镁-镍钛仿生复合材料研制成功

正中国科学院金属研究所与美国加州大学伯克利分校、中国工程物理研究院借鉴天然生物材料三维互穿微观结构的理念,将镁熔融浸渗至增材制造的镍钛合金骨架,构筑成轻质、高强、高阻尼、高吸能镁-镍钛仿生复合材料。与人造材料相比,天然生物材料的宏观力学性能通常显著优于其基本结构单元的简单加和,本源在于其复杂、多尺度的自组装结构。而金属镁除了高比强度、比刚度以及优异的导热与电磁屏蔽等性能外,其阻尼性能显著优于大多数工程金属材料,甚至可比肩一些常用的高分     

TiC、TiB增强钛基复合材料的高温氧化性能及微观结构

针对钛基复合材料高温应用中的关键问题——高温氧化性能，从理论和实验上研究了不同增强体(TiC、TiB)对钛基复合材料氧化性能和微观结构的影响。结果表明：钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律，TiB增强体比TiC增强体更能提高复合材料的高温抗氧化性能，TiB／Ti基复合材料表面氧化膜的状态较TiC／Ti基的致密、均匀，高温氧化后，基体元素Ti和Al会与氧发生反应生成TiO2、Al2O3。     

仿树蛙足垫粘性材料制备及其粘附性能

利用MEMS加工技术制备了表面具有柔性阵列结构的仿生粘性材料,并选取钛板、铝板、有机玻璃板碧。接磐妻;进行了粘附性能测试。实测结果表明：材料表面微观结构、材料自身性能、接触表面形貌对材料的粘附性能均有影响,粘性材料在钛板表面的法向粘附强度可达5．93×10^-2N／mm^2。     

基于知识的人工骨三维结构仿生设计研究

针对目前人工骨设计中产生的生物活性差、设计周期长、植入人体内出现排异现象等问题,提出了一种基于知识的人工骨三维结构仿生设计方法;结合人体的知识模型,分成人工骨外部三维重建和内部微观结构仿生设计两部分,可以设计出具有内部仿生微观结构和外部与实际骨形状相似的人工骨。     

仿鞘翅轻质曲面夹心板结构的设计及其力学性能研究

甲虫鞘翅是一种优异的天然复合材料,具有壳薄、质轻、高强韧性、抗断裂、损伤自愈合、疏水等性能。采用三维激光扫描仪对东方龙虱鞘翅进行扫描,获取点云数据,抽取甲虫鞘翅轮廓线进行曲线拟合,运用逆向工程技术进行曲面重建。在对甲虫鞘翅外形曲面重构和断面微观结构特征分析的基础上,设计、制备了一种仿甲虫鞘翅轻质结构曲面夹心板。对仿生结构模型进行有限元分析,并对试样进行实验测试,以验证有限元分析的正确性和可靠性。在此基础上,在相同结构尺寸下将仿生曲面夹心板与平板夹心结构进行力学性能比较,结果表明所设计的仿鞘翅轻质曲面夹心板具有更优越的力学性能。     

镍铝青铜合金仿生表面的砂带磨削及其降噪特性

针对镍铝青铜合金材料难以加工出仿生沟槽表面从而提高其降噪性能的问题,利用金字塔砂带和空心球砂带在镍铝青铜合金材料表面上磨削出仿生沟槽,并搭建配套试验平台来对镍铝青铜合金材料表面进行仿生沟槽结构的磨削加工。提取了磨削表面的特征,据此进行流体噪声计算,对比分析了金字塔砂带磨削出的仿生表面和空心球砂带磨削出的仿生沟槽表面的噪声性能,结果显示：金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为18.07 dB,空心球砂带磨削出的不规则仿生沟槽表面声学能量等级的平均值为37.6 dB。试验中,两种砂带磨削加工后的镍铝青铜合金表面均具有仿生沟槽结构,且金字塔砂带磨削出的规则仿生沟槽表面具有更好的水下降噪性能。     

钛/铝爆炸焊接复合板界面表征及冶金连接机制

钛/铝爆炸焊接界面是钛/铝层状复合材料成分、组织、性能的过渡区,决定着钛铝层状复合材料使役可靠性,爆炸焊接界面微观组织与结合机理有待深入研究.借助先进的材料分析手段,表征钛/铝爆炸焊接结合区微观特征,探讨爆炸焊接冶金连接机制.研究表明,沿着爆炸复合方向,钛铝结合界面由平直状向波状转变,波状结合处存在TiAl3金属间化合...     

纯钛表面等离子渗镍合金层的显微组织及摩擦学性能

采用等离子表面合金化技术对纯钛进行表面渗镍处理,对渗镍后形成的合金层显微组织、物相组成及硬度进行了分析,并对其摩擦学性能进行了研究。结果表明:渗镍后在纯钛表面形成了与基体结合良好的钛-镍合金层,合金层主要由Ti2Ni、TiNi及钛相组成,厚约30μm,显微硬度约为570HV,合金层的干滑动摩擦磨损性能较纯钛基体的有很大提高。     

仿生骨支架微观孔结构的构建与评价

在分析人体骨微观孔结构和影响支架性能因素的基础上,提出仿生骨支架微观孔结构的构建与评价方法。基于多约束背包问题模型的结构,以椭球体作为构建微观孔结构负模型的单元体,利用混合遗传算法求解微观孔结构的负模型;并将孔隙率和连通性作为约束条件,以保证仿生骨支架具有生物活性。通过不含微观孔的支架模型与负模型之间的布尔运算,构建含有微观孔结构的仿生骨支架模型。以支架的孔隙率、孔间的连通性、孔分布的均匀性、孔道的扭曲度和支架的比表面积作为评价指标,建立仿生骨支架微观孔结构的评价体系。基于支架微观孔结构的负模型,提出支架的孔隙率、连通性、均匀性、扭曲度和比表面积的计算方法,以实现对仿生骨支架微观孔结构的评价与优化。通过上述方法构建的仿生骨支架具有良好的生物活性、较好的力学性能以及均衡的降解速度。     

自蔓延燃烧合成多孔NiTi形状记忆合金的显微组织和孔隙结构

以镍粉和钛粉为原料,采用自蔓延燃烧合成技术制备了多孔NiTi形状记忆合金,研究了压坯压力、镍含量、钛粉粒径等参数对合金孔隙尺寸、孔隙均匀性和显微组织的影响。结果表明:自蔓延燃烧合成的NiTi合金为螺旋分层结构;压坯压力在100~200 MPa范围内再经自蔓延燃烧合成的NiTi合金的孔隙均匀,且为三维连通结构,比较理想;镍质量分数为40%左右时,孔隙的分布和三维贯通性均较理想;当钛粉粒径较大时,出现了大量的液相和NiTi2、Ni3Ti等杂质相,反应很不充分,钛粉粒径在50~100μm之间为好。     

钼与石墨的瞬间液相扩散焊

借助瞬间液相扩散焊接技术,分别以铬-镍粉、铬-镍-铜压制薄片、锆-镍-钛粉作中间层,于1 650℃下真空保温1 h对钼和石墨进行焊接,对焊接接头进行了剪切试验和微观形貌观察、成分分析.结果表明:钼和石墨在添加以上三种中间层后均可实现焊合,接头有一定强度;其中以锆-镍-钛粉作中间层时所得接头的抗剪强度最大,超过了石墨的抗...     

无氰EDTA络合滴定法测定铝合金中镁

1.前言 试样用NaOH溶液溶解,由于铝能溶解于NaOH中,而镁则生成氢氧化镁沉淀,因此可使镁与大量铝基体分离。其他元素如铜、铁、镍、锰、钛、钙和镁一起留在沉淀中,此时若在NaOH溶液中加入适量的三已醇胺和少量EDTA溶液,可使铜、铁、     

碳纳米管/石墨烯球负载纳米镍的制备及性能

通过喷雾干燥技术和热处理工艺制备了碳纳米管/石墨烯球-纳米镍(CNTs/GR-Ni)复合材料,并对其吸附性能和催化性能进行了研究。结果表明:利用喷雾干燥技术并经适当热处理成功制备了碳纳米管/石墨烯负载纳米镍的复合材料,纳米镍颗粒均匀地分布在碳纳米管/石墨烯微米球的表面;碳纳米管/石墨烯-纳米镍具有优异的吸附性能和磁性分离性能;与单质镍相比,碳纳米管/石墨烯球-纳米镍具有优异的催化性能,将高氯酸铵的高温分解温度降低了135℃。     

保温时间对部分瞬间液相连接硬质合金/钢接头组织与性能的影响

以"三明治"结构的钛箔/镍箔/钛箔为中间层材料,采用部分瞬间液相(PTLP)连接方法在1 000℃保温不同时间(1~4h)制备了YG10硬质合金/40Cr钢异质金属接头,研究了保温时间对接头微观形貌、物相组成和剪切强度的影响。结果表明:接头为由YG10硬质合金/TiC+WC/Co-NiTi/Ni3Ti/镍层/Ni3Ti/NiTi/TiC/40Cr钢组成的多层结构,硬质合金和镍层以及钢和镍层之间均形成了宽35~50μm的过渡层;当保温时间从1h延长到4h时,接头过渡层中的微观缩孔数量减少,过渡层厚度增加,接头剪切强度先增大后减小;当保温时间为2h时,接头剪切强度最高,为153MPa。     

颗粒增强钛基复合材料高温氧化性能的研究

针对钛基复合材料高温应用中的关键问题———高温氧化性能,从理论和实验上研究不同成分钛基复合材料的氧化性能。结果表明:钛基复合材料的氧化规律为抛物线规律,以TiC、TiB为增强体的钛基复合材料比只含有TiB增强体的钛基复合材料抗氧化性好,合金元素Al的加入,有助于钛基复合材料抗氧化性能的提高。     

三维互穿网络结构Al/RSiC复合材料的制备及性能

以不同孔隙率(17%,23%,28%,34%)RSiC陶瓷为基体,以ZL102铝合金为第二相,采用真空压力熔渗法制备了Al/RSiC复合材料,研究了RSiC陶瓷孔隙率对该复合材料性能的影响。结果表明:Al/RSiC复合材料具有双连续三维互穿网络结构,陶瓷相和金属相在三维空间连续分布;当RSiC陶瓷孔隙率由34%下降到17%时,复合材料的抗弯强度先略有升高后下降,当陶瓷孔隙率为28%时达到最大,为181MPa;复合材料的热膨胀系数随着陶瓷孔隙率的减小而降低,且低于理论计算值,RSiC陶瓷的三维网络结构对复合材料的热膨胀性能起决定性作用。     

仿生叠层陶瓷刀具的研究现状与发展

仿生叠层是近几年发展起来的陶瓷增强、增韧新技术,采用该技术制备的仿生叠层陶瓷刀具是模拟自然界中贝壳等生物材料的结构进行设计的。主要评述了Al2O3体系、SiC体系、Si3N4体系等三种仿生叠层陶瓷复合材料的国内外研究现状,并介绍了仿生叠层陶瓷材料在刀具中的应用以及刀具的性能,最后指出了当前存在问题和今后的发展趋势。     

氧化石墨烯和纳米SiO2增强PTFE复合材料的摩擦磨损行为

为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅（nano-SiO2）和氧化石墨烯（GO）填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO2和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO2和GO的减摩机制。结果表明：单独填充nano-SiO2与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO2;GO和nano-SiO2复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO2/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO2和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。     

镍、镍+铜中间层对TC4/ZQSn10-10扩散连接的影响

利用JSM6700F冷场发射扫描电镜及其自带的能谱仪等分别对采用镍、镍 铜两种中间层的TC4/ZQSn10-10异种材料扩散连接接头进行了微观分析.结果表明:镍中间层能有效地阻止元素钛与铜之间的扩散,避免产生金属间化合物(Cu3Ti、CuTi等);但在TC4/Ni界面上仍有金属间化合物NiTi、Ni3Ti生成,使接头的抗拉强度有所降低;在适当压力和保温时间、镍为中间层时,较佳连接温度为830℃;镍 铜为中间层时,较佳连接温度为850℃;两者所得接头强度(155.8MPa)相当,均为ZQSn10-10母材强度的65%.     

羟基磷灰石功能梯度材料的激光涂层及材料性能研究

针对将羟基磷灰石涂覆在钛合金基底表面的问题,将三层具有不同配比的羟基磷灰石和纯钛混合物预敷在钛合金表面,利用激光覆熔法依次对预敷层进行扫描,形成了具有梯度结构的羟基磷灰石复合材料.通过实验分析了复合材料的微观材料结构、机械性能及生物兼容性,并分析了激光工艺参数对复合涂层材料性能的影响.研究结果表明,羟基磷灰石功能梯度材...