汪润泽 , 唐金成 , 单雪鹏 , 黄钊臻 , 李思敬 , 严明
2026, 55(11):2713-2726.
摘要:利用激光束粉末床熔融(PBF-LB)原位合金化制备了块状和Gyroid多孔Fe-30Mn合金,并探讨了不同打印参数对试样性能的影响。结果表明,打印过程中激光能量密度较低会导致铁、锰元素混合不均匀,导致材料力学性能下降;激光能量密度过高则会使锰元素挥发,造成合金成分不符合预期。通过优化激光参数,可获得致密度高、铁锰元素分布均匀的试样,其抗拉强度达到644.67 MPa,延伸率达到21.61%,在模拟体液中的腐蚀速率为0.042 mm/a。此外,所得Gyroid多孔支架的孔隙率为49.84%,0.2%应变屈服强度为66.11 MPa,20%应变下的压缩强度为170.76 MPa,弹性模量为6.41 GPa。间接细胞毒性试验和细胞黏附试验结果表明,该材料具有良好的生物相容性。综上所述,本研究使用PBF-LB原位合金化制备的Fe-30Mn合金具有作为可降解人骨植入材料的应用前景。
彭浩东 , 李卓 , 孙牧群 , 陈英英 , 赵琳琳 , 张欣
2026, 55(11):2727-2736.
摘要:研究了可生物降解Zn-1.5Sn-xSr合金(x=0、0.3、0.5, wt%)的微观结构、力学性能、腐蚀行为及细胞毒性。结果表明,Sr元素的引入形成了微量SrZn13相,提高了Zn-1.5Sn-xSr合金的屈服强度和弹性模量。通过透射电子显微镜衍射斑点标定,证明了SrZn13相的存在。电化学测试证实了Zn-1.5Sn-xSr合金表面生成钝化膜,且Zn-1.5Sn-0.3Sr表现出更好的耐蚀性,进一步的浸泡测试与X射线光电子能谱分析揭示了腐蚀产物膜的元素组成及成分,主要由氧化物、氢氧化物以及微溶性碳酸盐和磷酸盐组成。在细胞毒性方面,Zn-1.5Sn-xSr合金表现出优异的生物相容性。MTT实验显示细胞活力最高可达130%,这归因于材料降解过程中Sr2+的释放,Sr2+与Zn2+共同促进了细胞增殖与分化。
2026, 55(11):2737-2746.
摘要:在硅酸盐-磷酸盐电解液中,采用微弧氧化技术在2195铝锂合金表面制备陶瓷涂层,研究了不同电流密度(200~800 A/m2)对微弧氧化涂层微观结构、耐蚀性和耐磨性的影响。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和表面粗糙度仪分析了微弧氧化涂层的表面及截面形貌、成分和粗糙度。结果表明,随着电流密度的增大,微弧氧化涂层的粗糙度和厚度均增加。该涂层主要由γ-Al2O3组成,并含有少量α-Al2O3。在最大电流密度下制备的微弧氧化涂层最为致密。动电位极化测试表明,涂层的耐蚀性随电流密度的增大而提高。当电流密度为800 A/m2时,微弧氧化涂层的耐蚀性最佳,其腐蚀电位为-0.536 V,腐蚀电流密度为4.32×10-7 A/cm2,较基体降低了两个数量级。电化学阻抗谱结果显示,电流密度为800 A/m2时,试样的容抗弧半径最大,且在低频区具有最高的阻抗值。微弧氧化涂层的耐磨性随电流密度的增大而提高。当电流密度为200 A/m2时,磨损机制主要为磨粒磨损;进一步增大电流密度后,磨损机制仍为磨粒磨损。在800 A/m2下制备的微弧氧化涂层耐磨性最佳,磨损率为1.355×10-4 mm3/(N?m)。
2026, 55(11):2747-2755.
摘要:本研究对已建立的钨低压化学气相沉积(CVD)模型进行改进,使其可在常压条件下于火箭发动机喉衬表面沉积高性能涂层。研究分析了三种不同反应器结构(直管进气反应室、加装布气装置反应室、加装布气装置与引流板反应室)以及结构对反应室内流动特性、温度场、组分浓度及沉积反应的影响。数值模拟与实验结果表明,采用布气装置与引流板相结合的反应室可通过增强气体径向扩散,消除反应室喉衬处的涡流,从而显著提升流场均匀性。该优化设计不仅提高了喉衬构件表面沉积速率的均匀性,还小幅提升了六氟化钨的利用效率。本研究为高均匀性钨涂层CVD系统的设计提供了理论基础,同时为其工程化应用提供了可行方案。
杜娟 , 包生重 , 杨少丹 , 周延军 , 庄玉伟 , 曹书光
2026, 55(11):2756-2764.
摘要:研究了未氧化和预氧化的56Cu-22Ni-12Fe-8Al-2La阳极合金在800 ℃的Na3AlF6-K3AlF6-AlF3-Al2O3铝电解用熔盐电解质中的腐蚀行为。测试了金属阳极在铝电解熔盐中的电化学性能,并研究了合金的腐蚀机理。结果表明,合金在800 ℃、O2气氛下预氧化形成的氧化层主要由含铝、镍、铁、铜和镧元素的氧化物组成。电解3 h后,未氧化的金属阳极形成的腐蚀产物呈三层结构,腐蚀产物中不连续且多孔的氧化层在电解过程中提供了连通通道,使电解质易直接渗透进入金属基体,深度约为320 μm;预氧化后的金属阳极形成的腐蚀产物氧化层厚度约为190 μm,外层和内层氧化层包含连续的富Ni/Fe/Al/Cu氧化物(主要为NiFe2O4、CuAlO2),中间层为致密连续的NiFe2O4层,厚度约为15 μm,氧化层中出现少量电解质,并渗入金属基体。在铝电解过程中,预氧化后的合金较未氧化的金属阳极合金表现出更优的耐腐蚀性能和稳定性。
徐连波 , 李鑫磊 , 贵永亮 , 宋春燕 , 龙海洋 , 韩尚达 , 杨玉升 , 吴启明
2026, 55(11):2765-2775.
摘要:以高纯度的Nb、Ti、Zr、Mo颗粒为原料,采用真空电弧炉制备了不同Mo含量的NbTiZrMox难熔高熵合金。系统探讨了Mo元素在合金中的作用,以及不同Mo含量对合金的微观组织、显微硬度、耐腐蚀性和耐磨性的影响。结果表明,NbTiZrMox合金具有单一的体心立方相结构,呈枝晶形貌。Mo通过晶粒细化和固溶强化显著提高了合金的显微硬度与耐磨性。随着Mo含量的增加,合金的磨损机制由以黏着磨损为主导、磨粒磨损与氧化磨损共同作用逐渐转变为氧化磨损和轻微的黏着磨损。在3.5wt% NaCl溶液中的电化学腐蚀测试表明,NbTiZrMox合金的耐腐蚀性随Mo含量增加呈先增强后减弱的规律,其中Mo含量为14.29at%时,合金的耐腐蚀性最佳,表明适量添加Mo能够促进稳定钝化膜的形成,从而显著提高合金的耐腐蚀性能。
2026, 55(11):2776-2784.
摘要:针对TC4圆筒件在热拉深过程中的破裂和制耳等质量问题,提出了超声振动辅助成形方法。通过超声振动辅助拉伸、滑动摩擦实验,确定超声振动对TC4热性能及界面摩擦性能的影响。通过探究不同温度条件下固定尺寸坯料的拉深力、拉深试件表面质量、壁厚分布和凸耳形态等,确定了超声振动对TC4圆筒件成型过程及质量的影响;最后通过不同温度条件下的变尺寸极限拉深实验,得到了超声振动辅助TC4圆筒件的极限拉深系数及试件有效高度。结果表明,TC4圆筒件热拉深过程,通过施加超声振动辅助,不仅能有效降低试件拉深力,还可以减小试件的制耳率,提高壁厚分布均匀性,有效提高了TC4圆筒件的极限拉深比和拉深试件有效高度。
2026, 55(11):2785-2793. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250445
摘要:采用电沉积耦合增材制造技术制备了具有点阵结构且孔隙率高(95%~98%)的多孔Ni-Fe合金。设计了四面体型和简单立方型2种点阵结构模型,发现减小杆元长度或增大杆元直径和杆元与水平方向夹角可显著提高点阵结构的比表面积。分析了电沉积参数对多孔Ni-Fe合金宏观形貌及结构特征的影响,确立最佳电沉积工艺条件是:阴极电流密度为2~3 A·dm-2、沉积温度为50~60 ℃、镀液pH值为3、沉积时间为1 h。在此优化条件下制备了四面体型与简单立方型多孔Ni-Fe合金,经单向准静态压缩实验测试,四面体型多孔Ni-Fe合金的屈服强度达到22.91 MPa,比简单立方型提高35.8%。有限元模拟结果表明两种点阵结构在压缩载荷下应力均集中于节点区域,应力集中是导致局部变形与断裂的主要原因。
王杰 , 李志瑶 , 樊峰嵩 , 徐海峰 , 秦运璞 , 吴昊阳 , 秦明礼 , 曲选辉
2026, 55(11):2794-2801. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250453
摘要:采用熔丝制造(fused filament fabrication,FFF)技术制备多孔钨构件,研究和表征了FFF打印的各阶段组织形貌以及最终多孔钨的孔隙特性。结果表明,采用FFF技术成功制备了层间结合紧密、无缺陷的多孔钨构件。3 μm商业钨粉的最大装载量可达到56%,混炼后的喂料表现出良好的流变性能。此外,研究了打印参数对生坯致密度的影响,得到了最佳的打印参数:喷嘴直径为0.6 mm,层厚为0.1 mm,打印速度为30 mm/s。FFF打印制备的多孔钨表现出均匀的孔隙分布。随着烧结温度的升高,多孔钨孔径减小,孔隙复杂程度增加,硬度和抗压缩强度升高。
刘征 , 查正书 , 彭聪 , 张文玮 , 陈孟 , 罗乐 , 张琦
2026, 55(11):2802-2811. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250336
摘要:将3种桁架杆单元晶格结构嵌套在蜂窝空腔内,从而得到新的蜂窝嵌套晶格结构。以AlSi10Mg粉末为材料,采用激光选区熔化成形(SLM)技术制备蜂窝嵌套新型bcc晶格结构(HC-N-bcc)、蜂窝嵌套对称杆晶格结构(HC-SP)、蜂窝嵌套新型萤石晶格结构(HC-N-F)和空蜂窝结构(HC-E)不同相对密度的试样,并对其进行侧面压缩力学性能测试、宏微观变形机制和能量吸收分析。结果表明:蜂窝嵌套晶格结构侧面压缩性能大幅优于空蜂窝结构,在46%相对密度下,HC-SP结构的压缩模量和峰值应力比HC-E高43%和44.7%,在应变50%下,其能量吸收值(
李萍 , 刘少枫 , 虞仁海 , 刘柏松 , 刘乐 , 薛克敏
2026, 55(11):2812-2818. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250369
摘要:对TC4钛合金进行了高温及电辅助拉伸实验,其中变形温度为600~900 ℃,电流密度为14~22 A/mm2。探究了温度及电流密度对合金流动应力的影响规律。结果表明,在热拉伸过程中材料的流动应力随着温度的升高而降低,延伸率与温度呈正相关。当施加脉冲电流后材料流动应力下降,延伸率随电流密度的升高表现为先升后降的变化趋势。最后基于拉伸真应力-真应变数据,在初始Johnson-Cook模型框架的基础上,构建了耦合热效应与非热效应的多物理场本构模型,采用回归拟合的方法确定了本构模型参数,并将实验值与预测值进行误差分析。结果表明,本构模型的确定系数R2≥0.95,平均相对误差MRE<2.5%,在宽域工艺参数范围内具有较好预测能力。本研究旨在为钛合金的电辅助成形提供理论依据,并为优化成形工艺参数提供参考。
欧阳欣 , 程磊 , 满建峰 , 袁春明 , 马致远 , 张珂馨 , 罗浩 , 秦娜娜 , 王金华 , 郭大刚
2026, 55(11):2819-2825. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250398
摘要:通过慢应变速率拉伸试验、疲劳裂纹扩展试验及断裂韧性试验初步评估了离心压缩机叶轮材料FV520B钢在不同掺氢天然气环境下的氢相容性,并结合断口整体形貌、微观结构特征进行分析。结果表明,掺氢比和气体压力升高,FV520B钢的抗拉强度和屈服强度相对空气环境均出现不同程度下降,同时断后伸长率和断面收缩率也明显下降,出现氢致塑性损失现象;掺氢比和气体压力升高,裂纹扩展速率-应力强度因子范围曲线整体左移,试样更早地发生裂纹扩展以及更快地进入失稳断裂,且其断裂韧性KIC值降低,低倍断口形貌也观察到材料有变脆的倾向。本研究结果为离心压缩机叶轮材料FV520B钢在掺氢天然气运输中的工程应用提供了重要的实验参考。
董成利 , 洪建锋 , 沙爱学 , 彭子超 , 王旭青 , 李兴无
2026, 55(11):2826-2834. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250405
摘要:针对挤压锻造态FGH95合金在模拟航空发动机粉末盘组件服役工况下的使用性能评价缺失关键问题,本研究首先基于粉末盘组件止动槽上的最大主应变梯度,按照一定的设计准则设计出模拟件,并对其设计方法进行验证,然后采用基于临界距离(theory of critical distances, TCD)的疲劳寿命方法进行寿命预测,最后对疲劳寿命方法及失效机理进行验证。结果表明:本研究提出的1种三维空间域全自动搜索方法能够获得止动槽上的最大主应变梯度;与工程中常用Morrow修正的总应变寿命方法相比,采用考虑应变梯度的TCD寿命方法能够更准确地预测止动槽的疲劳寿命;合理解释了缺口标准圆棒试样不能准确模拟止动槽疲劳寿命的重要原因;运用断口分析技术验证了缺口标准圆棒试样、止动槽及其模拟件疲劳失效机理的差异。
罗钦文 , 张鹏 , 俞强 , 赵冠楠 , 胡丽娟 , 徐诗彤 , 姚美意 , 周邦新
2026, 55(11):2835-2843. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250407
摘要:微动磨损是限制重水堆用压力管寿命的主要原因之一。为提高重水堆用Zr-2.5Nb压力管的服役可靠性,采用3种预氧化处理工艺在Zr-2.5Nb合金表面制备了约1 μm厚的预生氧化膜,并研究了其力学性能与显微组织的关系。3种预氧化处理工艺分别为在400 ℃/10.3 MPa除氧过热蒸汽、300 μg/kg溶解氧过热蒸汽以及400 ℃/2 MPa低压蒸汽中氧化24 h。结果表明,Zr-2.5Nb合金由α-Zr和β-Zr双相组成,α-Zr和β-Zr的形貌均呈长条状,β-Zr连续分布在α-Zr晶界处。不同预氧化条件下生成的膜显微结构存在差异:除氧条件下的预生膜中的微裂纹相对较多,其柱状晶尺寸较为短小并且排列杂乱;溶解氧条件下的预生膜最致密,缺陷最少;低压条件下的预生膜厚度最大,孔隙和裂纹相对更多。与原始合金相比,预生膜使合金纳米硬度提高了50%~180%,硬度与弹性模量之比(H/E)提高了56%~81%,磨损率降低了31%~44%,预生膜显著提高了合金表面的硬度和耐磨损性能,使磨损机制由严重的磨粒磨损转变为轻微黏着磨损。其中,溶解氧条件下制得的预生膜最为致密,硬度提升效果最突出,这是因为预生膜的强化作用与其显微形貌密切相关。致密完好的氧化膜不仅硬度更高,且与金属基体结合更牢固,不易在局部受力时剥落或开裂。
毕胜 , 胡恺琪 , 周波 , 谢龙飞 , 朱杰 , 张海鸿 , 安震
2026, 55(11):2844-2853. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250410
摘要:采用高能球磨法结合粉末冶金工艺制备了SiC和石墨烯纳米片(GNP)混杂增强铝基(GNP/SiC/Al)复合材料。通过SEM、TEM、拉伸试验机和摩擦试验机等对GNP/SiC/Al复合材料的微观组织、力学和磨损性能进行表征和分析,并与灰铸铁材料(HT250)进行对比。结果表明,SiC与GNP在基体中均匀分散,复合材料的常温及350 ℃下抗拉强度分别达到287和101 MPa。常温磨损中,复合材料耐磨性能低于灰铸铁,2种材料均呈现粘着磨损和磨粒磨损机制。高温磨损中,复合材料耐磨性显著优于灰铸铁。灰铸铁表现为粘着磨损和磨粒磨损机制,而复合材料以粘着磨损为主。SiC与GNP的高温钉扎效应、GNP的自润滑特性以及机械混合层的形成是GNP/SiC/Al复合材料高温耐磨性能优异的主要原因。
孟帅举 , 王孟璐 , 陈剑飞 , 张建军 , 杨贵荣 , 毕广利
2026, 55(11):2854-2861. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250420
摘要:采用微量Ca、Gd对其进行复合合金化,在Mg-8Al-0.4Zn-0.9Ca-0.2Gd-0.2Mn(AZXVM80100, wt%)微观组织中原位生成大量高熔点Al2Ca相、Al2Gd与Al8Mn5相。这些高熔点第二相在高速(32.4 m/min)挤压过程中稳定存在,避免了热裂纹的产生,同时显著细化动态再结晶晶粒。高速挤压AZXVM80100合金发生了完全再结晶,表现出典型的基面纤维织构,其平均晶粒尺寸为8.6±1.7 μm。归因于显著的细晶强化作用与以位错滑移为主导的塑性变形机制,挤压态AZXVM80100合金表现出优异的强度与塑性匹配,其屈服强度与延伸率分别达到257.4±4.1 MPa与(14.9±0.8)%。兼具优异挤压加工性能与强韧性能的AZXVM80100合金在制备低成本高强韧挤压镁合金产品方面展现出巨大潜力。
田甜 , 刘建涛 , 刘明东 , 张义文 , 张明 , 张强 , 王艺星 , 王旻曦 , 赵元号
2026, 55(11):2862-2871. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250403
摘要:采用粉末冶金工艺和变形工艺分别制备FGH4097和GH4079合金。结果表明,FGH4097合金的晶粒尺寸较GH4079合金的细小且均匀,前者晶粒度为6.0~6.5级,后者晶粒度为4.5~5.0级;FGH4097合金的γ′强化相尺寸均较GH4079合金粗大,且前者二次γ′相主要呈立方形,平均尺寸约为0.48 μm,而后者二次γ′相主要呈近球形,平均尺寸约为0.14 μm。对比二者拉伸性能可知,在25~750 ℃高温拉伸条件下,FGH4097合金的拉伸强度均较GH4079合金高,且塑性均明显较GH4079合金高,随着温度的升高,二者的拉伸强度和塑性差别越明显。为进一步探索FGH4097合金在不同温度拉伸过程中的高强度和高塑性变形机制,采用TEM分析手段进行拉伸断口微观组织表征。结果表明,FGH4097合金在25~650 ℃拉伸变形条件下,位错组态主要表现为γ通道内的高密度位错塞积,以及位错以超点阵层错和反相畴界形式切割γ′相主导,辅以少量连续层错切割γ′相和γ相。表明在中低温条件下合金的变形主要由位错切割γ′相所控制。随着拉伸温度升高至750~850 ℃,FGH4097合金中位错组态发生显著转变,γ′相和γ基体中大量微孪晶形成并占据主导地位,而连续层错和超点阵层错仅起次要作用。在高温条件下合金的主导变形机制由位错切割转变为微孪晶协同塑性变形机制。GH4079合金在25、650和750 ℃拉伸条件下均可观察到大量的连续层错切割γ′相和γ相,少量超点阵层错切割γ′相,以及少量微孪晶切割γ′相和γ相是其主要变形机制。
季显坤 , 党宇洋 , 冷坤 , 王影 , 夏智州 , 刘少华 , 赵春玲 , 崔玉友 , 张超
2026, 55(11):2872-2882. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250465
摘要:以铸造钛铝合金ZTNM为研究对象,依据HB5258标准并结合循环氧化实验,系统研究了该合金在650和750 ℃循环氧化行为。结果表明,2种温度下合金的氧化增重动力学曲线均呈抛物线规律,650 ℃氧化速率(k''650 ℃=0.0082 g?m-2?h-1)低于750 ℃(k''750 ℃=0.0095 g?m-2?h-1),且在2个温度下氧化速率均达到完全抗氧化级。氧化过程可分为3个阶段:氧化初期生成TiO2+Al2O3膜;中期在膜/基体界面处形成连续TiN/Ti2AlN氮化物层,长期则在氧化膜中出现贫Al区。更高温度(750 ℃)促进了TiO2的快速生长,使氧化膜更厚,氮化物层是决定氧化速率及氧化膜结构稳定性的关键因素。
何亚洲 , 侯雅青 , 米志杉 , 王梓宇 , 路勇超 , 李小群 , 周栋 , 苏航
2026, 55(11):2883-2893. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250492
摘要:采用Co、Cr、Fe和Mo单质元素混合粉末作为激光粉末床熔融的原材料,以原位合金化的方式制备了15Co-25Cr-(60-x)Fe-xMo(x=0~5, wt%)的成分梯度样品。研究了不同Mo含量试样的成分均匀性、相结构及微观组织。并结合实验结果与第一性原理计算,研究了Mo含量对磁性能的影响。结果表明:所有样品均实现了合金化且无孔洞或未熔颗粒等缺陷。随着Mo元素含量的增加,试样的磁性能呈现出先增加后降低的趋势。当Mo含量为3wt%时,试样具有最佳的磁性能,其矫顽力(
任永恒 , 史义轩 , 郑钰哲 , 黄成聪 , 赵上岩 , 李轩 , 陆雨辰 , 武玉枝 , 李培培 , 李亚庚 , 王鲁宁
2026, 55(11):2894-2915. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250646
摘要:激光粉末床熔融(laser powder bed fusion,LPBF)技术已成为一种变革性的增材制造技术,可用于制备多孔结构金属,其定制化特性适用于多种生物医学应用场景。这类构件凭借轻量化设计、优异的力学性能和可定制化几何形状,在骨植入物、支架以及其他承重医疗器械中展现出独特优势。然而,LPBF工艺参数与最终结构及力学性能之间存在复杂的相互作用,这给实现临床应用所需的精度和可靠性带来了巨大挑战。本综述全面分析了激光功率、扫描速度、层厚等LPBF工艺参数对致密度、尺寸精度、微观结构和表面粗糙度等关键性能指标的影响,并深入探讨了这些参数对材料强度、抗疲劳性及功能特性等力学性能的作用,尤其关注其在生物医学领域的相关性。此外,还讨论了拓扑结构、单胞尺寸和取向等晶格设计因素的影响,强调了这些因素在优化医疗应用中生物相容性和结构完整性方面的重要作用。表面缺陷、几何精度偏差和微观结构不均匀性等问题被视为LPBF技术在生物医学领域广泛应用的主要障碍。未来的研究方向聚焦于通过工艺优化以及与机器学习等先进计算工具的融合来推动LPBF技术的发展,从而高效制造复杂的、患者特异性的结构。通过攻克这些挑战,LPBF技术有望为下一代生物材料的研发带来革命性突破,以满足不断发展的临床需求并改善患者预后。
2026, 55(11):2916-2927. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250497
摘要:基于稀固溶体前驱体的脱合金策略在纳米多孔金属制备中具有重要意义。传统脱合金法受限于二元合金的有限成分范围,而稀固溶体前驱体通过大幅拓宽成分可调范围与优化动力学过程,实现了对多孔结构的精准调控。该策略成功制备出高长径比纳米多孔微线、超高孔隙率自支撑薄膜以及嵌套式分级纳米多孔金属,并在功能应用领域展现出显著优势:电催化材料通过表面电子结构优化实现高效析氢性能;太阳能水蒸发器件利用多级孔结构与局域等离子体效应实现宽带光吸收与高效蒸发;电驱动材料则凭借分级网络设计突破应变幅值与响应速率极限。该策略揭示了通过前驱体组分设计与脱合金工艺协同解决高比表面积与传质效率、力学稳定性矛盾的新机制,为新一代功能纳米多孔材料的开发提供了重要思路。
2026, 55(11):2928-2936. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250460
摘要:脱合金多孔铜因其优异且多样化的功能特性,在热管理、催化传感、减震吸能等领域展现出广阔的应用前景。结构调控是优化其功能特性的核心手段之一,而力学行为则是保证其在服役条件下结构稳定与可靠性的关键。本文基于脱合金多孔铜结构调控与力学行为的研究现状,归纳了金属间化合物相、固溶体及不混溶等不同体系前驱体的脱合金行为特征,总结了相应的孔隙结构调控方法;同时,梳理了多孔铜力学行为的研究现状、主要强化策略以及预测模型。最后,从结构调控与力学性能协同优化的角度,对未来重点研究方向进行了展望。
2026, 55(11):2937-2947. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250417
摘要:金属多孔材料是一类兼具结构功能一体化特征的材料,其显著特点是具有明确的孔隙结构。这种孔隙结构使其同时具备金属材料与多孔材料的双重特性,因而广泛应用于核工业、石油化工、航空航天等领域。增材制造技术能够实现复杂多孔金属结构的一体化制造,具有材料利用率高、可精确调控孔隙结构等优势。本文介绍了面向金属多孔材料的增材制造技术发展现状,重点分析了增材制造金属多孔材料的成孔机制与性能特点,综述了其在医疗、模具等行业的应用进展,探讨了人工智能在金属增材制造技术中的应用情况,并对该技术未来的发展进行了展望。
王营 , 周志兰 , 韩高峰 , 郎兴友 , 蒋青 , 韩丽平 , 时航
2026, 55(11):2948-2963. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250434
摘要:纳米多孔金属因其独特的孔结构和优异的电化学性能,在能源转化和储能领域展现出广泛的应用潜力。其结构特点使其具有大比表面积和优异的导电性,且成分结构具有可调性。因此,纳米多孔金属在能量转换领域中发挥了重要的作用。本文综述了纳米多孔金属的合成方法及其结构调控,重点探讨了其在电催化反应(如析氧反应和析氢反应)及储能设备(如锂离子电池、钾离子电池和超级电容器)中的应用。研究表明,纳米多孔金属不仅能够提高催化效率,还能显著提升电池的循环稳定性和能量密度。然而,合成方法的可重复性、长期稳定性、成本及实际应用中的技术障碍仍需进一步研究。未来的研究将集中在优化纳米多孔金属的微观结构和表面特性,以实现高效、可持续的能源解决方案。
2026, 55(11):2964-2979. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250528
摘要:纳米多孔金属催化剂(NPCs)凭借其高比表面积、可调控的孔道结构和限域效应,在催化加氢领域展现出显著优势。本文系统阐述了以雷尼镍为代表的纳米多孔金属催化剂,重点分析了其通过化学脱合金构筑三维多孔结构的制备原理,并从晶体结构、残余铝、孔结构及掺杂剂4个维度深入探讨了影响催化活性的关键因素。进一步综述了该类催化剂在不饱和键加氢、硝基/腈基化合物转化及生物质平台分子升级等反应中的应用,揭示了多孔结构在提供高比表面积、优化传质路径及调控反应选择性方面的核心作用。
2026, 55(11):2980-2992. DOI: 10.12442/j.issn.1002-185X.20250468
摘要:钛及钛合金因具有密度低、比强度高、耐腐蚀性优异等特点,广泛应用于航空航天和海洋工程等领域。增材制造技术的发展为钛及钛合金复杂构件的制备提供了新途径,冷喷涂作为一种固态增材制造技术,凭借其沉积温度低、喷涂速度快、热影响小等优势而备受关注。本文综述了冷喷涂增材制造钛及钛合金涂层的研究现状,介绍了喷涂粉末特性及其对沉积行为的影响,分析了冷喷涂沉积体的组织与性能特点,总结了原位增强和后处理等强化手段的作用机制与效果,为工艺改进和应用拓展提供参考。
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