采用机械合金化和放电等离子烧结相结合的方法制备了Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金（x=0.25、0.5和0.75）,研究了不同化学计量比时高熵合金粉末和烧结态试块的物相组成、显微形貌和力学性能。结果表明,球磨时间为64 h的烧结态Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金,当x=0.25和0.5时高熵合金都形成了单一面心立方固溶体,而x=0.75时高熵合金形成了面心立方+体心立方固溶体结构。x=0.25、0.5和0.75时,烧结态Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金试块的致密度分别为98.3%、95.8%和97.7%,x=0.25和0.5时Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金中存在Al和Cu元素的偏聚,而x=0.75时高熵合金中Al元素存在偏聚、Cu元素未见明显偏聚。随着x值从0.25增加至0.75,Al_xCu_1-xCoFeNi高熵合金的屈服强度、断裂强度和硬度逐渐增大,压缩应变逐渐减小,与铸造AlCuCoFeNi高熵合金相比,x=0.25时高熵合金的屈服强度、断裂强度、压缩应变和硬度都较大。

氮化铝（AlN）因其优异的导热性、绝缘性及与硅匹配的线膨胀系数,成为电子封装与热管理领域的关键材料。然而,AlN粉末易在潮湿环境下与水发生水解反应,生成氢氧化铝（Al(OH)₃）或羟基氧化铝（AlOOH）,导致氮含量流失及氧含量升高,使其制备的陶瓷和热界面材料导热性能降低,阻碍其产业化应用。本文系统介绍了AlN粉末的水解机制,阐明了各因素对水解行为的调控规律,重点梳理了氮化铝粉末表面改性技术,最后指出当前研究存在的问题,并展望未来发展方向,为AlN粉末在电子器件领域的高效应用提供理论支撑与技术参考。

在高压输变电系统中,W-Cu电接触合金需承受高温电弧烧蚀、SF6气体冲蚀及机械磨损的复合环境,亟需兼具高导电、强韧性与耐腐蚀特性。系统综述了化学镀、熔渗法、放电等离子烧结、机械合金化及微波烧结等制备技术的微观结构调控机制,论述不同工艺对W/Cu界面结合特性的影响规律;重点剖析了金属颗粒、陶瓷相及纤维增强体通过细晶强化、第二相强化等机制提升合金抗电弧侵蚀性能的作用效果,总结增强相形态分布与界面反应对材料综合性能的协同调控机制。当前研究表明,多元复合增强体系可有效缓解导电-力学性能倒置矛盾,其中纳米双相增强微波烧结材料硬度提升时仍保持高的导电率。未来应着力开发核壳结构纳米增强体、外场辅助烧结技术、机器学习设计平台及全寿命性能评估体系,以突破导电-强度协同优化难题。随着多学科交叉融合,W-Cu合金将为智能电网与极端环境电器提供新一代高性能接触材料解决方案。

粘结剂喷射3D打印（binder jet 3D printing,BJ3DP）是一种无熔化、高效率、低成本的金属增材制造技术,近年来在复杂结构、大尺寸、高精度构件制造中展现出了巨大的应用潜力。相比激光熔化等工艺,BJ3DP具有材料适应性强、工艺温度低、无残余应力等优势,适用于热敏性或易氧化金属材料。总结了金属BJ3DP打印构件的影响因素,包括粉末特性、打印参数、脱脂/烧结工艺等,重点介绍了铁基、镍基、镁基、铝基、高熵合金等合金在BJ3DP成形过程中的物相、微观组织与性能。最后,简要概述了目前存在的问题及未来的发展趋势。

金属铼因具有高硬度、高强度、良好塑性以及优异的耐热冲击性和抗蠕变性能,在航空航天、核工业、催化领域、电子领域、生物医学等高科技领域得到了广泛的应用。本文综述了铼粉及铼制品的制备方法,其中制备铼粉的氢气还原法的应用最为普遍。铼粉的制备向着铼粉纯度提升方向发展。铼制品的成熟制备方法包括粉末冶金法、电子束熔炼法和化学气相沉积法。粉末冶金法生产成本低,但复杂构件生产困难;电子束熔炼法制备的产品纯度较高,但成本高且复杂构件生产困难;化学气相沉积法纯度高、可制备复杂构件,多用于薄膜材料的制备,但成本较高。3种方法均较为成熟,并均具备了一定的工业化生产能力。在此基础上,对不同制备方法的铼力学性能和蠕变性能进行了比较,认为热等静压和化学气相沉积法制备的铼具有更好的性能,且热等静压法由于成本较高还不具备工业化生产能力。国内研究机构还需要进一步探索先进的制备技术、深入研究铼形变机制、探索新的应用领域。

为探究激光功率对铁基合金组织和性能的影响,利用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,通过显微组织观察、硬度实验、电化学测试对试样进行分析表征,研究不同激光功率（1 100、1 400、1 700、2 000 W）对铁基合金涂层组织和性能的影响。结果表明：在不同激光功率参数下制备的涂层均呈现出良好的冶金质量,未观察到气孔、裂纹等微观缺陷,且涂层与基体之间形成了良好的冶金结合。涂层的物相主要由α-Fe、γ-（Fe,Ni）、α-（Fe-Cr）、γ-（Ni-Cr-Fe）物相组成。随着激光功率的提升,涂层的稀释率呈现递增趋势,同时显微组织中的等轴晶粒尺寸逐渐增大。涂层的显微硬度随激光功率的增大,表现为先升高后降低的趋势。当激光功率为1 400 W时,涂层硬度最大为565.4 HV0.2,E_corr最大为-0.339 V,i_corr最小为3.19×10^-6 A·cm^-2,R_ct最大为71.8 kΩ,耐蚀性能最佳。

粉末锻造技术将传统的压制烧结粉末冶金技术与精密闭式热模锻技术的优点相结合,对烧结的预压件在闭式模具中进行一次锻打即可产出力学性能优良的近净成形产品。以Al-Mg-Si系6061铝合金为模型材料研究合金的粉末锻造工艺及力学性能,对烧结6061铝合金进行热模拟分析,得到其本构方程和热加工图,之后通过闭式热模锻制备了粉末锻造6061铝合金,并对比研究了锻造态合金与烧结态合金T6热处理前后微观组织与力学性能。结果表明,烧结6061铝合金热加工性能较好,在425~500 ℃/0.01~1 s^-1范围内变形时无失稳现象。相较于烧结态合金,锻造态合金平均晶粒尺寸由12.3 μm变为9.6 μm,合金元素分布更加均匀,致密度由96.68%提升至99.71%,硬度由40.9HV提升至64.7HV,屈服强度提高75%,可达129 MPa,抗拉强度提高58%,可达220 MPa,断后伸长率提高138%,可达29.6%;经过T6热处理之后,锻造态合金的主要强化相主要为β"相和β相,其硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为135.2HV、301 MPa、372 MPa和12.0%。

镁基复合材料具有优异的综合性能,如低密度、高比强度和高比模量,被广泛应用于各个行业并对其开展了深度的研究。本文主要综述了增强体SiC对镁基复合材料的强化机制及研究进展,发现SiC能有效地平衡传统镁基复合材料中强度与塑性之间的矛盾关系,对镁基复合材料起到良好的增强效果。通过综述分析,SiC对镁基复合材料的强化方式主要有Orowan强化、细晶强化、热错配强化和载荷转移强化等;同时增强体颗粒的大小及分布情况对镁合金的强化起决定性作用并决定了强化方式,如颗粒增强体的添加量为1%时,对于多数镁合金来说效果最优;如微米和纳米尺度的SiC更能有效增强镁基复合材料的力学性能。而要获得优异的SiC镁基复合材料,当前最好的方法有熔体浸渗法、粉末冶金法、搅拌法以及高能超声处理法。纳米SiC增强体在镁基复合材料中的应用属于一项前沿的研究课题,通过精心的设计和制备,有望提高镁基复合材料的力学性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,从而在航空航天、汽车和电子等领域具有广阔的应用前景。

能量密度是动力型电池最重要的性能指标。金属锂负极具有超高的理论容量（3 860 mAh/g）与超低的还原电位（-3.04 V H⁺/H）,因此采用金属锂代替石墨负极后可使电池能量密度大大提升。然而,金属锂负极所面临的最大问题是与电解液存在严重的电化学不稳定性,从而导致副反应加剧,消耗电解液,使电池容量衰减加剧。此外,由于界面副反应而导致的锂枝晶生长亦增加了安全隐患,也制约着金属锂电池的发展。针对上述问题,本研究采用磁控溅射沉积方法,以磷酸锂（Li₃PO₄）作为人工固体电解质膜沉积于金属锂负极表面,从而获得优异的金属锂/电解液界面电化学稳定性,抑制电池的极化。与此同时,由于锂沉积与剥离的均匀度的提升,锂枝晶的生长亦受到抑制。Li₃PO₄的离子导通电子绝缘作用使金属锂对称电池的恒时间模式临界电流密度从1.6 mA/cm²提升至3.6 mA/cm²,恒容量模式临界电流密度从4.0 mA/cm²提升至8.6 mA/cm²。所组装的软包电池能量密度可达355 Wh/kg,0.2 C循环150圈后容量保持率达到90.8%。

增材制造是一种新兴的材料成形技术,其成形过程为典型的非平衡凝固过程,涉及复杂的温度、热力、相变等物理现象,使用传统方法难以对增材制造过程中物理量的变化进行测量和分析。将有限元数值模拟技术应用于增材制造中,可以很好地对加工过程和结果进行计算和预测,提高增材工艺研究开发效率,并降低成本。从有限元数值模拟方法、有限元数值模拟软件介绍和在增材制造领域的应用现状3个方面进行综述,分析了有限元数值模拟技术在增材制造领域优势与局限性,并对未来发展趋势进行展望。

采用金相显微镜、扫描电镜、氧氮分析仪、激光粒度分析仪和X射线衍射仪等分析手段对等离子旋转电极雾化法（PREP)制备的M50NiL金属粉末进行了显微形貌、物相组成、氮氧含量、粒径分布以及流动性等特征参数分析。结果表明：粉末的粒径范围较窄,主要分布在30~53 μm之间,粒径分布呈现单峰分布,粒径分布曲线呈正态分布,平均粒径为45.21 μm。粉末化学成分均匀,纯度高,无其他杂质;金属粉末氮氧含量低,氧元素质量分数小于0.024%,氮元素质量分数低于0.025%。M50NiL粉末均主要由α相组成;凝固组织随粒径的变化而变化;粒径处于15~53 μm的粉末凝固组织为细小的胞状晶和枝晶组织,粒径在53~150 μm范围的粉末凝固组织为树枝晶组织,粒径大于150 μm的粉末凝固组织为粗大的等轴晶。M50NiL粉末物理性能优异,满足粉床熔融增材制造技术要求。

采用1%（质量分数）的TiB₂颗粒作为增强相,研究了其对Al-Zn-Mg-Cu合金组织性能的影响。采用放电等离子体烧结（SPS）技术制备了Al-6Zn-3Mg-Cu铝合金及TiB₂/Al-6Zn-3Mg-Cu复合材料,经热锻、热挤压及T6热处理后获得所需样品,并对样品微观结构和力学性能进行了研究与分析。结果表明,合金元素无宏观偏析,TiB₂颗粒均匀地分布在铝合金基体中。经TiB₂改性后的铝基复合材料晶粒得到细化,组织中的孔洞缺陷减少、微孔聚集现象消失,且TiB₂促进了MgZn₂析出相在基体中均匀分布。由于晶粒细化、微观组织的改善以及MgZn₂的时效析出强化和TiB₂颗粒增强的综合作用,TiB₂/Al-6Zn-3Mg-Cu复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了539 MPa、495 MPa和10.3%,三者较Al-6Zn-3Mg-Cu合金均获得了提高。

GH3536高温合金因其优异的热稳定性和抗氧化性能,在航空航天等领域具有重要应用价值。然而,传统制造工艺难以满足复杂结构件的制备要求,激光粉末床熔融（laser powder bed fusion,LPBF）技术作为一种前沿的近净成形制造方法,被认为是快速生产具有复杂结构的高温合金零件的重要工艺技术。采用LPBF技术制备了GH3536高温合金,研究了工艺参数对微观组织和力学性能的影响。LPBF成形的GH3536高温合金主要相结构为FCC结构,伴随少量M₂₃C₆相和马氏体（α）相,具有熔池—粗大柱状晶—超细胞状晶的多层级结构。随着能量密度的增加,致密度表现出先升后降的变化趋势,其中104.00~120.00 J/mm³是适合于GH3536高温合金成形的理想工艺窗口,致密度超过99.5%。当能量密度为104.17 J/mm³时,胞状晶的尺寸较小,且致密度较高,GH3536高温合金表现出优异的强塑性组合,屈服强度为649.45 MPa、抗拉强度为854.74 MPa、伸长率为32.30%。

采用超高转速等离子旋转电极法制备了GH4698高温合金的粉末,通过热等静压技术实现了GH4698高温合金试坯成形,经过标准热处理后开展了微观组织表征及力学性能测试。试验结果表明：本文采用超高转速等离子旋转电极法制粉+热等静压成形+热处理路线所制得GH4698高温合金的力学性能可以满足锻件要求,在室温和750 ℃的平均抗拉强度分别为1 325和873 MPa,优于铸-锻+热处理工艺;室温和750 ℃的平均伸长率分别为26.7%和6.6%,略低于铸-锻+热处理工艺;室温下的平均冲击功和冲击韧性分别为60.1 J和75.3 J/cm²。

针对单级铺粉机构在保证高堆积密度铺粉的同时难兼顾低压力铺粉的问题,研究了两级铺粉机构对粘结剂喷射增材制造（binder jetting additive manufacturing,BJAM）粉末床质量的影响规律。对比了辊子,刮刀及两级铺粉3种铺粉方式对粉末床质量及基板压力的影响,并探讨了预铺层厚对两级铺粉粉末床质量的影响,使用离散元模拟进一步分析了3种铺粉过程中的粉末动力学行为。结果表明：铺粉层厚和铺粉速度相同时,两级铺粉与辊子铺粉的粉末床质量相当,且优于刮刀铺粉,但两级铺粉对粉末床的平均压力为427 Pa,远低于辊子铺粉的2 178 Pa,极大地提高了粉末床稳定性。预铺层厚显著影响粉末床压实效果,当预铺层厚从150 μm增至250 μm时,粉末床堆积密度提升明显,而超过250 μm后密度增长趋于饱和,此时基板压力则随预铺层厚增加持续升高。本工作有望为粘结剂喷射增材制造铺粉机构选择及铺粉参数优化提供理论依据。

激光粉末床熔融（laser powder bed fusion,LPBF）成形悬垂结构的应力与变形是实现复杂金属构件高质量、高精度制造的关键问题之一。通过基体预埋应变片的方式实现了悬垂结构LPBF成形过程应变数据的实时测量。基于原位应变测量系统研究了T形悬垂结构、低角度悬垂结构（5°和10°）LPBF过程的原位应变行为。深入研究了不同悬臂长度、不同成形工艺参数对T形悬垂结构原位应变行为的影响,并进一步分析了不同悬垂角度、支撑类型对低角度悬垂结构原位应变行为的影响。结果表明,T形悬垂结构的悬空长度越长,结构的变形越大;采用激光能量梯度、棋盘扫描策略可有效降低T形悬垂结构的变形。支撑结构设计可显著影响低角度悬垂结构的应变行为和成形质量,采用H1支撑设计策略（块体支撑间距0.8 mm+锥体支撑间距0.6 mm）的成形质量最佳。上述结果可为深入理解LPBF成形悬垂结构的变形行为和调控提供有效参考。

随着新能源汽车、通讯等技术的快速发展,对高性能、复杂结构的纯铜散热器要求越来越高。传统的锻造、铸造、粉末冶金压制等工艺都难以制造复杂结构的制品,而机加工、3D打印等工艺成本较高,不利于大规模推广,金属粉末注射成形工艺具有低成本、批量制造复杂形状制品的优势,有望实现复杂结构纯铜散热器的规模化制造。目前,纯铜粉末注射成形工艺存在球形粉末成本高、烧结致密度不高等技术挑战。因此,本文系统总结了纯铜粉末注射成形工艺的研究进展,重点阐述了喂料制备、注射成形、脱脂和烧结等关键工艺的研究现状,并提出未来发展建议,为推进纯铜注射成形工艺的工程化应用提供参考。

采用电子束选区熔化（electron beam selective melting,EBSM）技术成功制备了能够用于聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact,PDC）钻头胎体的金刚石/Ni-Cu复合材料试样,系统研究了金刚石体积分数对金刚石/Ni-Cu复合材料的致密度、抗弯强度、耐磨性和抗冲蚀性能等的影响规律。研究结果表明,随着金刚石体积分数增加,金刚石/Ni-Cu复合材料的致密度和抗弯强度整体上都呈先减小后相对稳定,随后再迅速减小的趋势。但是,当金刚石体积分数从10%逐渐增加到35%时,金刚石/Ni-Cu复合材料的磨耗比呈先增大后减小的趋势,当金刚石体积分数为25%时,磨耗比达到最大值1.08。而金刚石/Ni-Cu复合材料的冲蚀质量损失则随金刚石体积分数的增加呈先降低后升高的变化趋势,当金刚石体积分数为25%时,失重达到最小值7.50 mg。因此,当金刚石体积分数为25%时,EBSM制备的金刚石/Ni-Cu复合材料的耐磨性和抗冲蚀性能同时达到最优。

为研究Fe₃Al/Cr₃C₂复合材料成形裂纹影响因素和耐磨机制,利用激光熔覆在碳素结构钢基材上进行Fe₃Al/Cr₃C₂复合材料成形正交试验,通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及磨损试验对涂层进行表征。结果表明：对熔覆层裂纹的影响因素中,Cr₃C₂质量分数是影响裂纹的首要因素,15%和25% Cr₃C₂熔覆层裂纹数量最少;在不同Cr₃C₂含量的熔覆层中,15%和25%Cr₃C₂熔覆层的磨损率最低,可归因于不易发生黏着磨损和强化相微观结构精细,有利于磨削表面的分离;熔覆层中强化相的形态和分布对材料的耐磨性起着重要的作用,在摩擦过程中,较软的Fe₃Al基体材料首先被磨损,较硬的碳化物支撑对磨表面以减少摩擦,随着磨损的进行,碳化物逐渐从表面消失,转变为硬质相颗粒。

采用流体力学FLUENT软件模拟电极感应熔化气雾化制粉技术的气体流场状态。设置超音速喷嘴在不同入口压力（2、3、4 MPa）,超音速喷嘴出口之间不同角度（40°,45°,50°）及喷嘴出口与喷嘴中心孔（金属液流下落通道）之间不同距离（12、18、22 mm）的客观条件参数,模拟气体流场在雾化室内流动规律。结果表明,气体流场均呈一系列膨胀波与压缩波的射流结构。提高喷射压力,能有效提升气体射流速度,理论上能产生更大的剪切力,将有利于雾化。合理调整喷嘴间夹角能让气体与管壁间尽量减少沿程压力损失,同时也能控制回流气场位置。回流气场位置也受喷嘴出口与金属液流间距离的影响,随着气体射流与金属液流间距离的加大,气体射流在运动过程中逐渐降低速度才交汇成回流气场,该流场位置远离喷嘴中心孔（金属液流下落通道）,引起雾化不充分导致粉末颗粒粗大,不规则形状粉末占比大。如果回流气场靠近喷嘴中心孔（液流下落通道）会阻碍液流下落,造成反喷、喷溅。

激光粉末床熔融（laser powder bed fusion, LPBF）增材制造技术在金属多材料结构制造方面取得了长足的进步,而异质粉末床的质量是影响成形件质量的关键之一,其中颗粒间内聚力对粉末扩散过程起着关键作用。以316L不锈钢和CuSn10合金为例,使用离散元的方法来数值模拟多材料粉末床的铺展过程,评估颗粒间的内聚力对粉末层质量的影响。同时研究了内聚力对沿着铺粉方向的清晰分界线的异质粉末床的影响。研究发现：随着颗粒间的内聚力增强,粉末的铺展性越差,粒度偏析现象加重;内聚力使得粉末团聚运动,造成粉末交叉污染;聚力变大使得粉末流动性变差,休止角变大,边界质量差且陡峭。

WE43镁合金在航空航天、生物医学及交通运输领域展现出显著的应用潜力,激光粉末床熔融技术为实现其性能优化提供了新途径。然而,该工艺制备的镁合金构件常因微观结构的各向异性导致其力学性能的提升被制约。系统研究了不同沉积方向对激光粉末床熔融制备的WE43镁合金组织和性能演变的影响。结果表明,机械性能的各向异性与沉积方向有关。首先,垂直沉积试样内平均尺寸1.86 μm的晶粒具有细晶强化效应;其次,高密度的低角度晶界对位错运动的阻滞作用;最后,当垂直试样沿构建方向承受拉伸载荷时,LPBF 制备的WE43合金会受到与现有裂纹平行的应力,进一步提高机械性能。因此,垂直沉积试样的拉伸性能优于水平沉积试样,屈服强度达到282 MPa、极限拉伸强度达到325 MPa、伸长率达到12%。该研究为LPBF沉积策略的优化提供了理论依据,为实现WE43镁合金微观结构与性能的定向设计奠定了技术基础。

激光粉末床熔融中匙孔、熔池和颗粒飞溅等具有高度动态、瞬变、空间尺度小等特点,对粉末熔化过程进行原位高速成像有助于深入揭示熔道及缺陷形成机制。实验基于高分辨率的开放式微焦点X射线管,开发了激光粉末床熔融原位成像系统,开展了316L粉末熔融过程匙孔、气泡、飞溅及球化等现象观测研究。结果表明,该系统可识别出保护气与熔池界面的动态变化,观测到部分激光工艺参数下匙孔的形貌变化,捕捉到匙孔诱导大尺度气孔（约100 μm）的形成过程;同时发现,较高的射线管电压（如220 kV）有助于提升系统对熔池的辨别能力,但由于此时X射线对飞溅的穿透性过强,造成小尺寸飞溅无法成像;较低的射线管电压下（如90 kV）,系统可较好地捕捉飞溅（约30 μm以上）的运动行为,初步揭示了飞溅诱导熔道表面突起、高度尺寸偏差及表面波纹等缺陷的形成机制,再现了球化现象的动态形成过程。该技术的开发对加快增材制造材料及工艺的原位研究具有重要意义。

增材制造可以实现金属多孔材料的制备,既满足金属优异的耐热性、耐蚀性等特性,同时也具有高比表面、可控渗透性等多功能特性。实验通过激光粉末床熔融的加工方法,通过控制激光功率及扫描速率,实现了多孔CM247LC镍基高温合金的可控制备。结果表明,增材制造CM247LC镍基高温合金相组成主要为γ/γ'相,平均晶粒尺寸为20 μm。多孔高温合金的性能随着相对密度的降低迅速衰减,相对密度为98%的高温合金的拉伸屈服强度为989.1 MPa,抗拉强度达到1 395.4 MPa,而相对密度为60%的高温合金拉伸屈服强度为132.8 MPa,抗拉强度仅为223.2 MPa。高温合金的变形机制以位错滑移为主,呈现出典型的河流状花样,而多孔高温合金呈现为烧结颈的脆性断裂模式。

工贸行业生产加工过程中伴生的可燃性金属铝粉尘具有较大的涉爆风险,构建铝粉的燃爆特性体系有助于为铝粉尘爆炸防控提供关键数据支撑。该综述对铝粉火焰速度、火焰温度、点火敏感度、最大爆炸压力的实验方法及结果进行了系统论述,进而给出了铝粉燃爆研究结论的共通性和差异性,并探究了不同实验结果的影响因素。最终,讨论了不同影响因素条件下铝粉燃爆特性的演化规律。

固态金属锂电池有望实现高达500 Wh/kg的高能量密度,因此是实现新能源汽车续航里程突破的关键电化学储能体系。然而,金属锂负极与固体电解质之间较差的接触稳定性严重制约了其循环性能。实验从固体电解质与金属锂负极间界面相的体积应变入手提升界面稳定性。不同于常规的高电化学活性修饰层,在固体电解质与金属锂负极之间引入了具有较低电化学活性的铜薄膜修饰层,因此能够大大降低界面相体积变化率,从而增强界面接触的稳定性,使固态金属锂电池的循环性能获得提升。通过电化学阻抗谱发现,铜薄膜的引入能够将固态电池负极界面单位面积面阻抗由2 030 Ω/cm降低至65 Ω/cm;钴酸锂正极的克容量发挥从118 mAh/g提升至145 mAh/g;固态金属锂电池0.33 C条件下循环500圈,容量保持率从46.3 %提升至93.5 %。

本文提出了一种利用氧化铝粉末颗粒进行基材表面改性的技术,利用激光振荡器结合喷砂装置,成功实现了将直径数十微米的氧化铝颗粒高速且精确地嵌入5052铝合金金属表面层。该激光诱导粉末射流技术利用激光熔化基材的表层,随后将高速喷射的氧化铝颗粒在铝合金基材熔融层中迅速嵌入,达到增强材料表面性能的目的。通过扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线分析（EDX）对样品横截面进行观察,嵌入颗粒的深度可达约100 μm,并检测了嵌入氧化铝颗粒的数量和分布范围。进一步探讨了喷射压力、激光能流密度（单位面积上激光能量的流动速率）及颗粒入射角度等关键工艺参数对嵌入深度、嵌入量、颗粒分布的影响,为优化该技术的工艺条件提供了理论依据和实验数据支持。该技术的成功开发不仅拓展了材料表面改性的新途径,还为提高金属材料的耐磨性、耐腐蚀性等性能提供了新的技术方案。

采用表面超声滚压（USRP）技术对烧结Ti80合金进行表面强化,并借助金相显微镜(OM)、扫描电镜（SEM）等分析滚压前后Ti80合金的微观组织及性能。研究表明：滚压振幅为10 μm时所得试样表面强化效果最佳,滚压后试样致密化效果显著,致密层约400 μm,表面硬度提高了18.5%,表面粗糙度降低了86%。滚压Ti80合金抗拉强度和屈服强度分别为992 MPa、815 MPa,相比烧结试样提高了15.2%、1.3%,伸长率由1.7%提升至2.6%。在4 mol/L盐酸溶液中浸泡8天后,烧结态与滚压态钛合金失重率分别为20.6 mg/cm²和10.6 mg/cm²,失重率降低了48.5%,有效改善了Ti80合金的耐腐蚀性能。

采用放电等离子烧结（spark plasma sintering,SPS）制备出Cu-12.5Ni-5Sn合金,研究了烧结温度、烧结压力和保温时间对合金致密度和力学性能的影响,探索了合金最佳的放电等离子烧结条件及微观结构和力学性能之间的关系。结果表明,随着烧结温度、烧结压力和保温时间的增加,合金的致密度、硬度和屈服强度都呈现出先增加后降低的趋势,当烧结温度为870 ℃、烧结压力为25 MPa、保温时间为30 min时,合金的致密度在98%以上,时效后合金的硬度和屈服强度分别达到252HB和468 MPa的最大值。时效处理能够促进合金中片层状组织的进一步细化和形成,时效处理后在晶界和晶内有不同形状的富Ni和Sn的γ-CuNi₂Sn相形成。此外,片层状的γ-CuNi₂Sn相确定为不连续沉淀γ-DO₃相,其与调幅结构交替排列形成夹层结构,调幅分解强化和沉淀强化是合金具有良好力学性能的主要原因。

基于还原反应及热力学模型,系统分析了以平四管炉为还原设备的钼粉二段还原过程热能消耗和结构组成。结果表明,反应过程所消耗的热量占比17.87%,过量反应气体带走的热量占比为68.54%;结合能耗管理视角,分别从热效率提升、热损耗控制和热效应保障3个方面提出钼粉二段还原过程能耗管理策略,一是通过还原炉氢气氛围精确调控以提升热效率,二是通过设备巡检配合余热回收利用以降低热损耗,三是通过优化设备温度控制和数据监测系统以保障热效应,多措并举为设备改造和工艺优化提供方向。

将CrN作为增氮剂配置316LN过配粉末,并用选区激光熔化法成形316LN高氮钢样品,研究工艺参数对高氮不锈钢形成的影响。采用氧氮氢联测仪、X射线衍射和电子背散射衍射等手段,对得到的316LN高氮钢样品的氮含量、氮排放、物相组成、微观结构和显微硬度进行了分析。结果表明：当激光密度增加时,样品的致密度呈先增大后减小的趋势,在138.89 J/mm³时达到最大值为95.33%。粉末氮含量随能量密度升高而降低,显微组织以细小的胞状晶和柱状晶为主,物相以奥氏体为主。316LN过配粉末成形试样强度随能量密度升高有一定上升趋势,伸长率呈下降趋势。在激光能量密度范围（69.44~182.29 J/mm³）内,316LN过配粉末成形试样最高伸长率为21.56%。综合考虑,激光能量130.21 J/mm³时,316LN过配粉末选区激光熔化成形试样呈现良好的力学性能。

为了研究制粉工艺对NiCrAlY粉末和涂层的影响,采用紧耦合气雾化和超声气雾化NiCrAlY合金粉制备大气等离子涂层,对比了粉末和涂层的物理性能、形貌、物相组成和元素分布。结果表明,两种粉末成分物理性能相近,形貌均为泪滴形,粒度组成有差别。显微组织均为胞晶+枝晶组织。紧耦合气雾化粉末45~90 μm收得率为30.69%,凝固冷速为1.25~2.49×10⁴ k/s。而超声气雾化粉末收得率超60%,冷速为1.18~2.08×10⁴ k/s,枝晶胞晶分布更规整。两种涂层均为片层状结构,涂层的孔隙度和抗拉强度分别为12.81%、11.35%和36.8 MPa、34.8 MPa。紧耦合气雾化和超声气雾化粉末的粒度分布和相结构有差别。两种雾化粉末制备的涂层截面形貌、元素分布和涂层性能相近,紧耦合气雾化粉末中细粉多,相结构复杂,涂层元素含量明显变化,结晶度差、孔隙度高、显微硬度高。

通过模拟与实验探讨了选区激光熔化（selective laser melting,SLM）技术在制备18Ni250马氏体时效钢过程中的熔池演变机制和组织分布。研究重点包括SLM成形件的熔池、微观组织演变及力学性能测试。模拟结果表明,激光加载下金属粉末熔化时出现Marangoni效应,使得熔池凝固后,表面较为光滑。实验结果表明,制备出的金属块体表面平整且致密。模拟与实验的熔池尺寸比较吻合,说明通过模拟预测打印质量比较可靠。热处理后的SLM-18Ni250件,抗拉强度达到1 970 MPa,屈服强度为1 900 MPa,与传统锻态的18Ni250马氏体时效钢性能相当,但韧性略低。SLM-18Ni250的金相组织中,打印态熔道分布规整,组织为少量奥氏体和马氏体。而固溶水淬处理让奥氏体转变为马氏体,时效空冷处理后马氏体显著增加,成分均匀进而提升材料的机械性能,但打印件的层间结合和缺陷分布等特性使得韧性略低。使用模拟与实验结合的研究方法和思路,可以为SLM技术制备高强度、高韧性的马氏体时效钢提供有益指导。

采用等离子旋转电极法制备激光熔覆用Inconel738粉末,对粉末的制备工艺进行了三因素四水平正交实验,对最佳工艺条件下制备的粉末进行了检测、形貌及组织的观测,结果表明：采用等离子旋转电极法制备的50~150 μm Inconel738粉末在转速为22 000 r/min、电流强度为650 A,进给速度为1.3 mm/s的工艺条件下,制备的粉末收得率可达91.0%,粉末流动性为10.7 s/50 g,松装密度为4.78 g/cm³,球形度为92%,氧质量分数为0.68×10^-4,粉末球形度好、表面光滑、几乎无空心粉、内外部为树枝晶结构,可满足激光熔覆要求。

研究了激光粉末床熔融和传统铸造方法制备GH4099合金的显微组织差异,进一步分析了热处理对其显微组织演变及力学性能的影响。结果表明：激光粉末床熔融和铸造成形的GH4099合金分别为外延生长的近柱状晶组织和双峰分布的等轴晶组织。在随后的热处理中,两种工艺成形合金的晶粒内枝晶结构消失,同时析出碳化物及γ'相,导致其强度提高,塑性降低。与铸造相比,激光粉末床熔融成形的GH4099试样热处理时发生静态再结晶,晶粒细化,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升了66 MPa、187 MPa和14.5%。

开展了烧结温度及脱附后处理对碳化硼-氧化铝(WABA)芯块氢体积分数的影响研究,通过惰性气体熔融-热导法分析样品的氢体积分数。结果表明：烧结温度从1 300 ℃升至1 590 ℃,芯块氢体积分数下降69.3%,脱氢效果显著;脱附后处理研究表明,芯块呈现三阶段脱氢特征,分别为孔隙吸附水(<120 ℃,氢体积分数93.996×10^-6)、深孔毛凝水及内部结晶水(120~550 ℃,氢体积分数22.211×10^-6)、结合态羟基及残留有机物（>550 ℃）;当环境湿度(RH)<30%时,氢体积分数可降至17.583×10^-6;与氩气相比,氦气扩散速率快、分子小,平均氢脱附率提升42.2%,最低可达10×10^-6以下;当RH>70%时,脱附处理后的芯块存在二次吸氢行为;过程能力分析表明,多批次芯块氢体积分数CPK值大于2.0,验证了测试方法及工艺的稳定性,为WABA芯块的生产与质量控制提供了理论依据和技术支持。

借助激光同轴送粉增材制造技术制备TiAl合金,深入探究了不同激光功率下合金冶金缺陷的演变规律,分析了合金的相组成、显微组织及力学性能。结果表明,随着激光功率增加,TiAl合金单熔道的熔宽和熔深逐渐增大,球化现象逐渐减弱。合金具有较高的致密度,孔隙率均小于0.05%,并且随着激光功率增加,孔隙率略有降低。激光功率为1 200 W时,试样与基材界面附近出现裂纹,激光功率增加至1 400、1 600 W时,裂纹消失。TiAl合金主要由γ-TiAl相及少量的α₂-Ti₃Al相组成,其显微组织特征是γ/α₂片层晶团边界处分布着少量块状γ晶粒。随着激光功率的增大,TiAl合金的片层晶团尺寸呈现逐渐增大的趋势。激光功率为1 400 W时,TiAl合金的抗拉强度为476 MPa,其拉伸断口形貌呈现脆性断裂特征。

实验以典型Ni₃Al基IC-221M合金为研究对象,分析了激光定向能量沉积过程中的工艺参数与微观组织演变之间的关系,并开展了室温力学性能测试。通过扫描电子显微镜发现合金的微观组织主要为枝晶间的γ-Ni₅Zr共晶和γ+γʹ低熔点共晶相组织及枝晶干的球形γʹ相。随着扫描速度的增加,(200) 衍射峰向低角度偏移,晶面间距和晶格常数逐渐增加,且凝固组织中的晶粒尺寸逐渐减小。室温力学性能方面,当激光扫描速度达到700 mm/min和800 mm/min时IC-221M合金样品的各项力学性能均高于铸态合金,屈服强度高于550 MPa,抗拉强度高于750 MPa,断裂伸长率高于13 %。

采用改进的粉末法结合多道次集束拉拔技术制备了Bi2223/Ag超导带材,金相检测显示,超导带材中Bi2223粉末芯丝变形均匀,带材各部分银超面积比例均匀稳定。设计了多层带材堆叠式的超导电缆导体,并利用THEA建模模拟研究超导电缆导体在磁约束聚变磁体复杂电磁工况条件下的稳定性,计算分析了4.2 K下不同载流量和背景磁场下的导体分流温度（T_cs）,并模拟聚变堆等离子体破裂瞬间（20~30 ms）的能量（200~300 mJ/cm³）冲击对导体稳定性的影响。模拟计算结果显示,设计的超导导体具有良好的稳定性,在高于等离子体破裂的能量冲击下,导体局部温升在极短时间达到峰值后快速回到初始状态,最高温升低于运行条件下的分流温度。

激光粉末床熔融（laser powder bed fusion,LPBF）因其优异的成形能力与组织细化潜力,为高性能轻质钢的制备提供了新途径。然而,目前针对高Ni含量Fe-Mn-Al-C系轻质钢的LPBF成形研究匮乏,且B2相演变规律及其对力学性能的影响机制尚不明确。以Fe-30Mn-11Al-12Ni-1C轻质钢为研究对象,对比分析了打印态和热处理后基体组织、B2相的形貌、尺寸及分布演变规律,建立了LPBF成形轻质钢微观组织与力学性能的关系。在激光功率95 W、扫描速度800 mm/s的条件下,成功制备出致密度达99.2%的无缺陷样品,并通过1 100 ℃和1 200 ℃热处理对打印态样品进行组织调控。结果表明,打印态轻质钢以FCC-γ奥氏体相为主,B2相呈棱角分明多边形状（平均尺寸68 nm）,沿晶界不连续分布,面积占比12.43%。经1 100 ℃热处理后,B2相转变为短棒状（平均尺寸0.93 μm）,均匀分布于晶内及晶界,面积占比显著提升至52.14%;1 200 ℃热处理则促使B2相形成条带状形貌（平均尺寸1.89 μm）,面积占比降至41.03%。力学性能测试显示,1 100 ℃热处理后试样显微硬度（468.5HV0.2）、屈服强度（930.2 MPa）和抗拉强度（1 012.6 MPa）显著提升,但伸长率急剧降低至0.88%。研究表明,B2相含量与尺寸的增加通过第二相强化机制提升了强度,但其硬脆特性导致基体塑性急剧恶化。