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第七届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2023年广东省真空学会学术年会

作者：夏雨韦春贝向青春林松盛石倩广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室沈阳工业大学材料科学与工程学院

随着科技的高速发展,航空航天、发电等领域零部件的服役温度不断提高。其中宽温域摩擦磨损是航天卫星、飞行器、高超音速飞机和导弹等工业部件(如轴套和轴承)使用寿命和安全性面临的首要挑战,工作温度可高达1000℃,在这样极端的工作条... 详细信息

随着科技的高速发展,航空航天、发电等领域零部件的服役温度不断提高。其中宽温域摩擦磨损是航天卫星、飞行器、高超音速飞机和导弹等工业部件(如轴套和轴承)使用寿命和安全性面临的首要挑战,工作温度可高达1000℃,在这样极端的工作条件下零部件表面需要具有更优良的宽温域减摩耐磨性能。化学镀镍复合镀层是在传统化学镀镍的基础上加入一种或多种不溶的第二相微粒。化学镀镍复合镀层由于各组分间的协同作用具有比传统化学镀镍层更优良的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。本研究采用化学复合镀技术在GH4169高温合金表面制备Ni-Mo-P/(h)BN复合镀层。通过优化酸洗工艺提高了膜基结合力,(h)BN颗粒的添加提高了镀层的耐磨性能,复合镀层在室温至700℃范围内具有优良的耐磨性能。

关键词：化学复合镀 Ni-Mo-P/(h)BN镀层摩擦学性能宽温域

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医用纯钽激光选区熔化制备工艺及力学性能研究

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热加工工艺 2021年第20期50卷 76-81页

作者：邓朝阳闫星辰董东东王岳亮马文有刘敏中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 广东省新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室现代材料表面工程技术国家工程实验室广东广州510651

为得到高性能纯钽零件以满足医学需要,对使用激光选区熔化技术制备具有优良力学性能的纯钽试样进行探究。采用OM、SEM、XRD对所制备的纯钽试样微观组织进行研究,使用显微硬度计及拉伸试验机对所制备纯钽试样的力学性能进行评估。结果表... 详细信息

为得到高性能纯钽零件以满足医学需要,对使用激光选区熔化技术制备具有优良力学性能的纯钽试样进行探究。采用OM、SEM、XRD对所制备的纯钽试样微观组织进行研究,使用显微硬度计及拉伸试验机对所制备纯钽试样的力学性能进行评估。结果表明,使用SLM技术所制备的纯钽试样宏观表面良好,孔隙率低,其微观组织结构主要由细小等轴晶构成,主要物相为BCC-Ta相;采用最优工艺制备的纯钽试样硬度达220 HV0.2、屈服强度551 MPa、抗拉强度618 MPa、伸长率13.2%,均优于铸态纯钽。因此,该研究证明了采用SLM技术制备高性能纯钽零件是一项极具研究价值的工作。

关键词：钽激光选区熔化技术显微硬度力学性能

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多维度微混合芯片设计与应用研究进展

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材料研究与应用 2024年第4期18卷 509-521页

作者：罗永皓张伟业王志朱晓武陈兴驰董东东石河子大学化学化工学院/化工绿色过程兵团重点实验室新疆石河子832003 广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 温州大学机电工程学院浙江温州325035

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉... 详细信息

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉的优势,在化工、材料及生物医学等领域中得到快速发展。由于微混合芯片的流道尺寸大多在毫米级别以下,有的甚至只有几微米到几十微米,因此流体粘度对流动的影响更加显著。流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,使得流体流动趋于稳定,微流道内流体的流动表现为层流状态,导致微流体内部扰流效应具有一定的困难性。因此,为实现微流体的充分混合,开发快速高效微流体混合器是基本前提,突破微小尺度流道内流体的层流界限,促进微通道中的全方位扰流以达到充分混合状态则是关键。以被动式微混合器的研究进展作为切入点,从芯片的设计维度出发,递进式地介绍了多维度微混合芯片设计的发展历程,总结了低维度到高维度的基本结构设计思路及功能的专一化。归纳了微混合技术在微化工领域、生物医药领域及新能源领域中应用和研究进展,并讨论了在其他领域中应用的可行性。微混合技术凭借广泛的应用场景,在未来将有巨大的发展潜力和应用空间。

关键词：微流体混合芯片微观混合扰流效应被动混合多维构型微化工生物医药新能源

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基于液滴微流控技术的药物研发及研究进展

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材料研究与应用 2024年第4期18卷 522-537页

作者：罗永皓朱晓武刘文文张伟业陈兴驰董东东石河子大学化学化工学院/化工绿色过程兵团重点实验室新疆石河子832003 广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 温州大学机电工程学院浙江温州325035 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870

单分散性载药缓释微球作为新型药物释放系统,已成为缓释药物制剂研究的热点之一。传统制备方法获得的载药微球大多存在大小不均一、粒径分布宽、载药量低、缓释效果不明显等问题,极大地限制了其应用。液滴微流控技术是一种通过芯片微通... 详细信息

单分散性载药缓释微球作为新型药物释放系统,已成为缓释药物制剂研究的热点之一。传统制备方法获得的载药微球大多存在大小不均一、粒径分布宽、载药量低、缓释效果不明显等问题,极大地限制了其应用。液滴微流控技术是一种通过芯片微通道结构,实现在微尺度上对流体进行精细操控,形成高通量的结构和微液滴尺寸精确可调的新型制备工艺。微流控芯片作为微液滴技术的载体,可采用多种材料及制备工艺制备,以适用于不同种类的溶剂,进一步拓展其应用范围。通过微流控技术生产出的液滴具有体积小、尺寸均匀、封闭环境和内部稳定等特点,并能形成特定结构与功能的微球,在纳米材料、制药工程和生命科学等相关领域中具有巨大的应用潜力。相对于传统的微球制备方法,液滴微流控技术不仅可以构建多种形态的微球,还能提供优秀的模板,丰富和扩展微球的应用领域。以科学原理及应用实例为综述主线,概括了微液滴生成的机理及流道设计(包括T型通道法、流动聚焦法和共轴流法等),对不同结构形貌与特定功能的微球进行了归纳梳理(实心微球、Janus颗粒、核壳结构、多孔结构和不规则结构等),重点介绍了其在药物研发中的应用。通过对微液滴技术的研究现状的概括总结,提出了未来研究的方向及建设性意见。

关键词：微流控技术液滴驱动微流道结构微液滴多重乳液微球制备药物微球药物递送

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掺硅无氢类金刚石碳膜在高温大气环境下的热致超低摩擦特性

掺硅无氢类金刚石碳膜在高温大气环境下的热致超低摩擦特性

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第八届粤港澳真空科技创新发展论坛暨2024年广东省真空学会学术年会

作者：陈彦军林松盛苏峰华李助军广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室华南理工大学机械与汽车工程学院广州铁路职业技术学院机械与电子学院

采用HiPIMS-DCMS叠加沉积技术成功制备了一系列不同硅含量的无氢掺硅类金刚石（Si-DLC）薄膜。并系统探究了硅含量对薄膜微观结构、力学性能以及高温摩擦学性能的影响,旨在评估Si-DLC薄膜作为高温固体润滑材料的潜力。结果表明,硅的掺... 详细信息

采用HiPIMS-DCMS叠加沉积技术成功制备了一系列不同硅含量的无氢掺硅类金刚石（Si-DLC）薄膜。并系统探究了硅含量对薄膜微观结构、力学性能以及高温摩擦学性能的影响,旨在评估Si-DLC薄膜作为高温固体润滑材料的潜力。结果表明,硅的掺入使得Si原子优先取代sp杂化的碳原子,增加了sp位点的比例,导致DLC薄膜的sp/sp比值明显增加,有效提高了薄膜的热稳定性。同时,Si掺杂提高了Si-DLC薄膜的硬度和膜基结合力,并有效降低了薄膜的残余应力。此外,研究发现少量的Si掺杂使得DLC薄膜在高温大气环境下具有优异的润滑性能。特别地,当Si含量为3.0 at.%时,Si-DLC膜在450℃高温条件下展现出极低的摩擦系数,局部摩擦系数低至0.0046,平均摩擦系数仅为0.019,磨损率也达到了极低的2.16×10mm/N·m。这一优异表现主要是由于450℃高温下在摩擦副和薄膜对摩区域形成一层由大量sp-C相和微量SiO组成的完整且致密的转移层,该层在摩擦过程中发挥了显著的润滑作用,从而实现DLC薄膜在高温条件下的低摩擦磨损。

关键词： Si-DLC薄膜高功率脉冲磁控溅射技术力学性能高温摩擦学性能润滑机制

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扫描间距对选区激光熔化NiTi形状记忆合金相变行为及力学性能的影响

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激光与光电子学进展 2021年

作者：余春风胡永俊卢冰文马文有王岳亮董东东刘敏广东工业大学材料与能源学院广东省科学院新材料研究所现代表面工程技术国家重点实验室

选区激光熔化（SLM）增材制造技术为NiTi形状记忆合金复杂结构件的制造开辟了新途径，已成为智能材料领域的研究热点之一。本文采用OM、SEM、XRD、DSC、压缩和拉伸等实验手段，重点研究了扫描间距h对SLM成形NiTi合金致密度、组织结构、... 详细信息

选区激光熔化（SLM）增材制造技术为NiTi形状记忆合金复杂结构件的制造开辟了新途径，已成为智能材料领域的研究热点之一。本文采用OM、SEM、XRD、DSC、压缩和拉伸等实验手段，重点研究了扫描间距h对SLM成形NiTi合金致密度、组织结构、相变行为及力学性能的影响。结果表明：线能量密度在100 J/m～250 J/m范围内时，可获得连续且稳定的单熔道试样。随扫描间距h从115μm减小到64μm,SLM成形NiTi合金块体的NiTi (B2)相含量有所减少，相对密度增大，表面粗糙度减小，相变温度逐渐增大。其中，扫描间距h=77μm的NiTi块体试样成形质量和综合性能最佳，其致密度为98.5%，压缩强度和拉伸强度分别为3351 MPa和839 MPa；第1次压缩循环后，超弹性可回复应变为5.99%，应变回复率高达97%。第10、20次压缩循环后，可回复应变仍保持有5.77%和5.75%。

关键词：激光技术选区激光熔化形状记忆合金相变行为力学性能超弹性

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冷喷涂增材制造关键技术

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中国表面工程 2020年第4期33卷 1-15页

作者：吴洪键李文波邓春明刘敏廖汉林邓思豪贝尔福-蒙贝利亚技术大学ICB-PMDM-LERMPS实验室法国贝尔福90000 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

近些年来,冷喷涂技术得到快速的发展,并逐渐形成了一门新的增材制造方法。但由于目前存在的诸多技术壁垒以及居高不下的制造成本,使得冷喷涂增材制造技术尚未得到广泛的应用。文中从技术与应用的角度出发,对冷喷涂增材制造目前存在的一... 详细信息

近些年来,冷喷涂技术得到快速的发展,并逐渐形成了一门新的增材制造方法。但由于目前存在的诸多技术壁垒以及居高不下的制造成本,使得冷喷涂增材制造技术尚未得到广泛的应用。文中从技术与应用的角度出发,对冷喷涂增材制造目前存在的一些关键技术问题以及未来发展的方向进行梳理与讨论,同时也提出了一些适用的解决方案。目的是为促进该技术实现更高价值的制造过程,从而推动冷喷涂增材制造技术的发展。

关键词：冷喷涂增材制造金属复合制造机器人

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表面粗糙度对PS-PVD YSZ陶瓷层性能的影响

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材料工程 2020年第5期48卷 144-150页

作者：毛杰马景涛邓畅光邓春明宋进兵刘敏宋鹏广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和... 详细信息

采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用万能拉伸试验机、粒子冲刷仪、静态氧化炉等设备测试PS-PVD YSZ陶瓷涂层的结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能;采用SEM和EDS分析涂层表面、截面形貌和元素分布等。结果表明:表面粗糙度对YSZ陶瓷层拉伸结合强度、抗粒子冲刷和抗高温氧化性能的影响很大。随着粗糙度的增大,结合强度先增大而后减小。Ra=0.40μm表面上沉积的YSZ涂层,其结合强度最高,达到23.5 MPa。拉伸断裂发生在涂层内部,并距离黏结层40~70μm的位置。随着表面粗糙度的增大,冲刷速率先减小而后增大,Ra=0.40μm涂层的抗粒子冲刷性能最好,冲刷速率仅为2.8×10^-3 g/g,表面起伏小和孔隙率低是涂层具有良好抗粒子冲刷性能的重要原因。不同表面粗糙度制备的YSZ涂层均能生成致密连续的热生长氧化物(TGO)层。粗糙度大则生长的TGO起伏大,更容易导致局部增厚和应力集中而失效。

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积 YSZ陶瓷层表面粗糙度结合强度粒子冲刷高温氧化

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调制结构对Cr-CrN-Cr-CrAlN多层膜性能的影响

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真空 2022年第3期59卷 29-34页

作者：谌曲平林松盛刘灵云郭朝乾石倩汪云程吕亮刘若愚易出山中国航发南方工业有限公司湖南株洲412000 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

为提高钛合金的服役性能,采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备不同R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比的多层膜。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、划痕仪、应力测试仪和砂粒冲蚀试验仪检测并分析了多层膜的截... 详细信息

为提高钛合金的服役性能,采用真空阴极电弧离子镀技术,在TC4钛合金上制备不同R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比的多层膜。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、划痕仪、应力测试仪和砂粒冲蚀试验仪检测并分析了多层膜的截面形貌、结构、厚度、硬度、结合力、残余应力和抗砂粒冲蚀性能等。重点研究了R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比对多层膜性能的影响。结果表明:所制备的多层膜厚度均在7~8μm,过渡层约1.5μm厚,单一周期厚度在150~200nm;膜层均呈现(200)择优生长面心立方结构;随着Cr-CrAlN层占比的增加,膜层的硬度、残余应力和膜基结合力均相应地上升;在90°攻角下不同调制比的多层膜未完全破损前,其抗砂粒冲蚀能力是TC4基材的3倍以上,而在30°攻角下多层膜的抗砂粒冲蚀能力则约为TC4基材的8倍;R_(Cr-CrN):R_(Cr-CrAlN)调制比为1∶2时所制备的多层膜具有最佳的综合性能。

关键词：调制比多层膜抗砂粒冲蚀性能电弧离子镀钛合金

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热喷涂氧化铝基复合陶瓷涂层的摩擦学与耐腐蚀性能研究

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电镀与涂饰 2025年第2期44卷 112-121页

作者：王传奇吕环祥李双建范秀娟毛杰邓春明海装沈阳局驻哈尔滨地区第一军事代表室黑龙江哈尔滨150060 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650

[目的]热喷涂Al_(2)O_(3)陶瓷涂层虽有良好的耐磨性、耐蚀性及化学稳定性,但润滑性差、内部存在缺陷等缺点严重制约其在海洋领域的发展。[方法]以NaAlO_(2)作为造孔剂,通过喷雾造粒后等离子喷涂,制得多孔Al_(2)O_(3)涂层,再真空浸渍环... 详细信息

[目的]热喷涂Al_(2)O_(3)陶瓷涂层虽有良好的耐磨性、耐蚀性及化学稳定性,但润滑性差、内部存在缺陷等缺点严重制约其在海洋领域的发展。[方法]以NaAlO_(2)作为造孔剂,通过喷雾造粒后等离子喷涂,制得多孔Al_(2)O_(3)涂层,再真空浸渍环氧树脂(EP)与全氟聚醚(PFPE),获得拥有梯度润滑相的Al_(2)O_(3)-EP复合涂层。考察了造孔剂添加量对涂层孔隙率和摩擦学性能的影响。利用中性盐雾试验与电化学测试,结合微观形貌分析,研究了封孔润滑相对涂层耐腐蚀性能的影响。[结果]Al_(2)O_(3)涂层的孔隙率随着NaAlO_(2)添加量的增加而升高,能让更多EP与PFPE填充进入涂层的孔隙及微裂纹中,涂层的摩擦学性能显著增强。造孔Al_(2)O_(3)-EP复合涂层的耐腐蚀性能较纯氧化铝涂层大幅增强。如10%造孔剂含量的试样C2,其孔隙率为(28.4±3.3)%,8 N载荷下的摩擦因数为0.12±0.01,较未添加造孔剂的C0试样降低20%,其腐蚀电流密度与纯氧化铝涂层相比则降低了93.5%。[结论]通过控制造孔剂的含量来改变热喷涂氧化铝涂层内部的孔隙率,用以存储EP与PFPE,兼顾了涂层的力学性能、摩擦学性能与耐腐蚀性能,有助于拓宽氧化铝陶瓷涂层在湖泊、海洋等腐蚀环境中的应用。

关键词：氧化铝喷雾造粒热喷涂真空浸渍复合涂层摩擦学耐蚀性

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