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航天铝合金变极性等离子弧焊焊接接头的腐蚀与疲劳交替研究 被引量：2
1
作者 高冲 董丽虹 +3 位作者 王海斗 李斌 吕晓仁 聂佳鹏 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期141-147,共7页
随着可重复使用航天器理念的提出,可重用航天器多次空天往返和地面修复过程的腐蚀与疲劳交替问题不可忽视。本工作以5A06铝合金变极性等离子弧焊焊接接头为研究对象,对焊接接头进行腐蚀与疲劳交替试验,研究不同单位腐蚀时间对腐蚀与疲... 随着可重复使用航天器理念的提出,可重用航天器多次空天往返和地面修复过程的腐蚀与疲劳交替问题不可忽视。本工作以5A06铝合金变极性等离子弧焊焊接接头为研究对象,对焊接接头进行腐蚀与疲劳交替试验,研究不同单位腐蚀时间对腐蚀与疲劳交替工况下疲劳寿命的影响。通过扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对其断口进行表征,分析了腐蚀与疲劳交替后焊接接头的损伤特性。结果表明,随着单位腐蚀时间的延长,腐蚀与疲劳交替寿命呈现先下降后平稳的趋势。这主要归因于腐蚀会钝化疲劳裂纹尖端,形成新的点蚀坑,同时钝化疲劳过程中的侵入/挤出和微裂纹降低了表面应力的集中程度,使疲劳寿命相对延长,从而反映出寿命保持稳定的状态。其中,断裂位置均处于热影响区,这主要因为焊接热影响区耐腐蚀性差,易造成严重腐蚀损伤,较大的腐蚀坑引起严重的应力集中,从而加速裂纹萌生。 展开更多
关键词 5A06铝合金 变极性等离子弧焊(VPPAW) 腐蚀与疲劳交替 盐雾腐蚀
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磁场对合金材料服役性能影响的研究进展 被引量：3
2
作者 周安阳 郭伟玲 +3 位作者 黄艳斐 王志远 王海斗 邢志国 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期196-208,共13页
随着我国海洋工程、运载火箭、天地往返等重大战略工程的实施,合金作为各种装备的主要材料,在苛刻工况下的服役性能提升尤为迫切,如合金材料在海洋大气、深海、高原严寒等复杂环境中的防腐性能提升,在高温、重载环境中关键部件的长寿命... 随着我国海洋工程、运载火箭、天地往返等重大战略工程的实施,合金作为各种装备的主要材料,在苛刻工况下的服役性能提升尤为迫切,如合金材料在海洋大气、深海、高原严寒等复杂环境中的防腐性能提升,在高温、重载环境中关键部件的长寿命可靠服役,在航空航天、地质钻探环境中的减摩,在高速、高压环境中的力学性能提升等问题,使得实现合金材料高性能、高可靠的研究成为近年来的热点话题。磁场处理区别于传统合金加工方法,为提高合金材料性能提供了新的途径和方法,具有无接触、清洁、降低资源能耗等特点,对合金材料的制备以及加工工艺而言具有极其重要的意义。本文首先从固态和熔融态合金两条路线出发归纳了磁场不同的典型作用机理及其研究进展,梳理分析了磁场处理下凝固过程中的晶体结构以及磁场对固态合金微观组织(包括磁畴、相变和位错)的影响;其次针对磁场对合金性能影响的问题,从力学、摩擦、疲劳性能、耐腐蚀四个方面来阐述,对比分析不同类型、强度、方向的磁场对合金性能的影响效果差异;最后展望了磁场处理合金的未来发展趋势,并提出了亟待解决的问题。 展开更多
关键词 磁场处理 合金 机理 微观组织 性能
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齿槽表面多级微织构构筑及其润湿机理
3
作者 李旭航 王海斗 +2 位作者 朱丽娜 底月兰 朱凯悦 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期207-215,229,共10页
目的使外科手术器械表面具有超疏水功能,有效防止感染,解决医疗器械的清洁问题,降低设备维护成本。方法通过电火花线切割(WEDM)复合纳秒激光烧蚀在3Cr13不锈钢表面制备了亚毫米/微米多级复合织构表面,随后在表面上制备了1H,1H,2H,2H-全... 目的使外科手术器械表面具有超疏水功能,有效防止感染,解决医疗器械的清洁问题,降低设备维护成本。方法通过电火花线切割(WEDM)复合纳秒激光烧蚀在3Cr13不锈钢表面制备了亚毫米/微米多级复合织构表面,随后在表面上制备了1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷溶液(PFDS)自组装超疏水涂层。利用台式扫描电镜和激光共聚焦显微镜观察复合织构表面形貌特征,使用接触角测量仪对水滴与复合织构表面的接触状态进行观察,并测量水滴的接触角与滚动角。利用表界面张力仪对多级织构表面黏附力进行表征。结果微米沟槽在亚毫米齿槽斜面上均布且不同高度的沟槽形状一致,方向与齿槽平行。水滴与齿槽阵列表面为Wenzel模型接触,水滴与多级结构表面为Cassie-Baxter模型接触。齿槽阵列试样最大黏附力为164.1μN,最小黏附力为123.5μN,多级织构试样的黏附力分别为77.2、47、24.1μN。结论微米沟槽的存在改变了水滴接触状态,在亚毫米尺度上水滴与表面的接触状态由Wenzel状态转为Cassie-Baxter状态,有效改善了水滴的接触性能与滚动性能。多级织构试样齿槽顶角的减小,有效减小了固液接触面积,水滴接触角最大为163.2°。 展开更多
关键词 多级复合织构 激光 超疏水 齿槽 接触状态 黏附力
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钛合金表面主-被动抑菌改性方法研究进展
4
作者 朱凯悦 朱丽娜 +2 位作者 底月兰 王海斗 段天南 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-14,共14页
钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的... 钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的医疗器械是提高救治效率的关键。从细菌生长机制出发,将现有金属材料表面抑菌改性方法归纳为两大类:依靠抗菌涂层主动杀菌的改性方式和控制表面润湿性的被动抑制细菌黏附的改性方式。采用主动改性方式,虽然能从根本上杀死细菌,但是在实际应用中这些杀菌剂存在耐药性、成本高、生物毒性等问题。被动改性方式无法直接杀死细菌,一旦表面被细菌定植,就会失去抑菌效果。为了实现医疗器械表面高效、长时、安全的清洁,研究者提出主–被动协同抑菌改性方法,将化学杀菌方法与抗黏附抑菌方法相结合,充分发挥2种方法的优势,这是未来研究的重点。 展开更多
关键词 钛合金 医疗器械 表面改性 抑菌 超疏水表面 纳米粒子
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Cr含量及涂层厚度对超高速激光熔覆马氏体不锈钢涂层组织及耐蚀性能的影响
5
作者 陈田慧 帅若辉 +7 位作者 周吉 杨继凯 刘伊 蔡志海 王海斗 徐一斐 娄丽艳 李成新 《有色金属工程》 北大核心 2024年第12期177-188,共12页
采用超高速激光熔覆技术制备了厚度约为850μm和540μm的马氏体不锈钢耐蚀涂层,对比分析了不同Cr含量下不同厚度涂层的微观组织及显微硬度、耐蚀性能。结果表明:马氏体不锈钢涂层硬度均显著高于基体。高Cr涂层马氏体含量更高且在细晶强... 采用超高速激光熔覆技术制备了厚度约为850μm和540μm的马氏体不锈钢耐蚀涂层,对比分析了不同Cr含量下不同厚度涂层的微观组织及显微硬度、耐蚀性能。结果表明:马氏体不锈钢涂层硬度均显著高于基体。高Cr涂层马氏体含量更高且在细晶强化及弥散强化的协同作用下,高Cr薄涂层硬度最高可达537.71HV 0.2。高Cr厚涂层由于晶粒细小、Cr含量更高且分布更均匀,电化学测试显示出了更低的腐蚀电流密度、更高的腐蚀电位及最大的容抗弧半径、阻抗值,耐腐蚀性能最优。中性盐雾腐蚀实验结果表明,晶间贫Cr是马氏体不锈钢涂层腐蚀失效的主要原因,但是涂层中Cr含量及成分均匀性增加、涂层厚度增加,将阻碍腐蚀介质的渗透,有利于涂层长期耐蚀性能的提升。 展开更多
关键词 涂层 激光熔覆 马氏体不锈钢 微观组织 耐蚀性
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航空航天铝合金腐蚀疲劳失效与寿命预测研究进展 被引量：1
6
作者 张宇鹏 王海斗 +4 位作者 董丽虹 金国 底月兰 郭伟玲 黄艳斐 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1893-1913,共21页
铝合金具有低密度、高强度、良好的加工性能和焊接性能等众多优点,在航空航天领域得到了广泛的应用。在沿海或海洋环境中服役的航空航天装备,由于海水飞溅、雨水冲刷,一定程度上会受到腐蚀的影响,因此航空航天铝合金面临腐蚀疲劳的服役... 铝合金具有低密度、高强度、良好的加工性能和焊接性能等众多优点,在航空航天领域得到了广泛的应用。在沿海或海洋环境中服役的航空航天装备,由于海水飞溅、雨水冲刷,一定程度上会受到腐蚀的影响,因此航空航天铝合金面临腐蚀疲劳的服役条件。本文综述了航空航天铝合金的应用现状,从腐蚀疲劳的失效机理角度,详细总结了腐蚀疲劳裂纹萌生机理、扩展机理以及裂纹的萌生位置和裂纹扩展行为,并对典型航空航天铝合金的腐蚀疲劳性能进行了概述,介绍了近年来在预腐蚀疲劳条件和腐蚀-疲劳交替条件下航空航天铝合金寿命预测的方法。从宏观与微观角度对航空航天铝合金腐蚀-疲劳交替过程进行研究,以及建立更加精准的腐蚀疲劳寿命预测模型是未来研究的重点。 展开更多
关键词 航空航天 腐蚀疲劳 裂纹萌生 裂纹扩展 寿命预测
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钛酸铋钠基无铅压电陶瓷掺杂改性研究现状
7
作者 朱合法 邢志国 +4 位作者 郭伟玲 董丽虹 王海斗 董瀚 黄艳斐 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期89-102,共14页
钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3),简称BNT)基无铅压电陶瓷因其环境友好型、良好的铁电压电性能等特点在航空航天、舰艇声纳、高速列车及电子产品等领域得到广泛应用。为了克服钛酸铋钠基无铅压电陶瓷高矫顽场并进一步提升其电学性能,... 钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3),简称BNT)基无铅压电陶瓷因其环境友好型、良好的铁电压电性能等特点在航空航天、舰艇声纳、高速列车及电子产品等领域得到广泛应用。为了克服钛酸铋钠基无铅压电陶瓷高矫顽场并进一步提升其电学性能,通过对BNT基无铅压电陶瓷进行掺杂改性构建三方相–四方相共存的准同型相界(MPB)。掺杂改性是改善BNT基无铅压电陶瓷性能的一种重要方法,针对BNT基无铅压电陶瓷掺杂改性进行系统总结十分必要。主要从BNT基无铅压电陶瓷多组元改性、A/B位离子掺杂和稀土离子掺杂改性等三方面综合论述近年来BNT基压电陶瓷研究进展。结果表明,引入合适的组元有利于BNT基无铅压电陶瓷构建三方相–四方相共存的准同型相界;A/B离子掺杂是根据离子半径和电价大小的一致性对BNT陶瓷中对应位置的离子进行取代;稀土离子掺杂主要对该陶瓷的光电特性有显著影响。上述三方面从不同角度改善了BNT基无铅压电陶瓷的性能,以期为研究性能更好的BNT基无铅压电陶瓷的科研和技术人员提供参考,并为BNT基无铅压电陶瓷的实际应用奠定基础。 展开更多
关键词 无铅压电陶瓷 钛酸铋钠 准同型相界 掺杂 电学性能
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基于碳纳米管及其复合材料的柔性应变传感器研究进展 被引量：1
8
作者 张永芳 文镜茜 +3 位作者 董丽虹 王海斗 郭伟玲 黄艳斐 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第14期66-76,共11页
压阻式应变传感器常被用于监测结构部位的变形状况,通过将捕获到的机械信号转变为电信号,从而实现对应变的监测。考虑到监测对象的结构和实际应用,压阻式应变传感器需要具备一定的柔性,以此实现弯曲或可拉伸界面的应变监测,为制备出对... 压阻式应变传感器常被用于监测结构部位的变形状况,通过将捕获到的机械信号转变为电信号,从而实现对应变的监测。考虑到监测对象的结构和实际应用,压阻式应变传感器需要具备一定的柔性,以此实现弯曲或可拉伸界面的应变监测,为制备出对应变敏感度高、耐用性强、不易损坏且能够在承受多次循环负载后依然具备良好性能的应变传感器,近年来导电层所使用的传感材料成为研究热点。碳纳米管具有特殊的性质并且与金属导电材料银、铜等或碳系导电材料中的石墨烯、炭黑等相互掺杂有显著的增强效果,因此在制备高性能的柔性应变传感器中有着巨大的潜力。本文综述了近年来为了提高应变传感性能而使用碳纳米管及其复合材料所制备的柔性应变传感器的研究现状,介绍了相关应变传感机制以及碳纳米管基应变传感器在各领域的应用,并讨论了碳纳米管基柔性应变传感器所面临的挑战。 展开更多
关键词 碳纳米管 复合材料 应变传感器 高性能 传感机制
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超高速激光熔覆镍包覆c-BN颗粒增强耐磨复合涂层及摩擦磨损行为
9
作者 刘康诚 娄丽艳 +3 位作者 蔡志海 邢志国 王海斗 李成新 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期337-345,共9页
钛合金拥有较轻的密度和较高的比强度被广泛应用在航空航天以及航海等领域。然而,较差的耐磨性限制了其在各种工况下的应用。为提升钛合金在极端服役条件下耐磨性能,采用超高速激光熔覆工艺在高温钛合金表面成功制备出完整、致密的镍包... 钛合金拥有较轻的密度和较高的比强度被广泛应用在航空航天以及航海等领域。然而,较差的耐磨性限制了其在各种工况下的应用。为提升钛合金在极端服役条件下耐磨性能,采用超高速激光熔覆工艺在高温钛合金表面成功制备出完整、致密的镍包覆c-BN复合耐磨涂层。利用XRD、SEM、EDS和显微硬度计、摩擦磨损试验机等手段分析测试涂层微观组织形貌、物相组成和力学性能。结果显示,c-BN颗粒在激光照射下部分分解,并与熔池中的Ti反应,原位生成TiN、TiB等增强相;另外在涂层凝固过程中,c-BN表面包覆的镍进入Ti晶格并部分与Ti反应生成Ni-Ti金属间化合物,对涂层起到固溶强化和弥散强化,使得镍包覆的c-BN涂层硬度和耐磨性能相较于钛合金基体和未包覆镍的c-BN涂层均显著提升:涂层平均硬度值在1200 HV0.3以上,达到钛合金基体3倍以上;经过摩擦磨损试验后,其磨损体积相较于钛合金基体和未包覆镍c-BN涂层分别减少72%和22%。磨损形貌显示,钛合金基体表现出明显的黏着磨损,未包覆镍的c-BN涂层表现为磨粒磨损;而镍包覆的c-BN涂层磨痕则出现大量“鱼鳞”状磨屑。研究采用镍包覆的方式在熔覆前将c-BN颗粒包裹,使得c-BN陶瓷粉末流动性提升,并进一步增强复合涂层的显微硬度,从而提升复合涂层的耐磨性能。 展开更多
关键词 超高速激光熔覆 钛合金 表面改性 摩擦
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航空铝合金腐蚀与疲劳交替研究现状
10
作者 聂佳鹏 陈爽 +2 位作者 王海斗 董丽虹 高冲 《热加工工艺》 北大核心 2024年第18期1-8,共8页
飞机在地面停放时主要受到腐蚀损伤,在空中工作时主要受到疲劳损伤,飞机重复经历停放和起飞的过程更接近地面腐蚀和空气疲劳的交替状态。因此,对近年来航空铝合金的腐蚀与疲劳交替研究现状进行综述和总结。首先介绍了腐蚀与疲劳交替裂... 飞机在地面停放时主要受到腐蚀损伤,在空中工作时主要受到疲劳损伤,飞机重复经历停放和起飞的过程更接近地面腐蚀和空气疲劳的交替状态。因此,对近年来航空铝合金的腐蚀与疲劳交替研究现状进行综述和总结。首先介绍了腐蚀与疲劳交替裂纹萌生机理,然后根据铝合金腐蚀与疲劳交替研究进展,介绍了腐蚀与疲劳交替实验的分类和加速方法,同时总结了腐蚀与疲劳交替对寿命的影响及其寿命预测模型,并对未来发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 腐蚀与疲劳交替 航空铝合金 腐蚀疲劳 寿命预测
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真空电弧熔炼FeCoNiCrMnAl_(0.5)(Si_(0.5))高熵合金的摩擦学性能
11
作者 柳建 彭振 +3 位作者 王海斗 李静 仝永刚 肖翊 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期157-164,共8页
高熵合金相较于传统合金可以同时具备高强度、高硬度以及出色的耐腐蚀性和耐高温性能,具有广阔的工业应用前景。元素及其含量是高熵合金组织性能的最直接影响因素,为探究非金属元素对FeCoNiCrMnAl_(0.5)高熵合金耐磨性的影响,采用真空... 高熵合金相较于传统合金可以同时具备高强度、高硬度以及出色的耐腐蚀性和耐高温性能,具有广阔的工业应用前景。元素及其含量是高熵合金组织性能的最直接影响因素,为探究非金属元素对FeCoNiCrMnAl_(0.5)高熵合金耐磨性的影响,采用真空电弧熔炼技术制备FeCoNiCrMnAl_(0.5)(Si_(0.5))高熵合金铸锭,研究Si元素对高熵合金微观组织结构、硬度及干摩擦学性能的影响。试验发现,FeCoNiCrMnAl_(0.5)合金铸锭物相为单一FCC相结构,组织呈现等轴树枝晶特点,晶粒大小为20~30μm;FeCoNiCrMnAl_(0.5)Si_(0.5)铸锭物相由FCC+BCC相组成,晶粒尺寸为10~20μm;FeCoNiCrMnAl_(0.5)铸锭硬度较低仅为185.8 HV0.1,FeCoNiCrMnAl_(0.5)Si_(0.5)铸锭硬度可达到750.7 HV0.1,其抗磨损性能相比FeCoNiCrMnAl_(0.5)也提升超过10倍。这表明Si元素能促使高熵合金物相结构由FCC向BCC转变,同时具有细化晶粒,大幅提升高熵合金的硬度与抗磨损性能作用。Si元素的作用对高熵合金具有普遍的适用性,可为高熵合金涂层耐磨性的强化提供参考。 展开更多
关键词 CoCrFeNi基高熵合金 真空电弧熔炼 耐磨性
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大气等离子喷涂Fe基涂层及其氩弧重熔层的组织与力学性能 被引量：3
12
作者 董天顺 郑晓东 +3 位作者 李国禄 王海斗 周秀锴 李亚龙 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期679-683,共5页
采用氩弧重熔技术对大气等离子喷涂Fe基涂层进行了重熔处理,分析了重熔前后涂层的显微组织和力学性能。结果表明,重熔后Fe基喷涂层的层状结构以及气孔、未熔颗粒、夹杂物基本被消除,孔隙率由4%降低到0. 4%,重熔层组织致密。喷涂层主要... 采用氩弧重熔技术对大气等离子喷涂Fe基涂层进行了重熔处理,分析了重熔前后涂层的显微组织和力学性能。结果表明,重熔后Fe基喷涂层的层状结构以及气孔、未熔颗粒、夹杂物基本被消除,孔隙率由4%降低到0. 4%,重熔层组织致密。喷涂层主要由微晶区、纳米晶区和过渡区组成,结晶度较差,原子排列较混乱,而重熔层由单晶区和(Fe,Cr)23C6相构成,析出相与基体界面处无显微裂纹,结晶度较好,原子排列较规则;喷涂层与基体结合处有明显缝隙,结合方式为机械结合,而重熔层与基体界面产生"白亮带",结合方式为冶金结合;相对于喷涂层,重熔层的平均显微硬度和弹性模量分别提高了33. 4%和53. 2%,表面粗糙度降低了43. 2%。氩弧重熔处理显著地改善了Fe基涂层的显微组织及力学性能。 展开更多
关键词 氩弧重熔 Fe基涂层 组织结构 力学性能 大气等离子喷涂
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内孔热喷涂技术的研究现状与展望 被引量：11
13
作者 王海斗 何鹏飞 +4 位作者 陈书赢 马国政 刘明 王海军 徐滨士 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期14-38,共25页
在机械制造、石油化工、航空航天和钢铁冶金等工业领域,存在着很多关键而重要的内孔类零部件,例如:发动机气缸体、燃气轮机壳体、液压机构仝缸和各种泵送管路等。内孔类零部件常服役于极端温度、腐蚀介质、高比负荷等苛刻工况下,易于发... 在机械制造、石油化工、航空航天和钢铁冶金等工业领域,存在着很多关键而重要的内孔类零部件,例如:发动机气缸体、燃气轮机壳体、液压机构仝缸和各种泵送管路等。内孔类零部件常服役于极端温度、腐蚀介质、高比负荷等苛刻工况下,易于发生严重的磨损、腐蚀失效。内孔热喷涂技术是在零件内壁制备涂层的重要方法,可以对内孔类零部件进行强化改性或对报废零件实施再制造。文中首先从技术原理、作业方式、发展历程和工业应用等方面系统介绍了内孔等离子粉末喷涂、内孔等离子丝材喷涂、内孔超音速火焰喷涂和内孔电弧喷涂4种最典型的内孔热喷涂技术。在此基础上,全面对比了各项技术的优、缺点,包括工艺成本、选材范围和涂层性能等。随后分别从涂层结合强度提升、涂层孔隙和厚度控制、涂层残余应力调控等方面指出了内孔喷涂工艺相比于普通外缘喷涂的特殊性,并总结了相应的技术难点,包括喷涂距离受限、局部热量累积、粉尘聚集和污染等等。最后指出,进一步揭示涂层微观成形机理、提升涂层与基体结合强度、发展多种表面技术复合工艺等是内孔热喷涂技术今后的重点研究方向。 展开更多
关键词 内孔类零部件 热喷涂技术 摩擦学性能 界面结合
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载荷激励下预制裂纹位向与磁记忆信号的相关性 被引量：2
14
作者 李冲冲 李国禄 +3 位作者 董丽虹 王海斗 曹晓明 范永哲 《河北工业大学学报》 CAS 2018年第4期10-16,共7页
基于三维磁敏传感器,通过逐级加载方式研究了FV520B钢件在不同轴向载荷激励下预制裂纹位向与三维磁记忆信号之间的关系,探讨了不同位向裂纹磁记忆信号的特征参量与轴向应力之间的相关性.结果表明:轴向应力使试件产生自发磁化,磁化强度... 基于三维磁敏传感器,通过逐级加载方式研究了FV520B钢件在不同轴向载荷激励下预制裂纹位向与三维磁记忆信号之间的关系,探讨了不同位向裂纹磁记忆信号的特征参量与轴向应力之间的相关性.结果表明:轴向应力使试件产生自发磁化,磁化强度随载荷的增加而增大,磁记忆切向分量特征参量Bxave和法向分量特征参量KBz与轴向应力之间具有线性相关关系;三维磁记忆信号(Bx,By,Bz)对不同位向裂纹的检测灵敏度不同,垂直于三维磁敏探头扫查方向的裂纹漏磁异变特征信号最为强烈,而平行于扫查方向的裂纹无异变特征信号,可以根据三维磁记忆信号变化特征对裂纹进行准确定位;三维磁记忆信号在断裂后均发生激变,可以根据磁记忆特征参量ΔBx和|KG|与轴向应力和残余变形间存在的相关关系评估试件的损伤状态. 展开更多
关键词 磁记忆技术 特征参量 应力集中 损伤评估
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脉冲磁场对合金凝固过程影响的研究进展 被引量：2
15
作者 张磊 邢志国 +4 位作者 王海斗 郭伟玲 李国禄 黄艳斐 张执南 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第14期86-96,共11页
磁场影响合金凝固过程的相关技术自20世纪70年代出现以来,发展至今已衍生出脉冲、稳恒、旋转等多种磁场形式。其中,脉冲磁场因其瞬时场强高、非接触、场强易于控制而引起了学界的大量研究。脉冲磁场对合金凝固过程的影响主要体现在:晶... 磁场影响合金凝固过程的相关技术自20世纪70年代出现以来,发展至今已衍生出脉冲、稳恒、旋转等多种磁场形式。其中,脉冲磁场因其瞬时场强高、非接触、场强易于控制而引起了学界的大量研究。脉冲磁场对合金凝固过程的影响主要体现在:晶粒形貌转变与细化;合金内部相结构与成分发生改变;合金凝固后宏观缺陷得到改善。目前,学者们对上述现象的内在机理进行了探索。由脉冲磁场引发的熔体强制对流可以将凝固过程中在模具金属型内壁激冷形核的细小晶粒不断从金属型撕下并运往熔体内部,促进晶粒细化,从而抑制晶粒长大。同时,脉冲磁场能降低形核能垒,提升形核率。脉冲磁场引起的焦耳热效应一方面能延长凝固时间,防止熔体表面过快固化;但焦耳热的积累也会导致晶核熔化进而降低形核率。已有大量将脉冲磁场应用于高温合金、Mg合金以及Al合金等对生产生活影响重大的合金的报道。但该技术距离大规模工业化应用还有一段距离。本文分别从脉冲磁场对合金凝固组织的影响、脉冲磁场对合金凝固过程的动态影响机理和脉冲磁场在不同合金凝固过程中的具体应用情况共三个方面系统性地介绍脉冲磁场对合金凝固过程的影响,分析了脉冲磁场处理合金凝固技术的优势与不足,并对该技术的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 脉冲磁场 合金凝固 细晶强化
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铁碳合金表面激光熔覆的研究进展 被引量：15
16
作者 赵聪硕 邢志国 +2 位作者 王海斗 李国禄 刘喆 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期418-426,共9页
激光熔覆技术具有加热速度快、熔覆过程中产生的热影响区小、基体表面温度低等优点,因此能够较好地保证零部件的尺寸精度,近年来发展成广泛应用的表面改性技术。激光熔覆技术对涂层粉末以及基材选择要求不高,因此广泛应用于不同种类基... 激光熔覆技术具有加热速度快、熔覆过程中产生的热影响区小、基体表面温度低等优点,因此能够较好地保证零部件的尺寸精度,近年来发展成广泛应用的表面改性技术。激光熔覆技术对涂层粉末以及基材选择要求不高,因此广泛应用于不同种类基体材料的再制造修复。从铁碳合金材料出发,分别对激光熔覆技术在改善铸铁、碳钢及合金钢材料的力学性能、耐磨性、耐蚀性、抗热疲劳性等方面的应用进展和存在的问题及对策进行了分析,阐明了工艺参数、材料成分以及工件的预热或后处理对制备高质量大熔覆层组织和性能的影响规律,最后指出了激光熔覆技术在目前研究中存在的问题并对其未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 激光熔覆 铁碳合金 熔覆材料 熔覆层工艺 熔覆层性能
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振动红外热成像技术用于不同类型缺陷检测的研究进展 被引量：16
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作者 高治峰 董丽虹 +3 位作者 王海斗 吕振林 郭伟 王博正 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期158-163,共6页
红外检测作为一种新型无损检测技术广泛应用于电力、机械及航空航天等领域,已成为现代工业中必不可少的一部分。相比于传统检测技术,红外检测技术具有非接触、检测速度快、实时监测等优点。振动红外热成像检测技术属于红外无损检测技术... 红外检测作为一种新型无损检测技术广泛应用于电力、机械及航空航天等领域,已成为现代工业中必不可少的一部分。相比于传统检测技术,红外检测技术具有非接触、检测速度快、实时监测等优点。振动红外热成像检测技术属于红外无损检测技术的一种,其由于单次激励面积大,检测时不受构件形状的限制且对常规检测技术难以检测的微裂纹具有很好的检测效果,从而得到了广泛研究。然而,振动红外热成像技术在检测时容易受到检测条件(预紧力、耦合材料)和检测参数(激励频率、振幅、时间)的影响,使得检测结果可重复性较差、效果不佳。研究者们除了对检测条件和参数进行了有关探究外,还重点研究了该技术在不同缺陷检测中的适用性。该技术在腐蚀分层、冲击损伤、裂纹、埋藏缺陷等检测中已得到成功应用。该技术最早应用于裂纹缺陷检测,其对形状复杂的部件的微裂纹检测效果好,能检测出裂纹的扩展程度和部件的损伤程度;在复合材料的腐蚀分层、冲击损伤等检测领域应用最多,能探测出分层的位置和大小、冲击损伤的程度;近年来开始应用于埋藏缺陷的检测,其虽然能检测出涂层下和内部的埋藏裂纹,但存在探测深度的局限性,检测效果对图像处理有很大的依赖性。本文首先重点介绍了振动红外热成像技术的原理、发展历程及相关设备和常用的图像处理技术。随后,综述了该技术的生热机理(摩擦、粘弹性效应及塑性变形)及其在腐蚀分层、冲击损伤、疲劳裂纹和埋藏裂纹等缺陷方面的研究现状。最后简要总结了振动红外热成像技术的优缺点,指出降低功率、提高图像处理清晰度和改进算法、多种检测方法的集成化是该技术未来的重点发展方向。 展开更多
关键词 振动红外热成像 缺陷检测 生热 腐蚀 分层 裂纹
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铌酸钾钠基无铅压电陶瓷掺杂改性的研究进展 被引量：6
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作者 宋牙牙 黄艳斐 +4 位作者 郭伟玲 邢志国 王海斗 吕振林 张执南 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期30-39,共10页
压电陶瓷材料因具有优异的机电转换特性而被广泛应用,主要分为铅基压电陶瓷和无铅基压电陶瓷。然而,铅基压电陶瓷因含有高浓度的重金属铅而对环境损害极大,目前世界各国均已立法限制其应用。因此,环境友好型的无铅压电陶瓷成为学者的研... 压电陶瓷材料因具有优异的机电转换特性而被广泛应用,主要分为铅基压电陶瓷和无铅基压电陶瓷。然而,铅基压电陶瓷因含有高浓度的重金属铅而对环境损害极大,目前世界各国均已立法限制其应用。因此,环境友好型的无铅压电陶瓷成为学者的研究重点。其中,铌酸钾钠(KNN)基陶瓷因含有较大的压电系数、较高的居里温度,且通过适当的成分设计和晶体相位调整,在多晶型相界处可获得最佳电学性能,有的甚至可与锆钛酸铅(PZT)相媲美,从而备受人们的青睐。但对于在多晶型相界处可获得最佳电学性能的物理机理并未明确,同时多晶型相界不易调控以及KNN基陶瓷自身K、Na元素易挥发,对其电学性能产生了严重影响。本文以离子取代、添加新组元和添加烧结助剂为切入点,论述KNN基陶瓷的掺杂机理和烧结特性,讨论A位掺杂、B位掺杂以及A、B位共掺对KNN陶瓷晶体结构的影响,重点论述三方相-正交相(R-O)、正交相-四方相(O-T)或三方相-四方相(R-T)共存与高压电性的物理机制,总结KNN基无铅压电陶瓷的发展。其中,在离子取代基础上添加新组元化合物,更加有利于构建多相共存的微观相结构;同时,开发的烧结助剂可有效地解决KNN基陶瓷烧结性能较差的问题。综上可知,KNN基无铅压电陶瓷在取代PZT基压电陶瓷材料方面具有极大潜力。 展开更多
关键词 铌酸钾钠 压电陶瓷 钙钛矿 多晶型相界 纳米铁电畴 烧结助剂
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激光红外热成像技术在材料缺陷检测中的研究和应用现状 被引量：19
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作者 王博正 董丽虹 +3 位作者 王海斗 康嘉杰 郭伟 向明 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期127-132,共6页
在工业生产过程中,及时发现材料服役过程中产生的缺陷至关重要。相较于涡流、渗透等传统检测手段和超声、闪灯等激励的主动红外检测技术,激光红外热成像技术不仅具有无需接触、无污染、检测效率高、可在线检测等优点,还具有能量密度高... 在工业生产过程中,及时发现材料服役过程中产生的缺陷至关重要。相较于涡流、渗透等传统检测手段和超声、闪灯等激励的主动红外检测技术,激光红外热成像技术不仅具有无需接触、无污染、检测效率高、可在线检测等优点,还具有能量密度高及可对微小区域输入高强度能量的特有优势,可以远距离检测材料的微小缺陷。然而,由于利用激光的主动激励进行缺陷检测,需要热量在材料表面或近表面堆积,并被热像仪捕捉后经处理成像。因此,对于低发射率、低吸收率的材料,激光红外热成像技术效果往往不尽人意。同时,对于材料缺陷特征的表征是研究的热点与难点,特别是针对难以表征的深度特征,研究者往往通过图像处理、工艺方法进行缺陷特征的定量识别与定性表征。此外,对于金属材料的研究比较深入,特别是金属材料表面裂纹的检测,因此对表面裂纹缺陷特征的表征比较完善。而对复合材料以及陶瓷材料等其他材料缺陷检测的研究,近年来才逐渐增多,对复合材料分层、粘脱等缺陷的表征仍有不足,需要提出新的特征参数来完善。近年来,激光红外热成像检测材料缺陷的研究成果突增,检测对象逐渐扩宽,不再局限于金属材料,对复合材料、陶瓷材料以及半导体等材料缺陷的研究不断增多。对缺陷的表征,也从定性识别转变到定量表征。本文综述了激光点、线、面激励方式下的激光红外热成像技术,阐述了激光红外热成像的检测原理,介绍了该技术对金属材料、复合材料、陶瓷材料以及其他类型材料缺陷检测的研究现状及应用,并总结了该技术的进一步发展方向。 展开更多
关键词 激光红外 热成像 材料缺陷 缺陷检测
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等离子喷涂过程基体温度场分布的数值模拟 被引量：4
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作者 丁述宇 马国政 +3 位作者 丁发军 王海斗 吴治永 徐滨士 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期98-108,共11页
等离子喷涂的热源温度高,涂层成形区域温度梯度大、热量累积快,涂层中常存在较大的残余应力。研究通过数值模拟并辅以必要的试验测试研究了等离子喷涂过程基体表面热量累积行为:建立了二维静态喷枪加热模型,研究了在不同喷涂距离时基体... 等离子喷涂的热源温度高,涂层成形区域温度梯度大、热量累积快,涂层中常存在较大的残余应力。研究通过数值模拟并辅以必要的试验测试研究了等离子喷涂过程基体表面热量累积行为:建立了二维静态喷枪加热模型,研究了在不同喷涂距离时基体表面温度场分布规律;建立了移动热源加热模型,研究了在不同喷枪移动速度和扫描遍数时基体热量累积规律。结果表明:在静态喷枪加热作用下,基体温度场呈中间高两端低的对称分布状态;随着喷涂距离减小,基体表面最高温度与平均温度显著升高,温度梯度变化明显,高温区域半径显著增大。在动态喷枪加热过程中,基体左右边界热量累积现象明显,且喷枪移动速度越快,基体表面热量累积越少,温度分布梯度越小;随着喷枪扫描遍数的增加,基体中心区域温度呈波浪式上升,温度增长幅度逐渐变小。 展开更多
关键词 热量累积 温度分布 等离子喷涂 数值模拟
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