点阵结构是一种三维规则排列的空间几何结构,其具有比强度高、比刚度高的特点,在航空、医疗、车辆、建筑等领域有着广阔的应用前景。针对增材制造技术在点阵结构金属构件上的应用,分析了增材制造制备金属点阵结构的关键技术以及相关研究进展,着重介绍了点阵结构的种类和特征,以及增材制造技术制备点阵结构金属构件的优势,解析了点阵结构成形工艺中粉末熔凝过程及热处理对构件性能的影响,并总结了金属点阵结构的缺陷产生机制和缺陷检测方法,对增材制造金属点阵结构的发展趋势进行了展望。

随着我国精密仪器、智能芯片、新能源汽车、高铁等领域的快速发展,对零部件散热效率有更高的要求,复杂形状散热器高的比表面积可以有效提高散热效率,但复杂构件存在加工难度大,材料利用率低,生产成本高等问题,本文通过注射成形的方法,制备出纯铜散热器。研究了成本低、类球形的水雾化铜粉的装载量、流变性能、烧结特性、热导率、电导率,探明注射、脱脂和烧结工艺,在1 070 ℃、3 h氢气烧结的条件下,烧结样品具有优良的散热效率,热导率可达373 W/（m‧K）,电导率为90.5% IACS。

本文采用一种聚甲醛基粘结剂,将之与氧化锆（3Y-TZP）粉末密炼、混合后制得一种温模压制成形用的粉料,系统研究了模压成形、催化脱脂、烧结的最佳工艺参数,并对氧化锆成品的微观结构和力学性能进行表征分析。结果表明：在模具温度180 ℃、烧结时间10 min、压制压力80 MPa时生坯密度最高,为3.51 g/cm³;在120 ℃硝酸气氛中持续脱脂5 h可使生坯中的聚甲醛粘结剂几乎完全脱除;脱脂坯在烧结温度1 500 ℃、保温2 h下所得3Y-TZP主要由四方t相构成,相对致密度可达99.1%,显微硬度1 384.5HV,抗弯强度1 037.3 MPa。本文研发的聚甲醛基粘结剂的3Y-TZP温模压制成形工艺为大尺寸复杂陶瓷型部件的低成本高效率生产提供了可能。

市场对高剩磁和高矫顽力磁体的需求日益增加,晶粒细化技术是实现无重稀土、高剩磁、高矫顽力的关键技术。本文采用名义成分为Nd_30.8Fe_balCoAl_0.5Cu_0.1B的合金,在气流磨工序中通过调整分级轮转速改变细粉的平均粒径。气流磨分级轮的转速从3 000 r/min至5 500 r/min,粉末粒度从3.41 μm降低至2.34 μm。在磁性能方面,2.34 μm粉末对应的磁体的矫顽力最高;剩磁最大者为2.47 μm粉末烧结磁体。六种粒度粉末的松装、振实、成形密度的排序与粒度大小排序一样,粒度越大,松装和振实密度越大,反之亦然。但烧结后的密度则涉及到不同粒度对应的最佳致密化温度的问题,因此2.47 μm的粉末烧结后密度最高。取向度数据显示,统一烧结条件下,粉末粒度的细化会导致取向度的降低。烧结钕铁硼晶粒细化的工艺设计中,除了防氧化之外,需要同时将成形性、烧结密度、取向度作为重要因素来考虑。

本文采用Cu₂₉La₇₁合金晶界扩散提高HDDR NdFeB磁粉矫顽力,研究了Cu₂₉La₇₁合金添加量和热处理工艺对磁粉矫顽力、剩磁及最大磁能积的影响规律及作用机制。研究表明,Cu₂₉La₇₁合金晶界扩散可以有效提高粘结磁体的矫顽力、剩磁和最大磁能积,其随扩散温度升高和Cu₂₉La₇₁合金添加量增加均呈现先提高后降低趋势。Cu₂₉La₇₁合金为非磁性相,添加会引起磁体剩磁和磁能积降低。Cu₂₉La₇₁合金扩散过程中La元素一方面沿晶界扩散修复晶粒周围不完整缺陷区,形成La₂Fe₁₄B相,提高磁粉矫顽力和剩磁,另一方面向晶粒内部进行体扩散,取代Nd₂Fe₁₄B相中的Nd晶位,降低磁粉矫顽力和剩磁,HDDR NdFeB磁粉矫顽力和剩磁受这两方面作用综合影响。

选区激光熔化技术（selective laser melting, SLM）是制备复杂结构零件的有效方法,而单熔道是组成SLM制备零件的基本单元。本文以球形W-25Re合金（质量分数,%,下同）粉末为原料,研究SLM成形W-25Re合金单熔道过程中激光功率、扫描速度和基板材质对其表面形貌和几何尺寸的影响规律。结果表明：激光功率、扫描速度和基板材质均对W-25Re合金单熔道特性产生显著影响。当激光功率为150~250 W、扫描速度为200~800 mm/s时,以W-25Re合金为基板成形的W-25Re合金单熔道质量整体高于以纯W为基板的质量。以W-25Re合金为基板,W-25Re合金单熔道的宽度随激光功率的增大整体呈增大趋势,而其宽度随着扫描速度的增大整体呈减小趋势;激光功率为250 W,扫描速度为200 mm/s,单熔道宽度最大,可达196.9 μm,远远大于设备的激光光斑直径;单熔道宽度的标准差系数均<5%,其宽度的稳定性较好;单熔道宽度y与线能量密度x呈线性关系,两者之间的关系式为：y=103.29x+73.44。

选区激光熔化（selective laser melting, SLM）是一种新兴的制造技术。传统制备工艺下,ZrB₂是一种较为理想的提升铝合金材料耐磨性能的增强相。然而,ZrB₂对SLM铝合金耐磨性能的影响仍不清楚。因此,本研究对比分析了SLM-AlSi10Mg与SLM-ZrB₂/AlSi10Mg的组织、力学性能以及不同载荷（1~15 N）下的摩擦磨损行为。研究表明：ZrB₂的引入对SLM-AlSi10Mg的组织结构无明显影响,但其高硬度使得SLM-ZrB₂/AlSi10Mg的硬度与屈服强度分别较SLM-AlSi10Mg提升了31.5 HV_0.05（121.3→152.8 HV_0.05）与45.0 MPa（240.0→285.0 MPa）,断后伸长率下降了0.6%（7.3%→6.7%）。SLM-AlSi10Mg与SLM-ZrB₂/AlSi10Mg的相对耐磨性能由1 N的1.03缓慢增加至6 N的1.10,再急剧增加至9 N的1.34以及15 N的1.46。这主要是因为两种铝合金在1~15 N下的主要磨损机制均为磨料磨损。ZrB₂颗粒的高硬度以及与Al基体的较好结合力使得其能有效的阻碍304L钢球的显微切削行为。所以SLM-ZrB₂/AlSi10Mg的耐磨性能均优于SLM-AlSi10Mg。尤其是,当载荷大于等于9 N,接触应力超过304L钢球发生塑性流动的临界接触应力,钢球磨痕亚表面摩擦层的硬度显著增加。摩擦层硬度的增加加剧了钢球对Al合金的显微切削行为,但也放大了ZrB₂颗粒对钢球显微切削行为的阻碍效应。所以载荷由6 N增加至9 N时,磨损体积以及相对耐磨性能都急剧增大。

随着高频通信与微型电子器件快速迭代,印刷电路板（PCB）呈现高密度、精细化发展特征。纳米铜浆的预固与低温烧结工艺对高密度PCB的互连性能具有重要影响。然而,现有研究更多聚焦烧结工艺,缺少对预固工艺参数的系统研究。为此,本文基于恒温减压热重分析研究了互连纳米铜浆预固温度、气压、时间等参数对表面微观形貌及烧结体性能的影响规律。结果表明,减压预固过程中铜浆内外压差驱动有机载体扩散,当扩散速率大于预固温度控制的挥发速率时,有机载体富集于表面,挥发后在预固体表面形成凹陷。常压预固过程中表层载体优先挥发形成干燥层并产生残余应力,应力持续累积最终导致表面开裂。具有最少表面缺陷的预固体表现出最优的烧结体性能。本文揭示了预固条件对预固体表面缺陷形成的影响规律,可为纳米铜浆在高密度PCB中的高性能应用提供理论支撑和实践指导。

本文研究了新型第四代粉末高温合金FGH4102中碳化物、硼化物在750 ℃~850 ℃长期时效后的热稳定性。结果表明,合金中的碳化物为MC型,主要呈颗粒状弥散分布在基体中,经长期时效后热稳定性良好。合金中的硼化物为M₃B₂型,经过锻造后M₃B₂呈颗粒状随机分布在基体中,经过热处理后M₃B₂主要分布在晶界上,尺寸较小。长期时效后M₃B₂沿晶界形成链状结构,对合金的高温持久、蠕变性能有利。

本研究采用放电等离子烧结（spark plasma sintering, SPS）技术制备纳米SiO₂混杂还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide, rGO）增强铜基复合材料,重点分析了复合材料的微结构特性及摩擦磨损性能。混合粉末观察结果表明,湿法混合实现了纳米SiO₂颗粒在rGO片表面的均匀吸附与分散。混合粉末经SPS（750 ℃, 45 MPa, 8 min）致密烧结后,复合材料呈现多尺度结构特征,rGO片层间夹杂大量纳米SiO₂颗粒,均匀分布于铜基体。摩擦磨损实验表明,随载荷增加,复合材料摩擦因数降低,但磨损率上升;增加纳米SiO₂添加量可同时降低摩擦因数并显著提高材料抗磨性。纳米SiO₂颗粒混杂协同rGO纳米片可实现材料抗磨能力的提高。

本文通过研究超细Fe粉在金刚石薄壁钻头胎体中的应用,对胎体中超细铁粉末的配比和烧结温度、及胎体中金刚石浓度进行了研究。结果表明：采用40%含量超细Fe粉胎体钻切效率较高,但寿命最短,30%含量超细铁粉胎体钻切效率最差,但寿命最长。在本次特定实验条件下选用45% 浓度的金刚石钻切寿命和速率较好;同时对比了不同烧结温度925、935、945、955 ℃下钻切效果,发现烧结钻头刀头达到一定的烧结温度和致密度,才能较好的把持金刚石,保证胎体的耐磨性能,提高其钻切寿命和效率。当烧结温度为955 ℃时,综合性能最优。

铜基摩擦材料具有优异的力学性能、稳定的摩擦因数和低磨损率,因此主要应用在高铁列车刹车片闸片和离合器等摩擦领域。本文以Fe₃Al作为摩擦组元,采用粉末冶金工艺制备铜基摩擦材料,研究Fe₃Al的粒度对铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响。结果表明：铜基摩擦材料的硬度和密度随着Fe₃Al粒度的减小而先升高后降低,在粒度为58 μm时达到最高值;摩擦因数整体呈现上升趋势,在Fe₃Al粒度为58 μm时,摩擦材料在不同制动速度下均具有较高的摩擦因数;在低制动速度条件下,Fe₃Al粒度对摩擦材料的磨损量影响不大,但当制动速度超过300 km/h时,粒径为58 μm的Fe₃Al摩擦材料的摩擦因数相对较高,磨损量较低;随着Fe₃Al粒度的减小,摩擦材料表面的磨损形态逐渐从疲劳磨损转变为磨粒磨损,最终向粘着磨损转变。

本文采用化学镀方法制备了具有核壳结构的Cu@Ag复合粉末,并重点探讨了不同因素对粉末性能的影响。通过运用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、热重分析（TGA）等多种表征手段,对核壳结构粉末的微观形貌和性能进行了深入分析。研究结果显示,Ag含量为30%、反应温度为50 ℃、葡萄糖浓度为0.16 mol/L以及超声功率为300 W的条件下制备的核壳粉末表现出良好的导电性及抗氧化性能,其起始氧化温度为230 ℃,优于纯铜粉的抗氧化性能。通过建立氧化反应动力学模型,发现核壳粉末的氧化反应符合1/3级化学反应,且符合受相边界反应控制的收缩圆柱体动力学模型。

为探究球磨机多项工艺参数对四元细微颗粒混合均匀性的影响程度及各工艺参数的最优组合,研究了转速率、球径、球料比、隔板数量、混合时间和填充率对硼、硅、木炭和枣木介质混合均匀性的影响。通过正交实验,借助离散元软件、LMI（Lacey Mixed Index,莱西混合指数）相关理论和粗粒化模型针对球磨机内部颗粒进行粗粒化处理并定量分析轴向分层行为,对结果采用方差分析确定最优参数组合,得出结论：对球磨机内颗粒混合LMI变化的影响程度由大到小依次为：填充率、隔板数量、转速率、混合时间、介质球径和球料比。最优参数组合为转速率65%、介质球径15、球料比1.25、隔板数量8个、混合时间15 s、填充率10%。

具有C14 Laves结构相的AB₂型储氢高熵合金具有室温下快速、可逆吸放氢气的能力,是一类重要的室温用固态储氢材料。然而,传统经验参数计算的成分设计方法不够精确,合金循环储氢性能不明,且缺乏对合金电子结构、表面结构的理论研究。通过热力学相图计算方法设计了具有C14 Laves结构相的AB₂型储氢高熵合金TiZrCrMnFeNi。通过对真空电弧熔炼方法合成得到样品的相组成和微结构分析证明了合金相组成设计的正确。储氢性能实验表征发现该合金循环能力突出,500周内储氢容量无明显衰减。最后使用第一性原理方法研究了合金的晶体结构、电子结构及不同表面的表面能和氢气吸附能。本工作进一步深化了对AB₂型储氢高熵合金的认识。

采用热等静压技术成功制备了Mo-30Cu、Mo-40Cu和Mo-50Cu三种合金材料。采用金相显微镜对其微观组织形貌进行了表征,并测试了其力学和物理性能。结果表明：通过热等静压技术制备的样品达到几乎完全致密状态,且两种物相弥散分布;随着铜含量从30%依次增加至50%,Mo-Cu合金的电导率显著上升,从46.36 %IACS提升至59.88 %IACS;其抗拉强度从575 MPa逐渐降低至442.5 MPa,屈服强度也从379 MPa下降到301.5 MPa,而断后伸长率、断面收缩率、线膨胀系数都呈现出逐渐增大的趋势;导热系数则呈现出先上升后下降的非单调变化趋势,在铜质量分数为 40% 时测得最高值243.1 W/(m·K)。

以钛酸丁酯为钛源,粉煤灰漂珠为载体,制备出光催化性能良好的纳米TiO₂/粉煤灰漂珠复合材料光催化剂,采用扫描电子显微镜对复合催化剂进行了表面物理特征的观察与分析,以青霉素作为降解物对其光催化降解性能进行研究。研究了负载率、pH值、不同无机阴离子和光源对降解率的影响,结果表明,粉煤灰漂珠经过2 mol/L的硝酸处理后,有很多疏松的小孔和凸起,负载的纳米二氧化钛能够均匀分散,可有效促进光生电子-空穴的分离,从而增加其光催化效果。负载率为19.1%、25.4%、34.57%、44.47%和54.61%的纳米TiO₂复合光催化剂的降解率随着时间的增加而增加,负载率为44.47%的光催化剂降解率最高,达到77%。当继续增加负载率,达到54.61%时,纳米TiO₂复合光催化剂的降解率随着时间的增加而减少。在pH值为8时降解率达到79%。而两种光源对降解效率影响不大。无机阴离子能够促进光催化反应,其中CO₃^2-对光催化反应的促进作用最明显。

稀土永磁材料广泛应用于新能源汽车、风力发电机、人工智能等多个高端制造领域,目前性能最好的稀土永磁体是钕铁硼磁体,该磁体被广泛应用于工业生产中,成为当前主流的稀土永磁材料;但该材料居里温度(T_c)较低,导致衡量抵抗高温热退磁能力的重要指标(矫顽力H_cj)容易受到温度的影响,出现高温退磁的现象,限制其在高温环境下应用,通过引入重稀土镝Dy、铽Tb可以有效解决上述问题,但重稀土元素的引入使磁体成本大为增加。因此,稀土用量更少且兼具高饱和磁化强度μ₀M_s和磁晶各向异性场μ₀H_a的SmFe₁₂基稀土永磁材料进入研究者视野,若该材料能应用于实际,可以极大程度解决Pr、Nd元素资源紧缺的问题,具有潜在的经济价值,该材料还表现出高居里温度T_c,有望转化为良好的高温稳定性,填补现有稀土永磁体在高温环境应用的空白;但SmFe₁₂基稀土永磁材料存在相结构不稳定和矫顽力H_cj低的问题。因此,有效提升SmFe₁₂基合金相结构稳定性和矫顽力H_cj成为当前研究的热点。对具有1∶12型结构的Sm-Fe基稀土永磁材料的研究工作进行综述,首先明确了SmFe₁₂基材料的钉扎型和形核型两种矫顽力影响机制;其次,根据钉扎与形核两种矫顽力影响机制深入剖析元素掺杂、微观结构与矫顽力的内在联系,论述了根据钉扎理论而采用晶界扩散手段对晶界优化提升矫顽力的研究思路,为SmFe₁₂基稀土永磁材料的开发奠定基础。

对钛基复合材料（titanium matrix composites, TMCs）进行异质结构设计以实现强塑性匹配,成为TMCs领域研究热点,也是轻质、高性能TMCs未来发展方向。首先综述了异质结构TMCs的制备方法,随后以网状、层状、3D、核壳和双级结构分类,介绍了异质结构TMCs的微观组织特征与力学性能,深入讨论了异质结构TMCs的强韧化机制,最后对异质结构TMCs未来的研究方向提出以下建议：优化基体成分与增强体结构设计,开发更具耐高温（800 ℃以上）性能的异质结构TMCs;调整微观结构分布来降低异质结构TMCs力学性能的各向异性;利用增材制造技术,开发新的增强体分布形式（梯度、交错分布）,对异质结构TMCs的组织与性能精准调控;加大对异质结构TMCs低成本、大规模开发技术及其他服役性能的研究。

电子背散射衍射（EBSD）技术作为一种高效的微观结构表征方法,在高熵硬质合金（HECC）研究中展现出独特的优势。HECC结合了多主元粘结相和高熵硬质相,具有优异的力学性能、高温稳定性以及抗腐蚀和抗氧化性能。本文系统综述了EBSD技术在HECC研究中的应用进展,重点探讨了其在晶粒组织、晶界特性、相变行为、氧化和腐蚀特性等方面的具体应用。尽管EBSD技术在分辨率和样品制备方面存在一定局限性,但通过与其他表征技术结合、改进数据处理方法以及提升硬件性能,这些问题正在逐步解决。未来,EBSD技术与人工智能、多尺度表征技术的融合将进一步推动HECC的研究,为新型高性能材料的设计和应用提供强有力的支持。

近年来,铝合金作为增材制造金属材料主要合金体系之一,已发展成为当下新材料型材开发热点,并被广泛应用。增材制造传统体系铝合金具有抗拉强度低、易腐蚀、导电（热）能力不强、易产生裂纹等问题,然而,通过添加不同元素改性制造多组分铝合金可以大幅度减少这些问题,改善合金的显微组织结构,并提高其综合性能。本文以Sc、Zr、Mn、Cu、Ti、Ce、Er、Mg、Li、Hf等十种元素为例,阐述添加不同元素的铝合金在组织结构和性能等方面的特征及其作用机制,旨在为实现卓越的材料结构和优异的性能提供参考,为材料的增材制造提供更多可能性。

高熵合金凭借高强度、优异的热稳定性以及良好的耐腐蚀和耐磨损性能,在航空航天、能源和海洋工程等领域展现出广阔的应用前景。然而,传统制备技术普遍存在元素偏析、组织粗化和难以实现复杂构件近净成形等问题,从而限制了高熵合金的进一步发展。相比之下,激光增材制造技术具有快速熔凝与冷却、显著细化组织、成分设计灵活以及高效成形复杂结构等优势,为高熵合金的制备与应用开辟了新的途径。本文首先介绍了高熵合金的基本特性与分类,系统综述了激光增材制造的主要制备方法与工艺特点,并重点分析了其在显微组织、力学性能及服役性能方面的调控作用。同时,指出激光增材制造高熵合金在成分偏析、缺陷生成、组织稳定性不足以及工艺参数与性能耦合机制不清等方面仍面临诸多挑战。最后,对激光增材制造高熵合金的未来发展方向进行了展望,旨在为其规模化制备与工程化应用提供理论支撑与技术参考。

本文探讨了氟钽酸钾还原工艺中影响钽粉碳含量的因素,从原材料、工艺两方面钠终点后不同注钠量、不同金属钠、反应体系进入空气、不同pH稀释盐、不同流通方式等分析了影响钽粉中碳质量分数的因素。实验发现,金属钠过量质量为1~3 kg时,钽粉中C质量分数变化不大,金属钠过量质量为3~6 kg时,C质量分数明显升高,且随着金属钠过量质量的提高C质量分数有上升趋势。反应体系进入空气对产品的C质量分数影响不大。使用进入空气的金属钠较使用未进入空气的金属钠生产钽粉的C质量分数高。稀释盐的pH在6.5以下C质量分数波动不大,稀释盐的pH在6.5及以上C质量分数略高。使用进口直径大的缓冲罐较使用进口直径小的缓冲罐生产钽粉的C质量分数略高。生产过程应确保原材料的纯度和合理的工艺,保证生产钽粉的C含量在合格的范围内。