摘要：碳化硅(SiC)在表面微纳加工过程中损伤机理的研究不足限制了SiC的加工表面质量及应用,因此了解不同抛光参数下SiC的损伤机理对提高SiC的纳米加工表面质量具有重要意义。采用分子动力学模拟研究了单晶SiC在纳米抛光过程中的亚表面损伤机理,并考虑了抛光速度和抛光深度的影响。结果表明,随着抛光深度的增加,SiC的去除机制逐渐由以黏附和犁沟机制为主转变为以切削机制为主。微裂纹通过滑移面层间Si-Si键的断裂形成于滑移带尖端。此外,抛光深度越大,工件吸收动能的效率越高,从而导致抛光速度对工件温度和力学性能的影响越显著。因此较小的抛光深度和较大的抛光速度可以获得更好的表面加工质量。这些结果为解释SiC纳米抛光实验中的变形损伤机理提供了新的见解,可以指导设计纳米抛光工艺以获得更好的SiC表面质量。

摘要：由于7075铝合金主要组成元素的沸点较低、熔体的表面张力梯度较大,加之定向能量沉积(DED)工艺中常用的圆形高斯分布(CG)激光束斑能量分布的不均匀性,导致7075铝合金DED试样的成形质量普遍不佳,这极大限制了7075铝合金DED的进一步应用。通过激光光场模式调控,可以有效改变熔池的温度场、流场及其相应的凝固条件,从而提升激光增材制造试件的成形质量和微观组织的主动控制能力。采用离轴抛物积分镜将CG光场模式匀化为圆形平顶分布(CF)光场模式,并进一步将CF光场模式倾斜以获得横向椭圆平顶分布(TE)光场模式。利用这三种不同的光场模式激光分别制备了7075铝合金DED的单道熔覆、单壁墙及块体试样。结合数值模拟,揭示光场模式对成形质量及凝固组织的影响规律及其内在机理。模拟结果显示,将激光束斑从传统的CG光场模式调制为CF与TE光场模式后,激光在熔覆层表面的热通量均匀性得到显著改善,进而减小了熔体温度梯度,提高了凝固速率。与CG光场模式相比,成形质量方面,CF与TE光场模式下单壁墙和块体试样的表面成形质量得到显著提升,其中单壁墙的宽度变化大幅降低,块体试样水平方向的尺寸精度提高,此外块体试样的致密度分别从95.8%提升至97.2%与97.7%;凝固组织方面,织构得到显著弱化,并且晶粒尺寸减小约50%,同时晶粒内纳米析出相η相的数量也有所增加。

摘要：Co_(x)B_(y)合金是一种具有高硬度和高熔点的材料,因其稳定的化学性质、高强度以及良好的热稳定性,在诸多领域具有广泛的应用前景。基于第一性原理方法研究了CoB,Co_2B,Co_3B,Co_(23)B_(6),Co_(5)B_(16)5种Co_(x)B_(y)合金的热力学性质和电子性质。采用能量-应变方法计算了二元合金的弹性常数和相关力学特性,基于准简谐德拜模型计算了有限温度内的德拜温度ΘD和热膨胀系数α等热力学特性。通过对二元合金的力学参数比较,发现CoB合金的综合力学性能在所研究的合金中是最好的;态密度图谱表明5种Co_(x)B_(y)合金均具有较好的金属性和良好的导电性,在电极材料领域有一定的应用潜力,且在Co_3B和Co_(23)B_(6)合金中,Co原子的d电子轨道和B原子的p电子轨道间产生了共振峰,说明Co—B间有显著的化学键特征。本研究补充了Co_(x)B_(y)二元合金热力学性能参数的空缺,为Co基或Co—B二元合金材料的设计和应用提供了理论参考。

摘要：由于独特的叠层结构,铁素体和渗碳体能较好发挥协同作用,故珠光体组织表现出优异的摩擦学性能.然而,受试验技术限制,人们对珠光体优异摩擦学性能的机械起源认识仍不全面,尤其是在片层方向和片层厚度对珠光体摩擦学行为的影响方面.本文中采用分子动力学模拟方法研究了片层方向和片层厚度对珠光体划痕摩擦学行为的影响.结果表明:与平行于表面的片层方向相比,垂直于表面的片层方向表现出更优异的摩擦学行为,其塑性影响区深度更小,磨损原子数量也较少.对于具有垂直于表面片层方向的珠光体,片层厚度对塑性影响区深度基本无影响,但摩擦力、摩擦系数和磨损原子数目随着片层厚度的减小而减小.此处,片层厚度与磨痕形貌紧密相关.本工作有助于人们理解珠光体片层方向和片层厚度与摩擦变形微观机制之间的关联,可为设计具有更优异摩擦学性能的珠光体钢提供一定理论指导.

摘要：钠金属电池是一种利用钠金属作为负极的二次电池，具有钠资源丰富、能量密度高和安全性高等优势，成为一种新型电池技术正在飞速发展。然而，钠金属电池负极也面临着不可控的钠枝晶生长、“死钠”的产生、电解液-电极中间相不稳定等挑战，制约了钠金属电池性能的发挥。为了解决这些问题，开发稳定钠金属沉积/剥离界面层引起了研究者的关注。其中，共价有机框架(COFs)材料作为一类由共价键连接的晶态多孔材料，因其可调的孔道结构、高比表面积和可修饰的骨架，在隔膜修饰、准固态电解质构筑以及钠负极界面层设计等钠金属负极保护方面已初步显示出巨大潜能。本文综述了近年来COFs在钠金属电池负极保护中的研究进展，展望了未来存在的挑战与应用前景，为新型COFs材料的设计、功能开发以及器件制备提供了新思路。

摘要：随着铝合金在航空航天、轨道交通及船舶制造等工业制造领域的应用持续增长,实现铝合金的高质量焊接已成为目前铝合金结构件轻量化发展的迫切需求与研究热点。搅拌摩擦焊接(Friction stir welding, FSW)作为一种固相焊接技术,在铝合金连接方面取得了显著进展。然而,随着大厚度铝合金板应用需求的日益增加,单面FSW接头由于焊缝底部的热量供应不足,易在焊缝底部形成缺陷,难以达到质量要求。为改善上述单面FSW接头中存在的缺陷问题,双面搅拌摩擦焊接技术应运而生。基于目前研究较为广泛的两种双面FSW工艺——常规顺序双面搅拌摩擦焊(Conventional double-sided friction stir welding,CDS-FSW)和双轴肩搅拌摩擦焊(Bobbin tool frictionstirwelding,BT-FSW)的研究成果,梳理和总结两种工艺的研究进展,重点从焊接工艺优化、接头宏微观组织形貌、力学性能及影响因素、搅拌头设计、焊接温度场和材料流动行为等方面进行详细分析与评述。最后,对双面搅拌摩擦焊接技术的热点问题及研究难题进行总结与展望,以期为双面搅拌摩擦焊技术的发展和实际工程应用提供理论参考。

摘要：Fe-Cr系合金是反应堆堆芯关键部件用材,辐照缺陷和不溶解嬗变He气等簇聚形成气泡,是该类材料不可逆辐照肿胀和脆性根源。本工作利用介观尺度的相场模型耦合辐照、温度和弹性应力场,研究了合金成分和位错应力场对Fe-Cr合金气泡演化的影响。结果表明,当体系中的气体和空位过饱和时,气体原子优先在空位团簇和位错等异质形核位点处聚集,并吸收空位和气体原子而长大。当气泡长大到一定尺寸时,其气体含量不再增加,主要通过吸收空位来进一步生长,此时气泡内的压力低于相同尺寸气泡的平衡压力,气泡内的空位饱和度较高,气泡主要表现为空洞的性质。Cr元素的加入会降低空位和气体原子的扩散速率,随着合金中Cr含量的增加,气泡的形核孕期延长,延缓气泡的形核和长大。位错应力场通过与空位和气体原子的相互作用,促进气泡优先在刃型位错的拉应力区形核,加速了气泡局域择优形核长大。本工作阐明了影响气泡生长的关键动力学因素,如微结构、扩散等,为辐照气泡组织调控和稳定力学性能提供了重要依据。

摘要：镍基单晶高温合金具有优异的高温综合性能,是航空发动机涡轮叶片和导向叶片等部件的首选材料,承受高温度和高应力的严苛服役环境。目前,高冷效叶片的结构设计中采用多种复杂冷却结构以提高其承温能力,其中以层板冷却和双层壁冷却为代表的微型冷却结构是其主流发展方向。但由于这类复杂涡轮叶片中存在超薄壁结构,已成为叶片制造的关键点和难点。本文综述了镍基单晶高温合金薄壁结构的发展趋势,分析了薄壁受限空间的缺陷产生及枝晶生长规律,阐述了薄壁结构对力学性能的影响,展望了先进涡轮叶片的制备及其组织控制的发展趋势。

摘要：在冷喷涂(CS)的沉积过程中,颗粒间结合强度较弱,涂层内普遍存在孔隙和颗粒间边界等缺陷。为研究这些缺陷的形成机制,在不同载流温度下,制备了3种不同粒度分布的Ti金属涂层;根据试验参数,建立随机多颗粒沉积的Coupled Euler-Lagrange(CEL)模型,计算获得了颗粒沉积后的变形情况及涂层内部的孔隙分布规律。结果表明,数值模拟和试验结果吻合良好。碰撞作用导致颗粒的累积呈现方向性,随着速度提高,颗粒的变形增大且内层颗粒受速度影响比外层颗粒更大。在相同参数下,大粒径颗粒沉积获得孔隙尺寸更大,孔隙率更高。在低速情况下,涂层内部的孔隙会相互连通形成孔簇,而随着临界速度比增大,孔隙率降低。

摘要：多孔Si_(3)N_(4)陶瓷由于其优秀的性能而被应用于航空航天等领域,添加造孔剂法是一种有效制备多孔Si_(3)N_(4)陶瓷的方法。采用数字光处理(Digital light processing,DLP)技术结合添加造孔剂法制备多孔Si_(3)N_(4)陶瓷,系统地研究了淀粉、稻壳粉、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)四种造孔剂对多孔Si_(3)N_(4)陶瓷性能的影响规律。研究表明,造孔剂粉体颗粒比表面积的不同对浆料黏度有所影响,其中,稻壳粉比表面积最大,其浆料黏度最小。同时,陶瓷浆料中固相含量的升高会导致固化深度降低;而固体颗粒的平均粒径增大会降低对紫外光的散射,使固化深度升高。此外,造孔剂的物理性质与形态差异会对素坯与烧结样品的微观形貌产生影响,但不影响多孔Si_(3)N_(4)陶瓷的相转变过程与断裂方式。多孔Si_(3)N_(4)陶瓷的抗弯强度随着孔隙率的增加而减小,而孔隙率则与造孔剂自身的物理性质和所形成孔隙的特点密切相关。综合考虑不同造孔剂对陶瓷浆料黏度和固化深度以及DLP打印素坯的质量与烧结样品性能的影响,选用PMMA造孔剂比较合适。添加10%PMMA作为造孔剂时,多孔Si_(3)N_(4)陶瓷的综合性能较好,体积密度为2.66 g/cm^(3),孔隙率为20.10%,抗弯强度为463.43 MPa。