南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094
熔融生长的Al2O3-ZrO2共晶陶瓷具有优异的高温性能。采用激光粉末床熔融（LPBF）直接制备Al2O3-ZrO2共晶陶瓷，研究了不同激光功率下的单道形貌特征及块体表面质量、物相组成、微观组织结构的演变规律和力学性能。结果表明，激光功率的提升将增加熔池的长度和单沉积道的宽度。Al2O3-ZrO2共晶陶瓷的表面粗糙度（Ra）和气孔率均随着激光功率的增加先降低后升高。在没有添加Y2O3等稳定剂的条件下，Al2O3-ZrO2共晶陶瓷的物相主要包括α-Al2O3、m-ZrO2和亚稳相t-ZrO2。随着激光功率的增加，m-ZrO2逐渐减少，这是由于LPBF的快速冷却过程抑制了马氏体相变。样件的晶粒尺寸随着激光功率的增加呈增大趋势，晶界密度减小，因此测量的显微硬度和断裂韧性呈现下降的趋势。当激光功率为60 W时，得到硬度为Hv=17.19 GPa和断裂韧性为KIC=6.67 MPa·m1/2的最优力学性能样品。
激光技术 激光粉末床熔融 Al2O3-ZrO2共晶陶瓷 熔池 晶粒尺寸 断裂韧性 中国激光
2024, 51(10): 1002316
1 中国科学院长春应用化学研究所化学生物学实验室, 吉林 长春 130022吉林农业大学生命科学学院, 吉林 长春 130118
2 吉林农业大学生命科学学院, 吉林 长春 130118
3 中国科学院长春应用化学研究所化学生物学实验室, 吉林 长春 130022
禹粮土在蒙药中使用历史悠久, 但由于缺乏质量指标, 质量得不到保证, 极大地影响了其应用。 采用FTIR、 XRD及ICP-MS法测定9批禹粮土样品的物质组成、 结构及元素含量, 探究禹粮土的质量控制方法。 结果显示, 9批生品禹粮土在FTIR波数为3 696、 3620、 1 621、 1 164、 913、 797、 778、 695、 537和469 cm-1存在共有峰, 其中797 cm-1为Fe—O—Fe伸缩振动吸收峰, 695 cm-1为Fe—O—Fe对称伸缩振动吸收峰, 469 cm-1为Si—O—Si特征峰。 禹粮土的XRD主要物相为Fe2O3和SiO2, 并有Al4（OH）8(Si4O10)、 K(Al4Si2O9)（OH）3、 CaCO3以及一些磷酸盐等其他矿物伴生。 生品禹粮土XRD衍射光谱的衍射角度2θ中24.870、 33.116、 38.436为Fe2O3的X射线衍射峰, 衍射角度2θ中20.837、 26.608、 36.512、 39.437、 40.235、 42.423、 45.759、 50.102和54.827为SiO2的X射线衍射峰。 通过ICP-MS对禹粮土中元素进行测定, 结果显示, 禹粮土的元素组成十分丰富, 且不同产地及不同批次元素含量差异较大； 禹粮土中Fe元素含量最高, 其均值为56.9 mg·g-1, 限量标准为生品禹粮土全铁量不低于4.55%, 生品禹粮土中Pb、 As、 Hg、 Cu和Cd元素限量不得超过50 μg·g-1。 元素聚类结果显示, 在欧式距离10～15将样品S3、 S5、 S6、 S7分为一类, 将S1、 S2、 S4、 S8、 S9分为一类, 聚类分析结果表明, 不同产地禹粮土元素组成和含量存在差异, 可以将河南与内蒙古产地的禹粮土分为一类, 山东和青海的禹粮土分为一类。 生品禹粮土主成分分析筛取了4个主成分, 累计贡献率为90.462%, 筛选K、 Sr、 Be、 As作为禹粮土样品的特征元素。
禹粮土 红外光谱 X射线衍射光谱 等离子体质谱 质量控制 Yu grain soil Infrared spectroscopy X-ray spectroscopy Plasma mass spectrometry Quality control 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3163
1 中国科学院、 水利部成都山地灾害与环境研究所, 四川 成都 610041
2 成都理工大学地球科学学院, 四川 成都 610059
3 成都理工大学地球科学学院, 四川 成都 610059中国人民解放军61287部队, 四川 成都 610036
藏北高原地区草地不断退化, 荒漠化日剧严重; 估算砾石粒径对于荒漠化评价及动态监测具有重要意义。 基于高光谱遥感技术, 结合地面调查、 GPS定位、 砾石光谱测定和砾石粒径测定, 优选出与砾石粒径相关性最高的波段, 并建立砾石粒径与敏感波段之间的线性拟合模型, 利用高分五号高光谱影像对实验区的砾石粒径空间分布特征进行了提取。 主要结论: 相关性较好的波段在369.9、 371.5和910.5 nm, 其中一阶导数在910.5 nm处的光谱值与砾石粒径的拟合效果是最好的（R2=0.738）; 不同光谱吸收参数与砾石粒径的拟合对比, 在2 340 nm附近的吸收面积与砾石粒径建立的拟合回归模型的拟合精度是比较高的（R2=0.728）; 对砾石粒径进行空间遥感反演, 精度达到70%, 并简要分析砾石粒径的空间分布特征, 为藏北高原的荒漠化分析提供了参考依据。
藏北高原 砾石粒径 高光谱遥感 反演 荒漠化 Northern Tibetan plateau Gravel grain size Hyperspectral remote sensing Inversion Desertification 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2381
1 南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏 南京 211106
2 西安钢研功能材料股份有限公司，陕西 西安 710000
针对4 mm厚的国产Invar合金进行激光焊接实验，对比分析了不同热输入下接头显微组织的差异性，并探究了晶粒尺寸对接头拉伸性能的影响。结果表明，焊缝区域主要由柱状晶组成，在不同热输入下晶粒的生长模式几乎相似，但柱状晶晶粒的尺寸随着热输入的增加而逐渐增大。低热输入（90 J/mm）条件下的平均晶粒面积为12599.7 μm2，比高热输入（200 J/mm）条件下的细化了29.8%。相比于高热输入，低热输入时焊缝底部的亚晶粒数量增多且尺寸减小，平均二次枝晶间距从6.11 μm左右下降到4.26 μm左右。拉伸结果表明，热输入增加引起的晶粒粗化导致接头的抗拉强度由473.4 MPa下降至432.9 MPa，同时断口处等轴韧窝的尺寸和深度明显减小。
激光技术 激光焊接 国产Invar合金 组织演变 晶粒尺寸 拉伸性能 中国激光
2023, 50(24): 2402103
中国工程物理研究院 电子工程研究所绵阳 621999
应用电阻蒸发镀膜方法在钼基体表面沉积钛膜。采用X射线衍射仪（X-ray Diffraction，XRD）对钛膜的物相进行表征，获得钛膜的择优取向；采用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）对钛膜的表面形貌进行表征，获得钛膜的晶粒尺寸分布情况及表面粗糙度；采用AFM纳米压痕技术对钛膜的力学性能进行表征，获得钛膜的弹性模量。结果表明：基体温度对钛膜的微观结构及力学性能有重要影响，在600~750 ℃范围内，随着基体温度的升高，钛膜晶粒取向的主要影响因素由应变能变为表面能，钛膜的择优取向由（101）变为（002）；基体温度的升高增强了基体表面钛原子的扩散能力，钛膜的平均晶粒尺寸、粗糙度及弹性模量均随基体温度的升高而增大。
基体温度 钛 择优取向 晶粒尺寸 纳米压痕 Substrate temperature Titanium Preferred orientation Grain size Nanoindentation
1 北方民族大学材料科学与工程学院, 银川 750021
2 碳基先进陶瓷制备技术国家地方联合工程研究中心, 银川 750021
3 南昌航空大学航空制造工程学院, 南昌 330000
为解决LiNbO3粉体烧结活性低、高温下Li元素烧失导致的烧结体致密度低的问题, 采用固相反应法合成化学计量比的LiNbO3粉体, 通过还原处理增加其氧空位浓度, 然后采用放电等离子烧结(SPS)技术对其进行烧结, 制备出高致密LiNbO3陶瓷。利用XRD、EPR、XPS、Raman光谱仪、SEM对LiNbO3粉体及其陶瓷进行表征和分析, 结果表明, LiNbO3粉体经700 ℃还原处理后氧空位浓度显著增大, 且氧空位出现在Nb—O八面体中O原子的晶格位置。随着SPS温度的升高, LiNbO3陶瓷的相对密度呈先增大后减小的趋势, 900 ℃时烧结体的相对密度达到最大, 为98.19%。经800 ℃退火增氧处理后, LiNbO3陶瓷由黑色转变为白色, 氧空位缺陷被消除, LiNbO3陶瓷相对密度为98.32%。本研究为高致密碱金属铌酸盐陶瓷的制备提供了新思路。
氧空位 Nb—O八面体 放电等离子烧结 相对密度 晶粒尺寸 LiNbO3 LiNbO3 oxygen vacancy Nb—O octahedron spark plasma sintering relative density grain size
1 长沙理工大学材料科学与工程学院，长沙 410004
2 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100083
采用砂磨工艺获得了亚微米氧化铝复合粉体，用于制备微晶氧化铝陶瓷基板，研究了浆料组成对浆料流变学性质、生坯密度、生坯应力-应变行为的影响，以及烧结制度对平均晶粒尺寸和基板抗弯强度的影响。结果表明，固相含量、R值(增塑剂和黏结剂的质量比)和分散剂用量等关键因素决定了流延浆料的流变学性质。R值增大导致生坯强度和密度降低，提高固相含量有利于增加最大可流延厚度，优化工艺条件下可制备0.16~1.20 mm的坯片。当烧结温度为1 550 ℃、升温速率为2.5 ℃/min、保温时间为60 min时，制备的陶瓷基板平均晶粒尺寸为1.1 μm左右，晶粒尺寸分布均匀，抗弯强度达到(440±25) MPa。
氧化铝 陶瓷基板 流延成型 晶粒尺寸 烧结制度 Al2O3 ceramic substrate tape casting grain size sintering schedule
昆明理工大学 机电工程学院，云南 昆明 650000
视频实例分割是车辆辅助驾驶多目标感知和场景理解的一项关键技术。针对弱监督视频实例分割仅使用边界框对网络进行训练严重制约交通场景大尺度动态范围目标分割精度的问题，本文提出尺度自适应生成调控弱监督视频实例分割网络（Scale Adaptive Generation Regulation weakly supervised video instance segmentation network，SAGRNet）。首先，设计一种多尺度特征映射贡献度动态自适应调控模块，通过动态调整不同尺度特征映射信息贡献度取代原有的线性加权以强化对目标局部位置和整体轮廓的聚焦能力，解决了车辆、行人等目标由于成像距离远近造成的尺度动态范围过大问题；其次，构建目标实例多细粒度空间信息聚合生成调控模块，通过聚合基于不同空洞率提取的多细粒度空间信息生成权重参数以调控各尺度特征，实现了细化实例边界和增强跨通道信息交互掩码特征映射表征能力，有效弥补了实例边缘信息匮乏导致边缘轮廓分割mask连续性缺失问题。最后，为缓解边界框标签监督信息弱化，引入正交损失和颜色相似性损失缩小模型预测mask与真实边界框偏差并计算逐像素点对间标签属性归类模糊问题。Youtube-VIS2019提取的交通场景数据集实验结果表明，SAGRNet相较于弱监督基准网络平均分割精度提升5.1%达到38.1%，为实现多目标感知和实例级场景理解提供了有效算法依据。
辅助驾驶 弱监督 视频实例分割 自适应生成调控 细粒度 assisted driving weakly supervised video instance segmentation adaptive generation regulation fine grain 光学 精密工程
2023, 31(18): 2736
Author Affiliations
Abstract
1 School of Chemistry & Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, P. R. China
2 State Key Laboratory of Featured Metal Materials and Life-cycle Safety for Composite Structures, School of Resources, Environment and Materials, Guangxi University, Nanning 530004, P. R. China
Dielectric materials with high energy storage density () and efficiency () are expected for energy storage capacitors. In this work, 001-textured NbO3 (NBN) ceramics were prepared by a templated grain growth technique. The effects of microstructure and orientation degree on dielectric properties, polarization and energy storage performance were investigated. The textured ceramic with an optimized orientation degree (70%) showed a high of 2.4 J/cm3 and of 85.6%. The excellent energy storage properties of textured ceramic originate from the co-effect of interfacial polarization and clamping effect. The results indicate that texture development is a potential candidate to optimize the energy storage properties of functional ceramics.
NaNbO3 ceramics grain orientation energy storage density dielectric capacitors Journal of Advanced Dielectrics
2023, 13(4): 2341001
1 福建工程学院晶界工程研究所，福建工程学院材料科学与工程学院，福州 350118
2 中材高新氮化物陶瓷有限公司，山东 淄博 255022
3 中材高新材料股份有限公司，北京 100021
由于较高的综合力学性能，氮化硅陶瓷球得到广泛的工程应用，但是极端工况下依然存在明显失效开裂现象。在一般氧化物烧结助剂的基础上添加少量过渡金属化合物能起到优化材料设计和进一步提高性能的作用，但是相关作用机理还未有明确探知。在添加Al2O3和Y2O3烧结助剂基础上，分别添加TiN、Fe3Si和WC等过渡金属化合物，并采用热等静压烧结方法制备了氮化硅陶瓷轴承球。采用X射线衍射检测其物相组成，采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究其组织结构特点，并使用纳米压痕法对其力学性能进行了研究。结果表明，添加TiN可有效抑制烧结过程中有害物相Si2N2O的生成；添加TiN和WC有利于烧结过程Al和O向氮化硅基体中扩散，形成了Sialon相；添加Fe3Si则不具有上述作用；添加TiN可获得晶粒尺寸细小均匀的β-Si3N4组织；添加Fe3Si会生成粗大β-Si3N4晶粒相互穿插桥接且其空隙填充细小β-Si3N4晶粒的烧结组织；添加WC则生成粗细晶共存的非均匀组织。与添加Fe3Si和WC相比，添加TiN的氮化硅陶瓷球具有更高的硬度和更大的弹性模量等更好的力学性能。
过渡金属化合物 氮化硅陶瓷轴承球 显微组织 晶界偏聚 transition metal compounds silicon nitride ceramic balls microstructure grain boundary segregation
