瓷颗粒Al_(2)O_(3)和Si_(3)N_(4),通过放电等离子烧结法制备了一系列不同体积分数的陶瓷颗粒增强Zr基非晶合金复合材料。通过进行高温压缩试验,并建立多颗粒随机分布模型进行数值模拟,对其高温变形行为进行了系统性研究。结果表明,在421℃时,两种复合材料都表现为应力过冲后应变硬化;在441℃时,Al_(2)O_(3)增强的复合材料表现为屈服后应变硬化,对于Si_(3)N_(4)增强复合材料,当第二相体积分数小于25%时表现为屈服后应变硬化,当第二相体积分数大于25%时材料却表现为应力过冲后应变硬化。两种非晶合金复合材料的高温变形行为差异与增强相形貌以及增强相颗粒团聚行为导致的第二相分布不均匀有关。

关键词：非晶合金复合材料热塑性成形高温变形行为数值模拟

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