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基于舱外航天服头盔面窗透明件的边缘复合连接技术研究
1
作者 马加炉 黄庆伟 +3 位作者 李元丰 姚丽坤 陈书赢 李少松 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第1期23-28,共6页
舱外航天服头盔为多层面窗结构,压力防护是其首要的防护功能,面窗与金属盔壳之间的连接方式是关键。基于舱外服头盔面窗为聚碳酸酯基材、非规则曲面、端口弧线闭合、薄壁透明等结构特点,提出了一种聚碳酸酯面窗透明件的边缘复合连接方式... 舱外航天服头盔为多层面窗结构,压力防护是其首要的防护功能,面窗与金属盔壳之间的连接方式是关键。基于舱外服头盔面窗为聚碳酸酯基材、非规则曲面、端口弧线闭合、薄壁透明等结构特点,提出了一种聚碳酸酯面窗透明件的边缘复合连接方式,并开展了结构设计、仿真分析、原理样机研制、试验验证等工作,研究结果表明:该复合连接结构稳定可靠,性能满足应用要求。 展开更多
关键词 舱外航天服 头盔面窗 聚碳酸酯 透明件 边缘复合连接
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高熵合金涂层制备及其应用的研究进展 被引量：12
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作者 赵钦 马国政 +3 位作者 王海斗 李国禄 陈书赢 周羊羊 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期65-71,共7页
高熵合金涂层又称多主元合金涂层,是一种新型合金涂层。受高熵效应的影响,涂层的组织结构主要由单一的BCC、FCC或者HCP固溶体相构成,且易于形成非晶、纳米晶和纳米复合物,呈现出优异的综合力学性能、抗高温氧化性能、耐辐射性能和生物... 高熵合金涂层又称多主元合金涂层,是一种新型合金涂层。受高熵效应的影响,涂层的组织结构主要由单一的BCC、FCC或者HCP固溶体相构成,且易于形成非晶、纳米晶和纳米复合物,呈现出优异的综合力学性能、抗高温氧化性能、耐辐射性能和生物兼容性能等,具有重要的研究价值和应用前景。分别从涂层的主元数量和位形熵值两方面对高熵合金涂层的概念进行了阐述,比较分析了热喷涂、激光熔覆以及物理气相沉积等几类常用的高熵合金涂层制备工艺的优点和不足,总结了高熵合金涂层的工业应用现状,最后指出了高熵合金涂层在目前的研究中存在的问题并展望了其未来的发展方向。 展开更多
关键词 高熵合金涂层 多主元合金涂层 激光熔覆 热喷涂 物理气相沉积
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等离子喷涂用Y_2O_3稳定ZrO_2空心球形粉末制备技术及涂层性能的研究现状 被引量：2
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作者 赵钦 马国政 +3 位作者 王海斗 李国禄 陈书赢 刘明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第15期60-67,共8页
原始粉末是影响等离子喷涂热障涂层组织结构和性能的主要因素之一。Y_2O_3稳定ZrO_2(Yttria stabilized zirconia,YSZ)空心球形粉末综合了熔融破碎粉末的预合金化效果好和团聚烧结粉末的流动性好的优点。采用该粉末制备的YSZ热障涂层的... 原始粉末是影响等离子喷涂热障涂层组织结构和性能的主要因素之一。Y_2O_3稳定ZrO_2(Yttria stabilized zirconia,YSZ)空心球形粉末综合了熔融破碎粉末的预合金化效果好和团聚烧结粉末的流动性好的优点。采用该粉末制备的YSZ热障涂层的隔热性能、抗热震性能以及抗烧结性能等均显著提高,是目前综合性能最为优异的热障涂层之一。结合国内外研究情况,文章主要介绍了喷雾干燥法、等离子球化法以及模板法制备等离子喷涂用YSZ空心球形粉末的原理和优缺点;同时,对等离子喷涂过程中YSZ空心球形粉末熔滴的飞行特性、铺展凝固行为以及YSZ空心球形粉末制备涂层组织结构及性能的研究进行了概述;最后,指出了目前研究中存在的问题并对其未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 等离子喷涂 热障涂层 Y2O3稳定ZrO2 空心球形粉末
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热喷涂层孔隙及对涂层性能影响的研究现状 被引量：14
4
作者 周羊羊 马国政 +4 位作者 王海斗 李国禄 陈书赢 王海军 刘明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第17期90-96,119,共8页
孔隙是热喷涂层的一种重要结构缺陷,热喷涂层孔隙率是表征涂层致密程度的重要指标,也是评价涂层质量优劣的重要标准。孔隙率的高低直接影响涂层的服役性能,将涂层孔隙率控制在一定范围内,对提高涂层使用寿命、增强涂层的防护性能具有重... 孔隙是热喷涂层的一种重要结构缺陷,热喷涂层孔隙率是表征涂层致密程度的重要指标,也是评价涂层质量优劣的重要标准。孔隙率的高低直接影响涂层的服役性能,将涂层孔隙率控制在一定范围内,对提高涂层使用寿命、增强涂层的防护性能具有重要意义。总结了热喷涂层孔隙的形成机理、热喷涂层孔隙形成的影响因素、涂层孔隙率的测试方法,阐述了热喷涂层孔隙对涂层隔热性能、力学性能、腐蚀性能的影响,并展望了该领域未来的重点研究方向。 展开更多
关键词 孔隙率 形成机理 隔热性能 力学性能 腐蚀性能 热喷涂
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热喷涂成形过程热量累积行为与温度控制研究现状 被引量：5
5
作者 丁述宇 马国政 +4 位作者 陈书赢 何鹏飞 王译文 王海斗 徐滨士 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第21期3644-3653,共10页
热喷涂技术作为零部件表面强化的重要技术,在提升零部件耐磨、耐腐蚀、耐高温等综合性能,延长零部件的使用寿命等方面发挥着重要作用。但热喷涂成形过程中焰流温度高、能量密度集中易使涂层/基体体系累积大量热量,进而导致涂层出现热裂... 热喷涂技术作为零部件表面强化的重要技术,在提升零部件耐磨、耐腐蚀、耐高温等综合性能,延长零部件的使用寿命等方面发挥着重要作用。但热喷涂成形过程中焰流温度高、能量密度集中易使涂层/基体体系累积大量热量,进而导致涂层出现热裂纹甚至开裂、剥落等现象,降低涂层的服役可靠性和缩短涂层的工作寿命。针对热量累积造成涂层质量下降的问题,目前研究焦点为探究热喷涂成形过程热量累积行为并对涂层/基体体系进行温度场监控,以掌握体系温度场动态变化过程。根据体系热量累积规律,调节喷涂工艺参数并加载冷媒介质来实现涂层成形过程的温度控制是提升涂层成形质量的重要方法,为涂层成形过程创造良好的外界环境,解决涂层/基体热量累积的难题。近年来研究人员综合应用数值模拟与实验测试方法探究热喷涂成形过程中涂层/基体体系热量累积行为,研究其温度演变规律。基于数值模拟高效率、形象直观的特点,研究静态喷枪在不同喷涂距离、不同基体物性参数等条件下基体表面与截面温度场分布。在此基础上,研究动态喷枪不同加热运动轨迹对体系热量累积的影响,以及考虑涂层动态逐层搭接堆垛过程体系的温度变化。本文还归纳了多种测温设备在基体/涂层体系温度测量中的适用性及优缺点。还有学者分析了喷枪移动速度与运动轨迹对体系热量累积的影响,并力图通过控制喷涂工艺使体系温度处于合适范围。在综合对比压缩空气冷却、水冷却与干冰喷射冷却等不同冷媒介质对体系温度控制优缺点的基础上,提出干冰冷却具有洁净与散热的双重作用,可大幅度提升涂层的综合性能。本文归纳了热喷涂成形过程热量累积行为与温度控制的研究现状,其中热量累积行为研究主要通过数值模拟与实验测试进行,而温度控制主要是基于喷涂工艺优化与采用合适的冷媒介质冷却展开,分析了目前理论研究与实验测试中的不足。总体上,数值模拟在预测喷涂成形过程中涂层/基体体系的温度场演变规律,特别是针对喷涂件形状不规则或喷枪运动轨迹复杂的场合具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 热喷涂 热量累积 温度控制 数值模拟 冷媒介质
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Ti_4O_7功能陶瓷材料研究与应用现状 被引量：5
6
作者 王译文 王海斗 +3 位作者 马国政 陈书赢 何鹏飞 丁述宇 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期143-151,共9页
TinO2n-1是一类应用前景广阔、极具研究价值的高性能导电陶瓷材料。它具有独特的物理、化学和电化学性能,晶体结构中的氧缺陷除了使其拥有自身的陶瓷特性外,还赋予其类金属的导电性能,打破了其因导电性能差而限制陶瓷材料的进一步推广... TinO2n-1是一类应用前景广阔、极具研究价值的高性能导电陶瓷材料。它具有独特的物理、化学和电化学性能,晶体结构中的氧缺陷除了使其拥有自身的陶瓷特性外,还赋予其类金属的导电性能,打破了其因导电性能差而限制陶瓷材料的进一步推广应用。Ti_4O_7是TinO2n-1中导电性能最佳的材料,同时它还拥有诸多优异的性质如敏锐的光响应能力、较强的耐酸腐蚀性和较好的电化学稳定性,这些独特的性质引起了材料研究者对其的高度关注,并将其广泛应用于电化学、热电材料、储能材料、光催化降解等领域。目前,研究人员基于Ti_4O_7的电子导电性和化学稳定性,主要将其用作电池电极和电催化载体材料,生产工艺已逐渐成熟并实现商业化。然而,Ti_4O_7的生产制备工艺还存在许多不足。粒径大小、孔隙率和结晶程度等因素均会对Ti_4O_7的性能产生影响。工业上主要采用高温还原钛源前驱体的方法,经过高温处理后的Ti_4O_7通常存在颗粒团聚、烧结严重、比表面积大的问题,这严重影响了Ti_4O_7的性能。为解决高温处理引发的固有问题,研究人员在制备工艺的设计优化方面不断进行尝试,在优化高温合成方法的同时,也探索了一些中低温合成制备途径,但依旧存在产物纯度不高、生产能耗大等问题,工艺细节还需深入研究。目前制备工艺的主要研究方向为:(1)提高制备产物的纯度;(2)细化晶粒,控制粉体粒径大小;(3)制备出形貌可控的粉体。针对Ti_4O_7制备过程中出现的问题,研究人员不断引入新技术。在溶胶凝胶法的基础上利用静电纺丝技术制备出高比表面积的核壳结构中空管道材料,烧结温度降低了近20%;首次采用微波辐射的加热方式,微波下辐射30 min即可制备出形貌可控的Ti_4O_7。近两年,随着研究的不断深入,Ti_4O_7的各项优异性能得到了进一步开发和应用,在锂离子电池、锂硫电池、金属-空气电池、燃料电池中表现出更卓越的快速充放电性能和循环稳定性,并在储能材料、热电材料和光电材料等新能源领域得到了应用。本文介绍了Ti_4O_7的组成结构和理化性质,归纳了Ti_4O_7陶瓷的主要制备工艺及典型应用,分析总结了各类制备工艺的优缺点和应用需求,并对本领域今后的热点研究方向和发展趋势进行了展望,为Ti_4O_7功能陶瓷材料的推广应用提供了参考。 展开更多
关键词 Ti4O7功能材料 导电陶瓷 微观结构 电极 电催化载体 热电材料 锂硫电池 燃料电池
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等离子喷涂层微观成形过程数值模拟研究现状 被引量：1
7
作者 丁述宇 马国政 +4 位作者 徐滨士 王海斗 陈书赢 何鹏飞 王译文 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1889-1896,1918,共9页
等离子喷涂具有焰流温度高、粒子速度快、能量密度高等特点,是零件表面强化和再制造常用的表面工程技术之一,在耐磨、防腐、热障等诸多领域具有重要应用。涂层的质量往往决定零件的服役性能和使用寿命。等离子喷涂层的成形质量受众多喷... 等离子喷涂具有焰流温度高、粒子速度快、能量密度高等特点,是零件表面强化和再制造常用的表面工程技术之一,在耐磨、防腐、热障等诸多领域具有重要应用。涂层的质量往往决定零件的服役性能和使用寿命。等离子喷涂层的成形质量受众多喷涂要素和工艺参数的交叉耦合作用。传统优化喷涂工艺的方法是依据实践经验确定主要工艺参数的可行域,然后反复进行工艺参数调节和涂层性能验证来获得相对合适的工艺参数,这种方式存在成本高、效率低、可靠性差的缺陷。数值模拟作为一种新兴的科学研究方法,在等离子喷涂领域不仅有助于优化喷涂工艺参数,而且有助于深入理解喷涂成形原理和涂层微观构筑过程。研究者们借助数值模拟手段,探究等离子喷涂过程的微观机理,模拟实验中无法观测瞬时、高速的现象,并且指导优化喷涂工艺参数,改善喷枪机械结构,在提升涂层质量与性能上发挥重要作用。本文总结了数值模拟中有限元模拟的研究步骤,综述了近年来国内外数值模拟在等离子喷涂层微观成形过程应用的研究现状。在等离子射流形成的数值模拟中,研究领域从单一物理场转化为多物理场耦合,能较为准确地把握等离子喷枪中复杂的物理现象;其数值模拟范围主要包括等离子射流的温度场模拟、湍流模拟与电磁特性模拟等。在喷涂粒子与射流交互作用数值模拟中,研究者结合实验探究喷涂粒子与大气物性参数对飞行过程的影响,获取最佳的喷涂距离、送粉管角度等工艺参数;其数值模拟范围包括等离子射流中粒子加速过程模拟、加热过程模拟、飞行轨迹和空间分布模拟。在喷涂粒子铺展凝固过程的数值模拟中,将瞬时、高速的铺展凝固过程形象化,掌握基体与大气物性参数对该过程的影响。其数值模拟范围包括粒子撞击铺展过程模拟与凝固生长过程模拟。本文针对模拟过程中存在的湍流模型不够准确,飞行粒子的蒸发与破碎现象研究不够深入,以及多个粒子搭接堆垛成形过程探索较少等问题,展望了数值模拟在等离子涂层微观成形过程的研究方向,并提出基于喷涂成形过程数值模拟建立涂层虚拟成形系统的构想。 展开更多
关键词 等离子喷涂 涂层成形 数值模拟 飞行粒子 传热传质
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8
作者 王海斗 懂丽虹 +3 位作者 邢志国 马国政 底月兰 陈书赢 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期13-13,共1页
等离子喷涂作为一类重要的材料表面强化及损伤修复技术,已逐渐形成了封严、绝缘、防污、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、隐身吸波等多种涂层体系,在机械零部件的设计制造及再制造中具有广泛的应用前景。微观上来看,等离子喷涂涂层是由大量扁... 等离子喷涂作为一类重要的材料表面强化及损伤修复技术,已逐渐形成了封严、绝缘、防污、耐磨损、耐腐蚀、耐高温、隐身吸波等多种涂层体系,在机械零部件的设计制造及再制造中具有广泛的应用前景。微观上来看,等离子喷涂涂层是由大量扁平粒子粘接成片,堆垛成层所形成的。 展开更多
关键词 等离子喷涂 图片 封面 机械零部件 修复技术 表面强化 涂层体系 喷涂涂层
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