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医用材料聚醚醚酮等离子喷涂表面改性研究进展 被引量：2
1
作者 胡峰帆 范秀娟 +4 位作者 彭峰 邓春明 刘敏 曾德长 宁成云 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期53-62,共10页
聚醚醚酮材料(PEEK)具有良好的生物相容性、化学稳定性、X射线可穿透性及优异的力学性能,广泛用于创伤、脊柱和关节等生物医疗领域。然而,PEEK属于生物惰性材料,其骨整合性不足,这在一定程度上限制了该材料在骨修复与替换等领域的发展... 聚醚醚酮材料(PEEK)具有良好的生物相容性、化学稳定性、X射线可穿透性及优异的力学性能,广泛用于创伤、脊柱和关节等生物医疗领域。然而,PEEK属于生物惰性材料,其骨整合性不足,这在一定程度上限制了该材料在骨修复与替换等领域的发展和应用。等离子喷涂技术由于工艺简单、经济,喷涂涂层的黏结强度高等特点,是解决聚醚醚酮材料骨整合能力不足的重要表面涂层改性技术。首先,简述了等离子喷涂工艺的涂层沉积机理,并分别对等离子喷涂钛以及羟基磷灰石两种常用涂层进行了介绍;其次,从不同喷涂工艺以及喷涂参数对涂层的影响出发,详细介绍了近几年对PEEK基等离子喷涂涂层的结合强度等机械性能的最新研究进展,并对等离子喷涂过程对PEEK基体的机械强度、疲劳强度、热性能和化学降解等初始性能影响进行了总结与评价,详细介绍了PEEK基等离子喷涂涂层体内外生物性能的最新研究进展;最后,展望了等离子喷涂改性PEEK基材料的临床应用前景,以期为未来设计新型PEEK基生物材料提供理论指导。 展开更多
关键词 聚醚醚酮 等离子喷涂 机械性能 生物性能
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基于3D打印技术的甲烷水蒸气重整研究
2
作者 李聪 余冉 +3 位作者 刘太楷 邓春明 邓畅光 刘敏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期36-44,共9页
天然气(主要成分为甲烷)重整是天然气高效清洁利用的重要途径,重整获得富含氢气的重整气,可供固体氧化物燃料电池进行高效发电。甲烷水蒸气重整需要反应器以及负载其上的重整催化剂,基于3D打印技术的多孔结构具有良好的耐高温、抗氧化... 天然气(主要成分为甲烷)重整是天然气高效清洁利用的重要途径,重整获得富含氢气的重整气,可供固体氧化物燃料电池进行高效发电。甲烷水蒸气重整需要反应器以及负载其上的重整催化剂,基于3D打印技术的多孔结构具有良好的耐高温、抗氧化和结构稳定性等特点,负载Ni基催化剂用于甲烷催化重整可有效提升反应器稳定性,但相关研究较少。采用浸渍法将Ni-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3)催化剂负载于3D打印制备的多孔结构和金属泡沫反应器,通过催化剂形貌、分布规律、相结构以及热稳定性的表征,研究了重整反应温度、浆料配比、反应器结构等因素对甲烷水蒸气重整效果的影响。结果显示,催化剂的最佳配比是PVA含量为3.5%(若无特殊说明,均为质量分数),Ni含量为19%,CeO_(2)和γ-Al_(2)O_(3)的含量分别为16%和2.5%。重整测试结果表明,负载催化剂前,重整反应温度低于700℃时,Inconel625和泡沫Ni多孔反应器重整得到的氢气浓度均低于13%(体积分数),而重整反应温度高于800℃时,Inconel625和泡沫Fe多孔反应器重整效果接近,但Inconel625稳定性优于泡沫Fe;负载催化剂后,NCA-I(Inconel625)样品始终表现出低于NCA-N(泡沫Ni)和NCA-F(泡沫Fe)的重整性能,这主要是因为NCA-I含有较多的Cr元素,高温下Cr氧化生成Cr2O3氧化膜,阻碍了反应气和Ni的接触,但测试后NCA-I样品表现出优异的稳定性,无明显脆化和断裂现象,可有效提升重整反应器的稳定性。 展开更多
关键词 甲烷水蒸气重整 反应器 催化剂 Ni-CeO_(2)/γ-Al_(2)O_(3) 3D打印
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AlWCrNiMo高熵涂层的阻扩散性能研究
3
作者 张浩 李小亚 +5 位作者 王禄越 苏一凡 唐鹏 任耀 黄宏军 石倩 《表面技术》 北大核心 2025年第2期127-136,共10页
目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrN... 目的解决NiAlHf涂层和镍基高温合金元素互扩散造成的抗氧化性能衰减问题。方法采用磁控溅射技术在NiAlHf涂层与镍基高温合金N5之间沉积一层AlWCrNiMo高熵涂层作为扩散阻挡层,通过静态高温氧化测试和表征分析来评估涂层性能。结果AlWCrNiMo具有单一的面心立方晶体结构,结构致密且与N5基体、NiAlHf面层结合良好。在1100℃恒温氧化25 h后,无扩散障试样(NN)出现了连续的γ'-Ni3Al贫铝区,而有扩散障试样(NAN)的扩散阻挡层较好地抑制了这种扩散现象。NAN试样的互扩散区+二次反应区(IDZ+SRZ)宽度为19.2μm,远小于NN试样的30μm。然而随着氧化时间的延长,NAN试样的阻挡性能发生衰减。50 h之后NAN试样的二次反应区(SRZ)宽度大于NN试样;100 h后扩散障被逐渐消耗变薄,200 h时彻底分解。结论1100℃恒温氧化25 h后,AlWCrNiMo高熵扩散障明显减缓了元素扩散,氧化50 h后,高熵合金中分解的W和Mo元素在一定程度上促进了TCP相的析出。在氧化初期,NAN试样优先实现了暂态氧化铝到稳态氧化铝的转变,为基体提供了良好的保护,其增重明显小于单一NN试样。 展开更多
关键词 抗高温氧化涂层 AlWCrNiMo高熵涂层 阻扩散行为 抗氧化性能 氧化增重 元素互扩散
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铝-氮化硼粉末复合形式对大气等离子喷涂涂层组织及磨损性能的影响研究
4
作者 王玉江 潘王帅 +1 位作者 王旭东 杨焜 《表面技术》 北大核心 2025年第7期247-259,共13页
目的研究团聚型(Al-hBN)、镶嵌型(CuAl-hBN)、hBN包Al型(hBN/Al)和Al包hBN型(Al/hBN)等4种不同复合形式的粉末在焰流中的熔化行为,以及对涂层组织和性能的影响。方法采用胶黏团聚工艺制备粉末,采用XRD进行物相分析,采用SEM对粉体和涂层... 目的研究团聚型(Al-hBN)、镶嵌型(CuAl-hBN)、hBN包Al型(hBN/Al)和Al包hBN型(Al/hBN)等4种不同复合形式的粉末在焰流中的熔化行为,以及对涂层组织和性能的影响。方法采用胶黏团聚工艺制备粉末,采用XRD进行物相分析,采用SEM对粉体和涂层进行微观分析,采用倒置金相显微镜表征孔隙,采用洛氏硬度仪测量涂层的表面硬度,采用氮氧仪测量hBN烧损率,采用高温摩擦磨损试验机对可磨耗性能进行表征。结果Al-hBN粉末粒度较小,流动性较差;CuAl-hBN的粉末粒度较大,松装密度较高,流动性较好;hBN/Al粉末粒度大且均匀,球形度高,流动性极佳;Al/hBN粉末粒度分布范围宽,松装密度低,流动性较差。在喷涂过程中,Al-hBN粉末熔化充分,涂层的孔隙率较低,硬度较高;CuAl-hBN粉末中枝晶状Cu有效保护了hBN,使得涂层中hBN含量增加,且分布均匀;hBN/Al中的hBN烧损率高,含量降低,涂层中的未熔化颗粒较多;Al/hBN粉末中的hBN作为核心被保护,烧损率低,含量高。在可磨耗性能方面,CuAl-hBN涂层以叶片摩擦磨损为主,同时伴随着黏着磨损,其余3种涂层与TC4以黏着磨损为主。结论采用Al/hBN粉末制备的涂层质地软,孔隙率较小,hBN含量较高;在与TC4摩擦销对磨过程中,其黏附量最低,磨痕较平整,可磨耗性能优异。相关结果可为粉末及涂层制备工艺的优化提供有价值的参考,有助于提升涂层的性能和应用效果。 展开更多
关键词 铝-氮化硼 粉末粒径 复合形式 孔隙率 硬度 hBN烧损率 可磨耗性 大气等离子喷涂
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基于DIW工艺的ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料可打印性能研究 被引量：3
5
作者 吴洋洋 罗永皓 +3 位作者 伍尚华 李艳辉 张欣悦 马文有 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期115-122,共8页
针对ZrO_(2)材料应用于手机背板以及其他3C电子产品的需求,以氧化锆作为分散相,PDMS作为连续相,将墨水直写工艺与该复合陶瓷材料的成型制备方法相结合,研究ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料的可打印性能。在试验研究中,对不同分散相含量的浆料... 针对ZrO_(2)材料应用于手机背板以及其他3C电子产品的需求,以氧化锆作为分散相,PDMS作为连续相,将墨水直写工艺与该复合陶瓷材料的成型制备方法相结合,研究ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料的可打印性能。在试验研究中,对不同分散相含量的浆料进行流变测试,测试结果表明配制的浆料具有非牛顿流体特性,当ZrO_(2)体积分数在25%~30%时,浆料用于墨水直写打印时较易挤出且成型较好,此时浆料的储能模量在10^5~10^6Pa,临界屈服应力在142~264 Pa。在此基础上,研究了不同配比、针头直径与挤出速度对挤出纤维形貌的影响,结果表明纤维膨胀比与变形比随着分散相含量的增加而减少,随着针头直径与挤出速度的增加而增加;在低分散相含量时更容易达到材料的临界屈服应力,纤维膨胀比和变形比大,纤维表面缺陷少,高分散相含量时材料强度提高,纤维膨胀比和变形比低,但较难挤出,且容易出现熔体破裂现象。当ZrO_(2)体积分数为28%,针头直径为1 mm,挤出速度为6 mm/s时纤维成型质量最优,表明ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料可用于墨水直写工艺,从而为后续陶瓷构件的制造奠定基础。 展开更多
关键词 墨水直写工艺(DIW) 氧化锆陶瓷 非牛顿流体 流变分析 挤出可打印性能
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用于热障涂层的锆酸钆材料研究进展 被引量：7
6
作者 赵泓旭 邓春明 +2 位作者 付朗 邓子谦 陈小龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期116-128,共13页
为了满足新型航空发动机的性能要求,需要开发出能在超高温条件下服役的热障涂层材料。近年来已有多种陶瓷材料被证实在热障涂层领域具有发展前景,在这之中,稀土锆酸盐材料有着高温下热导率较低与稳定性良好的特点,其中又以锆酸钆材料的... 为了满足新型航空发动机的性能要求,需要开发出能在超高温条件下服役的热障涂层材料。近年来已有多种陶瓷材料被证实在热障涂层领域具有发展前景,在这之中,稀土锆酸盐材料有着高温下热导率较低与稳定性良好的特点,其中又以锆酸钆材料的热导率最低,热膨胀系数最高。概述了锆酸钆材料的结构特点,对其在高温下发生的有序无序转变进行了介绍,总结了原因及变化规律。简要分析了与其他材料相比,锆酸钆材料具有良好热性能的原因;归纳了粉末制备过程中常用的两种方法:固相法与液相法,在此基础上,总结了近年来不同制备方法与粉末团聚过程中工艺与参数的研究现状;最后,提出了锆酸钆材料在实际应用到热障涂层时存在的缺陷:断裂韧性与热膨胀系数较低,这就导致了单层锆酸钆涂层成形难度大,热循环寿命低。针对这一问题,重点综述了国内外对锆酸钆材料及热障涂层的改性方法,主要有掺杂改性、材料复合、涂层结构设计以及涂层制备技术,同时展望了新型热障涂层材料结合先进制备技术的发展趋势。 展开更多
关键词 热障涂层 锆酸钆 粉末制造 材料改性 涂层结构 等离子喷涂-物理气相沉积
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冷喷涂CoNiCrAlY涂层的高温硬度及摩擦磨损性能研究
7
作者 孙训东 孙文 +5 位作者 黄继波 黄仁忠 郑志刚 江柱中 云海涛 汪云程 《热加工工艺》 北大核心 2025年第2期22-27,共6页
研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及... 研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术,使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层,并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及孔隙率进行了表征。分析了热处理后涂层的高温硬度和高温摩檫学性能。结果表明:冷喷涂可制备界面结合良好、组织致密的CoNiCrAlY涂层,涂层孔隙率约为0.3%,硬度约为600 HV0.3;真空扩散热处理可以有效降低涂层的孔隙率和显微硬度;随着测试温度的升高(800、900和1000℃),涂层的显微硬度逐渐降低;随着测试温度的升高,涂层的摩擦系数与磨损率也逐渐降低。因此,该涂层具有良好的高温耐磨性。 展开更多
关键词 高压冷喷涂 CoNiCrAlY涂层 显微组织 高温硬度 高温摩擦磨损
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碱式电解水非贵金属阴极材料研究进展 被引量：1
8
作者 王俊如 刘太楷 +3 位作者 宋嘉薇 王先彬 邓春明 王寅霄 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期572-579,共8页
碱式电解水是最成熟的电解水制氢技术,由于采用非贵金属催化剂,因此成本较低,已被广泛应用。但非贵金属催化剂的采用,导致其电解效率和工作电流密度偏低,限制了其发展和应用。因此本文主要综述了通过氮化、磷化、硫化以及合金化,有效提... 碱式电解水是最成熟的电解水制氢技术,由于采用非贵金属催化剂,因此成本较低,已被广泛应用。但非贵金属催化剂的采用,导致其电解效率和工作电流密度偏低,限制了其发展和应用。因此本文主要综述了通过氮化、磷化、硫化以及合金化,有效提高元素催化活性,从而获得高性能催化材料的方法。而应用密度泛函理论可对催化材料进行设计,更加高效便捷的获得高活性催化材料。最后,对碱式电解水非贵金属阴极材料的未来发展方向做出了总结。 展开更多
关键词 过渡金属 催化剂 析氢反应 制氢 碱式电解水 材料设计
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过渡族金属及其化合物碱性电解水析氧催化剂研究进展
9
作者 王见 刘太楷 +3 位作者 丁茯 刘红消 邓春明 廖汉林 《太阳能学报》 北大核心 2025年第5期62-72,共11页
该文主要从电解水制氢技术的发展现状、电解水析氧机理以及析氧催化材料等方面进行探讨和分析,通过过渡族金属元素催化材料OER性能的分析,对催化剂设计和制备中存在的不足进行深入地探讨,为低成本、高性能的催化剂材料开发提供依据。
关键词 碱性电解水 析氧反应 OER机理 OER催化剂 过渡族金属
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固体氧化物燃料电池Fe-Cr金属支撑体研究进展
10
作者 朱志刚 宋琛 +5 位作者 董东东 刘太楷 文魁 邓畅光 宁洪龙 刘敏 《材料导报》 北大核心 2025年第20期138-147,共10页
金属支撑型固体氧化物燃料电池具有启动速度快、机械强度高、成本低廉等优点,在移动领域和固定式发电系统具有极大的应用前景。Fe-Cr合金因良好适配性和高性价比成为常用的金属支撑体材料,然而其在高温工况下氧化腐蚀、元素互扩散、与... 金属支撑型固体氧化物燃料电池具有启动速度快、机械强度高、成本低廉等优点,在移动领域和固定式发电系统具有极大的应用前景。Fe-Cr合金因良好适配性和高性价比成为常用的金属支撑体材料,然而其在高温工况下氧化腐蚀、元素互扩散、与陶瓷发电层热膨胀系数不匹配等问题影响电池的输出性能和长期稳定性。本综述主要归纳了Fe-Cr支撑体性能的影响因素和改性方法,首先介绍了常用材料的特点以及决定热膨胀系数的关键因素,讨论了金属支撑体的高温力学性能及其调控手段,分析了支撑体结构设计对电池输出性能的影响;然后总结了制备工艺与多孔支撑体微观组织的关系,阐述了Fe-Cr金属支撑体氧化行为和元素扩散问题及其解决措施。最后展望了Fe-Cr金属支撑体存在问题和发展趋势,为高功率、长寿命电池研发优化提供思路。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 Fe-Cr金属支撑体 材料与结构 制备工艺 氧化及元素扩散
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不锈钢表面冷喷涂铜涂层制备及性能研究 被引量：3
11
作者 张龙龙 黄继波 +4 位作者 李德元 邓春明 黄仁忠 张楠楠 谢迎春 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期404-411,429,共9页
目的通过工艺的匹配优化,采用冷喷涂技术在不锈钢表面制备高结合强度铜涂层,并研究热处理工艺对不锈钢表面冷喷涂铜涂层组织及性能的影响规律。方法分别以高纯氮气和氦气作为加速气体,通过冷喷涂技术,在1 mm厚的304不锈钢基体表面制备... 目的通过工艺的匹配优化,采用冷喷涂技术在不锈钢表面制备高结合强度铜涂层,并研究热处理工艺对不锈钢表面冷喷涂铜涂层组织及性能的影响规律。方法分别以高纯氮气和氦气作为加速气体,通过冷喷涂技术,在1 mm厚的304不锈钢基体表面制备铜涂层。采用光学显微镜(OM)对涂层的孔隙率及微观组织结构进行表征。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对涂层拉伸断面结构进行分析。借助维氏显微硬度仪、万能拉伸试验机和涡流导电仪测试分析退火热处理工艺对不锈钢基体表面冷喷涂铜涂层硬度、结合强度和电导率的影响规律。结果利用氮气作为加速气体,在薄304不锈钢基体上获得铜涂层困难,涂层形成后,易发生整体剥落。使用氦气作为加速气体,可在薄304不锈钢板表面成功制备结合强度高于81.7 MPa、硬度为99.6HV0.1、孔隙率小于0.1%的高致密铜涂层。退火热处理引起涂层组织再结晶,可显著消除冷喷涂过程中的加工硬化影响。随着热处理温度从300℃上升到500℃,涂层硬度由99.6HV0.1下降至63.7HV0.1。退火温度为400℃时,涂层导电率最优(93.94%IACS)。当热处理温度升高到500℃,涂层导电率异常下降(89.02%IACS),分析认为过高的热处理温度会造成涂层内部氧扩散偏聚,缺陷增加,导致涂层电导率下降。结论相较于氮气作为加速气体,采用氦气作为加速气体进行冷喷涂,可在薄不锈钢基体上制备的涂层具有高致密度、高结合强度的铜涂层。退火热处理对铜涂层硬度和导电性能的影响较大,涂层经过退火热处理后,电导率可以达到和铸态铜电导率相当的水平。 展开更多
关键词 冷喷涂 铜涂层 结合强度 退火热处理 电导率
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掺硅类金刚石薄膜的HiPIMS-MFMS共沉积制备及其高温摩擦学行为研究 被引量：5
12
作者 陈彦军 苏峰华 +3 位作者 孙建芳 陈泽达 林松盛 李助军 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期18-29,共12页
元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)... 元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、纳米压痕和UMT-TriboLab摩擦试验机等系统分析了Si含量对Si-DLC薄膜的结构、力学性能及不同温度下的摩擦学性能的影响,重点探讨了Si-DLC薄膜在高温下摩擦磨损机制.结果表明:Si-DLC薄膜中Si以四面体碳化硅的形式随机分布于无定型DLC基体中,增强薄膜的韧性.同时,Si掺杂使DLC薄膜向金刚石结构发生转变并显著提高了薄膜的硬度.摩擦结果表明,当Si原子分数为15.38%时,Si-DLC薄膜在常温下的摩擦系数和磨损率最低,同时该薄膜在300℃下能维持在较低的摩擦系数(约0.1),主要是由于Si-DLC薄膜中的四面体碳化硅结构能够提升sp^(3)键的稳定性.此外,Si-DLC薄膜中的Si在高温摩擦时会在对偶球表面形成1层SiO_(2)保护层,减缓Si-DLC薄膜和过渡层的氧化,使得薄膜能够在高温下持续润滑.当Si含量进一步增加时,Si-DLC薄膜的力学性能显著提升,然而其摩擦学性能发生明显降低,主要是当DLC薄膜中的硅含量过高时,大气环境下的高温摩擦使得薄膜内的氧化加剧,过量氧化硅的生成破坏了薄膜结构从而导致摩擦性能下降. 展开更多
关键词 高功率脉冲磁控溅射 类金刚石薄膜 元素掺杂 高温 摩擦磨损
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冷喷涂技术的研究进展与应用 被引量：26
13
作者 黄仁忠 孙文 +2 位作者 郭双全 谢迎春 刘敏 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期16-25,共10页
近年来,冷喷涂技术是一门备受关注的新兴技术,冷喷涂过程中超音速金属粒子以固态形式碰撞基体后产生剧烈的塑性变形从而形成沉积。由于冷喷涂的沉积可以实现连续堆积而逐层增厚,从而使该技术从一种涂层加工技术发展成为一种快速的增材... 近年来,冷喷涂技术是一门备受关注的新兴技术,冷喷涂过程中超音速金属粒子以固态形式碰撞基体后产生剧烈的塑性变形从而形成沉积。由于冷喷涂的沉积可以实现连续堆积而逐层增厚,从而使该技术从一种涂层加工技术发展成为一种快速的增材制造技术。经历了30多年的迅猛发展,冷喷涂技术的研究方向正在从基础理论研究转变到应用开发,其中一些应用已经实现工业化量产。文中介绍了冷喷涂的技术及工程化应用特点,展示了典型冷喷涂涂层性能等基础研究以及冷喷涂涂层应用等开发方面的工作,并且重点介绍了冷喷涂技术在航空航天、能源动力、电子电力、增材制造等领域的应用研究方面所取得的一些新进展。 展开更多
关键词 冷喷涂技术 研究进展 典型冷喷涂涂层 工业化应用
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激光选区熔化适配型铝合金的研究及应用现状 被引量：6
14
作者 常成 郭一帆 +6 位作者 卓伟伟 简光建 周俊 郝晓虎 崔泽琴 刘敏 闫星辰 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2491-2510,共20页
使用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备的铝合金构件具有形状复杂、晶粒细小、力学性能优异等特点,在航天航空、轨道交通等领域有着广泛应用。然而,目前可用于SLM成形的铝合金材料仍面临着可打印种类有限、成形过程易... 使用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备的铝合金构件具有形状复杂、晶粒细小、力学性能优异等特点,在航天航空、轨道交通等领域有着广泛应用。然而,目前可用于SLM成形的铝合金材料仍面临着可打印种类有限、成形过程易产生冶金缺陷等问题,严重制约了SLM高性能铝合金的发展。本文基于承力构件的实际需求,综述了目前适配于SLM技术的铸造铝合金、稀土改性铝合金及铝基复合材料的研究现状,重点从适用于SLM技术的材料设计角度出发,概述所制备材料的独特微观组织及力学性能,并就SLM铝合金部件的国内外应用现状进行总结,点出现阶段SLM铝合金原材料仍多采用传统铸造材料为主的局限性,适于SLM技术的新材料、新产品在标准化以及规模化等方面仍需进一步细化和拓展。 展开更多
关键词 激光选区熔化技术 铝合金 适配性 行业标准 工程应用
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WC-10CoCrFeMnNi高熵硬质合金微观组织及力学性能研究 被引量：1
15
作者 汪克威 董勇 +3 位作者 赵朕东 曾卓见 胡永俊 章争荣 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期89-94,109,共7页
利用机械合金化技术制备了等物质的量之比的CoCrFeMnNi高熵合金粉末,采用放电等离子烧结技术制备了WC-10CoCrFeMnNi硬质合金。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度计和激光粒度分析仪等对高熵合金粉末和硬质合金进行微... 利用机械合金化技术制备了等物质的量之比的CoCrFeMnNi高熵合金粉末,采用放电等离子烧结技术制备了WC-10CoCrFeMnNi硬质合金。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度计和激光粒度分析仪等对高熵合金粉末和硬质合金进行微观组织与性能研究。结果表明,经80 h球磨获得纳米晶CoCrFeMnNi高熵合金粉末,其结构以BCC为主相、FCC为次相,平均粒径为1.4μm,且粒度分布较为集中。使用CoCrFeMnNi高熵合金为黏结相的硬质合金展现出了良好的力学性能,在1 250℃烧结的硬质合金拥有较好的综合力学性能,维氏硬度达到(1 452±18.95)HV_(30),断裂韧性达到(8.57±0.32)MPa·m^(1/2)。 展开更多
关键词 硬质合金 高熵合金 机械合金化 放电等离子烧结 力学性能
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热/冷喷涂典型抗空蚀涂层结构与性能研究 被引量：3
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作者 刘伟杰 武三栓 +4 位作者 何春艳 褚欣 刘敏 张楠楠 谢迎春 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期281-289,300,共10页
冷喷涂作为近年来兴起的涂层固态沉积技术,所制备的涂层具有高结合强度、高硬度、无氧化夹杂等优点,在过流器械表面的空蚀损伤防护方面极具应用潜力。采用冷喷涂技术,在40Cr钢基体表面制备了高致密的CuAl9Fe1铝青铜抗空蚀涂层,利用光镜... 冷喷涂作为近年来兴起的涂层固态沉积技术,所制备的涂层具有高结合强度、高硬度、无氧化夹杂等优点,在过流器械表面的空蚀损伤防护方面极具应用潜力。采用冷喷涂技术,在40Cr钢基体表面制备了高致密的CuAl9Fe1铝青铜抗空蚀涂层,利用光镜/扫描电镜、显微硬度计、超声波空蚀试验机、三维轮廓仪等设备,表征了涂层的微观结构、力学性能及抗空蚀性能,分析了涂层的空蚀破坏形貌及机理,并与超音速火焰(high-velocity oxygen-fuel,HVOF)喷涂制备的WC类典型抗空蚀涂层(WC-Co-Cr和WC-Cr_(2)C_(3)-Ni)进行了对比。结果表明,冷喷涂CuAl9Fe1涂层的平均孔隙率为1.4%,平均显微硬度为3126 MPa,平均结合强度为32.3 MPa,空蚀6 h的空蚀深度为4.988μm;与之相比,HVOF喷涂的WC-Co-Cr和WC-Cr_(2)C_(3)-Ni涂层的平均孔隙率分别为0.7%和1.6%,平均显微硬度分别为10 065和10 094 MPa,平均结合强度分别为84.2和73.5 MPa,空蚀6 h的空蚀深度分别为11.901和10.645μm。冷喷涂CuAl9Fe1涂层虽硬度较低,但塑韧性较好,可有效抑制空蚀过程中颗粒结合界面的裂纹萌生、扩展导致的颗粒脱落,因此相比HVOF制备的WC类涂层具有更高的抗空蚀性能。 展开更多
关键词 冷喷涂 铝青铜涂层 超音速火焰喷涂 WC基涂层 抗空蚀性能
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气体温度对ZM6基体表面冷喷涂6061铝合金涂层性能影响 被引量：1
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作者 吴怡 杨元政 +4 位作者 张科杰 樊家麟 褚欣 谢迎春 邓春明 《热加工工艺》 北大核心 2024年第21期120-124,共5页
使用氮气在高压(5 MPa)条件下,通过调节工作气体温度(400、500、600℃)在ZM6基体上制备了大厚度6061铝合金涂层,再选择最佳温度条件下制备的6061铝合金涂层与块体6061铝合金同时进行摩擦磨损实验。利用光学显微镜、扫描电镜、三维轮廓... 使用氮气在高压(5 MPa)条件下,通过调节工作气体温度(400、500、600℃)在ZM6基体上制备了大厚度6061铝合金涂层,再选择最佳温度条件下制备的6061铝合金涂层与块体6061铝合金同时进行摩擦磨损实验。利用光学显微镜、扫描电镜、三维轮廓仪对涂层以及磨损后磨痕形貌进行表征。结果表明:500℃条件下制备的6061铝合金涂层综合性能最佳,孔隙率1.89%,显微硬度78.18 HV0.1,涂层与ZM6基体的结合强度超过62 MPa。在不添加其他硬质相的情况下,单组分6061涂层仍能保持与块体6061铝合金相近的耐磨性能,既有黏着磨损又有磨粒磨损。 展开更多
关键词 高压冷喷涂 6061涂层 气体温度 显微组织 性能
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基于形貌控制的多孔涂层沉积机制及其碱式电解水性能研究
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作者 赫亮亮 张香云 +2 位作者 刘太楷 谢迎春 褚欣 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第24期206-215,共10页
目的探索冷喷涂工艺中造孔剂形貌对涂层沉积机制、多孔镍电极结构和电解水析氢性能的影响。方法采用冷喷涂工艺将不同形貌的造孔剂粉末沉积为涂层,经化学腐蚀造孔后,得到可供测试的多孔镍电极。通过SEM/EDS、XPS、XRD对样品微观形貌、... 目的探索冷喷涂工艺中造孔剂形貌对涂层沉积机制、多孔镍电极结构和电解水析氢性能的影响。方法采用冷喷涂工艺将不同形貌的造孔剂粉末沉积为涂层,经化学腐蚀造孔后,得到可供测试的多孔镍电极。通过SEM/EDS、XPS、XRD对样品微观形貌、元素价态等物性进行表征,并通过线性扫描伏安法(LSV)、循环扫描伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等电化学方法研究样品的析氢性能。结果由于片状Al粉末在喷涂过程中受气体影响较大,不易沉积在涂层中;因此球形Al造孔效果明显优于片状Al,得到的涂层孔隙更多,比表面积更大,表现出更优异的电解性能,同时两组样品析氢反应步骤都是Heyrovsky步骤。在电流密度为100 mA/cm^(2)和250 mA/cm^(2)时,NsA样品的过电位分别为0.32 V和0.42 V,而NfA样品的过电位则分别为0.4 V和0.5 V。结论球形Al表面氧化物的阻抗和孔隙度的阻抗要小于片状Al,电荷转移能力明显较强,双电层的电容有所增加,显示出较大的活性表面积。因此,球形Al造孔效果明显优于片状Al,所得到的涂层电解析氢性能更强。 展开更多
关键词 电解水 冷喷涂 造孔剂 NIAL 多孔电极 电化学阻抗谱
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Cu含量对激光选区熔化CoCrMoCu合金微观组织及表面摩擦磨损性能的影响 被引量：1
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作者 岳术俊 史文玲 +2 位作者 解凤宝 潘超 闫星辰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期126-135,共10页
目的阐明不同Cu含量对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的CoCrMoCu合金微观组织的影响及其在表面摩擦磨损和腐蚀性能使役行为方面的作用。方法采用CoCrMo合金粉和纯Cu粉通过行星球磨机进行机械混合,制备了Cu质量分数为2%... 目的阐明不同Cu含量对激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的CoCrMoCu合金微观组织的影响及其在表面摩擦磨损和腐蚀性能使役行为方面的作用。方法采用CoCrMo合金粉和纯Cu粉通过行星球磨机进行机械混合,制备了Cu质量分数为2%、4%、6%的CoCrMo/Cu混合粉末,并通过SLM技术制备相应的试样。对不同Cu含量的SLM CoCrMoCu的相组成、微观结构、硬度、摩擦磨损和腐蚀性能进行检测和分析。结果Cu含量对SLM CoCrMoCu的相组成和微观组织没有明显影响,在不同Cu含量的试样中,试样的微观组织均主要为胞状等轴晶。在力学性能方面,随着Cu含量的升高,试样的硬度先提升后降低,在含2%Cu的情况下达到最大值(429.2HV0.2),在含6%Cu的情况下达到最小值(367.7HV0.2)。CoCrMoCu的摩擦因数和磨损率随着Cu含量的升高而降低,在4%时摩擦因数和磨损率达到最低(2.7×10^(-5)mm^(3)/(N·m)),摩擦磨损性能最好。随着Cu质量分数进一步增加到6%,由于硬度降低,磨损性能下降,试样表面出现沟壑,影响Cu自润滑层的附着,磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转变,导致摩擦因数和磨损率增加。在腐蚀性能方面,腐蚀电位随着Cu含量的升高而升高,而腐蚀电流随着Cu含量的升高呈现先下降后上升的趋势,在4%时达到最佳的腐蚀性能。结论Cu的引入在一定范围内(2%~4%)可以有效提高CoCrMoCu合金的硬度和腐蚀性能。结合Cu的自润滑效应和类钝化效应,实现CoCrMo合金耐磨性能和腐蚀性能的协同提升。 展开更多
关键词 激光选区熔化 CoCrMoCu 摩擦磨损性能 微观组织 自润滑 医用金属
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Cu对SLM成形CoCrMoW合金的力学行为及抗菌性能的影响机制
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作者 张雯 谢文强 +6 位作者 邵龙泉 阿不都沙特·阿不都热西提 刘环 闫星辰 陶宏伟 常成 田晶 《材料科学与工艺》 北大核心 2025年第2期43-50,共8页
为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症,本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂,结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度,在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%,质量分数),开... 为了解决义齿口腔开放环境、血管支架类假体植入后可能带来的术后感染和炎症,本文基于Cu元素作为一种良好的广谱抗菌剂,结合激光选区熔化技术(SLM)的高自由成形度,在CoCrMoW合金中选择添加了不同比例的Cu元素(2%、4%、6%,质量分数),开发出了力学性能优异且兼具抗菌性能的CoCrMoW-xCu合金。对比了CoCrMoW-xCu合金的显微组织、力学性能及抗菌行为,结果表明:Cu元素的引入对其物相种类影响不大,仍由高温γ-Co相和ε-Co相组成,Cu的引入抑制了高韧γ-Co向硬脆ε-Co相的马氏体转变,导致强硬度提升有限。通过CoCrMoW-xCu合金对金黄色葡萄球菌的抗菌测定,微小的α-Cu相有助于增强抗菌活性。优选综合性能良好的CoCrMoW-2Cu合金(抗拉强度为(1100±21.5)MPa,断后伸长率为9.5%±0.84%,抗菌率为34.75%)成分进行了SLM抗菌牙冠的仿形制造,为临床用SLM成形的抗菌植入体提供了强有力的理论基础和数据支撑。 展开更多
关键词 激光选区熔化 CoCrMoW-xCu合金 力学行为 抗菌性能 生物医用
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