热喷涂金属陶瓷复合涂层研究进展 被引量：14

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作者 栗卓新 祝弘滨 +1 位作者 李辉 孙日超 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期93-98,共6页

从喷涂方法、粉末特性和工艺参数三个方面介绍了金属陶瓷复合涂层制备、组织结构及综合性能的最新研究进展。同时认为这三个方面综合控制着热喷涂过程中陶瓷相的分解、氧化以及复合粉末的沉积行为,并由此对复合涂层的组织结构、力学性... 从喷涂方法、粉末特性和工艺参数三个方面介绍了金属陶瓷复合涂层制备、组织结构及综合性能的最新研究进展。同时认为这三个方面综合控制着热喷涂过程中陶瓷相的分解、氧化以及复合粉末的沉积行为,并由此对复合涂层的组织结构、力学性能和摩擦磨损性能具有重要影响。在此基础上,选择合适的喷涂方法和复合粉末,优化喷涂工艺是获得优良性能的金属陶瓷复合涂层的关键。 展开更多

关键词 热喷涂 金属陶瓷复合涂层 粉末特性 工艺参数

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激光定向能量沉积Al-Mg-Sc-Zr修复5083-H112铝合金的组织和性能 被引量：5

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作者 徐荣 王文军 +3 位作者 祝弘滨 李瑞迪 折洁 袁铁锤 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期40-49,共10页

激光定向能量沉积增材修复技术具有时间短、效率高、成本低、力学性能好等优点,具有很大的发展潜力。采用Al-7.5Mg-0.3Sc-0.28Zr作为修复材料对轨道交通用5083-H112铝合金进行激光修复实验,得到了致密、无缺陷的修复试样,并对其组织和... 激光定向能量沉积增材修复技术具有时间短、效率高、成本低、力学性能好等优点,具有很大的发展潜力。采用Al-7.5Mg-0.3Sc-0.28Zr作为修复材料对轨道交通用5083-H112铝合金进行激光修复实验,得到了致密、无缺陷的修复试样,并对其组织和性能进行研究,探讨了激光修复铝合金的可行性。结果表明,熔合线附近过渡区可划分为修复区、部分熔化区、热影响区和母材。修复区为完全等轴晶,由平均晶粒尺寸为4.95μm的细晶带和18.34μm的粗晶区组成。从修复区到部分熔化区再到热影响区的过渡区域,Al元素含量逐渐升高,Mg元素含量逐渐下降,硬度逐渐下降,修复后母材未被软化。由于激光增材制造技术的快速凝固,在熔合线附近的细晶带有较大的应力集中,由于较小的热输入在部分熔化区、热影响区的残余应力较小。修复试样的屈服强度为(152±2)MPa,为母材的89.4%;抗拉强度为(305±5)MPa,为母材抗拉强度的100%;伸长率为(15.5±0.5)%,为母材的85.2%;断裂发生在强度较弱的母材。高性能的激光修复铝合金是可实现的,具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 5083-H112 激光定向能量沉积 激光修复铝合金 过渡区 显微组织 拉伸性能

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铝基复合材料多道次搅拌摩擦沉积层组织和力学性能研究

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作者 何宾 祝弘滨 +1 位作者 王斯佳 崔雷 《轨道交通材料》 2024年第6期1-7,共7页

采用SiC颗粒体积分数20%的铝基复合材料进行多道次搅拌摩擦沉积工艺试验,分别对铝基复合材料多道次沉积层的宏观成形、微观组织特征和道间搭接接头拉伸性能进行测试,分析工艺参数对沉积层力学性能的影响规律。经过搅拌摩擦沉积后,沉积... 采用SiC颗粒体积分数20%的铝基复合材料进行多道次搅拌摩擦沉积工艺试验,分别对铝基复合材料多道次沉积层的宏观成形、微观组织特征和道间搭接接头拉伸性能进行测试,分析工艺参数对沉积层力学性能的影响规律。经过搅拌摩擦沉积后,沉积层中的SiC颗粒尺寸减小,分布更加均匀。提高转速或降低轴肩高度能够增加轴肩工具对沉积材料的摩擦、挤压作用,有利于提高沉积层的成形质量和力学性能,沉积层微观组织的再结晶使其力学性能显著提高,道间搭接界面不存在弱连接缺陷。该研究可为搅拌摩擦沉积技术生产铝基复合材料零部件的运用和推广提供研究基础和参考。 展开更多

关键词 铝基复合材料 搅拌摩擦沉积 微观组织 力学性能

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原位轧制对电弧增材修复高强度低合金钢微观组织和力学性能的影响

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作者 任杰 王锐 +4 位作者 王行涛 折洁 任欣 卢兵 祝弘滨 《轨道交通材料》 2024年第6期8-15,共8页

研究采用低合金钢焊丝,通过电弧熔丝结合原位轧制(HR-WAAM)复合增材技术对42CrMo电机轴进行修复,并利用电子背散射衍射(EBSD)等方法系统研究了原位轧制和热循环效应对增材修复高强度低合金(HSLA)钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,... 研究采用低合金钢焊丝,通过电弧熔丝结合原位轧制(HR-WAAM)复合增材技术对42CrMo电机轴进行修复,并利用电子背散射衍射(EBSD)等方法系统研究了原位轧制和热循环效应对增材修复高强度低合金(HSLA)钢微观组织和力学性能的影响。结果表明,引入原位轧制后,原奥氏体晶粒尺寸由457.7μm减小至68.1μm,变形组织和再结晶组织的占比分别增加了27%和13%。逐层沉积过程中的热循环效应可进一步促进材料的亚动态与静态再结晶并细化晶粒。受热循环影响的修复组织平均晶粒尺寸进一步减小至26.4μm,变形组织占比降低至11%,再结晶组织占比增长至31%。经过原位轧制和热处理后,HR-WAAM样品的屈服强度、抗拉强度和总延伸率分别提高至934 MPa、1002 MPa和10.8%,其综合力学性能优于42CrMo母材。本研究成果为HR-WAAM技术在轨道交通轴类零部件高性能修复领域的应用提供了理论依据和数据参考。 展开更多

关键词 原位轧制 电弧增材 高强度低合金钢 微观组织 力学性能

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铁路货车CL60车轮电弧微铸锻修复组织与性能研究

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作者 邹剑锋 李知卓 +3 位作者 祝弘滨 袁宁 任欣 梁振兴 《轨道交通材料》 2024年第4期11-16,共6页

货车车轮是铁路的重要组成部分,因其承受的负载较大,车轮踏面磨损至一定程度后,车轮无法满足铁路货车车轮正常、安全工作时的尺寸要求,利用电弧微铸锻复合增材制造技术修复车轮损伤区域,对于开展铁路货车车轮的快速修复具有重要意义。采... 货车车轮是铁路的重要组成部分,因其承受的负载较大,车轮踏面磨损至一定程度后,车轮无法满足铁路货车车轮正常、安全工作时的尺寸要求,利用电弧微铸锻复合增材制造技术修复车轮损伤区域,对于开展铁路货车车轮的快速修复具有重要意义。采用B1807ERM焊丝对铁路货车车轮踏面进行电弧微铸锻复合增材修复,修复完成后,观察并分析修复区域的微观组织及进行力学性能测试。结果表明,增材层基本由板条状马氏体和铁素体组成,组织中没有明显的焊接缺陷,冶金结合良好;且修复区域增材层拉伸性能超过基体性能的95%,冲击韧性超过基体性能的120%,增材层硬度均高于基体硬度满足修复应用要求。 展开更多

关键词 车轮修复 电弧微铸锻 增材制造 显微组织 铁路货车

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激光熔覆修复ZL101A铝合金热处理工艺及组织性能研究

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作者 任欣 任杰 +5 位作者 折洁 张丽娇 马俊成 夏少华 赵明元 祝弘滨 《轨道交通材料》 2024年第6期16-22,共7页

基于激光熔覆修复技术,采用AlMgScZr高强铝合金粉末对轨道交通齿轮箱用ZL101A铝合金进行修复,研究不同热处理工艺对热影响区软化的作用机理及其对修复样件力学性能的影响规律。结果表明:激光熔覆修复后直接时效热处理可有效改善热影响... 基于激光熔覆修复技术,采用AlMgScZr高强铝合金粉末对轨道交通齿轮箱用ZL101A铝合金进行修复,研究不同热处理工艺对热影响区软化的作用机理及其对修复样件力学性能的影响规律。结果表明:激光熔覆修复后直接时效热处理可有效改善热影响软化区硬度,且显著提高修复样件力学性能。经直接时效热处理后,抗拉强度及屈服强度由修复态的239 MPa和176 MPa提高至292.7 MPa和215 MPa,分别提升22.5%和22.2%,抗拉强度可达到母材的83.6%,屈服强度达母材的99.4%。 展开更多

关键词 AlMgScZr高强铝合金 激光熔覆 热处理工艺 力学性能

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激光熔覆修复5083铝合金组织和力学性能研究 被引量：2

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作者 祝弘滨 任欣 +3 位作者 折洁 徐荣 支盛兴 李瑞迪 《机车车辆工艺》 2022年第2期1-5,共5页

采用传统商用AlSi10Mg合金粉末与中车工业研究院自主研发的高强高塑AlMgScZr合金粉末,以轨道交通常用的5083铝合金车体为修复对象,并预制梯形凹槽以模拟破损状况,通过激光熔覆修复,对其微观组织和力学性能进行了对比分析。结果表明:AlSi... 采用传统商用AlSi10Mg合金粉末与中车工业研究院自主研发的高强高塑AlMgScZr合金粉末,以轨道交通常用的5083铝合金车体为修复对象,并预制梯形凹槽以模拟破损状况,通过激光熔覆修复,对其微观组织和力学性能进行了对比分析。结果表明:AlSi10Mg合金粉末修复样件修复区晶粒主要为柱状晶,修复后拉伸强度为188 MPa,屈服强度为96 MPa,延伸率为4.63%。AlMgScZr合金粉末修复样件修复区晶粒以等轴晶为主,修复后拉伸强度为310 MPa,屈服强度为222 MPa,延伸率为12.5%,可达到甚至超过5083铝合金母材强度。 展开更多

关键词 轨道交通 铝合金 激光熔覆修复 微观组织 力学性能

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送粉式激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金的微观组织与力学性能 被引量：10

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作者 林泽桓 李瑞迪 +4 位作者 祝弘滨 袁铁锤 徐荣 闫华 叶兵 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3055-3063,共9页

采用送粉式激光增材制造方法制备Al-Mg-Sc-Zr合金试样,采用金相显微镜、X射线衍射分析、扫描电子显微镜、室温拉伸试验及显微硬度测量等手段研究送粉式激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金时效前后的微观组织与力学性能。研究结果表明:打印态... 采用送粉式激光增材制造方法制备Al-Mg-Sc-Zr合金试样,采用金相显微镜、X射线衍射分析、扫描电子显微镜、室温拉伸试验及显微硬度测量等手段研究送粉式激光增材制造Al-Mg-Sc-Zr合金时效前后的微观组织与力学性能。研究结果表明:打印态试样熔池边界附近存在细晶区,而熔池内部发现粗大的树枝胞状晶粒,粒径约为7μm。试样拉伸强度(σuts)为(303.72±4.00)MPa,屈服强度(σ0.2)为(216.93±3.00)MPa,伸长率(εf)为7.65%±0.34%。试样XOZ面、XOY面和YOZ面的硬度(HV)分别为112.29±6.00,85.76±1.70和90.176±5.340。在325℃/4 h时效处理后,熔池边界附近晶粒发生了一定程度的长大,导致熔池边缘开始消失,但熔池内部晶粒尺寸和形状没有变化。试样拉伸性能有较为明显的提升,抗拉强度提升到(318.13±5.00)MPa,屈服强度提升到(234.84±1.90)MPa,而伸长率下降到6.96%±0.24%。试样XOZ面、XOY面和YOZ面的硬度(HV)分别提升到118.75±4.00,88.60±0.93和101.44±2.75。 展开更多

关键词 激光送粉增材制造 铝钪合金 时效处理 微观组织 拉伸性能 显微硬度

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金属3D打印技术在轨道交通装备领域的应用研究现状 被引量：15

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作者 祝弘滨 刘昱 《现代城市轨道交通》 2019年第10期77-81,共5页

金属增材制造(3D打印)被认为是整个增材制造体系中最具价值的技术,其技术难度大,但具备传统铸锻焊制造方法无法达到的轻量化、一体化、无模制造的优点。同时,其成型零部件性能优良,能够很大程度上满足未来轨道交通装备快速化、柔性化、... 金属增材制造(3D打印)被认为是整个增材制造体系中最具价值的技术,其技术难度大,但具备传统铸锻焊制造方法无法达到的轻量化、一体化、无模制造的优点。同时,其成型零部件性能优良,能够很大程度上满足未来轨道交通装备快速化、柔性化、绿色化、定制化制造模式以及产品轻量化、高性能的需求。文章论述了目前主流的金属增材制造技术研究进展及其在轨道交通装备零部件制造和修复中的应用研究现状,并对该技术存在的问题以及在轨道交通装备领域的应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 轨道交通 金属增材制造 选区激光熔化 直接能量沉积 3D打印

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基于生物精细构型的光催化材料和光热转换材料的研究进展 被引量：4

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作者 孙诚 顾佳俊 +6 位作者 章潇慧 祝弘滨 刘佰博 张丽娇 刘庆雷 张旺 张荻 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第21期3662-3668,共7页

目前,全球性的能源危机和环境污染问题备受关注。太阳能作为一种可再生的能源,实现其清洁、高效和低成本的转换及利用具有十分重要的意义。其中,利用光催化可将太阳能转换为可存储和运输的氢能,而通过光热效应可借助太阳能对海水进行淡... 目前,全球性的能源危机和环境污染问题备受关注。太阳能作为一种可再生的能源,实现其清洁、高效和低成本的转换及利用具有十分重要的意义。其中,利用光催化可将太阳能转换为可存储和运输的氢能,而通过光热效应可借助太阳能对海水进行淡化,这将有助于缓解能源短缺、环境污染以及淡水资源紧缺等问题。如何提高光能转换材料的能量转换效率是当今太阳能转换领域的关键课题。材料的性质由多种因素决定,其中构型是最重要的因素之一。因此,优良的材料构型设计成为材料、化学、生物等多学科、多领域的研究热点,以满足光电催化、光热治疗、能量转换与存储等不同领域的应用需求。然而,目前人工制备手段以“自下而上”的化学自组装与“自上而下”的物理加工方法为主,不仅成本和效率难以兼顾,更难以精准构筑具有复杂精细三维分级构型的微纳结构。对此,有学者提出“遗态材料”的概念,借鉴自然界生物体(包括微生物、动物以及植物)的精细构型,并以自然界生物体结构作为模板,制备出具有特殊结构和功能的材料。这为当今许多领域的科学研究提供了丰富的灵感和启发。近年来,基于生物精细构型的光能转换遗态材料发展迅速,在光电催化及光热领域取得了丰硕的成果。受自然界中的光合作用启发,可通过光催化反应将太阳能转换为化学能。具有三维分级结构的材料的各向异性强、反应接触面积大、微纳米孔多,能够有效增强半导体催化剂的电学、光学特性和催化性能。以树叶、蝴蝶等生物为模板的微纳多孔结构材料提高了催化剂对入射光的吸收,同时也为水分解反应提供了更多的反应位点,其产氢性能比普通构型的材料提高了数倍。同时,在光热水蒸发系统中,木材、蝶翅、莲蓬等模板由于快速的吸水能力、高效的光吸收和光增强能力以及良好的隔热性能,其与金属纳米颗粒的复合材料具有优异的光热蒸发速率与光热转换效率。本文从光催化水分解与光热水蒸发两个领域的应用方面,分别介绍了基于树叶、蝴蝶、硅藻等天然生物精细分级结构的高效太阳能转换材料的构筑及应用,对设计、制备具有分级微纳构型的光能转换材料提供一定的理论参考和借鉴意义。 展开更多

关键词 太阳能转换 生物精细构型 光催化 光热转换

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Al-Mg-Sc粉末激光增材修复6061-T6铝合金组织及其性能研究 被引量：1

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作者 袁晓星 折洁 +3 位作者 任欣 祝弘滨 徐荣 李瑞迪 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2594-2605,共12页

采用激光增材修复技术对预制槽的6061-T6铝合金进行修复实验,利用光学显微镜、能谱分析仪和扫描电子显微镜等观察Al-Mg-Sc激光增材修复6061-T6铝合金不同区域的微观组织,利用室温拉伸机和显微硬度计对不同热处理前后试样的力学性能进行... 采用激光增材修复技术对预制槽的6061-T6铝合金进行修复实验,利用光学显微镜、能谱分析仪和扫描电子显微镜等观察Al-Mg-Sc激光增材修复6061-T6铝合金不同区域的微观组织,利用室温拉伸机和显微硬度计对不同热处理前后试样的力学性能进行研究。研究结果表明:修复部位无裂纹、界面熔合不良等严重缺陷,存在少量的气孔,孔隙率为0.21%。修复区中晶粒均为等轴晶,且晶粒内存在较多的Al3(Sc,Zr)粒子,起到细化晶粒的作用。部分熔化区由于靠近基体,温度梯度较大,晶粒形态为垂直界面生长的外延柱状晶。热影响区中原本细小的β’’强化相在修复过程中受到激光热循环作用后生长为粗大的β(Mg2Si)平衡相,发生过时效“软化”现象,导致其强度和硬度急剧下降,维氏硬度最低为58。修复试样的抗拉强度为200 MPa,伸长率为8.0%,分别为基体的68.97%和49.38%;进行人工时效处理后二者变化不大。当修复试样经过固溶和人工时效处理后,其各项力学性能均有所提高,其中抗拉强度286 MPa,伸长率为11.8%,分别为基体的98.62%和72.84%。 展开更多

关键词 激光增材修复 6061-T6 热处理 显微组织 力学性能

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铝镁钪锆铝合金粉末激光增材修复 7B05铝合金显微组织及力学性能研究 被引量：3

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作者 折洁 祝弘滨 +3 位作者 邱莹 王行涛 刘昱 龚明 《现代城市轨道交通》 2022年第5期87-93,共7页

本研究以铝镁钪锆铝合金专用粉末作为激光增材修复技术的应用材料,修复列车用7B05铝合金上的V型坡口。文章分析在激光增材修复过程中基体区、热影响区、修复区及成形区的显微组织及显微硬度演变趋势,并在此基础上对修复试样进行室温拉... 本研究以铝镁钪锆铝合金专用粉末作为激光增材修复技术的应用材料,修复列车用7B05铝合金上的V型坡口。文章分析在激光增材修复过程中基体区、热影响区、修复区及成形区的显微组织及显微硬度演变趋势,并在此基础上对修复试样进行室温拉伸性能检测。结果表明,使用铝镁钪锆铝合金粉末激光增材修复7B05铝合金时,基体与修复区界面结合性良好,在修复区内部存在少量气孔;力学性能结果显示,激光增材修复制件抗拉强度达7B05铝合金锻件标准的80%以上。 展开更多

关键词 轨道交通 铝镁钪锆铝合金粉末 激光增材修复 7B05铝合金 显微组织 力学性能

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3D打印在轨道交通领域的研究现状及展望 被引量：15

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作者 曹金 祝弘滨 +1 位作者 鲍飞 刘昱 《机车车辆工艺》 2018年第3期10-11,共2页

目前,轨道交通行业正在以构建快速、柔性制造模式和开发轻量化、绿色化产品为目标,积极探索将3D打印技术应用于产品备品备件、车辆铸件产品用铸型以及复杂高性能结构件的开发和制造过程中。文中分析了主流3D打印技术的技术特色和用途,... 目前,轨道交通行业正在以构建快速、柔性制造模式和开发轻量化、绿色化产品为目标,积极探索将3D打印技术应用于产品备品备件、车辆铸件产品用铸型以及复杂高性能结构件的开发和制造过程中。文中分析了主流3D打印技术的技术特色和用途,归纳了现阶段轨道交通领域3D打印技术的应用研究工作,并对急需解决的关键问题以及应用前景进行了展望。 展开更多

关键词 3D打印 轨道交通 备品备件 铸造模具 复杂结构件

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