摘要：增材制造作为一种新型制造技术,为航空航天、交通运输和生物医学等领域带来了革命性变化。但目前增材制造用金属材料仍基于传统合金,部分材料并不适用于高能束加工,性能仍有提高空间。目前的增材制造专用材料开发未脱离传统试错法,效率低下,是制约增材制造材料性能提高的瓶颈问题。本文就增材制造钢、钛合金、铝合金材料现状和问题进行了讨论,并列举增材制造高通量制备和表征技术在材料开发和设计上的应用,结合增材制造高通量制备的原理和特点,最后阐述了增材制造高通量制备和表征技术在材料开发上的机遇和挑战,并对增材制造关键材料开发与成分优化未来的发展方向做出展望。

摘要：钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景.层状氧化物理论容量较高且易于合成,是目前最具应用潜力的钠离子电池正极材料之一.如何改善层状氧化物正极材料的循环稳定性并提升其能量密度是当前的科学前沿问题.首先,综述了层状氧化物正极材料的几种典型改性方法,从组分设计的角度,探讨了不同掺杂元素、不同掺杂位点对材料容量和循环寿命的影响,阐述了利用阴离子反应提供额外容量的基本原理,概述了提高阴离子氧化还原可逆性的掺杂策略;从结构设计的角度,介绍了复合相材料的制备、微观结构的设计和调控等方向的最新进展;从表面设计的角度,讨论了金属氧化物、磷酸盐等作为包覆层对改善材料稳定性和倍率性能的作用机制.最后,总结了层状氧化物储钠正极材料现阶段面临的挑战,并对其未来的发展方向进行了展望,提出了新的研究思路.

摘要：黏结剂喷射成型技术是一种新型低成本高速增材制造技术,本文首先对黏结剂喷射成型技术的工艺原理以及打印步骤进行了介绍,并对国内外部分黏结剂喷射金属3D打印机的参数、优点、应用等进行了总结。列举了打印过程中使用的黏结剂类别,分析了黏结剂和粉末床之间相互作用的方式及影响(溅射、扩散、渗透等),讨论了不同变量对最终零件性能和精度的影响,包括粉末性能(粉末流动性、粒度分布和平均尺寸)、打印参数(层厚、黏结剂饱和度、打印速度、液滴间距和线间距、干燥时间)、后处理工艺(固化脱脂、烧结、渗透)。喷射粘接技术是未来关键材料增材制造的重要发展方向,在对应材料开发、黏结剂设计与后处理工艺方面将有广阔的研究与应用前景。

摘要：通过收集弹簧钢及其他典型淬火+回火型钢铁材料的文献数据,采用面向性能的机器学习设计系统(MLDS)结合实验优化,实现了具备超高强度和良好塑性的新型弹簧钢化学成分及热处理工艺参数的快速设计。所开发的2种新型弹簧钢的抗拉强度分别为2183.5和2193.0 MPa、屈服强度分别为1923.0和2024.5 MPa、断后伸长率分别为10.5%和9.7%、断面收缩率分别为42.4%和41.5%。新型弹簧钢的强化方式以晶界强化和位错强化为主,细小的晶粒尺寸和适量的奥氏体使得弹簧钢在具备超高强度的同时保持良好的塑性。与现有同等强度级别的超高强度钢相比,新型弹簧钢具有显著的成本优势和工艺优势。

摘要：闸片是高速列车制动系统的核心部件,本文设计了350 km·h^(-1)高速列车用铜基闸片材料,对闸片进行了1∶1台架实验考核,重点分析了摩擦膜的性质及闸片的摩擦磨损性能.结果表明,研制闸片不仅具有优异的摩擦系数稳定性和低的磨耗,还具有不伤盘的特点.瞬时摩擦系数和平均摩擦系数均满足TJCL/307—2019标准的要求,摩擦系数稳定性为0.0015,250~380 km·h^(-1)制动速率范围内的摩擦系数热衰退仅0.027,在380 km·h^(-1)下的平均摩擦系数仍维持在0.35,平均磨耗仅0.06 cm^(3)·MJ^(–1).闸片优异的摩擦制动性能归因于形成了高强韧、低转移速率的摩擦膜.利用大粒径摩擦组元作为外部运动障碍钉扎摩擦膜.摩擦膜中的亚微米磨屑作为摩擦膜与对偶盘的啮合点,提供摩擦阻力,以保持高速制动时的摩擦系数.添加的易氧化组元为摩擦膜源源不断提供氧化物,研磨生成的纳米氧化物作为弥散相强化摩擦膜.通过多尺度颗粒的协同增强,实现了摩擦膜的动态稳定化,赋予了闸片优异的摩擦磨损性能.

摘要：材料基因工程是材料领域的颠覆性前沿技术,将对材料研发模式产生革命性的变革,全面加速材料从设计到工程化应用的进程,大幅度提升新材料的研发效率,缩短研发周期,降低研发成本,促进工程化应用。本文从基础理论与方法、关键技术与装备、新材料研发与工程化应用、人才培养以及材料基因工程新理念的形成和推广等方面,综述了中国材料基因工程的研究进展,并提出了未来发展方向建议。

摘要：点阵结构是一种三维规则排列的多孔结构,具有高比强度、高比刚度及优异的散热性能,是结构功能一体化设计的主要载体。由于点阵结构零件的结构复杂,传统加工方法无法直接制备。增材制造技术是一种通过分层制造方式构建三维实体零件的新型制造技术,在复杂结构制造方面具有独特优势。通过增材制造点阵结构零件可以极大地降低制件重量,提高综合力学性能,在航空航天、能源、车辆工程等领域展现出巨大的技术优势。本文对增材制造金属点阵结构、极小曲面结构、拓扑优化结构等复杂零件结构相关研究进行了总结与归纳,从力学性能、轻量化、能量吸收、散热吸声等应用方向进行了综述,最后总结并展望了金属增材制造点阵结构的优势与发展方向。

摘要：大数据和人工智能技术的快速发展推动数据驱动的材料研发快速发展成为变革传统试错法的新模式,即所谓的材料研发第四范式。新模式将大幅度提升材料研发效率和工程化应用水平,推动新材料快速发展。本文聚焦机器学习辅助材料研发这一新兴领域,以材料预测和优化设计为主线,在简述材料特征构建与筛选的基础上,综述了机器学习在材料相结构、显微组织、成分-工艺-性能、服役行为预测等方面的研究进展;针对材料数据样本量少、噪音高、质量差,以及新材料探索空间巨大的特点,综述了机器学习模型与优化算法和策略融合,在新材料优化设计中的研究进展和典型应用。最后,讨论了机器学习在材料领域的发展机遇和挑战,展望了发展前景。

摘要：金属陶瓷因其具有良好的硬度、耐磨性和高化学稳定性,成为制造业中不可或缺的一部分。本文以典型的金属陶瓷应用材料硬质合金、Ti(C,N)基金属陶瓷与三元硼化物基金属陶瓷为例,梳理金属陶瓷的研究现状。总结了金属陶瓷的陶瓷相、黏结相组织特点,制备过程的机理,以及计算模拟在金属陶瓷中的应用。最后,对金属陶瓷材料优化设计、新工艺、创新研究方法以及生产中产品质量问题解决策略等方面进行了展望。

摘要：作为打破传统单一主元合金设计理念的21世纪新兴的合金材料,高熵合金以其独特的晶体结构特征及性能特点成为材料学术界研究的热点材料之一。而选区激光熔化技术作为增材制造领域能够制造接近全密度的功能部件,具有可行的经济效益并得到了广泛开发和应用,在挖掘新型合金的性能及应用潜力方面有着得天独厚的优势。因此,近两年来利用选区激光熔化技术来制备高熵合金已成为研究的热门方向。主要综述了国内外各大研究机构及团队利用选区激光熔化制备高熵合金的研究成果及进展,总结了他们的高熵合金成分选择的思路、所采取的后处理手段、组织特性以及因此对力学性能的影响,最后对选区激光熔化技术制备的高熵合金研究及应用的前景进行了展望。