混凝土材料的制备与性能优化是建筑3D打印结构化发展与应用的基础。3D打印混凝土材料的宏观力学性能、长期耐久性能均与界面细观结构直接相关。本文明确了3D打印混凝土层间界面水分状态(水膜)的形成机制，测试了不同打印层厚条带的水膜随时间的演化规律，通过CT扫描技术研究了层间间隔时间、打印层厚、环境状态对层间界面孔隙特征的影响，揭示了层间界面水分状态、层间界面孔隙特征及层间黏结性能三者之间的相互影响机制。结果表明：层间界面孔隙率随单位面积上层间界面水分质量的增长而降低，层间界面水分质量是较打印参数而言更直接的层间界面状态影响因素；层间水分状态和界面细观孔隙特征直接影响着3D打印混凝土材料的宏观力学强度。
3D打印混凝土 层间界面 水分状态 孔隙特征 黏结强度 3D printed concrete interlayer interface moisture state pore characteristic binding strength
1 上海应用技术大学，上海 201418
2 上海物理气相沉积(PVD)超硬涂层及装备工程技术研究中心，上海 201418
WC(0001)与TiN(111)涂层界面的结合强度取决于其界面性质。本文采用第一性原理讨论WC(0001)与TiN(111)界面的结合能、界面能、电子结构和成键情况。结果表明:(1)在所有考虑的终端界面之中，结合能从大到小依次为C-HCP-Ti界面(9.19 J/m2)、W-OT-Ti界面(4.28 J/m2)、W-OT-N界面(2.98 J/m2)。(2)C-HCP-Ti界面存在强共价键，两者结合强度最强。W-OT-Ti界面存在共价键和部分金属键，结合强度次于C-HCP-Ti界面结合强度。对于W-OT-N，其界面结合强度为弱共价键，结合强度相对较弱。(3)在整个ΔμC范围内W-OT-Ti、W-OT-N和C-HCP-Ti三种界面的界面能为负，说明这三种界面具有超高稳定性。
WC/TiN界面 第一性原理 结合能 界面能 电子结构 键合 WC/TiN interface first principle binding strength interface energy electronic structure bonding
1 江苏大学机械工程学院, 江苏 镇江 212013
2 江苏大学激光技术研究所, 江苏 镇江 212013
将Abaqus模拟与实验相结合，研究了激光诱导冲击波在膜基结构材料中的传输及其对膜层基体结合强度的影响。建立不同声阻抗匹配模式的膜基结构模型，改变膜层厚度，分别进行模拟和实验。分析不同时刻深度方向的应力分布，膜层脱落的凸起形貌，不同膜层厚度对应的最大应力值、持续时间。结果发现：当膜层声阻抗小于基体时，膜层表面覆盖合适的约束层，可以避免膜层基体界面处形成拉应力，两者结合强度不会减弱，材料表面性能得到强化；当膜层声阻抗大于基体时，应根据加工要求，决定是否可以进行激光冲击；当拉应力不可避免时，膜层厚度需慎重选择，既要考虑材料表面的强化效果，也要减小界面处拉应力强度。
激光加工 激光冲击 膜基结构 冲击波传输 结合强度 数值模拟
利用Nd:YAG脉冲激光器冲击划痕物理气相沉积(PVD)工艺制备的无约束层的TiN薄膜涂层,研究涂层受冲击后残余应力状况,并分析冲击应力波对涂层结合强度的影响。研究表明,随着冲击划痕的激光功率密度逐渐增大,涂层表面原来的残余压应力显著减小,并在受激光冲击作用大的地方还产生了逐渐增大的残余拉应力;研究还表明,激光冲击涂层时产生的应力波对涂层的结合强度有明显的影响,当激光功率密度足够大时,产生的强大冲击应力波会导致涂层与界面间发生明显的翘起开裂和脱落。
激光技术 激光冲击划痕 冲击波应力 TiN涂层 结合强度
