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超高温氧化物陶瓷激光增材制造及组织性能调控研究进展
1
作者 陈乾 苏海军 +3 位作者 姜浩 申仲琳 余明辉 张卓 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期741-753,共13页
氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够... 氧化物陶瓷具有高硬度、高强度以及优异的抗氧化和抗腐蚀性能,是高性能发动机极端高温、燃气腐蚀、氧化服役环境用重要的候选高温结构材料,在航空航天用高端装备领域具有广阔的应用前景。与传统陶瓷制备技术相比,激光增材制造技术能够一步实现从原材料粉末到高性能结构件的一体化高致密成型,具有柔性度好、成型效率高的特点,可以快速制备高性能、高精度、大尺寸复杂结构部件。近年来,基于液固相变发展的熔体生长氧化物陶瓷激光增材制造技术已成为高温结构材料制备技术领域的前沿研究热点之一。本文首先概述了激光增材制造技术的基本原理,着重介绍了选区激光熔化与激光定向能量沉积两种典型激光增材制造技术的工艺特点。在此基础上,重点阐述了利用激光增材制造技术制备不同氧化物陶瓷的组织特征及工艺参数对微观组织的影响规律,并总结比较了不同体系氧化物陶瓷力学性能的差异。最后,对该领域存在的问题进行了梳理和分析,并对未来的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 超高温氧化物陶瓷 激光增材制造 选区激光熔化 激光定向能量沉积 组织调控 综述
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氧化物共晶陶瓷激光增材制造裂纹缺陷形成及抑制研究进展
2
作者 姚佳彤 苏海军 +5 位作者 姜浩 陈乾 申仲琳 余明辉 张卓 郭敏 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期34-45,共12页
氧化物共晶陶瓷以其优异的高比强度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和抗蠕变等独特性能,被认为是超高温氧化腐蚀等极端环境下长期稳定服役的理想材料之一,在新一代高推重比航空发动机高温热端结构部件中具有巨大的应用前景。激光增材制造技术... 氧化物共晶陶瓷以其优异的高比强度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和抗蠕变等独特性能,被认为是超高温氧化腐蚀等极端环境下长期稳定服役的理想材料之一,在新一代高推重比航空发动机高温热端结构部件中具有巨大的应用前景。激光增材制造技术已成为近年来制备高性能复杂结构部件最具潜力的前沿技术,然而陶瓷在激光快速凝固过程中,裂纹缺陷极易产生,严重影响构件的成形质量和性能,成为制约工程化应用的关键。本文综述了激光近净成形和激光粉末床熔融两种典型陶瓷激光增材制造技术,分析对比了两种技术制备的不同形状陶瓷样件的裂纹形态特征,重点从微观组织形态特征、应力状态等角度探讨了激光增材制造氧化物陶瓷裂纹的形成机理,并进一步从工艺参数优化、成分设计、外场辅助等三个方面改善微观组织与减小热应力以抑制裂纹进行系统总结。最后指出氧化物共晶陶瓷激光增材制造在粉末特性、成形主次因素、成形技术研究等方面的未来发展趋势及突破方向。 展开更多
关键词 氧化物共晶陶瓷 激光增材制造 裂纹缺陷 形成机理 裂纹抑制
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激光增材制造超高温氧化物共晶陶瓷研究进展 被引量：3
3
作者 刘海方 苏海军 +6 位作者 申仲琳 姜浩 赵迪 刘园 张军 刘林 傅恒志 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期255-266,共12页
超高温氧化物共晶陶瓷具有优异的高温强度、高温蠕变性能、高温结构稳定性以及良好的高温抗氧化和抗腐蚀性能,成为1400℃以上高温氧化环境下长期服役的新型候选超高温结构材料之一,在新一代航空航天高端装备热结构部件中具有重要的应用... 超高温氧化物共晶陶瓷具有优异的高温强度、高温蠕变性能、高温结构稳定性以及良好的高温抗氧化和抗腐蚀性能,成为1400℃以上高温氧化环境下长期服役的新型候选超高温结构材料之一,在新一代航空航天高端装备热结构部件中具有重要的应用前景。基于熔体生长技术,以选择性激光熔化和激光定性能量沉积为代表的激光增材制造技术具有一步快速近净成形大尺寸、复杂形状构件的独特优势,近年来已发展成为制备高性能氧化物共晶陶瓷最具潜力的前沿技术。本文从工作原理、成形特点、技术分类等方面概述了基于熔体生长的两种典型激光增材制造技术,综述了激光增材制造技术在超高温氧化物共晶陶瓷制备领域的研究现状和特点优势,重点介绍了选择性激光熔化和激光定向能量沉积超高温氧化物共晶陶瓷在激光成形工艺、凝固缺陷控制、凝固组织演化、力学性能等方面的研究进展。最后,指出了实现氧化物共晶陶瓷激光增材制造工程化应用亟需突破的关键瓶颈,并对该领域未来的重点发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 氧化物共晶陶瓷 激光增材制造 选择性激光熔化 激光定向能量沉积 综述
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超高温氧化物陶瓷激光增材制造及凝固缺陷控制研究进展
4
作者 姜浩 苏海军 +5 位作者 申仲琳 赵迪 刘园 余明辉 刘怡民 张卓 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期61-71,共11页
超高温氧化物陶瓷具有优异的高温强度、高温结构稳定性、抗氧化和耐腐蚀性能,有望成为极端高温氧化环境下长期服役的新型高温结构材料,在航空航天领域具有广阔的应用前景。以激光选区熔化和激光近净成形为代表的激光增材制造技术具有高... 超高温氧化物陶瓷具有优异的高温强度、高温结构稳定性、抗氧化和耐腐蚀性能,有望成为极端高温氧化环境下长期服役的新型高温结构材料,在航空航天领域具有广阔的应用前景。以激光选区熔化和激光近净成形为代表的激光增材制造技术具有高效快速、柔性制造、近净成形等特点,近些年来逐渐应用于超高温氧化物陶瓷的制备并成为该领域的研究热点。本文概述了激光选区熔化技术和激光近净成形技术的原理和特点,从工艺优化、高温预热、超声振动辅助和掺杂4个方面详细阐述了激光增材制造超高温氧化物陶瓷凝固缺陷控制的研究进展,并在文末展望了本领域未来的发展趋势和研究重点。 展开更多
关键词 超高温氧化物陶瓷 激光增材制造(LAM) 凝固缺陷控制 激光选区熔化(SLM) 激光近净成形(LENS)
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超高温氧化物共晶陶瓷高梯度定向凝固组织与性能调控研究进展
5
作者 申仲琳 刘园 +2 位作者 苏海军 赵迪 刘海方 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期229-242,共14页
随着航空航天等高新技术领域的迅猛发展,新一代高性能、高效率的超高温结构材料及其制备技术日益成为世界各国航空航天战略发展的重点。超高温氧化铝基共晶陶瓷具有天然杰出的抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变、高强度等优良特性,在1400℃以上高... 随着航空航天等高新技术领域的迅猛发展,新一代高性能、高效率的超高温结构材料及其制备技术日益成为世界各国航空航天战略发展的重点。超高温氧化铝基共晶陶瓷具有天然杰出的抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变、高强度等优良特性,在1400℃以上高温、水氧腐蚀等极端环境下服役具有突出的优势和巨大的发展前景。概述了超高温氧化物共晶陶瓷高梯度定向凝固技术的发展现状;探讨了氧化铝基超高温陶瓷高梯度定向凝固过程中缺陷的形成机理及其抑制措施;重点总结和评述了定向凝固氧化铝基共晶陶瓷的组织特征及均细化调控方法、共晶陶瓷晶体取向及织构调控方法,以及氧化物共晶陶瓷力学性能和强韧化调控方法;展望了高梯度定向凝固技术制备高性能大尺寸氧化物共晶陶瓷的发展趋势和突破点。 展开更多
关键词 超高温氧化物共晶陶瓷 高梯度定向凝固 凝固组织 性能调控
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白光LED用定向凝固Al2O3/YAG:Ce^(3+)共晶荧光复合陶瓷研究进展
6
作者 刘园 苏海军 +5 位作者 刘海方 赵迪 申仲琳 张军 刘林 傅恒志 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期708-722,共15页
白色发光二极管(WLED)具有长寿命、高光效、节能环保等独特优势,是目前公认的第四代绿色照明光源,在照明等高技术领域具有重要的应用前景.目前,WLED的主要实现形式为蓝光芯片搭配YAG:Ce^(3+)荧光粉,封装荧光粉的树脂导热性较差,导致LED... 白色发光二极管(WLED)具有长寿命、高光效、节能环保等独特优势,是目前公认的第四代绿色照明光源,在照明等高技术领域具有重要的应用前景.目前,WLED的主要实现形式为蓝光芯片搭配YAG:Ce^(3+)荧光粉,封装荧光粉的树脂导热性较差,导致LED的发光性能随温度的升高逐渐下降,难以应用于大功率照明.因此,如何获得高质量、高稳定性、无需树脂的块体荧光材料成为提升WLED发光效率和应用可靠性的关键.近年来,利用定向凝固方法制备的高性能Al2O3/YAG:Ce^(3+)块体共晶荧光复合陶瓷以其优良的发光性能、高温强度、热稳定性以及低的背散射损失和高量子效率,被认为是一种有望替代荧光粉、用于大功率WLED照明的新型块体荧光材料.总结了近年来发展的定向凝固Al2O3/YAG:Ce^(3+)共晶荧光复合陶瓷的主要制备方法,阐述了共晶荧光复合陶瓷的凝固组织、发光机理以及影响发光性能的主要因素,展望了白光LED用Al2O3/YAG:Ce^(3+)共晶荧光复合陶瓷的发展趋势. 展开更多
关键词 氧化铝/掺铈钇铝石榴石 定向凝固方法 发光性能 白光发光二极管
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超高温氧化物陶瓷激光增材制造技术与缺陷控制研究进展 被引量：6
7
作者 申仲琳 苏海军 +6 位作者 刘海方 刘园 赵迪 郭敏 张军 刘林 傅恒志 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期668-679,共12页
超高温氧化物陶瓷具有高强度、高硬度、天然杰出的抗氧化和抗腐蚀性能,被认为是极端氧化腐蚀环境下长期服役的理想高温结构材料。激光增材制造(LAM)技术以其特有的高效、快速、无需模具、柔性制造等优点,成为近年来直接快速制备高性能... 超高温氧化物陶瓷具有高强度、高硬度、天然杰出的抗氧化和抗腐蚀性能,被认为是极端氧化腐蚀环境下长期服役的理想高温结构材料。激光增材制造(LAM)技术以其特有的高效、快速、无需模具、柔性制造等优点,成为近年来直接快速制备高性能复杂结构陶瓷构件最具潜力的近净成形技术。本文概述了陶瓷材料LAM技术的原理,重点阐述了高性能氧化物陶瓷及其复合材料选择性激光烧结、选择性激光熔化和激光近净成形三种代表性的LAM技术成形特点、优势及应用,并探究了超高温氧化物陶瓷LAM中的缺陷控制方法。最后,展望了LAM高性能复杂结构超高温氧化物陶瓷的发展趋势和突破点。 展开更多
关键词 激光增材制造 超高温氧化物陶瓷 选择性激光烧结 选择性激光熔化 激光近净成形 缺陷控制
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光固化3D打印磷酸钙基生物陶瓷支架的研究进展
8
作者 董栋 苏海军 +4 位作者 李翔 赵迪 樊光娆 申仲琳 刘园 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第18期62-70,共9页
磷酸钙基生物陶瓷多孔支架是临床中实现骨缺损再生修复的常用骨移植物。光固化3D打印技术以其优异的打印精度和复杂结构成形特性能够精确地控制支架孔尺寸、孔形状、孔连通率,在制备生物陶瓷多孔支架领域展现出巨大的应用潜力。然而,利... 磷酸钙基生物陶瓷多孔支架是临床中实现骨缺损再生修复的常用骨移植物。光固化3D打印技术以其优异的打印精度和复杂结构成形特性能够精确地控制支架孔尺寸、孔形状、孔连通率,在制备生物陶瓷多孔支架领域展现出巨大的应用潜力。然而,利用光固化3D打印技术制备磷酸钙基生物陶瓷多孔支架仍面临亟需克服的挑战,如缺乏性能优异的磷酸钙基陶瓷打印浆料、打印及后处理工艺不成熟、制备的磷酸钙基陶瓷多孔支架的性能还有待提升。本文首先介绍了几种常用的光固化3D打印技术基本原理与特征,然后从3D打印成形工艺、力学性能、生物活性、支架结构及功能化等方面系统探讨了光固化3D打印技术在制备磷酸钙基生物陶瓷多孔支架领域的研究进展及存在的问题,最后展望了光固化3D打印磷酸钙基生物陶瓷多孔支架的发展趋势和突破点,为利用光固化3D打印技术制备成本低、综合性能优异的磷酸钙基生物陶瓷多孔支架提供参考。 展开更多
关键词 光固化3D打印 生物陶瓷多孔支架 骨缺损 磷酸钙
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