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9%镍钢管环焊接头中缺陷检测的概率:相控阵超声检测与射线检测的对比
在现代工业中,焊接结构的安全性和可靠性至关重要。为了确保这些结构的完整性,无损检测(Non-Destructive Testing, NDT)成为一种不可或缺的技术手段。NDT不仅用于评估制造后的组件,还广泛应用于在役设备的定期检查。其中,相控阵超声波检测(Phased Array Ultrasonic Testing, PAUT)和射线检测(Radiographic Testing, RT)是两种最常用于检测内部缺陷的技术。尽管PAUT在某些方面展现出比RT更强的检测能力,特别是在检测平面缺陷(如未熔合)时,但在某些材料中,如奥氏体焊缝金属,PAUT面临一定的挑战,主要原因是声波在材料中的衰
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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非平衡状态下的水力渗透模拟:机械边界条件在致密膜中的作用
本文探讨了在反渗透(RO)膜中水传输机制的理解,对于提升膜性能和指导材料设计至关重要。尽管经典的模型将传输分为溶液扩散(SD)和孔流(PF)两种方式,但这些模型在交联聚酰胺膜中的适用性仍存在争议。通过非平衡分子动力学(NEMD)模拟,研究了不同交联密度和压力差(1000–5000 bar)条件下,机械支撑条件对聚酰胺膜中压力驱动水传输的影响。研究采用了两种机械支撑条件:一种是石墨限制,代表实验中常见的支撑膜;另一种是冻结限制,模拟自支撑结构。在石墨限制系统中,水浓度梯度和恒定压力分布出现,这与SD理论一致,但与PF假设不兼容,因为缺乏渗透孔和亚纳米空隙。相比之下,冻结限制系统在1000 bar
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-25
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葫芦素[6]与银协同作用组装氧化石墨烯纳米通道膜,实现高效双重功能:排斥氟化化合物和抑制细菌生长
刘梅玲|唐颖|李璐|饶圆圆|孙世鹏|邢卫红国家特种分离膜工程技术研究中心材料导向化学工程国家重点实验室,南京工业大学化学工程学院,中国南京211816摘要来自水生环境的细菌在膜表面的附着会严重降低膜的氟化化合物阻隔效率。尽管氧化石墨烯膜在污染物分离方面展现出潜力,但其实际应用受到层间膨胀和界面不稳定性的限制。本研究开发了一种通过超分子主客体相互作用和离子协同作用交联的还原氧化石墨烯(rGO)复合膜,该膜基于聚苯胺/聚酰亚胺电纺纳米纤维制备。CB6通过极性羰基与银离子的离子-偶极相互作用形成稳定的复合物,而银离子与rGO之间的阳离子-π相互作用建立了三元交联网络,有效抑制了层间膨胀并精确调控了纳
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-25
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在横流模型孔隙系统中,污垢形成动态与形状相关
Berinike Bräsel | John Linkhorst | Matthias Wessling化学过程工程系,亚琛工业大学(RWTH Aachen University),Forckenbeckstraße 51,亚琛,52074,德国摘要全面理解污染机制及其影响因素对于克服膜过滤中的局限性至关重要。本研究探讨了颗粒形状对孔隙尺度上污染行为的影响。采用计算流体动力学-离散元方法(CFD-DEM)耦合技术,模拟了在横流操作条件下非球形颗粒在模拟膜几何结构中的运动和沉积行为。研究结果表明,非球形颗粒具有较低的配位数(每个颗粒的接触点较少),这降低了网络稳定性并促进了在负载下的重新排列;同
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-25
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用于从水溶液中吸附去除汞(II)的纤维蛋白/壳聚糖混合膜
水污染已成为全球可持续发展面临的主要挑战之一,其中重金属污染尤为严重,对人类健康和生态系统造成深远影响。汞(Hg(II))作为重金属污染物的一种,因其高毒性和生物累积性而备受关注,即使在极低浓度下也可能对环境和人体产生危害。世界卫生组织已设定饮用水中汞的最大允许浓度为6微克/升,这凸显了汞污染治理的重要性。针对汞污染,传统的方法包括吸附、凝聚、化学沉淀、膜分离和电化学处理等,其中吸附技术因其操作简便和高效性而被广泛应用。然而,吸附材料在使用一段时间后需要再生或更换,这不仅增加了运行成本,还可能产生二次污染。在这一背景下,膜基分离技术中的“反抽提”(perstraction)逐渐被重视为一种有效
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-25
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开发并验证一种高通量机器人系统,以加速多孔膜的研发进程
本文介绍了一种基于非溶剂诱导相分离(NIPS)的全自动化膜制造与表征平台,旨在提高膜材料研发的效率和系统性。通过将溶液配制、刮刀铸造、控制浸入和压缩测试等关键步骤整合为自动化流程,该平台能够实现对膜性能的高通量评估。研究重点在于利用压缩测试作为膜性能的代理指标,从而在不依赖传统耗时的过滤测试和扫描电子显微镜(SEM)分析的情况下,快速获取膜的机械特性。研究还探讨了聚合物浓度和环境湿度对膜结构和性能的影响,并通过实际实验验证了该平台的可靠性与一致性。在膜制造领域,NIPS技术因其工艺简单、可扩展性和成本效益而被广泛采用。然而,该工艺对组成、环境条件和加工参数非常敏感,往往导致膜结构和性能的显著变
来源:Journal of Membrane Science
时间:2025-10-25
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通过机器学习解码含钨耐火高熵合金在高温氧化条件下的重量增加模式
高熵合金(High-Entropy Alloys, HEAs)近年来在材料科学领域引起了广泛关注。这类合金由五种或更多元素以近等摩尔比例组成,具有独特的微观结构和优异的性能,包括高硬度、良好的抗氧化性以及出色的高温强度。HEAs在极端环境下的应用潜力使其成为航空航天、能源等关键行业的理想材料。然而,尽管其性能卓越,HEAs在高温氧化环境下的表现仍然是研究的重要课题,因为氧化行为直接影响其服役寿命和性能稳定性。为此,研究人员通过实验和机器学习方法对含钨高熵合金的高温氧化行为进行了系统研究,旨在揭示钨含量对氧化行为的影响机制,并开发出高效的预测模型,为合金设计提供指导。在实验部分,研究团队制备了四
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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石墨烯/钛界面性质的第一性原理计算以及Si和C溶质元素对界面反应影响的探究
在金属基复合材料的研究中,石墨烯因其独特的物理和化学性质,如高强度、低密度和优异的耐磨性,被认为是提升材料性能的重要增强相。然而,在高温环境下,石墨烯与钛基体之间容易发生化学反应,生成钛碳化物(TiC),这一反应不仅破坏了石墨烯的结构完整性,还削弱了其作为增强相的效能,从而影响复合材料的整体性能。因此,抑制石墨烯与钛基体之间的界面反应成为制备此类复合材料的关键研究方向之一。本文通过第一性原理计算和实验方法,探讨了硅(Si)和碳(C)元素在钛基体中的固溶作用如何影响石墨烯/钛基体复合材料(TMCs)的界面性能。石墨烯与钛基体之间的界面反应主要涉及电子转移过程。在纯钛与石墨烯的体系中,钛原子会失去
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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具有高度耐腐蚀性和导电性的高熵十二硼化物陶瓷复合材料,是极具前景的惰性阳极材料
本文探讨了一种新型的高熵陶瓷复合材料,其具有低成本、高硬度、良好的抗腐蚀性以及优良的导电性。这些特性使其在工业应用中具有巨大的潜力,特别是在铝电解行业,其中需要耐高温、耐腐蚀的惰性阳极材料。传统的碳阳极虽然被广泛使用,但其在高温电解液中容易产生温室气体或有害气体,如二氧化碳、四氟化碳和六氟化碳,同时还会导致阳极严重腐蚀,进而增加能耗。因此,寻找具有多种性能的替代材料成为研究的热点。高熵材料因其独特的多主元设计理念,近年来受到广泛关注。这类材料通常由五种或以上的金属元素组成,通过调控元素比例和结构,可以获得比传统材料更优异的性能。例如,高熵氧化物、碳化物、硼化物、氮化物和硅化物等已经被证实具有出
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-25
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由纯金属粉末制成的生物医学用β-钛合金——增材制造过程中锡(Sn)的关键作用
在现代医学领域,患者特异性植入物(Patient-Specific Implants, PSIs)的开发正成为一种越来越重要的趋势。这种定制化植入物能够更精确地匹配患者的解剖结构,从而在临床应用中带来显著的优势,包括提高植入物的适配性、减少手术复杂性以及改善术后康复效果。然而,这类植入物的制造面临诸多挑战,特别是在材料选择和制造工艺的优化方面。钛基合金因其优异的生物相容性、良好的耐腐蚀性和接近人体骨组织的弹性模量,成为制造患者特异性植入物的首选材料之一。然而,在增材制造(Additive Manufacturing, AM)过程中,由于其独特的热处理方式,β-钛合金往往容易出现ω相的析出,从而
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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Gd元素含量(9%、13%重量百分比)对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形行为和微观结构演变的影响
在本研究中,我们探讨了两种实验合金——Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(9Gd)和Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(13Gd)在400至490摄氏度变形温度范围内,以及0.001至1秒⁻¹的应变速率下的热压缩行为。研究重点在于Gd元素含量对热变形性能、动态再结晶(DRX)和织构演变的影响。研究结果表明,随着Gd含量的增加,热变形激活能显著提升,分别为287.17 kJ/mol和296.78 kJ/mol,这归因于动态析出和Zener钉扎效应的增强。加工图显示,13Gd合金的稳定变形域较窄(450至490摄氏度/0.01至0.1秒⁻¹),而9Gd合金的稳定变形域更宽(420至450
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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探究多元合金中晶格畸变导致的艾林瓦(Elinvar)效应的起源
赵伟江|王航|王安鼎|王莉|刘斌|杨勇|刘勇中南大学粉末冶金国家重点实验室,中国长沙410083摘要与依赖磁弹性效应或相变的传统Elinvar合金不同,NiTi型多主元素B2金属间化合物(如CoNiTiZr)通过晶格畸变的热缓解而表现出Elinvar效应,这种效应源于内在的模量硬化。尽管原子尺寸失配和亚晶格挫败都对晶格应变有贡献,但亚晶格挫败在晶格应变和温度变化下的弹性行为中的具体作用仍不清楚。我们发现,原子尺寸失配会产生局部应变场,而电子结构的随机性会阻碍对称性破缺转变并分散晶格应变,从而减轻整体畸变。此外,我们提出了一个亚晶格工程模型,该模型定量预测了多元素B2金属间化合物和体心立方(BC
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-25
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填充图案对3D打印PEEK材料力学性能和应力松弛行为的影响
聚醚醚酮(PEEK)作为一种高性能聚合物,因其出色的机械性能、良好的生物相容性、高温稳定性、化学稳定性和耐磨性,广泛应用于航空航天和生物医学领域。这些特性使得PEEK成为制造如轴承、齿轮、密封件、飞机座椅、骨植入物和关节替代品等复杂部件的理想材料。同时,PEEK还因其适合3D打印的特性而受到关注,能够实现传统工艺难以达到的复杂内部和外部几何结构。与传统加工相比,3D打印不仅降低了材料使用量,从而减少制造成本,还允许根据具体需求进行定制化生产,并显著提升了设计自由度,使得制造复杂结构成为可能。然而,尽管PEEK的这些优势已被广泛认可,其在长期载荷下的行为,特别是应力松弛特性,仍然缺乏深入研究。这
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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重叠传递对摩擦搅拌表面处理冷加工钢的微观结构与性能的影响
在工业应用中,高硬度和良好性能的金属材料一直是研究的热点。AISI D2冷作钢因其出色的耐磨性、耐腐蚀性和尺寸稳定性,被广泛应用于冲压模具、剪切刀片等高要求的工件。这种钢的优异性能主要源于其较高的碳(1.5 wt.%)和铬(12 wt.%)含量,这些元素促进了大量铬碳化物的形成,并均匀分布在基体中,从而增强了材料的硬度、耐磨性和抗微变形能力。然而,在极端负载和摩擦应力下,这些材料仍可能面临早期磨损、裂纹甚至断裂的问题,导致维护成本上升和系统可靠性下降。因此,研究人员持续探索通过微结构细化和表面改性等手段进一步提升AISI D2的性能。摩擦搅拌处理(Friction Stir Processin
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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聚合物电解质中同时存在的共价键网络和氢键网络,使得锂离子导电性极高且具有优异的机械强度
杨帅毅|余桐|徐若谷|张晓茵|徐胜军|孙振华|李峰中国科学技术大学材料科学与工程学院,合肥230026,中国摘要聚合物电解质在实现具有内在安全性的固态电池方面展现出巨大潜力。然而,它在离子导电性和稳定性之间面临着根本性的挑战,这源于对聚合物链段移动性的相互冲突的要求。在这项工作中,我们设计了一种基于交联聚(乙烯碳酸酯)(PVEC)的电解质,其中加入了含有氢键的交联剂,形成了共价和氢键双重交联的结构。共价交联来自C=C基团的反应,而N–H···O氢键交联则协同限制了聚合物链段的移动性,同时调节了Li+的配位环境,从而在不牺牲离子传输能力的情况下实现了卓越的稳定性。优化后的电解质在25°C时具有高
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-25
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富含缺陷的弯曲MoS₂结构中原子级分散的Co元素,通过机械化学策略实现高效的碱性氢还原(alkaline HER)
水电解技术在氢气生产中展现出巨大的潜力,但其商业化进程仍受限于高效且经济的催化剂开发。钼硫化物(MoS₂)作为一种储量丰富、成本低廉的材料,因其边缘位点具有较低的氢吸附自由能而被认为是理想的催化剂候选者。然而,MoS₂在实际应用中面临活性位点密度低和导电性差等挑战,限制了其整体催化性能。为了解决这些问题,研究人员不断探索多种改性策略,如纳米化、异原子掺杂、缺陷工程、界面构建和应变工程等,以提高MoS₂的催化活性。尽管这些方法在提升性能方面取得了显著进展,但许多工艺复杂、成本高昂,通常需要高温高压条件或使用有毒试剂,难以实现大规模工业应用。近年来,高能机械化学球磨技术(HMBM)因其环保、可扩展
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-25
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合金定向凝固中的“禁区”现象:通过相场模拟揭示其对柱状晶粒选择与生长的负面影响
在材料科学领域,单晶涡轮叶片的制造是关键的技术之一,而这一过程的核心在于如何有效地选择和生长柱状树枝晶。在定向凝固过程中,初始瞬态阶段的新晶核形成对柱状树枝晶的选择和生长构成了显著的抑制作用。因此,理解熔体在柱状树枝晶生长期间的过冷行为对于控制最终的微观结构至关重要。本文通过定量相场模拟,研究了在不同温度梯度和拉出速率条件下熔体过冷的演变过程,从而揭示了在柱状树枝晶形成过程中过冷的动态变化规律。研究发现,控制新晶核形成的过冷程度在整个凝固过程中随温度梯度和拉出速率的增加而提高。这意味着,在更高的温度梯度和更快的拉出速率下,熔体更容易达到足以引发新晶核形成的过冷状态。这一发现尤为重要,因为新晶核
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-25
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通过选择性激光熔化制备的CoCrNi中熵合金的微观结构各向异性及其耐腐蚀性
在现代工业技术的快速发展背景下,对兼具优异机械性能和卓越耐腐蚀性的先进结构材料的需求日益迫切,尤其是在航空航天、能源生产和化学加工等关键应用领域。为了满足这一需求,中熵合金(Medium Entropy Alloys, MEAs)作为一种新型的多主元合金体系,因其独特的性能优化潜力而受到广泛关注。中熵合金通过精心设计的成分和微观结构,能够在多个性能维度上实现优化,从而展现出优于传统合金的综合特性。其中,CoCrNi三元合金因其出色的强度-韧性协同效应和卓越的耐腐蚀性能,成为研究的热点之一。传统制造工艺在生产几何复杂结构部件方面虽有广泛应用,但其在材料浪费、生产周期长以及微观结构调控能力有限等方
来源:Journal of Materials Science & Technology
时间:2025-10-25
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高温下增材制造CuCrZr合金的拉伸性能、热性能及微观结构演变
在现代工业中,铜合金因其优异的导热性和机械性能而广泛应用于极端环境下的关键部件,如火箭发动机燃烧室和核反应堆的散热结构。然而,传统的铜合金加工方法通常难以满足这些高要求的应用场景,因为它们在高温下的性能往往下降显著。因此,近年来,研究者们将目光投向了增材制造(Additive Manufacturing, AM)技术,特别是激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion, LPBF)技术,希望通过该技术制造出具有更高强度和更好导热性的铜合金材料。本文将对一项关于激光增材制造铜-铬-锆(CuCrZr)合金在高温下性能的研究进行深入解读。### 1. 铜合金的高温性能与研究背景铜合
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25
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关于低碳钢筋在完全弹性-塑性过程下受拉应力时应力-磁效应的实验研究
在现代建筑与工程领域,钢筋是构成钢筋混凝土(RC)结构体系的关键材料之一,广泛应用于高层建筑、交通运输基础设施(如道路和隧道)以及大跨度桥梁系统中。这些结构在长期使用过程中会承受各种形式的机械应力,这些应力可能引发局部应力集中、微裂纹产生以及裂纹扩展等问题。因此,准确评估钢筋的应力状态对于确保结构安全至关重要。金属磁记忆(MMM)技术作为一种无损检测方法,近年来被广泛研究和应用,以监测钢筋的应力情况。然而,目前对于钢筋在完全弹塑性拉伸过程中的磁化反转现象的研究仍显不足。此外,传统研究通常在外部磁场环境中进行,导致测量结果的准确性受到严重影响。为解决这些问题,本研究开发了一种弱磁测试系统,利用非
来源:Journal of Materials Research and Technology
时间:2025-10-25