面向机械装备健康监测的振动传感器研究现状 被引量：22

1

作者 张永芳 王霞 +3 位作者 邢志国 王海斗 黄艳斐 郭伟玲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第13期13121-13130,共10页

大型机械装备的安全运行关乎国民经济的健康发展,对机械装备进行性能评估和健康监测,保证其安全、高效地运行尤为重要。应力、应变、速度、加速度、位移等振动参量作为评价机械装备运行状态的重要指标,不仅能实时反映装备的运行状态,而... 大型机械装备的安全运行关乎国民经济的健康发展,对机械装备进行性能评估和健康监测,保证其安全、高效地运行尤为重要。应力、应变、速度、加速度、位移等振动参量作为评价机械装备运行状态的重要指标,不仅能实时反映装备的运行状态,而且能预测装备的服役寿命。因此,采集必要的结构振动信息成为机械装备健康监测中的重要环节。振动信息的采集主要依赖于多种类型的振动传感器,加速度传感器和应变传感器是机械结构健康监测中普遍使用的振动传感器,其作为诊断机械装备结构损伤的工具,能够精确收集机械装备运行过程中的振动信号。目前,关于振动传感器的研究主要集中在材料的发展、传感器性能的优化以及新技术的引入等方面。无铅陶瓷不仅符合国家的生态需求,还赋予了传感器良好的高温等特性;柔性化压电复合材料的成功研制使传感器实现了轻量化,拓宽了压电传感器的使用范围。传感器性能的优化可以通过传感器电路设计、传感器结构优化等方法来实现。此外,压电晶体的切割方式、寄生电容的存在也分别影响着压电加速度传感器和电容式加速度传感器的灵敏度。印刷技术的发展使得具有柔性基板的应变传感器制作更加方便、快速。光纤光栅应变传感器因其良好的抗电磁干扰、抗腐蚀等优点,在机械结构健康监测中发挥着重要作用。此外,自供电技术、RFID等新技术在振动传感器中的应用,使其实现了无源、低成本的非接触测量。本文综述了机械结构健康监测中常用的加速度传感器和应变传感器的特点及应用,详细分析了压电式加速度传感器和电容式加速度传感器以及电阻式传感器和光纤光栅应变传感器的发展现状,并论述了自供电振动传感器、RFID振动传感器等新型无源传感器的研究进展,探讨了振动传感器的发展趋势� 展开更多

关键词 健康监测 振动传感器 加速度传感器 应变传感器 光纤光栅传感器

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热障涂层界面脱粘缺陷的脉冲红外热成像检测 被引量：20

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作者 董丽虹 郭伟 +4 位作者 王海斗 邢志国 冯辅周 王博正 高治峰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期283-292,共10页

针对热障涂层界面脱粘缺陷的无损检测问题,首先制备了一种导热过程更加接近真实缺陷,且尺寸可控的人工模拟脱粘缺陷试样;在此基础上,采用脉冲红外热成像检测技术对人工脱粘缺陷进行检测,分析了涂层界面脱粘区和非脱粘区的表面温度瞬态... 针对热障涂层界面脱粘缺陷的无损检测问题,首先制备了一种导热过程更加接近真实缺陷,且尺寸可控的人工模拟脱粘缺陷试样;在此基础上,采用脉冲红外热成像检测技术对人工脱粘缺陷进行检测,分析了涂层界面脱粘区和非脱粘区的表面温度瞬态响应过程;以图像标准差(SD)和归一化对比度(NC)作为评价标准,定量对比了脉冲相位法、主成分分析和表面热信号重构3种典型的热图重构方法在脱粘缺陷识别中的作用。结果表明,对400μm厚的YSZ热障涂层,原始热图中可识别最小直径为4mm的脱粘缺陷,而3种重构热图中均可识别最小直径为2mm的界面脱粘缺陷,3种重构算法均显著提高了界面脱粘缺陷的识别能力,其中以表面热信号重构算法对图像的噪声抑制能力最强。 展开更多

关键词 热障涂层 界面脱粘缺陷 脉冲热成像检测 热图重构 热信号重构

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铁碳合金表面激光熔覆的研究进展 被引量：15

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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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热喷涂涂层/基体异质界面结合强度优化理论与方法现状研究 被引量：14

4

作者 刘明 陈书赢 +4 位作者 马国政 邢志国 何鹏飞 王海斗 霍明亮 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期64-77,共14页

结合强度是评价热喷涂涂层质量的重要指标之一,直接影响装备零部件的服役安全与寿命。由于涂层本质上是由大量高速飞行的熔融态喷涂粒子撞击基体迅速铺展凝固、逐层堆垛所形成的,无法在基体界面形成微熔池或有效的元素扩渗,因而涂层/基... 结合强度是评价热喷涂涂层质量的重要指标之一,直接影响装备零部件的服役安全与寿命。由于涂层本质上是由大量高速飞行的熔融态喷涂粒子撞击基体迅速铺展凝固、逐层堆垛所形成的,无法在基体界面形成微熔池或有效的元素扩渗,因而涂层/基体界面通常以机械结合为主,冶金结合的含量则相对较少。分别从基体表面粗化预处理、原位元素扩渗及重熔后处理三个角度,详细综述不同处理工艺对涂层/基体界面机械与冶金两种结合机理提升的影响规律。结果表明,粗化后的基体能够增加界面锚合、嵌合及咬合的机械结合程度,同时增大熔滴与基体表面的润湿程度,减小界面裂纹及热应力;通过调节粒子飞行特性(包括速度、熔融状态、物相成分、几何结构、空间分布等)与基体表面状态(温度、化学成分等)等,降低撞击基体后的凝固速度,促进界面元素扩渗,有利于形成微冶金结合;原位激光辅助喷涂及各类重熔后处理技术则可以通过引入的热源,进一步促进涂层内各组元的充分混合、消除微裂纹及孔隙等结构缺陷、调控整体热应力,提升涂层结合强度。 展开更多

关键词 热喷涂涂层 结合强度 机械结合 冶金结合 表面工程

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重载齿轮弯曲疲劳寿命测试方法研究现状 被引量：13

5

作者 王志远 邢志国 +3 位作者 王海斗 李国禄 刘珂璟 邢壮 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第17期3051-3059,共9页

重载齿轮是大型机械装置(推土机、挖掘机、装甲车等)传动系统的核心部件,它的主要功能是按照规定的转速比传递运动和转矩。随着科学技术的发展和军事装备的更新换代,重载齿轮的研究除了在材料性能、齿形设计、承载能力等方面取得了新成... 重载齿轮是大型机械装置(推土机、挖掘机、装甲车等)传动系统的核心部件,它的主要功能是按照规定的转速比传递运动和转矩。随着科学技术的发展和军事装备的更新换代,重载齿轮的研究除了在材料性能、齿形设计、承载能力等方面取得了新成就外,另一个突出的进步就是在齿轮性能测试技术方面获得了很多成果,使得一些过去难以定量研究的问题(如齿轮的疲劳强度、齿轮传动品质等)都有了比较实用的测量手段。而在重载齿轮疲劳性能研究中,相对于接触疲劳产生的齿面点蚀、胶合、磨损等微小破坏而引起齿轮传动效率降低,啮合不到位等现象,弯曲疲劳则会直接导致齿根产生裂纹甚至形成断齿现象,造成重大事故。因此,准确测试重载齿轮的弯曲疲劳寿命,分析弯曲疲劳性能,进而优化齿轮设计,提升齿轮性能,对监测因弯曲疲劳失效所引起设备故障以及避免服役过程中发生重大事故具有重要意义。重载齿轮弯曲疲劳寿命受多方面因素的影响,其中包括材料性能、加工尺寸、制备工艺以及测试手段等,因此对其弯曲疲劳寿命的定量测试一直是各国研究人员关注的热点话题。关于重载齿轮弯曲疲劳寿命的研究可以归纳为以下三方面:弯曲疲劳原理探究方面已发展到声发射信号检测、光学图像分形理论计算、计算机有限元数学模拟等多方面的实际应用;性能检测实验已有单齿/双齿脉冲加载、动态啮合式加载等多种试验方法;数据处理方面已发展出升降法、成组法、雨流法以及多种S-N曲线拟合的数据处理手段。这些分析方法以及测试手段的应用可以大大节省实验成本、提高分析效率、减少试验误差,进而提高重载齿轮弯曲疲劳寿命检测的准确性。本文从重载齿轮弯曲疲劳寿命的测试原理、试验方法以及测试数据处理三方面出发,根据国内外研究现状,对 展开更多

关键词 重载齿轮 弯曲疲劳寿命 弯曲疲劳性能 测试方法

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织构化表面摩擦学性能的研究进展 被引量：9

6

作者 钟兵 邢志国 +4 位作者 王海斗 吕晓仁 黄艳斐 郭伟玲 张仲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第23期23171-23178,共8页

表面织构作为一种提高表面性能的方法,已经成为国内外表面工程领域研究的热点。随着精细加工技术的快速发展,人们可以通过控制表面织构的尺寸和形状来改善样品的表面性能。仿生技术为表面织构设计提供了源泉,将生物体表面微观形状特征... 表面织构作为一种提高表面性能的方法,已经成为国内外表面工程领域研究的热点。随着精细加工技术的快速发展,人们可以通过控制表面织构的尺寸和形状来改善样品的表面性能。仿生技术为表面织构设计提供了源泉,将生物体表面微观形状特征加工到材料表面,使仿生结构表面展现出优异的性能。目前,对表面织构的精确制造以及加工影响因素的模型化研究已取得了较大进展,但对某些特定接触条件下表面织构化的有效性研究仍处于初级阶段。现有研究中没有能够适用于任何方案的织构设计,因为大多数表面织构技术只有在特定的尺寸和几何条件下才能使用,对不同问题需要用不同的技术来处理。织构化表面比未织构化表面具有更好的摩擦学性能。本文对织构化表面的摩擦学性能进行了讨论,首先介绍了使用激光刻蚀技术、化学刻蚀技术、光刻蚀技术、电化学加工技术、激光喷丸技术和超声波振动辅助加工技术在材料表面制备微观结构的方法,通过改变被加工表面织构的几何尺寸、加工精度,面积密度等条件,可以得到不同的减摩抗磨织构;然后分析了在不同摩擦状态下的减摩机制;最后总结了当前各种表面织构制备技术的优缺点。目前,对最佳织构参数的研究仍在进行,减摩抗磨表面织构的有效性主要取决于实际接触情况和应用。表面织构设计参数较多,主要有织构形状、面积密度、特征尺寸等。必须优化织构化技术,才能使表面织构具有规则的几何形状和特征尺寸。因此,最佳织构参数的预测很有必要。模拟不同摩擦状态下表面织构的摩擦磨损,可以代替耗时长、价格昂贵的“反复试验”,为机械和医学领域的快速发展提供了便利。最后,对织构化表面进行了展望。 展开更多

关键词 织构方法 织构化表面 摩擦性

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强化方法对重载齿轮弯曲疲劳强度影响的研究现状与建议 被引量：9

7

作者 李彩云 邢志国 +3 位作者 赵向伟 王海斗 李国禄 石佳东 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第21期21146-21154,共9页

齿轮传动系统以传动比准确、稳定可靠、寿命长、效率高、结构紧凑等优点,被广泛应用于各种机械设备中,直接决定着整机产品的性能。重载齿轮的主要失效模式是磨损、点蚀、胶合与断裂,其中,断裂带来的灾难和损失最大,而断裂失效中又以弯... 齿轮传动系统以传动比准确、稳定可靠、寿命长、效率高、结构紧凑等优点,被广泛应用于各种机械设备中,直接决定着整机产品的性能。重载齿轮的主要失效模式是磨损、点蚀、胶合与断裂,其中,断裂带来的灾难和损失最大,而断裂失效中又以弯曲疲劳断裂为主。近年来,有关重载齿轮的研究成果表明,表面强化技术已成为实现重载齿轮的高弯曲疲劳极限和长弯曲疲劳耐久寿命等高性能要求的核心技术。然而,随着军用车辆、舰艇、航空航天器、高速铁路设施等技术的进步与发展,其动力传动机构进一步要求重载齿轮具有高质量、高效率、低变形、低成本的“二高二低”等特点,传统单一的表面强化技术已难以满足重载齿轮表面性能的要求。因此,研究具有“二高二低”的重载齿轮表面强化方法显得极为迫切。近年来,一些新型的表面强化技术和表面复合强化技术正在替代传统的表面强化技术,如机械能表面强化技术、高能束表面强化技术及复合表面强化技术等已经在重载齿轮表面强化的处理上得到了一定的应用,并取得了良好的工程实用效果。通过复合多种表面强化技术,比如热喷涂与喷丸相结合的复合强化工艺等,可以实现齿轮综合性能的协同提升。本文简要分析了重载齿轮服役工况与弯曲疲劳失效机理,总结了残余应力、粗糙度、渗层在重载齿轮服役过程中的重要作用。综述了不同表面强化技术在重载齿轮中的研究和应用现状,其中微粒喷丸、激光喷丸、稀土催渗、脉冲磁场强化等表面强化新技术越来越受到国内外研究者的重视。文中阐述了这些强化技术的基本原理、技术特点和应用效果,最后就今后重载齿轮强化的发展提出了若干建议,以期为工业应用中重载齿轮的使用提供参考,提高其服役安全性。 展开更多

关键词 重载齿轮 弯曲疲劳强度 表面性能 齿轮强化方法

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液滴在固体织构化表面上的润湿行为研究现状 被引量：7

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作者 王志远 邢志国 +1 位作者 王海斗 单徳彬 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期124-144,共21页

液滴的润湿现象广泛存在于自然界和工程应用中,液滴的表面润湿行为在机械加工领域有很多的应用,已成为国内外表界面科学研究的热点问题。针对液滴在固体表面上的铺展、黏着和弹跳现象进行深入分析,从液滴碰撞表面的动态参数以及表面织... 液滴的润湿现象广泛存在于自然界和工程应用中,液滴的表面润湿行为在机械加工领域有很多的应用,已成为国内外表界面科学研究的热点问题。针对液滴在固体表面上的铺展、黏着和弹跳现象进行深入分析,从液滴碰撞表面的动态参数以及表面织构参数两个变量进行总结,分析了液滴在固体表面的润湿行为。详述了液滴的润湿理论模型,给出静态接触角与动态接触角数学模型的发展及最新流体润湿理论研究现状。最后,综述了关于表面润湿的CFD模拟技术发展以及主流软件的使用情况,并对不同表面织构参数进行的流体数值模拟过程进行总结。从理论模型创建与数值模拟应用两大方面出发,对现有的液滴在织构化表面上润湿行为的研究情况进行梳理和分析,进一步指出当前所存在的问题以及将来的发展趋势。 展开更多

关键词 液滴碰撞 表面织构 润湿性 数值模拟

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铌酸钾钠无铅压电陶瓷掺杂及制备技术现状 被引量：4

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作者 李雪伍 高瑞 +4 位作者 黄艳斐 周龙龙 邢志国 王海斗 郭伟玲 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期1-20,共20页

铌酸钾钠无铅压电陶瓷因具有环境友好型、良好的电学性能、较好的居里温度等成为当前压电铁电材料的研究热点之一,广泛应用于科技、工业等方面。综述近年来铌酸钾钠压电陶瓷材料的研究进展,主要从金属离子及其氧化物掺杂、稀土离子,以... 铌酸钾钠无铅压电陶瓷因具有环境友好型、良好的电学性能、较好的居里温度等成为当前压电铁电材料的研究热点之一,广泛应用于科技、工业等方面。综述近年来铌酸钾钠压电陶瓷材料的研究进展,主要从金属离子及其氧化物掺杂、稀土离子,以及其他化合物掺杂等方面对铌酸钾钠的掺杂制备进行总结,从热压烧结、微波烧结及放电等离子烧结等方面对其烧结技术进行论述,从激光脉冲沉积技术、射频磁控溅射法等方面对其成形工艺进行综述。结果表明,对铌酸钾钠压电陶瓷进行掺杂制备及采取先进的烧结技术可以明显提升其电学性能,铌酸钾钠压电陶瓷薄膜和涂层的制备拓展了铌酸钾钠的应用范围,使其可以应用于国防、航空航天及通信等方面。最后对铌酸钾钠的发展趋势进行总结。主要从铌酸钾钠陶瓷的掺杂制备、烧结工艺及成形工艺等方面进行综述,对铌酸钾钠压电陶瓷在各领域的研究有一定理论与参考意义。 展开更多

关键词 铌酸钾钠 掺杂制备 烧结技术 涂层 薄膜 电学性能

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钛酸铋钠基压电材料制备技术研究进展

10

作者 欧阳雨舟 陈爽 +2 位作者 黄艳斐 邢志国 郭伟玲 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期56-70,共15页

钛酸铋钠(BNT)基压电材料因具有较好的电学性能以及高居里温度等优点,成为了压电材料领域的研究热点之一。如何制备出性能优异的钛酸铋钠基压电材料,是满足各个领域应用要求的重要环节。重点综述了近年来钛酸铋钠基压电材料制备技术的... 钛酸铋钠(BNT)基压电材料因具有较好的电学性能以及高居里温度等优点,成为了压电材料领域的研究热点之一。如何制备出性能优异的钛酸铋钠基压电材料,是满足各个领域应用要求的重要环节。重点综述了近年来钛酸铋钠基压电材料制备技术的研究进展,从固相烧结、放电等离子烧结以及微波烧结等角度对其烧结技术进行论述;从溶胶-凝胶、脉冲激光沉积和射频磁控溅射等角度对其薄膜制备技术进行综述;对热喷涂制备压电涂层的机理和工艺进行总结。结果表明,烧结温度是影响块体材料结构和性能的关键因素,其中放电等离子烧结与微波烧结相较于传统的固相烧结能够有效控制材料的烧结温度;在钛酸铋钠薄膜的制备中对沉积温度、氧气压力以及退火温度的控制可以有效提高薄膜电学性能;热喷涂制备的钛酸铋钠涂层通过热处理工艺能够改善涂层的电学性能,并且热喷涂能够在复杂零件表面实现压电涂层的可控制备,其中钛酸铋钠压电陶瓷薄膜和涂层的制备扩展了其应用范围。最后,展望了压电陶瓷材料技术的未来发展趋势,为压电材料制备技术的研究提供了一定的参考。 展开更多

关键词 无铅陶瓷 钛酸铋钠 制备技术 热喷涂 涂层

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超高速激光熔覆Ni-cBN/(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层的组织及性能

11

作者 王新生 骆纪锋 +6 位作者 李洋 牟泓霖 仝永刚 邢志国 蔡志海 魏世忠 于月洋 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期46-56,共11页

钛合金性能优越,但表面耐磨性差制约了其应用和发展。为了克服钛合金耐磨性差的缺点,采用超高速激光熔覆技术在TC11基体上制备(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层并加入Ni包覆cBN颗粒,借助cBN颗粒的高硬度特性制备耐磨涂层。采用X射线衍射... 钛合金性能优越,但表面耐磨性差制约了其应用和发展。为了克服钛合金耐磨性差的缺点,采用超高速激光熔覆技术在TC11基体上制备(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层并加入Ni包覆cBN颗粒,借助cBN颗粒的高硬度特性制备耐磨涂层。采用X射线衍射仪分析涂层物相,采用扫描电子显微镜(SEM)与能量分散谱仪(EDS)分析涂层组织,借助维式显微硬度计研究涂层截面硬度分布规律,利用摩擦磨损试验机测试涂层的耐磨性能。研究结果表明,Ni包覆cBN颗粒的加入会促进(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层中Cr元素的偏聚,使富Cr相组织长大。当Ni包覆cBN颗粒的含量在5~15 wt.%时,涂层组织逐渐致密,涂层的硬度随Ni包覆cBN含量的增多而升高,但Ni包覆cBN颗粒含量到达20 wt.%时,涂层致密性降低,涂层的硬度也随之降低。涂层的摩擦因数随Ni包覆cBN含量的增加而升高,耐磨性也随含量的增多而增强。15 wt.%Ni包覆cBN涂层的综合性能最佳,硬度达到1024 HV_(0.5),摩擦因数为0.534,磨损体积0.017 mm3,涂层耐磨性是未添加Ni包覆cBN颗粒涂层的2.8倍。Ni包覆cBN颗粒的加入可以提升涂层的耐磨性,为cBN在耐磨涂层的研究及应用提供参考和借鉴。 展开更多

关键词 超高速激光熔覆 Ni包覆cBN 硬度 耐磨 (NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层

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钛酸铋钠基无铅压电陶瓷掺杂改性研究现状

12

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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TiC含量对SPS制备TiC/Cu复合材料力学与摩擦学性能的影响

13

作者 李雪伍 陈朝鹏 +2 位作者 尹艳丽 邢志国 于鹤龙 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期178-188,共11页

采用等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备了不同质量分数TiC颗粒增强的铜基复合材料,研究了不同烧结温度和TiC含量的铜基复合材料的微观结构,考察了TiC含量对铜基复合材料电导率、纳米力学性能、显微硬度、拉伸性能和摩擦... 采用等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备了不同质量分数TiC颗粒增强的铜基复合材料,研究了不同烧结温度和TiC含量的铜基复合材料的微观结构,考察了TiC含量对铜基复合材料电导率、纳米力学性能、显微硬度、拉伸性能和摩擦学行为的影响。结果表明:850℃烧结得到的TiC/Cu复合材料组织致密,增强体和基质相结合良好。一方面,随着TiC含量的升高,TiC/Cu复合材料中的铜基质相的晶粒不断得到细化,晶界密度升高,导致复合材料的硬度和屈服强度升高。另一方面,TiC含量的增加逐渐导致增强体和基质相的结合界面出现孔隙和裂纹,并成为应力集中和裂纹形成的首选位置,造成复合材料电导率、抗拉强度和伸长率的下降。TiC质量分数为5%~15%时,复合材料的抗拉强度、弹性模量和屈服强度较高,硬度适当,综合力学性能较好。当TiC质量分数超过20%时,TiC/Cu复合材料的屈服强度大幅降低,复合材料断裂机制由韧性断裂转为脆性断裂。TiC增强体显著改善了铜基复合材料的摩擦学性能,摩擦过程中复合材料摩擦因数和磨损量随载荷增大呈线性增加,并随TiC含量的升高呈下降趋势。在TiC质量分数为20%时,复合材料具有最高的耐磨性和最低的摩擦因数,其磨损机制以磨粒磨损为主,且伴随轻微黏着磨损和氧化磨损。 展开更多

关键词 铜基复合材料 放电等离子烧结 微观结构 力学性能 摩擦学行为

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脉冲磁场强度对GH99镍基合金力学和微动磨损性能的影响

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作者 周安阳 黄艳斐 +4 位作者 郭伟玲 邢志国 王海斗 王志远 张艳芳 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期330-344,共15页

为研究不同磁场强度对镍基合金力学性能和耐磨性能的影响规律,在脉冲强磁场设备上对GH99镍基合金试样进行脉冲磁处理。通过观察显微结构,分析了GH99镍基合金的磨损机理和强化机制。结果表明:外加脉冲磁场可改善材料位错分布,减小试样表... 为研究不同磁场强度对镍基合金力学性能和耐磨性能的影响规律,在脉冲强磁场设备上对GH99镍基合金试样进行脉冲磁处理。通过观察显微结构,分析了GH99镍基合金的磨损机理和强化机制。结果表明:外加脉冲磁场可改善材料位错分布,减小试样表面残余应力的分散性;在磁场强度为10 T时残余压应力达到最大值(-223.45 MPa),且此时材料拉伸断口的特征主要表现为韧性断裂,脉冲磁场处理合金产生亚结构位错胞有助于发挥细晶强化作用;在0~15 T范围内,随磁场强度增大,材料表面显微硬度和耐磨性能呈现先增强后减弱的规律,在脉冲磁场作用下合金材料内部的位错发生增殖致使位错密度增大,产生类似加工硬化现象,但磁场强度过大会导致位错塞积从而造成晶胞点阵畸变严重,出现材料性能恶化。 展开更多

关键词 脉冲磁场 磁场强度 GH99镍基合金 力学性能 耐磨性能

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载流滑动摩擦部件表面失效及其修复技术研究进展

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作者 张佳美 贾磊 +1 位作者 邢志国 吕振林 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期696-714,共19页

滑动电接触部件在电能传递与转换过程中起着举足轻重的作用,其失效和损伤行为带来的安全因素和经济影响重大,因此对其失效机理和修复技术的研究成为当今热点之一.已有众多学者通过试验和计算机模拟仿真等手段研究了电接触部件的表面损... 滑动电接触部件在电能传递与转换过程中起着举足轻重的作用,其失效和损伤行为带来的安全因素和经济影响重大,因此对其失效机理和修复技术的研究成为当今热点之一.已有众多学者通过试验和计算机模拟仿真等手段研究了电接触部件的表面损伤机制和寿命预测,至今为止,已研究出载流摩擦部件的表面修复技术多达15种以上,修复材料更是有上百种.本文中首先介绍了电接触的基本概念,从有无电流载入2个角度概述了滑动摩擦部件表面失效形式,并从试验研究及仿真模拟研究2个方面对表面损伤机制的研究方法进行了归纳;最后综述了滑动电接触失效部件的表面修复技术和修复材料体系的研究进展,总结了目前滑动电接触部件研究领域存在的问题,提出了利用试验与仿真模拟相结合探究涂层导电耐磨自润滑机理并优化涂层质量的研究思路. 展开更多

关键词 滑动电接触部件 载流摩擦磨损 导电性 耐磨性 表面失效机理 表面修复技术

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红外抗反射微纳结构刻蚀制备研究进展

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作者 李雪伍 王红星 +3 位作者 郭伟玲 邢志国 黄艳斐 王海斗 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期162-171,共10页

“蛾眼效应”指光波折射率因蛾眼表面微纳结构在深度方向呈连续性变化,使大部分光被吸收,只有极少被反射的现象。受“蛾眼效应”启发,在材料表面制备微纳结构使其具有独特抗反射性能受到广泛关注,在太阳能电池、光电探测器、光电二极管... “蛾眼效应”指光波折射率因蛾眼表面微纳结构在深度方向呈连续性变化,使大部分光被吸收,只有极少被反射的现象。受“蛾眼效应”启发,在材料表面制备微纳结构使其具有独特抗反射性能受到广泛关注,在太阳能电池、光电探测器、光电二极管和军事隐身等领域有广阔应用前景。本文梳理不同微纳结构抗反射原理,并对红外抗反射结构的不同刻蚀制备方法及其应用进行综述,总结了化学刻蚀、反应离子刻蚀、超快激光刻蚀等红外抗反射结构制备方法的特点以及对抗反射性能的影响,阐述红外抗反射结构在红外探测、红外热成像和隐身等方面的应用,并对抗反射结构制备方法研究方向与未来前景进行展望。 展开更多

关键词 抗反射结构 红外 微纳结构 刻蚀制备

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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：4

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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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KNN基无铅压电陶瓷相界研究进展 被引量：1

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作者 贺耿超 黄艳斐 +4 位作者 邢志国 周龙龙 吕振林 贾磊 郭伟玲 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第20期15-23,共9页

压电陶瓷是实现机械能与电能相互转换的重要功能材料。目前,以锆钛酸铅(PZT)为代表的铅基压电陶瓷因具有优异的综合电学性能被广泛用于传感器、执行器和换能器等许多商业高科技电子产品。然而,金属铅的毒性以及易挥发性会对生态环境造... 压电陶瓷是实现机械能与电能相互转换的重要功能材料。目前,以锆钛酸铅(PZT)为代表的铅基压电陶瓷因具有优异的综合电学性能被广泛用于传感器、执行器和换能器等许多商业高科技电子产品。然而,金属铅的毒性以及易挥发性会对生态环境造成极大损害。近年来,许多国家已立法限制使用含铅的电子产品。因此,压电陶瓷无铅化成为国内外学者的研究重点。而在各类无铅压电陶瓷中,铌酸钾钠(KNN)基无铅压电陶瓷因具有优异的压电、介电性能和较高的居里温度,被认为是取代铅基压电陶瓷的理想材料之一。多年来,研究者通过调节K/Na比、离子掺杂、添加新组元等方式构建室温下KNN基陶瓷多相共存相界(如准同型相界(MPB)或多晶型相界(PPB))。多相共存相界下各个相势垒较低,极化方向增加,电畴易发生翻转,从而使陶瓷产生高的压电效应。目前,KNN基无铅压电陶瓷因具有纳米级三方相(R)-正交相(O)-四方相(T)三相共存相界,其压电性能已超过某些铅基压电陶瓷。超高的压电性能来源于新型相界(NPB)的构建。结合近年来相关文献,本文以相界作为出发点,综述了国内外KNN基无铅陶瓷中MPB、PPB以及NPB的最新研究进展;重点阐述了陶瓷体系成分和晶粒尺寸对构建相界以及调控压电性能相关文献的最新报导;分析了KNN无铅压电陶瓷在相界研究方向上面临的问题并展望其前景。以此为开发高性能无铅压电陶瓷提供参考。 展开更多

关键词 铌酸钾钠 多相相界 准同型相界MPB 多晶型相界PPB 组分设计 晶粒尺寸

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铌酸钾钠压电陶瓷制备工艺研究进展 被引量：1

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作者 李雪伍 周龙龙 +4 位作者 黄艳斐 郭伟玲 邢志国 王海斗 呼帅邦 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第11期39-47,共9页

压电陶瓷是一种具有力电转换效应的功能陶瓷,已被广泛应用于医疗、传感器、超声马达等领域。由于无铅压电陶瓷在制备过程中避免了铅挥发,属于环境友好型材料,成为目前国内外研究的重点。铌酸钾钠陶瓷是无铅压电陶瓷中电学性能较好的陶... 压电陶瓷是一种具有力电转换效应的功能陶瓷,已被广泛应用于医疗、传感器、超声马达等领域。由于无铅压电陶瓷在制备过程中避免了铅挥发,属于环境友好型材料,成为目前国内外研究的重点。铌酸钾钠陶瓷是无铅压电陶瓷中电学性能较好的陶瓷之一,其电学性能在很大程度上受制备技术及其工艺的影响。固相烧结技术是目前铌酸钾钠陶瓷制备最成熟的技术。铌酸钾钠陶瓷制备过程主要包括粉体合成、压制成型和烧结成瓷三步。通过粉体合成工艺可制备出高织构化铌酸钾钠陶瓷的粉体模板,但存在不同程度的软团聚和硬团聚现象;压制成型可以制备出简单的陶瓷坯件,但受模具和辅助工具影响较大,精度低、结构简单、需二次加工、不适合批量生产。针对烧结过程中由高温导致的元素挥发不能被很好地抑制的问题,深入研究低温烧结、抑制钠钾元素挥发对铌酸钾钠陶瓷的优异制备有着深远意义。本文综述了近年来铌酸钾钠陶瓷固相烧结制备工艺的研究进展,对粉体合成、压制成型、烧结成瓷三步进行了系统的论述。通过分析粉体合成、压制成型和烧结制备工艺的优点与不足,重点讨论其对铌酸钾钠陶瓷微观组织和电学性能的影响机制,以期为制备高电学性能铌酸钾钠陶瓷提供参考,并为其在医学与工业领域的应用提供参考。 展开更多

关键词 铌酸钾钠 粉体合成 压制成型 烧结

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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：1

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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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