新一代金属材料—Next+Generation+Metal+Ma王自东分析
日本、韩国钢铁新材料研发情况对我国的启示
日本、韩国钢铁新材料研发情况对我国的启示肖邦国;霍咚梅【摘要】This article makes several recommendations on the new generation steel materials of China’s steel industry, based on the present situation and the research process of new steel materials from Japan and Korea. Point out that China’s steel industry still exist several issues. In instance, the development and applications of advanced technology and high-end product almost rely on the introduction and imitation. It is believed that the new generation steel will be developed on the vigorously knows from fundamental and frontier steel studies. It is suggested that steel enterprises should gradually increase research investment, cooperate with excellent enterprises, early intervene to downstream industries, and make the development of new technologies and new processes as a new momentum in the future development of business.%在研究了日本、韩国钢铁行业新材料发展及研发模式的基础上，对我国钢铁行业新材料研发工作提出了几点建议。
低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa涂层的抗燃气热冲击性能研究
材料研究与应用 2024，18（1）：123‐132Materials Research and ApplicationEmail ：clyjyyy@http ：//mra.ijournals.cn 低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa 涂层的抗燃气热冲击性能研究赵宇1,毛熙烨2,3*,吕伯文2*,邓朝阳2,董东东2,李创生2,毛杰2,邓春明2,邓畅光2,刘敏2（1.中国航发湖南动力机械研究所，湖南 株洲 412002； 2.广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室，广东 广州 510650； 3.景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院，江西 景德镇333403）摘要： 为了保障涡轮叶片材料的抗高温氧化与耐热腐蚀性能，采用低压等离子喷涂技术在航空发动机涡轮叶片试验件上成功制备了NiCoCrAlYTa 涂层。
通过对不同粉末制备的NiCoCrAlYTa 涂层进行1 000 ℃/75 h 燃气热冲击试验，研究了带涂层叶片尺寸、涂层表面形貌、相组成和显微组织、涂层厚度和均匀性等性能参数的变化。
结果表明：热冲击试验后，不同涂层叶片的整体尺寸未发生显著变化，表明涂层在高温环境下具有稳定的尺寸；涂层表面形成了Al 2O 3膜和NiAl 2O 4尖晶石，保留了较好的结构完整度，这有助于提高涂层的耐腐蚀性能；涂层的物相组成主要包括γ-Ni 、γ'-Ni 3Al 和少量的β-NiAl ，形成了贫Al 区、互扩散区、二次反应区等典型微区结构，析出的TCP 相为R 相，表明在热冲击过程中涂层发生了相变；不同粉末制备的NiCo‐CrAlYTa 涂层均表现出了良好的抗热冲击性能，为航空发动机涡轮叶片的高温应用提供了可行的涂层方案。
关键词： 低压等离子喷涂；NiCoCrAlYTa 涂层；燃气热冲击；抗热冲击性能；；抗氧化性能;叶片尺寸;涂层厚度;互扩散中图分类号：TG174.442 文献标志码： A 文章编号：1673-9981（2024）01-0123-10引文格式：赵宇，毛熙烨，吕伯文，等.低压等离子喷涂NiCoCrAIYTa 涂层的抗燃气热冲击性能研究［J ］.材料研究与应用，2024，18（1）：123-132.MAO Xiye ，ZHAO Yu ，LV Bowen ，et parative Study of NiCoCrAlYTa Coatings After Burner -Rig Test ［J ］.Materials Research and Application ，2024，18（1）：123-132.0 引言随着航空发动机向高推重比发展，发动机的进口燃气温度不断提高，涡轮叶片长期经受高温燃气的冲击和腐蚀，对涡轮叶片材料的抗高温氧化和耐热腐蚀性能提出了严格的要求［1］。
金属与粉末冶金
新材料产业 NO.01 202093澳大利亚研究人员提升3D 打印金属合金强度近日，澳大利亚墨尔本皇家理工大学研究人员研究发现，利用超声波能够改变3D打印金属合金的微观结构，增强其强度和一致性，该研究有望推动增材制造新技术的发展。
研究人员使用了2种常用合金，钛合金Ti—6Al—4V和镍基高温合金Inconel 625，来演示验证其超声波方法。
钛合金T i—6A l—4V常用于飞机部件和生物植入物，镍基高温合金Inconel 625常用于海洋和石油工业。
测试结果表明，与传统的增材制造相比，这些零件的抗拉强度和屈服应力提高了12%。
下一步研究人员希望扩大该技术的应用规模，使其适用于不锈钢、铝合金和钴合金等其他金属材料（北方科技信息研究所）美国利用微生物菌株从消费电子垃圾中回收稀土元素稀土对国家经济和安全至关重要。
为了增加稀土供应，美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）领导的一个关键材料研究小组结合材料学与微生物学，开发出一种生物吸附剂材料，通过将微生物包埋在聚合物中，能够从消费电子废物中回收稀土元素。
研究团队开发出一种大肠杆菌生物吸收剂，并将其封装在可渗透的聚乙二醇双丙烯酸酯水凝胶中。
所得到的微生物菌珠能够选择性地从工业电子废物原料渗滤液中提取稀土。
此外，微生物菌珠可重复使用，其吸附能力在连续9次吸附/解吸循环测试后保持不变。
与大多数非稀土金属离子相比，微生物对稀土表现出普遍的吸附偏好，并且表面吸附的稀土可以通过解吸容易地回收，从而实现有效的稀土回收和生物质的循环利用。
表面吸附的稀土可通过脱附的方式快速回收，从而实现有效的稀土回收和生物质循环利用。
（北方科技信息研究所）印度研发出3D 金属打印设备印度威普罗3D公司与印度科学学院合作研发出印度首台3D金属打印设备，正在开展标杆分析（B e n c h m a r k i n g）工作。
该研发项目由印度重工业部支持。
采用的是选区电子束熔化(SEBM)粉末床熔融技术，具有先进的热管理系统、更高的零件密度和更好的机械性能。
211171118_铜包铝镁合金拉拔工艺及力学性能研究
世界有色金属 2023年 1月下146前沿技术L eading-edge technology铜包铝镁合金拉拔工艺及力学性能研究张 超1，谢国锋2，张小立1，徐玉松3（１．江苏科技大学冶金工程学院，江苏 张家港 ２１５６００；２．江苏广川超导科技有限公司，江苏 张家港 ２１５６００；３．江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏 镇江 ２１２１００）摘 要：本文采用道次延伸系数相同的拉拔配模方法计算了５１５４铜包铝镁合金杆由Φ７．４ｍｍ拉拔至Φ４．１ｍｍ的拉拔道次及平均延伸系数，并根据理论计算结果进行相关试验。
测试了不同直径原始态及回火态合金杆的室温拉伸性能，详细讨论拉拔工艺对材料应变硬化性能的影响规律，并分析材料的拉伸断裂特征。
结果表明：５１５４铜包铝镁合金杆从Φ７．４ｍｍ减径到Φ４．１ｍｍ的总延伸系数为３．２５８，拉拔道次为３次，道次平均延伸系数为１．４８。
随拉拔道次增加，原始态和回火态合金杆力学性能均呈现先增加后降低特征，但下降趋势不明显，两种状态试样的应变硬化指数随拉拔道次增加呈线性下降趋势。
室温拉伸断口中存在大量等轴状韧窝，断裂方式为穿晶韧性断裂。
关键词：５１５４铝镁合金；拉拔配模；回火处理；应变硬化中图分类号：ＴＧ３３５．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）０２－０１４６－３Study on Drawing Process and Mechanical Properties of Copper Clad Aluminum Magnesium AlloyZHANG Chao 1, XIE Guo-feng 2, ZHANG Xiao-li 1, XU Yu-song 3（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈａｎｇｊｉａｇａｎｇ ２１５６００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｇｕａｎｇｃｈｕａｎ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｚｈａｎｇｊｉａｇａｎｇ ２１５６００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ ２１２１００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｄｒａｗｉｎｇ ｄｉｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｐａｓｓ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ５１５４ ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｒｏｄ ｆｒｏｍ Φ ７．４ｍｍ ｄｒａｗｎ ｔｏ Φ ４．１ ｍｍ ｄｒａｗｉｎｇ ｐａｓｓｅｓ ａｎｄ ａｖｅｒａｇｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ， ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔｅｓｔｓ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ． Ｔｈｅ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｒｏｄｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒｅｄ ｓｔａｔｅｓ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒａｗｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ５１５４ ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｒｏｄ Φ ７．４ ｍｍ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Φ Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ４．１ｍｍ ｉｓ ３．２５８， ｔｈｅ ｄｒａｗｉｎｇ ｐａｓｓ ｉｓ ３ ｔｉｍｅｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｓｓ ｉｓ １．４８． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｒａｗｉｎｇ ｐａｓｓｅｓ， ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｒｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒｅｄ ｓｔａｔｅ ｂｏｔｈ ｉｎｃｒｅａｓｅ ａｔ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｒｅｎｄ ｉｓ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓ． Ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｓｔａｔｅｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｌｉｎｅａｒｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｒａｗｉｎｇ ｐａｓｓｅｓ． Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｅｑｕｉａｘｅｄ ｄｉｍｐｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅ ｉｓ ｔｒａｎｓｇｒａｎｕｌａｒ ｄｕｃｔｉｌｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ．Keywords: ５１５４ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ； Ｄｒａｗｉｎｇ ｄｉｅ； ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ； ｓｔｒａｉｎ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ收稿日期：２０２２－１２作者简介：张超，男，生于１９８６年，汉族，江苏张家港人，硕士，实验师，研究方向：金属功能材料。
不同变形量5182-O_铝合金汽车板PLC_效应表现和吕德斯带演变
精 密 成 形 工 程第15卷 第12期50 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年12月收稿日期：2023-09-08 Received ：2023-09-08基金项目：山东省重点研发项目（2021SFGC1001）Fund ：Key Research and Development Project of Shandong Province(2021SFGC1001) 引文格式：麻慧琳, 吴万东, 徐志远, 等. 不同变形量5182-O 铝合金汽车板PLC 效应表现和吕德斯带演变[J]. 精密成形工程, 2023, 15(12): 50-57.MA Hui-lin, WU Wan-dong, XU Zhi-yuan, et al. PLC Effect and Luders Band Performance of 5182-O Aluminum Alloy Automo-tive Plate under Different Deformation[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(12): 50-57. *通信作者（Corresponding author ） 不同变形量5182-O 铝合金汽车板PLC效应表现和吕德斯带演变麻慧琳，吴万东*，徐志远，杨立民，刘明诏，王磊（山东南山铝业股份有限公司 国家铝合金压力加工工程技术研究中心，山东 烟台 265700） 摘要：目的 系统研究变形量对5182-O 合金吕德斯效应、PLC 效应和吕德斯带演变的影响，为提高汽车用5182-O 合金冲压零件表面质量、扩大其应用范围奠定理论基础。
方法 采用透射电子显微镜（TEM ）、拓扑仪和万能拉伸试验机等手段表征变形时材料的位错演变、局部变形带形成、宏观形貌演变规律等。
结果 当材料变形量较小时，位错密度较低，呈现随机散布状态，随着变形量的增大，位错快速增殖且密度迅速增大，位错相互缠结，当材料变形发展至PLC 效应临界区时，逐渐演变形成小范围位错塞积群，当材料变形发展至PLC 效应深入发展区时，最终演变形成大范围位错塞积群和林位错墙，而与之相对应的材料表面的宏观形貌演变规律如下：由低变形量时的光滑表面演变为单条变形条带、多条变形条带和最终致密粗糙的变形条带。
Mn、N共掺杂高活性ORR催化剂的合成
30)．通过热重分析可知，MnPc 分子在 480 ℃下脱 H 形成悬空键而产生的分子间键合作用使其生长为 Mn-N-C/G-30
催化剂．通过 SEM、TEM、XRD 的形貌表征，表明合成 Mn-N-C/G-30 催化剂结构与前驱体酞菁锰完全不同，是一
种新型叶片状纳米材料，且具单晶结构，其晶格间距为 0.315 nm．通过 Raman 和 XPS 的结构表征，证明合成 Mn-
第 54 卷 第 11/tdxbz202006072
天津大学学报(自然科学与工程技术版) Journal of Tianjin University(Science and Technology)
Vol. 54 No. 11 Nov. 2021
Mn、N 共掺杂高活性 ORR 催化剂的合成
N-C/G-30 催化剂结构中形成了不同于 MnPc 中 Mn-N4 配位结构的 Mn-N 活性位点．采用了三电极体系进行电化学
测试．线性伏安扫描测试结果表明，合成 Mn-N-C/G-30 催化剂在 25 ℃、0.1 mol/L 的 KOH 水溶液中的 ORR 起始电 位和在电位 0.88 V 条件下的电流密度分别为 0.97 V 和 1.4 mA/cm2，优于 MnPc(0.85 V 和 0.1 mA/cm2)和商业化 Pt/C 催化剂(0.94 V 和 1.3 mA/cm2)的性能(以上电位均相对于氢标电位)．K-L 图的计算结果表明，合成 Mn-N-C/G-30 催
大量的研究表明，过渡金属-氮-碳(Metal-N-C， Metal＝Fe、Co、Mn 等)催化剂通过降低氧还原过程 表面吸附的*OOH 和*OH 中间产物的结合能，表现出 高的 ORR 电催化活性[9-10]．Anandhababu 等[11]通过 聚铁酞菁碳化制备的 Fe-N-C 催化剂，与 20% (质量 分数)的商业化 Pt/C 催化剂相比，具有更高的 ORR 催化活性．最近，Lü 等[12]研究了在聚对苯乙烯磺酸 钠改性石墨烯上生长的钴(Ⅱ)四硝基酞菁钴的 ORR 活性．这种催化剂在 0.1 mol/L 的 NaOH 溶液中显示 出高的 ORR 电催化活性及良好的性能稳定性．
铁镍电池负极研究进展
第52卷第11期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.11 2023年11月 Liaoning Chemical Industry November，2023收稿日期： 2023-03-20 铁镍电池负极研究进展王晓函，杨少华*，李继龙 （沈阳理工大学 环境与化学工程学院, 辽宁 沈阳 110159）摘 要：随着中国提出了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，新能源技术成为中国的重要战略布局领域。
镍铁电池以其超长寿命、高安全性、高可靠性和生态友好的特点，为能源存储和转换设备和系统提供了巨大的机会。
然而，由于电极在水电解质中的钝化、析氢和自放电，导致其容量和充放电速率迅速下降，阻碍了其广泛应用。
总结了近些年国内外相关研究成果，介绍了不同类铁镍电池的改进和优化，通过研究分析，发现铁镍电池仍有进一步提高电池性能的空间。
关 键 词：铁镍电池；负极材料；电解液添加剂中图分类号：TM912 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2023）11-1686-04传统化石燃料的应用为人类社会发展带来了前所未有的繁荣和福祉。
但是，人类活动造成的过多的二氧化碳排放量对全球温度和海洋酸度产生了负面影响。
除此之外，化石燃料是一种不可再生的资源，化石能源的枯竭将迫使人们寻求替代碳源达到维持可持续经济发展的目标。
风能、太阳能、潮汐能、地热能等多种能源是这方面很有前景的途径，但是，这些能源的利用受到了时间性和空间性以及成本问题的限制难以大规模使用[1-4]，储能器件的研究对于提高可再生能源的利用效率非常关键[5]。
目前广泛应用的电池包括：锂离子电池、钠离子电池、镍氢电池、镍铬电池、铅酸电池和水系电池等[6-11]。
通过比较发现，水系镍铁电池具有很多优点：铁在地壳中分布广，负极材料容易获得且成本较低，适用于未来的大规模能源储备；铁镍电池能承受过充和过放，在自然或人为不利的条件下更加安全可靠；使用对环境更友好的电解液，有效阻止了有机电解液在充放电过程中的安全问题。
铝合金电弧增材制造研究现状
第52卷第11期表面技术2023年11月SURFACE TECHNOLOGY·111·铝合金电弧增材制造研究现状张铂洋1，李旭2，张玉娇1，李英豪1，宗然1*（1.山东理工大学 机械工程学院，山东 淄博 255000；2.山东越浩自动化设备有限公司，山东 临沂 276000）摘要：电弧增材制造技术（Wire Arc Additive Manufacturing，WAAM）具有沉积速率高，成形速度快以及适合各种成形环境的优点，吸引了越来越多的高校及科研机构投入其中，如何进一步发挥电弧增材制造的优势是当下的研究热点。
阐述了铝合金电弧增材过程中热输入、电流方式和外加能场对成形件表面形貌、微观组织以及力学性能的影响。
当焊接电流较小或焊接速度较快时，热输入较低，熔融金属冷却速度快，形核率高，成形件为晶粒细小的等轴晶粒，提供给气孔的形成、聚集和长大的时间短，即热输入越低，成形件等轴晶区越宽，晶粒越细小，气孔缺陷越少，成形件机械性能越优异。
对比分析了不同电流方式的电弧增材制造成形件性能差异，发现脉冲和变极性电流方式的热输入比无脉冲电流方式低，成形件晶粒更精细、缺陷更少、机械性能更优异；脉冲和变极性电流方式都可以清理成形件表面氧化膜，获得平整的表面。
分析了电弧增材制造系统的优化方案，发现施加磁场、激光可以使得电弧更加集中，调控熔池流动，避免熔敷金属铺展不均匀；施加原位轧制、层间锤击以及超声喷丸可使得沉积层发生变形，在晶粒内产生大量位错；利用水箱或者添加保护气喷嘴可以降低电弧增材过程的热输入，获得晶粒细小、气孔缺陷少的成形件。
最后提出了电弧增材铝合金现阶段存在的问题以及解决方法。
关键词：铝合金；电弧增材；热输入；电流方式；外加能场中图分类号：TG456.2文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)11-0111-17DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.11.009Research Status of Arc Additive Manufacturing of Aluminum AlloyZHANG Bo-yang1, LI Xu2, ZHANG Yu-jiao1, LI Ying-hao1, ZONG Ran1*(1. School of Mechanical Engineering, Shandong University of Technology, Shandong Zibo 255000, China;2. Shandong Yuehao Automation Equipment Company Limited, Shandong Linyi 276000, China)ABSTRACT: Aluminum alloys have advantages of low density and high specific strength, so they are widely used in lightweight design fields such as aerospace and automobiles. With the development of the aerospace and automotive industries, aluminum alloy structural parts have developed towards high precision, large size and complex shapes, which puts forward higher requirements for the manufacturing technology of aluminum alloy parts. Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) has the advantages of high deposition rate, fast forming speed and is suitable for various forming environments, attracting more and收稿日期：2022-09-06；修订日期：2022-12-24Received：2022-09-06；Revised：2022-12-24基金项目：国家自然科学基金（51905321）；山东省精密制造与特种加工重点实验室Fund：National Natural Science Foundation of China (51905321); Shandong Provincial Key Laboratory of Precision Manufacturing and Non-traditional Machining引文格式：张铂洋, 李旭, 张玉娇, 等. 铝合金电弧增材制造研究现状[J]. 表面技术, 2023, 52(11): 111-127.ZHANG Bo-yang, LI Xu, ZHANG Yu-jiao, et al. Research Status of Arc Additive Manufacturing of Aluminum Alloy[J]. Surface Technology, 2023, 52(11): 111-127.*通信作者（Corresponding author）·112·表面技术 2023年11月more universities and scientific research institutions for investigation. How to make full use of the advantages of WAAM to reduce or avoid defects in WAAM is a research hotpot.The effect of heat input, current waveform and external energy field on the surface morphology, microstructure, and mechanical properties of the WAAM parts is expounded. It is found that when the welding current is small or the welding speed is fast, the heat input of the WAAM is small. Therefore, the melting metal cooling speed is fast, the nucleation rate is high, the grain does not have enough time to grow up, so the forming part has fine equiaxed grains. When the heat input is low, the time for the formation, aggregation and growth of pores is shorter. In other words, the lower heat input, the wider equiaxed crystal zone, the smaller grains, the less pore defects, and the better mechanical properties of the forming parts. The reasons for the different properties of WAAM with different current modes were analyzed. It was found that the heat input of pulse current and variable polarity current mode was lower than that of no pulse current mode, and the oxide film on the surface of the forming part could be cleaned, so that the forming part with flat surface could be obtained. The optimization scheme of arc additive manufacturing system was analyzed. It was found that applying magnetic field and laser could make the arc more concentrated, control the molten pool flow, and avoid the uneven spread of molten metal. In situ rolling, interlayer hammering and ultrasonic shot peening could deform the sedimentary layer and produce a large number of dislocations in the grain. The heat input of arc additive could be reduced by using water tank or adding protective gas nozzles, and the formed parts with small grains and fewer porosity defects could be obtained.At present, the research of arc additive manufacturing of aluminum alloy mainly focuses on: reducing heat input by changing wire feeding speed, traveling speed and current mode and combining molding with other equipment to reduce the air hole defect of arc additive molding parts. However, the process parameters require a lot of experiments, which requires a lot of material cost and time cost. In the future, in order to make arc additive manufacturing technology be better applied to aluminum alloy manufacturing, it is necessary to develop a composite arc additive system with multi-energy field co-convergence, and adjust process parameters associated; establish the process parameters database and realize the sharing of manufacturing data;combine the numerical simulation with the experiment, verify the rationality of the simulation through the experiment, and explain the defects in the forming process and the mechanism of microstructure evolution from the perspectives of temperature field, flow field and stress field in the arc additive process, so as to guide the experiment.KEY WORDS: aluminum alloy; arc additive manufacturing; heat input; current mode; energy field铝合金由于具有密度小、比强度高及优良的综合力学性能等优点被广泛应用于航空航天、汽车等轻量化设计领域中[1]，伴随着航空航天和汽车产业发展，铝合金结构件已经朝着高精度、大尺寸和复杂形状发展，这对铝合金部件的制造技术有了更高的要求。
钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究
表面技术第52卷第12期钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究梁志强1,2，苏志朋1a，胡雨童1b，冯铭3，杜宇超1a，刘宝隆2，李兵2，周天丰1（1.北京理工大学 a.机械与车辆学院 b.医工融合研究院，北京 100081；2.北京理工大学珠海学院，广东 珠海 519088；3.温州大学 机电工程学院，浙江 温州 325000）摘要：目的针对钛合金结构件高质高效抛光需求，提出了磁流变电解复合抛光新方法，探究不同抛光参数对钛合金表面质量的影响，以实现钛合金构件的高质高效抛光。
方法深入探究了加工电压、加工间隙、电解质质量分数和抛光转速等参数对钛合金抛光表面粗糙度以及粗糙度变化率的影响，分析了不同抛光参数下的钛合金表面形貌变化，验证了磁流变电解复合抛光钛合金的可行性。
结果随着电解液中NaNO3质量分数的提高，钛合金表面粗糙度先减小后增大，质量分数为1.0%~2.5%时，得到了优于单磁流变抛光加工的抛光效果。
不同加工电压下的表面粗糙度对比结果表明，在加工电压为0.1 V时，钛合金加工后表面粗糙度达到最小，而后随着加工电压的增大，加工区域表面粗糙度呈现增大趋势；随着加工间隙的增大，钛合金抛光表面粗糙度呈现先减小后增大的趋势；随着抛光工具转速增大，钛合金加工后表面粗糙度先减小后增大。
相比于单一的磁流变抛光，磁流变电解复合抛光钛合金90 min，可使表面粗糙度从初始323 nm降低至15 nm，加工效率提高了62.5%。
结论磁流变电解复合抛光工艺能够用于钛合金人工关节假体高效高质量的抛光。
关键词：钛合金；磁流变；电解；抛光；表面质量中图分类号：TG580.692文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)12-0102-10DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.12.009Experimental Study on Magnetorheological Electrolysis CompositePolishing of Titanium Alloy Structural PartsLIANG Zhi-qiang1,2, SU Zhi-peng1a, HU Yu-tong1b, FENG Ming3, DU Yu-chao1a,LIU Bao-long2, LI Bing2, ZHOU Tian-feng1(1. a. School of Mechanical Engineering, b. School of Medical Technology, Beijing Institute of Technology,Beijing 100081, China; 2. Beijing Institute of Technology, Zhuhai, Guangdong Zhuhai 519088, China;3. School of Mechanical Engineering, Wenzhou University, Zhejiang Wenzhou 325000, China)ABSTRACT: Titanium alloy has the advantages of high strength, good ductility, strong corrosion resistance and elastic modulus close to human bone, which is suitable for making human lower limb joints. According to the requirements of pharmaceutical收稿日期：2023-11-15；修订日期：2023-12-19Received：2023-11-15；Revised：2023-12-19基金项目：国家自然科学基金（51975053）；基础科研项目（JCKY2021208B046，DEDPCL）；转化应用项目（D44F9A65，2B0188E1）Fund：National Natural Science Foundation of China (51975053); Basic Research Program (JCKY2021208B046, DEDPCL); Conversion Application Project (D44F9A65, 2B0188E1)引文格式：梁志强, 苏志朋, 胡雨童, 等. 钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究[J]. 表面技术, 2023, 52(12): 102-111.LIANG Zhi-qiang, SU Zhi-peng, HU Yu-tong, et al. Experimental Study on Magnetorheological Electrolysis Composite Polishing of Titanium第52卷第12期梁志强，等：钛合金结构件磁流变电解复合抛光试验研究·103·industry standards, the surface roughness Ra of joint implants generally does not exceed 0.1 μm, and the surface should be free of defects such as oxide skin, cracks, pits, edges, burrs and so on. Therefore, the high efficiency and high quality preparation of nano-scale ultra-smooth surface is the premise of achieving the wide application of titanium alloy in medicine. In order to further improve the polishing efficiency and polishing quality of titanium alloy, this article combined the high efficiency of electrolytic polishing and the high quality characteristics of magnetorheological polishing, and proposed a magnetorheological electrolytic composite polishing method for titanium alloy structural parts. The effects of electrolyte mass fraction, machining voltage, machining gap, tool speed and other polishing parameters on the surface quality of titanium alloy were discussed. The effects of different polishing parameters on the surface morphology of the titanium alloy were analyzed. The formation mechanism of the titanium alloy surface under electrolysis and magnetorheological polishing was elucidated. The feasibility of magnetorheological electrolytic composite polishing of titanium alloy artificial joint prostheses was verified. The experimental results show that with the increase of NaNO3 mass fraction in the electrolyte, the surface roughness of titanium alloy first decreases and then increases. Under the conditions of 1.0wt.%-2.5wt.% mass fraction of NaNO3, the titanium alloy surface quality of magnetorheological electrolysis composite polishing is better than that of magnetorheological polishing. The effects of different machining voltages on the polishing quality of titanium alloy are analyzed, and the results show that when the machining voltage is 0.1 V, the surface roughness of the titanium alloy after polishing reaches 18 nm, and the surface quality is better than that of magnetorheological polishing. Then, as the machining voltage increases, the surface roughness of the polished surface shows an increasing trend. The effect of different machining gaps on the polishing quality of titanium alloy was compared. The results show that as the machining gap increases, the surface roughness of magnetorheological electrochemical composite polishing shows a trend of first decreasing and then increasing. The effect of different machining gaps on the polishing quality of titanium alloy was compared. The results show that as the tool speed increases, the surface roughness of the titanium alloy after polishing first decreases and then increases. When the tool speed is 300 r/min, the surface roughness of the surface polishing is reduced to the minimum. A comparative experiment was conducted on the magnetorheological and magnetorheological electrochemical composite polishing of titanium alloy artificial joint prostheses. The results showed that, compared with magnetorheological polishing, the efficiency of magnetorheological electrochemical composite polishing was improved by 62.5%. At the same polishing time, the polishing quality of the magnetorheological electrolytic composite polishing process is better. The magnetorheological electrolysis composite polishing method can be used for the high efficiency and high quality polishing of titanium alloy joint prosthesiss.KEY WORDS: titanium alloy; magnetorheological; electrolysis; polishing; surface quality随着人均寿命显著延长，骨关节疾病的发生率越来越高，严重影响了患者日常生活质量，人工关节置换术是极为有效的治疗方法，其疗效无法用药物替代[1]。
执纳米密钥 解强韧矛盾
展示│Exhibition想法虽好，难度却很大，最关键的便是寻找理论支撑。
第一个难点就在于构建晶体生长初期数学物理模型并计算分析解。
此模型需要综合考虑熔体流场、浓度场和温度场等耦合影响，大大增加了方程的复杂程度。
一直以来，工科出身的王自东更擅长应用基础研究。
而想要在基础理论方面取得突破，则需要很好的数理基础。
为了弥补数理基础的不足，王自东日夜伏案刻苦钻研，并主动与数学系老师合作学习。
近20年的时间里，查资料、推公式、解方程是王自东与团队工作的常态，写满数学推导公式的稿纸堆了足有1米高。
终于，功夫不负有心人，王自东团队利用渐近分析的方法解出了第二相晶体生长界面速度的分析解。
科学的突破往往都是从推翻僵固的思维定式开始的。
在晶体生长初期数学物理模型构建出来以后，团队经过大量实验和演算发现了一个突破传统认识的现象：晶体在形核初期并非按照大家理解的持续向外生长，而是一部分向外生长，另一部分向内回熔。
这意味着，当向内回熔深度达到临界形核半径时，第二相晶体就会发生分裂。
这是一个重大的理论突破，如果第二相晶体开始生长就分裂，这就意味着可以将第二相晶体的尺寸永远控制在与临界形核半径一致的范围，也意味着第二相晶体纳米化有了实现的理论基础。
灵感下的循环分裂法“科学研究的路径首先是形成理论，然后找到方法，再转化为技术，最后拓展到应用。
”王自东对此深有体会。
因此，他们在发现晶体生长初期向内回熔的物理现象后，马上开始了下一步的探索：影响晶体向内回熔的关键因素是什么呢？2005—2010年，王自东团队将主要精力放在寻找阻碍第二相扩散生长的控制方法上。
他们找到了晶体界面能各向异性和熔体剪切流对晶体向内回熔深度的影响规律，并发明了铜合金熔体中铁或铬第二相纳米化的控制方法，突破了铁或铬颗粒生长初期向内回熔至分裂的关键技术。
王自东笑着向记者解释道，施加剪切流的想法来源是2008年一次在游乐园里的经历。
科学发展历史中，不乏由于“灵感乍现”而孕育出重大科学突破的佳话。
MgB_2超导材料的制备_王醒东
MgB_2超导材料的制备_王醒东电工材料2014No.21引言超导技术作为高新技术之一，历经百余年的发展，已有多种产品问世，在强电领域和弱电领域得以应用，如超导电缆和超导滤波器等。
2013年3月，德国铺设了目前世界上最长的高温超导电缆，该条电缆以二代钇-钡-氧化铜（YBCO）高温超导材料为核心材料，长度为1km，直径仅15cm，输电功率和输电电压分别为40MW和10kV；同年4月，世界上载流能力最强的350m长、载流10kA的直流超导电缆在河南中孚实业有限公司投入工程示范运行，并为该公司的电解铝车间供电，该条电缆以一代铋-锶-钙-氧化铜（BSCCO-2223）高温超导材料为载流层；超导滤波器方面，江苏综艺超导有限公司是国内唯一一家开发超导滤波器的企业，产品已达到军用标准，但尚未量产。
现有的超导产品或样机，基本以YBCO或BSCCO-2223为超导材料，最主要原因是其临界温度（T c）在液氮沸点之上，可以用液氮作为制冷剂，成本低。
但目前有能力制造商用YBCO或BSCCO-2223超导材料的厂家不多，最根本的原因是受制于复杂的工艺及设备的要求：①YBCO 和BSCCO-2223均属于陶瓷材料，组成元素多，原子比例多变，只有满足一定的原子比时，材料才具有优异的超导特性，此外，超导材料对压力、氧含量及湿度等工艺参数敏感，这些都增加了工艺的难度；②采用粉末套管法（PIT法）制备BSCCO-2223的工艺已比较成熟[1]，与之相比，YBCO材料制备工艺不成熟，对设备真空度、精密度和自动化程度等要求高，导致其价格较高。
2001年，二硼化镁（MgB2）化合物的发现，改变了人们的传统思维。
MgB2为AlB2型六方晶格结构，B原子呈石墨蜂窝型排列，Mg原子则呈一定规MgB2超导材料的制备王醒东1,2（1.富通集团有限公司浙江省光纤制备技术工程技术研究中心，浙江富阳311400；2.富通集团（天津）超导技术应用有限公司，天津300384）摘要：二硼化镁（MgB2）是重要的超导材料，在超导磁体等领域有着潜在的应用。
添加Zr、Ti元素对烧结钕铁硼磁性能与时效工艺的影响
24稀土信息 No.1 2024RARE EARTH INFORMATION添加Zr、Ti 元素对烧结钕铁硼磁性能与时效工艺的影响张文博 李秀燕 王新峰 张均飞 雒有成/文 甘肃稀土新材料股份有限公司1 引言 随着风力发电、伺服电机、新能源汽车等领域的快速发展,高性能NdFeB 永磁体的需求迅速增大，因此提升钕铁硼磁性能，研发高性能烧结钕铁硼已成为首要技术攻关难题。
目前高矫顽力磁体通常需要添加镝或铽等重稀土元素来提高矫顽力，然而战略性稀土元素镝、铽的储量较少且价格昂贵。
在内禀磁特性不变的前提下，烧结 NdFeB 磁体的矫顽力主要取决于其晶间显微组织，所以通过细化晶粒、晶界合金化等工艺可以提高钕铁硼磁体性能，其中，在NdFeB 磁体中添加微量元素成为细化晶粒的主要方法之一。
研究工作者们发现，添加Zr、Ti 等元素均能起到细化晶粒、提高矫顽力的作用，且由于元素添加量及种类不同，所得磁体的晶界相结构、形态也不同，提高矫顽力的机理也不同，从而导致矫顽力差异较大，所对应的时效工艺也有所区别。
本文通过试验，验证了晶间合金法添加Pr-Nd、Dy 金属对烧结钕铁硼磁性能的提升，同时试验了不同烧结时效工艺对含Zr、Ti 钕铁硼磁性能的影响。
2 实验方法 本实验采用Pr-Nd、Fe、B-Fe、Tb、Co、Cu、Al、Nd-Fe、Ce、Gd-Fe、Zr、Ti 为原料，所用原料纯度均高于99.7%，首先直接以(Pr-Nd)22.5Gd 2Dy 0.25Ce 7Cu 0.2Al 0.6Co 0.5B 0.92Fe 为合金设计成分进行配料。
将所配原料再通过熔炼→氢碎→制粉→磁场成形，得本文利用晶间合金化工艺，研究了在制粉工序添加Pr-Nd、Dy 对烧结钕铁硼磁体矫顽力和剩磁的影响。
磁性能分析结果表明，利用晶间合金化工艺可以大幅度提高磁体矫顽力；研究了添加适量的Zr、Ti 对磁体矫顽力均有提高，同时根据元素添加后在磁体内部的分布和成相不同，试验不同的时效工艺以达到磁性能最佳；Ti 元素的添加能有效改善磁体的方形度。
新一代钢铁材料研究的进展
新一代钢铁材料研究的进展
王向成
【期刊名称】《武钢技术》
【年(卷),期】2004(42)2
【摘要】介绍了日本、韩国、欧洲和国内近年来在新一代钢铁材料方面的研究进展情况 ,并对日本在 80 0MPa超细晶粒钢、15 0 0MPa超高强度钢、耐热钢。
【总页数】5页(P38-42)
【关键词】钢铁材料;超细晶粒钢;超高强度钢;耐热钢;耐腐蚀钢;研究进展
【作者】王向成
【作者单位】武钢技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】TG142
【相关文献】
1.新一代钢铁材料的重大基础研究钢铁材料更新换代 [J], 李虎军
2.新一代钢铁材料基础研究的进展和体会 [J], 赵沛;刘正才
3.喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(二)——喷射成形钢铁材料的研究进展 [J], 崔成松;章靖国
4.喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(三)——喷射成形钢铁材料在特钢等领域的研发 [J], 崔成松;章靖国
5.喷射成形快速凝固技术制备高性能钢铁材料的研究进展(四)——喷射成形钢铁材料的工业化生产及展望 [J], 崔成松;章靖国
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创新驱动的金属行业变革分析报告
创新驱动的金属行业变革分析报告近年来，随着全球经济体的结构性转型和智能化、数字化、绿色化的浪潮不断涌现，传统的金属行业面临着不小的挑战，如高能耗、高排放、低效益等。
同时，新一代人工智能技术、大数据、云计算等的出现和科技进步的飞速发展，也为金属行业带来了新的机遇和变革。
创新驱动成为了金属行业变革的核心。
一、创新驱动促进金属工业变革随着全球经济快速发展，传统的制造业已经不能满足高品质、高效率、创新研发的要求，因此创新驱动成为了各个行业的共性。
金属工业同样如此。
创新驱动的金属工业变革主要有以下几个方面：1. 材料方面传统金属工业的材料种类较单一，同时生产过程比较复杂，成本高、产值低，因此研发新材料势在必行。
目前，已经出现了许多新型的金属材料，如高性能钛合金、超高强度钢等，这些新型材料具有各自独特的性能和优点，产生热的钨钢淬火器通过电学控制水电牛腩牛腩机制能够为制造业的发展带来更高的竞争优势。
2. 工艺方面随着数字化时代的到来，工艺创新也将成为金属工业创新的重要方式之一。
例如，采用3D打印技术生产零部件，不仅能够提高精度、减少损耗和浪费，而且还可以大大缩短生产周期。
3. 软件与硬件方面软件与硬件的发展也将为金属工业带来新的变革。
例如，人工智能技术、大数据分析和云计算等技术的应用，能够提高生产效率和生产质量，同时也可以为工业节能减排提供更好的解决方案。
硬件方面，则需要在芯片及传感器等方面的研发上做出更多努力，将其与智能化、数字化的生产工艺相融合。
二、创新驱动的金属行业变革带来的机遇和挑战随着创新驱动的金属行业变革，其所带来的机遇和挑战既体现在经济层面也体现在技术层面。
1. 经济层面的机遇和挑战创新驱动的金属行业变革将为全球经济带来新的机遇和挑战。
从机遇方面来看，新型材料、新工艺以及新技术的应用将为金属行业提供更为灵活的选择和更高的竞争力，同时也为全球经济的繁荣和发展贡献力量。
从挑战方面来看，金属行业的长期发展依赖于高质量的技术支持和研发投入，因此需要加强技术研发和创新能力的培养。
替代金属？如何用好Stratasys碳纤维增强3D打印
替代金属？如何用好Stratasys碳纤维增强3D打印2022年5月31日，Stratasys联合南极熊举办了一场线上研讨会，介绍了Stratasys的碳纤维强化材料3D打印解决方案，本场直播由 Stratasys 制造部门高级应用工程师李清淏主讲（文末可下载碳纤维增强3D打印PPT）。
本场研讨会中，介绍了什么是碳纤维材料，Stratasys新碳纤维增强材料的优势，碳纤维增强材料的目标应用，以及碳纤维增强材料3D 打印机。
碳纤维经常出现在一些高性能的场合，比如跑车的覆盖件，运动头盔等。
碳纤维材料轻便、强度高，每一根碳纤维都是由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米，几乎全部由碳构成。
最早的一代（如T300，HTA和AS4）有16-22微米直径。
新研发的碳纤维（如IM6或IM600）的直径大约有5微米。
传统碳纤维零件的制造工艺流程包括：碳纤维预浸料→包覆→高温高压固化→脱模→整形修边→表面处理。
通过对客户需求的调研，零件质量、更好的机械特性和开放材料系统是最有可能获得溢价的特点。
于是，Stratasys推出了使用3D打印来制造碳纤维部件的技术。
打印方式涵盖了三种：●直接使用符合材料打印机打印零件；●打印铺覆模具；●牺牲模具；其中，直接打印碳纤维增强材料是主流的用法，将短切碳纤维与基础聚合物尼龙混合，然后再拉成3D打印长丝，并在FDM 3D打印机中使用。
基于以上材料制备原理，Stratasys推出了三款碳纤维复合材料，分别是ABS-CF10（含10%碳纤维）、NylonCF-10（含10%碳纤维）、Nylon12CF（含35%碳纤维）。
经过测试，这三款材料在添加了碳纤维之后，性能都得到了提升，今年推出的Nylon-CF10的强度超出基材尼龙材料的60%，刚度是其3倍。
通过打印碳纤维复合材料，可以最高抗拉强度可达83MPa，能够生产接近完全致密的零件。
而且可以实现精确复杂的几何形状，并带有可溶性支撑材料。
连续定向凝固铜棒及其冷加工后的组织和力学性能_张鸿
连续定向凝固铜棒及其冷加工后的组织和力学性能张鸿,谢建新,王自东,王浩(北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083)摘要:研究了连续定向凝固铜棒及对其进行大变形量冷加工后的线材的微观组织和力学性能。
凝固铜棒具有纵向连续柱状晶组织,塑性优异,伸长率达到50.5%。
经过冷轧和冷拔,柱状晶组织细化为纤维晶组织,并产生显著的加工硬化。
经过真应变为3.6的冷变形加工,其抗拉强度由未变形的140MPa提高到418M Pa,伸长率则下降了近70%。
断口形貌观察表明:凝固铜棒、轧制后的铜杆及拉拔后的铜线都是穿晶韧性断裂,其微观断口均呈山峰状,且峰顶依次逐渐尖锐。
关键词:铜;连续定向凝固;大变形冷加工;力学性能中图分类号:T G146.1;T G113.2文献标识码:A文章编号:1000-3738(2004)02-0031-03Microstructure and Mechanical Properties of Continuous Unidirectional Solidification Copper Bar and Cold Processed WiresZHANG Hong,XIE Jian-xin,WANG Z-i dong,WANG Hao(U niversity of Science and Technology Beijing,Beijing100083,China)A bstract:T he microstructure and mechani cal properties of continuous unidirectional solidification copper bar and succedentcold processed wires were investigated.T he longitudinal microstructure of the copper bar is columnar crystals and the bar exhibits excellent plasticity with the tensi le elongation attaini ng50.5%.After cold rolled and drawn,the columnar crystals fined to fibrous crystals,which resulted in remar kable work hardening.At a true processing strain of3.6,the tensile strength of the copper wires increased to418MPa from140M Pa of the as-cast bar,while the elongati on decreased by about70%.T he fracture morphology of the bar and succedent cold processed wires are all transgranular ducti le fracture,and the micro-fracture is peak-like, gradually sharpening with increase of strain.Key w ords:copper;continuous unidirectional solidification;cold large strain processi ng;mechanical property1引言随着电子通讯、网络、有线电视、交通运输等的发展,对各种高性能铜合金线材需求增多。
金属离子掺杂改性纳米TiO2的能带结构及其光催化性能
硅酸盐学报・ 402 ・2013年DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.03.22 金属离子掺杂改性纳米TiO2的能带结构及其光催化性能刘子传，郑经堂，赵东风，吴明铂(中国石油大学(华东)，重质油国家重点实验室，山东青岛 266580)摘要：为了研究纳米TiO2金属离子掺杂的改性机理，使用Materials Studio软件的Dmol3模块分别对Fe3+、Ag+、Pt4+、La3+ 4种金属离子掺杂纳米TiO2的能带结构进行分析。
分子模拟表明，金属离子掺杂使TiO2的禁带宽度、Fermi能级和禁带偏移发生变化，影响了TiO2的光催化性能。
光催化反应表明，Ag+掺杂后TiO2的禁带宽度为1.09eV、Fermi能级为–0.294eV、禁带向下偏移0.28eV，纳米TiO2光催化剂对聚乙二醇模拟废水的处理效果最好。
关键词：二氧化钛；分子模拟；光催化；金属离子掺杂中图分类号：TQ134 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)03–0402–07网络出版时间：网络出版地址：Band Structure of Metal Ions Doped Modified Nano-TiO2 and Its Photocatalytic PerformanceLIU Zichuan，ZHENG Jingtang，ZHAO Dongfeng，WU Mingbo(State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum, Qingdao 266580, Shandong, China)Abstract: In order to investigate the modified mechanism of the TiO2 nanoparticles doped with metal ions, the band structure of TiO2 nanoparticles doped with Fe3+, Ag+, Pt4+, and La3+ ions, respectively, was analyzed by a Dmol 3 module of Materials Studio software. The molecular simulation showed that metallic ion doping changed the forbidden bandwidth, the Fermi energy level and the forbidden band offset of TiO2 nanoparticles. The changes affected the photocatalytic ability of TiO2. The Ag+-doped TiO2 has the forbidden bandwidth of 1.09eV and the Fermi energy of –0.294eV, and the forbidden band offset downward to 0.28eV. The TiO2 nanoparticles showed a superior photocatalytic ability in the process of polyethylene glycol (PEG) simulated wastewater.Key words: titania; molecular simulation; photocatalysis; metallic ion doping有机废水尤其是高浓度有机废水水质复杂，使用传统方法很难有效处理[1]。
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光学性能： 纳米晶粒吸光能力强； 光吸收率大
电学性能：电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导，金属 向绝缘体转变 ，磁场中材料电阻的减小非常明显 磁学性能： 纳米晶粒的磁各向异性与粗晶粒材料有显著的区别
热学性能：纳米微粒的熔点、烧结温度和晶化温度均比常规粉体低得多
纳米材料的制备方法
气相合成与制备纳米材料 将高温的蒸汽在冷阱中冷凝或者在衬底上沉积和生长出低维纳米材料的方法。 主要包括物理气象沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。 用来制备纳米粉体、纳米丝和生长出超晶格薄膜和量子点。
reinforced copper alloy，Nanotechnology ，2009, 20 : 075605; SCI
收录, EI收录 Chen Mingwen, Wang Zidong, Xu Jian-Jun, Xie Jianxin, The effect of far field flow on a spherical crystal growth in the undercooled melt, Acta Mechanica Sinica, 2008, 24: 681~689. (DOI: 10.1007/s10409-008-0169-7) ISSN: 0567-7718; SCI收录, EI收录
纳米弥散相增强金属材料制备技术 声子晶体材料 连续定向凝固制备技术（铜管材等）
金属功能材料制备与成形研究室
北京科技大学
University of Science and Technology Beijing
1. 金属凝固理论
用解析的方法对材料制备加工中常见的生长过 程（如定向凝固与自由凝固系统内）发生的强非线
铜合金铸件等；结构与功能一体化高性能阻尼钢——结构用
高阻尼减振钢板，框架用高阻尼减振工字钢，减振降噪用声 子晶体材料等。 金属功能材料制备与成形研究室
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三、研究方向对学科发展的作用 主要研究方向
金属凝固理论
量子效应
纳米晶粒尺寸降到一定程度，其声、电、光、磁、热及 超导性与宏观特性有着显著地不同。
表面效应
纳米微粒具有尺寸小、比表面积大、表面能高等特点，其活性极高， 遇到其他原子很快结合，使其稳定化。
纳米材料的力学性能
弹性模量比常规晶粒材料的弹性模量降低了30%～50% 硬度或强度是同成分传统晶体(晶粒＞1μm)金属硬度或强度的2 ～7倍
铝及铝合金线材等
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代表性论文
ZidongWang, XuewenWang, Qiangsong Wang, I Shih and J J Xu. Fabrication of a nanocomposite from in situ iron nanoparticle
2、候选材料
细晶、微晶材料
纳米晶金属材料 金属基复合材料
非晶材料
金属纳米复合材料
2.1 细晶、微晶材料
材料的抗拉强度提高20~30%，延伸率 有下降，但下降的幅度较小
从制备工艺来看， 快速凝固方法 大变形的方法
机械合金化的方法
与大工业生产的接轨，难度较大
2.2 纳米材料
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专利
王自东等.一种在钢液中形成纳米颗粒的制备技术. 200910089679.5 林国标, 王自东, 张鸿等.一种提高Cu-Cr系铜合金强度和导电率的热处理方法. 200910085266.X 林国标, 王自东等.一种铜合金反重力铸造升液管. 20091009685.0 王强松，王自东，谢建新，张鸿等.一种耐高压铸造铜合金. 专利 号:200710176461. 申请日：2007年10月29日. 公开号: CN 101148714 王强松,王自东,谢建新, 张鸿等. 一种高强耐压铸造铜合金. 申请号： 200810114812. 申请日：2008.6.12. 公开号: CN 101289715
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成果应用
短流程高效制备铜管技术的项目已完成 中试阶段、工程化技术与设备研究开发工作，
已在中铝洛铜公司设计、制造Байду номын сангаас安装了工程
化装备及相应的工装。完成了六流、拉坯速 度2.5～4m/h制备铜管坯的有负荷试车工作。
性阶段的胞、枝晶生长和球晶生长中的动力学过程
以及界面稳定性等进行深入细致的研究。该项研究 是应用数学、材料科学与凝聚态物理学交叉领域的 前沿课题。其解决对材料制备加工工艺的改进与终 端产品质量的提高等均具有重大而深远的意义。
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机械合金化法(Mechanical Alloying,MA)
又可以称为机械研磨(Mechanical Milling,MA)，指的是利用机械球磨方法 制备纳米材料的方法。 MA常用的设备为高能研磨机，有搅拌式、振动式、振摆式等。
从结构角度看，纳米材料可分为： ①零维纳米材料：纳米颗粒、原子团簇 ②一维纳米材料：纳米丝、纳米棒、纳米管等 ③二维纳米材料：超薄膜、多层膜等 ④三维纳米材料：纳米相材料
纳米材料的基本效应
小尺寸效应
当纳米材料组成相的尺寸较小时，材料的性能会发生变化，当 组成相的尺寸小到某一临界尺寸时，材料性能将发生明显的变化。
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二、定位发展目标和主要任务
主要从事金属凝固、加工成形过程中的理论与工艺控制 研究工作，包括：胞、球晶生长理论；高性能纳米弥散相增 强合金；连续定向凝固技术，制备高性能铜及铜合金管线材、 铝及铝合金丝材，陀螺仪上用银包铝丝，特种功能用银包铜 丝等特种丝材和超细丝材；特种铸造技术，如制备高强高导
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提
纲
1、 定义 2、候选材料 3、纳米复合材料 4、纳米弥散相获得的理论基础 5、铜基纳米复合材料的微观组织 6、铜基纳米复合材料的力学性能 7、结论
bandgap
1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Frequency/Hz
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4.连续定向凝固制备技术
制备具有连续柱状晶或单晶组织的 铜管材 铜及铜合金杆线材
2.纳米弥散相增强金属材料制备技术
金属材料的增强、 增韧是一对矛盾 增强——强度提 高塑性下降 增韧——塑性提 高强度下降 如何做到增强同时增 韧或增强时塑性不下 降？ 纳米增强技术
20nm
金属功能材料制备与成形研究室
北京科技大学
University of Science and Technology Beijing
纳 米 材 料 基 本 特 征
A 纳米材料的定义
B C D
纳米材料的基本效应
纳米材料的性能与应用
纳米材料的制备方法
纳米材料定义和分类
• • • 纳米材料定义 组成相或晶粒结构长度尺寸控制在100nm以下的材料。 纳米材料组成的基本（组成）单元可以是原子团簇、纳米微粒、纳米线、 或纳米膜。它既包括金属材料，也可以包括无机非金属材料和高分子材料。 纳米材料的四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大。
金属功能材料制备与成形研究室
北京科技大学
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新一代金属结构材料—Next Generation Metal Materials